JP2004341077A - 液晶表示装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】液晶をステッピングモータを用いたディスペンサにより供給する製造方法では、ステッピングモータの１ショット当たりのパルス数で供給量の精度が決定され、狭ギャップで、高ギャップ精度が要求されるものには適用できなかった。
【解決手段】液晶の供給量がステッピングモータ４０に与えるパルス数に応じて制御されるディスペンサ４２を用い、液晶セル内部の面積と間隔によって決定される液晶の封入総量と第１の基板１０上の滴下総数によって決定される滴下量に対応する整数パルス数を基準パルス数とし、液晶の総滴下量が前記封入総量に近似するように基準パルス数を増減させて、第１の基板１０上の環状シール材１２によって囲まれる領域内に滴下する。
【選択図】 図２
【解決手段】液晶の供給量がステッピングモータ４０に与えるパルス数に応じて制御されるディスペンサ４２を用い、液晶セル内部の面積と間隔によって決定される液晶の封入総量と第１の基板１０上の滴下総数によって決定される滴下量に対応する整数パルス数を基準パルス数とし、液晶の総滴下量が前記封入総量に近似するように基準パルス数を増減させて、第１の基板１０上の環状シール材１２によって囲まれる領域内に滴下する。
【選択図】 図２
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に関し、ステッピングモータによって駆動されるディスペンサを用いて、狭ギャップで、高いギャップ精度の液晶表示装置の実現を可能とする製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は一対の基板を環状シール材を介して一体化した液晶セル内に液晶を充填して製造される。従来から採用されている真空注入工法の概要は以下の通りである。先ず一対の配向処理した電極付き基板を用意する。次に一方の基板上に一部が非連続の環状シール材を形成する。そして、この環状シール材で囲まれる領域に多数のボールスペーサを散布する。この基板に他の基板を位置決めし重ねて封着し液晶セルを構成する。この液晶セルと液晶とを真空雰囲気内に配置して環状シール材の非連続部分（注入口）を液晶に接触させ、その状態で液晶セルの外部雰囲気を真空状態から大気圧に戻すことにより液晶を液晶セル内に吸引充填させる。そして液晶セルを均一に加圧することにより余剰の液晶を注入口から除去して液晶セルの基板対向間隔（ギャップ）を均一にする。このようにしてギャップを均一にした液晶セルの注入口を紫外線硬化型樹脂で封口して液晶表示装置が製造される。
【０００３】
この工法は真空状態にした液晶セル内に外部の大気圧と液晶の毛細管現象を利用して液晶を注入するため、液晶セルの寸法、ギャップだけでなく、液晶の配向、粘度などによっても注入に長時間を要すという問題があった。
【０００４】
これに対して液晶注入時間を短縮しギャップ精度を向上する工法として滴下注入工法［ＯＤＦ（Ｏｎｅ Ｄｒｏｐ Ｆｉｌｌ）工法］が知られている。これは一対の基板のうち、環状シール材を形成した一方の基板上に微少量の液晶を多数滴下供給し、この基板と他の基板とを真空雰囲気中で重ねて均一に加圧し、シール材を硬化させ封着するもので、短時間で適正量の液晶を供給でき、また液晶の供給量を正確に制御できるため、狭ギャップで、高いギャップ精度が要求される液晶セルに適用される。
【０００５】
液晶を微少量吐出させるディスペンサとして、シリンジ内の液晶を気体圧力により吐出させるものと、シリンジに挿入したピストンにより液晶を吐出させるものとがある。気体圧力により吐出させるものは周囲温度や液晶の粘度などによって吐出量のばらつきが大きく液晶の滴下供給には適用しにくい。これに対してピストンを用いたものは、シリンジ内の液晶を押し出して吐出させるもので、吐出量がピストンの移動量で決定され周囲温度や液晶の粘度などの影響を受けにくく、さらにはピストンの移動駆動源としてステッピングモータを用いると、例えば基準量の液晶を滴下するのに１００パルス要する場合、基準量に対して１／１００の精度で供給量を制御することができるため液晶の滴下供給に好適である。
【０００６】
ディスペンサを用いた液晶表示装置の製造方法として、特許文献１には、基板上に供給した液晶の重量を計測し、規定の重量に達していない場合には不足分の液晶を追加することが開示されている。
【０００７】
また特許文献２には、滴下量が異なる複数のディスペンサを平行移動させ、多滴下量（５ｍｇ）の液晶で囲まれる領域の中央部に少滴下量（２ｍｇ）の液晶を配置することが開示されている。また多数のノズル（直径２ｍｍ）を所定の間隔（５ｍｍ）で配列した液晶滴下装置が開示されている。
【０００８】
また特許文献３には、ステッピングモータを用いたディスペンサを用い、１３型ＸＧＡ仕様の液晶セルの液晶塗布面を、一つの角部から縦、横方向にそれぞれ５ｍｍの位置を基準に、横方向に５ｍｍ間隔で６０点、縦方向に５ｍｍ間隔で４６点に区画し、セルギャップが５μｍの場合、各区画点に液晶を０．１３５ｍＬ滴下することにより、面内むらがなく、面内残気泡もない液晶セルを実現できることが開示されている。また一つのステッピングモータで多数本一組のディスペンサを駆動することにより供給時間を短縮できることも開示されている。
【０００９】
また特許文献４には特許文献３と同様に、多数のディスペンサを一直線上に配列し、これを所定ピッチ移動させて液晶を滴下することが開示され、その図５には基板上の液晶塗布領域をほぼ方形に区画し、ギャップを均一にするため、塗布領域周縁に沿う区画領域にはその内側部分に供給する液晶量の１／２〜１／４に設定して、各区画領域の中央に液晶を供給することが開示されている。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−２４２４７３号公報（第４頁、図１）
【特許文献２】
特開２００１−１３３７９９号公報（第３頁第４欄〜第４頁第５欄、図２、図４〜図５）
【特許文献３】
特開２００２−２５８２９９号公報（第４〜５頁、図１、図４）
【特許文献４】
特開２００２−１４３６０号公報（第５頁、図５）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで複屈折を利用したＩＰＳ方式の液晶表示装置は光の異方性を利用して発色させておりギャップのばらつきが表示品質に大きな影響を及ぼすため、ギャップ精度は重要である。特にセル周辺のギャップのばらつきによる表示むらや液晶密度がばらついて局部的にガラス歪を生じゼロ階調で生じる表示むら、低温での真空発泡、高温雰囲気での液晶の下方移動など表示品質に多大な影響を及ぼし製造上の裕度も狭いという問題があった。
【００１２】
一方、大型の液晶セルは振動などのストレスを受けると基板が撓り、その結果ギャップが拡大した部分ではボールスペーサが移動し基板に形成した配向膜を傷つける虞がある。また滴下した液晶の表面張力により散布したボールスペーサが移動したり凝集する虞もあり、ボールスペーサが偏って配置され、ギャップが不均一になる虞もある。
【００１３】
これに対して基板上に感光性樹脂を均一な厚みに塗布し光リソグラフィによって柱状に形成するポストスペーサは、所望位置に形成でき、一端が基板に固定されるため位置ずれがなく、高さのばらつきが小さいため、真空注入工法による液晶セルにも用いられており、大型で狭ギャップの液晶セルに好適であるが、前記ポストスペーサはその高さが液晶セルのギャップより低いと、ポストスペーサはスペーサの機能を果たさない。またギャップより高いとスペーサとして機能するが、高すぎると塑性変形してギャップが変動したときスペーサとして機能しないという問題があった。
【００１４】
また滴下注入工法では液晶供給量とギャップとの間には図７に示す関係がある。図はポストスペーサの高さを所定の高さ（ｈ）としたとき、実測した液晶の単位面積当たりの滴下量（ｘ）と液晶セルのギャップ（ｙ）の関係を示す。即ち液晶の量（ｘ）が少ないと、ギャップ（ｙ）は基板を加圧することにより小さくする必要があるが、ポストスペーサが大きく圧縮され、図示領域▲１▼では圧縮量が過大となりポストスペーサが塑性変形するため、液晶の滴下量（ｘ）とギャップ（ｙ）の比例係数は小さくなる。またポストスペーサが弾性変形する領域▲２▼では液晶の滴下量とギャップ（ｙ）は比例する。そしてギャップ（ｙ）がポストスペーサの高さｈを超える滴下量（ｘ）の領域▲３▼では液晶の量（ｘ）によってギャップ（ｘ）が決定され、ポストスペーサとセル内壁は非接触のためポストスペーサは機能しない。
【００１５】
従って液晶滴下量は領域▲２▼の範囲に設定しなければならないが、局所的に圧力がかかってもポストスペーサが塑性変形しないことや液晶の温度上昇による体積変化も考慮する必要があり、液晶滴下量をさらに狭い範囲に設定する必要があった。この領域▲２▼の範囲は、ポストスペーサの材料、高さ、所望のギャップなどによって異なるが、一例としてポストスペーサの高さを５μｍとしたとき、弾性変形領域▲２▼となる単位面積当たりの液晶滴下量は０．４３〜０．５１μＬ／ｃｍ２で、その巾は０．０８μＬ／ｃｍ２しかなく、ギャップは５．００μｍ〜４．３０μｍであるが、領域▲１▼又は領域▲３▼との隣接部分は弾性状態が安定しないため、ギャップはさらに狭める必要があり、狭ギャップで高いギャップ精度を実現するには液晶の滴下供給量の精度を一層高める必要があった。
【００１６】
仮に１ショット１００パルスで５ｍｇの液晶を所定回滴下供給して、セルギャップ５μｍを実現できれば、パルス数を±１パルス増減させることにより、５／１００の精度でギャップを４．９５μｍから５．０５μｍまで変化させることができるが、ＩＰＳ方式の液晶表示装置ではさらに高精度のギャップが要求されていた。
【００１７】
これに対して特許文献１に開示された技術では、液晶の供給量を規定の重量にすることは可能であっても、基板上のどの部分がどれだけ不足しているかまでは分からず、液晶セル全体に亘ってギャップを均一にすることは期待できなかった。
【００１８】
また特許文献２に開示された技術では多数のディスペンサを用いて液晶を供給するため供給時間を短縮できる反面、ディスペンサ毎に液晶の供給量を異ならせると自然拡散した状態の液晶表面に凹凸が形成され、特に液晶層の周縁部のギャップがばらつくなど液晶セルのギャップを均一にできなかった。また多数のノズルを有するディスペンサでは一部のノズルが詰まると供給量が不均一となってギャップが不均一になるという問題は解消できず、多数一組で動作させるディスペンサや多数のノズルを有するディスペンサの動作状態を長期間に亘って安定に保つための保守点検が煩雑であった。
【００１９】
また特許文献３に開示されたディスペンサはステッピングモータによって駆動されるため液晶の供給量を微調整可能であるが、液晶塗布面を、一辺長さが５ｍｍの正方形に区画すると一区画当たりの液晶供給量が少なく区画領域毎の供給量のばらつきが大きくなる。また基板周縁の区画点に供給される液晶は３方向は他の液晶が隣接するが、残る１方向には液晶がないため、周縁部では液晶が不足しギャップが薄くなるという問題は解消できず、液晶セルの全面に亘って面内むらをなくすことはできなかった。また一つのステッピングモータで多数本一組のディスペンサを駆動することにより供給時間を短縮できることも開示されているが、特許文献２のディスペンサと同様に部分的なノズルの詰まりによる問題や長期間に亘って安定動作させるための作業が煩雑であるという問題があった。
【００２０】
また特許文献４には液晶塗布領域をほぼ方形に区画し各区画領域の中央に液晶を滴下することが開示されているが、液晶塗布領域の中央部と周縁部とで液晶の供給量を異ならせているため、周縁部の厚みが薄くなるという問題が残されていた。
【００２１】
また各特許文献に開示された液晶表示装置は、いずれもスペーサ粒子によって液晶セルのギャップを決定するもので、液晶の供給量によってギャップを設定するというものではなく、狭ギャップで、高いギャップ精度が要求されるＩＰＳ方式の液晶表示装置には直ちに適用できなかった。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために提案されたもので、周縁に環状シール材を形成した第１の基板と、第１の基板とともに液晶セルを構成する第２の基板とを準備するステップと、液晶の供給量がステッピングモータに与えるパルス数に応じて制御されるディスペンサを用い、前記液晶セル内部の面積と間隔によって決定される液晶の封入総量と第１の基板上の滴下総数によって決定される滴下量に対応する整数パルス数を基準パルス数とし、液晶の総滴下量が前記封入総量に近似するように基準パルス数を増減させて、第１の基板上の環状シール材によって囲まれる領域内に滴下するステップと、真空雰囲気中で、前記第１の基板の液晶滴下面と第２の基板とを環状シール材を介して貼り合わせるステップと、第１、第２の基板を厚み方向に加圧し所定の対向間隔に設定するステップとを含む液晶表示装置の製造方法を提供する。この製造方法において、第１の基板上を所定面積に区画し、各区画領域毎に基準パルス数を増減させて液晶の滴下量を制御することができる。また、基準パルス数を所定の繰り返しパターンで増減させることもできる。
【００２３】
また本発明は、周縁に環状シール材を形成した第１の基板と、第１の基板とともに液晶セルを構成する第２の基板とを準備するステップと、液晶の供給量がステッピングモータに与えるパルス数に応じて制御されるディスペンサを用い、第１の基板上の縦横画素数に応じて区画された各正方形領域の中央部に液晶を滴下するステップと、真空雰囲気中で、前記第１の基板の液晶滴下面と第２の基板とを環状シール材を介して貼り合わせるステップと、第１、第２の基板を厚み方向に加圧し所定の対向間隔に設定するステップとを含む液晶表示装置の製造方法をも提供する。この製造方法において、前記正方形の面積から液晶の滴下量を設定することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明による液晶表示装置の製造方法の具体的な実施形態を図１〜図４を参照して以下に説明する。図において、１０は第１の基板で、液晶塗布予定領域には配向膜（図示省略）が形成され、さらに感光性樹脂を選択エッチングして柱状のポストスペーサが多数形成されている。１２は液晶塗布予定領域を囲む平面矩形状の環状シール材を示す。
【００２５】
本発明による製造方法では、シール材１２によって囲まれる領域を小面積の領域に区画し、各区画領域に、ステッピングモータによってピストンを駆動し液晶を押し出すディスペンサを用いて、液晶を供給することにより高いギャップ精度を実現できる。
【００２６】
このディスペンサの一例を図２に示す。図において、１４はシリンジで、下端にノズル１６が接続されている。１８は液晶を収容した液晶収容タンク、２０は液晶収容タンク１８の下端とシリンジ１４下端側の側壁との間を接続し、シリンジ１４内に液晶を供給するチューブ、２２はシリンジ１４の上方からシリンジ１４内に挿通されたピストンで、上下動することにより移動量に応じた量の液晶をノズル１６から吐出させる。２４はピストン２２を上下動させるピストン駆動機構で、図示例ではスペーサロッド２６ａ、２６ｂにより対向配置した固定プレート２８ａ、２８ｂ間に、ナット３０とブッシュ３２を固定した可動プレート３４を配置し、ナット３０にネジ軸３６を螺着し、ブッシュ３２にスライドロッド３８を挿入し、ネジ軸３６とスライドロッド３８の両端をそれぞれ固定プレート２８ａ、２８ｂに固定し、ネジ軸３６をステッピングモータ４０の回転軸に接続したもので、ピストン２２の上端部は可動プレート３４に固定され、ステッピングモータ４０によりネジ軸３６を一方向に回転させるとナット３０の移動と連動する可動プレート３４によりピストン２２が一方向に移動し、ステッピングモータ４０を逆転させると、ピストン２２は逆方向に移動する。
【００２７】
このディスペンサ４２は、ステッピングモータ４０に供給する制御パルスによって回転方向と回転角が設定され、さらにナット３０とネジ軸３６により、ピストン２２の移動量を微細化している。例えば定格供給量が１〜１０ｍｇ／ショットのディスペンサは、量産上の安定性を考慮して２〜８ｍｇ／ショットの範囲で使用される。
【００２８】
図２に示すディスペンサ４２を用いて図１に示す基板１０上に液晶を供給する。このとき、液晶の封入総量は封入後のシール材１２によって囲まれた液晶塗布予定領域の面積とギャップから決定される。実際には表示領域と環状シール材１２との距離がばらつき、セル内に微細な凹凸、ポストスペーサの体積などがあるためこれらを差し引く必要があるが、ここではこれらのばらつき等は無視し、面積が正確に設定されている基板１０上の表示領域を小領域に区画し、各区画領域の中央部に液晶を供給する。
【００２９】
仮に１３．３型ＸＧＡ仕様の液晶セルの場合、横縦比が４：３で画素数は横１０２４ピクセル、縦７６８ピクセル、ドットサイズは２６３．９μｍに設定されている。これを横縦比４：３の関係を保って区画する。２５６ピクセル単位で区画すると４：３（滴下総数ｎ＝１２）となり、１２８ピクセル単位では８：６（ｎ＝４８）、６４ピクセル単位では１６：１２（ｎ＝１９２）、３２ピクセル単位では３２：２４（ｎ＝７６８）、・・・の組み合わせとなるが、ピクセル単位を小さくしていくと滴下総数ｎが急激に増え、滴下処理に時間を要するため処理時間を考慮して区画するピクセル単位を決定する。
【００３０】
例えば１２８ピクセル単位（８：６）とすれば区画領域は一辺長さが約３３．７８ｍｍの正方形となり、滴下総数ｎは４８となる。そのため、１区画当たり１秒で滴下しても４８秒で滴下を完了することができる。このように滴下総数ｎが決定されるとディスペンサ４２の１ショット当たりの液晶滴下量が決定される。表示領域は横約２７０．２ｍｍ、縦約２０２．７ｍｍで、封入後の環状シール材１２までの長さを０．５ｍｍとすると、液晶封入面積は２７１．２×２０３．７ｍｍ＝５５２４３ｍｍ２）、封入後の厚みを５．０μｍとすると、液晶の封入総量は約２７６ｍｍ３となる（液晶の比重を１．０５として封入総重量は約２９０ｍｇ）。
【００３１】
この結果、一区画当たりの液晶滴下基準量は約２９０ｍｇ／４８＝約６．０ｍｇとなる。さらにこの滴下基準量６．０ｍｇに対するステッピングモータ４０に供給する基準パルス数Ｐが決定される。ディスペンサ４２はピストン２２の径、ネジ軸３６の移動ピッチなどによって滴下量に対するパルス数は異なるが、滴下基準量６．０ｍｇを吐出するのにここでは１００パルス要するものとし、これを基準パルス数Ｐとする。
【００３２】
次に高さ５．５μｍに形成したポストスペーサを０．５μｍ圧縮してセルギャップを５μｍとする。前記圧縮範囲ではポストスペーサを弾性変形状態に保つことができる。
【００３３】
図３に示すように多数の画素が形成された表示領域４４内を図示点線で示す正方形の区画領域４６に区画する。各区画領域４６の面積は同一に設定されるが、表示領域４４中央部の区画領域４６ａに対して表示領域４４周縁部の区画領域４６ｂ、４６ｃの面積は環状シール材１２との間の面積が加算されるためやや広くなる。
【００３４】
表示領域４４の周縁で角部でない区画領域４６ｂの面積は表示領域中央部の区画領域４６ａの面積（一辺長さが３３．７８ｍｍの正方形の面積、およそ１１４１．０９ｍｍ２）に図示斜線で示す領域Ｓ１の面積（３３．７８×０．５ｍｍ２、およそ１６．８９ｍｍ２）を加算した値となり、必要な液晶供給量は約６．０８ｍｇとなる。また角部に位置する区画領域４６ｃに図示格子縞で示す領域Ｓ２の面積（０．５×３３．７８×２＋０．２５ｍｍ２、およそ３４．０３ｍｍ２）を加算した値となり、必要な液晶供給量は約６．１７ｍｇとなる。
【００３５】
そのため表示領域４４中央部の区画領域４６ａに滴下基準量６．０ｍｇを１００パルスで供給する場合、角部でない周縁の区画領域４６ｂには１０１パルスで６．０６ｍｇ、角部に位置する周縁の区画領域４６ｃには１０３パルスで６．１８ｍｇの液晶を供給する。このように面積が異なる領域に供給する液晶の量を基準パルス数を基準として増減させることにより、適正量に近似した量の液晶を供給できる。
【００３６】
このようにして各区画領域４６上に液晶を供給した後、図４に示すように真空雰囲気中で、第１の基板１０上に第２の基板４８を位置決めして重ね、セルギャップが５μｍとなるように加圧し液晶セルを構成する。
【００３７】
これにより、各区画領域４６の中央に供給された液晶は第２の基板４８に押圧されて拡大し、隣接する液晶と接するが、表示領域中央部の区画領域４４ａでは、供給された液晶が重心移動することなく拡大し、供給された液晶が区画領域前面に広がり供給量に応じたギャップに設定される。
【００３８】
また表示領域周縁の区画領域４４ｂ、４６ｃに供給された液晶は量が多いため、第２の基板４８によって押圧されると隣り合う３方向の液晶と接して移動が制限され、残る一方向に余剰の液晶が移動し表示領域４４中央部とほぼ同じギャップに設定され、液晶セル全面に亘ってギャップを均一にできる。この場合でも各区画領域に供給される液晶の増減量は数パルス分であるため重心移動を伴うことなく拡散させることができる。このようにして液晶をセル内で広げ、仮封止した液晶セルを大気中に戻すと各領域の液晶は基板１０、４８と完全に接し一体化する。この後、環状シール材１２を硬化させて封止を完了する。
【００３９】
上記実施形態では表示領域を複数の正方形領域に区画し、さらに正方形領域の周縁部のうち角部領域と角部でない領域に区画し、複数組に区画した各区画領域に滴下供給する液晶の量を、表示領域中央部の正方形領域に供給する液晶の量を滴下基準量として、他の組の区画領域に供給する液晶の量をディスペンサを制御するパルス数を増減して調整し、液晶の総滴下量が封入総量に近似させるようにしたから、液晶セル全面に亘ってギャップを均一にでき、液晶セル全面でポストスペーサの弾性状態を保つことができる。
【００４０】
液晶の拡散状態は基板１０、４８の代わりに配向処理をしていない透明基板を用いることによりセル外部から観察できるが、上記実施形態によって各区画領域に供給された液晶はほぼ格子状に配列され、各区画領域に供給した液晶の量が適正であり、セル全面に亘ってギャップが均一であることが確認できた。
【００４１】
尚、上記実施形態では、液晶の表示領域を正確な正方形に区画し、周縁部の量を補正したが、封入後の環状シール材１２で囲まれる液晶封入領域を、液晶表示領域の横縦の比率で区画してもよい。例えば１３型ＸＧＡ仕様の液晶セルの場合、横２７１．２ｍｍ／８＝３３．９ｍｍ、縦２０３．７ｍｍ／６＝３３．９５ｍｍのほぼ正方形に区画し、１区画当たりの必要供給量、１区画当たりのディスペンサに供給するパルス数を平均化でき、各区画毎の滴下基準量に対応するパルス数を増減させるようにしてもよい。この場合にはほぼ正方形の区画領域の中央に液晶を滴下すればよい。
【００４２】
本発明の他の実施形態を図５及び図６から説明する。図において図３と同一物には同一符号を付し重複する説明を省略する。図は液晶セルを構成する第１の基板１０の平面図で、説明を簡略化するため表示領域４４の外周と環状シール材１２の内周は接している。
【００４３】
１３．３型ＸＧＡ仕様の液晶セルの場合、表示領域の面積は２７０．２ｍｍ×２０２．７ｍｍ（５４７７０ｍｍ２）で、ギャップを仮に４．９９μｍに設定すると、液晶の封入総量は２７３．３ｍｍ３、比重１．０５を乗じた重量は約２８７ｍｇとなる。
【００４４】
次に、基板１０上の表示領域４４を図示点線で示す多数の正方形領域に区画する。図示例では横１０２４ピクセル、縦７６８ピクセルの表示領域４４を、横縦比４：３を保って、例えば１２８ピクセル単位で区画すると一辺長さが約３３．７８ｍｍの正方形となり、横方向に８区画、縦方向に６区画され、滴下総数ｎは４８で、１区画領域当たりの必要な液晶供給量は５．９８ｍｇとなる。
【００４５】
１パルス当たりの供給精度が低いディスペンサ、仮に６ｍｇの液晶を供給するのに１００パルス要するディスペンサでは１パルス当たりの供給精度が０．０６ｍｇであるが、このディスペンサを用いると、所要パルス数は４７８３．３３パルスとなる。これを区画数４８で割ると、１区画領域当たり９９．６５パルスとなるから、仮に基準パルス数を９９パルスとすると、前記１区画領域当たりのパルス数と基準パルス数の差は０．６５パルスで、４８区画では３１．２パルス（約３１パルス）余る。
【００４６】
これを全区画領域に可及的に均等に割り振る。例えば、２区画当たり１パルス割り振る場合、全区画領域では２４パルスとなるから、残りの７パルスを全区画領域に再割り振りすればよい。また３区画当たり１パルス割り振る場合、全区画領域では１６パルスとなるから、残り１５パルスを全区画領域の０パルス領域に割り振ればよく、３区画当たり２パルス割り振る場合、全区画領域では３２パルスとなるから、全区画領域のうち、いずれかの区画領域に設定した１パルスを差し引けばよい。また４区画当たり２パルス割り振る場合は２区画当たり１パルス割り振る場合と同様であり、４区画当たり３パルス設定する場合には、全区画領域で３６パルスとなるから、全区画領域のうちの５区画領域に設定したパルス数から１パルスを差し引けばよい。
【００４７】
このように補正パルスの割り振り方は任意に決定できるが、過不足が最小であることが望ましく、表示領域４４全体でバランスよく再割り振りすればよい。図中、正方形の区画領域４６の領域内に記載したプラス又はマイナスの符号付き数値は基準パルス数に加算又は減算するパルス数を示す。仮に３区画当たり２パルスを、表示領域４４の左上から右方向に、０、＋１、＋１の繰り返しパターンで設定すると、表示領域４４全体で３２パルス設定でき１パルス過剰となる。次に区画領域４６の縦、横のパルス数の合計を求めると、図示例では上から下に、５、５、６、５、５、６となり、左から右に向かってすべて４となる。そして縦横の合計の中からそれぞれ最大の行、列を求め（図示例では丸囲みした合計６パルスの行）この行、列の中から１パルスを差し引く。パルスを差し引く場合、先に割り振った１が隣り合う区画領域を優先し、図６に示すように太枠で囲まれた区画領域の１パルスを０パルスに置き換えると、各区画領域毎の補正パルス総数が設定される。これにより、全区画領域に液晶を供給するパルス数の合計値は９９×４８＋３１＝４７８３パルスとなり、所要パルス数４７８３．３３に０．３３パルスの誤差で近似させることができる。このようにして図６に示す表示領域４４全域で、「０」領域にはディスペンサに基準パルス数９９パルス、５．９４ｍｇの液晶を供給し、「１」領域は１００パルス、６．０ｍｇの液晶を供給すると、５．９４ｍｇ×１７＋６．０ｍｇ×３１＝２８６．９８ｍｇとなり、液晶の封入総量２８７ｍｇに対して０．０２ｍｇの誤差で供給できる。このように隣り合う区画領域で、パルス数に換算した液晶の必要供給量のばらつきが１パルス以内に収められるため表示領域全域で均一なギャップに設定できる。
【００４８】
ステッピングモータは最小駆動単位が１パルスで、整数値のパルスしか供給できないが、１００パルス１ｍｇ供給可能なディスペンサを用いることにより０．０１ｍｇ単位で液晶を供給制御できる。しかしながら、１ショット当たりの供給量が少ないと一区画領域に数ショットに分けて供給しなければならない。ところが数ショットに分けて供給された液晶は区画領域毎に供給された液晶の重心位置がばらついて後工程で液晶を広げる際に広がり方が不均一となり、またショット数が増えると長期間に亘って安定供給を維持するための保守点検が煩雑になるという問題もある。
【００４９】
これに対して本発明では１ショットで適正量を供給し、高いギャップ精度を実現でき、ディスペンサの管理も容易である。
【００５０】
また液晶セルを薄型化するにはギャップを維持するポストスペーサも低くせざるを得ない。ところがポストスペーサの高さを低くすると高さに比例して弾性変形領域が狭められるため、ポストスペーサを適正な弾性変形領域に設定するには滴下する液晶の量を正確に制御する必要がある。
【００５１】
本発明は液晶の必要供給量を正確に制御できるため、ポストスペーサの弾性状態も適正に保つことができるように適正な量の液晶を供給することができる。
【００５２】
この実施形態でも、透明なセルにより、各区画領域に供給された液晶はほぼ格子状に配列され、各区画領域に供給した液晶の量が適正であり、セル全面に亘ってギャップが均一となることが確認できた。
【００５３】
このように本発明は狭ギャップで、高いギャップ精度が要求されるＩＰＳ方式の液晶表示装置にも適用することができる。
【００５４】
尚、本発明は上記実施形態にのみ限定されることなく、例えば、ディスペンサ４２はステッピングモータ４０によりネジ軸３６を回転させてピストン２２を上下動させるようにしたが、ステッピングモータによりピストンを駆動するものであればどのような機構のディスペンサでも採用できる。
【００５５】
また第１、第２の基板を厚み方向に加圧し所定の対向間隔に設定するステップは環状シール材を封止する前後いずれでもよい。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ステッピングモータを用いたディスペンサの供給精度以上の高精度で必要な供給量を制御できるため、狭ギャップで、高いギャップ精度が要求されるＩＰＳ方式の液晶表示装置にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】液晶セルを構成する第１の基板の斜視図
【図２】液晶を滴下供給するディスペンサの一例を示す一部断面側面図
【図３】第１の基板上への液晶供給作業を示す平面図
【図４】第１、第２の基板を重ねて液晶セルを製造する作業を示す側断面図
【図５】本発明による液晶供給方法の他の実施形態を示す第１基板の平面図
【図６】図５状態に続く液晶供給方法を示す第１基板の平面図
【図７】液晶セルへの液晶供給量とセルギャップとの関係を示すグラフ
【符号の説明】
１０ 第１の基板
１２ シール材
２２ ピストン
４０ ステッピングモータ
４２ ディスペンサ
４４ 表示領域
４６、４６ａ、４６ｂ 区画領域
４８ 第２の基板
【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に関し、ステッピングモータによって駆動されるディスペンサを用いて、狭ギャップで、高いギャップ精度の液晶表示装置の実現を可能とする製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は一対の基板を環状シール材を介して一体化した液晶セル内に液晶を充填して製造される。従来から採用されている真空注入工法の概要は以下の通りである。先ず一対の配向処理した電極付き基板を用意する。次に一方の基板上に一部が非連続の環状シール材を形成する。そして、この環状シール材で囲まれる領域に多数のボールスペーサを散布する。この基板に他の基板を位置決めし重ねて封着し液晶セルを構成する。この液晶セルと液晶とを真空雰囲気内に配置して環状シール材の非連続部分（注入口）を液晶に接触させ、その状態で液晶セルの外部雰囲気を真空状態から大気圧に戻すことにより液晶を液晶セル内に吸引充填させる。そして液晶セルを均一に加圧することにより余剰の液晶を注入口から除去して液晶セルの基板対向間隔（ギャップ）を均一にする。このようにしてギャップを均一にした液晶セルの注入口を紫外線硬化型樹脂で封口して液晶表示装置が製造される。
【０００３】
この工法は真空状態にした液晶セル内に外部の大気圧と液晶の毛細管現象を利用して液晶を注入するため、液晶セルの寸法、ギャップだけでなく、液晶の配向、粘度などによっても注入に長時間を要すという問題があった。
【０００４】
これに対して液晶注入時間を短縮しギャップ精度を向上する工法として滴下注入工法［ＯＤＦ（Ｏｎｅ Ｄｒｏｐ Ｆｉｌｌ）工法］が知られている。これは一対の基板のうち、環状シール材を形成した一方の基板上に微少量の液晶を多数滴下供給し、この基板と他の基板とを真空雰囲気中で重ねて均一に加圧し、シール材を硬化させ封着するもので、短時間で適正量の液晶を供給でき、また液晶の供給量を正確に制御できるため、狭ギャップで、高いギャップ精度が要求される液晶セルに適用される。
【０００５】
液晶を微少量吐出させるディスペンサとして、シリンジ内の液晶を気体圧力により吐出させるものと、シリンジに挿入したピストンにより液晶を吐出させるものとがある。気体圧力により吐出させるものは周囲温度や液晶の粘度などによって吐出量のばらつきが大きく液晶の滴下供給には適用しにくい。これに対してピストンを用いたものは、シリンジ内の液晶を押し出して吐出させるもので、吐出量がピストンの移動量で決定され周囲温度や液晶の粘度などの影響を受けにくく、さらにはピストンの移動駆動源としてステッピングモータを用いると、例えば基準量の液晶を滴下するのに１００パルス要する場合、基準量に対して１／１００の精度で供給量を制御することができるため液晶の滴下供給に好適である。
【０００６】
ディスペンサを用いた液晶表示装置の製造方法として、特許文献１には、基板上に供給した液晶の重量を計測し、規定の重量に達していない場合には不足分の液晶を追加することが開示されている。
【０００７】
また特許文献２には、滴下量が異なる複数のディスペンサを平行移動させ、多滴下量（５ｍｇ）の液晶で囲まれる領域の中央部に少滴下量（２ｍｇ）の液晶を配置することが開示されている。また多数のノズル（直径２ｍｍ）を所定の間隔（５ｍｍ）で配列した液晶滴下装置が開示されている。
【０００８】
また特許文献３には、ステッピングモータを用いたディスペンサを用い、１３型ＸＧＡ仕様の液晶セルの液晶塗布面を、一つの角部から縦、横方向にそれぞれ５ｍｍの位置を基準に、横方向に５ｍｍ間隔で６０点、縦方向に５ｍｍ間隔で４６点に区画し、セルギャップが５μｍの場合、各区画点に液晶を０．１３５ｍＬ滴下することにより、面内むらがなく、面内残気泡もない液晶セルを実現できることが開示されている。また一つのステッピングモータで多数本一組のディスペンサを駆動することにより供給時間を短縮できることも開示されている。
【０００９】
また特許文献４には特許文献３と同様に、多数のディスペンサを一直線上に配列し、これを所定ピッチ移動させて液晶を滴下することが開示され、その図５には基板上の液晶塗布領域をほぼ方形に区画し、ギャップを均一にするため、塗布領域周縁に沿う区画領域にはその内側部分に供給する液晶量の１／２〜１／４に設定して、各区画領域の中央に液晶を供給することが開示されている。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−２４２４７３号公報（第４頁、図１）
【特許文献２】
特開２００１−１３３７９９号公報（第３頁第４欄〜第４頁第５欄、図２、図４〜図５）
【特許文献３】
特開２００２−２５８２９９号公報（第４〜５頁、図１、図４）
【特許文献４】
特開２００２−１４３６０号公報（第５頁、図５）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで複屈折を利用したＩＰＳ方式の液晶表示装置は光の異方性を利用して発色させておりギャップのばらつきが表示品質に大きな影響を及ぼすため、ギャップ精度は重要である。特にセル周辺のギャップのばらつきによる表示むらや液晶密度がばらついて局部的にガラス歪を生じゼロ階調で生じる表示むら、低温での真空発泡、高温雰囲気での液晶の下方移動など表示品質に多大な影響を及ぼし製造上の裕度も狭いという問題があった。
【００１２】
一方、大型の液晶セルは振動などのストレスを受けると基板が撓り、その結果ギャップが拡大した部分ではボールスペーサが移動し基板に形成した配向膜を傷つける虞がある。また滴下した液晶の表面張力により散布したボールスペーサが移動したり凝集する虞もあり、ボールスペーサが偏って配置され、ギャップが不均一になる虞もある。
【００１３】
これに対して基板上に感光性樹脂を均一な厚みに塗布し光リソグラフィによって柱状に形成するポストスペーサは、所望位置に形成でき、一端が基板に固定されるため位置ずれがなく、高さのばらつきが小さいため、真空注入工法による液晶セルにも用いられており、大型で狭ギャップの液晶セルに好適であるが、前記ポストスペーサはその高さが液晶セルのギャップより低いと、ポストスペーサはスペーサの機能を果たさない。またギャップより高いとスペーサとして機能するが、高すぎると塑性変形してギャップが変動したときスペーサとして機能しないという問題があった。
【００１４】
また滴下注入工法では液晶供給量とギャップとの間には図７に示す関係がある。図はポストスペーサの高さを所定の高さ（ｈ）としたとき、実測した液晶の単位面積当たりの滴下量（ｘ）と液晶セルのギャップ（ｙ）の関係を示す。即ち液晶の量（ｘ）が少ないと、ギャップ（ｙ）は基板を加圧することにより小さくする必要があるが、ポストスペーサが大きく圧縮され、図示領域▲１▼では圧縮量が過大となりポストスペーサが塑性変形するため、液晶の滴下量（ｘ）とギャップ（ｙ）の比例係数は小さくなる。またポストスペーサが弾性変形する領域▲２▼では液晶の滴下量とギャップ（ｙ）は比例する。そしてギャップ（ｙ）がポストスペーサの高さｈを超える滴下量（ｘ）の領域▲３▼では液晶の量（ｘ）によってギャップ（ｘ）が決定され、ポストスペーサとセル内壁は非接触のためポストスペーサは機能しない。
【００１５】
従って液晶滴下量は領域▲２▼の範囲に設定しなければならないが、局所的に圧力がかかってもポストスペーサが塑性変形しないことや液晶の温度上昇による体積変化も考慮する必要があり、液晶滴下量をさらに狭い範囲に設定する必要があった。この領域▲２▼の範囲は、ポストスペーサの材料、高さ、所望のギャップなどによって異なるが、一例としてポストスペーサの高さを５μｍとしたとき、弾性変形領域▲２▼となる単位面積当たりの液晶滴下量は０．４３〜０．５１μＬ／ｃｍ２で、その巾は０．０８μＬ／ｃｍ２しかなく、ギャップは５．００μｍ〜４．３０μｍであるが、領域▲１▼又は領域▲３▼との隣接部分は弾性状態が安定しないため、ギャップはさらに狭める必要があり、狭ギャップで高いギャップ精度を実現するには液晶の滴下供給量の精度を一層高める必要があった。
【００１６】
仮に１ショット１００パルスで５ｍｇの液晶を所定回滴下供給して、セルギャップ５μｍを実現できれば、パルス数を±１パルス増減させることにより、５／１００の精度でギャップを４．９５μｍから５．０５μｍまで変化させることができるが、ＩＰＳ方式の液晶表示装置ではさらに高精度のギャップが要求されていた。
【００１７】
これに対して特許文献１に開示された技術では、液晶の供給量を規定の重量にすることは可能であっても、基板上のどの部分がどれだけ不足しているかまでは分からず、液晶セル全体に亘ってギャップを均一にすることは期待できなかった。
【００１８】
また特許文献２に開示された技術では多数のディスペンサを用いて液晶を供給するため供給時間を短縮できる反面、ディスペンサ毎に液晶の供給量を異ならせると自然拡散した状態の液晶表面に凹凸が形成され、特に液晶層の周縁部のギャップがばらつくなど液晶セルのギャップを均一にできなかった。また多数のノズルを有するディスペンサでは一部のノズルが詰まると供給量が不均一となってギャップが不均一になるという問題は解消できず、多数一組で動作させるディスペンサや多数のノズルを有するディスペンサの動作状態を長期間に亘って安定に保つための保守点検が煩雑であった。
【００１９】
また特許文献３に開示されたディスペンサはステッピングモータによって駆動されるため液晶の供給量を微調整可能であるが、液晶塗布面を、一辺長さが５ｍｍの正方形に区画すると一区画当たりの液晶供給量が少なく区画領域毎の供給量のばらつきが大きくなる。また基板周縁の区画点に供給される液晶は３方向は他の液晶が隣接するが、残る１方向には液晶がないため、周縁部では液晶が不足しギャップが薄くなるという問題は解消できず、液晶セルの全面に亘って面内むらをなくすことはできなかった。また一つのステッピングモータで多数本一組のディスペンサを駆動することにより供給時間を短縮できることも開示されているが、特許文献２のディスペンサと同様に部分的なノズルの詰まりによる問題や長期間に亘って安定動作させるための作業が煩雑であるという問題があった。
【００２０】
また特許文献４には液晶塗布領域をほぼ方形に区画し各区画領域の中央に液晶を滴下することが開示されているが、液晶塗布領域の中央部と周縁部とで液晶の供給量を異ならせているため、周縁部の厚みが薄くなるという問題が残されていた。
【００２１】
また各特許文献に開示された液晶表示装置は、いずれもスペーサ粒子によって液晶セルのギャップを決定するもので、液晶の供給量によってギャップを設定するというものではなく、狭ギャップで、高いギャップ精度が要求されるＩＰＳ方式の液晶表示装置には直ちに適用できなかった。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために提案されたもので、周縁に環状シール材を形成した第１の基板と、第１の基板とともに液晶セルを構成する第２の基板とを準備するステップと、液晶の供給量がステッピングモータに与えるパルス数に応じて制御されるディスペンサを用い、前記液晶セル内部の面積と間隔によって決定される液晶の封入総量と第１の基板上の滴下総数によって決定される滴下量に対応する整数パルス数を基準パルス数とし、液晶の総滴下量が前記封入総量に近似するように基準パルス数を増減させて、第１の基板上の環状シール材によって囲まれる領域内に滴下するステップと、真空雰囲気中で、前記第１の基板の液晶滴下面と第２の基板とを環状シール材を介して貼り合わせるステップと、第１、第２の基板を厚み方向に加圧し所定の対向間隔に設定するステップとを含む液晶表示装置の製造方法を提供する。この製造方法において、第１の基板上を所定面積に区画し、各区画領域毎に基準パルス数を増減させて液晶の滴下量を制御することができる。また、基準パルス数を所定の繰り返しパターンで増減させることもできる。
【００２３】
また本発明は、周縁に環状シール材を形成した第１の基板と、第１の基板とともに液晶セルを構成する第２の基板とを準備するステップと、液晶の供給量がステッピングモータに与えるパルス数に応じて制御されるディスペンサを用い、第１の基板上の縦横画素数に応じて区画された各正方形領域の中央部に液晶を滴下するステップと、真空雰囲気中で、前記第１の基板の液晶滴下面と第２の基板とを環状シール材を介して貼り合わせるステップと、第１、第２の基板を厚み方向に加圧し所定の対向間隔に設定するステップとを含む液晶表示装置の製造方法をも提供する。この製造方法において、前記正方形の面積から液晶の滴下量を設定することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明による液晶表示装置の製造方法の具体的な実施形態を図１〜図４を参照して以下に説明する。図において、１０は第１の基板で、液晶塗布予定領域には配向膜（図示省略）が形成され、さらに感光性樹脂を選択エッチングして柱状のポストスペーサが多数形成されている。１２は液晶塗布予定領域を囲む平面矩形状の環状シール材を示す。
【００２５】
本発明による製造方法では、シール材１２によって囲まれる領域を小面積の領域に区画し、各区画領域に、ステッピングモータによってピストンを駆動し液晶を押し出すディスペンサを用いて、液晶を供給することにより高いギャップ精度を実現できる。
【００２６】
このディスペンサの一例を図２に示す。図において、１４はシリンジで、下端にノズル１６が接続されている。１８は液晶を収容した液晶収容タンク、２０は液晶収容タンク１８の下端とシリンジ１４下端側の側壁との間を接続し、シリンジ１４内に液晶を供給するチューブ、２２はシリンジ１４の上方からシリンジ１４内に挿通されたピストンで、上下動することにより移動量に応じた量の液晶をノズル１６から吐出させる。２４はピストン２２を上下動させるピストン駆動機構で、図示例ではスペーサロッド２６ａ、２６ｂにより対向配置した固定プレート２８ａ、２８ｂ間に、ナット３０とブッシュ３２を固定した可動プレート３４を配置し、ナット３０にネジ軸３６を螺着し、ブッシュ３２にスライドロッド３８を挿入し、ネジ軸３６とスライドロッド３８の両端をそれぞれ固定プレート２８ａ、２８ｂに固定し、ネジ軸３６をステッピングモータ４０の回転軸に接続したもので、ピストン２２の上端部は可動プレート３４に固定され、ステッピングモータ４０によりネジ軸３６を一方向に回転させるとナット３０の移動と連動する可動プレート３４によりピストン２２が一方向に移動し、ステッピングモータ４０を逆転させると、ピストン２２は逆方向に移動する。
【００２７】
このディスペンサ４２は、ステッピングモータ４０に供給する制御パルスによって回転方向と回転角が設定され、さらにナット３０とネジ軸３６により、ピストン２２の移動量を微細化している。例えば定格供給量が１〜１０ｍｇ／ショットのディスペンサは、量産上の安定性を考慮して２〜８ｍｇ／ショットの範囲で使用される。
【００２８】
図２に示すディスペンサ４２を用いて図１に示す基板１０上に液晶を供給する。このとき、液晶の封入総量は封入後のシール材１２によって囲まれた液晶塗布予定領域の面積とギャップから決定される。実際には表示領域と環状シール材１２との距離がばらつき、セル内に微細な凹凸、ポストスペーサの体積などがあるためこれらを差し引く必要があるが、ここではこれらのばらつき等は無視し、面積が正確に設定されている基板１０上の表示領域を小領域に区画し、各区画領域の中央部に液晶を供給する。
【００２９】
仮に１３．３型ＸＧＡ仕様の液晶セルの場合、横縦比が４：３で画素数は横１０２４ピクセル、縦７６８ピクセル、ドットサイズは２６３．９μｍに設定されている。これを横縦比４：３の関係を保って区画する。２５６ピクセル単位で区画すると４：３（滴下総数ｎ＝１２）となり、１２８ピクセル単位では８：６（ｎ＝４８）、６４ピクセル単位では１６：１２（ｎ＝１９２）、３２ピクセル単位では３２：２４（ｎ＝７６８）、・・・の組み合わせとなるが、ピクセル単位を小さくしていくと滴下総数ｎが急激に増え、滴下処理に時間を要するため処理時間を考慮して区画するピクセル単位を決定する。
【００３０】
例えば１２８ピクセル単位（８：６）とすれば区画領域は一辺長さが約３３．７８ｍｍの正方形となり、滴下総数ｎは４８となる。そのため、１区画当たり１秒で滴下しても４８秒で滴下を完了することができる。このように滴下総数ｎが決定されるとディスペンサ４２の１ショット当たりの液晶滴下量が決定される。表示領域は横約２７０．２ｍｍ、縦約２０２．７ｍｍで、封入後の環状シール材１２までの長さを０．５ｍｍとすると、液晶封入面積は２７１．２×２０３．７ｍｍ＝５５２４３ｍｍ２）、封入後の厚みを５．０μｍとすると、液晶の封入総量は約２７６ｍｍ３となる（液晶の比重を１．０５として封入総重量は約２９０ｍｇ）。
【００３１】
この結果、一区画当たりの液晶滴下基準量は約２９０ｍｇ／４８＝約６．０ｍｇとなる。さらにこの滴下基準量６．０ｍｇに対するステッピングモータ４０に供給する基準パルス数Ｐが決定される。ディスペンサ４２はピストン２２の径、ネジ軸３６の移動ピッチなどによって滴下量に対するパルス数は異なるが、滴下基準量６．０ｍｇを吐出するのにここでは１００パルス要するものとし、これを基準パルス数Ｐとする。
【００３２】
次に高さ５．５μｍに形成したポストスペーサを０．５μｍ圧縮してセルギャップを５μｍとする。前記圧縮範囲ではポストスペーサを弾性変形状態に保つことができる。
【００３３】
図３に示すように多数の画素が形成された表示領域４４内を図示点線で示す正方形の区画領域４６に区画する。各区画領域４６の面積は同一に設定されるが、表示領域４４中央部の区画領域４６ａに対して表示領域４４周縁部の区画領域４６ｂ、４６ｃの面積は環状シール材１２との間の面積が加算されるためやや広くなる。
【００３４】
表示領域４４の周縁で角部でない区画領域４６ｂの面積は表示領域中央部の区画領域４６ａの面積（一辺長さが３３．７８ｍｍの正方形の面積、およそ１１４１．０９ｍｍ２）に図示斜線で示す領域Ｓ１の面積（３３．７８×０．５ｍｍ２、およそ１６．８９ｍｍ２）を加算した値となり、必要な液晶供給量は約６．０８ｍｇとなる。また角部に位置する区画領域４６ｃに図示格子縞で示す領域Ｓ２の面積（０．５×３３．７８×２＋０．２５ｍｍ２、およそ３４．０３ｍｍ２）を加算した値となり、必要な液晶供給量は約６．１７ｍｇとなる。
【００３５】
そのため表示領域４４中央部の区画領域４６ａに滴下基準量６．０ｍｇを１００パルスで供給する場合、角部でない周縁の区画領域４６ｂには１０１パルスで６．０６ｍｇ、角部に位置する周縁の区画領域４６ｃには１０３パルスで６．１８ｍｇの液晶を供給する。このように面積が異なる領域に供給する液晶の量を基準パルス数を基準として増減させることにより、適正量に近似した量の液晶を供給できる。
【００３６】
このようにして各区画領域４６上に液晶を供給した後、図４に示すように真空雰囲気中で、第１の基板１０上に第２の基板４８を位置決めして重ね、セルギャップが５μｍとなるように加圧し液晶セルを構成する。
【００３７】
これにより、各区画領域４６の中央に供給された液晶は第２の基板４８に押圧されて拡大し、隣接する液晶と接するが、表示領域中央部の区画領域４４ａでは、供給された液晶が重心移動することなく拡大し、供給された液晶が区画領域前面に広がり供給量に応じたギャップに設定される。
【００３８】
また表示領域周縁の区画領域４４ｂ、４６ｃに供給された液晶は量が多いため、第２の基板４８によって押圧されると隣り合う３方向の液晶と接して移動が制限され、残る一方向に余剰の液晶が移動し表示領域４４中央部とほぼ同じギャップに設定され、液晶セル全面に亘ってギャップを均一にできる。この場合でも各区画領域に供給される液晶の増減量は数パルス分であるため重心移動を伴うことなく拡散させることができる。このようにして液晶をセル内で広げ、仮封止した液晶セルを大気中に戻すと各領域の液晶は基板１０、４８と完全に接し一体化する。この後、環状シール材１２を硬化させて封止を完了する。
【００３９】
上記実施形態では表示領域を複数の正方形領域に区画し、さらに正方形領域の周縁部のうち角部領域と角部でない領域に区画し、複数組に区画した各区画領域に滴下供給する液晶の量を、表示領域中央部の正方形領域に供給する液晶の量を滴下基準量として、他の組の区画領域に供給する液晶の量をディスペンサを制御するパルス数を増減して調整し、液晶の総滴下量が封入総量に近似させるようにしたから、液晶セル全面に亘ってギャップを均一にでき、液晶セル全面でポストスペーサの弾性状態を保つことができる。
【００４０】
液晶の拡散状態は基板１０、４８の代わりに配向処理をしていない透明基板を用いることによりセル外部から観察できるが、上記実施形態によって各区画領域に供給された液晶はほぼ格子状に配列され、各区画領域に供給した液晶の量が適正であり、セル全面に亘ってギャップが均一であることが確認できた。
【００４１】
尚、上記実施形態では、液晶の表示領域を正確な正方形に区画し、周縁部の量を補正したが、封入後の環状シール材１２で囲まれる液晶封入領域を、液晶表示領域の横縦の比率で区画してもよい。例えば１３型ＸＧＡ仕様の液晶セルの場合、横２７１．２ｍｍ／８＝３３．９ｍｍ、縦２０３．７ｍｍ／６＝３３．９５ｍｍのほぼ正方形に区画し、１区画当たりの必要供給量、１区画当たりのディスペンサに供給するパルス数を平均化でき、各区画毎の滴下基準量に対応するパルス数を増減させるようにしてもよい。この場合にはほぼ正方形の区画領域の中央に液晶を滴下すればよい。
【００４２】
本発明の他の実施形態を図５及び図６から説明する。図において図３と同一物には同一符号を付し重複する説明を省略する。図は液晶セルを構成する第１の基板１０の平面図で、説明を簡略化するため表示領域４４の外周と環状シール材１２の内周は接している。
【００４３】
１３．３型ＸＧＡ仕様の液晶セルの場合、表示領域の面積は２７０．２ｍｍ×２０２．７ｍｍ（５４７７０ｍｍ２）で、ギャップを仮に４．９９μｍに設定すると、液晶の封入総量は２７３．３ｍｍ３、比重１．０５を乗じた重量は約２８７ｍｇとなる。
【００４４】
次に、基板１０上の表示領域４４を図示点線で示す多数の正方形領域に区画する。図示例では横１０２４ピクセル、縦７６８ピクセルの表示領域４４を、横縦比４：３を保って、例えば１２８ピクセル単位で区画すると一辺長さが約３３．７８ｍｍの正方形となり、横方向に８区画、縦方向に６区画され、滴下総数ｎは４８で、１区画領域当たりの必要な液晶供給量は５．９８ｍｇとなる。
【００４５】
１パルス当たりの供給精度が低いディスペンサ、仮に６ｍｇの液晶を供給するのに１００パルス要するディスペンサでは１パルス当たりの供給精度が０．０６ｍｇであるが、このディスペンサを用いると、所要パルス数は４７８３．３３パルスとなる。これを区画数４８で割ると、１区画領域当たり９９．６５パルスとなるから、仮に基準パルス数を９９パルスとすると、前記１区画領域当たりのパルス数と基準パルス数の差は０．６５パルスで、４８区画では３１．２パルス（約３１パルス）余る。
【００４６】
これを全区画領域に可及的に均等に割り振る。例えば、２区画当たり１パルス割り振る場合、全区画領域では２４パルスとなるから、残りの７パルスを全区画領域に再割り振りすればよい。また３区画当たり１パルス割り振る場合、全区画領域では１６パルスとなるから、残り１５パルスを全区画領域の０パルス領域に割り振ればよく、３区画当たり２パルス割り振る場合、全区画領域では３２パルスとなるから、全区画領域のうち、いずれかの区画領域に設定した１パルスを差し引けばよい。また４区画当たり２パルス割り振る場合は２区画当たり１パルス割り振る場合と同様であり、４区画当たり３パルス設定する場合には、全区画領域で３６パルスとなるから、全区画領域のうちの５区画領域に設定したパルス数から１パルスを差し引けばよい。
【００４７】
このように補正パルスの割り振り方は任意に決定できるが、過不足が最小であることが望ましく、表示領域４４全体でバランスよく再割り振りすればよい。図中、正方形の区画領域４６の領域内に記載したプラス又はマイナスの符号付き数値は基準パルス数に加算又は減算するパルス数を示す。仮に３区画当たり２パルスを、表示領域４４の左上から右方向に、０、＋１、＋１の繰り返しパターンで設定すると、表示領域４４全体で３２パルス設定でき１パルス過剰となる。次に区画領域４６の縦、横のパルス数の合計を求めると、図示例では上から下に、５、５、６、５、５、６となり、左から右に向かってすべて４となる。そして縦横の合計の中からそれぞれ最大の行、列を求め（図示例では丸囲みした合計６パルスの行）この行、列の中から１パルスを差し引く。パルスを差し引く場合、先に割り振った１が隣り合う区画領域を優先し、図６に示すように太枠で囲まれた区画領域の１パルスを０パルスに置き換えると、各区画領域毎の補正パルス総数が設定される。これにより、全区画領域に液晶を供給するパルス数の合計値は９９×４８＋３１＝４７８３パルスとなり、所要パルス数４７８３．３３に０．３３パルスの誤差で近似させることができる。このようにして図６に示す表示領域４４全域で、「０」領域にはディスペンサに基準パルス数９９パルス、５．９４ｍｇの液晶を供給し、「１」領域は１００パルス、６．０ｍｇの液晶を供給すると、５．９４ｍｇ×１７＋６．０ｍｇ×３１＝２８６．９８ｍｇとなり、液晶の封入総量２８７ｍｇに対して０．０２ｍｇの誤差で供給できる。このように隣り合う区画領域で、パルス数に換算した液晶の必要供給量のばらつきが１パルス以内に収められるため表示領域全域で均一なギャップに設定できる。
【００４８】
ステッピングモータは最小駆動単位が１パルスで、整数値のパルスしか供給できないが、１００パルス１ｍｇ供給可能なディスペンサを用いることにより０．０１ｍｇ単位で液晶を供給制御できる。しかしながら、１ショット当たりの供給量が少ないと一区画領域に数ショットに分けて供給しなければならない。ところが数ショットに分けて供給された液晶は区画領域毎に供給された液晶の重心位置がばらついて後工程で液晶を広げる際に広がり方が不均一となり、またショット数が増えると長期間に亘って安定供給を維持するための保守点検が煩雑になるという問題もある。
【００４９】
これに対して本発明では１ショットで適正量を供給し、高いギャップ精度を実現でき、ディスペンサの管理も容易である。
【００５０】
また液晶セルを薄型化するにはギャップを維持するポストスペーサも低くせざるを得ない。ところがポストスペーサの高さを低くすると高さに比例して弾性変形領域が狭められるため、ポストスペーサを適正な弾性変形領域に設定するには滴下する液晶の量を正確に制御する必要がある。
【００５１】
本発明は液晶の必要供給量を正確に制御できるため、ポストスペーサの弾性状態も適正に保つことができるように適正な量の液晶を供給することができる。
【００５２】
この実施形態でも、透明なセルにより、各区画領域に供給された液晶はほぼ格子状に配列され、各区画領域に供給した液晶の量が適正であり、セル全面に亘ってギャップが均一となることが確認できた。
【００５３】
このように本発明は狭ギャップで、高いギャップ精度が要求されるＩＰＳ方式の液晶表示装置にも適用することができる。
【００５４】
尚、本発明は上記実施形態にのみ限定されることなく、例えば、ディスペンサ４２はステッピングモータ４０によりネジ軸３６を回転させてピストン２２を上下動させるようにしたが、ステッピングモータによりピストンを駆動するものであればどのような機構のディスペンサでも採用できる。
【００５５】
また第１、第２の基板を厚み方向に加圧し所定の対向間隔に設定するステップは環状シール材を封止する前後いずれでもよい。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ステッピングモータを用いたディスペンサの供給精度以上の高精度で必要な供給量を制御できるため、狭ギャップで、高いギャップ精度が要求されるＩＰＳ方式の液晶表示装置にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】液晶セルを構成する第１の基板の斜視図
【図２】液晶を滴下供給するディスペンサの一例を示す一部断面側面図
【図３】第１の基板上への液晶供給作業を示す平面図
【図４】第１、第２の基板を重ねて液晶セルを製造する作業を示す側断面図
【図５】本発明による液晶供給方法の他の実施形態を示す第１基板の平面図
【図６】図５状態に続く液晶供給方法を示す第１基板の平面図
【図７】液晶セルへの液晶供給量とセルギャップとの関係を示すグラフ
【符号の説明】
１０ 第１の基板
１２ シール材
２２ ピストン
４０ ステッピングモータ
４２ ディスペンサ
４４ 表示領域
４６、４６ａ、４６ｂ 区画領域
４８ 第２の基板
Claims (5)
- 周縁に環状シール材を形成した第１の基板と、第１の基板とともに液晶セルを構成する第２の基板とを準備するステップと、
液晶の供給量がステッピングモータに与えるパルス数に応じて制御されるディスペンサを用い、前記液晶セル内部の面積と間隔によって決定される液晶の封入総量と第１の基板上の滴下総数によって決定される滴下量に対応する整数パルス数を基準パルス数とし、液晶の総滴下量が前記封入総量に近似するように基準パルス数を増減させて、第１の基板上の環状シール材によって囲まれる領域内に滴下するステップと、
真空雰囲気中で、前記第１の基板の液晶滴下面と第２の基板とを環状シール材を介して貼り合わせるステップと、
第１、第２の基板を厚み方向に加圧し所定の対向間隔に設定するステップとを含む液晶表示装置の製造方法。 - 第１の基板上を所定面積に区画し、各区画領域毎に基準パルス数を増減させて液晶の滴下量を制御する請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 基準パルス数を所定の繰り返しパターンで増減させる請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 周縁に環状シール材を形成した第１の基板と、第１の基板とともに液晶セルを構成する第２の基板とを準備するステップと、
液晶の供給量がステッピングモータに与えるパルス数に応じて制御されるディスペンサを用い、第１の基板上の縦横画素数に応じて正方形に区画した各区画領域の中央部に液晶を滴下するステップと、
真空雰囲気中で、前記第１の基板の液晶滴下面と第２の基板とを環状シール材を介して貼り合わせるステップと、
第１、第２の基板を厚み方向に加圧し所定の対向間隔に設定するステップとを含む液晶表示装置の製造方法。 - 前記区画領域の面積から液晶の滴下量を設定したことを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置の製造方法。
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| JP2007007611A (ja) * | 2005-07-01 | 2007-01-18 | Shibaura Mechatronics Corp | 液状物質滴下装置及び液状物質滴下方法 |
| CN108732824A (zh) * | 2018-04-04 | 2018-11-02 | 信利（惠州）智能显示有限公司 | 液晶滴灌装置 |
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