JP4200740B2

JP4200740B2 - 液晶表示装置における基板の洗浄装置及び洗浄方法

Info

Publication number: JP4200740B2
Application number: JP2002328295A
Authority: JP
Inventors: 大樹石村; 正幸矢崎
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-11-12
Filing date: 2002-11-12
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2022-11-12
Also published as: JP2004163599A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置における基板の洗浄装置及び洗浄方法に関し、特に、基板のラビング後の洗浄及び乾燥工程を効率化した液晶表示装置における基板の洗浄装置及び洗浄方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、液晶装置は、ガラス基板、石英基板等からなる２枚の基板間に液晶を封入して構成されており、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、画像表示を可能としている。
【０００３】
また、ＴＦＴを配置したＴＦＴ基板と、このＴＦＴ基板に相対して配置される対向基板とは、別々に製造され、この両基板は、パネル組み立て工程において高精度に貼り合わされた後、液晶が封入されるようになっている。
【０００４】
このパネル組立工程は、先ず、各基板の製作工程において夫々製造されたＴＦＴ基板と対向基板とを対向させ、その対向面、即ち、対向基板及びＴＦＴ基板の液晶層と接する面上に、液晶分子を基板面に沿って配向させるための配向膜を形成する。この配向膜は、例えばポリイミドを約数十ナノメータの厚さで印刷することにより形成される。その後、焼成を行い、さらに、電圧無印加時の液晶分子の配列を決定させるためのラビング処理を施す。次いで、一方の基板上の端辺に接着剤となるシール部を形成し、このシール部を用いてＴＦＴ基板と対向基板を貼り合わせ、アライメントを施しながら圧着硬化させ、その後シール部の一部に設けられた切り欠きを介して液晶を封入するといった手法が用いられている。
【０００５】
ここで、ラビング処理とは、布等のクロス材で表面が形成されたラビングローラを、基板表面に形成された配向膜上に回転しながら直線的に移動させて、基板配向膜表面に細かい溝を形成して配向膜を配向異方性の膜にするものであり、配向膜に一定方向の溝を形成する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】
ところで、このような配向膜形成時のラビング処理においては、ラビング処理の作業中に、ラビングローラが基板表面の配向膜上を回転しながら移動することに起因して、多量の異物、例えば、ラビングローラ表面のクロス材から抜け落ちた繊維、摩擦によって剥離した配向膜の小片等（以下、パーティクルと称す）や有機物（例えば、クロス材を織り込む際、潤滑油として使用するワックス等）が発生し、これが基板表面に付着、また基板表面を汚染してしまい、基板のパターン不良を起こしてしまうという問題がある。そこで、配向膜の印刷及び焼成後に行われる両基板のラビング処理時に、基板表面に付着した異物及び転写した有機物を除去するための洗浄工程が行われており、この洗浄工程で用いられる基板洗浄装置および基板洗浄方法は、特許文献１等に種々開示されている。
【０００７】
上記特許文献１に開示された基板洗浄装置および基板洗浄方法は、図９に示すように、基板洗浄装置５０は、上述したラビング処理時に発生する異物や有機物で汚染された、例えば石英等の平板で構成された円盤状をなす基板１００を洗浄するための装置であり、オン動作によって回転する回転軸５１と、この回転軸５１に軸支されていて、基板１００を載置して回転する円形状の回転台５２と、この回転台５２に載置されて回転する基板１００の表面に向かって、高圧で純水を供給する供給ノズル５３と、回転台５２に載置して回転する基板１００の表面に向かって、リンス液を供給する供給ノズル５４とで、その主要部が構成されている。
【０００８】
このように構成された上記基板洗浄装置５０においては、回転台５２とともに回転する基板１００の表面に、供給ノズル５４によってリンス液を供給して基板１００を濡らした後、供給ノズル５３より基板１００の表面に高圧で純水を供給することにより、基板１００の表面に付着した塵埃を洗浄する。その後、回転軸５１を高速回転させることにより、基板１００の水切り乾燥を行う。このようにして、１つの装置５０で基板１００の洗浄及び乾燥が行えるようになっている。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−６６４６９号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
このように、上記特許文献１に開示されている基板洗浄装置及び基板洗浄方法では、１つの装置５０で基板１００の洗浄及び乾燥が行えるようになっている。しかしながら、この方法では、供給ノズル５３より基板１００の表面に供給された高圧の純水では、ラビング処理時に基板表面に転写する上記有機物を洗浄することが出来ず、基板の洗浄不良が生じるという問題があった。
【００１１】
本発明は上記問題に着目してなされたものであり、その目的は、ラビング処理時に基板に付着したパーティクルや有機物の除去、及び除去後の基板の乾燥を同一の装置で行うことができる液晶表示装置における基板の洗浄装置及び洗浄方法を提供するにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段及び作用】
本発明に係る液晶表示装置における基板の洗浄装置の一つの態様としては、ラビング処理後の基板を洗浄する洗浄装置において、上記ラビング処理時にラビングクロスから基板に転写した有機物の除去、及び基板の乾燥を枚葉式のスピン方式で行うことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る液晶表示装置における基板の洗浄装置の一つの態様としては、ラビング処理後の基板が載置され回転する回転台と、有機物を除去するため、上記回転台に載置されて回転する上記基板の表面に対して、溶液を供給する溶液供給手段と、上記回転台に載置されて回転する上記基板の表面に対して、リンス液を供給するリンス液供給手段と、上記回転台と上記有機物除去処理後の上記基板とを回転させて基板を乾燥させる手段とを具備することを特徴とする。
【００１４】
本発明の液晶表示装置における基板の洗浄装置によれば、ラビング処理時に、基板の表面（配向膜面）に転写した有機物を、枚葉式のスピン装置で洗浄、乾燥を行うことができるため、基板洗浄作業工程の効率化、及び装置の小型化を図ることができる。従って、基板の洗浄作業を効率良く高速で行うことができる。また、基板の洗浄後の乾燥をスピンドライにより行うので、基板を熱乾燥する必要がなく、基板表面に形成された配向膜の酸化、ならびに液晶配向規制力の低下を防止することができるという効果を有する。
【００１５】
また、本発明の液晶表示装置における基板の洗浄装置としては、上記溶液供給手段は、上記基板の表面に、溶液を供給することにより、ラビング処理時に上記基板表面に転写した有機物を除去することを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、ラビング処理時に基板表面に付着した有機物を、溶液供給手段から供給される溶液で除去するので、基板表面に転写し、基板を汚染した有機物を化学反応で溶解することができるため、基板表面を清浄に保つことができるという効果を有する。
【００１７】
さらに、本発明の液晶表示装置における基板の洗浄装置としては、上記回転台に載置されて回転する上記基板の表面に対して、高圧で純水を供給する純水供給手段を具備し、上記純水供給手段は、上記基板の表面に、高圧で純水を噴射することにより、ラビング処理時に上記基板表面に付着した異物を除去することを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、ラビング処理後に基板表面に付着したパーティクルを、純水供給手段から高圧で噴射される純水で除去するので、基板表面に付着したパーティクルを高圧力で強力に洗い流すことができるため、基板表面を清浄に保つことができるという効果を有する。
【００１９】
また、本発明の液晶表示装置における基板の洗浄装置としては、上記リンス液供給手段は、上記基板の表面に、リンス液を供給することにより、上記基板表面の異物除去時、有機物除去時に発生する洗浄しみを取り去ることを特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、リンス液供給手段から供給されるリンス液で基板表面を一様にすすぐことにより、上記有機物除去の際及びパーティクル除去の際に生じる洗浄しみを取り去ることができるという効果を有する。
【００２１】
さらに、本発明の液晶表示装置における基板の洗浄装置としては、上記溶液は、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）、Ｏ_３（オゾン）水、水素水で構成されていることを特徴とする。
【００２２】
この構成によれば、イソプロピルアルコール水溶液、オゾン水、水素水からなる溶液は、容易に得られ、溶解度も高いので除去効率が良いという効果を有する。
【００２３】
本発明に係る液晶表示装置における基板の洗浄方法の一つの態様としては、ラビング処理後の基板を枚葉式のスピン方式で洗浄する洗浄方法において、上記ラビング処理時に基板を汚染した有機物を除去するための溶液を供給する工程と、上記有機物の除去された基板を回転させて同基板を乾燥させる工程とを具備することを特徴とする。
【００２４】
また、本発明に係る液晶表示装置における基板の洗浄方法の一つの態様としては、ラビング処理後の基板を回転台に載置する工程と、上記回転台に載置されて回転する上記基板の表面に、溶液供給ノズルから溶液を供給する工程と、上記回転台に載置されて回転する上記基板の表面に、純水供給ノズルから高圧により純水を噴射する工程と、上記回転台に載置されて回転する上記基板の表面に、リンス液供給ノズルからリンス液を供給する工程と、上記溶液を供給する工程、上記純水を噴射する工程、上記リンス液を供給する工程を終えた上記基板をスピンドライにより乾燥する工程とを具備したことを特徴とする。
【００２５】
本発明に係る液晶表示装置における基板の洗浄方法の一つの態様としては、ラビング処理後の基板を回転台に載置する第１の工程と、上記回転台に載置した上記基板を回転する第２の工程と、上記回転台に載置されて回転する上記基板の表面に、溶液供給ノズルから溶液を供給し、ラビング処理時に上記基板表面に転写した有機物を除去する第３の工程と、上記回転台に載置されて回転する上記基板の表面にリンス液供給ノズルからリンス液を供給し、基板表面を一様にすすいで、洗浄しみを取り去る第４の工程と、上記回転台に載置されて回転する上記基板の表面に、純水供給ノズルから高圧により純水を噴射し、ラビング処理時に上記基板表面に付着した異物を除去する第５の工程と、上記回転台に載置されて回転する上記基板の表面に、リンス液供給ノズルから再度リンス液を供給し、基板表面を一様にすすいで、洗浄しみを取り去る第６の工程と、上記各供給ノズルを無供給状態とし、上記回転台を回転させ、載置した上記基板を乾燥する第７の工程とからなることを特徴とする。
【００２６】
本発明の液晶表示装置における基板の洗浄方法によれば、ラビング処理時に基板に付着した異物及び転写した有機物の除去、並びに基板の乾燥を１つの装置で行うことができるため、装置の小型化、及び作業の効率化並びに簡素化を図ることができるという効果を有する。
【００２７】
【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を説明する。
【００２８】
図１は、本発明の一実施の形態である基板の洗浄装置の構成の要部を示した概略断面図、図２は、図１の基板洗浄装置の概略斜視図、図３は、図１の基板の洗浄装置の洗浄工程を示すフローチャート、図４乃至図８は、図１の基板の洗浄装置の各洗浄工程をそれぞれ示した概略斜視図である。
【００２９】
図１及び図２に示すように、基板洗浄装置１は、例えば石英等の平板からなる円形状の、ラビング処理された基板２を洗浄するための装置であり、洗浄装置のオン動作によって回転する円盤状の回転台３と、この回転台３に載置されて回転する基板２の表面に対し、高圧で純水を噴射する純水供給ノズル４と、この純水供給ノズル４に供給する純水を高圧にする高圧装置（以下、高圧ジェットと称す）５と、回転台３に載置されて回転する基板２の表面２Ａに対し、例えばＩＰＡ（イソプロピルアルコール）、Ｏ_３（オゾン）水、水素水等の溶液を供給する溶液供給ノズル６と、回転台３に載置されて回転する基板２の表面２Ａに対して、純水等のリンス液を供給するリンス液供給ノズル７とで、その主要部が構成されている。
【００３０】
尚、上記純水供給ノズル４、上記溶液供給ノズル６、上記リンス液供給ノズル７は、それぞれ、純水供給手段、溶液供給手段、リンス液供給手段を構成している。
【００３１】
また、本発明の一実施の形態における基板の洗浄装置は、基板を１枚づつ供給して洗浄する枚葉式の洗浄装置である。
【００３２】
次に、このように構成された基板洗浄装置１によって洗浄される基板２の洗浄方法について、図３のフローチャート及び図４乃至図８の斜視図を用いて説明する。
【００３３】
まず、図３に示すように、ステップＳ１で、上記基板洗浄装置１で洗浄される基板２を回転台３に載置し、既知の方法により、基板２を回転台３に固定してステップＳ２に移行する。ステップＳ２では、洗浄装置のオン動作によって回転台３を回転させる。これにより回転台に載置され、固定された基板２は、回転台３とともに回転を開始する。その後ステップＳ３に移行する。
【００３４】
ステップＳ３では、図４に示すように、回転台３と共に回転する基板２の表面２Ａに向かって、例えばＩＰＡ（イソプロピルアルコール）、Ｏ_３（オゾン）水、水素水等の溶液を溶液供給ノズル６により供給する。このとき、例えば、ＩＰＡであれば、５〜５０％濃度のＩＰＡ若しくは純ＩＰＡを５〜６０ｓｅｃ供給し、Ｏ_３であれば、５〜３０ｐｐｍ濃度のＯ_３を５〜６０ｓｅｃ供給する。すると、この溶液によって、ラビング処理時に基板２の表面２Ａに転写し、基板を汚染した、例えば、図示しないラビングローラのクロス材のワックス等の有機物が溶解されるので、基板２上の有機物による化学的な汚染を除去することができる。基板２の表面２Ａの有機物除去後、溶液供給ノズル６からの溶液の供給を止め（ステップＳ４）、ステップＳ５に移行する。
【００３５】
ステップＳ５では、図５に示すように、回転台３と共に回転する基板２の表面２Ａに向かって、リンス液供給ノズル７から純水からなるリンス液を供給する。これにより、基板表面は純水で一様にすすがれるので、上記ステップＳ３で上記溶液を供給することにより行われた基板の有機物除去の際に生じた洗浄しみ等を除去することができる。基板２の表面２Ａのリンス後、リンス液供給ノズル７からのリンス液の供給を止め（ステップＳ６）、ステップＳ７に移行する。
【００３６】
ステップＳ７では、図６に示すように、回転台３と共に回転する基板２の表面２Ａに向かって、高圧ジェット５を用いて、純水を高圧で純水供給ノズル４から噴射する。これによって、ラビング処理後に基板２の表面２Ａに付着した上記パーティクルを高圧力の純水により除去することができる。基板２表面のパーティクル除去後、純水供給ノズル４からの純水の供給を止め（ステップＳ８）、ステップＳ９に移行する。
【００３７】
ステップＳ９では、図７に示すように、回転台３と共に回転する基板２の表面２Ａに向かって、再度、純水からなるリンス液をリンス液供給ノズル７により供給する。これによって、基板表面は純水で一様にすすがれるので、上記ステップＳ７で上記純水を高圧で供給することにより行われた基板のパーティクル除去の際に生じた洗浄しみ等を取り去ることができる。基板２の表面２Ａのリンス後、リンス液供給ノズル７からのリンス液の供給を止め（ステップＳ１０）、ステップＳ１１に移行する。
【００３８】
最後に、ステップＳ１１では、図８に示すように、上記各ノズル４，６，７からの供給を無供給状態として、回転台３と基板２の回転だけを行って基板２の乾燥（以下、スピンドライと称す）を行う。これにより、上記ステップＳ３〜ステップＳ１０で行われた基板の洗浄に用いた溶液、純水及びリンス液を基板２から除去することができる。
【００３９】
このように本発明の一実施の形態を示す液晶表示装置における基板の洗浄装置及び洗浄方法では、ラビング処理後の基板表面に転写した有機物の除去に、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）、Ｏ_３（オゾン）水、水素水等の溶液を用いたが、溶液はこれに限らず、基板にダメージを与えずに、有機物を除去できるものであれば、どんな成分の溶液でも良いことは云うまでもない。
【００４０】
また、洗浄工程において、溶液の供給及び高圧ジェットによる純水の供給は、１回と示したが、基板にダメージを与えなければ、複数回供給を行っても構わない。
【００４１】
さらに、パーティクルの洗浄には、回転台３に載置して回転する基板２の表面２Ａに向かって、高圧ジェット５を用いて、純水を高圧で純水供給ノズル４により噴射すると示したが、純水供給ノズル４から供給される純水は低圧で供給しても良い。
【００４２】
また、パーティクルの除去及び基板表面のリンスには、純水を用いたが、基板にダメージを与えないものであれば、その他の洗浄液並びにリンス効果のある薬液を用いても良い。
【００４３】
さらに、回転台３は、円盤状のものを用いたが、平板状のものであればどのような形状のものを用いても構わないことは勿論である。
【００４４】
また、洗浄される基板は、平板からなる円形状のものとしたが、これに限らず、平板で構成されていれば、どのような形状の基板を用いても、上述した本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４５】
尚、本発明による洗浄装置によって洗浄される基板は、液晶装置用の基板に限るものではなく、電気泳動装置、ＥＬ装置や半導体装置等の基板にも適用できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である基板の洗浄装置の構成の要部を示した断面図。
【図２】図１の基板の洗浄装置の構成の要部を示した斜視図。
【図３】図１の基板の洗浄装置の洗浄工程を示すフローチャート。
【図４】図１の基板の洗浄装置において、溶液供給動作を示す洗浄装置の斜視図。
【図５】図１の基板の洗浄装置において、リンス液供給動作を示す洗浄装置の斜視図。
【図６】図１の基板の洗浄装置において、純水供給動作を示す洗浄装置の斜視図。
【図７】図１の基板の洗浄装置において、再度、リンス液供給動作を行う洗浄装置の斜視図。
【図８】図１の基板の洗浄装置において、基板をスピンドライする状態を示した洗浄装置の斜視図。
【図９】従来の基板洗浄装置の一例を示す要部断面図。
【符号の説明】
１…基板洗浄装置
２…基板
２Ａ…基板表面
３…回転台
４…純水供給ノズル（純水供給手段）
６…溶液供給ノズル（溶液供給手段）
７…リンス液供給ノズル（リンス液供給手段）

Claims

ラビング処理後の基板を回転台に載置する第１の工程と、
上記回転台に載置した上記基板を回転する第２の工程と、
上記回転台に載置されて回転する上記基板の表面に、溶液供給ノズルから溶液を供給し、ラビング処理時に上記基板表面に転写した有機物を除去する第３の工程と、
上記回転台に載置されて回転する上記基板の表面にリンス液供給ノズルからリンス液を供給し、基板表面を一様にすすいで、洗浄しみを取り去る第４の工程と、
上記回転台に載置されて回転する上記基板の表面に、純水供給ノズルから高圧により純水を噴射し、ラビング処理時に上記基板表面に付着した異物を除去する第５の工程と、
上記回転台に載置されて回転する上記基板の表面に、リンス液供給ノズルから再度リンス液を供給し、基板表面を一様にすすいで、洗浄しみを取り去る第６の工程と、
上記各供給ノズルを無供給状態とし、上記回転台を回転させ、載置した上記基板を乾燥する第７の工程と、
からなることを特徴とする液晶表示装置における基板の洗浄方法。
上記溶液は、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）、Ｏ₃（オゾン）水、または水素水で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置における基板の洗浄方法。