JP2001305544A - 液晶装置用基板の製造方法及び製造装置、並びに液晶装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 平滑性の高い配向膜を形成し、表示品質の高
い液晶装置を得ることができる液晶装置用基板の製造方
法及び製造装置、並びにこれにより製造された液晶装置
を提供する。 【解決手段】 印刷法により配向膜材料を基板上に塗布
後、この基板が配置されたパレット５１３を配向膜材料
の溶媒が充満した処理室６０５内に放置する。これによ
り、塗布膜はレベリングされ、平滑性の高い配向膜を得
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶装置の技術分野
に属し、特に配向膜の形成方法の技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】液晶装置は、液晶装置用基板としての対
向基板とＴＦＴアレイ基板との間に液晶層を挟持して構
成され、液晶層に電圧を印加し液晶分子の光学特性を変
化させることにより表示を行う。対向基板及びＴＦＴア
レイ基板の液晶層と接する面上には配向膜が形成されて
おり、配向膜により電圧無印加時の液晶分子の配列が決
定される。

【０００３】上述の配向膜は、次のように形成される。
まず、配向膜材料を微細なくぼみを持ったアニロックス
ローラの上に一旦広げ、次に広げた配向膜材料を、版胴
と呼ばれる金属ローラに巻き付けた印刷版に転写し、そ
の後、基板上に印刷する。これにより、基板上に配向膜
材料が塗布される。印刷後、焼成が行われることにより
溶媒が除去され、配向膜が得られる。尚、配向膜材料と
しては、例えば完全にポリイミドになったポリマーを溶
媒に溶解したものが用いられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
配向膜の形成方法では、基板上に配向膜材料が塗布され
た時点では、塗布膜はアニロックスローラや版のくぼみ
に影響されて表面に凹凸が生じた状態となっている。こ
のため、このような状態で焼成工程が行われると、平滑
性の悪い配向膜が形成され、液晶装置としたときに表示
品位が劣ってしまう。

【０００５】このような不具合を防止するため、塗布膜
形成後、一定時間放置して平滑化することも考えられる
が、塗布膜パターンの外側からはじめに乾燥が生じてい
くため、面内で乾燥むらが生じ、液晶装置としたときの
表示むらの原因となってしまうという問題があった。

【０００６】本発明は、このような課題を解決するため
になされたものであり、平滑性の高い配向膜を形成し、
表示品質の高い液晶装置を得ることができる液晶装置用
基板の製造方法及び製造装置、並びにこれにより製造さ
れた液晶装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、本発明は以下のような構成を採用している。

【０００８】本発明の液晶装置用基板の製造方法は、基
板上に、配向膜材料を印刷法にて塗布して塗布膜を形成
する工程と、前記配向膜材料の溶媒が充満した雰囲気内
に、前記塗布膜が形成された基板を放置し、前記塗布膜
を平滑化する工程とを具備することを特徴とする。

【０００９】本発明のこのような構成によれば、配向膜
材料を印刷法により塗布後、溶媒が充満した処理室内に
基板を放置することにより、配向膜材料が乾燥すること
なく、塗布膜がレベリングされ、塗布膜を平滑化するこ
とができる。その結果、平滑性の高い配向膜を有する液
晶装置用基板を得ることができる。

【００１０】また、前記放置後、前記配向膜材料を焼成
して配向膜を形成する工程とを更に具備することを特徴
とする。このように、配向膜材料を焼成することによ
り、溶媒を除去し、配向膜を形成するこができる。

【００１１】本発明の液晶装置用基板の製造装置は、基
板を水平に載置する載置台と、前記基板上に配向膜材料
を塗布する印刷版と、前記塗布膜材料が塗布された前記
基板が配置され、前記配向膜材料の溶媒が充満された雰
囲気を有する処理室とを具備することを特徴とする。

【００１２】本発明のこのような構成によれば、配向膜
材料を印刷法により塗布後、溶媒が充満した処理室内に
基板を放置することにより、配向膜材料が乾燥すること
なく、塗布膜がレベリングされ、塗布膜を平滑化するこ
とができる。その結果、平滑性の高い配向膜を有する液
晶装置用基板を得ることができる。

【００１３】本発明の他の液晶装置用基板の製造装置
は、配向膜材料の溶媒が充満された雰囲気を有する処理
室と、基板を水平に載置する複数の載置台と、水平に維
持しつつ前記載置台を前記処理室内に搬送する搬送機構
とを具備することを特徴とする。

【００１４】本発明のこのような構成によれば、配向膜
材料の溶媒が充満した処理室内に、配向膜材料が塗布さ
れた基板を放置することにより、配向膜材料が乾燥する
ことなく、塗布膜がレベリングされ、塗布膜を平滑化す
ることができる。その結果、平滑性の高い配向膜を有す
る液晶装置用基板を得ることができる。

【００１５】また、前記処理室は、載置台が通過する毎
に開口する開閉扉を有することを特徴とする。このよう
な構成によれば、処理室内の雰囲気を保持することがで
きる。

【００１６】本発明の液晶装置は、２枚の基板間に液晶
を挟持してなる液晶装置において、前記２枚の基板の少
なくとも一方の基板は、上述に記載の液晶基板の製造方
法により製造された液晶装置用基板であることを特徴と
する。このような構成によれば、平滑性の高い配向膜を
有する液晶装置用基板が組み込まれるので、表示品位の
高い液晶装置を得ることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００１８】（液晶装置の構造）まず、後述する本発明
の液晶装置用基板の製造方法を用いて製造された液晶装
置用基板が組み込まれた液晶装置の構造について、図
６、図７を用いて説明する。図６は、データ線、走査
線、画素電極、遮光膜等が形成されたＴＦＴアレイ基板
の表示領域中の縦断面図である。図７は、ＴＦＴアレイ
基板の表示画素領域を構成するマトリクス状に形成され
た複数の画素における各種素子、配線等の等価回路であ
る。尚、各図においては、各層や各部材を図面上で認識
可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺
を適宜設定している。

【００１９】図６に示すように、液晶装置３１の基本構
成は、液晶装置用基板としてのＴＦＴアレイ基板１０
と、これに対向配置される液晶装置用基板としての対向
基板２０とを備え、両基板間に液晶層５０が挟持されて
構成されている。

【００２０】図７に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０
は、表示画素領域とこの表示画素領域の表示を制御する
周辺駆動回路領域１０４、１０５とからなる。表示画素
領域には、互いに交差する複数の走査線３と複数のデー
タ線６とが配置され、走査線３とデータ線６で区画され
た画素電極９ａが配置され、各交差部毎に画素電極９ａ
を制御するための薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴ）３
０が配置され、更に走査線３とほぼ平行に容量線３ｂが
配置されている。そして、誘電体を介して画素電極９ａ
と容量線３ｂとからなる蓄積容量が設けられている。周
辺駆動回路領域には、走査線３に走査信号Ｇ１、Ｇ２、
…Ｇｎを供給する走査線駆動回路１０４と、データ線６
に画像信号Ｓ１、Ｓ２…、Ｓｎを供給するデータ線駆動
回路１０１が配置されている。データ線６とデータ線駆
動回路１０１との間には、データ線駆動回路１０１が順
次データ（画像）信号VIDを送出するためのサンプリン
グ回路３０１が接続されている。また、データ線６の他
端にはコントラスト比の向上、データ線の電位レベルの
安定、表示画面上のラインむらの低減等を目的として、
サンプリング回路３０１により画像信号がサンプリング
されるタイミングに先行するタイミングで、プリチャー
ジ信号を供給するプリチャージ回路２０１が接続されて
いる。

【００２１】図６に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０
では、石英基板６０上にＴＦＴ３０に対応して配置され
固定電位である遮光膜１１ａと、遮光膜１１ａ上に配置
される下地絶縁膜１２と、下地絶縁膜１２上に配置され
るＴＦＴ３０の一部を構成する半導体層１と、半導体層
１を覆うゲート絶縁膜２と、ゲート絶縁膜２上に配置さ
れる走査線３の一部をなすゲート電極３ａと、ゲート電
極３ａと同層の容量線３ｂと、ゲート電極３ａ及び容量
線３ｂとを覆う絶縁膜４とが形成されている。更に、絶
縁膜４上にはデータ線６が配置され、データ線６は絶縁
膜４に形成されるコンタクトホール５を介して半導体層
１のソース領域１ｄと電気的に接続されている。更に、
データ線６上には層間絶縁膜７が配置され、層間絶縁膜
７上に画素電極９ａが配置される。画素電極９ａは絶縁
膜４及び層間絶縁膜７に形成されるコンタクトホール８
により半導体層１のドレイン領域１ｅと電気的に接続さ
れている。そして、画素電極９ａ上には、基板全面にポ
リイミドからなる配向膜１６が配置されている。この配
向膜１６は、走査線３に沿った方向でラビング処理が施
されており、詳細な処理方法については後述する。半導
体層１は、チャネル領域１ａを挟むように両側に低濃度
不純物領域１ｂ、１ｃ、更にこれらを挟んで高濃度不純
物領域１ｄ、１ｅが形成されたＬＤＤ構造となってい
る。また、半導体層１の一部は容量用電極１ｆとして機
能し、容量線３ｂとゲート絶縁膜２を介して蓄積容量７
０を形成している。

【００２２】一方、対向基板２０は、例えばガラス基板
８０上に、格子状に設けられた遮光層２３と、これを覆
うように配置された対向電極２１と、更に対向電極２１
上に配置されたポリイミドからなる配向膜２２とから構
成される。配向膜２２は、ＴＦＴアレイ基板側に配置さ
れる配向膜１６に施されるラビング処理方向とほぼ直交
した方向にラビング処理が施されている。

【００２３】それぞれ互いに交差する方向にラビング処
理が施されたＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０の
配向膜１６及び２２により、液晶層５０の液晶を画素電
極９ａからの電界が印加されていない状態で所定の配向
状態にしている。

【００２４】（液晶装置の製造装置）次に、上述の配向
膜の形成持に用いられる製造装置について、図１〜図５
を用いて説明する。ここでは対向基板上の配向膜の形成
を例にあげて説明するが、ＴＦＴアレイ基板上の配向膜
も同様に形成される。

【００２５】図１は製造装置の全体概略図、図２は配向
膜材料塗布装置の斜視図である。図３は配向膜材料塗布
装置に設けられているパレット搬送装置の動作を説明す
るための図である。図４は平滑化装置の断面図である。
図５は平滑化装置の動作を説明する図である。

【００２６】図１に示すように、配向膜の形成に用いら
れる製造装置４００は、配向膜を塗布する配向膜材料塗
布装置５００と、塗布膜が平滑化される平滑化装置６０
０とから構成される。

【００２７】図１、図２に示すように、配向膜材料塗布
装置５００は、配向膜材料塗布部と、対向基板２０が例
えば４枚配置されるパレット５１３を配向膜材料塗布部
を経由して平滑化装置６００へ搬送する搬送部からな
る。

【００２８】配向膜材料塗布部は、配向膜材料５０４が
滴下される刻印されて微細なくぼみを持った金属製のア
ニロックスローラ５０２と、アニロックスローラ５０２
に塗布された配向膜材料の余分な液を取り去るドクター
ローラ５０３と、アニロックスローラ５０２に塗布され
た配向膜材料が転写され、対向基板２０に印刷する印刷
版５０５を巻き付けた版胴５０１とを有する。本実施形
態においては、配向膜材料として、ポリイミドが溶媒と
してのγ‐ブチルラクトンに溶解したものを用いる。

【００２９】搬送部は、対向基板２０が配置されるパレ
ット５１３を載置し、配向膜材料塗布部に案内する載置
台５１２と、パレット５１３を平滑化装置６００から延
在した搬送装置の搬送ハンド６０１ａへ受け渡すパレッ
ト搬送装置５１４とを有する。

【００３０】図２及び図３に示すように、載置台５１２
には、載置台５１２を貫いて例えば３本の昇降可能なリ
フトピン５１０が設けられている。載置台５１２に載置
されているパレット５１３は、３本のリフトピン５１０
により保持され、リフトピン５１０の上昇とともに載置
台５１２から離間する。パレット５１３が載置台５１２
と離間した状態で、パレット搬送装置５１４がパレット
５１３の下側に入り込んでパレット５１３が保持され
る。パレット搬送装置５１４は、保持したパレット５１
３を搬送ハンド６０１ａ上へ搬送する。

【００３１】平滑化装置６００は、図４に示すように、
基台６０６と、処理室６０５と、配向膜材料が塗布され
た対向基板２０が配置されたパレット５１３を処理室６
０５内へ搬送及び処理室６０５内からの搬出を行う搬送
装置６０１とを有する。

【００３２】処理室６０５には、パレット５１３を搬送
及び搬出するための開口部がそれぞれ１つずつ設けられ
ており、それぞれの開口部には開閉可能なシャッタ６０
２、６０３が設けられている。処理室内６０５は、温度
２４℃、常圧に保たれ、更に配向膜材料の溶媒であるγ
‐ブチルラクトンが充満された状態となっている。γ‐
ブチルラクトンは、処理室中に取り付けられた噴霧装置
により噴霧されるか、処理室下部に置かれた浴槽の中に
満たされた状態で放置することにより、処理室中ではγ
−ブチロラクトンの蒸気圧に達していることが望まし
い。処理室６０５内は、例えばパレット５１２を最大５
枚収容可能となっている。

【００３３】搬送装置６０１は配向膜材料塗布装置５０
０から受け渡されたパレット５１３を搬送する装置であ
り、搬送装置６０１の作動によりパレット５１３は、図
４上で、左から右へ順次搬送される。搬送装置６０１に
は、１枚のパレット５１３毎に一対の搬送ハンド６０１
ａ〜６０１ｆが設けられ、搬送装置６０１の移動に連動
して搬送ハンド６０１ａ〜６０１ｆも移動する。尚、詳
細な搬送装置６０１の動作については、後述する液晶装
置の製造方法で説明する。

【００３４】（液晶基板の製造方法）上述の製造装置を
用いた配向膜の形成方法方法及び上述の製造装置の動作
について図１〜図５を用いて以下に説明する。図５は平
滑化装置の搬送装置の動作を説明する図である。ここで
は対向基板上の配向膜の形成を例にあげて説明するが、
ＴＦＴアレイ基板上の配向膜も同様に形成される。

【００３５】まず、配向膜材料塗布装置５００の載置台
５１２上にパレット５１３を載置する。パレット５１３
には、例えば4枚の対向基板２０が、遮光層及び対向電
極が形成された面を上にして水平に配置されている。

【００３６】載置台５１２は、配向膜材料塗布部内に移
動する。配向膜材料塗布部では、アニロックスローラ５
０２上に、ポリイミドが溶媒としてのγ‐ブチルラクト
ンに溶解した配向膜材料が滴下され、ドクターローラ５
０３により平滑に広げられる。アニロックスローラ５０
２上の配向膜材料は版胴５０１に巻き付けられた印刷版
５０５へ転写される。そして、配向膜材料が転写された
版胴５０１を回転させ、版胴５０１上の配向膜材料を対
向基板２０上に印刷塗布する。対向基板２０上に塗布膜
が形成され、載置台５１２が配向膜材料塗布部から出て
所定の位置にくると、リフトピン５１０が上昇し、パレ
ット５１３を載置台５１２から離間する。離間したパレ
ット５１３の下側に位置するようにパレット搬送装置５
１４が移動し、パレット５１３を保持する。パレット５
１３を保持した状態でパレット搬送装置５１４は移動
し、配向膜材料塗布装置５００に最も近い搬送ハンド６
０１ａ上にパレット５１３を受け渡す。

【００３７】ここで、図５を用いて、搬送装置６０１の
動作について説明する。図５は処理室６０５内へパレッ
ト５１３が搬送されるシャッタ６０２付近の部分図であ
る。図５（ａ）に示すように、搬送ハンド６０１ａ上に
は、パレット搬送装置５１４により搬送されたパレット
５１３ａが配置されている。搬送ハンド６０１ｂ上には
パレット５１３ｂが配置されている。この際、シャッタ
６０２により処理室６０５の開口部は閉じられている。

【００３８】次に、図５（ｂ）に示すように、シャッタ
６０２が上昇し、開口部が開くとともに、搬送装置６０
１は各搬送ハンドを上昇するように作動し、パレット５
１３ａ、ｂは基台６０６から離間する。図５（ｃ）に示
すように、基台６０６から離間したパレット５１３ａ、
ｂは、それぞれ搬送ハンド６０１ａ、６０１ｂに保持さ
れた状態で、搬送装置６０１が図上、左から右へ移動す
ることに連動して左から右へ移動する。これによりパレ
ット５１２ａは処理室６０５内へ搬送される。

【００３９】次に、図５（ｄ）に示すように、シャッタ
６０２が下降し、開口部が閉じるとともに、搬送装置６
０１は各搬送ハンドを下降するように作動する。この
際、処理室６０５の搬入付近には、次に処理室６０５内
に搬入されるパレット５１３ｃが配置されている。

【００４０】次に、図５（ｅ）に示すように、搬送ハン
ドが下降した状態で、搬送装置６０１は、図上、右から
左に移動し、搬送ハンド６０１ａ上にはパレット５１２
ｃが配置され、搬送ハンド６０１ｂ上にはパレット５１
２ａが配置される。

【００４１】以上図５（ａ）〜（ｅ）の工程が繰り返さ
れることにより、パレット５１３は順次処理室内へ搬送
され、最後には処理室６０５から搬出される。１枚のパ
レットが処理室６０５内へ搬入され、搬出されるまでの
時間は２〜３分であり、少なくとも２分あれば塗布膜は
完全に平滑化される。

【００４２】次に、図示しない焼成室により１５０℃の
温度条件下で1時間焼成することにより、溶媒を除去し
て配向膜を形成し、対向基板を形成する。尚、上述の焼
成前に、例えば３５℃の温度条件下で約２分間の乾燥工
程（プリベーク）を設けても良く、配向膜の種類によっ
ては液晶のプレチルトが安定する。

【００４３】その後、対向基板と、同様の形成工程にて
配向膜を形成したＴＦＴアレイ基板とをシールにより貼
り合わせ、液晶を注入して液晶装置を製造する。

【００４４】本実施形態においては、配向膜材料を印刷
法により塗布後、溶媒が充満した処理室内に基板を放置
することにより、配向膜材料が乾燥することなく、塗布
膜をレべリングし、平滑化することができる。従って、
このように形成された配向膜を有する液晶装置用基板を
組み込むことにより、表示品質の高い液晶装置を得るこ
とができる。

【００４５】上述の実施形態においては、溶媒としてγ
-ブチルラクトンを用いているが、ポリイミドの材料に
よって好ましい溶媒を選択すれば良く、例えば他にＮ−
メチルピロリドンやＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドを用
いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態における配向膜形成にかかわる製造装
置を示す概略断面図である。

【図２】図１の製造装置の部分図であり、配向膜材料塗
布装置の斜視図である。

【図３】配向膜材料塗布装置に設けられているパレット
搬送の動作を説明するための図である。

【図４】図１の製造装置の部分図であり、平滑化装置の
断面図である。

【図５】平滑化装置の搬送装置の動作を説明する図であ
る。

【図６】液晶装置の縦断面図である。

【図７】ＴＦＴアレイ基板の等価回路図である。

【符号の説明】

１０…ＴＦＴアレイ基板 １６、２２…配向膜 ２０…対向基板 ４００…製造装置 ５００…配向膜材料塗布装置 ５０１…版胴 ５１２…載置台 ６００…平滑化装置 ６０５…処理室

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に、配向膜材料を印刷法にて塗布
   して塗布膜を形成する工程と、 前記配向膜材料の溶媒が充満した雰囲気内に、前記塗布
   膜が形成された基板を放置し、前記塗布膜を平滑化する
   工程とを具備することを特徴とする液晶装置用基板の製
   造方法。
2. 【請求項２】 前記放置後、前記配向膜材料を乾燥、焼
   成して配向膜を形成する工程とを更に具備することを特
   徴とする請求項１記載の液晶装置用基板の製造方法。
3. 【請求項３】 基板を水平に載置する載置台と、 前記基板上に配向膜材料を塗布する印刷版と、 前記塗布膜材料が塗布された前記基板が配置され、前記
   配向膜材料の溶媒が充満された雰囲気を有する処理室と
   を具備することを特徴とする液晶装置用基板の製造装
   置。
4. 【請求項４】 配向膜材料の溶媒が充満された雰囲気を
   有する処理室と、 基板を水平に載置する複数の載置台と、 水平に維持しつつ前記載置台を前記処理室内に搬送する
   搬送機構とを具備することを特徴とする液晶装置用基板
   の製造装置。
5. 【請求項５】 前記処理室は、載置台が通過する毎に開
   口する開閉扉を有することを特徴とする請求項４記載の
   液晶装置用基板の製造装置。
6. 【請求項６】 ２枚の基板間に液晶を挟持してなる液晶
   装置において、 前記２枚の基板の少なくとも一方の基板は、請求項１ま
   たは請求項２に記載の液晶基板の製造方法により製造さ
   れた液晶装置用基板であることを特徴とする液晶装置。