JP3816063B2 - ラビング装置および方法ならびに液晶表示素子 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示素子の製造工程に用いるラビング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、２枚のガラス基板の間に液晶層を形成し、２枚のガラス基板の内面には、上記液晶層に電界をかけるための透明電極、前記電界をＯＮ−ＯＦＦするためのスイッチング素子、カラー表示するためのカラーフィルターおよ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。２枚のガラス基板の間に液晶材料を封入して液晶表示素子を製作する。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、配向層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、液晶を所定方向に配向する。
【０００３】
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に回転自在に両端支持されたラビングローラを具備しており、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、その起毛部分においてガラス基板の配向層の表面に対して接触させ、一定方向に擦ることによりフィルムの一軸延伸配向と同様の効果を付与し、その方向に液晶材料を配向させる。
【０００４】
液晶表示装置の輝度や応答性を均一にするためには、ラビング処理において配向層の表面を均一に擦ることによって液晶材料を均一に配向させることが重要となる。そのために、ラビングローラとガラス基板の位置決め、特にラビングローラとガラス基板上の配向膜との間の距離を均一に保持することが必要となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近時、液晶表示装置の分野では、パソコンの画面を代表とする液晶モニターやデジタル放送の開始から液晶テレビの普及が開始されており、液晶モニターでは対角２０インチクラス、液晶テレビにおいては３０〜４０インチクラスが製品化されてきている。また、パネルコストの低減からマザーガラス基板の大型化が進められ、１ｍ角以上クラスの一枚のガラス基板から多数枚のパネルを製作することが必要になってきている。そのためにはラビングローラもまた長尺のローラが必要となってきている。
【０００６】
ラビングローラの長尺化に伴いローラの自重による撓みが問題となる。この問題はローラ材質を繊維強化プラスチック製にすることにより、ローラを軽量化して解決することができる。しかし、繊維強化プラスチック製のローラの場合、エポキシ樹脂等によるコーティングを行った後に外形を研削しているので、ローラの表面はエポキシ樹脂等の樹脂面となる。一方、ラビングローラの表面には粘着テープ、特に両面テープを用いてラビング布が取着される。ラビングローラの樹脂面は、このラビング布の交換に際して、両面テープを剥がしたときに、該両面テープの粘着剤がラビングローラの表面に残留する糊残りの問題を引き起こす。
【０００７】
本発明は、こうした従来技術の問題点を解決することを技術課題としており、液晶表示装置の製造工程に用いられるラビング装置において繊維強化プラスチック製のローラを使用する際の問題を解決することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明によれば、上面にガラス基板を載置、固定するステージと、前記ステージの上方において水平に回転自在に両端支持されると共に、前記ステージに対して所定方向に相対的に移動自在に配設されたラビングローラとを具備し、前記ラビングローラにより前記ガラス基板上の配向膜の表面を一方向にラビング処理するラビング装置において、
前記ラビングローラが、繊維強化プラスチックから形成された中空円筒部材と、該中空円筒部材の外表面に形成された金属膜と、前記金属膜の表面に付着されているラビング布と、芯振れを測定する渦電流式の非接触変位センサを具備し、
前記金属膜はアルミニウム溶射により形成されるアルミニウムの膜であり、その厚さが０．１２３ｍｍ以上とされている、ことを特徴とするラビング装置が提供される。
【０００９】
請求項２の発明によれば、ガラス基板の表面に透明電極を設け、透明電極上にポリイミド系配向膜を形成し、配向膜をラビング処理した一対のガラス基板の間に液晶材料を封入して成る液晶表示素子の製造方法において、前記ラビング処理が、
繊維強化プラスチックにより形成された中空円筒部材と、該中空円筒部材の表面に形成された金属膜と、前記金属膜の表面に取着されたラビング布とを具備するラビングローラをステージの上方において水平に回転自在に支持し、
配向膜を形成したガラス基板を前記配向膜を上方に向けて前記ステージに載置、固定し、
前記ラビングローラをそのラビング布において前記配向膜の表面に接触させた状態で回転させ、
前記ラビングローラを前記ステージに対して所定方向に相対的に移動させることと、
前記ラビングローラの金属膜の表面近傍に該ラビングローラの芯振れを測定する渦電流式の非接触変位センサを配設し、前記非接触変位センサで前記ラビングローラの芯振れを測定すること、を含み、
前記金属膜がアルミニウム溶射で０．１２３ｍｍ以上の厚さに形成されている、液晶表示素子の製造方法が提供される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。
図１を参照すると、ラビング装置１０は、ガラス基板２０を真空吸着により載置、固定するステージ１１と、ステージ１１の上方において水平軸線を中心として回転自在に支持されたラビングローラ１２とを具備している。本実施例においてラビングローラ１２は、繊維強化プラスチック、特に炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）により形成された中空円筒部材と、該中空円筒部材の外表面に形成された金属膜とを具備し、金属被膜の表面にラビング布（図示せず）が巻かれ、粘着テープ、特に両面テープを用いて取着される。
【００１１】
好ましくは、ＣＦＲＰはラビングローラ１２の長手方向に２５０ＧＰａ、その垂直方向に２００ＧＰａの強度を持つように炭素繊維を組み合わせた。また、ＣＦＲＰはφ１３９ｍｍとして、その外表面に金属膜としてアルミニウムをガス式フレーム溶射法にて約０．５ｍｍの厚みで塗膜、形成し、フランジを両端に取り付け、更に、円筒加工機にて外表面のアルミニウム表面をわずかに削り取りることにより仕上げ、アルミニウム塗膜ＣＦＰＲ製ラビングローラを得た。
【００１２】
ラビング装置１０は、更に、ステージ１１を跨ぐように設けられた門形のフレーム１５を具備しており、ラビングローラ１２は該フレーム１５に回転自在に支持されている。より詳細には、フレーム１５は、その対向する内側面１５ａに沿って昇降自在に設けられたコの字形の昇降部材１８と、該昇降部材１８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１６とを具備し、ラビングローラ１２は軸受け１３ａ、１３ｂを介して昇降部材１８に支持されている。フレーム１５には駆動モータ１７が取り付けられており、ラビングローラ１２は、フレーム１５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。また、フレーム１５は、ステージ１１に対して相対的に水平方向に移動できるようになっている。なお、図１において、ラビングローラはテーブルの相対移動方向Ｙに対してアッパーカットとなる方向に回転している。
【００１３】
また、昇降部材１８には、ラビングローラ１２の芯振れを測定するために、非接触変位センサ１４ａ、１４ｂが、ラビングローラ１２の側面を測定するよう取り付けられている。また、テーブル１１の移動方向に対してモータ１７により旋回自在となっている。更に、ラビングローラ１２は、テーブル１１上に真空吸着されているガラス基板２０上の配向膜を相対的に斜めに擦るために、鉛直軸（Ｚ軸）を中心として旋回自在で、かつ、±４５度の間で固定できるようになっている。非接触変位センサとしては、レーザー式センサ、渦電流式センサ、超音波式センサ等を用いることができるが、測定精度の高い渦電流式非接触センサが好ましい。
【００１４】
以下、本発明の液晶表示素子の製造方法を説明する。
先ず、一対のガラス基板上に透明電極が設けられ、該透明電極上に有機高分子物質、特にポリイミドからなる配向膜が形成される。一般にポリイミド化合物は溶媒に不溶であるため、酸無水物とジアミノ化合物を溶媒中で反応させポリアミック酸を合成する。通常の塗工用ワニスはポリアミック酸の溶液であり、基板上に塗布した後、加熱硬化の工程で脱水閉環しポリイミドとなる。より詳細には、前記ポリアミック酸をＮ−メチル−２ピロリドン等のアミド系極性溶媒と塗工特性からセロソルブ系溶媒を加えた溶剤に溶解し、０．１〜３０重量％溶液、好ましくは１〜１０重量％溶液に調製し、ワニスをオフセット印刷により基板上に塗布形成するのが工業的には一般的である。この塗膜を８０〜１２０℃で溶媒を蒸発させた後、１８０〜２８０℃で加熱処理を行い、ポリイミド系液晶配向膜が形成される。
【００１５】
このようにして形成された配向膜を有するガラス基板２０を、ラビング装置１０のステージ１１に真空吸着により固定する。次いで、ラビングローラ１２の外表面に両面テープを介して巻き付けられているラビング布を回転させながら配向膜表面に当接させて擦ると共に、ステージ１１を一定速度で水平移動させ配向膜表面全体に渡ってラビング処理を行う。
【００１６】
また、ラビングローラの長尺化に伴い、ローラ自体の芯振れも問題となる。本実施形態によれば、非接触変位センサ１４ａ、１４ｂにより、ラビングローラ１２の芯振れを測定しながらラビングを行うことができる。特に、本実施形態では、ラビングローラ１２はＣＦＲＰから形成されているが、その表面に金属膜が形成されているので、測定精度の高い渦電流式変位センサを用いることが可能となる。
【００１７】
ラビングローラ１２の芯振れ量が０．０１５ｍｍ以上あるとラビング筋と言われる不良が発生することがわかっている。そこで、本実施形態では、非接触式センサ１４ａ、１４ｂによるラビング処理中のラビングローラ１２の芯振れ量の測定値が所定値以上となったときに、ラビング装置１０を停止するようになっている。上記所定値は、ラビング筋が発生する芯振れの限界、例えば、上述したように０．０１５ｍｍを考慮して十分に小さな値とすることができ、一例として０．００７ｍｍ、より好ましくは０．００５ｍｍとすることができる。また、上記所定値はラビングローラ１２の長さを考慮して決定してもよい。
【００１８】
ラビング処理後、ラビング布の抜け毛および配向膜の削られたカス等を超音波ドライクリーナーやエアーナイフ等でドライクリーニングした後、純水、専用洗剤、アルコール類等によりウェット洗浄、乾燥を行う。
【００１９】
その後、こうしてラビング処理された２枚のガラス基板を貼り合わせるためのシール樹脂印刷を一方のガラス基板に塗布し、このガラス基板或いは他方のガラス基板に液晶材料を充填するための間隙を形成するためのスペーサーを一定量撒布し、該２枚のガラス基板を重ね合わせ、加圧硬化の後に液晶空セルが形成される。この液晶空セルに液晶を注入した後、注入口をＵＶ樹脂にて封止し、余分な液晶をウェット洗浄にて洗浄、乾燥し、両面に偏光板を貼り付けて、液晶表示装置が完成する。内部真空状態にした真空チャンバ内で液晶を基板上に一定量塗布した後、基板を重ね合わせ、液晶が漏れないように密封することにより液晶表示素子を形成してもよい。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、ラビングローラを繊維強化プラスチックで形成し、その外表面に金属膜を形成したので、従来技術で問題となっている、ラビングローラ表面における両面テープの糊残りがなくなる。また、非接触変位センサを設けることにより、ラビング処理中にラビングローラの芯振れ量の測定が可能となり、所定値を越える芯振れが測定された場合に、ラビング装置を停止させることにより液晶配向処理が起因での液晶表示素子の不良を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のラビング装置の略示斜視図である。
【符号の説明】
１０…ラビング装置
１１…ステージ
１２…ラビングローラ
１３ａ…軸受け
１３ｂ…軸受け
１４…非接触変位センサ
１５…門形フレーム
１６…エアーシリンダ
１７…モータ
２０…ガラス基板

Claims (4)

1. 上面にガラス基板を載置、固定するステージと、前記ステージの上方において水平に回転自在に両端支持されると共に、前記ステージに対して所定方向に相対的に移動自在に配設されたラビングローラとを具備し、前記ラビングローラにより前記ガラス基板上の配向膜の表面を一方向にラビング処理するラビング装置において、
   前記ラビングローラが、繊維強化プラスチックから形成された中空円筒部材と、該中空円筒部材の外表面に形成された金属膜と、前記金属膜の表面に付着されているラビング布と、芯振れを測定する渦電流式の非接触変位センサを具備し、
   前記金属膜はアルミニウム溶射により形成され、その厚さが０．１２３ｍｍ以上とされている、ことを特徴とするラビング装置。
2. ガラス基板の表面に透明電極を設け、透明電極上にポリイミド系配向膜を形成し、配向膜をラビング処理した一対のガラス基板の間に液晶材料を封入して成る液晶表示素子の製造方法において、前記ラビング処理が、
   繊維強化プラスチックにより形成された中空円筒部材と、該中空円筒部材の表面に形成された金属膜と、前記金属膜の表面に取着されたラビング布とを具備するラビングローラをステージの上方において水平に回転自在に支持し、
   配向膜を形成したガラス基板を前記配向膜を上方に向けて前記ステージに載置、固定し、
   前記ラビングローラをそのラビング布において前記配向膜の表面に接触させた状態で回転させ、
   前記ラビングローラを前記ステージに対して所定方向に相対的に移動させることと、
   前記ラビングローラの金属膜の表面近傍に該ラビングローラの芯振れを測定する渦電流式の非接触変位センサを配設し、前記非接触変位センサで前記ラビングローラの芯振れを測定すること、を含み、
   前記金属膜がアルミニウム溶射で０．１２３ｍｍ以上の厚さに形成されている、ことを特徴とする製造方法。
3. 前記非接触センサによるラビングローラの芯振れの測定値が所定値以上となったときに、前記ラビング処理を停止することを更に含む請求項２の液晶表示素子の製造方法。
4. 請求項２に記載の製造方法により製造された液晶表示装置。

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