JP2009265581A - 液晶パネルの製造装置及び製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ラビング配向処理の均一性を高め、高コントラストで高品位な画質の液晶パネルを製造することができる液晶パネルの製造装置及び該製造装置を用いた液晶パネルの製造方法の提供。
【解決手段】ラビングロール２を用いてラビング配向処理を行う液晶パネルの製造装置において、前記ラビングロール２に、毛が相対的に長く、かつ、弾性反発が相対的に大きい第１のラビング布３ａと、毛が相対的に短く、かつ、弾性反発が相対的に小さい第２のラビング布３ｂと、が貼り付けられているものであり、段差部近傍（特に、ラビング抜け側）に対しては、第２のラビング布３ｂでラビング配向処理が施され、それ以外の部分に対しては、第１のラビング布３ａでラビング配向処理が施されるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶パネルの製造装置及び製造方法に関し、特に、液晶パネルを構成する基板に対してラビング配向処理を行う液晶パネルの製造装置及び該製造装置を用いたラビング配向処理に関する。

近年の液晶表示装置の画質に対する要求は厳しくなってきている。その一つに高コントラスト化が挙げられるが、これを改善させるには黒表示をより暗くさせることが求められる。そのため、ラビング配向処理によるノーマリーブラックモードを適用している液晶表示装置の場合は、より均一でかつ確実な配向状態を得ることが非常に重要になってくる。

ここで、ラビング配向処理は、筒状のラビングロールの周囲にラビング布を貼り付け、ラビング布の毛が基板に接触する状態で、ラビングロールを回転させながら基板を移動させ、ラビング布の毛で基板表面を擦ることにより、基板表面を配向する処理である（ラビング配向処理に関しては、例えば、下記特許文献１〜６参照）。

このラビング配向処理に際して、基板表面が平坦である場合は、ラビング布の毛が基板表面に均一に接触するため、均一な配向処理が可能であるが、基板表面に凹凸形状が存在する場合は、段差部近傍でラビング布の毛が基板表面に接触しない部分が生じ、配向が不均一になってしまい、黒表示時に意図しない光漏れが生じる。その結果、コントラストは低下する。

特に、現在の液晶パネルでは、基板間のセルギャプを形成するために、５μｍ程度の高さの柱状のスペーサを予め基板上に形成した状態でラビング配向処理を実施するプロセスが主流となっている。そのため、意図しないラビング配向不良領域がスペーサ周辺で生じてしまい、黒表示の画質を劣化させてしまうという問題が生じている。

特開平０８−２３４２０６号公報 特開２００３−１１４４３５号公報 特開２００５−０８４２００号公報 特開２００３−２２２８７１号公報 特開平５−１４２５４２号公報 特許第４０６９６２８号

ここで、液晶パネルを構成する基板表面に存在する段差部に追従し、段差部の境界まで十分なラビング配向処理を施すためには、ラビング布の毛の弾性反発を小さくする必要がある。一方、ラビング時の横振動による微小な方位ずれを低減するためには、ラビング布の毛の弾性反発を大きくする必要がある。つまり、それぞれの問題に対してラビング布の毛に要求される性質が相反し、トレードオフの関係であるため、基板表面の段差部近傍におけるラビング不足と振動によるラビングの方位ズレを同時に解決することができず、配向の均一性が得られにくいという問題があった。

また、ラビングされる基板上にゴミ・異物が付着している場合は、ラビング時にそのゴミ・異物をラビング布で擦りつけてしまう場合があり、その場合には表示装置として画質を劣化させてしまうという問題もあった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、ラビング配向処理の均一性を高め、高コントラストで高品位な画質の液晶パネルを製造することができる液晶パネルの製造装置及び該製造装置を用いた液晶パネルの製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、ラビングロールを用いてラビング配向処理を行う液晶パネルの製造装置において、前記ラビングロールに、毛が相対的に長く、かつ、弾性反発が相対的に大きい第１のラビング布と、毛が相対的に短く、かつ、弾性反発が相対的に小さい第２のラビング布と、が貼り付けられているものである。

本発明においては、前記第１のラビング布は、前記第２のラビング布よりも毛の密度が相対的に大きく、毛の密度の大小によって弾性反発を変化させた構成とすることができる。

また、本発明においては、前記ラビングロールに、更に、前記第１のラビング布及び前記第２のラビング布よりも毛が長く、かつ、ラビングによる配向性を生じさせない性質を持たせた第３のラビング布が貼り付けられている構成とすることができる。

また、ラビングロールを用いて基板表面にラビング配向処理を行う液晶パネルの製造方法において、前記ラビングロールに、毛が相対的に長く、かつ、弾性反発が相対的に大きい第１のラビング布と、毛が相対的に短く、かつ、弾性反発が相対的に小さい第２のラビング布と、を貼り付け、前記第１のラビング布で前記基板の配向方向を規定し、さらに前記第２のラビング布で前記基板上の段差部近傍のラビング配向処理を行うものである。ただしここでは、布の毛の太さ・細さは限定されない。

本発明の液晶パネルの製造装置及び製造方法によれば、ラビング配向処理の均一性を高め、高コントラストで高品位な画質の液晶パネルを製造することができる。

その理由は、ラビングロールには、毛の長さが相対的に長く、かつ、毛の密度を相対的に大きくすることにより弾性反発が相対的に大きくなった第１のラビング布と、毛の長さが相対的に短く、かつ、毛の密度を相対的に小さくすることにより弾性反発が相対的に小さくなった第２のラビング布とが貼り付けられており、段差部近傍（特に、ラビング抜け側）に対しては、第２のラビング布でラビング配向処理が施され、それ以外の部分に対しては、第１のラビング布でラビング配向処理が施されるからである。

背景技術で示したように、液晶表示装置の高コントラスト化を実現するためには黒表示をより暗くさせる必要があり、ラビング配向処理によるノーマリーブラックモードを適用している液晶表示装置では、より均一で確実な配向状態にすることが非常に重要になる。

しかしながら、一般的に液晶パネルを構成する基板の表面には様々な段差部（例えば、柱状のスペーサ）が形成されており、段差部近傍ではラビングが不十分になり、均一な配向状態が得られないという問題が生じる。また、段差部近傍まで十分にラビングを行うためにラビング布の毛の弾性反発を小さくすると、ラビング時の横振動による微小な方位ずれが起こりやすくなり、基板面内で均一な配向状態が得られないという問題が生じる。

このような問題に対して、特許文献１、２あるいは６のように、ラビング布の毛の長さが異なる領域を設けた場合、一般的に毛の長い領域の弾性反発が小さくなり、基板表面の段差部のラビング不足は多少改善される。しかしながら、ラビングによる配向規制力は、ラビング布の毛が基板から離れるときが最も重要であるため、弾性反発が小さい長い毛によって配向状態が決定されてしまい、ラビング時の横振動による微小な方位ずれの影響が大きくなってしまう。また、１枚のラビング布に対して毛の長さが異なる領域を設けるのは難しく、製造コストの上昇を招くという問題も生じる。なお、特許文献６で開示されているように弾性反発を大きくするため、毛の線径を太くする構造があるが、毛の太さはラビング布の材料自体によって規定されるため、毛の太さを変えるためには材料を変えてラビング布を製造しなければならず、また、交互に異なる太さや長さの毛を配置することはさらなる製造コストの上昇を招く。

また、特許文献４、５のように、ラビング配向処理を複数回に分けて行う場合、製造装置の構成が複雑になると共に製造工程が増加してしまうという問題が生じる。また、最後のラビング配向処理によって配向状態が決定されてしまうため、上記問題を解決することはできない。

また、ラビング布の材質（毛の構造や太さ）を変えることによって毛の弾性反発を変化させることも可能であるが、ラビング布の材質（毛の構造や太さ）を変えるためには、複数種類の材料を用いてラビング布を製造しなければならず、製造コストの上昇を招くという問題が生じる。また、毛の太さを変える場合、接触面は毛の太さに等しく、表示を高精細化するためには太さの限界がある。

そこで、本発明では、製造装置の構成や製造工程を複雑にすることなく、かつ、ラビング布の製造コストの上昇を招くことなく、基板表面の段差部近傍におけるラビング不足と振動によるラビングの方位ズレを同時に解決するために、１つのラビングロールに、毛の長さ及び弾性反発の大きさが異なる２種類以上のラビング布を貼り付ける。

例えば、図１に示すように、毛の長さが相対的に長く、かつ、弾性反発が相対的に大きい（毛の密度が相対的に大きい）第１のラビング布３ａと、毛の長さが相対的に短く、かつ、弾性反発が相対的に小さい（毛の密度が相対的に小さい）第２のラビング布３ｂと、をそれぞれ部分的に貼り付けてラビングロール２を構成する。

これにより、第１のラビング布３ａでは横振動の少ない方位の揃った液晶配向が得られ、かつ、ニップ幅が大きいため段差部以外は最終的には第１のラビング布３ａによる配向となる。一方、第２のラビング布３ｂでは第１のラビング布３ａと比較し、毛の弾性反発が小さいため、段差部、特に凸部の抜け側に追従しやすく、その結果、段差部近傍のラビングが可能になる。従って、第１のラビング布３ａと第２のラビング布３ｂとを同一のラビングロール２に適切に貼り付けることによって、基板表面に段差部が存在していても均一で方位の揃った液晶配向が得られ、画質の向上を図ることができる。また、ニップ幅としてはおおよそ３０ｎｍ＞第１のニップ幅＞第２のニップ幅＞５ｎｍの関係となるよう調整することが好ましい。

さらに、図７に示すように、第１のラビング布３ａよりも毛が長く、かつ、ラビングの配向性を生じさせない性質を有する第３のラビング布３ｃを、ラビングロール２の一部に貼り付けることにより、ラビングされる基板上に付着したゴミや異物を弾き飛ばす露払い的な役割を発揮させることができ、ゴミ・異物による画質劣化を抑制することが可能となる。

上記した本発明の実施の形態についてさらに詳細に説明すべく、本発明の一実施例に係る液晶パネルの製造装置及び製造方法について、図１乃至図７を参照して説明する。図１は、本発明の一実施例に係る液晶パネルの製造装置における、ラビングロールの構成を模式的に示す断面図であり、図２は、ラビング布の毛の構成を模式的に示す図である。また、図３及び図４は、第１のラビング布及び第２のラビング布を用いたラビング例を模式的に示す図であり、図５は、ニップ幅を説明するための図である。また、図６は、本実施例のラビング布の巻き方の例を示す断面図及び斜視図であり、図７は、本実施例のラビングロールの他の構成を模式的に示す断面図である。

本発明の対象となる液晶表示装置は、液晶パネルと液晶パネルを照明するバックライトとそれらを保持、固定する筐体などで構成される。液晶パネルは、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）等のスイッチング素子がマトリクス状に配列された基板（ＴＦＴ基板）と、カラーフィルタやブラックマトリクス等が形成された基板（ＣＦ基板又は対向基板）と、両基板間に挟持される液晶と、で構成される。両基板の対向面には、液晶の配向方向を制御するための配向膜が形成され、配向膜は、本実施例の液晶パネルの製造装置によってラビング配向処理が施される。

このラビング配向処理は、一般的に、ラビング布を巻きつけたラビングロールを回転させながら基板を擦るプロセスである。その際、図５に示すように、回転するラビングロール２を基板１に対し相対的に一定方向に移動させて擦ることで、その方向に一様な配向規制力を得ることができる。しかしながら、回転するラビングロール２に巻き付けられたラビング布の毛は不可避的にこの一定方向とは異なった成分を含んだ方向の振動を含んでしまうため、必ずしも完全に一定方向にラビングしているわけではない。つまり、ラビング布の毛の振動が配向を乱しているわけである。

この問題を解決するためには毛の振動を小さくすればよく、その方法として弾性反発の大きいラビング布を用いる方法が考えられる。しかしながら、弾性反発の大きいラビング布を用いると、段差部の追従性が劣化し、段差部近傍にラビングされない領域が生じてしまう。

そこで、弾性反発の大きい部分と小さい部分とを設ければよく、その方法として、毛の長さを変えて弾性反発を変化させ、毛の長い部分で弾性反発を小さくし、毛の短い部分で弾性反発を大きくする方法が考えられる。しかしながら、図５に示すように、ラビングロール２に巻きつけられたラビング布と基板１が接触する部分はある幅（ニップ幅と呼ぶ。）を持つことになる。このニップ幅は布の毛の長さに相関し、毛が長いとニップ幅も大きくなり、ニップ幅が大きいと、毛と基板１の接触時間が長く（接触距離が大きく）なる。従って、毛の長さを変えて弾性反発を変化させても、基板が最終的にラビングされるのは毛の長い部分となるが、毛の長い部分は弾性反発が小さくなるため、振動によるラビングの方位ズレが生じやすくなり、配向状態が不均一になる。

また、別の方法として、毛の太さを変えて弾性反発を変化させ、毛の細い部分で弾性反発を小さくし、毛の太い部分で弾性反発を大きくする方法が考えられる。しかしながら、毛の太さはラビング布の材料自体によって規定されるため、毛の太さを変えるためには材料を変えてラビング布を製造しなければならず、製造コストの上昇を招く。また、毛の太さを変えても毛の長さが同じであると、ニップ幅はほぼ同じになり、毛の太い部分と細い部分が同等にラビングに寄与するため、やはり配向状態が不均一になる。また、液晶パネルが高精細化するにつれ布の毛の太さはできるだけ細いほうが好ましい。

このように、単純に弾性反発の大きい部分と小さい部分とを毛の太さや長さを変えて設けるだけでは不十分であり、弾性反発の大きい部分によって配向状態が規定されるように、弾性反発の大きい部分の毛の長さを長くすることが重要である。更に、製造コストを上昇させないためには、材料を変えることなく、ラビング布に弾性反発の大きい部分と小さい部分とを設けることが重要である。

そこで、本実施例の製造装置では、トレードオフの関係にある基板表面の段差部近傍におけるラビング不足と振動によるラビングの方位ズレを同時に解決するために、図１及びラビング布の毛を模式的に示す図２に示すように、毛の長さが相対的に長く、かつ、弾性反発が相対的に大きい（毛の密度が相対的に大きい）第１のラビング布３ａと、毛の長さが相対的に短く、かつ、弾性反発が相対的に小さい（毛の密度が相対的に小さい）第２のラビング布３ｂと、をラビングロール２の外周に貼り付ける。

この構成では、基板が最終的にラビングされるのは第１のラビング布３ａの方となるため、第１のラビング布３ａによって配向方向を規定することができる。また、第１のラビング布３ａは弾性反発が大きいため、段差部の抜け側となる部分はラビングが不十分になるが、段差部近傍は弾性反発が小さい第２のラビング布３ｂで補うことができる。

この段差部におけるラビング配向処理について、図３及び図４を参照して具体的に説明する。図３は弾性反発が強い場合、図４は弾性反発が弱い場合におけるラビング布の毛の動きを模式的に示す図である。

図３に示すように、毛の密度が大きい場合は、ラビング布の毛の弾性反発が大きくなるため、基板１上を右から左にラビングする際、凸部１ａの抜け側（点線で囲まれたＡ部）はラビングされにくくなってしまう。したがって、この点線部Ａは十分なラビングが施されず、点線部Ａ以外のところよりも配向規制力が不十分になる。

一方、図４に示すように、毛の密度が低い場合は、ラビング布の毛の弾性反発が小さくなるため、基板１上を右から左にラビングする際、凸部１ａの抜け側（点線で囲まれたＡ’部）は弾性反発が強い毛の場合と比較してラビングされやすくなる。従って、この点線部Ａ’の配向規制力は弾性反発が強い毛の場合よりも向上する。

このように、第１のラビング布３ａ及び第２のラビング布３ｂを同一のラビングロール２に適切に貼り付けることによって、基板表面に段差部が存在している場合であっても、均一で方位の揃った液晶配向が得られ、画質の向上が得られる。

なお、上述した複数種類のラビング布をラビングロールに巻きつける場合、通常は、図６（ａ）に示すように、ラビングロールの回転に伴って第１のラビング布３ａと第２のラビング布３ｂとが交互に切り替わるようにするが、巻きつけ方法は適宜変更可能である。

例えば、第１のラビング布３ａと第２のラビング布３ｂを貼り付ける領域は必ずしも図のように同等にする必要はなく、第１のラビング布３ａを貼り付ける領域を大きく又は小さくしてもよい。また、図６（ａ）では、ラビングロールの外周を２つの領域に分割したが、分割数は２つに限らず、ラビングロールの外周を２ｎ（ｎは２以上に整数、図６（ｂ）では６つ）に分割して第１のラビング布３ａと第２のラビング布３ｂを交互に貼り付ける構成としてもよい。

また、ラビングロールの長さ方向に関しては、第１のラビング布３ａ及び第２のラビング布３ｂを中心軸方向に沿って貼り付ける構成が一般的であるが、ラビング布の巻き付け方法には制約はなく、例えば、図６（ｃ）に示すように、第１のラビング布３ａ及び第２のラビング布３ｂを螺旋状に貼り付ける構成としてもよい。中心軸方向に沿って貼り付ける構成の場合、意図しない凹凸が布のつなぎ目で生じることがあり、そのためにこの凹凸で最終的にラビングを施された表示部は直線状の配向の強弱がつきムラとして視認されることがありえるが、布を螺旋状に貼り付けることにより、布のつなぎ目で凹凸が生じた場合でも、配向の強弱を分散させることが可能となり、画質の劣化を防ぐことができる。

また、図６では、ラビングロールに第１のラビング布３ａと第２のラビング布３ｂの２種類のラビング布を巻き付ける構成としたが、図７に示すように、いずれのラビング布の毛よりも長く、かつ、ラビングで配向性を生じさせない性質を持たせた（例えば、毛の密度を十分に小さくして弾性反発を弱めた）第３のラビング布３ｃを、適度に狭い幅でラビングロールの一部に貼り付ける構成としてもよい。

この第３のラビング布３ｃは、第１のラビング布３ａ及び第２のラビング布３ｂの毛よりも長いために、基板に一番初めに接触することになり、したがって基板上に乗っているゴミ・異物にも一番初めに接触することになる。従って、この第３のラビング布３ｃによりゴミ・異物が弾き飛ばされやすくなり、ラビング時にゴミ・異物を噛みこむことが減少し、その結果、画質劣化や表示不良などの削減が可能となる。この第３のラビング布３ｃはラビングしても配向性を生じさせない性質を持っているため、第１のラビング布３ａ、第２のラビング布３ｂでラビングした部分をその上から擦っても何ら配向に関しては影響を与えることはない。

この前記ラビング布３ｃは、前記ラビング布３ａや前記ラビング布３ｂのような通常の配向性を生じさせる性質を持たせたラビング布と組み合わせて構成してもよい。

なお、本発明は、ラビングロールに、毛の長さ及び毛の密度が相対的に異なる複数種類のラビング布を貼り付けることを特徴とするものであり、ラビング布の材料やラビングロールへの貼り付け方法、ラビング布配置、ラビング配向処理の対象となる基板の種類や構造などは特に限定されない。

また、本発明は、ラビング配向処理によるノーマリーブラックモードを適用している液晶表示装置や、ＴＦＴ基板上の凹凸が大きい横電界駆動方式の液晶表示装置、半透過型の液晶表示装置に対して特に有効性であるが、他のラビング処理を伴ういかなる構造の液晶表示装置に対しても適用可能である。

本発明は、ラビング配向処理が必要な基板を構成要素とする液晶表示装置、特に、高コントラスト、かつ、画素単位の表示不良が許されない高品位の液晶表示装置、例えば、パーソナルコンピュータ、テレビ、携帯電話機、ポータブルゲーム機、コンビニ端末、ＡＴＭ、医療診断装置等に使用される液晶表示装置に利用可能である。

本発明の一実施例に係る液晶パネルの製造装置における、ラビングロールの構成を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施例に係る液晶パネルの製造装置における、ラビング布の毛を模式的に示す図であり、（ａ）は第１のラビング布、（ｂ）は第２のラビング布を示している。 本発明の一実施例に係るラビング配向処理の様子を模式的に示す図であり、第１のラビング布を用いた場合（毛の弾性反発が大きい場合）のラビング例を示している。 本発明の一実施例に係るラビング配向処理の様子を模式的に示す図であり、第２のラビング布を用いた場合（毛の弾性反発が小さい場合）のラビング例を示している。 ラビング時のニップ幅を説明するための図である。 ラビングロールにおけるラビング布の巻き例を示す図である。 本発明の一実施例に係るラビングロールの他の構成を模式的に示す断面図である。

符号の説明

１ 基板
１ａ 凸部
２ ラビングロール
３ａ 第１のラビング布
３ｂ 第２のラビング布
３ｃ 第３のラビング布

Claims (9)

1. ラビングロールを用いてラビング配向処理を行う液晶パネルの製造装置において、
   前記ラビングロールに、毛が相対的に長く、かつ、弾性反発が相対的に大きい第１のラビング布と、毛が相対的に短く、かつ、弾性反発が相対的に小さい第２のラビング布と、が貼り付けられていることを特徴とする液晶パネルの製造装置。
2. 前記第１のラビング布は、前記第２のラビング布よりも毛の密度が相対的に大きく、毛の密度の大小によって弾性反発を変化させたことを特徴とする請求項１に記載の液晶パネルの製造装置。
3. 前記第１のラビング布及び前記第２のラビング布は、前記ラビングロールの外周に、螺旋状に貼り付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶パネルの製造装置。
4. 前記ラビングロールに、更に、前記第１のラビング布及び前記第２のラビング布よりも毛が長く、かつ、ラビングによる配向性を生じさせない性質を持たせた第３のラビング布が貼り付けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の液晶パネルの製造装置。
5. 前記第１のラビング布及び前記第２のラビング布、あるいは、前記第１のラビング布及び前記第２のラビング布及び前記第３のラビング布が螺旋状に貼り付けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載の液晶パネルの製造装置。
6. ラビングロールを用いて基板表面にラビング配向処理を行う液晶パネルの製造方法において、
   前記ラビングロールに、毛が相対的に長く、かつ、弾性反発が相対的に大きい第１のラビング布と、毛が相対的に短く、かつ、弾性反発が相対的に小さい第２のラビング布と、を貼り付け、前記第１のラビング布で前記基板の配向方向を規定し、さらに前記第２のラビング布で前記基板上の段差部近傍のラビング配向処理を行うことを特徴とする液晶パネルの製造方法。
7. 前記第１のラビング布を、前記第２のラビング布よりも毛の密度を相対的に大きくし、毛の密度の大小によって弾性反発を変化させることを特徴とする請求項６に記載の液晶パネルの製造方法。
8. 前記ラビングロールに、更に、前記第１のラビング布及び前記第２のラビング布よりも毛が長く、かつ、ラビングによる配向性を生じさせない性質を持たせた第３のラビング布を貼り付け、前記第３のラビング布で前記基板上の異物を除去することを特徴とする請求項６又は７に記載の液晶パネルの製造方法。
9. 前記第１のラビング布及び前記第２のラビング布、あるいは、前記第１のラビング布及び前記第２のラビング布および前記第３のラビング布が螺旋状に貼り付けられていることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一に記載の液晶パネルの製造方法。

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