(57)【要約】【課題】液晶表示パネルの製造方法に関し、基板間のギャップを設計値通りに維持することを目的とする。【解決手段】対向する一対の基板のうち一方の基板に樹脂膜を塗布しパターニングして柱状スペーサを形成する工程と、柱状スペーサが形成された基板の表面を光洗浄する工程と、光洗浄された基板に配向膜を形成する工程を備えた液晶表示パネルの製造方法において、前記光洗浄に際して、１８０ｎｍ以下あるいは２６０ｎｍ以上の波長域に発光ピークを有し且つ１８０ｎｍから２６０ｎｍまでの波長域に発光ピークを有しない光源を用いるように構成する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する一対の基板のうち一方の基板に樹脂膜を塗布しパターニングして柱状スペーサを形成する工程と、柱状スペーサが形成された基板の表面を光洗浄する工程と、光洗浄された基板に配向膜を形成する工程を備えた液晶表示パネルの製造方法において、
前記光洗浄に際して、１８０ｎｍ以下あるいは２６０ｎｍ以上の波長域に発光ピークを有し且つ１８０ｎｍから２６０ｎｍまでの波長域に発光ピークを有しない光源を用いることを特徴とする液晶表示パネルの製造方法。
【請求項２】
前記光源としてエキシマランプを用いることを特徴とする請求項１記載の液晶表示パネルの製造方法。
【請求項３】
対向する一対の基板のうち一方の基板に樹脂膜を塗布しパターニングして柱状スペーサを形成する工程と、柱状スペーサが形成された基板の表面を光洗浄する工程と、光洗浄された基板に配向膜を形成する工程を備えた液晶表示パネルの製造方法において、
予め光洗浄による前記樹脂膜の膜厚減少分の見積もりを行い、この膜厚減少分に応じて前記樹脂膜を前記柱状スペーサの高さ設計値より厚く塗布することを特徴とする液晶表示パネルの製造方法。
【請求項４】
対向する一対の基板のうち一方の基板に樹脂膜を塗布しパターニングして柱状スペーサを形成する工程と、柱状スペーサが形成された基板の表面を光洗浄する工程と、光洗浄された基板に配向膜を形成する工程を備えた液晶表示パネルの製造方法において、
前記樹脂膜を前記柱状スペーサの高さ設計値より厚く塗布し、
光洗浄に際して、前記柱状スペーサの高さが設計値に等しくなるように光照射量を制御することを特徴とする液晶表示パネルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示パネルの製造方法に係り、特に滴化注入法により液晶が注入される液晶表示パネルの製造方法に関する。
液晶表示パネルは一対のガラス基板の間に液晶を封入したものから成り、予め各ガラス基板の対向する表面に形成した薄膜トランジスタ、画素電極、配向膜等によって液晶の配向性を画素電極ごとに制御し画面表示を行うようにしている。ＣＲＴディスプレイに比べて薄型且つ軽量であり消費電力の点でも優れていることからパーソナルコンピュータを始めとする電子機器に広く用いられているが、パネルの大型化に伴って表示品位の面内均一性を保持することが困難となりその解決が望まれている。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示パネルにおける表示品位の面内均一性を保持するためには、２枚のガラス基板の間に液晶を均一に封入しなければならない。通常の液晶封入方法では、いずれか一方の基板の周縁部に枠状のシール材を形成した後、基板上に球状のガラス粒や短く切断したガラスファイバー等からなるスペーサを散布しシール材を介して２枚の基板を貼り合わせ真空雰囲気で液晶中に浸透する。この状態で大気圧に戻すと、圧力差によりシール材に設けた液晶注入口から液晶が注入されることになり、その後液晶注入口を封止する。
【０００３】
しかし、以上の方法ではパネルの周縁部に設けた液晶注入口を通してのみ液晶が基板間に出入りすることになり、そのため、パネルの大面積化が進むと液晶の注入に時間がかかり、また、均一性を確保することも難しくなる。
そこで、最近は、液晶滴下注入法が用いられている。この方法では、一方の基板の周縁部に枠状のシール材を形成した後、基板上にスペーサを散布する。そして、基板上に液晶を滴下した後他方の基板を圧力を加えながら重ね合わせ、これにより基板間に液晶を均一に拡散させ、この状態でシール材を介して基板を貼り合わせて液晶を封入する。
【０００４】
この液晶滴下注入法によれば大面積の基板間に比較的短時間で液晶を均一に拡散させることができるが、基板間のギャップを均一に保持するため、前述のように液晶封入前に基板上に多数のスペーサを均一に散布するようにしている。ところが、２枚の基板を圧力を加えながら重ね合わせて液晶を拡散させたとき、液晶とともにスペーサが移動して分布が崩れ、その結果、基板間のギャップを均一に維持できなくなるという問題が生じる。
【０００５】
基板上でのスペーサの移動を防ぐため、接着材を塗布したスペーサを用いることが提案されているが、この方法ではスペーサに塗布された接着材が液晶の配向性を乱すことになり表示不良を招く恐れがある。
そこで、スペーサの散布に代えて基板上に樹脂による突起を形成し、基板間のギャップを維持する方法が提案されている（  特許文献１）  。
図３（ａ）  乃至（ｅ）  はこの方法を用いた液晶表示パネルの製造方法を説明する工程断面図である。図３（ａ）  において、１は一対のガラス基板の一方、２は他方のガラス基板を示している。ガラス基板１の表面には、薄膜トランジスタ、画素電極及びこれらを接続するための配線パターンが形成されており、また、ガラス基板２の表面には、透明電極やカラーフィルタが形成されているが、同図では簡単のため省略してある。
【０００６】
まず、図３（ａ）  に見られるように、ガラス基板２の上にアクリル樹脂膜３を一様に塗布し、通常のフォトリソグラフィー工程によりレジストパターン４を形成する。そして、レジストパターン４をマスクにしてアクリル樹脂膜３をエッチングする。これにより、図３（ｂ）  に示したように、アクリル樹脂膜３からなる柱状スペーサ５が形成される。なお、アクリル樹脂膜が感光性を有している場合には、このアクリル樹脂膜自体をフォトリソグラフィー工程により直接パターニングして柱状スペーサを形成することができる。
【０００７】
ついで、ガラス基板１、２の表面を洗浄する。この洗浄工程は水洗とそれに続く光洗浄からなる。光洗浄は水洗による洗浄効果を高めるとともに、後工程で形成される配向膜のぬれ性を改善するために行われるものであり、図３（ｂ）  に見られるように、ガラス基板１、２の上から低圧水銀ランプを照射することにより行う。
【０００８】
ついで、図３（ｃ）  に示したように、ガラス基板１、２の表面にそれぞれ配向膜６、７を形成し熱処理する。
ついで、図３（ｄ）  に示したように、ガラス基板１の周縁部にシール材８を形成する。そして、シール材８が形成されたガラス基板１の表面に液晶９を滴下する。その後、図３（ｅ）  に示したように、ガラス基板１、２の表面を対向させた状態で貼り合わせる。
【０００９】
以上の方法によれば、スペーサは通常のフォトリソグラフィー技術を用いたパターニングにより基板上に均一に配置させることができる。また、画素位置を避けて配置させることができるためスペーサの配置位置が画素位置と重なることによる画素近傍での液晶配向の乱れを防ぐことができる。さらに、樹脂膜を基板上に均一な膜厚に塗布することによりスペーサの高さを揃えることができる。また、ポリメタクリレート等のアクリル樹脂はフォトリソグラフィー技術を用いたパターニングが容易であり、且つパターニング後の熱処理によりスペーサとして充分な機械的強度と耐薬品性を得ることができるので好都合である。
【００１０】
【特許文献１】
特開平６−１９４６１５号公報。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
液晶表示パネルの表示品位は基板間のギャップの均一性により大きな影響を受ける。樹脂膜からなる柱状スペーサを形成する上述した方法では、基板間のギャップは柱状スペーサの高さによって決められることになり、これは樹脂膜を設計値通りの厚みに均一に塗布することにより制御できる。
【００１２】
図４は柱状スペーサの高さが液晶表示パネルの表示品位に与える影響を説明する図であり、図３と同一のものには同一番号を付してある。同図に見られるように、柱状スペーサ５の高さが基板周縁部に形成されたシール材８の高さより低くなった場合、パネル周縁部において基板間のギャップが相対的に厚くなり、いわゆる額縁ムラが発生する。反対に、柱状スペーサ５がシール材８より高くなった場合には液晶滴下量に対して基板間ギャップの内容積が大きくなり、液晶が基板間ギャップ内を充分に満たせない状態となっていわゆる気泡障害が発生する。従って、柱状スペーサ５の高さ制御は厳密に行う必要があり、通常、柱状スペーサ５の高さを決める樹脂の塗布膜厚は設計値に対して±１００ｎｍの許容範囲で設定される。柱状スペーサ５の高さを設計値に対してこの許容範囲に収めることができれば、上述した額縁ムラ等の表示品位の低下は実用上問題ない程度に抑えられることになる。
【００１３】
しかしながら、発明者は樹脂膜を許容範囲内の膜厚に塗布した場合においても、その後の液晶表示パネル形成工程を経たとき柱状スペーサの高さが減少し、前述した額縁ムラが発生することを見出した。これは基板間のギャップを設計値通りに維持することを困難にし表示品位を低下させる大きな原因となる。
そこで、本発明は、基板間のギャップを設計値通りに維持することを可能にする液晶表示パネルの製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題の解決は、対向する一対の基板のうち一方の基板に樹脂膜を塗布しパターニングして柱状スペーサを形成する工程と、柱状スペーサが形成された基板の表面を光洗浄する工程と、光洗浄された基板に配向膜を形成する工程を備えた液晶表示パネルの製造方法において、前記光洗浄に際して、１８０ｎｍ以下あるいは２６０ｎｍ以上の波長域に発光ピークを有し且つ１８０ｎｍから２６０ｎｍまでの波長域に発光ピークを有しない光源を用いることを特徴とする液晶表示パネルの製造方法、
あるいは、前記光源としてエキシマランプを用いることを特徴とする上記液晶表示パネルの製造方法、
あるいは、対向する一対の基板のうち一方の基板に樹脂膜を塗布しパターニングして柱状スペーサを形成する工程と、柱状スペーサが形成された基板の表面を光洗浄する工程と、光洗浄された基板に配向膜を形成する工程を備えた液晶表示パネルの製造方法において、予め光洗浄による前記樹脂膜の膜厚減少分の見積もりを行い、この膜厚減少分に応じて前記樹脂膜を前記柱状スペーサの高さ設計値より厚く塗布することを特徴とする液晶表示パネルの製造方法、
あるいは、対向する一対の基板のうち一方の基板に樹脂膜を塗布しパターニングして柱状スペーサを形成する工程と、柱状スペーサが形成された基板の表面を光洗浄する工程と、光洗浄された基板に配向膜を形成する工程を備えた液晶表示パネルの製造方法において、前記樹脂膜を前記柱状スペーサの高さ設計値より厚く塗布し、光洗浄に際して、前記柱状スペーサの高さが設計値に等しくなるように光照射量を制御することを特徴とする液晶表示パネルの製造方法によって達成される。
【００１５】
柱状スペーサの高さが減少するのは、所定膜厚の樹脂膜を基板上に塗布した後に行われるなんらかの処理によって樹脂膜の膜厚が減少することに起因していると推定される。そこで、本発明者等は液晶表示パネル形成工程で用いられる様々な処理が樹脂膜の膜厚に及ぼす影響について調査した結果、樹脂膜を塗布した後の工程で行う低圧水銀ランプを用いた光洗浄により樹脂膜厚が減少することを見い出した。
【００１６】
図２は樹脂膜に対する光洗浄の効果を示した図である。光洗浄の光源として低圧水銀ランプを用い、光洗浄前の樹脂膜厚を３５００ｎｍとしたときの樹脂膜の膜厚減少量と光洗浄の際に照射される光照射量の関係を実験的に求めたものであり、光照射後熱処理前とその後に熱処理を行ったときの膜厚減少量を示している。
図２の実験結果は、樹脂膜の膜厚減少が光照射時と光照射後に行われる熱処理時にそれぞれ発生し、光照射時の膜厚減少量は光照射量に比例して増加すること、また、熱処理のみでは膜厚は減少しないことを示しており、このことから樹脂膜の膜厚減少は次のような機構で進行するものと推定される。
【００１７】
即ち、低圧水銀ランプを基板に照射したとき、照射光によって発生したオゾンや活性酸素が樹脂膜の表面をアッシングし膜厚を減少させる。この樹脂膜厚の減少量は、発生したオゾンと活性酸素の量、即ち光照射量に比例して増加する。また、照射光は樹脂膜の表面から一定の深さ、凡そ３０ｎｍまで侵入してその範囲の樹脂を分解し、光洗浄後に熱処理を行ったときこの分解された樹脂層が昇華する。その結果、熱処理を行ったとき、分解された樹脂層の厚み分だけさらに膜厚が減少することになる。
【００１８】
以上のことから、低圧水銀ランプを用いた光洗浄を行わなければ樹脂膜厚の減少は生じないことになるが、この場合には配向膜形成前の基板洗浄が不十分となり、その後形成される配向膜の膜質が劣化してピンホール密度の増加等の問題が生じる。
一方、本発明者等は低圧水銀ランプに代えてエキシマランプを用いた場合、樹脂膜厚の減少が生じないことを見出した。また、エキシマランプによる光照射は基板に対する洗浄効果や基板表面の改質効果についても低圧水銀ランプを用いた場合と同等であることを確かめた。
【００１９】
低圧水銀ランプは１８５ｎｍ及び２５４ｎｍに発光ピークを有しており、一方、エキシマランプは１７２ｎｍに発光ピークを有している。本発明者等は低圧水銀ランプやエキシマランプ以外の光源についても調査した結果、１８０ｎｍ以下あるいは２６０ｎｍ以上の波長域に発光ピークを有し且つ１８０ｎｍから２６０ｎｍまでの波長域に発光ピークを有しない光源を用いた場合には、膜厚の減少が生じないことを確かめた。発光波長が１８０ｎｍ以下の照射光は樹脂膜の最表面に留まるため樹脂膜のアッシング能力が充分でなく、その結果、膜厚の減少が生じないものと考えられる。また、発光波長が２６０ｎｍ以上の照射光は樹脂膜を分解する能力が充分でないため膜厚の減少が生じないものと考えられる。
【００２０】
低圧水銀ランプを用いた場合においても、予め光洗浄による樹脂膜の膜厚減少分の見積もりを行い、この膜厚減少分に応じて樹脂膜を柱状スペーサの高さ設計値より厚く塗布することにより、柱状スペーサの高さを設計値通りにすることができる。
さらに、樹脂膜を柱状スペーサの高さ設計値より厚く塗布し、光洗浄に際して、柱状スペーサの高さが設計値に等しくなるように光照射量を制御することによっても柱状スペーサの高さを設計値通りにすることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）  乃至（ｅ）  は本発明の実施例を説明する工程断面図であり、図３と同一のものには同一番号を付した。まず、図１（ａ）  に示したように、ガラス基板２の表面にアクリル樹脂膜３を一様に塗布する。アクリル樹脂膜３として、たとえばポリメタクリレートを用いることができる。ここで、アクリル樹脂膜３の塗布膜厚を３．５μｍ  に設定する。そして、通常のフォトリソグラフィー工程によりレジストパターン４を形成し、このレジストパターン４をマスクにしてアクリル樹脂膜３をエッチングする。感光性を有するアクリル樹脂膜を用いる場合には、アクリル樹脂膜自体をフォトリソグラフィー工程により直接パターニングして柱状スペーサ５を形成することができる。
【００２２】
以上の工程により、図１（ｂ）  に示したように、アクリル樹脂膜３からなる柱状スペーサ５を形成することができる。このときの柱状スペーサ５の高さはアクリル樹脂膜３の塗布膜厚と同じ３．５μｍ  である。
ついで、ガラス基板１、２の表面に対し、水洗とそれに続く光洗浄からなる洗浄工程を行う。光洗浄は水洗による洗浄効果を高めるとともに、後工程で形成される配向膜のぬれ性を改善するために行われる。本実施例では、図１（ｂ）  に見られるように、ガラス基板１、２の上からエキシマランプを照射することにより光洗浄を行い、光照射量を５００ｍＪ／ｃｍ２  とした。
【００２３】
ついで、図１（ｃ）  に示したように、ガラス基板１、２の表面にそれぞれ配向膜６、７を形成する。そして、温度２３０℃で３０分間熱処理を行い、これにより配向膜６、７を硬化させる。上述の光洗浄及び熱処理後の柱状スペーサ５の高さはアクリル樹脂膜３の塗布膜厚と同じ３．５μｍ  であり、膜厚の減少は生じないことを確かめた。
【００２４】
ついで、図１（ｄ）  に示したように、ガラス基板１表面の周縁部に枠状のシール材８を形成する。シール材８はガラス基板２の周縁部に形成してもよい。このシール材８の高さは柱状スペーサ５と同じ３．５μｍ  に設定する。そして、シール材８が形成されたガラス基板１の表面に液晶９を滴下する。
ついで、図１（ｅ）  に示したように、液晶９が滴下されたガラス基板１の表面に柱状スペーサ５が形成されたガラス基板２の表面を対向させて貼り合わせる。
【００２５】
上記実施例では、光洗浄を配向膜形成前にのみ行う場合について述べたが、それ以外の工程、たとえばラビング工程等の後に行う光洗浄においてもエキシマランプを用いることが望ましい。
また、上記実施例では光洗浄にエキシマランプを用いたが、従来の低圧水銀ランプはエキシマランプに比べてコストや取り扱いの容易さの点で優れている。そこで、低圧水銀ランプを用いた場合においても柱状スペーサの高さを設計値通りに維持するためには、以下のような方法を用いることができる。
【００２６】
即ち、予め光洗浄による樹脂膜の膜厚減少分の見積もりを行う。そして、この膜厚減少分に応じて樹脂膜を柱状スペーサの高さ設計値より厚く塗布する。たとえば、光照射量を５００  ｍＪ／ｃｍ２とする光洗浄では図２から２００  ｎｍの膜厚減少が予想される。従って、樹脂膜の塗布厚をこの分だけ設計値に上乗せして３．７  μｍ  に設定する。
【００２７】
また、樹脂膜を柱状スペーサの高さ設計値より厚く塗布し、光洗浄を行う際に柱状スペーサの高さが設計値に等しくなるように光照射量を制御する。これによって光洗浄後に柱状スペーサの高さを設計値に等しくすることができる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、液晶の封入に際して基板間のギャップを設計値通りに保持することができるので、液晶表示パネルの大面積化に伴う表示品位の劣化を防ぐ上で有益である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を説明する工程断面図
【図２】樹脂膜の膜厚減少量と光照射量との関係を示す図
【図３】従来例を説明する工程断面図
【図４】柱状スペーサの高さの影響を説明する断面図
【符号の説明】
１、２  ガラス基板
５  柱状スペーサ
６、７  配向膜
８  シール材
９  液晶
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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