JP4069628B2

JP4069628B2 - 液晶装置の製造装置及び製造方法

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Publication number: JP4069628B2
Application number: JP2002013483A
Authority: JP
Inventors: 重樹小林
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-01-22
Filing date: 2002-01-22
Publication date: 2008-04-02
Anticipated expiration: 2022-01-22
Also published as: JP2003215595A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶基板の配向膜にラビング処理を施すものに好適な液晶装置の製造装置、製造方法及び液晶装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ライトバルブ等の液晶装置は、ガラス基板、石英基板等の２枚の基板間に液晶を封入して構成される。液晶ライトバルブでは、一方の基板に、例えば薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor、以下、ＴＦＴと称す）をマトリクス状に配置し、他方の基板に対向電極を配置して、両基板間に封止した液晶層の光学特性を画像信号に応じて変化させることで、画像表示を可能にする。
【０００３】
ＴＦＴを配置したＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板に対向配置される対向基板とは、別々に製造される。両基板は、パネル組立工程において高精度に貼り合わされた後、液晶が封入される。
【０００４】
パネル組立工程においては、先ず、各基板工程において夫々製造されたＴＦＴ基板と対向基板との対向面、即ち、対向基板及びＴＦＴ基板の液晶層と接する面上に配向膜が形成され、次いでラビング処理が行われる。次に、一方の基板上の端辺に接着剤となるシール部が形成される。ＴＦＴ基板と対向基板とをシール部を用いて貼り合わせ、アライメントを施しながら圧着硬化させる。シール部の一部には切り欠きが設けられており、この切り欠きを介して液晶を封入する。
【０００５】
配向膜を形成してラビング処理を施すことで、電圧無印加時の液晶分子の配列が決定される。配向膜は、例えばポリイミド（ＰＩ）を約数十ナノメーターの厚さで塗布することにより形成される。液晶層に対向する両基板の面上に配向膜を形成することで、液晶分子を基板面に沿って配向処理することができる。ラビング処理は、配向膜表面に細かい溝を形成して配向異方性の膜にするものであり、配向膜に一定方向のラビング処理を施すことで、液晶分子の配列を規定することができる。
【０００６】
図８はラビング装置を示す模式図である。
【０００７】
ステージ１００上には液晶基板１０１が載置されている。ステージ１００は、水平方向に移動して基板１０１を搬送する。ステージ１００の搬送路の上方にはラビングロール１０２が配設されている。ラビングロール１０２は周面にベルベット状の生地、例えばレーヨンのラビング布１０３が取り付けられている。ラビングロール１０２を回転させながらステージ１００を搬送させて、ラビングロール１０２の回転及びステージ１００の搬送によって、ラビング布１０３で基板全面を擦ってラビングを行う。
【０００８】
なお、ラビング布１０３は布表面にレーヨンのフィラメント１０４を編み込んだものである。フィラメント１０４は布表面から上方に伸び、その毛先が布表面全体に一様に設けられる。フィラメント１０４は製造時に毛先が所定の長さにカットされる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、１本のフィラメント１０４が基板１０１表面と接触する面は、フィラメント１０４の線径に等しく、液晶パネルを高精細化するためには、フィラメント１０４の線径を十分に細くする必要がある。
【００１０】
しかしながら、糸の弾性力が低いフィラメントを用いたラビングロールでは、基板１０１に対する十分な接触圧が得られないという問題点があった。
【００１１】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、ラビングロールを複数種類のフィラメントを用いて構成することにより、ラビングロールに所望の特性を付与することができる液晶装置の製造装置、製造方法及び液晶装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る液晶装置の製造装置は、配向膜にラビング処理を行う液晶装置の製造装置であって、ラビングロールと、前記ラビングロールの周面に設けられたラビング布と、前記ラビング布に編み込まれ且つ水平及び垂直方向に交互に配置された、線長、線径及び弾性が異なる２種類のフィラメントと、を具備し、前記２種類のフィラメントの一方は、他方のフィラメントに比べて線長が長く、弾性が低いことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る液晶装置の製造方法は、回転するラビングロールによって配向膜を擦ってラビング処理を行う工程であって、前記ラビングロールの周面に設けられると共に、線長、線径及び弾性が異なる２種類のフィラメントが水平及び垂直方向に交互に編み込まれたラビング布によって前記ラビング処理を行う工程を具備し、前記２種類のフィラメントの一方は、他方のフィラメントに比べて線長が長く、弾性が低いことを特徴とする。
【００１４】
これらの構成によれば、細い線径のフィラメントによって微細画素に対応することができ、太い線径のフィラメントによって異物の掃き出し効果が得られる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る液晶装置の製造装置に採用されるラビング装置及びラビングロールを模式的に示す説明図である。図２は液晶装置の画素領域を構成する複数の画素における各種素子、配線等の等価回路図である。図３はＴＦＴ基板等の素子基板をその上に形成された各構成要素と共に対向基板側から見た平面図であり、図４は素子基板と対向基板とを貼り合わせて液晶を封入する組立工程終了後の液晶装置を、図３のＨ−Ｈ'線の位置で切断して示す断面図である。また、図５は液晶装置を詳細に示す断面図である。図６はパネル組立工程を示すフローチャートである。また、図７はフィラメントの種類とその利点及び欠点を説明するための図表である。
【００２７】
本実施の形態は複数種類のフィラメントを用い、ラビングロールに所望の特性を付与するための役割を各フィラメントに分担させると共に、１種類のフィラメントだけでは得られない相乗的な効果を得るようにしたものである。
【００２８】
先ず、図２乃至図５を参照して、ラビング処理が施された液晶パネルの構造について説明する。
【００２９】
液晶パネルは、図３及び図４に示すように、ＴＦＴ基板等の素子基板１０と対向基板２０との間に液晶５０を封入して構成される。素子基板１０上には画素を構成する画素電極等がマトリクス状に配置される。図２は画素を構成する素子基板１０上の素子の等価回路を示している。
【００３０】
図２に示すように、画素領域においては、複数本の走査線３ａと複数本のデータ線６ａとが交差するように配線され、走査線３ａとデータ線６ａとで区画された領域に画素電極９ａがマトリクス状に配置される。そして、走査線３ａとデータ線６ａの各交差部分に対応してＴＦＴ３０が設けられ、このＴＦＴ３０に画素電極９ａが接続される。
【００３１】
ＴＦＴ３０は走査線３ａのＯＮ信号によってオンとなり、これにより、データ線６ａに供給された画像信号が画素電極９ａに供給される。この画素電極９ａと対向基板２０に設けられた対向電極２１との間の電圧が液晶５０に印加される。また、画素電極９ａと並列に蓄積容量７０が設けられており、蓄積容量７０によって、画素電極９ａの電圧はソース電圧が印加された時間よりも例えば３桁も長い時間の保持が可能となる。蓄積容量７０によって、電圧保持特性が改善され、コントラスト比の高い画像表示が可能となる。
【００３２】
図５は、一つの画素に着目した液晶パネルの模式的断面図である。
【００３３】
ガラスや石英等の素子基板１０には、溝１１が形成されている。この溝１１上に遮光膜１２及び第１層間絶縁膜１３を介してＬＤＤ構造をなすＴＦＴ３０が形成されている。溝１１によって、ＴＦＴ基板の液晶５０との境界面が平坦化される。
【００３４】
ＴＦＴ３０は、チャネル領域１ａ、ソース領域１ｄ、ドレイン領域１ｅが形成された半導体層に絶縁膜２を介してゲート電極をなす走査線３ａが設けられてなる。なお、遮光膜１２は、ＴＦＴ３０の形成領域に対応する領域、後述するデータ線６ａ及び走査線３ａ等の形成領域、即ち各画素の非表示領域に対応した領域に形成されている。この遮光膜１２によって、入射光がＴＦＴ３０のチャネル領域１ａ、ソース領域１ｄ及びドレイン領域１ｅに入射することが防止される。
【００３５】
ＴＦＴ３０上には第２層間絶縁膜１４が積層され、第２層間絶縁膜１４上には中間導電層１５が形成されている。中間導電層１５上には誘電体膜１７を介して容量線１８が対向配置されている。容量線１８は、容量層と遮光層とからなり、中間導電層１５との間で蓄積容量を構成すると共に、光の内部反射を防止する遮光機能を有する。半導体層に比較的近接した位置に中間導電層１５を形成しており、光の乱反射を効率よく防止することができる。
【００３６】
容量線１８上には第３層間絶縁膜１９が配置され、第３層間絶縁膜１９上にはデータ線６ａが積層される。データ線６ａは、第３及び第２層間絶縁膜１８，１４を貫通するコンタクトホール２４ａ，２４ｂを介してソース領域１ｄに電気的に接続される。データ線６ａ上には第４層間絶縁膜２５を介して画素電極９ａが積層されている。画素電極９ａは、第４〜第２層間絶縁膜２５，１９，１４を貫通するコンタクトホール２６ａ，２６ｂにより容量線１８を介してドレイン領域１ｅに電気的に接続される。画素電極９ａ上にはポリイミド系の高分子樹脂からなる配向膜１６が積層され、図１のラビングロールを用いて所定方向にラビング処理されている。
【００３７】
走査線３ａ（ゲート電極）にＯＮ信号が供給されることで、チャネル領域１ａが導通状態となり、ソース領域１ｄとドレイン領域１ｅとが接続されて、データ線６ａに供給された画像信号が画素電極９ａに与えられる。
【００３８】
一方、対向基板２０には、対向電極（共通電極）２１が基板２０全面に亘って形成されている。対向電極２１上にポリイミド系の高分子樹脂からなる配向膜２２が積層され、図１のラビングロールを用いて所定方向にラビング処理されている。
【００３９】
そして、素子基板１０と対向基板２０との間に液晶５０が封入されている。これにより、ＴＦＴ３０は所定のタイミングでデータ線６ａから供給される画像信号を画素電極９ａに書き込む。書き込まれた画素電極９ａと対向電極２１との電位差に応じて液晶５０の分子集合の配向や秩序が変化して、光を変調し、階調表示を可能にする。
【００４０】
図３及び図４に示すように、対向基板２０には表示領域を区画する額縁としての遮光膜４２が設けられている。遮光膜４２は例えば遮光膜２３と同一又は異なる遮光性材料によって形成されている。
【００４１】
遮光膜４２の外側の領域に液晶を封入するシール材４１が、素子基板１０と対向基板２０間に形成されている。シール材４１は対向基板２０の輪郭形状に略一致するように配置され、素子基板１０と対向基板２０を相互に固着する。シール材４１は、素子基板１０の１辺の一部において欠落しており、貼り合わされた素子基板１０及び対向基板２０相互の間隙には、液晶５０を注入するための液晶注入口７８が形成される。液晶注入口７８より液晶が注入された後、液晶注入口７８を封止材７９で封止するようになっている。
【００４２】
素子基板１０のシール材４１の外側の領域には、データ線駆動回路６１及び実装端子６２が素子基板１０の一辺に沿って設けられており、この一辺に隣接する２辺に沿って、走査線駆動回路６３が設けられている。素子基板１０の残る一辺には、画面表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路６３間を接続するための複数の配線６４が設けられている。また、対向基板２０のコーナー部の少なくとも１箇所においては、素子基板１０と対向基板２０との間を電気的に導通させるための導通材６５が設けられている。
【００４３】
次に、図６を参照してパネル組立工程について説明する。素子基板１０（ＴＦＴ基板）と対向基板２０とは、別々に製造される。ステップＳ1 ，Ｓ6 で夫々用意されたＴＦＴ基板及び対向基板２０に対して、次のステップＳ2 ，Ｓ7 では、配向膜１６，２２となるポリイミド（ＰＩ）を塗布する。次に、ステップＳ3 ，Ｓ8 において、素子基板１０表面の配向膜１６及び対向基板２０表面の配向膜２２に対して、ラビング処理を施す。このラビング処理は図１のラビングロールを用いて行われる。
【００４４】
次に、ステップＳ4 ，Ｓ9 において、洗浄工程を行う。この洗浄工程は、ラビング処理によって生じた塵埃を除去するためのものである。洗浄工程が終了すると、ステップＳ5 において、シール材４１（図２参照）を形成する。次に、ステップＳ10で、素子基板１０と対向基板２０とを貼り合わせ、ステップＳ11でアライメントを施しながら圧着し、シール材４１を硬化させる。最後に、ステップＳ12において、シール材４１の一部に設けた切り欠きから液晶を封入し、切り欠きを塞いで液晶を封止する。
【００４５】
本実施の形態においては、図１（ａ）に示すラビング装置によってステップＳ3 ，Ｓ8 のラビング処理が行われる。
【００４６】
図１（ａ）に示すラビング装置は、図８のラビングロール１０２に代えて図１（ｂ）のラビングロール８１を採用した点が図８のラビング装置と異なる。なお、図１は形状を模式的に示したものであり、図１（ａ），（ｂ）相互間でロール径等についての相関はない。図１（ａ）はステージ進行方向に直交する方向から見たものであり、図１（ｂ）はステージ進行方向から見たものである。
【００４７】
図１（ａ），（ｂ）において、ラビングロール８１は、円柱形状に構成され、円中心を軸芯８５にして周方向に回動自在である。ラビングロール８１の周面には、ベルベット状の生地、例えばレーヨンで形成されたラビング布８２が巻かれている。
【００４８】
本実施の形態においては、ラビング布８２は、布地に２種類のフィラメント８３，８４が編み込まれて構成されており、フィラメント８３，８４は、夫々所定の長さだけラビング布８２の表面から伸びている。
【００４９】
図７はフィラメントを線径、線長及び弾性を考慮して分類し、夫々、特徴、利点及び欠点を示している。図７に示すように、線径が太いフィラメントは高弾性を得やすいという特徴を有する。一方、線径が細いフィラメントは、微細画素への対応が可能であるという特徴を有する。
【００５０】
本実施の形態においては、微細画素への対応を可能にするために、線径が細いフィラメントを用いる必要がある。しかし、線径が細いフィラメントは十分な接触圧を得にくいという欠点を有しているので、この欠点を相殺するために、弾性が高く、十分な接触圧を得やすいフィラメント、即ち、線径が太いフィラメントを採用する。図１（ａ），（ｂ）に示すラビングロール８１のフィラメント８３は、線径が細いフィラメントであり、フィラメント８４は線径が太いフィラメントである。
【００５１】
また、微細画素に対応するためには、主に液晶基板１０１の表面を擦るフィラメントとして線径が細いフィラメントを用いた方がよい。そこで、線径が細いフィラメント８３としては、線長が長いものを使用する。逆に、線径が太いフィラメント８４としては、線長が短いものを使用して、異物の掃き出し効果の特徴を利用する。
【００５２】
更に、線径が太いフィラメント８４として高弾性のもの用い、線径が細いフィラメント８３として低弾性のものを用いる。そしてこれらのフィラメント８３，８４を水平及び垂直方向に交互に配置する。これにより、線径が細いフィラメント８３につきやすい折れ癖を、線径が太いフィラメント８４によって支え、全体として剛性を維持するようになっている。
【００５３】
ステージ１００は上面に基板１０１が載置されるようになっている。ステージ１００上に載置される基板１０１は、ラビング処理前の上述した素子基板１０又は対向基板２０に相当する。ラビングロール８１とステージ１００とは、ラビング布８２のフィラメント８３，８４による基板１０１へのラビング圧が所定値になるように、垂直方向の位置決めが行われている。ステージ１００は、基板１０１の表面に平行な所定方向に移動自在であり、ステージ１００の移動路、即ち、基板１０１の搬送路の上方に、ラビングロール８１が配置されるようになっている。
【００５４】
ラビング時には、ラビングロール８１は、ラビング布８２が基板１０１に接する部分では、ステージ１００の進行方向の逆方向となるように回転する。基板１０１がラビング布８２のフィラメント８３，８４に所定の圧力で接しながらその表面全体が擦られるように、ラビングロール８１を回転させながら、ステージ１００を搬送する。
【００５５】
次に、このように構成された実施の形態の作用について説明する。
【００５６】
先ず、配向膜となるポリイミドが塗布された状態の素子基板１０又は対向基板２０に相当する基板１０１をステージ１００上に載置する。この状態で、ステージ１００をラビングロール８１側に搬送する。また、ラビングロール８１を回転させる。ステージ１００がラビングロール８１の底部近傍に到達すると、ラビング布８２のフィラメント８３，８４が基板１０１に接触する。更に、ラビングロール８１の回転及びステージ１００の搬送されることによって、フィラメント８３，８４は、基板１０１の表面を擦りながら進行する。こうして、基板１０１の全面がラビング処理される。
【００５７】
この場合には、線長が長いフィラメント８３が主に液晶基板１０１の表面を擦ってラビング処理を行い、線長が短いフィラメント８４は、フィラメント８３が基板１０１表面を擦ることによって発生した異物を掃き出して除去する。線径が細いフィラメント８３によって微細画素に対応し、しかも、毛先が基板１０１表面の段差等の形状の変化に対応して画素内の細部まで到達するので、微細画素の均一ラビングが可能である。また、線径が太く弾性が高いフィラメント８４が低弾性の細いフィラメント８３を支持するので、全体として剛性を維持することができる。
【００５８】
このように本実施の形態においては、ラビングロール８１を細く柔らかく長いフィラメント８３と太く高弾性の短いフィラメント８４とを組み合わせて構成していることから、細いフィラメント８３による微細画素の均一ラビング、太いフィラメント８４の異物掃き出し効果を同時に得ると共に、太いフィラメント８４が細いフィラメント８３を支えることにより剛性維持という、相乗効果を得ることができる。
【００５９】
なお、２種類のフィラメント８３，８４を水平及び垂直方向に交互に配置する例について説明したが、配置はこれに限定されるものではない。例えば、２種類のフィラメントをラビングロール８１の回転方向に均一に配置するだけでもよい。また、ラビングを施す液晶基板の用途に応じて、混合割合や面積比を適宜設定するようにしてもよい。
【００６０】
また、上記実施の形態においては、単体の液晶基板をステージ上に載置してラビング処理を行う装置に適用する例を説明したが、対向基板を複数パレット上に配置してラビング処理を行う装置にも適用可能であることは明らかである。また、ラビング処理のためにステージ１００を水平方向に移動させたが、ラビングロール８１側を移動させるようにしてもよい。
【００６１】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は組み合わせるフィラメントの種類が異なるラビング布を用いた点が第１の実施の形態と異なるのみであり、他の構成は図１と同様である。
【００６２】
本実施の形態においては、下記表１に示す２種類のフィラメントａ，ｂを採用する。
【００６３】

このように構成された実施の形態においては、フィラメントａによってラビング時の異物掃き出し効果が得られる。また、フィラメントｂによって微細画素に十分なラビングを行うことができる。また、フィラメントｂの毛先がラビング方向に流れることから、ラビング基板との見かけの接触面積が増大する。更に、フィラメントｂがフィラメントａを支えるため、十分な接触圧を得ることができる。
【００６４】
このように本実施の形態においても、１種類のフィラメントを用いただけでは得られない種々の特性をラビングロールに付与することができる。
【００６５】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態も組み合わせるフィラメントの種類が異なるラビング布を用いた点が第１の実施の形態と異なるのみであり、他の構成は図１と同様である。
【００６６】
本実施の形態においては、下記表２に示す２種類のフィラメントｃ，ｄを採用する。
【００６７】

このように構成された実施の形態においては、フィラメントｃの剛性が高いため、寿命が長くなる。フィラメントｃで追随できない段差部をフィラメントｄでラビングすることができる。また、フィラメントｃの剛性が高いため、静電気等の外力による凝集を防ぐことができる。
【００６８】
このように本実施の形態においても、１種類のフィラメントを用いただけでは得られない種々の特性をラビングロールに付与することができる。
【００６９】
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。本実施の形態も組み合わせるフィラメントの種類が異なるラビング布を用いた点が第１の実施の形態と異なるのみであり、他の構成は図１と同様である。
【００７０】
本実施の形態においては、下記表３に示す２種類のフィラメントｅ，ｆを採用する。
【００７１】

このように構成された実施の形態においては、フィラメントｅの毛先がラビング方向に流れるので、見かけの接触面積を増大させることができる。フィラメントｅで追随できない段差部をフィラメントｆでラビングすることができる。フィラメントｅの剛性が低いため、配向膜へのダメージを少なくすることができる。
【００７２】
このように本実施の形態においても、１種類のフィラメントを用いただけでは得られない種々の特性をラビングロールに付与することができる。
【００７３】
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。本実施の形態も組み合わせるフィラメントの種類が異なるラビング布を用いた点が第１の実施の形態と異なるのみであり、他の構成は図１と同様である。
【００７４】
本実施の形態においては、下記表４に示す２種類のフィラメントｇ，ｈを採用する。
【００７５】

このように構成された実施の形態においては、基板とロールとの距離を変えることで接触圧を制御することができる。なお、距離が小さいほど接触圧を高くすることができる。
【００７６】
このように本実施の形態においても、１種類のフィラメントを用いただけでは得られない種々の特性をラビングロールに付与することができる。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ラビングロールを複数種類のフィラメントを用いて構成することにより、ラビングロールに所望の特性を付与することができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る液晶装置の製造装置に採用されるラビング装置及びラビングロールを模式的に示す説明図。
【図２】液晶装置の画素領域を構成する複数の画素における各種素子、配線等の等価回路図。
【図３】ＴＦＴ基板等の素子基板をその上に形成された各構成要素と共に対向基板側から見た平面図。
【図４】素子基板と対向基板とを貼り合わせて液晶を封入する組立工程終了後の液晶装置を、図４のＨ−Ｈ'線の位置で切断して示す断面図。
【図５】液晶装置を詳細に示す断面図。
【図６】パネル組立工程を示すフローチャート。
【図７】フィラメントの種類とその利点及び欠点を説明するための図表。
【図８】ラビング装置を示す模式図。
【符号の説明】
８１…ラビングロール
８２…ラビング布
８３，８４…フィラメント
１００…ステージ
１０１…基板

Claims

配向膜にラビング処理を行う液晶装置の製造装置であって、
ラビングロールと、
前記ラビングロールの周面に設けられたラビング布と、
前記ラビング布に編み込まれ且つ水平及び垂直方向に交互に配置された、線長、線径及び弾性が異なる２種類のフィラメントと、を具備し、
前記２種類のフィラメントの一方は、他方のフィラメントに比べて線長が長く、弾性が低いことを特徴とする液晶装置の製造装置。
回転するラビングロールによって配向膜を擦ってラビング処理を行う工程であって、前記ラビングロールの周面に設けられると共に、線長、線径及び弾性が異なる２種類のフィラメントが水平及び垂直方向に交互に編み込まれたラビング布によって前記ラビング処理を行う工程を具備し、
前記２種類のフィラメントの一方は、他方のフィラメントに比べて線長が長く、弾性が低いことを特徴とする液晶装置の製造方法。