(57)【要約】【課題】  基板の乾燥状態に伴う配向膜ムラを防止した液晶表示素子の製造方法を提供すること。【解決手段】  本発明の液晶表示素子の製造方法は、一対の基板の表面に所定の電極等を形成した後に、一対の基板の表面に配向膜をそれぞれ形成し、一対の基板の表面を対向させて周囲をシール材により貼り合わせ、内部に液晶を封入することからなる液晶表示素子の製造方法において、前記配向膜を形成する工程は、少なくとも、所定の電極等が形成されたマザー基板１１上に、溶媒を含む塗膜１２を塗布する工程と、塗膜１２が形成されたマザー基板１１を所定温度に加熱するとともに、マザー基板１１の表面に不活性ガスを吹き付けて溶媒を揮発させる仮焼成工程と、仮焼成工程が完了した後に、所定温度よりも高い別の温度で配向膜形成材料を硬化させて配向膜を形成する本焼成工程と、を含む。【選択図】      図２
2007003751.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板の表面に所定の電極等を形成した後に、前記一対の基板の表面に配向膜をそれぞれ形成し、前記一対の基板の表面を対向させて周囲をシール材により貼り合わせ、内部に液晶を封入することからなる液晶表示素子の製造方法において、
前記配向膜を形成する工程は少なくとも、
前記所定の電極等が形成された基板上に溶媒を含む配向膜形成材料を塗布する工程と、
前記溶媒を含む配向膜形成材料が塗布された基板を所定温度に加熱するとともに、前記基板の表面に不活性ガスを吹き付けて前記溶媒を揮発させる仮焼成工程と、
前記仮焼成工程が完了した後に、前記所定温度よりも高い別の温度で前記配向膜形成材料を硬化させて配向膜を形成する本焼成工程と、
を含むことを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
【請求項２】
前記仮焼成工程において前記基板の表面に吹き付ける不活性ガスは、前記基板の中央部分に吹き付けることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項３】
前記仮焼成工程において前記基板の表面に吹き付ける不活性ガスの温度は、常温であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項４】
前記不活性ガスは窒素ガスであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示素子の製造方法に係り、特に、配向膜形成工程において生じるムラを防止するための液晶表示素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
多くの液晶表示素子は、ガラス等の透明基板からなる一対の基板を備えている。この一対の基板のうち、一方の基板（アレイ基板）上にはマトリクス状に配線が形成され、これらの配線の交差部には薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成され、各配線に囲まれた領域には画素電極が形成されている。また、他方の基板（カラーフィルタ基板）上にはマトリクス状にブラックマトリクスが形成され、このブラックマトリクスにより囲まれた領域にＲ、Ｇ、Ｂ等からなるカラーフィルタが形成されている。そして、この一対の基板は、周囲をシール材によって貼り合わされ、内部に液晶が封入されることにより組み立てられる。
【０００３】
ところで、このような構成からなる液晶表示素子は、内部に封入される液晶の液晶分子を一定の配列で並べる（配向する）必要がある。そのため、前述のような各構成部材が形成された一対の基板上には、液晶分子を配向するための配向膜が形成される。この配向膜は所定の材料（例えばポリイミド）からなり、その表面に種々の表示方式（例えばＴＮモード、ＳＴＮモード等）に応じてラビング処理を施すことにより、液晶分子を所定の配列に配向する配向膜を形成するものである。
【０００４】
この配向膜を形成する工程は、一般に、配向膜形成材料を溶媒に溶解させた溶液を基板上に所定の方法で塗布し、この基板を加熱することにより溶媒のみを揮発させ（仮焼成）、続いて、溶媒が揮発した配向膜形成材料をさらに高温で加熱することにより配向膜形成材料を硬化（ポリイミド化）させ（本焼成）て配向膜を形成した後、この配向膜にラビング処理を施している（下記特許文献１及び２参照）。
【０００５】
そして、上述の仮焼成を行う従来の仮焼成装置としては、例えば、図４に示すような装置が知られている。この仮焼成装置３０は、液晶表示素子を構成する矩形平板状の基板３１の表面に所定の電極等を形成した後、所定の溶媒に溶解させた配向膜形成材料３２を所定の方法、例えばスピンコート法により塗布し、この配向膜形成材料３２が塗布された基板３１を加熱して乾燥させる装置であり、基板３１の加熱乾燥手段として配向膜形成材料３２が塗布された基板３１が載置されるホットプレート３４を備えている。
【０００６】
なお、ここで示した基板３１は、複数、例えば４つの表示領域３３がマトリクス状に形成され、後に切断されて複数の基板となるマザー基板であり、これら表示領域３３のそれぞれに対応して配向膜となる配向膜形成材料３２が塗布されている。
【０００７】
そして、図３に示す従来の仮焼成装置３０を用いた仮焼成方法では、基板に塗布された配向膜形成材料３２から溶媒のみを揮発させるために、基板３１は配向膜形成材料３２が上向きになるようにホットプレート３４上に載置され、約１００℃で約２０秒加熱されている。
【特許文献１】特開平５−２０３９５３号公報
【特許文献２】特開平１０−１６１０７８号公報（図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、配向膜の厚みやそのムラは液晶の表示特性、特に、液晶分子のチルト角に影響を与える。しかしながら、上述した従来の仮焼成方法では、ホットプレートによる基板下部からの加熱による乾燥、すなわち溶媒の揮発を行うため、基板上に塗布された配向膜形成材料は基板周辺、すなわち基板の隅部から中央部に向かって揮発していくため、乾燥状態の変化に伴う乾燥ムラが生じる。しかも、より大きなマザー基板を使用した場合には、仮焼成に長時間を要するため、基板隅部に塗布された配向膜形成材料の乾燥時間と基板中央部に塗布された配向膜形成材料の乾燥時間との間に大きな差異が生じるため、より乾燥ムラを生じ易い。
【０００９】
また、この仮焼成工程においてホットプレートによる加熱を長時間行うと、基板に反りが生じることがあり、液晶表示素子の製造歩留まりを低下させるという問題も存在している。
【００１０】
本発明者らは、上述の問題点に鑑み、配向膜を形成する仮焼成時において、配向膜形成材料の乾燥を基板上の位置に関わらず均一に行うことができる方法を種々検討した結果、ホットプレートにより基板を加熱するとともに、基板表面に不活性ガスを吹き付けると、より短時間に配向膜形成材料の乾燥を行うことができるとともに、基板上の各位置での乾燥にかかる時間を均一にでき、もって乾燥ムラを抑えることができることを見出し、本発明に至ったものである。
【００１１】
すなわち、本発明の目的は、基板の乾燥状態に伴う配向膜ムラを防止した仮焼成工程を備えた液晶表示素子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために、本願の請求項１にかかる液晶表示素子の製造方法の発明は、一対の基板の表面に所定の電極等を形成した後に、前記一対の基板の表面に配向膜をそれぞれ形成し、前記一対の基板の表面を対向させて周囲をシール材により貼り合わせ、内部に液晶を封入することからなる液晶表示素子の製造方法において、
前記配向膜を形成する工程は、少なくとも
前記所定の電極等が形成された基板上に溶媒を含む配向膜形成材料を塗布する工程と、
前記溶媒を含む配向膜形成材料が塗布された基板を所定温度に加熱するとともに、前記基板の表面に不活性ガスを吹き付けて前記溶媒を揮発させる仮焼成工程と、
前記仮焼成工程が完了した後に、前記所定温度よりも高い別の温度で前記配向膜形成材料を硬化させて配向膜を形成する本焼成工程と、
を含むことを特徴とする。
【００１３】
また、本願の請求項２にかかる発明は、請求項１にかかる液晶表示素子の製造方法において、前記仮焼成工程において前記基板の表面に吹き付ける不活性ガスは、前記基板の中央部分に吹き付けることを特徴とする。
【００１４】
また、本願の請求項３にかかる発明は、請求項１にかかる液晶表示素子の製造方法において、前記仮焼成工程において前記基板の表面に吹き付ける不活性ガスの温度は、常温であることを特徴とする。
【００１５】
また、本願の請求項４にかかる発明は、請求項１〜３のいずれかにかかる液晶表示素子の製造方法において、前記不活性ガスは窒素ガスであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は上記構成を備えることにより、以下に示すような優れた効果を奏する、すなわち、請求項１に係る発明によれば、仮焼成工程の際に、基板を例えばホットプレート等を用いて所定温度に加熱するとともに、基板表面に向かって不活性ガスを吹き付けるため、溶媒の揮発時間を短縮でき、しかも、基板隅部と中央部との揮発時間の時間差を小さくできるので、配向膜形成材料の乾燥ムラによる配向ムラを減少させることができる。また、基板表面に不活性ガスを吹き付けることにより基板表面に気流が生じるため、基板表面付近がこの溶媒の不飽和雰囲気となるので、溶媒が短期間で揮発し、液晶表示素子製造時の歩留りの向上及び製造効率の向上を達成することができるようになる。
【００１７】
また、請求項２に係る発明によれば、不活性ガスを基板中央部に向けて吹き付けることにより、乾燥時間の最もかかる中央部の乾燥時間を短縮でき、以って基板全体の乾燥時間を均一にでき、乾燥ムラに伴う配向ムラを減少させることができる。
【００１８】
また、請求項３に係る発明によれば、不活性ガスを高温とすると乾燥時間をより短縮することができるが、基板に反りが生じる恐れがあるため、常温の不活性ガスを吹き付けることにより乾燥時間を短縮させるとともに、基板に反りが生じることがなくなり、液晶表示素子の製造歩留まりを向上させることができるようになる。
【００１９】
また、請求項４に係る発明によれば、不活性ガスを窒素ガスとすることにより、低コストで液晶表示素子の製造歩留りを向上させることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の最良の実施形態を説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための液晶表示素子の製造方法を例示するものであって、本発明をこの液晶表示素子の製造方法に特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものも等しく適応し得るものである。
【実施例】
【００２１】
図１は本発明の一実施例に係る液晶表示素子の製造工程における配向膜形成工程を示す図であり、図２は本発明の一実施例に係る仮焼成装置の概略構成を示す斜視図であり、図３は本発明の一実施例に係る仮焼成装置の概略構成を示す平面図である。なお、本発明の液晶表示素子の製造工程は、配向膜の形成工程以外は従来の方法と同様であるので、その具体的な方法については省略し、以下においては配向膜の形成工程のみ説明する。
【００２２】
液晶表示素子に使用されている配向膜を形成する工程は、液晶表示素子を構成する所定の電極等が形成された基板を複数枚備えるマザー基板に対し、印刷法やスピンコート法などの一般的な塗布方法を利用して、溶媒に配向膜形成材料としてのポリイミド形成材料を溶解した溶液を塗布して塗膜を形成した後、この塗膜の仮焼成を行って溶媒を揮発させ、その後、塗膜を２００℃程度の温度で本焼成してポリイミド形成材料を硬化（ポリイミド化）させる。そして、さらにポリイミド化後の塗膜にラビング処理のような配向処理を施すことにより配向膜を得ている。
【００２３】
上述の溶媒としては、γ−ブチルラクトンやｎ−メチル−２−ピロリドンなどの有機溶媒を用いることができ、配向膜としては、ポリイミドの他にポリビニルアルコールなどの透明樹脂を用いることができる。
【００２４】
本発明の実施例で使用した仮焼成装置１０は、液晶表示素子の製造装置の一部を構成する装置である。すなわち、図示しない液晶製造装置により複数個の表示領域が形成されたマザー基板１１は、搬送路ａにより最初に配向膜形成材料塗布装置ｂに挿入され、この配向膜形成材料塗布装置ｂにおいて、マザー基板１１上に例えば所定の配向膜形成材料の溶剤を印刷法により表示領域１３に対応させて、表示領域１３よりも若干大きく均一に配向膜形成材料を塗布して塗膜を形成する。その後、塗膜が形成されたマザー基板１１は再度搬送路ａにより仮焼成装置１０にまで移送される。
【００２５】
この実施例で使用した仮焼成装置１０は、搬送路ａの両側にそれぞれ１個ずつ計２個配置されており、搬送路ａにより搬送されてきたマザー基板１１は搬送路の中央に配置されたロボットアームｃにより２つの仮焼成装置１０に相互に挿入され、塗膜が仮焼成されたマザー基板１１は、再度ロボットアームｃにより仮焼成装置１０から取り出されて搬送路ａに戻され、本焼成装置ｄに搬送されて本焼成が行われるようになっている。
【００２６】
マザー基板１１は、図２に示すように、表面上に複数、例えば４つの表示領域１３が形成された切断前の基板であり、前記配向膜形成材料塗布装置ｂにおいては、これら表示領域１３のそれぞれに対応して配向膜形成材料を塗布することにより塗膜１２が形成される。
【００２７】
仮焼成装置１０は、配向膜形成材料と溶媒とからなる塗膜１２が形成されたマザー基板１１の表面が上向きに位置するよう配置されるステージ１４を備えている。このステージ１４は、マザー基板１１より大きな矩形平板状に形成され、上端面にマザー基板１１が配置される平坦な設置面１５が設けられている。そして、このステージ１４の内部には、このステージ１４の設置面１５に配置されたマザー基板１１を加熱するヒータ（図示せず）が収容されており、いわゆるホットプレートを構成している。
【００２８】
さらに、仮焼成装置１０は、その一側面が塗膜１２が形成されたマザー基板１１が搬入される搬入口となっており、このステージ１４の両側端部及び搬入口に対向する一側端部のそれぞれの上方に、端部に不活性ガス供給源が接続され、マザー基板１１に不活性ガスを供給するための筒状のノズル１６が設けられている。これらのノズル１６は、それぞれが近接するステージ１４の側端部に沿って平行に取り付けられており、図２に示すように、「コ」の字型に配置されている。
【００２９】
ノズル１６には、図２に示すように、不活性ガスとしての窒素ガスを噴出させるための孔１８が複数個設けられている。これらの孔１８は、ノズル１６の軸方向に沿って互いに等間隔に離間された位置にそれぞれ穿設されており、これら各孔１８は側方より若干下方に向けて傾斜した開口面を有している。すなわち、このノズル１６の孔１８は、ステージ１４の設置面１５に載置されたマザー基板１１のほぼ中央部分に向けて窒素ガスを噴出するように設けられており、この塗膜１２中の溶媒を揮発させて塗膜１２を乾燥させる。
【００３０】
なお、仮焼成装置１０は、ノズル１６をステージ１４の３つの側端部の上方に設けて「コ」の字型に配置したが、ステージ１４の搬入口を構成する一側端部にもノズル１６を設け、上方から見た場合に実質的に「ロ」の字型に配置することも可能である。ただし、上述したように、ステージ１４の搬入口を構成する一側端部を開放することによって、ノズル１６から噴出された窒素ガスの流れ（ガス気流）ができやすくなるため、塗膜１２から揮発した溶剤を塗膜１２の上方から速やかに取り除き、塗膜１２の上方を溶剤の不飽和雰囲気とすることにより塗膜１２の乾燥時間を短縮することができる。
【００３１】
次に、本発明の実施例にかかる仮焼成装置１０における配向膜仮焼成工程を説明する。まず最初に、配向膜形成材料（例えばポリイミド形成材料の非水溶液）の塗膜１２が形成されたマザー基板１１をロボットアームｃを用いてステージ１４の設置面１５上に搬送・載置し、次いで、ノズル１６の複数の孔１８から窒素ガスを噴出させるとともに、このステージ１４内のヒータをオン状態としてマザー基板１１をおよそ１００℃に加温する。このとき、ノズル１６の各孔１８から常温の窒素ガスをマザー基板１１のほぼ中央部分に向けて吹き付ける。そうすると、マザー基板１１上に塗布された塗膜１２から溶媒が揮発する。なお、このとき中央部に吹き付けられた不活性ガスにより、塗膜１２は全面に亘って均一に乾燥される。
【００３２】
そして、溶媒が揮発した塗膜１２を有するマザー基板１１は、次いで、ロボットアームｃ及び搬送路ａを介して本焼成装置ｄに挿入される。この本焼成装置ｄでは、マザー基板１１を仮焼成の際よりも高温、例えば２００℃に加熱し、この塗膜１２を完全に硬化、すなわちポリイミド化して配向膜を形成し、その後図示しないラビング装置において所定のラビング処理が行われる。そして、ラビング処理を終えた基板を用いて周知の製造方法により液晶表示素子が製造される。
【００３３】
このように、本実施例で使用した仮焼成装置１０によれば、ステージ１４の設置面１５に配置したマザー基板１１に対してノズル１６の各孔１８の位置を適宜調整し、各孔１８のそれぞれから噴出された窒素ガスをステージ１４の設置面１５に載置したマザー基板１１のほぼ中心部分に吹き付けることより、マザー基板１１上の塗布された塗膜１２から溶媒がマザー基板１１の中央部分から周辺に向けて徐々に揮発していく。
【００３４】
これに対し、従来のホットプレートのみによる加熱乾燥法によれば、マザー基板上の塗膜はマザー基板の周辺から中心部に向けて乾燥していくため、乾燥ムラが生じることがあるが、この実施例のように窒素ガスによるブロー乾燥とホットプレート等による加熱乾燥を組み合わせると、乾燥ムラを生ずることなく短時間（例えば、１０秒程度）でマザー基板１１上の塗膜１２を乾燥させることができるようになる。
【００３５】
この結果、従来のようにホットプレート等による加熱のみによって配向膜形成材料の乾燥を行う場合に比べ、マザー基板１１の表面に塗布した塗膜１２の乾燥を効率良く、より均一に、短時間でできるようになる。したがって、このマザー基板１１を用いて製造される液晶表示素子の製造時間の短縮と製造歩留まりの向上とを達成することができる。
【００３６】
また、ノズルから噴出する窒素ガスの温度は、熱によりマザー基板１１が反ることがないように、常温であるのが好ましい。また、ノズル１６から噴出する窒素ガスの流れを整流するとともに、この整流された窒素ガスを強制的に排気すると、さらなる乾燥時間の短縮が期待できるので、このような整流手段や排気手段を設けるようにしてもよい。
【００３７】
また、本実施例ではノズル１６から窒素ガスを噴出させた例を示したが、窒素以外のアルゴンやフッ素などを不活性ガスとして適宜用いることも可能である。
【００３８】
さらに、本実施例では、複数個の表示領域が形成されたマザー基板を用いた例を示したが、これに限らず、単一の表示領域が形成されている基板を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実施例における液晶表示素子の製造工程における配向膜形成工程を示す図である。
【図２】本発明の実施例にかかる仮焼成装置の概略構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施例にかかる仮焼成装置の概略構成を示す平面図である。
【図４】従来の仮焼成装置を説明するための斜視図である。
【符号の説明】
【００４０】
ａ・・・・搬送路
ｂ・・・・配向膜形成材料塗布装置
ｃ・・・・ロボットアーム
ｄ・・・・本焼成装置
１０・・・・仮焼成装置
１１・・・・マザー基板
１２・・・・塗膜
１３・・・・表示領域
１４・・・・ステージ
１５・・・・設置面
１６・・・・ノズル
１８・・・・孔
３０・・・・仮焼成装置
３１・・・・基板
３２・・・・溶剤
３３・・・・表示領域
３４・・・・ホットプレート
【図１】
2007003751.tif 000003
【図２】
2007003751.tif 000004
【図３】
2007003751.tif 000005
【図４】
2007003751.tif 000006