JP3016382B2 - ラビング装置およびラビング方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はラビング装置および
ラビング方法に係わり、特に液晶表示素子装置の分子配
向膜の配向処理を行う装置およびその処理方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子はガラスなどの透明基板の
表面にポリイミドやＳｉＯなどの有機、無機配向膜が形
成されており、液晶表示素子を組み立てる前のラビング
工程において、配向膜の表面を繊維からなるラビング部
材を一定方向に擦ることにより、液晶分子を所定方向に
配列させるための配向処置が行われる。

【０００３】特開平３−１２６９１７号公報には図４お
よび図５に示すラビング方法が開示されている。

【０００４】図４において、液晶表示装置は観察方向と
良視角方向を一致させるため、一般にラビング処理は基
板１の一辺に対して斜め方向に行う。このため、従来の
ラビング方法では、ラビング開始時にはラビングローラ
４は基板１の斜め上方から、基板１と高さ方向が同一で
水平方向には離れたラビングローラ初期位置８に降下
し、回転を始める。 次いで、ラビングローラ移動方向
９に水平移動して基板１の配向膜２をラビングする。

【０００５】このラビング方法では、ラビング布３は基
板１のコーナー部（角部）６と最初に接触し、このとき
ラビング布３の毛が抜けたり、切れたり、毛先が倒れた
りして、コーナー部６と接触した部分の毛先が乱れる。

【０００６】この結果、毛先が乱れている部分７でラビ
ングされた領域で配向ムラを生じ、液晶表示装置の表示
にムラを生じさせていた。

【０００７】このようなラビング布の一部が基板コーナ
ーに接触して毛先が乱れることに起因する配向ムラを防
止するために、図５ではラビングローラ４の表面のラビ
ング布３が最初に接触するのは基板１のコーナー部６で
はなく、コーナー部６より内側にしている。

【０００８】すなわち、コーナー部の内側にラビングロ
ーラー４が上方から降下してラビングを開始する。これ
によりラビング布３が基板１に最初に接触するときにラ
ビング布の毛が抜けたり、毛先が倒れたりする毛先の乱
れが防止できる。

【０００９】しかし、この方法には欠点がある。

【００１０】ひとつは基板１のコーナー部６と配向膜端
部の間にラビングローラを降下させる必要があるため両
者間に十分なスペースが必要となる。このスペースはラ
ビング布と基板の接触長さ以上であることが必要で、接
触長さ未満であるとラビングローラ４が降下した際コー
ナー部６にラビング布が接触してしまい、当初の目的を
達しなくなる。

【００１１】ラビング布と基板の接触長さは一般に１０
〜２０ｍｍ程度である。

【００１２】このため図５の方法によると基板のコーナ
ー部６から１０〜２０ｍｍは配向膜を塗布できない余分
なスペースとなり、基板からとれる液晶表示装置の表示
面積が制限され、生産性を著しく低下せしめていた。

【００１３】特開平６−９５１１９号公報には図６に示
すラビング装置が開示されている。図６の装置は動作を
開始／終了するためのスイッチ１２を有し、ラビング処
理を行う前に、計測手段１１によって基板の表面の垂直
方向での位置を測定し、その値を電気量に変換して中央
演算装置１４へ出力する。

【００１４】中央演算装置１４は、基板表面の測定値を
ランダムアクセスメモリ１６にいったん記憶させる。リ
ードオンリメモリ１５には、適正なラビング圧が得られ
るようにあらかじめ測定された基板とラビングローラと
の間のギャップ値が記憶されており、これらの値に基づ
いて昇降させるべきステージの変位量を算出する。この
変位量に相当する高さ分だけステージの昇降駆動１８を
行ってステージを昇降させる。

【００１５】さらにステージ台を水平移動１７させるこ
とによって、基板がラビングローラに近接し、ローラ回
転駆動機構によってローラ回転１３を行ってラビングロ
ーラが適切なラビング圧を保持して基板をラビング処理
するという方法である。

【００１６】次に図７を参照して、特開平５−３２３３
０２号公報に開示されてあるラビング方法を説明する。

【００１７】この方法では液晶表示素子用基板１の端面
４５及びコーナー部４４はすべらかな局面となる面取り
処理が行われている。これによりラビング布が基板１に
最初に接触するときにラビング布の毛が抜けたり、切れ
たり、毛先が倒れたりする毛先の乱れが防止できるとい
うものである。

【００１８】しかしながらこの方法によれば、一枚の基
板から取れる液晶表示素子の枚数が少なくなるもしく
は、サイズが小さくなるという欠点がある。

【００１９】理由は、液晶表示素子は長方形をしている
ため、この方法のように角部に面取り処理を行うと、従
来より液晶表示素子を得るための有効面積が減少するた
めである。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
図４に示すラビング方法は、ラビング布３が基板１のコ
ーナー部６と最初に接触し、このときラビング布３の毛
が取れたり、切れたり、毛先が倒れたりして、コーナー
部６と接触した部分７の毛先が乱れるから、毛先が乱れ
ている部分７でラビングされた領域で配向ムラを生じ、
液晶表示装置の表示にムラを生じさせていた。

【００２１】図５に示すラビング方法は、基板１のコー
ナー部６と配向膜端部の間にラビングローラを降下させ
る必要があるため両者間に十分に余分なスペースが必要
となり、基板からとれる液晶表示装置の表示面積が制限
され、生産性を著しく低下させる。

【００２２】図７の方法は、液晶表示素子は長方形をし
ているため角部に面取り処理を行うと液晶表示素子を得
るための有効面積が減少し、一枚の基板から取れる液晶
表示素子の枚数が少なくなる、又はサイズが小さくなっ
てしまう。

【００２３】また、図６に示す技術は、計測手段１１等
により適正なラビング圧を基板に印加、保持してラビン
グするためラビング圧力バラツキによる配向ムラ等の不
具合は生じにくくなるが、これを図４に適用してもラビ
ングローラ４が降下し、水平方向に移動するときにラビ
ング布３が基板１に最初に接触するときにラビング布の
毛が抜けたり、切れたり、毛先が倒れたりする毛先の乱
れは防止できないから、液晶表示装置の表示にムラを生
じさせてしまう。

【００２４】したがって本発明の目的は、液晶表示素子
を得るための有効面積を減少させることがなく、配向に
ムラがなくしたがって液晶表示装置の表示にムラを生じ
させない液晶表示素子を得ることができるラビング装置
およびラビング方法を提供することにある。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、液晶表
示素子セルの基板にラビング処理を行うラビング装置に
おいて、前記基板の所定角部（コーナー部）の周囲を囲
む治具と、前記基板の表面の垂直方向の位置を測定し、
その測定値を出力する手段と、前記測定値と前記治具の
表面の垂直方向の位置を記憶し比較する手段と、前記記
憶し比較する手段からの信号により前記治具を垂直方向
に変位駆動する治具変位駆動手段とを有し、前記治具の
表面の高さと前記基板の表面の高さとの差を所定値以内
にすることを可能にしたラビング装置に関する。ここ
で、前記治具は導電体からなること、もしくは前記治具
の表面が導電体からなることが好ましい。さらに、２個
の前記治具により前記基板の所定角部の周囲を囲む構造
であることができる。あるいは、１個の前記治具により
前記基板の所定角部の周囲を囲む構造であることができ
る。

【００２６】また、前記記憶し比較する手段には、例え
ばマイクロプロセッサを含んだ構成された中央演算装
置、例えばランダムアクセスメモリを含んで構成された
第１の記憶手段、例えばリードオンリメモリを含んで構
成された第２の記憶手段を有することができる。この場
合、前記第１の記憶手段には前記基板の表面の測定値に
関する情報が入力され、前記第２の記憶手段には前記治
具の表面に関する情報が予め記憶されていることが好ま
しい。また、前記治具変位駆動手段は前記記憶し比較す
る手段からの信号により所定の駆動を行うサーボモータ
を含んで構成されていることができる。

【００２７】本発明の他の特徴は、上記したいずれかの
ラビング装置を用いて、前記治具の表面の高さと前記基
板の表面の高さとの差を所定値以内に設定した後、ラビ
ング布を周囲に有し回転するラビングローラを前記治具
の表面上に降下させ、水平方向に移動させて前記角部か
ら前記基板上に侵入させて該基板表面の配向膜をラビン
グするラビング方法にある。

【００２８】このような本発明によれば、液晶表示素子
セルの配向膜のラビング処理前における基板の表面の垂
直方向での位置を測定し、基板とラビングロールとの距
離を一定に保つ。かつ基板の周囲に治具を配置し、治具
の高さを基板と同一に保つ機構を有しているため、ラビ
ング開始時にラビングロールが垂直に降下して回転を始
める際に基板のコーナー部（角部）にラビング布が当た
り、ラビング布の毛先の乱れが生じない。この結果、ラ
ビング時に配向乱れが生じない。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明を説明
する。

【００３０】図１は本発明の第１の実施の形態のラビン
グ装置を示す斜視図であり、図２は本発明の第２の実施
の形態のラビング装置を示す平面図（Ａ）および側面図
である。

【００３１】図１を参照して、配向膜２が表面に塗布さ
れた基板１の角部（コーナー部）６は第１の治具２９お
よび第２の治具３０によって囲まれている。

【００３２】基板１は、例えば厚さ０．７ｍｍの無アル
カリガラスから成る基板であり、配向膜２は、例えば厚
さが５００オングストロームの有機絶縁フィルム、好ま
しくはポリイミドフィルムである。あるいは配向膜２
は、基板上にポリアミック酸を塗布形成した膜である。

【００３３】第１および第２の治具２９，３０は、ラビ
ングローラ４がラビングローラ降下位置５に降下した時
にその周りのラビング布３が基板１もしくは第１および
第２の治具２９，３０治具外にはみ出さないような十分
な幅を有している。

【００３４】この第１および第２の治具２９，３０の上
板はアルミナセラミック板であり、それぞれの平面形状
が長方形もしくはＬ字形状やコの字形状である。図１の
実施の形態では、長方形の平面形状であるから第１およ
び第２の治具２９，３０の２個の治具により基板１の所
定角部（コーナー部）６を囲んでいる。

【００３５】基板１の表面の高さは計測手段２１の例え
ばダイヤルゲージで測定し、その測定値を電気的信号に
変換して中央演算装置２２に出力する。

【００３６】制御手段として例えばマイクロプロセッサ
などを含んで構成される中央演算装置２２を備えてお
り、中央演算装置２２にはラビング装置の各種動作を制
御するプログラムなどが記憶された記憶手段が接続され
ている。この記憶手段は、例えばランダムアクセスメモ
リを有する第１の記憶手段２３とリードオンリメモリを
有する第２の記憶手段２４を具備している。

【００３７】第１および第２の治具２９，３０はサーボ
モータ２５，２７により駆動する第１および第２治具昇
降機構２６，２８によりそれぞれ上下動稼働可能に設け
られている。

【００３８】また第１および第２治具昇降機構２６，２
８は配線３１，３２により中央演算装置２２にそれぞれ
電気的に接続している。

【００３９】基板１の垂直方向測定値を計測手段２１か
ら中央演算装置２２に取り込み、第１の記憶手段２３で
あるランダムアクセスメモリ２３に格納させ、あらかじ
め第２の記憶手段２４であるリードオンリメモリ２４に
格納してある第１および第２の治具２９，３０の垂直方
位を取り出して比較演算し、その差分信号を配線３１，
３２を通して第１および第２の治具昇降機構２６，２８
のサーボモータ２５，２７に送り、サーボモータ２５，
２７による第１および第２の治具昇降機構２６，２８の
駆動により第１および第２の治具２９，３０を昇降させ
て、これらの治具の上表面と基板の上表面を同一の高さ
にする。

【００４０】すなわち、測定値は中央演算装置２２に送
られ、第１の記憶手段２３に格納される。中央演算装置
の第２の記憶手段２４には第１の治具２９および第２の
治具３０の原点位置が記憶されており、ここでこれらの
治具の原点位置と基板位置とを比較演算しその差が一定
値以上になると、治具の原点位置と基板位置との差に対
応する差分に応じた駆動電圧をサーボモータ２５，２７
に供給して、第１の治具２９および第２の治具３０を上
下させ、基板１の上表面と第１および第２の治具２９，
３０の上表面とを所定範囲内で同一の高さに位置させ
る。

【００４１】さらに、図２（Ｂ）と同様に図１の実施の
形態でも、金属からなるステージベース上にステージ台
座を介して金属もしくはセラミックからなるステージが
設けられ、その上に配向膜を形成した基板１がステージ
に真空吸着して配置されている。

【００４２】図１に戻って、基板１のコーナー部６の表
面は治具２９，３０の表面と高さが所定の範囲内で同一
となってから、ラビング開始時に基板斜め上側からラビ
ングローラ降下位置５に降下させたラビングローラ４を
ローラ移動方向９に移動させて配向膜２のラビングを行
う。

【００４３】例えば、側周囲にレーヨンからなるラビン
グ布３が設けられているアルミニウムからなるラビング
ローラ４を用いる。あるいは、表面をレーヨンからなる
ラビング布３を巻き付けた鉄製の筒状をしたラビングロ
ーラ４をラビングローラ降下位置５に降下させ、回転方
向３５に３００ｒｐｍで回転させ、ローラ移動方向９に
移動させラビングを行う。この時ラビング布３は第１お
よび第２の治具２９，３０に０．３ｍｍ押し込むように
設定される。

【００４４】このような本発明によれば、基板１のコー
ナー部６の表面は治具２９，３０の表面と高さが実質的
に同一となっているから、ラビングローラ４がローラ移
動方向９に移動する際、基板１のコーナー部６によりラ
ビング布３に傷がついたり、毛先に乱れが生じない。

【００４５】そしてラビング後、第１および第２の治具
２９，３０を下上させて原点位置に復帰させるようにプ
ログラムされている。

【００４６】図２は本発明の第２の実施の形態を示す平
面図（Ａ）および側面図（Ｂ）である。尚、図２におい
て図１と同一もしくは類似の箇所は同じ符号で示してあ
るから、重複する説明は省略する。また図２でも図１と
同様の計測手段や中央演算装置等を用いるから、図示を
省略してある。

【００４７】第２の実施の形態では、図２（Ａ）に示す
ようにコの字形の平面形状の治具を用い、１個の治具に
より基板１のそれぞれの所定角部（コーナー部）６を囲
んでいる。

【００４８】すなわち第１の治具２９により基板１の第
１のコーナー部（第１の所定角部）６Ａを囲み、第２の
治具３０により基板１の第２のコーナー部（第２の所定
角部）６Ｂを囲んでいる。そして第１の実施の形態と同
様にして、基板の表面と第１及び第２の治具の表面の高
さを一致させた後、第１の治具２９のラビングローラ降
下位置に降下したラビングローラ４が第１のコーナー部
６Ａに上からから基板１上に入り込み、そこの配向膜を
ラビング布３によりラビングする。

【００４９】そしてラビング後、第２のコーナー部６Ｂ
から第２の治具３０上に出ていき、第２の治具３０上か
ら上昇する。

【００５０】また図２（Ｂ）に示すように、金属からな
るステージベース１９上に支持部材１９Ａを介して金属
もしくはセラミックからなるステージ４１が設けられ、
配向膜（図２では図示省略）を形成した基板１がステー
ジ４１の上面に真空吸着して配置されている。

【００５１】図３は従来技術（Ａ）と本発明（Ｂ）とを
比較して示した図である。従来技術の場合は、図３
（Ａ）に示すように、基板１のコーナー部６でラビング
布３の毛先乱れ部４２が発生する。しかし本発明では、
図３（Ｂ）に示すように、基板１の上面と治具４３の上
面の高さが一致しているから、基板１のコーナー部６で
ラビング布３は毛先乱れ部を発生しない。

【００５２】上記実施の形態では第１および第２の治具
としてアルミナセラミック板で例示した。

【００５３】しかし、第１および第２の治具として、ス
テンレスその他の導電体の材料を用いることができる。
あるいは、第１および第２の治具として、アルミナセラ
ミック表面をニッケル、モリブデン等の金属でメタライ
ジングして導電性を付与した材料を用いることができ
る。

【００５４】治具上から走行を始めたラビングローラが
治具表面との摩擦により静電気が発生し、この静電気が
基板をラビングするときに基板上に形成された能動素子
（トランジスタ等）を破壊することが懸念される場合
は、上記したように少なくとも治具の表面を導電性にし
ておけば、静電気の発生がないからそれによる事故が防
止される。

【００５５】また、第１の実施の形態の図１では、平面
形状が長方形の２個の治具２９，３０で基板１の角部６
を囲んだ場合を例示した。第２の実施の形態の図２で
は、コの字平面形状の１個の治具によりそれぞれの角部
を囲んだ場合を示した。しかし、平面形状がＬ字形状等
にして１個の治具により基板１のラビングスタートの角
部６を囲んでもよい。

【００５６】

【発明の効果】第一の効果は、ラビング布の毛先乱れに
起因する配向ムラがなくなることであり、これにより、
液晶表示装置の表示にムラがなくなることである。

【００５７】その理由は、従来は図４（Ａ）に示すよう
に、ラビング開始時に基板のコーナー部にラビング布が
接触して、接触した部分でラビング布の毛が抜けたり、
切れたり、毛先が倒れたりして毛先が乱れていたもの
が、本発明ではラビング布基板の周りを治具で囲うた
め、図４（Ｂ）に示すように、基板のコーナー部がラビ
ング布の中に食い込まず、ラビング布の毛先が乱れない
ためである。

【００５８】第二の効果は、ラビングロールの寿命が延
びることである。

【００５９】その理由は従来の方法では基板のコーナー
部起因のラビング布の毛先の乱れはラビングするたびに
強調され、ラビングロールの使いはじめには表示上目立
たないムラであったものが使用を重ねると表示ムラとし
てはっきり目立つようになり、ラビングロールを交換
し、ラビング布を交換する必要があったが、本発明の方
法によれば、基板のコーナー部によるラビング布の毛先
が乱れないので、毛先乱れによるラビングロールの交換
は不要になるためである。

【００６０】例えば従来１０００回ラビングする毎に交
換する必要であったラビングロールの交換が、本発明の
実施の形態では、２０００回ラビングする毎に交換する
ように改善された。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態のラビング装置を示
す斜視図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態のラビング装置を示
す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。

【図３】本発明の効果を従来技術と比較して示す側面図
である。

【図４】従来技術を示す斜視図である。

【図５】他の従来技術を示す斜視図である。

【図６】別の従来技術を示すブロック図である。

【図７】さらに別の従来技術を示す平面図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 配向膜 ３ ラビング布 ４ ラビングローラ ５ ラビングローラ降下位置 ６ コーナー部（所定の角部） ７ 毛先が乱れている部分 ８ ラビングローラ初期位置 ９ ラビングローラ移動方向 １１ 計測手段 １２ スイッチ １３ ローラ回転 １４ 中央演算装置 １５ リードオンリメモリ １６ ランダムアクセスメモリ １７ ステージ台水平移動 １８ ステージ台昇降駆動 １９ ステージベース １９Ａ 支持部材 ２１ 計測手段 ２２ 中央演算装置（マイクロプロセッサ） ２３ 第１の記憶手段（ランダムアクセスメモリ） ２４ 第２の記憶手段（リードオンリメモリ） ２５ サーボモータ ２６ 第１の治具昇降機構 ２７ サーボモータ ２８ 第２の治具昇降機構 ２９ 第１の治具 ３０ 第２の治具 ３１ 第１の治具昇降機構への配線 ３２ 第２の治具昇降機構への配線 ３５ 回転方向 ４１ ステージ ４２ 毛先乱れ部 ４３ 治具 ４４ コーナー部 ４５ 端面

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶表示素子セルの基板にラビング処理
   を行うラビング装置において、前記基板の所定角部の周
   囲を囲む治具と、前記基板の表面の垂直方向の位置を測
   定し、その測定値を出力する手段と、前記測定値と前記
   治具の表面の垂直方向の位置を記憶し比較する手段と、
   前記記憶し比較する手段からの信号により前記治具を垂
   直方向に変位駆動する治具変位駆動手段とを有し、前記
   治具の表面の高さと前記基板の表面の高さとの差を所定
   値以内にすることを可能にしたことを特徴とするラビン
   グ装置。
2. 【請求項２】 前記治具は導電体からなることを特徴と
   する請求項１記載のラビング装置。
3. 【請求項３】 前記治具の表面が導電体からなることを
   特徴とする請求項１記載のラビング装置。
4. 【請求項４】 ２個の前記治具により前記基板の所定角
   部の周囲を囲む構造になっていることを特徴とする請求
   項１記載のラビング装置。
5. 【請求項５】 １個の前記治具により前記基板の所定角
   部の周囲を囲む構造になっていることを特徴とする請求
   項１記載のラビング装置。
6. 【請求項６】 前記記憶し比較する手段には中央演算装
   置並びに第１及び第２の記憶手段を有することを特徴と
   する請求項１記載のラビング装置。
7. 【請求項７】 前記中央演算装置はマイクロプロセッサ
   を含んだ構成され、前記第１の記憶手段はランダムアク
   セスメモリを含んで構成され、第２の記憶手段はリード
   オンリメモリを含んで構成されていることを特徴とする
   請求項６記載のラビング装置。
8. 【請求項８】 前記第１の記憶手段には前記基板の表面
   の測定値に関する情報が入力され、前記第２の記憶手段
   には前記治具の表面に関する情報が予め記憶されている
   ことを特徴とする請求項６又は請求項７記載のラビング
   装置。
9. 【請求項９】 前記治具変位駆動手段は前記記憶し比較
   する手段からの信号により所定の駆動を行うサーボモー
   タを含んで構成されていることを特徴とする請求項１記
   載のラビング装置。
10. 【請求項１０】 請求項１乃至請求項９のいずれかに記
    載のラビング装置を用いて、前記治具の表面の高さと前
    記基板の表面の高さとの差を所定値以内に設定した後、
    ラビング布を周囲に有し回転するラビングローラを前記
    治具の表面上に降下させ、水平方向に移動させて前記角
    部から前記基板上に侵入させて該基板表面の配向膜をラ
    ビングすることを特徴とするラビング方法。