JP5506631B2 - ラビング装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置の製造工程において、基板上の配向膜にラビングローラを用いてラビング処理を行うラビング装置に関する。

液晶表示装置には、２枚のガラス基板の間に液晶層を設け、２枚のガラス基板の内面には、液晶層に電界をかけるための透明電極や、電界をＯＮ−ＯＦＦするためのスイッチング素子や、カラー表示するためのカラーフィルター及び液晶分子を配向するための配向膜等がそれぞれ形成されている。配向膜は、基板上に塗布されたポリイミド等の樹脂層から成り、配向膜が硬化した後にラビング装置によりラビング処理することで、液晶分子が所定方向に配向されるようになっている。

ラビング装置は、ガラス基板を載置、固定したステージの上方で回転自在に両端支持されたラビングローラを備えており、ラビングローラの表面には両面テープ等により起毛布（ラビング布）が巻かれている。ラビングローラを回転させながら、その起毛部分をガラス基板上の配向膜の表面に接触させ、一定方向に擦ることにより、ラビング処理が行われる。特許文献１には、このようなラビング装置の一例が開示されている。図５に示すように、特許文献１のラビング装置１１０は、ステージ１１１を跨ぐように設けられた門形のフレーム１１５を具備しており、ラビングローラ１１２はフレーム１１５に回転自在に支持されている。フレーム１１５は、その対向する内側面１１５ａに沿って昇降自在に設けられたコの字形の昇降部材１１８と、昇降部材１１８を鉛直軸線（Ｚ軸）に沿って昇降させる流体シリンダ、好ましくはエアシリンダ１１６とを具備し、ラビングローラ１１２は軸受１１３ａ、１１３ｂを介して昇降部材１１８に支持されている。フレーム１１５には駆動モータ１１７が取り付けられており、ラビングローラ１１２は、フレーム１１５内部に配設されたベルトとプーリから成る伝達装置（図示せず）により所望の回転速度、回転方向にて回転駆動される（特許文献１の段落番号００１２参照）。

ラビング処理は、例えば、ガラス基板の延伸方向又は搬送方向（ＭＤ方向）に直交する方向に対してラビングローラの回転軸を任意の角度（ラビング角度）に傾けて行うことができる（バイアスラビング処理）。ラビング角度は、所定角度に設定されるが、−４５゜〜＋４５゜の角度範囲に設定することが好ましく、こうすることで、配向膜に対して均一な配向状態を形成し、画面表示の劣化やすじむらを抑制して、液晶表示の高画質化を図ることができる。ラビング角度を設定する方法は、ステージ上のガラス基板に対してラビングローラを傾ける方法や、ラビングローラに対してガラス基板を傾ける方法などがある。ガラス基板に対してラビングローラを傾けてラビングする場合、ガラス基板とラビングローラとの間の相対的な搬送速度に対して、ラビングローラの回転速度は極めて大きいことから、ラビング方向はラビングローラの回転方向に概略一致する方向となる。

ラビング処理では、ラビング密度（ラビング強度）、ラビング処理速度の向上を図るため、複数本のラビングローラで処理することがある。図６には、ステージ１２０上でフレーム１２３に支持された２本のラビングローラ１２５が示されているが、３本以上のラビングローラで処理することも可能である。複数本のラビングローラで処理する場合は、複数本のラビングローラは互いに平行に配設され、所定のラビング角度に設定される。図示する２本のラビングローラ１２５は、フレーム１２３の対向する内側面１２４ａに沿って昇降自在に設けられた昇降部材（図示せず）に回転自在に支持されている。図示しなガラス基板は、ラビングローラ１２５の上方に配置され、ラビングローラ１２５を回転させながら、その起毛部分をガラス基板の配向膜の表面に接触させ、ラビンローラ１２５に対してガラス基板を水平方向に移動させることにより、ラビング処理が行われる。

特開２００４−３０２０９３号公報

しかしながら、ラビング装置を上方からみた図７（ａ）〜（ｄ）に示すように、ラビングローラ１２５にラビング角度θを付けて配設し、同一サイズ（幅１１００ｍｍ、長さ１３００ｍｍ）のガラス基板１２０をラビングする場合、ラビングローラ１２５の本数が増えるに従い、ラビングローラ１２５の寸法を長くする必要があった。これは、複数本のラビングローラ１２５の両端部を揃えて、ラビング角度θ（例えば、θ＝４５゜）で複数本のラビングローラ１２５を互いに平行に配設しなければならないためであり、複数本のラビングローラ１２５の中心を通る仮想直線Ｉｍとガラス基板１２０の延伸方向ＭＤとがなす角度がラビング角度θに等しくなるためである（図６（ｄ）など参照）。例えば、図６（ａ）に示すラビング装置において、長さＬ１が２０００ｍｍのラビングローラ１２５を使用する場合、図６（ｂ）に示す２本のラビングローラ１２５を使用するラビング装置ではラビングローラ１２５の長さＬ２が２１００ｍｍ、図６（ｃ）に示す３本のラビングローラ１２５を使用するラビング装置ではラビングローラ１２５の長さＬ３が２３００ｍｍ、図６（ｄ）に示す４本のラビングローラ１２５を使用するラビング装置ではラビングローラ１２５の長さＬ４が２５００ｍｍとなる。このように、ラビング密度及びラビング処理速度を向上させるために使用するラビングローラの本数を増やすと、個々のラビングローラの寸法を長くする必要があった。このため、既存のラビングローラを使用できないため、長尺のラビングローラを新規に用意する必要があると共に、長尺のラビングローラに対応するラビング装置を新規に製作しなければならなかった。新規なラビング装置は大型化し、広い設置スペースを必要とするなどの問題があった。また、ラビングローラの寸法を長くすると、ラビングローラの表面に貼り付ける布貼り装置をそのまま利用できず、長尺のラビングローラに適合する装置を製作する必要があった。ラビングローラの長尺化に伴い、ラビングローラ自体の撓みも大きくなり、ラビング精度が低下するという心配もあった。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、複数本のラビングローラを使用し、ガラス基板に対してラビングローラを傾けてラビング処理する場合であっても装置が大型にならず、既にシングルローララビング装置を所有する場合は、複数ローララビング装置導入に際し、既存のラビングローラや付帯装置をそのまま使用することができるラビング装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によれば、ガラス基板に対して相対移動せしめられ、ガラス基板上の配向膜の表面をラビング処理するラビング装置であって、それぞれフレームにより回転自在に支持された、複数のラビングローラと、複数のラビングローラの、ガラス基板とラビング装置の相対移動方向に対するラビング角度を同じ角度に同時に設定可能な角度設定機構と、を具備し、角度設定機構が、複数のフレームと回動可能に係合する連結機構と、複数のフレームの平行を維持する平行維持手段と、を含み、連結機構は、フレームとの係合部がガラス基板とラビング装置の相対移動方向と同じ方向に並ぶように、配置される、ことを特徴とするラビング装置が提供される。

上記ラビング装置において、ラビングローラを同じ長さとすることが好ましい。
また、上記ラビング装置において、連結機構はラビングローラの中央位置で複数のフレームと回動可能に係合することが好ましい。

上記ラビング装置において、連結機構は複数のフレームにそれぞれ設置された突起と、各突起が係合する連結プレートと、を含んで成ることもできる。

上記ラビング装置において、平行維持手段は、各フレームに設けられたレールと摺動自在に係合するスライダとを互いに結合して成ることもできる。
また、上記ラビング装置において、平行維持手段を連結機構の両側に配置することもできる。

上記ラビング装置において、角度設定機構は、一対のフレームの間に設けられ、フレームが載置されるマウントステージ上で垂直方向の回転軸を中心として、ラビングローラが所定のラビング角度になるようにフレームを回転可能な回転バーを備えることもできる。

以上の如く、本発明のラビング装置によれば、複数のラビングローラのラビング角度を同じ角度に同時に設定することができるから、ラビングローラの長さを長くする必要がなく、ラビング装置の大型化を防げる。また、既にシングルローララビング装置を所有する場合は、複数ローララビング装置導入に際し、既存のラビングローラや付帯装置をそのまま使用することができる。さらに、ラビングローラの長尺化によって、ローラ自体の撓みが大きくなるという問題も回避され、精度の高いラビング処理を行うことができる。

本発明のラビング装置の一実施形態を示す斜視図である。 図１に示すラビング装置の平面図である。 同じく図１に示すラビング装置においてガラス基板に対してラビングローラを傾けた状態を示す平面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明のラビング装置において、ラビングローラの回転軸をガラス基板の延伸方向に直交する方向に対して傾けた状態を示す平面図である。 ラビング装置の従来の一例を示す斜視図である。 ２本のラビングローラを使用する従来のラビング装置の他の一例を示す斜視図である。 （ａ）〜（ｄ）は、従来のラビング装置において、ラビングローラの回転軸をガラス基板の延伸方向に直交する方向に対して傾けた状態を示す平面図である。

以下において、本発明のラビング装置の一実施形態について説明する。図１には、マウントステージ３と、マウントステージ３に載置される二つのローラユニット５と、ローラユニット５のラビングローラ６のラビング角度θ（図４参照）を設定する角度設定機構４を備える本実施形態のラビング装置１が示されている。本発明のラビング装置は、駆動手段によりガラス基板が水平方向の一方から他方に搬送される装置に限定されるものではなく、ローラユニットがガラス基板に対して移動するタイプの装置も本発明のラビング装置に含まれる。また、ラビングローラを有するローラユニットの数は二つに限定されるものではなく、ローラユニットを増やしてラビングローラの本数を３本以上にすることも可能であり、ラビング装置の形態は本実施形態に制限されるものではない。

図１に示すように、ラビング装置１のローラユニット５は、ラビングローラ６を水平な軸線回りで回転自在に両端支持する互いに独立なフレーム７を有している。フレーム７は、マウントステージ３上でスライドするフレームベース８ａと、フレームベース８ａから略垂直に立ち上がる支持部８ｂとを備えている。

角度設定機構４は、複数のフレーム７と回動可能に係合する連結機構と、複数のフレームの平行を維持する平行維持手段と、を備えている。連結機構１０は、フレームベース８ａの回転と平行移動をガイドし、ラビングローラ６の中心（長手方向の中心）を連ねる仮想直線Ｉｍがガラス基板２の延伸方向又は搬送方向ＭＤに一致するように、ラビングローラ６のラビング角度θ（図２等参照）を設定する。ここで、「ラビングローラ６の中心を連ねる仮想直線Ｉｍ」は、例えば、図４（ｄ）に示すように、複数本のラビングローラ６が所定のラビング角度θで傾いているときに、ラビングローラ６の中心を連ねる直線Ｉｍのことである。また、「ガラス基板２の延伸方向又は搬送方向ＭＤ」とは、ガラス基板２とラビングローラ６との相対的な移動方向を表し、図２や図３において符号ＭＤで示す方向である。逆に、ガラス基板が固定されるラビング装置の場合は、ラビングローラがガラス基板に対して水平面内で移動する方向を表す。

個々のローラユニット５は、マウントステージ３上で回転及びスライド自在に載置されたフレーム７と、フレーム７の支持部８ｂに軸受９（図４参照）を介して回転自在に両端支持されたラビングローラ６と、を備えている。フレーム７の支持部８ｂは、図示しない昇降部材と一体的に組み立てられており、油圧シリンダやエアシリンダなどの駆動源により昇降部材とともに垂直方向（鉛直方向）に昇降動作し、ラビングローラ６の下方又は上方に配置されたガラス基板２に対してラビングローラ６を所定の圧力で接触させることができるようになっている（実際には、ラビングローラの外表面に巻き付けられたラビング布の毛先と、ガラス基板２上に印刷された配向膜とが接触する）。

ラビングローラ６は、フレーム７内部に配設された図示しないベルトとプーリから成る伝達装置により所望の回転速度で回転駆動される。自重による撓みを低減する観点から、ラビングローラ６はアルミウム合金から中空円筒状に形成されることが好ましいが、これには限定されない。ラビングローラ６を繊維強化プラスチック、特に炭素繊維強化プラスチックにより中空円筒状に形成することもできる。炭素繊維強化プラスチックは、アルミニウム合金と比較して軽量で剛性が高いため、両端支持した場合の撓み量が格段に小さく、ガラス基板の大型化の要請に応えることが可能となる。

連結機構１０は、マウントステージ３上で回転軸Ｒを中心として所定の角度まで回転可能な回転バー１２と、フレームベース８ａとの係合部分がガラス基板２とラビング装置１の相対移動方向と同じ方向に並ぶように配置された連結プレート１６とを備えている。連結プレート１６は、マウントステージ３上に固定されて、回転バー１２の両側のフレームベース８ａが回転バー１２の回転と連動するように、二つのフレームベース８ａの中心部分に係合するガイド孔１４（フレームとの係合部）を有している。長尺部材としての回転バー１２は、マウントステージ３上で垂直方向の回転軸Ｒで軸支されている。回転バー１２の回転角度は制限されるものではないが、ラビング処理に応じて、例えば、図２に示す基準位置から±５０゜まで回転できるように構成されている。図３には、回転バー１２が基準位置から＋４５゜まで回転した状態が示されている。なお、設定された回転バー１２の回転角度、すなわち、ラビング角度θはラビング処理条件によって決定される。回転バー１２は、回転軸Ｒを中心として所定のラビング角度θまで回転し、図示しなロック手段によってその角度で係止されるようになっている。

連結プレート１６は、長手方向の両側で下面に突設された脚部１８によりマウントステージ３に固定される。連結プレート１６の下面とマウントステージ３の上面との間の隙間内で、フレームベース８ａと回転バー１２とが回転できるようになっている。フレームベース８ａの突起８ｃは、連結プレート１６のガイド孔１４に係合し、フレームベース８ａの回転に応じてガイド孔１４内をガラス基板２の搬送方向ＭＤにスライドできるようになっている。ガイド孔１４は長孔として形成され、幅はフレームベース８ａの突起８ｃの外径と同程度ないしはそれより大きく、長さはフレームベース８ａの最大回転角度に対応する突起８ｃのストローク長さと同程度ないしそれより長く形成されている。ガイド孔１４に係合する突起８ｃとしては、ガイド孔１６内面と突起８ｃ外面との摩擦を減らす観点から、突起８ｃを回転可能なカムフォロアとすることが好ましい。なお、本実施形態の連結プレート１６にはガイド孔１４が設けられているが、ガイド孔１４をガイド溝に変えることもできる。本実施形態では、ガイド孔１４にフレームベース８ａの突起８ｃが係合するようになっているが、逆にフレームベース８ａに孔又は溝を設け、連結プレート１６に孔又は溝に係合する突起を設けることもできる。

さらに、本実施形態のラビング装置１では、回転バー１２の左右両側に添設されたフレームベース８ａを、回転バー１２に沿う方向にスライド自在に連結する平行維持手段２０を備えている。平行維持手段２０は、フレームベース８ａとスライダ２４とが摺動自在に互いに結合して成り、回転バー１２を回転軸Ｒを中心として回転させた際に、回転バー１２の左右両側に添設されフレームベース８ａが互いに反対方向にスライドすることを許容する。これにより、複数のローラユニット５のフレームベース８ａはスライド自在に連結され、回転バー１２の回転と連動して、回転しながらガラス基板２の搬送方向ＭＤ（ラビングローラに対するガラス基板の相対的搬送方向）に平行移動することが可能となる。なお、平行維持手段２０は、本実施形態のようにガイドレール２２とスライダ２４とを備えたリニアガイドに限られず、ボールねじなどの他の直動平行維持手段とすることも可能である。

図１〜３及び図４（ｂ）に示す実施形態では、回転バー１２を介して隣り合う一対のフレームベース８ａが平行維持手段２０により連結されているが、図４（ｃ）に示すように、３つのローラユニット５（３本のラビングローラ６）を備えるラビング装置の場合は、回転バー１２を介さずに隣接する一対のフレームベース８ａが平行維持手段２０によって連結される。３つの場合は、真ん中のローラユニット５のフレームベース８ａが回転バー１２の機能を兼ね備えている。図４（ｄ）に示すように、４つのローラユニット５（４本のラビングローラ６）を備えるラビング装置の場合は、中央の一対のフレームベース８ａは回転バー１２を介して平行維持手段２０によってスライド自在に連結され、左右両側の隣接する一対のフレームベース８ａは回転バー１２を介さずに平行維持手段２０によって連結される。なお、図４（ａ）〜（ｄ）に示すラビングローラ６は全て同じ長さであるが、長さの異なる既存のラビングローラを組み合わせることも可能である。

以上のように、本実施形態のラビング装置１は、連結機構１０と平行維持手段３０を備える角度設定機構４により、複数のラビングローラ６のラビング角度θを同じ角度に同時に設定することができるから、長尺のラビングローラを準備することなく、シングルローララビング装置のラビングローラと同じ長さのラビングローラ６を使用することができる。これにより、ラビング密度、ラビング速度を高めるために複数本のラビングローラ６を使用してラビング処理をする場合であっても、ラビング装置の大型化を防げる。また、ラビングローラの長尺化によって、ローラ自体の撓みが大きくなるという問題も回避され、ラビング精度が低下することを防止することができる。また、角度設定機構４が平行維持手段２０を備えることで、フレームベース８ａの回転及び平行移動がスムーズに行われ、ラビングローラ６のラビング角度の設定を正確かつ容易に行うことができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１ ラビング装置
２ ガラス基板
４ 角度設定機構
５ ローラユニット
６ ラビングローラ
７ フレーム
８ａ フレームベース
８ｃ 突起
１０ 連結機構
１２ 回転バー
１４ ガイド孔
１６ 連結プレート
２０ 平行維持手段
２２ ガイドレール
２４ スライダ

Claims (7)

1. ガラス基板に対して相対移動せしめられ、ガラス基板上の配向膜の表面をラビング処理するラビング装置であって、
   それぞれフレームにより回転自在に支持された、複数のラビングローラと、
   複数のラビングローラの、ガラス基板とラビング装置の相対移動方向に対するラビング角度を同じ角度に同時に設定可能な角度設定機構と、を具備し、
   角度設定機構が、
   複数のフレームと回動可能に係合する連結機構と、
   複数のフレームの平行を維持する平行維持手段と、を含み、
   連結機構は、フレームとの係合部がガラス基板とラビング装置の相対移動方向と同じ方向に並ぶように、配置される、
   ことを特徴とするラビング装置。
2. ラビングローラが同じ長さである、ことを特徴とする請求項１に記載のラビング装置。
3. 連結機構はラビングローラの中央位置で複数のフレームと回動可能に係合する、ことを特徴とする請求項２に記載のラビング装置。
4. 連結機構は複数のフレームにそれぞれ設置された突起と、各突起が係合する連結プレートと、を含んで成る、ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のラビング装置。
5. 平行維持手段は、各フレームに設けられたレールと摺動自在に係合するスライダとを互いに結合して成る、ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のラビング装置。
6. 平行維持手段が連結機構の両側に配置されている、ことを特徴とする請求項５に記載のラビング装置。
7. 角度設定機構は、一対のフレームの間に設けられ、フレームが載置されるマウントステージ上で垂直方向の回転軸を中心として、ラビングローラが所定のラビング角度になるようにフレームを回転可能な回転バーを備える、ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のラビング装置。

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