CN104834129A - 液晶显示装置的制造方法和制造装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够均匀地进行光取向的液晶显示装置的制造方法。在具有于基板间夹持有液晶层的显示面板的液晶显示装置的制造方法的光取向工序中，为了使从棒状UV灯(210)的中心部下部区域通过的基板(150)的区域、和从端部区域通过的基板(150)的区域内的紫外线(212)的曝光量均匀，经由与中心部相比端部的开口宽度较大的光阑(240b)来照射紫外线(212)，其中，所述棒状UV灯(210)在相对于基板的行进方向(251)交叉的方向上较长地延伸配置。

Description

液晶显示装置的制造方法和制造装置
技术领域
本发明涉及具有光取向膜的液晶显示装置的制造方法和制造装置。
背景技术
液晶显示装置因其显示品质高且超薄、轻巧、低耗电量等优点而用途广泛，应用于从手机用显示屏、数码相机用显示器等用于便携装置的显示器，到台式电脑用显示器、用于印刷或设计的显示器、医疗用监视器，乃至液晶电视等各种用途。随着其用途的扩大，对于液晶显示装置要求更进一步的高画质化和高品质化，尤其强烈要求由高透过率化实现的高亮度化和低耗电化。另外，随着液晶显示装置的普及，对于低成本也有了强烈要求。
通常，液晶显示装置的显示是通过向夹在一对基板间的液晶层的液晶分子施加电场而使液晶分子的取向方向变化，通过由此产生的液晶层的光学特性的变化来进行。无电场施加时的液晶分子的取向方向通过对聚酰亚胺薄膜的表面施以摩擦处理后的取向膜来规定。但是，存在由摩擦导致的静电或异物的产生、由基板表面的凹凸导致的摩擦不均匀等问题，因而目前采用不需要与摩擦布接触的光取向法。光取向法是通过向形成在基板表面上的有机膜的表面照射几乎以直线偏振后的UV光，而对有机膜的表面赋予取向功能的方法。关于光取向用的紫外线(UV)照射装置，例如在专利文献1中有公开。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2004-144884号公报
发明内容
近几年，人们担心在手机用液晶显示装置、尤其是形成有TFT的TFT基板上随着TFT的微细化及TFT基板表面的凹凸增大、尤其是在阶梯部难以通过摩擦赋予充分的取向功能。于是，发明人等使用在大型TV用液晶显示装置的取向处理中具有实际成果的UV照射装置进行了手机用取向膜的取向处理(参照图1)。该UV照射装置具有：放射包括紫外线在内的光的长弧型放电灯(棒状UV灯)210；截面为椭圆形的槽状聚光镜220；具有规定紫外线的照射区域的矩形开口部的光阑(aperture)240a(参照图6)；和载置进行取向处理的基板150的扫描台250。取向处理如下进行：使载置着基板150(该基板在长弧型放电灯的长度方向上包括多个显示面板区域)的扫描台250向经由光阑240a照射着紫外线212(准确地说是通过偏振光镜进行直线偏振后的紫外光)的区域211移动，由此来进行取向处理。此外，附图标记251表示扫描方向。
其结果是，在棒状UV灯的长度方向端部，曝光量变低。可知：在中小型用显示面板上，由于在棒状UV灯的长度方向上配置多个显示面板区域，所以以显示面板单元计曝光量产生偏差(日语：ばらつき)且成品率降低，若仅选择曝光量的允许范围内(±5％)的区域的话，则吞吐量会降低等。另外，若曝光量变得不均匀的话，则在具有多个显示面板区域的基板面内会发生品质低下的问题。另外，若为了抑制曝光量降低而提高紫外线强度的话，则会由于耗能增加而导致制造成本增加。此外，在大型TV用的显示面板的情况下，可以认为，由于在长弧型放电灯的长度方向上仅配置有几个显示面板区域，所以不会发生以显示面板单元计的曝光量偏差，另外显示面板内的偏差的允许范围在±15％以内，不会造成大问题。
本发明的目的在于，提供一种能够均匀地进行光取向的液晶显示装置的制造方法和制造装置。
作为用于实现上述目的的一个实施方式，提出了一种具有在基板间夹持有液晶层的显示面板的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，具有：
准备形成有薄膜晶体管的第一基板的第一工序；
在上述第一基板上形成光取向膜的第二工序；
向上述光取向膜照射从棒状UV灯放射出的紫外线而对上述光取向膜进行取向的第三工序；和
在上述第一基板与第二基板之间夹持上述液晶层的第四工序，
上述棒状UV灯在与上述第一基板的相对行进方向交叉的方向上较长地延伸配置，为了使从上述棒状UV灯的中心部下部区域通过的上述第一基板的第一区域、和从端部区域通过的上述第一基板的第二区域内的上述紫外线的曝光量均匀，在规定上述紫外线的照射区域的光阑内，与上述第一区域和上述第二区域对应的区域内的开口宽度不同、或者与上述第一区域和上述第二区域对应的区域内的紫外线透过率不同。
另外，还提出了一种用于光取向膜的取向的液晶显示装置的制造装置，其特征在于，具有：
棒状UV灯；
规定从上述棒状UV灯放射出的紫外线的照射区域的光阑；和
能够在与上述棒状UV灯的长度方向垂直的方向上移动的扫描台，
上述棒状UV灯在相对于由上述扫描台载置的基板的行进方向交叉的方向上较长地延伸配置，为了使从上述棒状UV灯的中心部下部区域通过的上述基板的第一区域、和从端部区域通过的上述基板的第二区域内的上述紫外线的曝光量均匀，上述光阑的在与上述第一区域和所述第二区域对应的区域内的开口宽度不同、或者上述光阑的在与上述第一区域和上述第二区域对应的区域内的紫外线透过率不同。
附图说明
图1是发明人等所研究的用于说明光取向处理的UV照射装置的示意性立体图。
图2是UV照射装置的示意性立体图，用于说明本发明的第一实施例的液晶显示装置的制造方法中的光取向处理。
图3是本发明的第一实施例的UV照射装置的示意图(局部透视图)，右图是从相对于长弧型放电灯的长度方向正交的方向(扫描台移动方向)观察到的图，左图是从长弧型放电灯的长度方向观察到的图。
图4A是本发明的第一实施例的液晶显示装置的制造方法中的取向膜形成工序的流程图。
图4B是本发明的第一实施例的液晶显示装置的制造方法的光取向工序的流程图。
图5A是TFT基板或CF基板的示意性剖视图，用于说明本发明的第一实施例的液晶显示装置的制造方法中的取向膜形成工序。
图5B是TFT基板或CF基板的示意性俯视图，用于说明本发明的第一实施例的液晶显示装置的制造方法中的取向膜形成工序。
图6是发明人等所研究的UV照射装置中的光阑的示意性俯视图。
图7是本发明的第一实施例的UV照射装置中的光阑的示意性俯视图。
图8是用于说明使用图6的光阑和图7的光阑的情况下的曝光量分布的比较图。
图9是液晶显示装置的示意性俯视图。
附图标记说明
100-液晶显示装置、110-TFT多层结构膜或CF多层结构膜、120-光取向膜、130-显示区域、140-驱动电路部、150-基板、160-显示面板区域、210-长弧型放电灯(棒状UV灯)、211-UV照射区域、212-UV光、212a-偏振后的UV光、220-槽状聚光镜、230-偏振光镜、240-光阑、240a-具有矩形开口部的光阑、240b-本发明的光阑、250-扫描台、251-扫描方向。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的各实施方式进行说明。
此外，以下公开的只是一个示例，对于本领域技术人员来说，在保持发明主旨不变的状态下进行的适当改变是容易想到的，当然也包含在本发明的范围内。另外，为了更明确地说明附图，与实际的形态相比，存在示意性地表示各部分的宽度、厚度、形状等的情况，但也只是一个示例，并不用于对本发明的解释进行限定。
另外，在本说明书和各图中，对于已出现的附图对与前述内容相同的要素附加相同的附图标记，并且会适当地省略其具体说明。
[实施例1]
使用图2、图3及图7对本发明的第一实施例的液晶显示装置的制造装置(UV照射装置)进行说明。图2是用于说明本实施例的液晶显示装置的制造方法中的光取向处理的、UV照射装置的示意性立体图。另外，图3是该UV照射装置的侧视图(局部透视图)，右图是从相对于长弧型放电灯(棒状UV灯)的长度方向正交的方向观察到的图，左图是从棒状UV灯的长度方向观察到的图。
如图3所示，该UV照射装置具有：棒状UV灯210；使从棒状UV灯放射出的UV光212汇聚的槽状聚光镜220；使由槽状聚光镜汇聚的UV光212中的直线偏振光212a通过的偏振光镜230；规定直线偏振光212a的照射区域的光阑240；和载置形成有光取向膜120的基板150并移动的扫描台250。还能在基板与偏振光镜之间配置波长选择滤波器。由此，能够清除不利于光取向膜的取向的无用波长的光。通过使用棒状UV灯并使基板与偏振光的照射区域相对移动，无需使用大型的光学部件就能够大面积地照射偏振光。此外，除了光阑形状(后述)外，图2基本上与图1相同，因此省略其说明。
图7是该UV照射装置中的光阑240b的示意性俯视图。在本实施例中，将UV照射装置的光阑形状从图6所示的矩形，变成了如图7所示的、与棒状UV灯的长度方向端部对应的部分的宽度变为最大的本垒板状(home base-shaped)。即，光阑的形状是从棒状UV灯的中心相对于长度方向离开一定距离的端部区域的开口宽度略微扩大而成的结构。这时，为了不发生急剧的面积变化，优选将其中间设为锥形(也能将锥形部分设为间隔很小的阶梯状)。由于扫描台在相对于棒状UV灯长度方向垂直的方向上移动，所以作为总累计曝光量(累积)，以变得平稳(均匀)的方式的进行调节。累计曝光量的测量是使用装置上所设置的偏振测量仪在扫描台的移动方向上进行搬运测量。关于分布测量(灯长度方向)，是挪动偏振测量仪的位置来测量。由此，能够如图8所示地改善曝光量的均匀性(Wb＞Wa；需要说明的是，Wb是使用本实施例中所用的光阑时的有效范围宽度(允许范围±5％以内)，Wa是使用矩形光阑时的有效范围宽度(允许范围±5％以内))。进一步地，从该图中可知，通过使用图7所示形状的光阑，即使是允许范围±5％(10％的范围内)的情况下，也能获得与使用矩形光阑时的允许范围±15％(30％的范围内)同等以上的有效照射宽度。另外，能够降低在包括多个显示面板区域的玻璃基板面内的曝光量偏差，实现生产性的提高和能耗降低，从而能削减制造成本。尤其是，通过使用本装置，曝光量分布能够变得均匀，从而能解决在光取向工序中产生的品质问题。
最终，针对光阑形状的详细情况，优选根据灯的曝光特性来进行改变。另外，在具有多个棒状UV灯的情况下，优选与各棒状UV灯的特性相应地来改变形状。
接着，使用图4A、图4B、图5A、图5B，以取向膜工序为中心对液晶显示装置的制造方法进行说明。图4A是本发明的第一实施例的液晶显示装置的制造方法中的取向膜形成工序的流程图。此外，不管是使用CF基板的情况还是使用TFT基板的情况，都只是基板的层结构不同，而取向膜形成工序是基本相同的，因此，在此以TFT基板为例进行说明。但在CF基板的情况下，由于与TFT基板相比其表面的平坦性更好，所以也能够进行由摩擦实现的取向处理，而不是光取向处理。
首先，准备形成有TFT的基板150。然后，使用中性洗涤剂等药液，进行相对于该基板形成取向膜之前的PI(聚酰亚胺)前清洗(步骤S400)。接着，通过柔性印刷或喷墨涂敷来形成光取向膜(PI膜)(步骤S410)。接着，在40℃左右的温度下对PI膜进行预烧成(步骤S420)。接下来，在加热到150℃左右的烧结炉中对PI膜进行主烧成(步骤S430)。接着，进行PI膜的光取向处理(步骤S440)。如图4B所示，光取向处理(步骤S440)包括：通过UV照射进行的PI光分解(步骤S441)；通过加热进行的分解部交联、再排列(步骤S442)；和通过清洗(湿法)进行的异物清除和杂质清除(步骤S443)。UV照射使用具有图7所示的光阑的UV照射装置来进行。此外，UV光的波长依靠所用的光取向膜的材料来改变，并不限定于特定的值。
图5A表示形成有光取向膜的基板的剖视图的示例。图5A中，在是形成有薄膜晶体管(TFT)的基板(TFT基板)的情况下，附图标记110例如是包括栅极绝缘膜及栅电极、半导体层、源极/漏极电极、无机保护膜、有机保护膜、像素电极等构成要素的TFT多层结构膜。另外，在形成有彩色滤光片(CF)的基板(CF基板)的情况下，附图标记110例如是包括彩色滤光片、黑矩阵、保护膜等构成要素的CF多层结构膜。另外，图5B表示基板的俯视图的示例。基板150具有多个显示面板区域160。
使形成有光取向膜的TFT基板与CF基板以光取向膜相对的方式贴合，并在基板之间夹持液晶层，分割成一个一个的显示面板。之后，通过在各个显示面板上组合背光源等(图4A的步骤S450)，完成多个例如图9所示的液晶显示装置100。附图标记130表示显示区域，附图标记140表示驱动电路部。
在通过上述步骤制造出液晶显示装置后，能够在棒状UV灯的长度方向上以宽幅的范围获得均匀的曝光量(累计曝光量)，能谋求成品率的提高、和吞吐率的提高(生产性的提高)。另外，能够提供曝光量均匀的UV照射装置。另外，即使是中小型的液晶显示装置，也能提供品质不均小且高品质的液晶显示装置。
以上，根据本实施例，能够提供一种能均匀地进行光取向的液晶显示装置的制造方法和制造装置。
[实施例2]
对本发明的第二实施例进行说明。需要说明的是，实施例1中有记载而本实施例中未记载的事项只要没什么特殊情况的话就也能适用于本实施例。在本实施例中，代替光阑的形状改变而使光阑的紫外线透过率变化。即，在棒状UV灯的长度方向上，光阑的形状保持为矩形，但光阑的中央部的紫外线透过率与两端部的紫外线透过率相比变低。此外，还能设计成光阑形状和紫外线透过率两者均变化的光阑。
作为改变紫外线透过率的方法，能够在光阑的中央部和两端部使用紫外线透过率不同的部件。另外，还能将光阑的两端部设为开口，而在中央部配置抑制透过率的部件。在紫外线透过率不同的中央部与两端部之间，优选使紫外线透过率逐渐变化。
在图2所示的UV照射装置中，代替光阑240b而在棒状UV灯的长度方向上的中央部和两端部使用紫外线透过率不同的光阑，并根据图4A、图4B所示的步骤形成光取向膜，从而制造出了液晶显示装置。其结果是，能够在棒状UV灯的长度方向上以宽副的范围获得均匀的曝光量(累计曝光量)，能谋求成品率的提高、和吞吐率的提高(生产性的提高)。另外，能够提供曝光量均匀的UV照射装置。另外，即使是中小型的液晶显示装置，也能提供品质不均小且高品质的液晶显示装置。
以上，根据本实施例，能够提供一种能均匀地进行光取向的液晶显示装置的制造方法和制造装置。另外，由于能够在紫外线通过区域保持为矩形的状态下在光阑的中央部和端部改变紫外线透过率，所以无需改变光阑的外形尺寸，就能大幅度地改变/调节中央部和两端部的紫外线透过率。
在本发明的技术构思的范畴内，只要是本领域技术人员，就能想到各种变化例和修改例，可知那些变化例和修改例也属于本发明的范围内。例如，对于光阑而言，只要是实质上能够获得本发明的效果的结构即可，即使将其称为遮光板等其他名称也没问题。另外，还可以通过组合具有不同开口的两个以上的物体来实现本发明的紫外线透过率。
例如，对于上述各实施方式，本领域技术人员不管是进行了适当的构成要素的追加、删除或设计改变，还是工序的追加、省略或条件改变，只要具有本发明的要旨，就都包含在本发明的范围内。
另外，关于通过本实施方式中记载的方案所获得的其他作用效果，可以从本说明书的记载中得知的效果，或者本领域技术人员能够适当地想到的效果，当然可以理解为其是根据本发明获得的。

Claims (15)

1.一种用于光取向膜的取向的液晶显示装置的制造装置，其特征在于，具有：
棒状UV灯；
规定从所述棒状UV灯放射出的紫外线的照射区域的光阑；和
能够在相对于所述棒状UV灯的长度方向垂直的方向上移动的扫描台，
所述棒状UV灯在相对于由所述扫描台载置的基板的行进方向交叉的方向上较长地延伸配置，在所述棒状UV灯的中心部的第一区域和端部区域的第二区域内所述光阑的开口宽度不同，或者，所述光阑在与所述第一区域和所述第二区域对应的区域内的紫外线透过率不同。
2.根据权利要求1所述的制造装置，其特征在于，所述第一区域与所述第二区域内的曝光量偏差在±5％以内。
3.根据权利要求1所述的制造装置，其特征在于，对于所述光阑而言，在所述棒状UV灯的长度方向上，与中心部相比端部处的所述开口宽度大。
4.根据权利要求1所述的制造装置，其特征在于，所述光阑构成为：在所述棒状UV灯的长度方向上，与中心部相比端部处的所述紫外线透过率大。
5.根据权利要求3所述的制造装置，其特征在于，所述光阑以如下方式形成为锥形，即，在所述开口宽度窄的部分与所述开口宽度宽的部分之间，从所述开口宽度窄的部分朝向所述开口宽度宽的部分，宽度逐渐变宽。
6.根据权利要求1所述的制造装置，其特征在于，进一步具有偏振光镜。
7.根据权利要求1所述的制造装置，其特征在于，所述基板在所述棒状UV灯的长度方向上具有多个显示面板区域。
8.一种具有于基板间夹持有液晶层的显示面板的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，具有：
准备形成有薄膜晶体管的第一基板的第一工序；
在所述第一基板上形成光取向膜的第二工序；
向所述光取向膜照射从棒状UV灯放射出的紫外线而对所述光取向膜进行取向的第三工序；和
在所述第一基板与第二基板之间夹持所述液晶层的第四工序，
所述棒状UV灯在与所述第一基板的相对行进方向交叉的方向上较长地延伸配置，为了使从所述棒状UV灯的中心部下部区域通过的所述第一基板的第一区域、和从端部区域通过的所述第一基板的第二区域内的所述紫外线的曝光量均匀，在规定所述紫外线的照射区域的光阑内，与所述第一区域和所述第二区域对应的区域内的开口宽度不同、或者与所述第一区域和所述第二区域对应的区域内的紫外线透过率不同。
9.根据权利要求8所述的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，所述曝光量的均匀是指偏差在±5％以内。
10.根据权利要求8所述的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，为了使所述曝光量均匀，经由与所述第二区域对应的端部处的所述开口宽度比与所述第一区域对应的中心部处的开口宽度大的光阑来照射所述紫外线。
11.根据权利要求8所述的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，为了使所述曝光量均匀，经由与所述第二区域对应的端部处的所述紫外线透过率比与所述第一区域对应的中心部处的所述紫外线透过率大的光阑来照射所述紫外线。
12.根据权利要求10所述的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，所述光阑以如下方式形成为锥形，即，在所述开口宽度窄的部分与所述开口宽度宽的部分之间，从所述开口宽度窄的部分朝向所述开口宽度宽的部分，宽度逐渐变宽。
13.根据权利要求8所述的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，向所述第一基板照射的所述紫外线为直线偏振光。
14.根据权利要求8所述的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，所述第一基板在所述棒状UV灯的长度方向上具有多个显示面板区域。
15.根据权利要求8所述的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，所述第二基板具有经由下述光阑被照射紫外线而成的光取向膜，所述光阑在所述棒状UV灯的长度方向上与中心部相比在端部处开口宽度大。
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