JP2007183617A - 液晶表示装置製造用液晶滴下装置および液晶を供給するための方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶滴下方式で液晶表示装置を製造するときに用いられる液晶滴下装置の液晶容器内部に充填された液晶に、超音波を用いた振動エネルギーを印加することで、液晶を噴霧方式で滴下させる液晶表示装置製造用液晶滴下装置を提供する。
【解決手段】液晶が充填され、ガスが供給され、液晶に圧力が加えられる液晶容器４０２と、液晶容器４０２の下端に備わった液晶排出口を開閉するための開閉部（４０４、４０５）と、液晶容器４０２内に振動エネルギーを提供する振動エネルギー提供部（４１３〜４１６）とを含んで液晶表示装置製造用液晶滴下装置を構成する。
【選択図】図４

Description

本発明は、液晶表示装置製造用液晶滴下装置に関するもので、液晶容器内部に充填された液晶に振動エネルギーを印加することで、液晶を噴霧方式で滴下させる液晶表示装置製造用液晶滴下装置に関するものである。

液晶表示装置は、互いに対向して結合された２つの基板と、これら２つの基板の間に形成される液晶層と、から構成される。

２つの基板は、所定空間を有してシール材によって合着されており、２つの基板の間に液晶層が形成され、各基板に形成された駆動素子によって液晶分子を駆動して液晶層を透過する光量を制御することで、情報を表示できるようになる。

上記のような液晶表示装置は、主に液晶注入方式及び液晶滴下方式で製造される。

液晶注入方式は、駆動素子及びカラーフィルター素子がそれぞれ形成された２つの基板を、所定間隔を有して液晶注入口を備えたシール材によって結合し、シール材を硬化した後、単位パネル別に切断する。その後、液晶注入口を通して、２つの基板の間に液晶物質を注入する。

液晶注入方法は、合着された基板を真空容器に入れ、２つの基板の間を真空にした後、液晶溶液が含まれたコンテナに液晶注入口を浸して、真空容器を大気圧に復元すると、液晶溶液が２つの基板の間に注入される。このようにして液晶注入が完了すると、液晶注入口を封止材で封入する。

一方、液晶滴下方式は、２つの基板のうち何れか１つの基板に適当量の液晶を滴下した後、シール材によって２つの基板を合着する方法である。

以下、図面に基づいて、従来の液晶注入方式の液晶表示装置の製造方法を説明する。

図１は、従来の液晶注入工程を説明するための概略図である。

図１に示すように、液晶１０１が含まれた液晶容器１０２を真空容器１０３の内部に固定し、液晶注入口を有して合着された多数のパネル１０４を真空容器１０３内に搬入する。その後、真空容器１０３の内部圧力を真空状態に維持して各パネルの２つの基板の間を真空にすると同時に、真空容器１０３の内側に付いた水分を除去して気泡を脱泡する。

次いで、各パネル１０４の液晶注入口を液晶１０１に浸す、または接触させた後、真空容器１０３の内部に窒素（Ｎ_２）ガスを流入し、圧力を真空状態から大気圧状態に変換させる。そうすると、パネル１０４の２つの基板の間の内部圧力と真空容器１０３内部の大気圧との差によって、液晶注入口を通して液晶１０１が注入される。

次いで、液晶１０１が各パネル１０４に全て充填されると、液晶注入口を密封する封止工程を行った後、各パネル１０４を洗浄する。

しかしながら、上述した液晶注入方法は、単位パネルに切断した後、２つの基板の間を真空状態に維持し、液晶注入口を液晶物質に浸す、または接触させて液晶を注入するので、液晶注入に多くの時間が必要となり、生産性が低下するという問題があった。

また、大面積の液晶表示装置を製造する場合、パネル内に液晶が完全に注入されなくなり、不良の原因になるという問題があった。

本発明は上記の問題点を解決するためのもので、その目的は、液晶滴下方式で液晶表示装置を製造するときに用いられる液晶滴下装置の液晶容器内部に充填された液晶に、超音波を用いた振動エネルギーを印加することで、液晶を噴霧方式で滴下させる液晶表示装置製造用液晶滴下装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る液晶表示装置製造用液晶滴下装置は、液晶が充填され、液晶に圧力が加えられる液晶容器と、液晶容器の下端に備わった液晶排出口を開閉するための開閉部と、液晶容器内に振動エネルギーを提供する振動エネルギー提供部とを含んで構成されることを特徴とする。

本発明に係る液晶表示装置製造用液晶滴下装置には、次のような効果がある。

液晶表示装置製造用液晶滴下装置に振動エネルギー提供部を備えて、液晶容器内部に充填された液晶に振動エネルギーを印加することで、液晶を噴霧方式で滴下できる。

したがって、液晶が噴霧され、微細な粒子形式で基板上に広く滴下されるので、基板にスポットが発生することを防止でき、基板の合着工程時に圧力が加えられる場合も、液晶粒子が広く分布されているので、スポットが発生しなくなる。

以下、本発明に係る液晶表示装置製造用液晶滴下装置を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

図２は、本発明の実施の形態１に係る液晶表示装置製造用液晶滴下装置の構成断面図である。

図２に示すように、本発明の実施の形態１に係る液晶表示装置製造用液晶滴下装置は、円筒状の液晶容器２０２がケース２０３に収容されており、液晶容器２０２の内部には液晶２０１が充填されている。

ここで、液晶容器２０２は、ポリエチレンで構成され、ケース２０３は、ステンレス綱で形成される。通常、ポリエチレンは、良好な成形性によって所望の形状の容器を容易に形成できるのみならず、液晶と反応しないため、液晶容器２０２として用いられる。しかし、ポリエチレンは、その強度が弱いため、外部の衝撃に弱く、容易に変形されてしまう。このように液晶容器が外部の衝撃によって容易に変形されると、正確な位置に液晶を滴下できないので、液晶容器２０２は、強度の高いステンレス綱で形成されたケース２０３に収容されて用いられる。

液晶容器２０２の内部には、磁性物質からなるニードル２０４が垂直方向に構成されている。すなわち、ニードル２０４は、垂直方向に昇降自在となるように、液晶容器２０２に固定されている。

ニードル２０４は、棒状に構成されており、その終端は、円錐状で形成され、液晶容器２０２の下部に備わったニードルシート２０５の開口部に挿入される。また、液晶容器２０２及びニードル２０４の上側部には、ニードル２０４を下方向に復元させるための弾性部材（スプリング）２０８が設置され、ニードル２０４の円錐状の終端がニードルシート２０５の開口部を開放及び閉鎖するように構成される。

ニードルシート２０５の下端に結合されたノズル２０６及びノズルカバー２０７は、液晶２０１が排出される程度の所定の大きさの開口部を備えている。

ノズルカバー２０７は、ノズル２０６を固定するための結合手段であり、ノズル２０６は、それぞれ異なる大きさの開口部を有するノズルの中から１つを選択でき、液晶２０１の滴下量の調節に応じて交替可能である。

液晶容器２０２の上部には、上部ケース２１３が締結され、上部ケース２１３には、ガス供給管２１２が連結されている。

液晶容器２０２上側の上部ケース２１３には、間隙調整部２１１が備え付けられた磁性棒２１０が装着されている。磁性棒２１０は、強磁性物質または軟磁性物質からなり、磁性棒２１０の外周面には、円筒状のソレノイドコイル２０９が設置される。ソレノイドコイル２０９には、電源供給部（図示せず）が接続されており、ソレノイドコイル２０９に電源が供給されると、磁性棒２１０に磁気力が発生することで、ニードル２０４が反応して上昇する。一方、ソレノイドコイル２０９に電源供給が遮断されると、弾性部材２０８によってニードル２０４が下方向に復元することで、液晶２０１を所望の位置に所望の量だけ滴下させる。

以下、上記のように構成された本発明の実施の形態１に係る液晶表示装置製造用液晶滴下装置の動作を説明する。

まず、液晶容器２０２の内部に液晶２０１が所定量だけ充填されると、ガス供給管２１２から窒素ガスが供給される。

ここで、窒素ガスの供給は、液晶２０１の滴下時、液晶容器２０２の液晶２０１が充填されていない領域の圧力が変化すると、液晶２０１の滴下量が一定でないので、液晶容器２０２内に圧力を一定に維持するために行われる。

次に、ソレノイドコイル２０９に電源が印加されると、磁性棒２１０に発生する磁気力によって、磁性物質からなるニードル２０４が上昇するようになる。これは、ニードル２０４が液晶容器２０２に昇降自在に固定されているためである。

したがって、ニードル２０４の一側端によって閉鎖されていたニードルシート２０５の開口部が開放されることで、液晶２０１は、ノズル２０６及びノズルカバー２０７の開口部を通して外部に滴下される。

一方、ソレノイドコイル２０９に電源供給が遮断されると、ニードル２０４の上側と液晶容器２０２との間に備え付けられた弾性部材２０８の引力によってニードル２０４が下降することで、ニードルシート２０５の開口部が閉鎖される。

図３は、本発明の実施の形態１に係る液晶表示装置製造用液晶滴下装置を用いた滴下工程の基本的な概念を示す図である。

通常、液晶２０１は、玉状になって基板３０２上に滴下される。

また、基板３０２は、ｘ、ｙ方向に設定された速度で移動し、滴下装置３０１は、予め設定された時間間隔で液晶２０１を滴下するため、基板３０２上に滴下された液晶玉２０１ａが所定間隔で配置される。

もちろん、基板３０２を固定した後、滴下装置３０１をｘ、ｙ方向に移動させて、液晶２０１を所定間隔で滴下することもできる。しかし、この場合、滴下装置３０１の動きによって液晶玉２０１ａが揺れるので、液晶玉２０１ａの滴下位置及び滴下量に誤差が発生しうる。そのため、滴下装置３０１を固定した後、基板３０２を移動させることが好ましい。

しかしながら、上述した実施の形態１に係る液晶表示装置製造用液晶滴下装置は、液晶２０１が玉状になって基板３０２上に滴されるので、液晶玉２０１ａの量、位置及び大きさによって基板３０２にスポットが発生する。また、滴下された液晶玉２０１ａは、次の工程である合着工程時の圧力によって広がりながら互いに接するが、この液晶玉２０１ａの広がりには限界があるので、液晶玉２０１ａ間の境界部分及び基板３０２の角部分で隙間が発生する。さらに、この隙間によって、画面にスポットが発生するようになる。

上記のような本発明の実施の形態１の短所を解決するために、本発明の実施の形態２の液晶表示装置製造用液晶滴下装置では、液晶容器内に振動エネルギーを提供し、噴霧方式で液晶を滴下させる。以下、本発明の実施の形態２の液晶表示装置製造用液晶滴下装置について、より具体的に説明する。

図４は、本発明の実施の形態２に係る液晶表示装置製造用液晶滴下装置の構成図である。

図４に示すように、本発明の実施の形態２に係る液晶表示装置製造用液晶滴下装置は、円筒状の液晶容器４０２がケース４０３に収容されており、液晶容器４０２の内部には、液晶４０１が充填されている。

ここで、液晶容器４０２は、ポリエチレンで構成され、ケース４０３は、ステンレス綱で形成される。通常、ポリエチレンは、良好な成形性によって所望の形状の容器を容易に形成できるのみならず、液晶と反応しないので、液晶容器４０２として用いられる。しかし、ポリエチレンは、その強度が弱いため、外部の衝撃に弱く、容易に変形されてしまう。このように液晶容器が外部の衝撃によって容易に変形されると、正確な位置に液晶を滴下できないので、液晶容器４０２は、強度の高いステンレス綱で形成されたケース４０３に収容されて用いられる。

液晶容器４０２の内部には、磁性物質からなるニードル４０４が垂直方向に構成されている。すなわち、ニードル４０４は、垂直方向に昇降自在となるように、液晶容器２０２に固定されている。

ニードル４０４は、棒状で構成されており、その終端は、円錐状で形成され、液晶容器４０２の下部に備わったニードルシート４０５の開口部に挿入される。このニードル４０４およびニードルシート４０５が開閉部に相当する。また、液晶容器４０２及びニードル４０４の上側部には、ニードル４０４を下方向に復元させるための弾性部材（スプリング）４０８が設置され、ニードル４０４の円錐状の終端がニードルシート４０５の開口部を開放及び閉鎖するように構成される。

ニードルシート４０５の下端に結合されたノズル４０６及びノズルカバー４０７は、液晶４０１が排出される程度の所定の大きさの開口部を備えている。

ノズルカバー４０７は、ノズル４０６を固定するための結合手段であり、ノズル４０６は、それぞれ異なる大きさの開口部を有するノズルの中から１つを選択でき、液晶４０１の滴下量の調節に応じて交替可能である。

液晶容器４０２の上部には、上部ケース４３０が締結され、上部ケース４３０には、ガス供給管４１２が連結されている。

液晶容器４０２上側の上部ケース４３０には、間隙調整部４１１が備え付けられた磁性棒４１０が装着されている。磁性棒４１０は、強磁性物質または軟磁性物質からなり、磁性棒４１０の外周面には、円筒状のソレノイドコイル４０９が設置される。ソレノイドコイル４０９には、電源供給部（図示せず）が接続されており、ソレノイドコイル４０９に電源が供給されると、磁性棒４１０に磁気力が発生することで、ニードル４０４が反応して上昇する。一方、ソレノイドコイル４０９に電源供給が遮断されると、弾性部材４０８によってニードル４０４が下方向に復元することで、液晶４０１を所望の位置に所望の量だけ滴下させる。

また、液晶容器４０２内に充填された液晶４０１に振動エネルギーを印加するために、振動エネルギー提供部（４１３〜４１６）が備わっている。

図５は、図４に備わった振動エネルギー提供部の構成を示す図である。

図５に示すように、振動エネルギー提供部（４１３〜４１６）は、超音波を発生するための超音波発生器４１６と、液晶容器４０２内に振動可能に設置された変換子４１４と、超音波発生器４１６から発生した超音波を変換子４１４に伝達するための信号線４１５と、変換子４１４を液晶容器４０２内部に振動可能に固定するための固定軸４１３とを備えて構成される。

ここで、変換子４１４は、信号線４１５から受けた超音波の大きさによって振動を発生する円形薄型の金属物質からなり、その中央部には、液晶容器４０２に備わったニードル４０４を通過させるための開口部５０１が構成されている。

そして、超音波発生器４１６には、超音波の大きさを調節するための多数の周波数調節スイッチ５０２と、超音波発生器４１６のオン／オフを制御するためのスイッチ５０３とが備わっている。

液晶滴下装置の液晶滴下方式は、超音波発生器４１６に備わったスイッチ５０３のオン／オフ状態によって異なっている。

すなわち、スイッチ５０３をオンさせる場合、超音波の印加によって変換子４１４が振動を発生し、液晶４０１の臨界波高を越えた波動を起こす。

液晶４０１に垂直の振動が印加されると、液晶４０１の水膜表面上に定常波が発生する。したがって、液晶４０１に印加される定常波の臨界波高の大きさが安定性限度を越えると、その結果として、波動の端部から波形が歪み、微小の粒子が一定の大きさで離脱されて、噴霧方式で滴下される。

しかし、スイッチ５０３をオフさせる場合、超音波が印加されないので、液晶４０１が玉状になって滴下される。

以下、本発明の実施の形態２に係る液晶表示装置製造用液晶滴下装置の動作を詳細に説明する。

まず、液晶容器４０２の内部に液晶４０１が所定量だけ充填されると、ガス供給管４１２から窒素ガスが供給される。

ここで、窒素ガスの供給は、液晶４０１の滴下時、液晶容器４０２の液晶４０１が充填されていない領域の圧力が変化すると、液晶４０１の滴下量が一定でないので、液晶容器４０２内に圧力を一定に維持するために行われる。

そして、超音波発生器４１６は、信号線４１５を通して変換子４１４に超音波を印加する。

すなわち、超音波発生器４１６に備わったスイッチ５０３をオンさせ、周波数調節スイッチ５０２を用いて信号線４１５に所定の大きさの超音波を連続的に印加する。

信号線４１５は、液晶容器４０２の内部に備わった固定軸４１３を通して変換子４１４に超音波を印加する。

次いで、信号線４１５から超音波の印加を受けた変換子４１４は、超音波の大きさに応じた振動を発生し、液晶４０１に振動エネルギーを印加する。

次に、ソレノイドコイル４０９に電源が印加されると、磁性棒４１０に発生する磁気力によって、磁性物質からなるニードル４０４が反応して上昇するようになる。

したがって、ニードル４０４の一側端によって閉鎖されていたニードルシート４０５の開口部が開放されることで、液晶４０１は、ノズル４０６及びノズルカバー４０７の開口部を通して外部に滴下される。

一方、ソレノイドコイル４０９に電源供給が遮断されると、ニードル４０４の上側と液晶容器４０２との間に備え付けられた弾性部材４０８の引力によってニードル４０４が下降することで、ニードルシート４０５の開口部が閉鎖される。

ここで、滴下される液晶４０１の量は、ノズル４０６に備わった開口部の大きさと、液晶４０１に加えられる圧力及び超音波の大きさによる変換子４１４の振動の大きさによって異なっている。

また、ニードル４０４が上昇してニードルシート４０５の開口部が開放される時間は、ニードル４０４と磁性棒４１０との間隔ｘ及びニードル４０４に備わったスプリング４０８の張力によって決定される。

磁性棒４１０の磁気力は、磁性棒４１０の周囲に構成されるソレノイドコイル４０９の巻線数やソルレノイドコイル４０９に印加される電源の大きさによって調節される。また、ニードル４０４と磁性棒４１０との間隔ｘは、間隙調整部４１１によって調整される。

図６は、本発明の実施の形態２に係る液晶表示装置製造用液晶滴下装置を用いた滴下工程の基本的な概念を示す図である。

図６に示すように、液晶４０１は、超音波による振動を用いた噴霧方式で基板６０２上に滴下されるため、微細な粒子状で広範囲に渡って滴下される。

また、基板６０２は、ｘ、ｙ方向に設定された速度で移動し、液晶滴下装置６０１は、予め設定された時間間隔で液晶４０１を排出するため、基板６０２上に噴霧方式で滴下される液晶粒子４０１ａは、広範囲に渡って分布される。

もちろん、液晶４０１の滴下時、基板６０２を固定した状態で、液晶滴下装置６０１がｘ、ｙ方向に移動して、液晶４０１を所定間隔で噴射することもできる。

しかし、この場合、液晶滴下装置６０１の動きによって、噴射される液晶粒子４０１ａの噴射範囲が変化するため、液晶粒子４０１ａの分布位置及び滴下量に誤差が発生しうる。そのため、液晶滴下装置６０１を固定した後、基板６０２を移動させることが好ましい。

従来の液晶注入工程を説明するための概略図である。 本発明の実施の形態１に係る液晶表示装置製造用液晶滴下装置の構成図である。 本発明の実施の形態１に係る液晶表示装置製造用液晶滴下装置を用いた滴下工程の基本的な概念を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る液晶表示装置製造用液晶滴下装置の構成図である。 図４に備わった振動エネルギー提供部の構成を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る液晶表示装置製造用液晶滴下装置を用いた滴下工程の基本的な概念を示す図である。

符号の説明

４０１ 液晶、４０２ 液晶容器、４０３ ケース、４０４ ニードル、４０５ ニードルシート、４０６ ノズル、４０７ ノズルカバー、４０８ 弾性部材（スプリング）、４０９ ソレノイドコイル、４１０ 磁性棒、４１１ 間隙調整部、４１２ ガス供給管、４１３ 固定軸、４１４ 変換子、４１５ 信号線、４１６ 超音波発生器。

Claims (20)

1. 液晶が充填され、前記液晶に圧力が加えられる液晶容器と、
   前記液晶容器の下端に備わった液晶排出口を開閉するための開閉部と、
   前記液晶容器内に振動エネルギーを提供する振動エネルギー提供部と
   を含んで構成されることを特徴とする液晶表示装置製造用液晶滴下装置。
2. 前記振動エネルギー提供部は、
   超音波を生成する超音波発生器と、
   前記液晶容器内に備わり、生成された前記超音波を振動に変換する変換子と、
   前記変換子を前記液晶容器内に固定するための固定軸と
   を含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置製造用液晶滴下装置。
3. 前記超音波発生器は、周波数調節スイッチ及び電源オンオフスイッチを備えることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置製造用液晶滴下装置。
4. 前記液晶容器を収容するケースをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置製造用液晶滴下装置。
5. 前記液晶容器は、ポリエチレンからなり、前記ケースは、ステンレス鋼からなることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置製造用液晶滴下装置。
6. 前記開閉部は、磁性材料からなり、垂直方向に昇降自在となるように前記液晶容器内に配置される垂直ニードルを含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置製造用液晶滴下装置。
7. 円錐状で形成された前記ニードルの終端は、前記液晶排出口に備わったニードルシート内に挿入される構成を有することを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置製造用液晶滴下装置。
8. 前記ニードルの上側部には、前記液晶容器の上部に配置された弾性部材が挿入されることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置製造用液晶滴下装置。
9. 前記弾性部材は、スプリングであることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置製造用液晶滴下装置。
10. 前記ニードルシートの下端は、ノズル及びノズルカバーに結合されることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置製造用液晶滴下装置。
11. 上部ケースが前記液晶容器の上部に締結され、ガス供給管が前記上部ケースに連結されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置製造用液晶滴下装置。
12. 前記上部ケースは、間隙調整部を有する磁性棒を備えることを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置製造用液晶滴下装置。
13. 前記磁性棒は、強磁性物質または軟磁性物質からなることを特徴とする請求項１２に記載の液晶表示装置製造用液晶滴下装置。
14. 前記磁性棒の外周面には、ソレノイドが設置されることを特徴とする請求項１２に記載の液晶表示装置製造用液晶滴下装置。
15. 前記液晶が噴霧方式で滴下されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置製造用液晶滴下装置。
16. 液晶が充填され、前記液晶に圧力が加えられる液晶容器と、
    前記液晶容器の下端に備わった液晶排出口を開閉するための開閉部と
    を備え、
    前記開閉部は、磁性材料からなり、垂直方向に昇降自在となるように前記液晶容器内に配置される垂直ニードルを含む
    ことを特徴とする液晶表示装置製造用液晶滴下装置。
17. 前記液晶容器内に振動エネルギーを提供する振動エネルギー提供部をさらに備えることを特徴とする請求項１６に記載の液晶表示装置製造用液晶滴下装置。
18. 前記振動エネルギー提供部は、
    超音波を生成する超音波発生器と、
    前記液晶容器内に備わり、生成された前記超音波を振動に変換する変換子と、
    前記変換子を前記液晶容器内に固定するための固定軸と
    を含んで構成されることを特徴とする請求項１７に記載の液晶表示装置製造用液晶滴下装置。
19. 請求項１に記載の液晶表示装置製造用液晶滴下装置を用いて、超音波による振動により基板上に液晶を噴霧する段階を備えた液晶を供給するための方法。
20. 請求項１７に記載の液晶表示装置製造用液晶滴下装置を用いて、基板上に液晶を噴霧する段階を備えた液晶を供給するための方法。

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