JP4330785B2 - 液晶表示装置の製造方法及び液晶表示装置の製造装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置の製造方法及び液晶表示装置の製造装置に関し、より詳しくは、シリンジからの吐出によって液晶を基板に供給する工程を有する液晶表示装置の製造方法と、液晶表示装置の製造に使用される装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、画素電極、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等を有するＴＦＴ基板と、対向電極、カラーフィルタ等を有する対向基板を貼り合わせ、ＴＦＴ基板と対向基板の間に液晶を封入した構造を有している。
ＴＦＴ基板と対向基板の間に液晶を封入する方法としては、真空注入法や滴下法などが採用されている。
【０００３】
真空注入法は、一部に液晶導入口を有する枠状のシール材を挟んで２枚の基板を貼り合わせて空のセルを形成し、液晶導入口を通して基板間を真空状態にした後に、空セルの内外の気圧の差を利用して液晶を基板間に導入する方法である。滴下法は、ＴＦＴ基板のうち枠状にシール材が塗布された領域の内側に液晶を滴下した後に、真空雰囲気中でＴＦＴ基板と対向基板を貼り合わせてセルを形成する方法である。
【０００４】
滴下法は、真空注入法に比べて、枠状のシール材の液晶導入口を封入する手間や液晶導入口周辺の洗浄の手間がかからないといった利点がある。滴下法に使用される液晶供給用のシリンジとして、例えばエア方式、チュービング方式、プランジャ方式などがあり、液晶のような低粘度液剤の吐出では、それらの方式のうちのいずれかが採用される。
【０００５】
低粘度剤を微量且つ高精度で吐出させる場合には、一般にプランジャ方式が採用されている。プランジャ方式には容積計量型、モータ駆動型等がある。
プランジャ方式に使用されるシリンジは図１(a) に示すような構造を有し、液晶100 を入れたシリンジ101 内でプランジャ102 を移動することによりシリンジ101 下端の針103 から液晶を基板104 に向けて吐出させるといった操作がなされる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、液晶表示装置では、適正な表示を得るために液晶量を高精度に封入するという要求がある。
しかし、針103 から吐出される液晶100 が微量な場合には、図１(b) に示すように液晶100 の吐出時又は吐出後に液晶100 が針103 の先端に付着することがある。
【０００７】
針の先端に液晶が付着して残ると、セルへの液晶の供給量の精度が低下して表示に障害が発生する。
液晶が目標量よりも少なくなるとセル内に真空の気泡が混入し、また液晶が目標量よりも多くなるとセル厚に異常をきたす。液晶の液晶表示セルへの供給量が目標値よりも少なくなると液晶の無い部分が画像上で線として現れる。また、液晶の量が目標値よりも多くなると液晶表示セルが部分的に膨らんで画像表示の劣化を招く。液晶が目標量よりも多くなる場合として、例えば、ｎ（ｎ；自然数）枚目の基板への液晶の供給を終えた際に針に付着した液晶が、ｎ＋１枚目の基板に落下する場合がある。
【０００８】
針の先端での液晶付着は、図１(a) に示した装置を使用する場合に、液晶の吐出速度を上げることによって無くすことができるが、そのような条件では吐出精度が低くなるといった不都合がある。
本発明の目的は、基板への液晶供給量を高精度にすることができる液晶表示装置の製造方法及び液晶表示装置の製造装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記した課題は、給液針から液晶を基板に供給した後に、給液針の表面に付着した液晶を外部からの力で落下させることにより解決する。外部からの力として、液晶針に気体を吹き付けている。給液針の表面に付着した液晶を吹き落とす手段として、例えば気体を吹き付ける給気手段を給液針の周囲に配置する構造を採用する。
【００１０】
これにより、給液針に付着した液晶を外部からの力によって落下させて基板に供給することにより、液晶は基板上で高精度の量で供給されることになり、液晶表示装置の表示が良好になる。
また、上記した課題を解決するための手段に関連する手段では、シリンジから吐出した液晶と同じ規定量の液晶を外部からシリンジ内に補給することにより、給液針への液晶の押圧力を一定にし、さらに液晶がシリンジの給液針の表面に残らないような速度で液晶を給液針から吐出するようにしている。
【００１１】
これにより、液晶は給液針の表面に残らず、しかも、シリンジ内では同じ量の液晶の吐出が開始されることになって液晶の吐出条件のバラツキが抑制される。これにより、液晶表示装置内での液晶量の誤差が従来よりも小さくなり、液晶表示装置の表示不良が低減される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１の実施の形態）
図２は、本発明の第１実施形態の液晶表示装置の製造に使用される液晶供給装置を示す構成図である。
【００１３】
図２において、液晶供給用のシリンジ１の下端には、シリンジ１内の液晶Ｌを第１の基板１０に滴下するための中空の給液針３が取り付けられている。そのシリンジ１の内部には、駆動源４に接続されたプランジャ５が挿入され、プランジャ５の下降によって液晶Ｌを給液針３の先端から押し出すようになっている。プランジャ５は、駆動源４によって機械的に上下動される。
【００１４】
シリンジ１の下方には、第１の基板１０を載置する載置台６が移動可能に配置されている。また、シリンジ１は、載置台６と給液針３の間隔が例えば１０〜２０mmとなるような高さにあって横方向に移動可能に配置されている。
また、シリンジ１の給液針３の周囲には、給液針３の外周表面や吐出端に向けて気体（例えば空気）を吹き付ける給気針８を有する給気手段７が配置されている。給気針８は、給液針４の周りにほぼ等間隔で少なくとも２本配置される。給液針８は、その表面がテフロンコーティングされたものを使用してもよい。
【００１５】
給気手段７による給気針８からの気体の吹き出し速度と吹き出しのタイミング、およびシリンジ１からの液晶Ｌの吐出量と吐出速度は、それぞれ制御回路９によって制御される。
シリンジ１として、例えば武蔵エンジニアリング製の商品名ＳＭＰIII のデジタル制御プランジャ方式ディスペンサを使用し、また、給気手段７として例えば武蔵エンジニアリング製の商品名Σ８０００のエアー方式ディスペンサを使用する。
【００１６】
次に、上記した液晶供給装置を使用して液晶表示パネルに液晶を供給する方法を説明する。
まず、図３(a) に示すように、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、画素電極、配線、スペーサ等が形成された第１の基板（ＴＦＴ基板）１０を用意する。そして、第１の基板１０のうちのＴＦＴが形成された面の表示領域の周縁に沿って紫外線硬化型のシール材１１を塗布する。第１の基板１０としては、例えばガラス、石英等の透明基板が用いられる。１枚の基板が複数の表示パネル用の場合、１枚の基板には複数の表示領域が存在する。なお、シール材１１には、光照射により硬化する光開始剤が含まれる。
【００１７】
続いて、第１の基板１０を載置台６の上に載せた状態で、シリンジ１内のプランジャ５を例えば速さ２mm/sec以下で連続して下降させると、給液針３の先端では図４(a) に示すように液晶Ｌが突出して滴状となる。その滴は徐々に大きくなり、ついには図４(b) に示すように自重によって第１の基板１０上に落下する。液晶Ｌの落下の最中でも給液針３の先端にはシリンジ１から液晶Ｌが連続して送られてくるのでその先端には再び液晶Ｌの滴が形成されることになる。
【００１８】
このように給液針３の先端では、滴の形成と滴の落下が繰り返されることになる。
液晶Ｌの滴下と滴下の間には、載置台６とシリンジ１の少なくとも一方を移動して第１の基板１０上での吐出位置を変える。従って、複数箇所に液晶Ｌが供給された第１の基板１０の上面は図３(b) に示すような状態になる。
【００１９】
そして、第１の基板１０の最終吐出位置での液晶Ｌの滴下が終えた時点でプランジャ５の移動は停止され、シリンジ１から給液針３には液晶が送られてこなくなる。そして、給液針３の先端近傍の表面には、図４(c) に示すように液晶Ｌが付着して残ることがある。
給液針３の表面に付着した液晶Ｌは、第１の基板１０上での液晶Ｌの総量を目標量より少なくする原因となったり、或いは、別の第１の基板１０上での液晶Ｌの総量を目標量より多くする原因となる。
【００２０】
そこで、第１の基板１０上での液晶供給量の誤差を無くし又は小さくするために、プランジャ５を停止した後に、図５(a) に示すように、給気針８から給液針３に空気又はその他の気体を吹き付けることにより、図５(b),(c) に示すように給液針３の表面に残された液晶Ｌを斜め上方から第１の基板１０に向けて強制的に吹き飛ばす。給気針８から出す空気の風圧は、０．５〜２．０kgf/cm² の範囲で、その空気を０．５秒程度吹き出すことが好ましい。また、給気針８は、給液針３に対して３０度程度傾けるように配置する。
【００２１】
これにより、シリンジ１から給液針３に送られた液晶Ｌの量と、実際に給液針３から第１の基板１０に吐出された液晶Ｌの量との誤差が無くなるか、或いは従来よりも小さくなる。
第１の基板１０への液晶Ｌの供給を終えた後に、図６(a) に示すように、対向電極、カラーフィルター等が形成された透明な第２の基板（対向基板）１２を用意する。そして、第１及び第２の基板１０，１２を減圧雰囲気に置いて、図６(b) に示すように、第１の基板１０と第２の基板１２をシール材１１を介して貼り合わせて液晶表示セルを作製する。第２の基板１２は対向電極の形成面を第１の基板１０に対向させる。これにより、第１の基板１０と第２の基板１２の間で液晶Ｌが挟まれる。
【００２２】
さらに、紫外線照射によりシール材１１を硬化させ、これにより第１の基板１０と第２の基板１２が固定される。
そして、減圧雰囲気から大気中に取り出された第１の基板１０と第２の基板１２の間の液晶Ｌは、大気による基板１０，１２間の押圧力によって均一に広がることになる。
【００２３】
なお、給気針８から給液針３への気体の吹き出しのタイミングは、給液針３から液晶Ｌの吐出中に開始してよいし、プランジャ５の移動を停止する直前から開始してもよい。
給液針３の先端近傍に残った液晶を吹き飛ばした場合と吹き飛ばさなかった場合の第１の基板１０への液晶の供給量を調べたところ、表１と表２のような結果が得られた。
【００２４】
表１は、給液針３に付着した液晶を吹き飛ばさなかった従来方法による液晶の塗布量を示し、表２は、給液針３に付着した液晶を吹き飛ばした本発明の実施形態による液晶の塗布量を示している。
表１と表２の各サンプル（基板）においては、それぞれ０．１００ccの液晶を供給するように駆動源４によるプランジャ３の移動量を決定している。また、表１、表２の実験では、液晶を１ショットでサンプルに供給している。なお、液晶の比重は、ほぼ１である。
【００２５】
【表１】

【００２６】
【表２】

【００２７】
表１によれば、給液針３に付着した液晶を吹き飛ばさなかった結果、サンプル上の液晶供給量の最大値と最小値の差が２．２mg、平均値が９９．３５mg、標準偏差が０．６２０４８４ｍｇとなった。
これに対して、表２によれば、給液針３に付着した液晶をサンプルに向けて吹き飛ばした結果、サンプル上の液晶供給量の最大値と最小値の差が０．５mg、平均値が９９．８５mg、標準偏差が０．２０６８２８ｍｇとなり、各サンプルの液晶供給量の誤差は従来に比べて極めて小さくなった。
【００２８】
ところで、上記した液晶は、給液針３の先端から液晶滴の自重、プランジャ５による押圧力、外部からの気体の吹き出しによって第１の基板１０上に落下するようにしている。その他に、液晶の落下のために外部から作用させる力として、図２で符号１３に示す帯電器により第１の基板１０を帯電させることにより液晶滴との間に静電力を発生させてもよい。これにより、給液針３の表面の液晶Ｌを静電気によって基板１０に引き寄せるようにする。
【００２９】
なお、上記したプランジャ５の下降動作は、連続的でなく間欠的であってもよい。
（第２の実施の形態）
図２に示した液晶供給装置は、プランジャ方式のシリンジを用いているが、図７に示すようなエア方式のシリンジ１５を用いてもよく、このエア方式の場合でも給液針の周囲に給気針８を配置してもよい。エア方式のシリンジ１５では、シリンジ１５に入れられた液晶Ｌを上から空気圧で加圧することによって、シリンジ１５先端の給液針１７から液晶が滴下される。
【００３０】
エア方式のプランジャでは、同じ空気圧をシリンジ１５内に加えても、基板１０上に吐出された液晶の総量は表３に示すようにシリンジ１５内の液の残量によってバラツキが生じる。表３では、１枚目のサンプルへの液晶供給開始時点でのシリンジ１５内の液晶の量を１５ｇとした場合と、７ｇとした場合と、２．５ｇとした場合を示している。なお、表３では、比重が液晶と同じ純水を使用し、１塗布回数（１サンプル）当たり３０ショットとして液供給の目標量を１００ｇとした。
【００３１】
【表３】

【００３２】
従って、液晶の供給量の精度を高めるためには、図２に示したプランジャ式のシリンジ１を用いる方が好ましい。ただし、エア式のシリンジ１５であっても、空気圧を調整して液晶の供給量を高精度で保つことは可能であり、給液針１７に付着した液晶の吹き飛ばしは、液晶供給量の精度をさらに高くするためには有効である。
【００３３】
エアー式のシリンジ１５においては、基板１０への液晶Ｌの供給量の誤差を少なくするためにできるだけシリンジ１５内での液晶の位置を同じにして基板１０に液晶を供給することが好ましい。次に、各基板への液晶の供給時点で、シリンジ１５内の液晶量を一定にする装置について説明する。
図８(a) 〜(c) は、図７とは異なるエアー式のシリンジを示している。
【００３４】
図８(a) 〜(c) に示したシリンジ２１では、その側面に液晶導入口２２が形成され、その液晶導入口２２には液晶補給源２３が液晶導入管２４を介して接続されている。液晶補給源２３として、例えばプランジャ式シリンジのような高精度吐出方式ディスペンサを使用する。また、シリンジ２１の中には空気圧によって下方に押圧されるピストン２５が挿入され、さらにシリンジ２１の下端には給液針２６が接続されている。
【００３５】
図８(a) は、１枚の第１の基板１０への液晶Ｌの供給を終えた状態を示している。この状態では、ピストン２５が液晶導入口２２よりも上の位置にある。
次に、図８(b) に示すように、シリンジ２１内のピストン２５を持ち上げるとともに、液晶供給源２３から液晶導入管２４、液晶導入口２２を通して液晶Ｌをシリンジ２１内に補充する。この場合、シリンジ２１内の圧力が変化しないように液晶供給源２３からの液晶Ｌの導入速度とピストン２５の上昇速度を調整する。また、液晶供給源２３からの液晶Ｌのシリンジ２１への導入量は、１枚の基板当たりに供給する液晶の規定量と等しくする。
【００３６】
次に、図８(c) に示すように、空気圧によってピストン２５を規定量だけ一気に押し下げて給液針２６から第１の基板１０に向けて液晶を吐出し、給液針２６の外表面に液晶が付着して残らないようにする。第１の基板１０に液晶を供給した後は、図８(a) に示すような状態となる。
そのようなエアー式シリンジを使用する場合に、例えば１５インチパネル上で４８カ所、４８ショットであり、液晶総量を２５０ｍｇとし、また、２３インチパネル上で１２８ショットで液晶総量を６５０ｍｇとする。
【００３７】
以上のように、図８(a) 、図８(b) 、図８(c) の動作を繰り返すことにより、第１の基板１０に液晶Ｌを供給する毎にピストン２５の下のシリンジ２２内は常に同じ液量となるので、液晶Ｌの供給量の目標値に対する誤差はさらに小さくなり、高精度定量液晶突出が実現される。
その後、第１の基板１０と第２の基板１２を貼り合わせるが、その工程は第１実施形態と同じであるので省略する。なお、図８に示したシリンジとして、図２に示したプランジャ式を採用してもよい。
【００３８】
なお、上記した２つの実施形態では、第１の基板１０にシール材１１を塗布しさらに液晶を供給するようにしているが、第２の基板１２にシール材を塗布しさらにその上に液晶を供給してもよい。
（付記１）第１の基板の第１面上で表示領域の周縁に沿ってシール材を形成する工程と、
液晶が入れられたシリンジの下部に取り付けられた給液針の先端から、前記第１の基板の前記第１面に向けて液晶を吐出する工程と、
前記液晶の吐出最中又は吐出後に前記給液針の表面に付着している前記液晶を外部の力によって前記第１の基板に滴下させる工程と
を有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
（付記２）前記外部の力は、前記給液針に気体を吹き付けることによって発生させることを特徴とする付記１に記載の液晶表示装置の製造方法。
（付記３）前記給液針の表面から液晶を吹き着ける方法は、前記給液針の周辺に配置された給気針の先端から前記給液針の前記表面に向けて気体を吹き出す方法であることを特徴とする付記２に記載の液晶表示装置の製造方法。
（付記４）前記外部の力は、前記基板を帯電させて前記基板との静電気により発生させることを特徴とする付記１に記載の液晶表示装置の製造方法。
（付記５）前記シリンジ内の前記液晶は、機械的に押圧されるプランジャによって前記給液針に押し出されるか、エアー圧力によって前記給液針に押し出されることを特徴とする付記１に記載の液晶表示装置の製造方法。
（付記６）第１の基板の第１面上で表示領域の周縁に沿ってシール材を形成する工程と、
液晶が入れられたシリンジの下部に取り付けられた給液針の先端から、該給液針の表面に最終的に液晶が残らない吐出速度で前記第１の基板の前記第１面に向けて前記液晶を規定量で一気に吐出する工程と、
前記シリンジの内部に前記規定量の液晶を供給する工程と
を有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
（付記７）基板を載置する載置台と、
前記載置台の上方に配置され且つ液晶が入れられるシリンジと、
前記シリンジの下部に取り付けられて前記液晶を吐出する給液針と、
前記給液針の周囲に配置されて前記給液針へ気体を吹き出す給気手段と
を有することを特徴とする液晶表示装置の製造装置。
（付記８）前記給気手段は前記給液針に向けた吹き出し口を有する給気針を有し、該給気針は少なくとも２本有することを特徴とする付記７に記載の液晶表示装置の製造装置。
（付記９）前記シリンジは、機械的又はエアー圧力によって前記給液針の先端から前記液晶を吐出する構造を有することを特徴とする付記７に記載の液晶表示装置の製造装置。
（付記１０）前記シリンジと前記載置台は、相対的に移動可能に配置されることを特徴とする付記７に記載の液晶表示装置の製造装置。
（付記１１）基板を載置する載置台と、
前記載置台の上方に配置され且つ液晶が入れられるシリンジと、
前記シリンジの内部に移動可能に挿入されるピストンと、
前記シリンジの下部に取り付けられて前記液晶を吐出する給液針と、
前記シリンジの内部に規定量の液晶を供給する液晶定量供給手段と
を有することを特徴とする液晶表示装置の製造装置。
（付記１２）前記ピストンは、空気圧によって押圧されることを特徴とする付記１１に記載の液晶表示装置の製造装置。
（付記１３）前記液晶定量供給手段は、プランジャ式シリンジであることを特徴とする付記１１に記載の液晶表示装置の製造装置。
【００３９】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、給液針から液晶を基板に供給した後に、給液針の表面に付着した液晶を外部からの力で落下させるようにしたので、液晶を基板上で高精度の量で供給することができる。
また、本発明に関連する発明によれば、シリンジから吐出した液晶と同じ量の液晶を外部からシリンジ内に補給することにより、給液針への液晶の押圧力を一定にし、さらに液晶がシリンジの給液針の表面に残らないような速度で液晶を給液針から一気に吐出するようにしたので、液晶は給液針の表面に残らず、しかも、シリンジ内では同じ条件で液晶の吐出が開始されることになって液晶の吐出条件のバラツキを抑制できる。
【００４０】
以上により、液晶表示装置内での液晶量の誤差が従来よりも小さくし、液晶表示装置の表示不良を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１(a) は、従来の液晶供給装置を示す側面図、図１(b) は、液晶供給装置から液晶を吐出した後の給液針を示す側面図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態の液晶表示装置の製造に用いられる液晶供給装置を示す図である。
【図３】図３(a) は、本発明の第１実施形態において液晶が供給される対象となる第１の基板を示す平面図、図３(b) は、第１の基板に液晶が供給された状態を示す平面図である。
【図４】図４(a) 〜(c) は、図２に示した液晶供給装置による液晶の基板への供給工程を示す図（その１）である。
【図５】図５(a) 〜(c) は、図２に示した液晶供給装置による液晶の基板への供給工程を示す図（その２）である。
【図６】図６(a),(b) は、本発明の第１実施形態の液晶表示装置を構成する基板の貼り合わせ工程を示す斜視図である。
【図７】図７は、本発明の第２実施形態の液晶供給装置の製造に使用されるエア式シリンジを示す側面図である。
【図８】図８(a) 〜(c) は、本発明の第２実施形態の液晶供給装置の製造に使用されるシリンジによる液晶吐出工程を示す図である。
【符号の説明】
１…シリンジ、２…シリンジ、３…給液針、４…駆動源、５…プランジャ、６…載置台、７…給気手段、８…給気針、９…制御回路、１０…第１の基板、１１…シール材、１２…第２の基板、１５…シリンジ、１７…給液針、２１…シリンジ、２２…液晶導入口、２３…液晶補給源、２４…液晶導入管、２５…ピストン、２６…給液針、Ｌ…液晶。

Claims (3)

1. 基板の第１面上で表示領域の周縁に沿ってシール材を形成する工程と、
   液晶が入れられたシリンジの下部に取り付けられた給液針の先端から、前記基板の前記第１面に向けて液晶を吐出する工程と、
   前記液晶の吐出後に前記給液針の表面に付着している前記液晶を前記給液針に気体を吹き付けることによって前記基板に滴下させる工程と
   を有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
2. 基板を載置する載置台と、
   前記載置台の上方に配置され且つ液晶が入れられるシリンジと、
   前記シリンジの下部に取り付けられ、前記載置台の表面に対して垂直な方向に向いた吐出口を有し、当該吐出口から前記液晶を吐出する給液針と、
   前記給液針の周囲に配置されて前記給液針へ気体を供給する給気手段と、
   前記給気手段に取り付けられ、前記給液針の表面に対して斜め下方に向いた吹出口を有し、当該吹出口から前記給液針へ前記気体を吹き出す給気針と
   を有することを特徴とする液晶表示装置の製造装置。
3. 前記給気針は、前記給液針の周囲に同じ間隔で少なくとも２本配置されていることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置の製造装置。

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