JP2013130639A - 液晶パネルの配向膜のラビング装置およびラビング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で曲面形状の液晶パネルの配向膜に対して均一なラビング処理を施すラビング技術を提供する。
【解決手段】曲率を有する液晶パネル用の基板１を載置する載置部２０と、基板１の上に形成された配向膜２をラビングするラビング布１１が表面に取り付けられた円筒形のラビングローラ１０と、ラビング布１１と配向膜２とが接触した状態で、基板１とラビングローラ１０とを曲率を有する方向と交差する方向に相対移動させる主搬送部と、ラビング布１１と配向膜２とが離間した状態で、基板１とラビングローラ１０とを曲率を有する方向に相対移動させる副搬送部と、を備え、ラビングローラ１０の幅が基板１の幅よりも狭く構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶パネル、特に、曲面液晶パネルの配向膜のラビング技術に関する。

一般的な液晶パネル（ＴＮ液晶パネル）は、図４に示すように、液晶１００が一対の配向膜１０１，１０２に挟まれるように封入されている。この一対の配向膜１０１，１０２の外側にはそれぞれ電極１０３，１０４が配置されている。この電極１０３，１０４は互いに直交する方向に電流が流れるように配置されている。さらに電極１０３の後側には、順にガラス基板１０５、偏光フィルタ１０６およびバックライト１０７が配置されている。一方、電極１０４の前側にはガラス基板１０９および偏光フィルタ１１０が配置されている。

配向膜１０１，１０２はポリイミド等の高分子膜に対して、ラビングを行うことにより配向機能を付与している。一般的な、ラビングは、ガラス基板等の上に膜状に塗布された配向膜に対して、ローラに巻きつけられたガラス基板幅を有するラビング布を一定圧力で押し込みながら回転させることによって行われている。

このようなラビング方法は平面状の液晶パネルの配向膜を製造するのには適している。しかしながら、曲面状の液晶パネルの配向膜のラビング処理に上述のようなラビングローラを用いると、配向膜に対する圧力が端部と中央部とでは大きく異なる。この圧力の差は配向むらとして表れ、液晶パネルの品質低下を招くおそれがある。

このような問題を解決するために、ラビングロールの回転軸を含む断面におけるラビングロールの回転接触面形状を、ラビングロールの進行方向および基板の配向膜形成面に垂直な方向における配向膜形成面形状と合致させることが提案されている（特許文献１参照）。このように構成されたラビングローラによれば、ラビング方向視において、ラビングロールの断面形状と灰光膜形成面の断面形状とを一致させることにより、ラビング時の圧力差をなくし、配向むらを防止している。

特開昭６０−２５０３３１号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、ラビングロールの形状が配向膜形成面の形状によって規制されるため、ラビングロールに汎用性がない。そのため、様々な配向膜形状形成面を有する液晶パネルを製造する際には、それらに適合した形状を有する様々なラビングロールを使用しなければならない。これは製造時のコストや工数の増大につながり、好ましくない。また、特許文献１の技術を用いて配向むらをなくすためには、ラビングルールと配向膜形成面との相対位置を正確に設定する必要があるが、これは困難であり、特に、ラビングロールが回転しても相対位置がずれないようにすることはかなり困難である。さらに、配向むらをなくすためには、ラビングロールに取り付けられたラビング布が平坦である必要があるが、曲面形状のラビングロールにラビング布を平坦に取り付けることは極めて困難である。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構成で曲面形状の液晶パネルの配向膜に対して均一なラビング処理を施すラビング技術を提供することである。

前記課題を解決するために、本発明の液晶パネルの配向膜のラビング装置は、曲率を有する液晶パネル用の基板を載置する載置部と、前記基板の上に形成された配向膜をラビングするラビング布が表面に取り付けられた円筒形のラビングローラと、前記ラビング布と前記配向膜とが接触した状態で、前記基板と前記ラビングローラとを前記曲率を有する方向と交差する方向に相対移動させる主搬送部と、前記ラビング布と前記配向膜とが離間した状態で、前記基板と前記ラビングローラとを前記曲率を有する方向に相対移動させる副搬送部と、を備え、前記ラビング布の幅が前記基板の前記曲率を有する方向における幅よりも狭く構成されている。

この構成では、ラビングローラの幅が、基板の曲率を有する方向における幅よりも狭く構成されており、配向膜とラビング布とが接触した状態での基板とラビングローラとの相対移動、すなわち、ラビング処理が、基板の曲率を有する方向とは交差する方向に対して行われる。そのため、ラビングローラの幅方向におけるラビング布と配向膜との接触量の差を小さくすることができる。これにより、配向むらを低減することができる。また、ラビングローラの形状は通常の円筒形とすることができるため、位置決めやラビング布の取り付けの困難性は、特殊形状のラビングローラを用いることに比べると高くない。なお、ラビング処理は、基板の曲率を有する方向と直交する方向が好ましい。

上述のように構成したラビング装置であっても、基板が曲率を有する曲面であり、ラビングローラが円筒形であるため、ラビングローラ（ラビング布）と基板（配向膜）との接触量を完全に均一にすることは困難である。しかしながら、この接触量の非均一性は配向むらにつながるため、低減することが望まれる。そのため、本発明の液晶パネルの配向膜のラビング装置の好適な実施形態の一つでは、前記基板の曲率半径をＲ、前記ラビングローラの幅をＬとしたとき、当該ラビングローラの幅が
Ｒ−（Ｒ²−（Ｌ／２）²）^1/2≦０．４ｍｍ
を満たすように構成されている。

この構成では、基板の曲率半径Ｒとラビングローラの幅Ｌとの関係を上式のように規定することにより、ラビングローラ（ラビング布）と基板（配向膜）との接触量のばらつきを０．４ｍｍ以内に抑えることができる。したがって、配向むらを低減することができる。

このように、本発明の液晶パネルの配向膜のラビング装置では、１枚の基板の配向膜に対して複数回のラビング処理が行われる。そのため、各回のラビング処理の領域が重複したり、領域間に隙間が生じたりしないようにしなければならない。そのため、本発明の液晶パネルの配向膜のラビング装置の好適な実施形態の一つでは、前記副搬送部は、前記曲率を有する方向への前記相対移動の量を前記ラビングローラの幅と同量としている。この構成のように相対移動量を設定すれば、各回のラビング処理の領域が重複したり、領域間に隙間が生じたりすることがない。

また、上記課題を解決するために、本発明の液晶パネルの配向膜のラビング方法は、曲率を有する液晶パネル用の基板と、当該基板の当該曲率を有する方向の幅よりも狭い幅を有し、当該基板の上に形成された配向膜をラビングするラビング布が表面に取り付けられた円筒形のラビングローラとを、当該ラビング布と当該配向膜とが接触した状態で、前記曲率を有する方向と交差する方向である主方向に相対移動させるステップと、前記主方向への相対移動が終了した後に、前記ラビング布と前記配向膜とが離間した状態で、前記基板と前記ラビングローラとを前記曲率を有する方向に相対移動させるステップと、を備えている。当然ながら、このような液晶パネルの配向膜のラビング方法は上述の液晶パネルの配向膜のラビング装置と同様の作用効果を奏する。また、このような液晶パネルの配向膜のラビング方法に対しても、上述の液晶パネルの配向膜のラビング装置の付加的な特徴構成を適用することも可能である。

本発明の液晶パネルの配向膜のラビング装置の模式図である。 配向膜とラビング布の接触状態を表す図である。 本発明の液晶パネルの配向膜のラビング装置の処理の流れを表すフローチャートである。 一般的な液晶パネルの構造を表す図である。

図１は本発明の液晶パネルの配向膜のラビング装置（以下、ラビング装置と称する）の基本構成を表す模式図である。本発明のラビング装置は、液晶パネルの基板１上に形成された配向膜２に対してラビング処理を施し、配向膜２に配向性を与えるために用いられる。配向膜２はポリイミド等の高分子材料により薄膜状に形成されている。

本発明のラビング装置は、図に示すように、軸芯を中心に回転可能に支持された円柱状のラビングローラ１０と液晶パネルの基板１を載置するステージ２０（本発明の載置部の例）とを備えている。ラビングローラ１０はモータ（図示せず）の駆動力により図中ｒ方向に回転する。

ラビングローラ１０の表面（円柱の側面）には配向膜２をラビング処理するためのラビング布１１が取り付けられている。ラビング布１１の素材として、レーヨン、コットン等を用いることができる。本実施形態では、ラビング布１１はラビングローラ１０の表面全体を覆うように取り付けられている。すなわち、ラビングローラ１０の軸芯方向において、ラビング布１１の長さとラビングローラ１０の長さとが同じになるように構成されている。

このように構成されたラビングローラ１０を基板１側に移動させ、ラビング布１１と配向膜２とが接触した状態で、ラビングローラ１０を回転させながら、ラビングローラ１０と基板１とをラビングローラ１０の回転方向に対向する方向に相対移動させると、ラビング布１１の表面の起毛が配向膜２をラビングローラ１０の回転方向に沿う方向に擦る。これにより、配向膜２にはラビングローラ１０の回転方向に沿う方向に配向性が与えられる。

図に示すように、本発明のラビング装置が対象とする基板１は一方向に曲率を有した曲面形状を有している。すなわち、基板１は円筒の側面の一部を切り取った形状を有している。そのため、ステージ２０の載置面は基板１の形状に応じた曲面形状を有している。なお、以下の説明では、基板１の曲率を有する方向に直交する方向（図中のｘ軸に沿う方向）を主搬送方向、基板１の曲率を有する方向（図中のｙ軸に沿う方向）を副搬送方向と称する。また、図中の主搬送方向および副搬送方向を示す矢印の方向を正方向、矢印と逆方向を負方向と称する。

本実施形態におけるラビング装置は、基板１の曲率を有する方向と直交する方向、すなわち、主搬送方向にラビング処理を行う。そのため、ラビングローラ１０は軸芯が副搬送方向に沿うように配置されている。

このように、主搬送方向視では、本発明が対象とする基板１は円弧であり、本発明のラビングローラ１０は矩形である。したがって、ラビングローラ１０を基板１側に押し付けた際には、ラビング布１１と配向膜２とは図２のように接触する。なお、図２は、ラビング布１１の両端部が配向膜２に接触した状態を主搬送方向から見た断面図であり、ラビング布１１のうち、配向膜２に接触する側のみを表している。図に示すように、基板１（配向膜２）の主搬送方向視における断面、すなわち、副搬送方向に沿う断面は、中心をＯとする半径Ｒの円弧形状を有している。すなわち、基板１はＯを曲率中心とする、曲率半径Ｒを有する曲面形状を有している。

この図から明らかなように、ラビング布１１の両端部のみが配向膜２に接触した状態では、ラビング布１１の副搬送方向における中間部分は配向膜２とは接触していない。特に、ラビング布２の副搬送方向における中央部分では、ラビング布１１と配向膜２との距離が最大（以下、最大距離ｄと称する）になっている。

実際にラビング処理を行う際にはラビング布１１全体が配向膜２と接触するようにラビングローラ１０が基板１側に押し込まれる。そのため、ラビング布１１の端部と接触する配向膜２とラビング布１１の副搬送方向における中央部と接触する配向膜２とでは、接触するラビング布１１の起毛の長さに差異が生じる。この接触する起毛の長さの差異の最大値は、上述の最大距離ｄと等しくなる。

この配向膜２と接触する起毛の長さの差異は、配向むらにつながるため低減することが望ましい。すなわち、上述の最大距離ｄを小さくすることが望ましい。図２を参照すると、曲率中心Ｏからラビング布１１の副搬送方向の中央部までの距離は、ラビングローラ１０（ラビング布１１）の幅（以下、ローラ幅と称する）をＬとすると、三平方の定理により、

となる。

したがって、最大距離ｄは

により求められる。

したがって、この最大距離ｄを小さくすれば配向むらを低減することができる。本発明の発明者らの研究によれば、ｄ≦０．４ｍｍ、より好ましくは、ｄ≦０．２ｍｍとすれば配向むらを低減できることが判明している。

以下に、図３のフローチャートを用いて本発明のラビング装置の処理の流れを説明する。なお、以下の処理は汎用コンピュータ等によって構成された制御装置（図示せず）によって制御が行われる。

まず、基板１がステージ２０の載置面に載置されると、ラビングローラ１０およびステージ２０が初期位置に設定される（＃０１）。なお、本実施形態では、ラビングローラ１０とステージ２０との主搬送方向および副搬送方向における相対移動は、ステージ２０を主搬送方向および副搬送方向に移動させることにより行う。一方、ラビングローラ１０とステージ２０との近接／離間方向の相対移動はラビングローラ１０を図１中のｚ軸に沿う方向に移動させることにより行う。これらの相対移動はボールネジ機構等を用いることができる。この相対移動を行う機構が本発明の主搬送部および副搬送部を構成する。

本実施形態での初期位置は、ラビングローラ１０の副搬送方向の正方向側の端部と基板１の副搬送方向の正方向側の端部とが一致する位置（以下、副搬送方向初期位置と称する）、かつ、ラビングローラ１０が基板１の主搬送方向の正方向側の端部よりも主搬送方向の正方向側にある位置（以下、主搬送方向初期位置と称する）である。

ステージ２０を初期位置に移動させると、ラビングローラ１０を回転駆動し（＃０２）、ラビングローラ１０をステージ２０側に移動（以下、下降と称し、逆方向への移動を上昇と称する）させ（＃０３）、ラビング布１１と配向膜２とを接触させる。この状態で、ステージ２０を主搬送方向の正方向に移動させる（＃０４）。そして、ラビングローラ１０が基板１（配向膜２）の主搬送方向の負方向側の端部に到達すると（＃０５のＹｅｓ分岐）、ラビングローラ１０を上昇させ（＃０６）、回転を停止する（＃０７）。これにより、配向膜２の幅、すなわちローラ幅Ｌと同幅の領域に対するラビング処理が完了する。

このとき、配向膜２全体のラビング処理が完了したか否かが判定され（＃０８）、未処理部分があれば（＃０８のＹｅｓ分岐）、ステージ２０を副搬送方向の負方向側にローラ幅Ｌと同距離だけ移動させるとともに（＃０９）、主搬送方向初期位置に移動させる（＃１０）。そして、処理を＃０２に移行し、上述の処理を行う。このように、ステージ２０を移動させることにより、既にラビング処理を施した領域と、新たにラビング処理を施す領域とが重複することなく、また、これらの間に隙間が生じることもない。なお、上昇位置にあるラビングローラ１０と配向膜２との距離は、ステージ２０の副搬送方向における位置によって異なるため、基板１の曲率半径Ｒとステージ２０の副搬送方向における位置とに応じてラビングローラ１０の下降量が制御される。

このように、本発明のラビング装置では、曲率を有する基板１上に形成された配向膜２を曲率を有する方向と交差する方向にラビング処理する際に、基板１の幅よりも小さい幅を有するラビングローラ１０を用いることにより、配向膜２に接触するラビング布１１の起毛の長さのばらつきを低減し、配向むらを低減している。

〔別実施形態〕
（１）上述の実施形態では、ステージ２０を移動させる機構によって主搬送部および副搬送部を構成したが、ラビングローラ１０を移動させる機構によって主搬送部および副搬送部を構成しても構わない。また、ステージ２０を移動させる機構とラビングローラ１０を移動させる機構との組み合わせによって、主搬送部および副搬送部を構成しても構わない。なお、ラビングローラ１０を移動させる機構により副搬送部を構成する場合には、ラビングローラ１０とステージ２０（基板１）との相対距離を調整する機構を備えることが望ましい。

（２）上述の実施形態では、基板１の凹面側のラビング処理を施す場合を説明したが、基板１の凸面側のラビング処理にも同様に適用することができる。

（３）上述の実施形態では、ステージ２０の副搬送方向への移動は水平移動とし、ラビングローラ１０の下降量を調整する構成としたが、ステージ２０の副搬送方向への移動を曲率中心Ｏを中心として揺動するように構成しても構わない。このとき、ステージ２０の載置面が曲率中心Ｏを中心とする半径Ｒの円弧上を移動するように揺動させる。このように構成すると、ラビングローラ１０の下降量を一定にすることができる。

（４）上述の実施形態では、基板１の曲率を有する方向に直交する方向に対してラビング処理を行ったが、基板１の曲率を有する方向に交差する方向であればその他の方向に対してラビング処理を行っても構わない。

本発明は、曲面液晶パネルの配向膜のラビング技術に用いることができる。

１：基板
２：配向膜
１０：ラビングローラ
１１：ラビング布
２０：ステージ（載置部）

Claims (4)

1. 曲率を有する液晶パネル用の基板を載置する載置部と、
   前記基板の上に形成された配向膜をラビングするラビング布が表面に取り付けられた円筒形のラビングローラと、
   前記ラビング布と前記配向膜とが接触した状態で、前記基板と前記ラビングローラとを前記曲率を有する方向と交差する方向に相対移動させる主搬送部と、
   前記ラビング布と前記配向膜とが離間した状態で、前記基板と前記ラビングローラとを前記曲率を有する方向に相対移動させる副搬送部と、を備え、
   前記ラビング布の幅が前記基板の前記曲率を有する方向における幅よりも狭く構成されている液晶パネルの配向膜のラビング装置。
2. 前記基板の曲率半径をＲ、前記ラビングローラの幅をＬとしたとき、当該ラビングローラの幅が
   Ｒ−（Ｒ²−（Ｌ／２）²）^1/2≦０．４ｍｍ
   を満たすように構成されている請求項１記載の液晶パネルの配向膜のラビング装置。
3. 前記副搬送部は、前記曲率を有する方向への前記相対移動の量を前記ラビングローラの幅と同量とする請求項１または２記載の液晶パネルの配向膜のラビング装置。
4. 曲率を有する液晶パネル用の基板と、当該基板の当該曲率を有する方向の幅よりも狭い幅を有し、当該基板の上に形成された配向膜をラビングするラビング布が表面に取り付けられた円筒形のラビングローラとを、当該ラビング布と当該配向膜とが接触した状態で、前記曲率を有する方向と交差する方向である主方向に相対移動させるステップと、
   前記主方向への相対移動が終了した後に、前記ラビング布と前記配向膜とが離間した状態で、前記基板と前記ラビングローラとを前記曲率を有する方向に相対移動させるステップと、を備えた液晶パネルの配向膜のラビング方法。

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