CN1203356C - 液晶显示组件的制造方法及干燥装置 - Google Patents

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CN1203356C CNB021322015A CN02132201A CN1203356C CN 1203356 C CN1203356 C CN 1203356C CN B021322015 A CNB021322015 A CN B021322015A CN 02132201 A CN02132201 A CN 02132201A CN 1203356 C CN1203356 C CN 1203356C
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Abstract

本发明是在用于液晶显示组件的基板上形成配向膜的步骤中，在基板的一面上形成用于成为配向膜的涂膜，在该涂膜的形成面以喷嘴形成气流。因此，可在液晶显示组件用基板上，形成良好的配向膜。

Description

液晶显示组件的制造方法及干燥装置
技术领域
本发明是关于液晶显示组件的制造技术，特别是关于对基板上所涂布的配向剂的干燥处理。
背景技术
液晶显示组件的基板上，形成有用以使液晶的分子配列状态相同的配向膜。此配向膜的形成步骤包含：(1)印刷步骤，其是将由溶剂所稀释的配向膜材料的涂膜(以下称其为配向膜材料涂膜)形成于基板的一面上；及(2)加热步骤，其是将印刷步骤所形成的配向膜材料涂膜加热硬化。
此处，加热步骤包含：干燥处理，是以100℃左右的温度使配向膜材料涂膜的含有溶剂预干燥；及烧成处理，是将预干燥后的配向膜材料涂膜以180℃以上的温度烧成。这些阶段性的处理中使用如图13所示的热板(hot plate)。该热板具有：板15，其上形成贯通孔12，是从基板1的另一面(配向膜材料涂膜的形成面的相反侧的面)所接触的范围(以下称基板接触范围)内的多个位置贯通至排气口；加热器2，是被埋入板15；及真空泵(图未示)，是用来连接板15的排气口。
若为这种结构，由真空泵的真空吸引，可使基板1密接于板15，因此可有效的将加热器2的热经由板15传至基板1。基板1上所形成的涂膜被该热而预干燥或烧成。
又，加热处理后，必须将密接于板15的基板1，自板15移换至搬送臂。这里，在板15的内部，容纳用以在基板接触面将基板1顶起的多个的突出的插脚3。如图14所示，由于这些突起的插脚3向上顶起，基板1自板15浮起，因此在基板1与板15之间，确保了臂11的插入空间。
发明内容
但是，在上述已知热板的板15的基板接触范围内，由于形成有贯通孔12的端部，及突起的插脚3的容纳孔的端部，基板1的背面，会产生部分未与板15接触的范围。因此，配向膜材料涂膜上会产生干燥斑，导致配向膜的膜厚不均、对配向膜表面的液晶分子配列造成影响。其结果即造成液晶显示组件的显示特性不良。
鉴于此，本发明即以制造具良好显示特性的液晶显示组件为目的。
为解决上述课题，本发明提供一种具有第1基板及与所述第1基板相对向的第2基板的液晶显示组件的制造方法，包含：第1处理，在所述第1基板的靠所述第2基板一侧的面上，涂布用以形成配向膜的溶液；及第2处理，在所述第1基板的被涂布所述溶液的面侧，形成气流，在所述第2处理中，通过在所述第1基板的被涂布所述溶液的面侧的相反侧的面内用多个支持体支持而形成空间，自喷嘴将加热的气体供给所述第1基板的被涂布所述溶液的面侧，并使所述喷嘴与所述第1基板相对移动。
根据本发明，还提供一种干燥装置，用于将基板的一方的面上所涂布的用以形成配向膜的溶液进行干燥，其包括：用于在所述基板的被涂布所述溶液的面的相反侧的面内形成空间、用多个支持体支持所述基板的基板支持装置；用于对所述基板的被涂布所述溶液的面供给气体的喷嘴；用于将所述气体加热的加热装置；以及用于使所述喷嘴与所述基板相对地移动的驱动装置。
附图说明
参照附图本发明的上述目的、其它目的、特征和优点将在以下的发明实施方案的详细说明中表述的更加清楚。
图1为本发明的一实施形态的干燥装置的简要结构图。
图2为玻璃基板的支持材料与热扩散率相对应的示意图。
图3为用以研究玻璃基板的支持材料对基板温度分布的影响的实验设备的简要附图。
图4为被图1的干燥装置进行干燥处理后的玻璃基板的面内温度分布图。
图5为用以使干燥处理最佳化的实验设备的简要附图。
图6为在各干燥方式中干燥时间与预倾角的关系图。
图7为配向膜形成材料溶液中的高分子扩散的概念性的附图。
图8为图1的干燥装置的腔内温度与预干燥后的涂膜的表面粗糙度之间的关系附图。
图9为温风的温度与预倾角度的关系附图。
图10为热板的干燥效果与图1的干燥装置的干燥效果的对比图。
图11为本发明的一实施形态的干燥装置的简要结构图。
图12为本发明的一实施形态的干燥装置的简要结构图。
图13为现有热板的简要结构图。
图14为现有热板的简要结构图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的一实施形态。
首先，参照图1说明本实施形态的干燥装置的构造。又，为以下说明的方便，图1中定义的直角坐标系将干燥装置的设置面包含于XY面。
本实施形态的干燥装置具有：用于气体供给的送风机5，设有HEPA过滤器，可将自外部取入的气体(空气，氮等)进行浄化并放出；加热器2，可将来自供气用送风机5的气体进行加热；以上面固持基板1的基座底板9；将通过加热器2的气体予以暂时蓄积的均热容器7；使基座底板9在X轴方向往复移动的驱动机构；将均热容器7内的气体向基座底板9上面放出的多个狭缝喷嘴4；容室13，可将基座底板9及均热容器7容纳于其内部；及排气用送风机6，可将容室13的内部气体从设于基座底板下面位置的排气口放出。
多个的狭缝喷嘴4，在基座底板的上面分别设有相对向的狭缝状喷嘴孔。且，这些狭缝喷嘴4的各喷嘴孔的长径都是沿着Y轴，并以大致等间隔在X轴方向并排成一列。又，狭缝喷嘴4的条数最好设定为与基座底板上面所载置的玻璃基板1的面积等相对应。
基座底板9上面，立有多个插脚3以点支撑的方式支撑基板1一面。这些插脚3最好可保持一种状态，即保持在基板1与基座底板9之间形成可挿入搬送臂的前端11的间隙A的状态。因此，在基座底板9的上面，只要在搬送臂的前端11的挿入路径以外，设立未并排成一列的3支以上(含有3支)的插脚3即可。例如，在搬送臂的前端11为分叉成二股的形状时，可将多个插脚配置成具有大于搬送臂的前端脚部宽度的行间隔的2行矩阵状。
这些插脚3，虽如上述以点支撑方式支撑玻璃基板1，但实际上与玻璃基板1的接触界面上占有面积。因此，干燥处理中，若以来自狭缝喷嘴4的气体加热插脚3，则基板1因来自与各插脚3的接触界面的热而被部分的加热。因此要降低基板1的温度不均，最好使各插脚3的前端与基板1的接触面积较狭窄。此处，各插脚3的前端形状是采用曲率半径5mm以下的球面形状。而且，各插脚3的前端最好是由热扩散率小的材料形成。
于此，应以适当的材料作为各插脚3的前端的形成材料，使用图2所示的热扩散率30mm2/s～0.1mm2/s的材料(铝，玻璃，铁氟龙(登録商标)，VESPEL(登録商标))所形成的块材进行以下实验。准备多片形成有未干燥的配向膜材料涂膜(膜厚约1.5μm)的玻璃基板(100mm×100mm×1.1mm)，如图3所示，将各玻璃基板1配置于任一材料的块材17上，并使其未干燥的配向膜材料涂膜18朝向上侧。
但是，各材料的块材17是与各玻璃基板1的配向膜材料涂膜18的形成范围的相反侧的范围的一部份18A相接触。在该状态下，对各玻璃基板1的配向膜材料涂膜18吹大约100℃的温风，在以热扩散率0.47mm2/s以下的材料所形成的块材上所载置的玻璃基板1的配向膜材料涂膜18上，不会产生干燥不均。本实施形态中，各插脚3的至少前端部是由热扩散率0.5mm2/s以下的材料形成。
驱动机构具有：台8，其上形成有导引沟8b将基座底板9导引于X轴方向；及马达10，其使基座底板9沿导引沟8b移动。该处所用的台8是大致水平的配置于基座底板下的位置，以在喷嘴4侧与排气用送风机6的连结口侧将容室13的内部隔开，且形成多个的狭缝状排气口8a，是以Y轴方向为长径方向。因此，若使排气用送风机6旋转，则从狭缝喷嘴4向下方放出的气体，经由该台8的狭缝状排气口8a，被快速的回收至排气用送风机6侧面。因此，可防止容室内异物漂浮。
其次，说明使用此种干燥装置的液晶显示组件制造处理的配向膜形成处理。
液晶显示组件制造处理包含：配向膜形成处理、刷擦处理、密封材印刷处理、间隔粒散布处理、基板贴合处理、密封材烧成处理、液晶注入处理、液晶注入口密封处理、偏光板贴装处理等，此处以图1所示的使用干燥装置的配向膜处理为重点进行说明。
将在一面(以下称电极面)上配置有6面TFT(显示区域对角17时)或彩色滤光层图案的洗浄后的玻璃基板，送去进行配向膜形处理后，如以下所示，对玻璃基板1的配向膜材料涂膜实行干燥处理。而且，此处使用将可溶性聚醯亚胺或醯胺酸溶解于1-甲基-2-pyrrolidone(NMP)或γ-butyrolactone(BL)而得到约5wt％的配向膜材料溶液。
首先，使供气用的送风机5开始旋转，以此将气体送至用于加热的加热器2。因此，加热气体被暂时蓄存于均热容器7，再自各狭缝喷嘴4的前端以一样的温度(例如约60℃)被放出。
其间，于洗浄后的玻璃基板(720mm×930mm×0.7mm)的电极面，以苯胺印刷的方式涂布约1.5μm厚的配向膜材料溶液，由此而形成配向膜材料涂膜。而且，当容室13的内部温度稳定于适当温度(例如约55℃)后，打开容室的搬入口的闸门。然后，以使配向膜材料涂膜朝上侧的方式，将玻璃基板载置于搬送臂11的前端，搬送至容室13内的基座底板9上。
之后，使搬送臂11于Z轴方向移动，以使搬送臂11的前端被容纳于基座底板9上的插脚列之间。因此，以将基板1被自搬送臂11的前端换置于插脚群的前端的方式，使搬送臂11于X轴方向移动，将搬送臂11的前端自插脚列之间拔出。接着，关闭容室的搬入口的闸门。
其后，使马达10开始旋转，由此使基座底板9以适当的速度(例如约100mm/s)于X轴方向往复移动。此时的基座底板9的行程为与狭缝喷嘴4的配置间隔大致相等的距离。依此，可使溶剂自配向膜材料涂膜全体，均一且有效率的蒸发。因此，于烧成前的阶段可防止配向膜材料涂膜的膜厚及膜物性不均。
再者，此时，若以使玻璃基板的表面附近的温风风速达0.5m/s以上的方式，自狭缝喷嘴4放出温风，则含气化溶剂的气体将不会滞留于玻璃基板的表面附近，而可平顺的向外部放出，因此可缩短干燥时间。
如此，配向膜材料涂膜的含有溶剂的约80％被蒸发，配向膜材料涂膜失去流动性后，以使搬送臂11的前端挿入玻璃基板1与基座底板9的间隙A的方式，使搬送臂11于X轴方向移动，再以将玻璃基板1自插脚3的前端换置于搬送臂11的前端的方式，使搬送臂11于Z轴方向移动。依此，可将玻璃基板1自插脚前端平顺的向上提。
这样，不会对玻璃基板1施加过度的力，可将玻璃基板1自插脚前端向上提的原因在于：与玻璃基板1的接触面积狭小的各插脚3是与热板的板相异，其与玻璃基板1之间几乎不会产生静电(剥离带电)之故。因此，可防止玻璃基板1的破裂等缺陷产生。
而且，将基板1自基座底板9的插脚前端向上提后，直到随后的对玻璃基板1的配向膜材料涂膜进行的干燥处理开始为止，停止从供气用送风机5的送风，即可以防止插脚3的加热。
以上的干燥处理结束后，玻璃基板1以其原状被搬送臂11自干燥炉搬送至红外加热炉。接着，实行对玻璃基板1的配向膜材料涂膜的烧成处理。即，于红外加热炉的内部对玻璃基板1以适当的温度(例如约230℃)适当的时间(例如约20分)加热，而得以烧成玻璃基板1上的配向膜材料涂膜。依此，于玻璃基板1上形成膜厚及膜物性均一的配向膜。
其后，将玻璃基板1从配向膜形烧成处理，依序被送去进行刷擦处理、密封材印刷处理、间隔粒散布处理、基板贴合处理、密封材烧成处理、液晶注入处理、液晶注入口密封处理、偏光板贴装处理等。由此，完成含有该玻璃基板1的液晶显示组件。
依照以上的液晶显示组件制造处理，在配向膜形成步骤中，由于可将具有一样的膜物性的配向膜形成一样的膜厚，则可防止液晶显示组件的液晶分子配列的紊乱情况发生。因此，可得具良好显示特性的液晶显示组件。而且，由于可防止在使用热板的配向膜形成步骤中容易发生的基板破裂情况，因此可提高液晶显示组件制造处理的成品率。且，与使用热板的情况相比，至少由于不需进行以突起的插脚将基板顶起的处理，因此该部分可以更有效率。
这些效果与使用热板的步骤的比较如图10所示。
(1)在使用本实施形态的干燥装置的情况下，不会发生在使用热板的情况中所产生的剥离带电的情况。因此，与使用热板的情况不同，几乎不会发生玻璃基板的破裂。
(2)在使用热板的情况下，为防止玻璃基板的发生破裂，必须以突起的插脚将玻璃基板缓慢向上提。相对的，在使用本实施形态的干燥装置的情况下，则不需要进行以突起的插脚将基板顶起的处理。
因此，在该部分，可使配向膜形烧成处理更有效率。例如，若使用热板，则对720mm×930mm的玻璃基板的干燥处理(从搬入至搬出为止)需要100秒以上的时间，而使用本实施形态的干燥装置，对720mm×930mm的玻璃基板的干燥处理所需要的时间可缩短为60秒以下。
(3)在使用热板的情况下，玻璃基板的温度有±2℃程度的不均，相对的在使用本实施形态的干燥装置的情况下，则将玻璃基板的温度的不均控制在±1℃左右。因此，可使配向膜材料涂膜均一的干燥。该效果，依以下的实验得以确认。
使用具有以热扩散率约0.1mm2/s的VESPEL(登録商标)所形成的插脚3及以200mm的间隔并排的狭缝喷嘴4的干燥装置，进行以下的实验。在内部温度稳定于约55℃的容室中，一面自各狭缝喷嘴4以0.5m/s～2m/s的速度放出约60℃的温风，一面在距离狭缝喷嘴4的前端约200mm的位置，使已涂布有配向膜材料溶液的玻璃基板1以100mm/s的速度往复移动。此时的玻璃基板1的行程为200mm。
其结果，自将玻璃基板1投入容室后约25秒，完成配向膜材料涂膜的预干燥，自将玻璃基板1投入容室后约40秒后停止温风的放出及玻璃基板的往复移动，然后观察玻璃基板1的外观及面内温度分布。其结果，确认玻璃基板1未发生破裂等缺陷。而且，玻璃基板1的温度不均被控制于±1.0℃的程度。但是，如图4所示，玻璃基板1的1部的区域以外，可认为玻璃基板1的温度的不均是被控制于±0.5℃的程度。即，可以确认配向膜材料膜的干燥不均的主要因素即控制玻璃基板1的温度不均。
其后，以红外加热炉以约230℃将玻璃基板加热20分钟，使玻璃基板上的配向膜材料硬化。使用如此形成配向膜的玻璃基板制作LCD面板，并测定其预倾角。其结果，确认与使用热板形成配向膜的玻璃基板制作的LCD面板具有同程度的预倾角(约6°)。
接着，说明使用本实施形态的干燥装置进行干燥处理的最佳条件。此处，为获得干燥处理的最佳条件，进行以下的实验。
(1)实施例1
为使干燥时间最佳化，如图5所示，由来自热板15的传热及吹风机19的温风，分别使100mm×100mm×1.1mm的玻璃基板1上的配向膜材料膜干燥。且，此处，以使温风垂直吹至玻璃基板1的状态，将吹风机19水平往复移动。
此处所用的配向膜材料是由聚醯亚胺骨架的主链及长链烷基的侧链所形成，使用依长链烷基存在于配向膜表面而可呈现预倾角的材料。稀释配向膜材料的溶剂为1-甲基-2-pyrrolidone(NMP)或γ-butyrolactone(BL)。
溶剂干燥后，依相同条件制作液晶单元，测定预倾角结果如图6所示。此处，干燥时间的定义如下。使涂布于基板上的溶液干燥，溶剂蒸发时，引起膜厚减少，在膜面产生干涉图纹。溶剂蒸发、膜厚均一后，干涉图纹便消失，膜面呈现均匀的干涉色。自基板加热开始至呈现均匀的干涉色为止的时间即测定为干燥时间。
热板干燥是与干燥时间无关，都呈现大致一定的预倾角，相对的，温风干燥则根据干燥时间产生较大的预倾角的改变，干燥时间越短预倾角越小。
此处，研究溶剂组成对配向膜高分子造成的影响。将配向膜高分子分别溶解于NMP、BL，根据光散射强度的散射角度依存性求取分子尺寸。其结果表示于图7。可知在NMP溶液中高分子收缩。高分子若收缩则需考虑到对呈现预倾角有贡献的侧链会卷入主锁之中。且，可知由NMP比率高的溶液所成膜的配向膜的预倾角降低。配向膜高分子伸长时，与气体的亲和性高的侧链偏存于膜表面，但配向膜高分子收缩时，对呈现预倾角有贡献的侧链会卷入主锁，使存在于膜表面的量减少，其结果即造成预倾角降低。
溶剂干燥步骤中混合溶剂不会被均一的蒸发，蒸发速度则以BL比NMP快。因此，涂膜中配向膜高分子浓缩的同时混合溶剂组成也发生变化。溶剂干燥时的涂膜中的溶剂组成变化如下。
由于加热，BL自配向膜表面蒸发。膜内于深度方向产生溶剂的浓度分布，BL虽自基板侧向表面扩散，但若干燥时间短，则膜内的扩散速度会追不上相对的表面的蒸发速度，因此表面的不易蒸发的NMP的组成比会增加。且，由于温风干燥为了防止溶剂的滞留，而积极的以溶剂除去，因此使BL与NMP的蒸发速度差增大，从而增进表面NMP的浓缩。所以，在NMP易于浓缩的干燥速度快的条件下，表面的高分子收缩，预倾角降低。
根据以上的结果，在与过去的热板干燥方法同等的情况下，即预倾角的形成在20秒以上的干燥时间内的温度及风速，为该配向膜材料的最佳温风干燥条件。其温度为温风的吹出口温度为70～90℃，基板上风速为1.5～2.0m/s。
(2)实施例2
依本实施形态的干燥装置，将各温度的气体吹至玻璃基板，并观察配向膜材料涂膜的外観。其结果，在吹出30℃以下的气体的情况下，配向膜材料涂膜的平坦性劣化。且，在吹出30℃以上的气体的配向膜材料涂膜的平坦度，如图8所示，随气体的温度而变化。即，由于气体温度越高，配向膜材料溶液的流动性越佳，因此平坦性提升。
配向膜溶液的溶剂一般为混合溶剂，在干燥时溶剂成分比会变化。此时，随着时间，配向膜高分子与溶剂的亲和性的变化、配向膜浓度增加而造成流动性的降低，从而决定了最表面的配向膜高分子构造。例如，将与配向膜的亲和性较差的溶剂浓缩，分子收缩，其结果，作为使预倾角呈现的要素的高分子侧链的表面浓度降低，使预倾角降低。
因此，在经过由各温度的气体干燥处理后的玻璃基板上制作各单元，并测定其预倾角。其结果，如图9所示，可确认气体温度越高则预倾角越低。且，可确认以100℃以上的气体进行干燥难以获得适当的预倾角。
根据以上的结果，本实施形态是采用约30℃～100℃作为自喷嘴供给的气体的最佳温度范围。
且，本实施形态，虽使用狭缝喷嘴4以自均热容器7放出气体，但并不一定必须如此。例如图11所示，以多个的贯通孔14a形成矩阵状的板材14，取代狭缝喷嘴4，安装于均热装置7也可。
以此种构成中，若使用由直径约5mm的贯通孔14a以20mm间隔形成的板材14，可对基板1全体吹附均一的气体，因此使基板1于X轴方向往复移动的必要性减小。因此，若不使基板1移动，则除台8外的驱动机构的构造可省略，且可防止异物卷入配向膜材料涂膜。
且，本实施形态，虽自基板1的正面供给气体，但并不一定必须如此。例如也可以自基板1的一端面侧供给气体。其如图12所示，使1条狭缝喷嘴4以其喷嘴孔与基板1大致平行的方式，配置在基板1的一端面侧即可。此情况下，因为狭缝喷嘴4只要1条即足够，不需要均热容器7。因此，可期使干燥装置小型化。
但是，于此情况下，来自狭缝喷嘴4的气体，因夺取溶剂的蒸发潜热分的能量等理由，随着沿基板1的两面流动而温度渐渐降低。因此，为了减低配向膜材料涂膜的干燥不均，将随着离开狭缝喷嘴4而与基板1的间隔渐渐变狭的顶板16配置于容室13内较佳。
据此，由于来自狭缝喷嘴4的气体的流速，随着沿基板1流动而渐渐加速，因此可控制配向膜材料涂膜的干燥速度的面内不均，且有望降低配向膜材料涂膜的干燥不均。
且，本实施形态中，虽是以插脚使玻璃基板自基座底板顶起，但以插脚以外的支持部件使玻璃基板自基座底板被顶起也可。例如可在基座底板形成与玻璃基板成线接触的凸部。
且，本实施形态中，虽使基座底板相对于气体供给部(喷嘴)移动，但亦可使气体供给部(喷嘴)相对于基座底板移动，或可使双方移动。
若为本发明，可得到具有良好显示特性的液晶显示组件。
上述本发明的各实施形态在不脱离本发明的范围下可进行各种变化、变形。本发明并不限定于上述各实施形态，本发明的各种变化、变形是限定于后述权利要求范围中。

Claims (4)

1.一种具有第1基板及与所述第1基板相对向的第2基板的液晶显示组件的制造方法，包含：第1处理，在所述第1基板的靠所述第2基板一侧的面上，涂布用以形成配向膜的溶液；及第2处理，在所述第1基板的被涂布所述溶液的面侧，形成气流，在所述第2处理中，通过在所述第1基板的被涂布所述溶液的面侧的相反侧的面内用多个支持体支持而形成空间，自喷嘴将加热的气体供给所述第1基板的被涂布所述溶液的面侧，并使所述喷嘴与所述第1基板相对移动。
2.如权利要求1所述的液晶显示组件的制造方法，其特征在于，所述支持体的至少前端部是由热扩散率0.5mm2/s以下的材料形成的。
3.一种干燥装置，用于将基板的一方的面上所涂布的用以形成配向膜的溶液进行干燥，其包括：用于在所述基板的被涂布所述溶液的面的相反侧的面内形成空间、用多个支持体支持所述基板的基板支持装置；用于对所述基板的被涂布所述溶液的面供给气体的喷嘴；用于将所述气体加热的加热装置；以及用于使所述喷嘴与所述基板相对地移动的驱动装置。
4.如权利要求3所述的干燥装置，其特征在于，所述支持体的至少前端部是由热扩散率0.5mm2/s以下的材料形成的。
CNB021322015A 2001-11-30 2002-08-31 液晶显示组件的制造方法及干燥装置 Expired - Fee Related CN1203356C (zh)

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Denomination of invention: Method for making liquid crystal display assembly and drying device thereof

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