JP3050957B2 - 液晶表示素子製造方法 - Google Patents

液晶表示素子製造方法

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JP3050957B2 JP3187557A JP18755791A JP3050957B2 JP 3050957 B2 JP3050957 B2 JP 3050957B2 JP 3187557 A JP3187557 A JP 3187557A JP 18755791 A JP18755791 A JP 18755791A JP 3050957 B2 JP3050957 B2 JP 3050957B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、主としてSTN(Supe
r Twisted Nematic )型の液晶表示素子の製造に好適す
る液晶表示素子製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、液晶ディスプレイ(LCD)用
の液晶基板に汚れや塵が付着していた場合には、電極や
配向層の形成にとっての支障となる。また、配向層を形
成した後に、汚れや塵が付着すると、液晶分子がドメイ
ンを形成し、液晶分子の配向ムラが発生して、表示品質
の低下を招く。したがって、表示特性、電気特性、信頼
性等の優れたLCDを製造する場合には、温度及び湿度
が十分に管理されたクリ−ンル−ム内で製造されなけれ
ばならない。
【0003】ところで、液晶基板の汚染原因としては、
有機物(糸くず、紙、繊維、ふけ、薬品、油脂(指紋、
素手による扱い)、唾液)、無機物(浮遊塵埃、ガラス
のカレット、蒸着膜くず)、残留微粒子がある。これら
のうち、有機物の除去には、弱アルカリ洗浄、フロン洗
浄等の化学洗浄法が適用されている。また、無機物の除
去には、弱酸液洗浄、ブラッシング洗浄、シャワ−洗浄
等の物理洗浄法が適用されている。さらに、残留微粒子
の除去には、超音波洗浄、シャワ−洗浄、ブラッシング
洗浄等の物理洗浄法が適用されている。そして、実際の
液晶表示素子の製造においては、通常、上記物理洗浄
後、上記化学洗浄を行っている。このことは、STN型
の液晶表示素子の製造においても例外ではない。
【0004】しかしながら、上記化学洗浄法は、公害の
原因となるフロンガスや有害な有機溶剤を用いるので、
その適用に制約を受けるという問題がある。しかも、上
記物理洗浄法では、乾燥後にシミやムラが発生してしま
い、しかも上記湿式の化学洗浄法では、これらのシミや
ムラを十分除去できない問題をもっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の液晶表示素子洗浄方法においては、化学洗浄方法の場
合は、フロンガスや有害な有機溶剤を用いているので、
その適用に制約を受けるという問題がある。他方、物理
洗浄法は、乾燥後にシミ、ムラが発生してしまう問題を
もっていることはもとより、上記従来の湿式化学洗浄法
では、これらのシミやムラを十分除去できない問題をも
っている。これらの問題は、LCDの表示特性、電気特
性、信頼性等の向上の障害となっていた。とりわけ、近
時、量産されつつあるSTN型の液晶表示素子の製造に
おいて大きな問題となっている。本発明は、上記事情を
参酌してなされたもので、公害の虞なく液晶基板の洗浄
を確実に行うことのできる液晶表示素子製造方法を提供
することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段および作用】請求項1の発
明は、基板上に配向膜を形成する配向膜形成工程と、こ
の配向膜形成工程にて形成された配向膜表面をラビング
するラビング工程と、このラビング工程後に上記基板を
洗浄する洗浄工程と、この洗浄工程にて洗浄された一対
の基板を貼り合わせ、この張り合わされた一対の基板間
にSTN型の液晶を注入する液晶注入工程とを具備する
液晶表示素子製造方法において、上記洗浄工程は、上記
基板を超音波を付与した洗浄液を用いて超音波洗浄する
第1洗浄工程と、この第1洗浄工程後にオゾン中にて上
記基板に紫外線を照射量[2〜10 ×10 −7 J・S
−1 ]の範囲で照射し乾式洗浄する第2洗浄工程とを具
備することを特徴とする液晶表示素子製造方法にある。
それによって、汚れやシミが残存することなく、液晶表
示素子を洗浄することができるばかりか、プレチルト角
が急激に低下しSTN型液晶としての特性を失うことも
ない。
【0007】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳
述する。
【0008】図1及び図2は、この実施例の液晶表示素
子製造方法に用いられる装置を示している。この液晶表
示素子製造装置は、図3に示すSTN型の液晶表示素子
LCDを製造するためのもので、コンベア装置により透
明なガラス製の基板BPを受け入れる受入部1と、この
受入部1にて受け入られた基板BPを洗浄する例えばカ
セット式洗浄装置や枚葉式洗浄装置などからなる初期洗
浄部2と、この初期洗浄部2にて洗浄された基板BPに
透明電極膜(ITO膜)40を例えば真空蒸着法、スパ
ッタリング法などにより被着する透明電極膜形成部3
と、この透明電極膜形成部3にて透明電極膜を被着した
基板BP上にレジストを塗布したのち現像・露光する第
1透明電極膜処理部4と、この第1透明電極膜処理部4
における各処理を施された基板BP上のレジストを利用
してエッチング・レジスト除去・洗浄・乾燥処理・表面
処理膜41形成を行う第2透明電極膜処理部5と、この
第2透明電極膜処理部5を経由してきた基板BPに例え
ばポリイミド樹脂などからなる配向膜42を例えばロ−
ルコ−タなどにより被着し焼成する配向膜被着部6と、
この配向膜被着部6にて被着された配向膜42を一定方
向に圧擦して液晶分子を一定方向に配列させるラビング
部7と、このラビング部7にてラビング処理された基板
BPを洗浄・乾燥させる洗浄部8と、この洗浄部8にて
洗浄された基板BP上に例えばスクリ−ン印刷機などに
よりコモン電極転写印刷・シ−ル剤印刷を行う印刷部9
と、コモン電極転写印刷・シ−ル剤印刷を終えた一対の
基板BPをスペ−サ43を介して紫外線硬化型の接着剤
44を介して貼り合わせる基板貼り合わせ部10と、こ
の基板貼り合わせ部10にて貼り合わされた一対の基板
BP間に十分脱気したSTN型液晶材料45を注入した
のち封止樹脂46により注入穴を封止する液晶注入部1
1と、この液晶注入部11を経由してきた基板BPをセ
ルに分断するセル分断部12と、このセル分断部12を
経由してきた基板BPに偏光板47・光反射板48を貼
付する貼付部13と、この貼付部13を経由した基板B
Pの最終検査を行う検査部14とからなっている。
【0009】しかして、上記洗浄部8は、第2図に示す
ように、ラビング処理された基板BPをブラシ洗浄する
ブラシ洗浄部15と、このブラシ洗浄部15にてブラシ
洗浄処理された基板BPを超音波洗浄する超音波洗浄部
16と、この超音波洗浄部16にて洗浄された基板BP
純水を噴射して洗浄するシャワ−洗浄部17と、この
シャワ−洗浄部17にて洗浄された基板BPに圧力空気
を噴射し洗浄水を除去するエアナイフ部18と、このエ
アナイフ部18を通過した基板BPをオゾンガス中にて
紫外線を照射し乾式洗浄する紫外線/オゾン洗浄部19
とからなっている。
【0010】そして、上記ブラシ洗浄部15は、その洗
浄室20内にて複数円柱状ブラシ21を回転させ、こ
れらのブラシ21に沿って基板BPをコンベア22によ
り走行させるようになっている。また、超音波洗浄部1
6は、洗浄室23内部の天井部にノズル24を設け、こ
のノズル24の背部に超音波振動子25を連結し、この
超音波振動子25に発振器26を電気的に接続すること
により、ノズル24に供給される純水27に超音波を印
加し、この超音波が印加された純水27を、コンベア2
2により搬送されてきた基板BPに噴射することによ
り、基板BPの洗浄を行うものである。
【0011】さらに、シャワ−洗浄部17は、洗浄室2
8内部の天井部に設けられたノズル29から純水30を
コンベア22により搬送されてきた基板BPに、7Kg
/mm以下の低圧にて噴射するものである。一方、紫
外線/オゾン洗浄部19は、密閉自在な洗浄室31と、
この洗浄室31内にエアナイフ部18を通過した基板B
Pを搬入するコンベア32と、この洗浄室31内部の天
井に取り付けられたUV(紫外線)ランプ33と、洗浄
室31に隣接して設置され高濃度のオゾンを洗浄室31
に供給するオゾン発生器34とからなっている。しかし
て、UVランプ33としては、ランプ内水銀圧を300
〜400Paに保持した低圧水銀ランプが用いられる。
このランプは、水銀共鳴線185nmと254nmにピ
−クをもっている。このうち、水銀共鳴線185nmの
光は、大気中の酸素からオゾンを生成し、また、汚染有
機物に対しては分子結合を切断してラジカル酸素と反応
しやすい状態にする。
【0012】一方、254nmの光は、185nmの光
で生成したオゾン及びオゾン発生器34から供給された
オゾンに吸収されるが、その結果オゾンを分解してラジ
カル酸素を生成する。このラジカル酸素は、活性化され
た汚染有機物に作用してCO、C0、HOに酸化分
解し、除去する。この紫外線/オゾン洗浄部19にて
は、この洗浄メカニズムによって油脂、機械油、ワック
ス、フォトレジストなどほとんどの汚染有機物を除去す
ることができる。なお、上記液晶注入部11にて注入さ
れるSTN型液晶は、電圧を印加しない状態にて、一定
角度傾斜しているが、この傾斜角度のことをプレチルト
角という。つぎに、上記構成の液晶表示素子製造装置を
用いて、この実施例の液晶表示素子製造方法について述
べる。
【0013】まず、注入部1にてコンベア装置により基
板BPを受け入れる。この受入部1にて受け入れられた
基板BPは、例えばカセット式洗浄装置や枚葉式洗浄装
置などからなる初期洗浄部2にて洗浄される。つぎに、
透明電極膜形成部3にて、この初期洗浄部2にて洗浄さ
れた基板BPに透明電極膜40を例えば真空蒸着法、ス
パッタリング法などにより被着する。ついで、第1透明
電極膜処理部4にては、透明電極膜形成部3にて透明電
極膜40を被着した基板BP上にレジストを塗布したの
ち現像・露光する。
【0014】つづいて、第2透明電極膜処理部5にて、
第1透明電極膜処理部4において各処理を施された基板
BP上のレジストを利用してエッチング・レジスト除去
・洗浄・乾燥処理を行い、表面処理膜41を被着する。
さらに、配向膜被着部6にては、第2透明電極膜処理部
5を経由してきた基板BPの表面処理膜41上に例えば
高温焼成型のポリイミド樹脂などからなる配向膜42を
ロ−ルコ−タにより被着したのち、350 ℃にて焼成す
る。つぎに、ラビング部7にて配向膜被着部6にて被着
された配向膜42を例えば織布、はけ、ラバ−などで一
定方向に圧擦して液晶分子を一定方向に配列させる。こ
のときの配向膜42のラビング条件(方向、圧力、回
数)は、後述する液晶注入部11にて注入されたSTN
型液晶のプレチルト角が4度程度となるように設定す
る。
【0015】しかして、洗浄部8てには、ラビング部7
にてラビング処理された基板BPを洗浄・乾燥させる。
すなわち、ラビング処理された基板BPは、ブラシ洗浄
部15にて、まず、ブラシ洗浄する。つぎに、このブラ
シ洗浄部15にてブラシ洗浄処理された基板BPは、超
音波洗浄部16にて超音波洗浄される。つづいて、この
超音波洗浄部16にて洗浄された基板BPは、シャワ−
洗浄部17にて純水を噴射され洗浄される。以上の物理
洗浄においては、主として浮遊塵埃、ガラスのカレッ
ト、蒸着膜くず等の無機物が除去される。つぎに、この
シャワ−洗浄部17にてシャワ−洗浄された基板BP
は、エアナイフ部18にて、圧力空気17aを噴射され
洗浄水が除去される。さらに、このエアナイフ部18を
通過した基板BPは、紫外線/オゾン洗浄部19にて紫
外線・オゾン洗浄される。この紫外線/オゾン洗浄部1
9におけるUVランプ33からの紫外線照射量は、図4
に示すプレチルト角と紫外線照射量との関係から、2〜
10 ×10−7J・S−1の範囲(斜線領域I)内と
する。この範囲より小さければ、洗浄効果がなくなり、
また、この範囲より大きければ、第4図に示すように、
プレチルト角が急激に低下し、STN型液晶としての特
性を失うことになる。
【0016】なお、この図4において、領域IIは、TN
型液晶基板の場合でも、紫外線照射が可能となる領域で
あるが、これは、TN型液晶は、プレチルト角が0度で
もよいからである。
【0017】つぎに、印刷部9にては、洗浄部8にて洗
浄された基板BP上に、例えばスクリ−ン印刷機などに
よりコモン電極転写印刷・シ−ル剤印刷を行う。つぎ
に、基板貼り合わせ部10にては、コモン電極転写印刷
・シ−ル剤印刷を終えた一対の基板BPを、スペ−サ4
3を介して紫外線硬化型の接着剤44を介して貼り合せ
る。さらに、液晶注入部11にては、この基板貼り合わ
せ部10にて貼り合わされた一対の基板BP間に十分脱
気したSTN型液晶材料45を注入したのち、注入穴を
封止樹脂46により封止する。
【0018】しかして、セル分断部12にて、液晶注入
部11を経由してきた基板BPをセルに分断する。つづ
いて、貼付部13にて、セル分断部12を経由してきた
基板BPに偏光板47・光反射板48を貼付する。最後
に検査部14にて、貼付部13を経由した基基板BPの
最終検査を行う。
【0019】以上のように、この実施例の液晶表示素子
製造方法は、STN型液晶表示素子の製造方法におい
て、洗浄部8にてブラシ洗浄、超音波洗浄及びシャワ−
洗浄からなる物理洗浄を行った後、紫外線/オゾン洗浄
を行うようにし、かつ、紫外線照射量を[2〜10 ×
10 −7 J・S −1 の範囲内としたので、汚れやシミ
が残存することなく、STN型液晶のプレチルト角をそ
の特性上必要な4度に維持することができる。
【0020】ちなみに、シャワ−洗浄部17にてシャワ
−洗浄された基板BPを乾燥後、呼気像法により、全体
の約70%にシミが観察された。この傾向は、超音波洗
浄部16における印加超音波の大きさを、0.3 〜2W/
cm2 の範囲で、洗浄時間を10〜600 秒の範囲で変化さ
せても、変わらなかった。これに対し、物理洗浄後、紫
外線/オゾン洗浄を行ったこの実施例の基板BPについ
ては、呼気像法により観察しても、シミ、汚れは全く観
察することはできなかった。したがって、この実施例の
液晶表示素子製造方法によれば。高性能かつ高信頼性の
STN型液晶表示素子を高歩留にて製造することが可能
となる。
【0021】なお、上記実施例においては、STN型液
晶のプレチルト角は、4度であったが、液晶の種類、配
向膜の種類、基板の大きさに応じて、数度から10度の
範囲で任意に変更自在である。さらに、上記実施例にお
けるエアナイフ部18の代わりに、赤外線(IR)乾燥
法、スピン乾燥法を適用してもよい。さらに、シャワ−
洗浄法の代わりにスプレ−洗浄法を適用してもよい。さ
らにまた、上記実施例においては、STN型液晶表示素
子を例示しているが、この発明は、TN型液晶表示素子
等、その他の液晶表示素子の製造にも適用できる。
【0022】さらに、基板BPを洗浄する手段はブラシ
洗浄に代わりデイッピング式の超音波洗浄やスプレ−に
よる洗浄などであってもよい。また、基板BPを乾燥さ
せる手段はスピン乾燥など他の手段であってもよい。
【0023】
【発明の効果】本発明の液晶表示素子製造方法は、例え
ばSTN型などの液晶表示素子の製造において、洗浄部
にてブラシ洗浄、超音波洗浄及びシャワ−洗浄からなる
物理洗浄を行った後、紫外線/オゾン洗浄を行うように
し、かつ、紫外線照射量をSTN型液晶のプレチルト角
をその特性上必要な角度に維持することができる範囲内
である、[2〜10 ×10 −7 J・S −1 としたの
で、汚れやシミが残存することなく、液晶表示素子の所
期の特性を達成することができる。したがって、この発
明の液晶表示素子製造方法によれば、高性能かつ高信頼
性の液晶表示素子を高歩留にて製造することが可能にな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の液晶表示素子製造方法の実
施に用いられる液晶表示素子製造装置の構成図。
【図2】第1図の液晶表示素子製造装置の洗浄部の要部
を示す構成図。
【図3】本発明の一実施例の液晶表示素子製造方法によ
り製造される液晶表示素子の断面図。
【図4】本発明の一実施例の液晶表示素子製造方法を説
明するためのグラフである。
【符号の説明】
LCD…液晶表示素子、BP…基板、6…配向膜被着
部、7…ラビング部、8…洗浄部、10…基板貼り合わ
せ部、11…液晶注入部、15…ブラシ洗浄部、16…
超音波洗浄部、19…紫外線/オゾン洗浄部、33…U
Vランプ、42…:配向膜、45…液晶材料。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/13 101 B08B 3/12 B08B 3/08

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に配向膜を形成する配向膜形成工
    程と、この配向膜形成工程にて形成された配向膜表面を
    ラビングするラビング工程と、このラビング工程後に上
    記基板を洗浄する洗浄工程と、この洗浄工程にて洗浄さ
    れた一対の基板を貼り合わせ、この張り合わされた一対
    の基板間にSTN型の液晶を注入する液晶注入工程とを
    具備する液晶表示素子製造方法において、上記洗浄工程
    は、上記基板を超音波を付与した洗浄液を用いて超音波
    洗浄する第1洗浄工程と、この第1洗浄工程後にオゾン
    中にて上記基板に紫外線を照射量[2〜10 ×10
    −7 J・S −1 ]の範囲で照射し乾式洗浄する第2洗浄
    工程とを具備することを特徴とする液晶表示素子製造方
    法。
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