JP2019139079A

JP2019139079A - 液晶パネル用基板の製造方法

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Publication number: JP2019139079A
Application number: JP2018022815A
Authority: JP
Inventors: 康司郎谷池; Koushiro Taniike; 敏宏馬場; Toshihiro Baba
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2018-02-13
Filing date: 2018-02-13
Publication date: 2019-08-22
Anticipated expiration: 2038-02-13
Also published as: JP6657275B2; US20190250469A1; CN110161727A

Abstract

【課題】液晶の配向性能が低下する事態を抑制しつつ、配向膜上の異物を除去する。【解決手段】マザーガラス基板４１上に形成された配向膜１１に対してラビングローラ５３によってラビング処理を行うラビング工程と、ラビング工程の後に実行され、配向膜１１に対してラビング処理の方向に沿って空気を吹き付ける清掃工程と、を備え、清掃工程では、エアノズル５５によって気体を配向膜１１に吹き付けると共に配向膜１１から飛散した異物をバキュームノズル５６によって吸引することに特徴を有する。【選択図】図４

Description

本発明は、液晶パネル用基板の製造方法に関する。

従来、液晶パネル用基板の製造方法として、基板にエアを吹き付けることで異物を除去する工程を備えるものが知られている（下記特許文献１）。

特開平０５−３４１２７８号公報

ところで、液晶パネル用基板としては配向膜を備えるものが知られており、配向膜を形成した後、配向膜にエアを吹き付けることで配向膜上の異物を除去することが行われている。この場合、吹き飛ばされた異物によって基板上の配向膜が擦られ、配向膜における液晶の配向性能が低下する事態が懸念される。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、液晶の配向性能が低下する事態を抑制しつつ、配向膜上の異物を除去することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の液晶パネル用基板の製造方法は、基板上に形成された配向膜に対してラビング処理を行うラビング工程と、前記ラビング工程の後に実行され、前記配向膜に対して前記ラビング処理の方向に沿って気体を吹き付ける清掃工程と、を備えることに特徴を有する。清掃工程では、気体を吹き付けることで配向膜上の異物を吹き飛ばすことができる。ラビング処理の方向に沿って気体の吹き付けを行うことで、異物はラビング処理の方向に沿って吹き飛ばされ易くなる。この結果、吹き飛ばされた異物によってラビング処理の方向と異なる方向に配向膜が擦られる事態を抑制でき、液晶の配向性能が低下する事態を抑制することができる。

本発明によれば、液晶の配向性能が低下する事態を抑制しつつ、配向膜上の異物を除去することができる。

本発明の一実施形態に係る液晶パネルの断面図配向膜形成工程を示す平面図ラビング工程を示す図第１清掃工程を示す側面図第１清掃工程を示す平面図検査工程を示す平面図第２清掃工程を示す側面図シール材塗布工程を示す平面図液晶滴下工程を示す平面図

本発明の一実施形態を図１から図９によって説明する。本実施形態の液晶パネル１０は、方形状をなし、図１に示すように、透光性に優れた一対の基板２０，３０と、液晶分子を含む液晶層１８とを備える。一対の基板２０，３０のうち、表側の基板２０がＣＦ基板２０（カラーフィルタ基板）であり、背面側の基板３０がアレイ基板３０である。アレイ基板３０の外周端部の少なくとも一部は、ＣＦ基板２０の端部よりも外側に突き出した突出部とされ、その突出部には、ＩＣチップ１２やフレキシブル基板１４が設けられている。液晶層１８は、両基板２０，３０の間に挟まれる形で配されている。液晶層１８中の液晶分子は、電界印加に伴って配向が変化することで光学特性が変化する物質である。両基板２０，３０の内面側には、液晶層１８中の液晶分子を所定方向に配向させるための配向膜１１，１１がそれぞれ形成されている。なお、両基板２０，３０の外側には、それぞれ偏光板１３，１３が貼り付けられている。

アレイ基板３０は、ガラス基板３１の内面側（液晶層１８側）にスイッチング素子であるＴＦＴ３２（Thin Film Transistor）と、ＴＦＴ３２に接続される画素電極３４とが、マトリクス状に複数個配設されたものからなる。また、ガラス基板３１には、図示しないが、ＴＦＴ３２を区画するようにソース配線、ゲート配線、容量配線等の配線類が配設されている。なお、画素電極３４は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＺｎＯ（Zinc Oxide）等の透明導電膜からなる。上述した配向膜１１は、ＴＦＴ３２や画素電極３４等を覆うようにガラス基板３１の内面側に形成されている。

ＣＦ基板２０は、ガラス基板２１の内面側（液晶層１８側）に、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）等のＣＦ２２がマトリクス状に配設されたものからなる。また、ガラス基板２１上には、各ＣＦ２２を区画するように遮光層２３（ブラックマトリクス）が形成されている。そして、ＣＦ２２及び遮光層２３を覆う形で、透明導電膜からなる対向電極２４が形成されている。上述した配向膜１１は、対向電極２４を覆うようにガラス基板２１の内面側に形成されている。一対のガラス基板２１，３１の間には、液晶層１８を囲む形でシール材４０が配されている。シール材４０は、例えば、紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂等からなる公知のシール材が用いられる。液晶パネル１０においては、ＣＦ基板２０の対向電極２４に基準電位が印加され、ＴＦＴ３２により画素電極３４に印加される電位が制御されることで、画素電極３４と対向電極２４との間に所定の電位差が生じ、液晶層１８中の液晶分子が所定の向きに配向する。なお、本実施形態ではＴＮ（ツイストネマティック）方式の液晶パネル１０を例示しているが駆動方式はこれに限定されない。例えば、液晶パネルの駆動方式がＩＰＳ（インプレインスイッチング）方式やＦＦＳ（フリンジフィールドスイッチング）方式等の水平駆動方式であってもよい。

本実施形態では、マトリクス状に並ぶ複数枚のＣＦ基板２０が一体化されたマザーＣＦ基板１９（図９参照）と、マトリクス状に並ぶ複数枚のアレイ基板３０が一体化されたマザーアレイ基板（図示せず）と、をそれぞれ製造し、マザーＣＦ基板１９とマザーアレイ基板とを貼り合わせたもの（マザー液晶パネル）を分断することで複数の液晶パネル１０を製造する。以下の説明では、液晶パネル用基板の製造方法の一例としてマザーＣＦ基板１９の製造方法について説明する。

マザーＣＦ基板１９の製造方法は、複数のガラス基板２１の基となるマザーガラス基板４１上に複数個のカラーフィルタ積層物をマトリクス状に形成する積層物形成工程と、カラーフィルタ積層物を覆う形で配向膜１１を形成する配向膜形成工程と、配向膜１１に対してラビング処理を行うラビング工程と、マザーガラス基板４１を清掃する第１清掃工程と、マザーガラス基板４１を検査する検査工程と、マザーガラス基板４１を清掃する第２清掃工程と、マザーガラス基板４１に対してシール材４０を塗布するシール材塗布工程と、マザーガラス基板４１を清掃する第３清掃工程と、を備える。なお、上記第１〜第３清掃工程の各々は、ラビング工程の後に実行される清掃工程の一例である。

積層物形成工程では、フォトリソグラフィ技術等の公知の技術を用いて、マザーガラス基板４１上にカラーフィルタ積層物を形成する。ここで言うカラーフィルタ積層物とは、ＣＦ基板２０が有するＣＦ２２、遮光層２３、対向電極２４等の積層物である。積層物形成工程の後に行われる配向膜形成工程では、図２に示すように、マザーガラス基板４１上に配向膜材料からなる膜を形成し、この膜に乾燥処理を行うことでマトリクス状に並ぶ複数の配向膜１１を形成する。複数の配向膜１１の各々は、複数枚のＣＦ基板２０の各々に対応して形成される。マザーガラス基板４１上に配向膜材料からなる膜を形成する方法としては、例えば、インクジェット方式やロールコーター方式等を用いることができる。

配向膜形成工程の後に行われるラビング工程では、図３に示すように、ステージ５１上にマザーガラス基板４１を載置し、ステージ５１を移動させ、パイル５２を備えるラビング布が巻き付けられたラビングローラ５３の下方を通過させる。ラビングローラ５３の下方をマザーガラス基板４１が通過する過程では、パイル５２によって配向膜１１が擦られることでラビング処理される。なお、図２では、マザーガラス基板４１の短辺方向（図２のＹ軸方向）に沿ってラビング処理を行う場合を例示している。なお、図３では、ラビングローラ５３が時計回り（図３の矢線Ａ４参照）であり、ステージ５１の移動方向（図３の矢線Ａ５参照）が左側から右側に向かう方向となっている。このため、配向膜１１は、図３における右側から左側に向かってラビングローラ５３によって擦られる。

ラビング工程の後に行われる第１清掃工程では、図４に示すクリーナー５４を用いてマザーガラス基板４１の清掃を行う。クリーナー５４は、いわゆるブローアンドバキューム方式のものであり、マザーガラス基板４１に対して空気（気体）を吹き付けることが可能なエアノズル５５と、図示しない負圧発生器に接続されるバキュームノズル５６と、を備える。第１清掃工程では、ステージ５１上にマザーガラス基板４１を載置し、ステージ５１を移動させ、クリーナー５４の下方を通過させる。クリーナー５４の下方をマザーガラス基板４１が通過する過程では、エアノズル５５から空気を配向膜１１表面に吹き付けることにより配向膜１１に付着した異物を飛散させ、この異物をバキュームノズル５６で吸引する。

エアノズル５５（吹付装置）による空気の吹き付け方向（図４の矢線Ａ１）は、マザーガラス基板４１の短辺方向に沿う方向であり、これはラビング工程におけるラビング処理の方向（ラビング方向、矢線Ｂ１）に沿う方向である。なお、ここで言う「空気の吹き付け方向がラビング処理の方向に沿う」とは、少なくとも平面視（マザーガラス基板４１の平面視、図５参照）において、エアノズル５５（吹付装置）による空気の吹き付け方向がラビング処理の方向（言い換えると配向膜１１による液晶分子の並び方向）と平行となっていることを言う。

なお、エアノズル５５は、図４の右側から左側に向けて空気を吹き付ける。バキュームノズル５６は、エアノズル５５に対して左側に配されており、エアノズル５５の吹き付けによって飛散した異物を効果的に吸引することができる。なお、エアノズル５５の吹き付け方向は、平面視（図５の状態）において、ラビング処理の方向と平行となっていればよく、エアノズル５５が、図４の左側から右側に向けて空気を吹き付けてもよい。

また、図５に示すように、クリーナー５４（エアノズル５５及びバキュームノズル５６）は、マザーガラス基板４１の長辺よりも長さが大きい長手状をなしており、ステージ５１をクリーナー５４に対して移動させることで、マザーガラス基板４１の全面（全ての配向膜１１）を清掃することができる。また、ステージ５１の移動方向（図４の矢線Ａ２）は、ラビング処理の方向に沿う方向である。なお、図５では配向膜１１を図示省略している。

第１清掃工程の後に行われる検査工程では、図６に示す検査装置５７を用いてマザーガラス基板４１の目視検査を行う。検査装置５７は、マザーガラス基板４１が載置されるステージ５８と、蒸気発生装置５９と、照明６１，６２，６３とを備える。ステージ５８は、図６のＸ軸を回動中心として回動可能になっている。このため、ステージ５８を回動させることでマザーガラス基板４１の姿勢を変更することが可能となっている。ステージ５８の奥側（図６の上側）に配される照明６１は、例えば、蛍光灯とされる。また、ステージ５８の手前側（作業者側、図６の下側）に配される照明６２は、例えば、白色光を発光可能なハロゲン電球とされ、ステージ５８の手前側に配される照明６３は、例えば、緑色光を発光可能な水銀灯とされる。検査工程では、マザーガラス基板４１をステージ５８上で保持し、蒸気発生装置５９から発生する蒸気によってマザーガラス基板４１を曇らせた後、ステージ５８を回動させることでマザーガラス基板４１の姿勢を変えつつ、作業者が照明６１による透過光、及び照明６２，６３による反射光を順次用いて、マザーガラス基板４１の目視検査を行う。具体的には、作業者は、ラビング処理で生じ得る傷やムラなどの有無を目視によって確認する。

検査工程の後に行われる第２清掃工程では、図６及び図７に示すように、マザーガラス基板４１をステージ５８上に載置した状態で、作業者はエアガン６４によってマザーガラス基板４１の清掃を行う。具体的には、作業者はエアガン６４の空気を配向膜１１表面に吹き付けることにより配向膜１１に付着した異物を吹き飛ばす。エアガン６４による空気の吹き付け方向（図６及び図７の矢線Ａ３）は、マザーガラス基板４１の短辺方向に沿う方向であり、ラビング工程におけるラビング処理の方向に沿う方向である。つまり、図４の平面視において、エアガン６４による空気の吹き付け方向は、ラビング処理の方向と平行となっている。なお、図６では、配向膜１１を図示省略している。本実施形態では、エアガン６４によって、ステージ５８の手前側（図６では下側）から奥側（図６では上側）に向けて空気を吹き付ける場合を例示している。なお、図７の左側がステージ５８の手前側であり、図７の右側がステージ５８の奥側である。また、ラビング工程において配向膜１１は、図７における左側から右側に向かってラビングローラ５３によって擦られている。

第２清掃工程の後に行われるシール材塗布工程では、図８に示すように、配向膜１１を囲む形でマザーガラス基板４１上に枠状のシール材４０を塗布する。シール材４０は、所定の描画装置を用いて塗布することができる。なお、マザーガラス基板４１に形成されたシール材４０としては、例えば、光硬化型のものが用いられ、シール材４０は未硬化の状態で次工程（第３清掃工程）に送られる。つまり、シール材塗布工程は、ラビング工程と第３清掃工程（清掃工程）の間に実行される。

シール材塗布工程の後に行われる第３清掃工程では、マザーガラス基板４１の清掃を行う。第３清掃工程で用いる洗浄装置は図４のクリーナー５４と同じ構成の装置であり、清掃の手順についても図４で示す第１清掃工程と同じであるため、詳しい説明は省略する。つまり、第３清掃工程においても第１清掃工程と同様に、エアノズル５５（吹付装置）による空気の吹き付け方向は、ラビング工程におけるラビング処理の方向に沿う方向である。なお、第３清掃工程では、前工程で塗布されたシール材４０が硬化することを防止するために、イエローランプ下で清掃作業が行われる点が第１清掃工程と相違する。

また、第３清掃工程の後には、液晶層１８を形成する液晶滴下工程が実行される。液晶滴下工程では、図示しない液晶滴下装置を用いたＯＤＦ（One Drop Fill）法により、マザーガラス基板４１においてシール材４０に囲まれた部分に液晶を滴下する。これにより、図９に示すように、液晶層１８が形成される。なお、液晶層１８が形成された後、貼り合わせ装置を利用して、マザーＣＦ基板１９とマザーアレイ基板とが貼り合わせられる。貼り合わせの際には、シール材４０に対して、マザーＣＦ基板１９又はマザーアレイ基板越しに紫外線を照射すると共に（あるいは照射した後に）、熱が加えられる。これにより、シール材４０が硬化し、マザーＣＦ基板１９とマザーアレイ基板とがシール材４０を介して貼り合わされることで、マザー液晶パネルが製造される。そして、このマザー液晶パネルを分断することで複数の液晶パネル１０を得ることができる。なお、マザーＣＦ基板１９を複数のＣＦ基板２０に分断する際の分断線Ｌ１を図８及び図９において２点鎖線で示す。

次に本実施形態の効果について説明する。上記各清掃工程（第１〜第３清掃工程）では、気体を吹き付けることで配向膜１１上の異物を吹き飛ばすことができる。ラビング処理の方向に沿って気体の吹き付けを行うことで、異物はラビング処理の方向に沿って吹き飛ばされ易くなる。この結果、吹き飛ばされた異物によってラビング処理の方向と異なる方向に配向膜１１が擦られる事態を抑制でき、液晶の配向性能が低下する事態を抑制することができる。

また、清掃工程（第１清掃工程及び第３清掃工程）では、空気を配向膜１１に吹き付けると共に配向膜１１から飛散した異物を吸引する。空気の吹き付けによって飛散した異物を吸引することで、飛散した異物が再度配向膜１１に付着する事態を抑制できる。また、飛散した異物を吸引することで、飛散した異物によって配向膜１１が擦られる事態を抑制することができ、液晶の配向性能が低下する事態をより一層抑制することができる。

また、清掃工程（第１清掃工程及び第３清掃工程）では、ステージ５１上に載置したマザーガラス基板４１に対してエアノズル５５を用いて空気を吹き付けるものとされ、エアノズル５５に対してステージ５１をラビング処理の方向に沿って移動させる。エアノズル５５を固定しつつ、ステージ５１の移動方向においてマザーガラス基板４１の全長に亘って空気を吹き付けることができる。エアノズル５５を固定させることで、ラビング処理の方向に対して空気の吹き付け方向がずれる事態を抑制することができる。

また、清掃工程（第３清掃工程）では、配向膜１１に対して空気を吹き付けるものとされ、さらに、ラビング工程と清掃工程（第３清掃工程）の間には、配向膜１１を囲む形でマザーガラス基板４１上に枠状のシール材４０を塗布するシール材塗布工程が実行される。仮にシール材４０を塗布した後、ウェット洗浄を行った場合には、シール材４０に対する悪影響（性能低下や剥離等）が懸念されるため、ウェット洗浄を行うことは困難である。シール材塗布工程の後に実行される第３清掃工程では、空気を配向膜１１に吹き付けて清掃を行うためシール材４０に与える悪影響を抑制することができる。

本願発明者は、第１〜第３清掃工程の各清掃工程について本実施形態における不良率と比較例との不良率を比較した。比較例とは、各清掃工程において、配向膜１１に対する空気の吹き付け方向をラビング方向と直交する方向としたものである。また、不良率とは、清掃工程で発生した配向膜１１の傷に起因した不良品の発生率のことである。本願発明者によれば、第１清掃工程において本実施形態における不良率は２〜４％であり、比較例における不良率は１０〜２０％であることが確認できた。また、第２清掃工程において本実施形態における不良率は３〜６％であり、比較例における不良率は１５〜３０％であることが確認できた。また、第３清掃工程において本実施形態における不良率は１〜２％であり、比較例における不良率は５〜１０％であることが確認できた。以上のことから、第１〜第３清掃工程のいずれの清掃工程において、空気の吹き付け方向をラビング方向に沿う方向にすることによって、比較例と比べて不良率を約５分の１程度に抑えることができた。

なお、ラビング処理後の基板清掃方法としては、ブラシを用いた接触式の清掃方法が知られている。ブラシを用いた清掃方法は、ラビング処理によって生じた配向膜の削りカスを除去する場合には有効であるが、配向膜の削りカスより大きい異物、例えば、ラビング処理時にラビング布から発生したパイルの破片などは除去し難い。本実施形態のように、エアノズル５５及びバキュームノズル５６を用いたブローアンドバキューム方式の清掃方法であれば、ラビング布から発生したパイルの破片をより確実に除去することができる。特にＣＦ基板やアレイ基板等、表面に凹凸形状の構造物が形成されている基板に対してブラシを用いて清掃する場合には、ブラシでかき取ったパイル等の異物がブラシから再度基板に付着し、その異物がブラシによって基板に押し付けられることで、基板上の構造物に引っ掛かって取れなくなる事がある。このような異物が液晶パネルの表示領域に存在すると、配向不良の原因となる。また、マザーガラス基板の外周部（マザーガラス基板を分断した後の捨て端材領域）に形成されているアライメントマークに異物が引っ掛かると、マザーＣＦ基板とマザーアレイ基板とを貼り合わせる際のアライメントが正確に行われず、貼り合わせのずれが生じる結果、カラーフィルタの色ずれによる混色不良の原因となる。本実施形態であれば、ブローアンドバキューム方式の清掃方法を用いることから、基板に対して異物が再付着する事態を抑制できるため好適である。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、液晶パネル用基板として、ＣＦ基板を製造するためのマザーＣＦ基板１９を例示したが、これに限定されない。液晶パネル用基板としては、配向膜を備える基板であればよく、アレイ基板を製造するためのマザーアレイ基板を例示することができる。
（２）上記第１清掃工程及び第３清掃工程では、エアノズル５５に対してマザーガラス基板４１を移動させることを例示したが、これに限定されず、マザーガラス基板４１に対してエアノズル５５を移動させてもよい。
（３）上記実施形態では、ラビング処理の方向がマザーガラス基板４１の短辺方向に沿う場合を例示したが、これに限定されない。ラビング処理の方向がマザーガラス基板４１の長辺方向に沿うものであってもよいし、ラビング処理の方向がマザーガラス基板４１の一辺方向（長辺方向又は短辺方向）に対して傾斜していてもよい。また、マザーガラス基板４１の形状は、上記実施形態で例示したものに限定されず、例えば正方形状をなしていてもよい。
（４）清掃工程において配向膜１１に吹き付ける気体は空気に限定されない。吹き付けることで配向膜１１上の異物を除去可能な気体であればよい。なお、吹き付ける気体が空気である場合には、ＣＤＡ（クリーンドライエアー）が好ましく、空気以外の気体を吹き付ける場合には、窒素ガス等の不活性ガスが好ましい。水分を多く含む気体を配向膜１１に過剰に吹き付けると、配向膜１１が吸湿しその異方性が低下するため、液晶の配向規制力が低下する事態が懸念される。また、活性ガスを配向膜１１に吹き付けた場合も、同様に配向規制力が低下する事態が懸念される。吹き付ける気体としてＣＤＡや不活性ガスを用いることで、配向規制力が低下する事態を抑制することができる。

１１…配向膜、１９…マザーＣＦ基板（液晶パネル用基板）、４０…シール材、４１…マザーガラス基板（基板）、５１…ステージ、５５…エアノズル（吹付装置）

Claims

基板上に形成された配向膜に対してラビング処理を行うラビング工程と、
前記ラビング工程の後に実行され、前記配向膜に対して前記ラビング処理の方向に沿って気体を吹き付ける清掃工程と、を備える液晶パネル用基板の製造方法。
前記清掃工程では、
前記気体を前記配向膜に吹き付けると共に前記配向膜から飛散した異物を吸引する請求項１に記載の液晶パネル用基板の製造方法。
前記清掃工程では、
ステージ上に載置した前記基板に対して吹付装置を用いて前記気体を吹き付けるものとされ、
前記吹付装置に対して前記ステージを前記ラビング処理の方向に沿って移動させる請求項１又は請求項２に記載の液晶パネル用基板の製造方法。
前記ラビング工程と前記清掃工程の間に実行され、前記配向膜を囲む形で前記基板上に枠状のシール材を塗布するシール材塗布工程を備える請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の液晶パネル用基板の製造方法。