(57)【要約】【課題】本発明は液晶表示装置（ＬＣＤ）基板の配向膜のラビング装置、およびラビング方法を提供するものである。【解決手段】本発明のラビング装置はラビングローラーに加えてさらに、ラビング工程におけるローラーの寿命の延長とラビング効率の向上のためにラビングローラーを即時に修復するよう、コンディショニングローラーを有している。ラビングローラーに加えてコンディショニングローラーを採用することによって、ラビング工程は新たにラビングローラーの調整のためのコンディショニング工程を含むこととなり、それによって製造のサイクルタイムが短縮され、生産性が向上する。【選択図】  図３
2004212806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台と、
前記基台上に設置されたコンベヤと、
前記コンベヤ上に配置された搬送プレートと、
前記搬送プレートの上に設けられ前記基台に接続されたラビングローラーと、
前記ラビングローラーの表面に配置された、複数の第一のパイル状繊維をその表面に有するラビングクロスと、
前記ラビングローラーに隣接して設けられ、前記搬送プレートの上に設けられ前記基台に接続されたコンディショニングローラーと、
前記コンディショニングローラーの表面に配置された、複数の第二のパイル状繊維をその表面に有するコンディショニングクロスとを具備し、
前記ラビングローラーは前記コンディショニングローラーが回転する第二の回転方向と逆方向の第一の回転方向に回転し、
前記ラビングローラーと前記コンディショニングローラーの間には、前記コンディショニングローラー上の前記コンディショニングクロスの前記第二のパイル状繊維が前記ラビングローラー上の前記ラビングクロスの前記第一のパイル状繊維に接触し、それによって前記ラビングローラー上の前記ラビングクロスを修復するよう、所定の間隔が設けられていることを特徴とする、ラビング装置。
【請求項２】
前記コンディショニングローラーが時計回りに回転する時、前記ラビングローラーは反時計回りに回転することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記コンディショニングローラーが反時計回りに回転する時、前記ラビングローラーは時計回りに回転することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記コンディショニングローラーの第二の回転速度は、前記ラビングローラーの第一の回転速度より速いことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記コンベヤは、前記搬送プレート上の基板を所定の位置に搬送するよう構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記コンディショニングローラーの下に、前記コンディショニングローラーが基板と接触することを防止する仕切り板をさらに具備することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
少なくともいずれか一方の基板部材は光を透過させることができる、一対の基板部材と、
前記一対の基板部材の間に配置された液晶とを具備し、
前記基板部材の少なくとも一方は、ラビング装置を用いてラビングが施される配向膜を有することを特徴とし、
前記ラビング装置は、複数の第一のパイル状繊維を表面に有するラビングクロスをその表面上に有するラビングローラーであって前記基板部材と相関的に同時に動きそれによって配向膜に対してラビングを行うラビングローラーと、前記ラビングローラーに隣接して設けられ、複数の第二のパイル状繊維を表面に有するコンディショニングクロスをその表面上に有するコンディショニングローラーとを具備し、
前記ラビングローラーは前記コンディショニングローラーが回転する第二の回転方向と逆方向の第一の回転方向に回転し、
前記ラビングローラーと前記コンディショニングローラーの間には、前記コンディショニングローラー上の前記コンディショニングクロスの前記第二のパイル状繊維が前記ラビングローラー上の前記ラビングクロスの前記第一のパイル状繊維に接触するよう、所定の間隔が設けられていることを特徴とする、液晶表示装置。
【請求項８】
前記コンディショニングローラーが時計回りに回転する時、前記ラビングローラーは反時計回りに回転することを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記コンディショニングローラーが反時計回りに回転する時、前記ラビングローラーは時計回りに回転することを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記コンディショニングローラーの第二の回転速度は、前記ラビングローラーの第一の回転速度より速いことを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
前記コンディショニングローラーの下かつ基板部材の上に、前記コンディショニングローラーが基板部材と接触することを防止する仕切り板をさらに具備することを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項１２】
その上に配向膜を有する液晶表示装置基板を、ラビングローラーと、前記ラビングローラーに隣接して設けられたコンディショニングローラーとを具備するラビング装置の下へ搬送し、
前記ラビングローラーは、前記配向膜が前記ラビングローラーの回転時に第一のパイル状繊維によってラビングが施されるよう複数の第一のパイル状繊維を表面に有するラビングクロスをその表面上に有し、前記コンディショニングローラーは前記ラビングローラーに隣接して設けられ、複数の第二のパイル状繊維を表面に有するコンディショニングクロスをその表面上に有するコンディショニングローラーであって、前記コンディショニングローラー上の前記コンディショニングクロスの前記第二のパイル状繊維が前記ラビングローラー上の前記ラビングクロスの前記第一のパイル状繊維と接触し、前記ラビングローラーは前記コンディショニングローラーが回転する第二の回転方向と逆方向の第一の回転方向に回転する第一のステップと、
少なくとも一対の基板のうちいずれかが前記第一のステップにおけるラビングを施された後に前記一対の基板を相互に固着する第二のステップと、
前記基板の間に液晶を注入する第三のステップとを含むことを特徴とする、液晶表示装置の製造方法。
【請求項１３】
前記コンディショニングローラーが時計回りに回転する時、前記ラビングローラーは反時計回りに回転することを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記コンディショニングローラーが反時計回りに回転する時、前記ラビングローラーは時計回りに回転することを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記コンディショニングローラーの第二の回転速度は、前記ラビングローラーの第一の回転速度より速いことを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
ラビング装置は前記コンディショニングローラーの下かつ液晶基板の上に、前記コンディショニングローラーが液晶基板と接触することを防止する仕切り板をさらに具備していることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置（ＬＣＤ）基板のラビング装置、およびラビング方法に関するものである。より具体的には、本発明は液晶表示装置（ＬＣＤ）基板の配向膜のラビング装置、およびラビング方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
モニター表示装置としてはブラウン管（ＣＲＴ）が５０年以上もの間、机上や居間で主役を務めてきた。しかしＣＲＴは今や、液晶表示装置（ＬＣＤ）を使用したモニターあるいは表示パネルとの本格的な競合状態にある。
【０００３】
ＬＣＤ装置の大部分は液晶の持つ電気光学効果、例えば薄膜トランジスタ液晶表示装置（ＴＦＴ−ＬＣＤ）に対するツイステッド・ネマチック（ＴＮ）効果やインプレイン・スイッチング（ＩＰＳ）効果などを光変調器に用いている。現在もっとも広汎に用いられているのは液晶を２枚のガラスプレートの間にはさんだサンドイッチ構造を有するＴＦＴ−ＬＣＤである。
【０００４】
液晶は、流動性のごとき液体の特性と、長期にわたる秩序性のごとき固体の特性とを併せ持つ物質である。液晶の分子は棒状の独特な形状をしており、かつ異方性の特性を有している。
【０００５】
実用化されているＬＣＤでは、通り抜けようとする光の偏光方向を電圧に呼応して変化させる液晶（ＬＣ）セルで形成された画素によって表示を行っている。液晶分子の偏光方向は配向膜のラビングの方向によって決定される。
【０００６】
ＬＣＤメーカーの多くは、液晶分子が一定方向に向くよう、硬化した配向膜に一定方向に直線の溝を形成するラビング工程を採り入れている。ラビング工程は、ラビングローラーと配向膜との機械的接触によって行われる。しかしながら、ラビングローラーが予想外に、あるいは不均一に劣化した場合、その部分的な欠陥が配向膜に及ぼす影響は何百個もの欠陥表示装置が製造されるまで探知されない場合もあり、それらは破棄する他はない。しかも、ラビングローラーが劣化していたり不均一であれば、ラビングの効率は著しく減少する。したがって、ラビング性能を高めて信頼性を増すため、ラビングローラーおよび現行のラビング工程を改良することが求められている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ＬＣＤ基板内の配向膜のラビング装置およびラビング方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明では、ラビングの欠陥を減少させてラビング性能を高めるため、ラビング工程にコンディショニング工程を追加している。本発明のラビング装置はラビングローラーに加えてさらに、ラビング工程におけるローラーの寿命の延長とラビング効率の向上のためにラビングローラーを即時に修復するよう、コンディショニングローラーを有している。
【０００９】
したがって本発明は、ラビング品質を向上させラビング性能を高めるため、コンディショニングローラーと組み合わせたラビングローラーを提供するものである。
【００１０】
ラビングローラーに加えてコンディショニングローラーを採用することによって、ラビング工程は新たにラビングローラーの調整のためのコンディショニング工程を含むこととなる。コンディショニング工程によってラビングローラーを過度に頻繁に取り替える必要が生じなくなるようラビングローラーの寿命を伸ばすことができ、それによって製造のサイクルタイムが短縮され、生産性が向上する。
【００１１】
以下に具現化し広範囲にわたって述べているように、本発明によるラビング装置は、基台と、コンベヤと、コンベヤ上の搬送プレートと、搬送プレート上に設置された表面にラビングクロスを有するラビングローラーと、搬送プレート上のラビングローラーに隣接して設けられた表面にコンディショニングクロスを有するコンディショニングローラーとを具備するものである。ラビングクロスとコンディショニングクロスのそれぞれの表面には複数の第一と第二のパイル状繊維が形成されている。ラビングローラーはコンディショニングローラーが回転する第二の方向と逆方向の第一の方向に回転し、ラビングローラーとコンディショニングローラーの間には、コンディショニングローラー上のコンディショニングクロスの第二のパイル状繊維がラビングローラー上のラビングクロスの第一のパイル状繊維に接触し、それによってラビングローラー上のラビングクロスを修復するよう所定の間隔が設けられている。
【００１２】
前記の概略的記述および以下の詳細な記述はいずれも例証的なものであり、請求項に記載された本発明に関する更なる説明がなされることを前提とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
現在市販されているＬＣＤの多くは、例えばアクティブ・マトリクスＬＣＤ（ＡＭＬＣＤ）のように、光を透過させまたは遮断するのに直線偏光子を用いるツイステッド・ネマチック型に属している。直線偏光子はその偏光方向と正確に一致していない光を吸収（遮断）し、一致している光をすべて透過させるものである。
【００１４】
荷電されていない状態でねじれた状態にある液晶層に対しては、光はねじれ構造に追随し、９０度回転する。ネマチック液晶１００はその性質上図１のような層構造をとるので、液晶層は（偏光子と同じ働きをして）偏光方向を軸Ａから軸Ｂに変化させる。
【００１５】
図１に示したねじれ構造は、液晶層中の液晶分子がラビング工程によって繋がれた（同一方向に向けられた）時に生じる。一般に、ＬＣＤの製造工程の流れは次のように言い表すことができる：上部および下部プレートにそれぞれ配向（一定方向に向けられた）膜を形成し、液晶が配向膜上に正しく配列されるよう配向膜にラビングを施し、スペーサーを用いて２枚のプレートを組合せ、液晶をセルに注入する。液晶表示装置は一対の基板部材の間に液晶分子を間挿して形成され、少なくともいずれか一つの基板部材は光を透過させるものである。一対の基板部材は光を透過させる基板上に表示電極を形成し、その後電極を有する基板に配向膜を形成することで得られる。配向膜は液晶分子を一定方向に向けて配列させる機能を有している。この機能は、配向フィルムの表面をラビング装置で研磨することによって得られる。
【００１６】
ラビング工程においては、配向膜に直線の溝が一定方向に形成され、それにより液晶分子がプレチルトの方向に配列される。ラビング工程は、ラビングローラーと配向膜の機械的接触により実行される。図２Ａはラビング工程の一般的概念を示している。ラビング工程は、ＬＣＤ基板２００の表面に被膜形成された配向膜２０２に対して施される。配向膜の材料としては例えばポリイミドあるいはポリアミド酸が使用され、基板の材料としては例えばガラスが使用される。ラビング工程において、可動式の搬送プレート２１０に載せられたＬＣＤ基板２００がラビングローラー２０４の下を通過し、ラビングローラーを被覆するラビングクロス２０６が配向膜２０２を研磨する。ラビングローラー２０４は通常はアルミニウム製の回転ドラムでありラビングクロス２０６で被覆されている。搬送プレート２１０はその下にあるコンベヤ（図示せず）により移動される。ラビングクロス２０６としてはレーヨン、綿、ナイロンなどいくつかの材料が用いられる。ラビングクロスはベルベットと同様の、パイル状の表面（多数の短いパイル状繊維）を有するものである。ラビングクロスには抜けにくい、高密度の均一なパイル状繊維を使用することが重要である。
【００１７】
配向膜の表面を研磨することにより、液晶をねじれた状態に維持するために必要なエネルギーが得られ、研磨する方向に液晶の表面を配列させることが可能となる。図２Ｂの斜め破線は配向膜が研磨される（ラビングの）方向Ａと平行に研磨することにより形成される溝を表している。ラビングによる作用がなければ、図２Ｂのラビングローラー２０４より左側（ラビング前）のように、液晶分子は再びおのおのが無秩序な方向を向くであろう。
【００１８】
通常は、配向膜がラビングされる方向（即ちラビング方向）と配向膜が移動する方向の間には、プレチルト角θが存在する。図２Ｂに示したように、ラビング方向Ａと配向膜の移動方向Ｂの間のプレチルト角θは０から９０度の間、好ましくはおよそ４５度である。しかしながら、例えばスーパー・ツイステッド・ネマチック（ＳＴＮ）液晶表示装置においては、液晶分子は基板部材間が１８０度以上、例えば２１０度から２６０度のねじれで配列される。プレチルト角θは配向膜の材質あるいは製品要求により調整可能である。ラビング工程では、プレチルト角を制御し、ラビングの速度、ローラーの荷重、搬送プレートの速度、ラビング回数およびパイル繊維の密度などを含めたラビング強度を決定するのに多くの変数を考慮する必要がある。
【００１９】
しかしながら、ラビングローラーが予想外にあるいは不均一に劣化した場合、配向膜に好ましくない欠陥を与え、表示不良を起こす。多くの場合ラビングローラーの劣化はラビングクロスが原因である。すなわちラビングクロスの表面のパイル状繊維が圧迫され、寝てしまった状態となるからである。劣化したローラーによる配向膜の部分的な欠陥を防ぐには、劣化がひどくなる前に、ラビングローラーを修復する、または回復させることが必要である。
【００２０】
したがって本発明では、ラビング性能を高めるため、ラビング工程に加えてコンディショニング工程を組み込んだラビング工程を提供している。本発明によるラビング装置は、ラビングローラーに加えてさらにコンディショニングローラーを有している。図３は本発明の好適な実施の形態のとおりラビング工程においてコンディショニングローラーを組み入れたラビングローラーを示している。
【００２１】
ラビング工程では、基板上の配向膜に円筒形のラビングローラーを所定の圧力で押し付け、ラビングローラーを回転させながら基板を所定の方向（すなわちラビングの方向）に移動させる。ラビング工程は移動する搬送プレート３１０に載せられた基板３００に対して施される。搬送プレート３１０はコンベヤ３１２の上に配置されており、コンベヤ３１２は基台３２０の上に設置されている。基台３２０において、搬送プレート３１０は基板３００を搬送する役目をし、搬送プレート３１０の下に設けられたコンベヤ３１２は搬送プレート３１０を移動させる役目をしている。コンベヤ３１２は基板３００を移動方向Ｂの方向に所定の位置まで移動させるか、あるいはプレチルト角を調整するため基板３００を水平に回転させることができる。基板３００は配向膜３０１を含むものである。配向膜の形成には、ＬＣＤ基板の種類によりさまざまな材料が用いられる。コンベヤ３１２によって移動する基板３００は、ラビングクロス３０６に被覆されたラビングローラー３０２の下を通過する。図３のとおり、コンディショニングローラー３０４がラビングローラー３０２に隣接して設けられ、ラビングローラー３０２がその表面をコンディショニングローラー３０４に接触させることによって整調されるよう構成されている。コンディショニングローラー３０４の下部かつ基板３００の上部には仕切り板３０９が設けられており、コンディショニングローラーがその下を移動する基板に接触することを防いでいる。ラビングローラー３０２、コンディショニングローラー３０４および仕切り板３０９は基台３２０と接続され固定されている。ラビングローラーと共にコンディショニングローラーを採用することにより、ラビング工程には新たにコンディショニング工程が含まれることになる。
【００２２】
コンディショニングローラー３０４は動力で回転するローラーであり、ラビングローラー３０２の回転方向とは逆方向に回転する。すなわち、コンディショニングローラー３０４が時計回りに回転している場合、ラビングローラー３０２は反時計回りに回転し、またその逆の場合もある。ラビングローラー３０２とコンディショニングローラー３０４の回転速度は、コンディショニングの程度に応じて双方とも調整可能である。コンディショニングローラー３０４の回転速度の方がラビングローラー３０２の回転速度より速いことが、好ましい。コンディショニングローラー３０４はラビングローラー３０２と同様の構造で、アルミニウム製の回転ドラムにコンディショニングクロス３０８が被覆されたものである。またコンディショニングクロス３０８の材料としては、工程の要求に応じてレーヨン、綿、ナイロンなどが用いられる。コンディショニングクロスはラビングクロスと同様、パイル状の表面（すなわち多数の短いパイル状繊維）を有している。ラビングローラーとコンディショニングローラーとの間には、コンディショニングクロスのパイル状繊維とラビングクロスのパイル状繊維が接触するよう、所定の間隔が設けられている。コンディショニングローラー３０４はラビングローラー３０２の回転方向と逆の方向に回転するため、コンディショニングローラー３０４に被覆されたコンディショニングクロス３０８はラビングローラー３０２のラビングクロス３０６の表面を修復することができる。コンディショニングクロスとラビングクロスの接触によって、ラビングクロスの表面のパイルが元の（望ましい）状態に復帰する（整調される）ことができる。
【００２３】
コンディショニングローラーとラビングローラーの位置は、お互いの間の距離を変えるために調整することができる。コンディショニングローラーはラビングローラーの表面に沿って一定速度で移動するか、あるいはラビングローラーの基板と接触する部分の表面全体と接触するのに充分な寸法を有している。コンディショニングは実作業中（基板のラビングが行われている時）でも作業外（基板と基板の間）でも、あるいはその双方の組合せでも行うことができる。ラビングローラーのコンディショニングの方法は、ラビングローラーの消耗の程度に応じて決定される。
【００２４】
本発明はさらに、本発明のラビング装置またはラビング工程による液晶表示（ＬＣＤ）装置およびそのＬＣＤ装置の製造方法をも提供するものである。このＬＣＤは、少なくともいずれか一方の基板部材は光を透過させることができる、一対の基板部材と、その一対の基板部材の間に配置された液晶とを具備している。
前記基板部材の少なくとも一方は、ラビング装置を用いてラビングが施される配向膜を有し、上記のラビング装置は、複数の第一のパイル状繊維を表面に有するラビングクロスをその表面上に有しており基板部材と相関的に同時に動きそれによって配向膜に対してラビングを行うラビングローラーと、そのラビングローラーに隣接して設けられ、複数の第二のパイル状繊維を表面に有するコンディショニングクロスをその表面上に有するコンディショニングローラーとを具備するものである。前記のラビングローラーはコンディショニングローラーが回転する第二の回転方向と逆方向の第一の回転方向に回転し、ラビングローラーとコンディショニングローラーの間には、コンディショニングローラー上のコンディショニングクロスの第二のパイル状繊維がラビングローラー上のラビングクロスの第一のパイル状繊維に接触するよう、所定の間隔が設けられている。
【００２５】
【発明の効果】
一般に、ラビングローラーの不均一性や劣化は直ちに、ラビング性能の低下やラビング不良につながる。このような場合にコンディショニングによってラビングローラーの修復を促し、ラビングの欠陥を減少させラビング性能を高めることができる。しかも、ラビングローラーの劣化はラビング効率の低下の主因であるので、ラビングローラーのコンディショニングによってラビング工程におけるローラーの寿命を伸ばし、ラビング効率の向上に寄与することができる。
【００２６】
したがって本発明は、ラビング品質を向上させラビング性能を高めるためにコンディショニングローラーと組み合わされたラビングローラーを提供するものである。ラビングローラーと共にコンディショニングローラーを採用することにより、ラビング工程は新たにラビングローラーを整調するためのコンディショニング工程を含むこととなる。コンディショニング工程によりラビングローラーの寿命が延長されるためラビングローラーを過度に頻繁に交換する必要がなくなり、その結果サイクルタイムが短縮されて生産性が向上する。
【００２７】
当業者にとっては、本発明の範囲と精神を逸脱することなく本発明の構成に対し様々な修正および変更を行いうることは明らかである。そのことに鑑み、本発明の修正および変更は、添付の請求項および同等の記述の範囲に属する限り、本発明の範疇に含まれるものである。
【００２８】
添付の図面は本発明のよりよき理解のために供されるものであり、本明細書に編入されその一部をなすものである。各図面は本発明の実施の形態を図示するもので、本文の記述とあいまって本発明の原理を説明するためのものである。各図の内容は以下のとおり。
【図面の簡単な説明】
【図１】液晶層の液晶分子のねじれ構造を示す斜視図。
【図２Ａ】ラビング工程を示す模式側面図。
【図２Ｂ】ラビング工程における移動方向とラビング方向を示す平面図。
【図３】本発明の一つの好適な実施の形態のとおりラビング工程においてコンディショニングローラーと共にラビングローラーを設けた状態を示す模式側面図。
【符号の説明】
１００  ネマチック液晶
２００              基板
２０２              配向膜
２０４              ラビングローラー
２０６              ラビングクロス
２１０              搬送プレート
３００              基板
３０１              配向膜
３０２              ラビングローラー
３０４              コンディショニングローラー
３０６              ラビングクロス
３０８              コンディショニングクロス
３０９              仕切り板
３１０              搬送プレート
３１２              コンベヤ
３２０              基台
【図１】
2004212806.tif 000003
【図２Ａ】
2004212806.tif 000004
【図２Ｂ】
2004212806.tif 000005
【図３】
2004212806.tif 000006