(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
評価の基準となるラビング布上に観察用の物体を置いた状態で、前記基準ラビング布に振動を与えることにより前記観察用物体を移動および回転させ、その際の前記観察用物体の移動速度および回転速度を測定し、評価対象のラビング布上に前記観察用の物体を置いた状態で、前記評価対象ラビング布に振動を与えることにより前記観察用物体を移動および回転させ、その際の前記観察用物体の移動速度および回転速度を測定し、前記基準ラビング布における移動速度および回転速度のそれぞれに対する前記評価対象ラビング布における移動速度および回転速度の比の値が０．４ないし２．５の範囲にあるか否かによって、前記評価対象ラビング布が所望の剛性および表面特性を有するか否かを評価することを特徴とするラビング布の評価方法。
【請求項２】
評価の基準となるラビング布上に観察用の物体を複数個置いた状態で、前記基準ラビング布に振動を与えることにより前記複数の観察用物体を移動および回転させ、その際の前記複数の観察用物体の移動速度および回転速度をそれぞれ測定し、評価対象のラビング布上に前記観察用の物体を複数個置いた状態で、前記評価対象ラビング布に振動を与えることにより前記複数の観察用物体を移動および回転させ、その際の前記複数の観察用物体の移動速度および回転速度をそれぞれ測定し、前記基準ラビング布における移動速度および回転速度の複数の測定値から求めた平均移動速度および平均回転速度のそれぞれに対する前記評価対象ラビング布における移動速度および回転速度の複数の測定値から求めた平均移動速度および平均回転速度の比の値が０．４ないし２．５の範囲にあるとともに、前記評価対象ラビング布における移動速度および回転速度の同一布面内における変動幅が、前記評価対象のラビング布における平均移動速度および平均回転速度のそれぞれの値に対して±１０％以内の範囲にあるか否かによって、前記評価対象ラビング布が所望の剛性および表面特性の面内均一性を有するか否かを評価することを特徴とするラビング布の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶セルの配向膜等のラビング処理に用いるラビング布の評価方法に関し、特に基準となるラビング布との比較対照によるラビング布の評価方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置を構成する液晶セルは、２枚の基板の間に液晶層を挟持し、液晶分子を駆動するスイッチング素子や電極、偏光板、液晶分子にプレチルト角を与える配向膜等から概略構成されるものである。配向膜は、ポリイミド系樹脂等の有機高分子膜からなり、配向膜の表面をポリアミド等の合成繊維からなる布で擦るというラビング処理を施すことによって、液晶層に所定方向の配向を付与するものである。
【０００３】
液晶セルの製造において、配向膜のラビング処理は液晶を均一に配向させるために重要な工程である。この時用いられるラビング布には多くの種類があり、この中から使用するラビング布を選択するには、実際に配向膜のラビング処理を行って決定していた。すなわち、ラビング時にラビング布を配向膜に押し付けるときの圧力、ラビング布と配向膜の相対速度等の条件を変化させ、ラビング後の配向膜の状態を観察することで、ラビング布として使用できるか否か、あるいは各ラビング布に用いる適切なラビング条件について決定していた。
【０００４】
図７に、ラビング時に生じる単位面積あたりの摩擦力Ｆx（Ｎ／ｍ2）およびラビング強度Ｌ（ｍ）の積である単位面積あたりの摩擦仕事量（Ｎ／ｍ）とラビング布剛性との相関を示す。図７に示すように、ラビング布の剛性が高いほどラビング時に生じる摩擦仕事量は大きくなることが分かっている。
また、図８のグラフに示すように、プレチルト角を安定させるためにはある程度以上の摩擦仕事量をもってラビングを行う必要があることが分かっている。
さらに、図９のグラフに示すように、摩擦仕事量の変動率（％）が大きくなれば、プレチルト角のバラツキも大きくなることが分かっている。
以上のことから、よいラビング布とは、プレチルト角を一定にできる程度の剛性を有し、かつ高い面内均一性を有しているものと結論される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、これまでラビング布の特性およびその面内均一性の定量的な検査手法や、ラビング布の最適な使用、選択方法および管理基準の指針となるものは存在しなかった。このため、例えばこれまで使用実績のないラビング布においてロットの相違によるバラツキを評価したり、品質に欠陥のあるラビング布を事前に除去したり、ラビングによるラビング布の経時変化、劣化を評価したりすることは困難であった。従って、ラビング布の不良や劣化が原因のラビング不良による基板の歩留まりの悪化が生じる恐れがあった。
上記の点に鑑み、本発明は、実際に配向膜のラビングを行わなくてもラビング布が所望の剛性や表面特性を有するか否か、あるいはラビング布が所望の剛性や表面特性の面内均一性を有するか否かを評価することのできる、ラビング布の評価方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るラビング布の評価方法は、評価の基準となるラビング布上に観察用の物体を置いた状態で、基準ラビング布に振動を与えることにより観察用物体を移動および回転させ、その際の観察用物体の移動速度および回転速度を測定し、評価対象のラビング布上に観察用の物体を置いた状態で、評価対象ラビング布に振動を与えることにより前記観察用物体を移動および回転させ、その際の観察用物体の移動速度および回転速度を測定し、基準ラビング布における移動速度および回転速度のそれぞれに対する評価対象ラビング布における移動速度および回転速度の比の値が０．４ないし２．５の範囲にあるか否かによって、評価対象ラビング布が所望の剛性および表面特性を有するか否かを評価することを特徴とする。
【０００７】
ここで、観察用物体とは、振動するラビング布上に複数個載せても互いに干渉せずに移動、回転できる程度の適度な大きさと、振動するラビング布上で安定して移動、回転できる程度の適度な重さを有する板状体もしくは球体である。
観察用物体として板状体を用いた場合、その動きは移動が中心となるが、板状体自身が回転しながら移動することも、回転を伴わずに移動することもある。逆に、観察用物体として球体を用いた場合、その動きは回転が中心となるが、球体自身が移動しながら回転することも、移動を伴わずに回転することもある。
また、表面特性とは、本明細書においてはラビング布表面と観察用物体との間の摩擦係数を意味している。
【０００８】
本発明の要旨は、ラビング布の評価を行うにあたり、実際にラビング処理を行うのではなく、観察用物体をラビング布上に載せた状態でラビング布に振動を与え、この観察用物体の挙動を評価対象ラビング布と基準ラビング布で比較し、評価対象ラビング布が所望の剛性、表面特性を有するか否かを評価することにある。
すなわち、観察用物体の移動速度、回転速度が速ければ、ラビング布の剛性が高くなり布が硬い、または表面の摩擦係数が大きいということであり、観察用物体の移動速度、回転速度が遅ければ、ラビング布の剛性が低くて布が軟らかい、または表面の摩擦係数が小さいということである。従って、観察用物体の移動速度や回転速度を測定することにより、ラビング布の剛性や表面特性を知ることができるのである。
【０００９】
そこで、評価対象ラビング布における観察用物体の移動速度および回転速度の比の値が、基準ラビング布に対して０．４ないし２．５の範囲にあれば、この評価対象ラビング布は良品であると判定され、この範囲から外れたラビング布は不良品であると判定される。
具体的には、評価対象ラビング布における観察用物体の移動速度および回転速度の比の値が、基準ラビング布に対して０．４未満であると、ラビング布の剛性が低くなり、ラビング時に配向膜を十分ラビングできない。逆に２．５を超えるとラビング布の剛性が高くなり布が硬くなり過ぎて配向膜にダメージを与えてしまう。
【００１０】
また、本発明に係るラビング布の評価方法は、評価の基準となるラビング布上に観察用の物体を複数個置いた状態で、基準ラビング布に振動を与えることにより複数の観察用物体を移動および回転させ、その際の複数の観察用物体の移動速度および回転速度をそれぞれ測定し、評価対象のラビング布上に観察用の物体を複数個置いた状態で、評価対象ラビング布に振動を与えることにより複数の観察用物体を移動および回転させ、その際の複数の観察用物体の移動速度および回転速度をそれぞれ測定し、基準ラビング布における移動速度および回転速度の複数の測定値から求めた平均移動速度および平均回転速度のそれぞれに対する評価対象ラビング布における移動速度および回転速度の複数の測定値から求めた平均移動速度および平均回転速度の比の値が０．４ないし２．５の範囲にあるとともに、評価対象ラビング布における移動速度および回転速度の同一布面内における変動幅が、評価対象のラビング布における平均移動速度および平均回転速度のそれぞれの値に対して±１０％以内の範囲にあるか否かによって、評価対象ラビング布が所望の剛性および表面特性の面内均一性を有するか否かを評価することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の要旨は、評価対象ラビング布上で複数個の観察用物体をラビング布上に載せた状態でラビング布に振動を与え、この観察用物体の挙動を評価対象ラビング布と基準となるラビング布で比較し、評価対象ラビング布が所望の剛性、表面特性の面内分布を有するか否かを評価することにもある。
すなわち、観察用物体を複数個使用することで、評価対象ラビング布が所望の剛性、表面特性の面内均一性を有するか否かを評価することもできる。評価対象ラビング布における複数の観察用物体の移動速度および回転速度の平均値の比の値が、基準ラビング布に対して０．４ないし２．５の範囲にあるとともに、評価対象ラビング布における移動速度および回転速度の同一布面内における変動幅が、評価対象のラビング布における平均移動速度および平均回転速度のそれぞれの値に対して±１０％以内の範囲にあれば、この評価対象ラビング布は良品であると判定され、この範囲から外れたラビング布は不良品であると判定される。この不良品のラビング布を用いると、配向膜が均一にラビングされない恐れがある。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
まず、本実施の形態のラビング布の評価方法に用いられるラビング布の評価装置の一例を図１に示す。このラビング布の評価装置１は、加振機２、加振装置３、ＣＣＤカメラ４、パソコン５、モニター６、位置測定センサ７から概略構成されている。
図１に示すように、加振機２には加振装置３が接続されている。加振機２の上方にはＣＣＤカメラ４が備えられ、このＣＣＤカメラ４にはパソコン５が接続され、パソコン５にはモニター６が接続されている。また、加振機２の近傍には位置測定センサ７が設けられている。
【００１３】
加振機２には加振装置３が接続されており、加振機２に上下方向の振動を付加するように構成されている。これにより、加振機２の上面に固定されたラビング布９およびラビング布９上に置かれた観察用物体１０にも上下方向の振動が付加されることになる。もし、ラビング布９に横方向の振動を与えてしまうと、ラビング布上の観察用物体１０の動きに影響を与えてしまう恐れがある。
観察用物体１０の動きは、加振機２の上方に備えられたＣＣＤカメラ４で撮影される。画像データはパソコン５で画像処理され、その画像がモニター６に映し出される。
また、位置測定センサ７は、加振装置３側から加振機２に与える振動条件ではなく、実際にラビング布９に加えられている振動状況を直接測定するために用いられている。
【００１４】
次に、図１に示すラビング布の評価装置を用いて、実際にラビング布の評価を行う方法について説明する。
第１の実施の形態のラビング布の評価方法においては、観察用物体を１つだけラビング布上に置き、その観察用物体の挙動に関するデータからラビング布の剛性および表面特性について評価する。
【００１５】
最初に基準ラビング布のデータを測定する。加振機２上に基準ラビング布を固定し、この基準ラビング布上に観察用物体１０を置いた後、加振装置３で加振条件を決定する。加振機２が振動してラビング布に振動が与えられ、観察用物体１０の挙動がＣＣＤカメラ４で撮影され、画像データが得られる。得られた画像データはパソコン５で画像処理され、観察用物体１０の移動速度および回転速度が求められるとともにモニター６に表示される。また、位置測定センサ７により、実際に基準ラビング布に加えられている振動状況が直接測定される。これにより、基準ラビング布に関するデータを得ることができる。
【００１６】
次に、基準ラビング布を加振機２上から外し、評価対象ラビング布を加振機２上に固定する。そして、基準ラビング布と同様の条件で観察用物体１０の移動速度および回転速度が測定される。
こうして得られた基準ラビング布と評価対象ラビング布の移動速度および回転速度を比較する。すなわち、基準ラビング布における移動速度および回転速度のそれぞれに対する評価対象ラビング布における移動速度および回転速度の比の値が０．４ないし２．５の範囲にあれば、評価対象ラビング布は良品であると評価される。特に、比の値が１に近いほど基準ラビング布に性質が近いことになる。逆に、移動速度および回転速度の比の値が０．４未満であると、このラビング布は軟らか過ぎ、ラビング時に配向膜を十分ラビングできないと判断される。また、移動速度および回転速度の比の値が２．５を超えると、このラビング布の剛性が高くて硬過ぎてラビング時に配向膜にダメージを与えてしまうと判断される。
【００１７】
次に、評価対象ラビング布が所望の剛性および表面特性の面内均一性を有するか否かを評価する方法について説明する。
第２の実施の形態のラビング布の評価方法においては、観察用物体を複数ラビング布上に置き、それら観察用物体の挙動に関するデータからラビング布の剛性および表面特性の面内均一性について評価する。
【００１８】
最初に基準ラビング布のデータを測定する。加振機２上に基準ラビング布を固定し、この基準ラビング布上に数個の観察用物体１０、１０…を置いた後、加振装置３で加振条件を決定する。加振機２が振動してラビング布に振動が与えられ、観察用物体１０、１０…の挙動がＣＣＤカメラ４で撮影され、画像データが得られる。得られたデータはパソコン５で画像処理され、観察用物体１０、１０…のそれぞれの移動速度および回転速度並びにそれらの平均値が求められるとともに、モニター６に表示される。また、位置測定センサ７により実際に基準ラビング布に加えられている振動状況が直接測定される。これにより、基準ラビング布に関するデータを得ることができる。
【００１９】
次に、基準ラビング布を加振機２上から外し、評価対象ラビング布を加振機２上に固定する。そして、基準ラビング布と同様の条件で数個の観察用物体１０、１０…の移動速度および回転速度が測定され、その平均が求められる。
こうして得られた基準ラビング布と評価対象ラビング布の平均移動速度および平均回転速度を比較する。すなわち、基準ラビング布における平均移動速度および平均回転速度のそれぞれに対する評価対象ラビング布における平均移動速度および平均回転速度の比の値が０．４ないし２．５の範囲にあれば、評価対象ラビング布は平均的には良品であると評価される。さらに、評価対象ラビング布における移動速度および回転速度の同一布面内における変動幅が、評価対象のラビング布における平均移動速度および平均回転速度のそれぞれの値に対して±１０％以内の範囲にあれば、この評価対象ラビング布は面内均一性において良品であると評価される。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
まず、ラビング布の剛性について実験を行った。
図１に示したラビング布の評価装置１を使用し、加振機２にセットしたラビング布上に観察用ボールを１つ置き、ラビング布の振幅と観察用ボールの回転速度を測定した。結果を図２に示す。縦軸に観察用ボールの回転周速度（ｍｍ／秒）、横軸にラビング布の振幅（μｍ）をとり、その関係をグラフにした。なお、振動数は３００Ｈｚとした。測定は、基準となるレーヨン製のラビング布と、比較対照となるレーヨン製２種類、ナイロン製３種類、綿製１種類の合計６種類のラビング布を用いて行った。図２中、▼は基準ラビング布、●はナイロンＡ、▲はレーヨンＡ、■はレーヨンＢ、○はナイロンＢ、△は綿、□はナイロンＣである。
【００２１】
得られた数値から、基準ラビング布のデータを求め、このデータを基に２点鎖線１５で示す基準線を描いた。この基準線と６種類のラビング布のデータの比較を行った。
その結果、ナイロンＡ、レーヨンＡ、レーヨンＢの３種類は基準ラビング布に近いデータが得られ、剛性および表面特性の点において優れたラビング布であると判定された。
ナイロンＢは、基準ラビング布に対する観察用ボールの回転速度の比がほぼ０．４となることから、剛性および表面特性の点で限界値にあると判定された。
綿およびナイロンＣは、基準ラビング布に対するボールの回転速度の比が０．４未満となることから、剛性および表面特性に関してこの２つの布は軟らかすぎてラビングに適していないと判定された。
【００２２】
次に、ラビング布の面内均一性の評価方法についての実験を行った。なお、本来ラビング布の面内均一性の評価は、これまで説明してきたように、複数の観察用物体を用いて同一布面内での移動速度および回転速度の変動を測定することで行うことができるが、ここでは速度変動の測定以外の方法である、観察用物体の移動方向による評価方法について説明する。
図３に示すラビング布１９は、図中楕円形で示す欠陥部２０を有していることが分かっている。また、ラビング布１９の毛並みの方向は、矢印２１の方向になっている。このラビング布１９を図１に示したラビング布の評価装置１の加振装置３上に取り付けた。ラビング布１９の毛並みの方向を考え、φ５のアルミ板２２（観察用物体）を９枚、ラビング布１９の下側および右側周縁部に載せた。この状態でラビング布１９に振動を与え、アルミ板２２の軌跡を０．２秒毎にプロットした。なお、振動数は３００Ｈｚ、振幅は４μｍとした。
【００２３】
結果を図４に示す。ラビング布１９の右下隅部付近からスタートしたアルミ板２２ａは、欠陥部２０に接触するまでほぼ直線に進んでいるが、欠陥部２０に到達した後は進路をやや右に変更し、速度を落として欠陥部２０を回り込むように進んでいる。すなわち、評価対象ラビング布において、観察用物体がこのような動きをした場合、そのラビング布には欠陥部分があるということが言える。
【００２４】
なお、本発明においては、加振されたラビング布上に置かれた観察用物体が移動および回転を開始する時の加振条件（振幅と周波数）によりラビング布の剛性および表面特性を評価することも可能である。
図５は基準ラビング布上に置かれた観察用物体（板状体および球体）が、移動および回転を開始した時のラビング布に加えられた振幅と周波数の関係を示したグラフである。この時の振幅方向は、観察用物体の移動に影響を与えないように上下方向となっている。図５中、○は板状体、●は球体を示す。
【００２５】
図５に示すように、周波数を低くするほど、観察用物体が動き出すには振幅を大きくする必要があり、周波数を高くするほど、観察用物体が動き出すのに必要な振幅は小さくなることが分かる。また、観察用物体が板状体であっても球体であっても、振幅と周波数の関係はほとんど変化していないことが分かる。
さらに、基準ラビング布以外の数種類のラビング布で同様の観察を行った結果、ラビング布の剛性が高い、またはラビング布表面の摩擦係数が小さいほどグラフは図中左側に移動し、ラビング布の剛性が低い、または表面の摩擦係数が大きいほどグラフは図中右側に移動することが分かった。これにより、任意のラビング布で同様の観察を行えば、そのラビング布の剛性および表面特性を判定することができることが分かった。
【００２６】
また、本発明においては、一定条件で加振されたラビング布上に置かれた観察用物体の動く速度と、パラメータ（μｋａnＡ／ｆｍ）の間に相関関係があることも分かった。
図６は、観察用物体として直径、材質を変更した数種類の球体を用い、種々のラビング布について球体の回転の周速度と、パラメータ（μｋａnＡ／ｆｍ）との関係を示したグラフである。ここで、μは観察用物体とラビング布の間の摩擦係数、ｋはラビング布の剛性（ばね係数）、ａnは観察用物体とラビング布の接触面積、Ａは加振機の振幅、ｆは加振機の周波数、ｍは観察用物体の重さを表す
。
【００２７】
図６に示すように、ラビング布、球体の種類によらず、球体の回転の周速度と、パラメータ（μｋａnＡ／ｆｍ）とは高い相関を持って比例関係にあることが分かった。このパラメータ中、ラビング布に関する変数はμとｋの２つあるので、直接これらの数値を求めることはできないが、複数のラビング布を比較することにより、各ラビング布の性質を相対的に判断することができる。あるいは、複数の観察用物体を用いることで、ラビング布の面内均一性を相対的に判断することができる。
また、観察用物体として板状体を用いた場合も同様に、板状体のすべり速度と、パラメータ（μｋａnＡ／ｆｍ）とは高い相関を持って比例関係にあることが分かった。
【００２８】
【発明の効果】
以上詳細に説明した通り、本発明のラビング布の評価方法は、観察用物体をラビング布上に載せた状態でラビング布に振動を与え、この観察用物体の挙動を評価対象ラビング布と基準ラビング布で比較することで、ラビング布が所望の剛性、表面特性を有するか否かを評価することができる。また、観察用物体を複数個使用することで、評価対象ラビング布が所望の剛性、表面特性の面内均一性を有するか否かを評価することもできる。
本発明のラビング布の評価方法は、実際にラビングを行わなくてもラビング布が所望の剛性や表面特性を有するか否か、あるいはラビング布が所望の剛性や表面特性の面内均一性を有するか否かを評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ラビング布の評価方法に用いられるラビング布の評価装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】  ラビング布の剛性および表面特性に関する実験結果を示すグラフである。
【図３】  ラビング布の面内均一性に関する実験の開始前の状態を示す概略図である。
【図４】  ラビング布の面内均一性に関する実験結果を示す概略図である。
【図５】  基準ラビング布上に置かれた観察用物体（板状体および球体）が、移動および回転を開始した時のラビング布に加えられた振幅と周波数の関係を示したグラフである。
【図６】  種々のラビング布について球体の回転の周速度と、パラメータ（μｋａnＡ／ｆｍ）との関係を示したグラフである。
【図７】  ラビング布の剛性とラビング時に生じる摩擦仕事量との関係を示すグラフである。
【図８】  プレチルト角と摩擦仕事量との関係を示すグラフである。
【図９】  摩擦仕事変動率とプレチルト角のバラツキとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１  ラビング布の評価装置
２  加振機
３  加振装置
４  ＣＣＤカメラ
５  パソコン
６  モニター
７  位置測定センサ
９  ラビング布
１０  観察用物体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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