JP2007193180A - Method for spraying spacer to transparent substrate of liquid crystal display cell, device, and liquid crystal display cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、相互に重ね合わせられる2枚の透明基板間に、液晶封入空間となるセルギャップを形成するために、インクジェット方式により液晶表示セルの透明基板表面へのスペーサ散布方法及び散布装置、並びにこのようにしてスペーサが散布された透明基板を他方の透明基板に接合させて、両透明基板間に液晶が封入された液晶表示セルに関するものである。 In order to form a cell gap serving as a liquid crystal sealing space between two transparent substrates that are superposed on each other, the present invention provides a method and apparatus for dispersing spacers on a transparent substrate surface of a liquid crystal display cell by an inkjet method, and The present invention relates to a liquid crystal display cell in which a transparent substrate on which spacers are dispersed is bonded to the other transparent substrate and liquid crystal is sealed between the transparent substrates.
液晶表示装置として、例えばカラーTFT液晶表示セルは、共にガラス等の透明基板からなるTFT基板とカラーフィルタ基板とを接合させたものから構成されるが、これらTFT基板とカラーフィルタ基板とは密着状態ではなく、所謂セルギャップと呼ばれる微小な隙間を介して接合されるものであり、このセルギャップに液晶が封入される。液晶が封入される微小隙間であるセルギャップは複数のスペーサビーズの凝集体からなるスペーサにより確保されることになる。スペーサは粒径が3〜5μmの球状とした微小粒子からなるスペーサビーズの凝集体から構成され、TFT基板またはカラーフィルタ基板のいずれか一方、例えばカラーフィルタ基板を被処理基板として、その表面に多数分散配置されることになる。 As a liquid crystal display device, for example, a color TFT liquid crystal display cell is composed of a TFT substrate made of a transparent substrate such as glass and a color filter substrate, which are in close contact with each other. Instead, it is joined through a minute gap called a so-called cell gap, and liquid crystal is sealed in this cell gap. A cell gap, which is a minute gap in which liquid crystal is enclosed, is secured by a spacer made of an aggregate of a plurality of spacer beads. The spacer is composed of agglomerates of spacer beads composed of spherical fine particles having a particle diameter of 3 to 5 μm, and either a TFT substrate or a color filter substrate, for example, a color filter substrate is used as a substrate to be processed, and a large number of spacers are formed on the surface. It will be distributed.
スペーサの構成要素としてのスペーサビーズは不透明な粒子である。従って、画素領域にスペーサビーズが位置していると、液晶表示装置として構成したときに、表示画像の画質の低下を来たすので、この画質低下を防止するために、スペーサはブラックマトリックス領域に限定的に配置される。このために、スペーサビーズを溶剤に均一に分散させた懸濁液からなるスペーサインクを用い、このスペーサインクをブラックマトリックス領域に着弾させる。このスペーサインクの供給方式としては、例えば特許文献1にあるように、インクジェットにより噴射させる方式が従来から知られている。インクジェット方式は、微小なノズルを設けたインクジェットヘッドからなるインクジェット手段を用いて、このインクジェットヘッドの微小ノズルから被処理基板に向けてスペーサインクの液滴を噴射させて、被処理基板上に付着させるものである。
Spacer beads as a component of the spacer are opaque particles. Therefore, if the spacer beads are located in the pixel region, the image quality of the display image is deteriorated when configured as a liquid crystal display device. Therefore, in order to prevent this image quality deterioration, the spacer is limited to the black matrix region. Placed in. For this purpose, a spacer ink made of a suspension in which spacer beads are uniformly dispersed in a solvent is used, and this spacer ink is landed on the black matrix region. As this spacer ink supply method, for example, as disclosed in
インクジェットヘッドの各ノズルから噴射されたスペーサインクの液滴が被処理基板の所定の位置に着弾した後には、溶剤が揮発することになり、乾燥後には被処理基板上にはスペーサビーズが残存する。噴射口から噴射された1つの液滴には複数、具体的には5〜8個程度のスペーサビーズが含まれるが、溶剤等が揮発する間に、これらのスペーサビーズは相互に密着するように凝集することになり、このスペーサビーズの凝集体がスペーサであって、スペーサは被処理基板の全面にほぼ均一に散布される。 After droplets of spacer ink ejected from each nozzle of the ink jet head land on a predetermined position of the substrate to be processed, the solvent evaporates, and spacer beads remain on the substrate to be processed after drying. . One droplet ejected from the ejection port includes a plurality of, specifically 5 to 8 spacer beads. While the solvent is volatilized, these spacer beads are in close contact with each other. The aggregate of the spacer beads is a spacer, and the spacer is dispersed almost uniformly on the entire surface of the substrate to be processed.
インクジェット手段のインクジェットヘッドは被処理基板におけるスペーサの散布面と対面させるが、被処理基板を水平に配置して、インクジェットヘッドはこの被処理基板から所定距離だけ離した上方位置に配置される。そして、被処理基板を搬送する間にインクジェットヘッドを構成する複数のノズルから被処理基板に向けて所定の幅分にわたってスペーサインクの液滴が間欠的に噴射されることになる。また、被処理基板の幅寸法が大きい場合には、インクジェット手段は被処理基板の搬送方向と直交する方向にシフトさせるように構成する。従って、被処理基板を往復動させながら、インクジェット手段をそれと直交する方向にシフトさせながらスペーサインクの液滴を噴射させることによって、この被処理基板の全面にスペーサインクの液滴が供給される。従って、被処理基板の搬送方向がスペーサインクの噴射時における主走査方向であり、この主走査方向と直交する方向が副走査方向である。
ここで、スペーサインク中のスペーサビーズの濃度は厳格に管理されており、しかもスペーサインクに分散されているスペーサビーズの粒径はできるだけ均一となるように粒径の制御がなされる。一般に使用されるスペーサインクでは、分散しているスペーサビーズの粒径のばらつきは±0.05μm以下に抑制されている。また、インクジェットヘッドはそのノズルからの噴射制御が容易であり、かつ噴射される液滴に指向性を持たせることができるので、スペーサインクの液滴をブラックマトリックス領域における所定の位置に正確に着弾させることができるようにする。これによって、被処理基板の全面に対して所定の位置にスペーサを均一に散布することができ、他方の透明基板を接合させると、その間に均一なセルギャップを形成することができる。 Here, the concentration of the spacer beads in the spacer ink is strictly controlled, and the particle size is controlled so that the particle size of the spacer beads dispersed in the spacer ink is as uniform as possible. In a commonly used spacer ink, the dispersion of the particle diameter of the dispersed spacer beads is suppressed to ± 0.05 μm or less. In addition, since the ink jet head can easily control ejection from the nozzles and can impart directivity to the ejected droplets, the droplets of the spacer ink are accurately landed at predetermined positions in the black matrix region. To be able to. As a result, the spacers can be uniformly dispersed at predetermined positions on the entire surface of the substrate to be processed, and when the other transparent substrate is bonded, a uniform cell gap can be formed therebetween.
ここで、相互に接合される2枚の透明基板は薄板からなり、その接合時には押圧力を作用させるようにする。従って、透明基板は接合時に押圧力を作用させると撓むことになり、その結果両透明基板の相対向する表面はスペーサに密着するようになって、セルギャップが安定的に保持される。このように、2枚の透明基板を接合させた状態において、被処理基板が長方形であり、特にサイズの大きい液晶表示セルであるときに、インクジェット手段の主走査方向に向けて筋状の薄い濃淡縞が多数形成されることがある。この接合基板における筋状濃淡縞模様の発生はセルギャップにおけるギャップ量の微小変動により生じるものである。 Here, the two transparent substrates bonded to each other are made of thin plates, and a pressing force is applied during the bonding. Therefore, the transparent substrate is bent when a pressing force is applied at the time of bonding. As a result, the opposing surfaces of both transparent substrates come into close contact with the spacer, and the cell gap is stably maintained. In this way, when the two substrates are bonded, the substrate to be processed is rectangular, and particularly when the liquid crystal display cell is large in size, the thin and light stripes are streaked toward the main scanning direction of the ink jet means. Many stripes may be formed. The generation of the streaky shading pattern in the bonded substrate is caused by a minute variation in the gap amount in the cell gap.
セルギャップは基本的にはスペーサビーズの粒径に依存するものであり、従ってセルギャップは大きく変動することはないが、スペーサビーズの粒径の誤差範囲が±0.05μm程度であるのに対してギャップ量の変動幅は、0.1μmより大きく、0.3μm程度乃至それ以上となることもある。しかも、主走査方向において、複数のノズルを有するインクジェットヘッドの走行幅毎にある程度規則的に繰り返すような変動を示す。液晶表示装置として構成したときに、前述した程度のギャップ量の変動に起因する薄い筋状濃淡縞がその表示面に生じていても、液晶表示セルを構成したときに、それに表示される画像が格別低下する訳ではないが、外観上好ましいものではないだけでなく、より高品位の画像を表示するためには、ギャップ量の変動をできるだけ小さく抑制する方が望ましい。 The cell gap basically depends on the particle size of the spacer beads. Therefore, the cell gap does not vary greatly, but the error range of the particle size of the spacer beads is about ± 0.05 μm. Thus, the fluctuation range of the gap amount is larger than 0.1 μm and may be about 0.3 μm or more. In addition, in the main scanning direction, fluctuations that repeat regularly to some extent are shown for each traveling width of the inkjet head having a plurality of nozzles. When configured as a liquid crystal display device, even if thin streaky shading due to fluctuations in the gap amount as described above occurs on the display surface, when a liquid crystal display cell is configured, an image displayed on the display is not displayed. Although not particularly reduced, it is not only preferable in terms of appearance, but in order to display a higher quality image, it is desirable to suppress variation in the gap amount as small as possible.
前述したように、インクジェットヘッドと被処理基板とは相対移動させながらスペーサインクを散布することから、インクジェットヘッドと被処理基板とは非接触状態とすることになり、その間の相対移動中にもインクジェットヘッドが被処理基板と接触しないようにするために、インクジェットヘッドと被処理基板とはある程度の間隔を設けておく必要がある。また、スペーサインクはスペーサビーズの懸濁液であり、目詰まり防止の観点から、インクジェットヘッドの微小ノズルの口径は最低限で20μm程度の大きさとする。従って、ノズルから噴射されたスペーサインクは、被処理基板に液滴として着弾するまでの間にある程度の広がりを持つことになる。液晶表示セルにおいては、基板に形成されているブラックマトリックス領域は、その幅寸法が概略10〜30μm程度の極めて細い帯状となっている。また、インクジェットヘッドは被処理基板に対して1mm程度の間隔を空ける必要があり、このインクジェットヘッドのノズルの口径を最低限の20μmとしたときに、被処理基板への着弾時における液滴の大きさは40μm乃至それ以上となる。つまり、着弾時における液滴の大きさはブラックマトリックス領域の幅寸法より多少大きくなる。 As described above, since the spacer ink is sprayed while the inkjet head and the substrate to be processed are moved relative to each other, the inkjet head and the substrate to be processed are brought into a non-contact state, and even during the relative movement between the inkjet head and the substrate to be processed. In order to prevent the head from coming into contact with the substrate to be processed, it is necessary to provide a certain distance between the inkjet head and the substrate to be processed. The spacer ink is a suspension of spacer beads. From the viewpoint of preventing clogging, the diameter of the minute nozzles of the inkjet head is set to a minimum of about 20 μm. Therefore, the spacer ink ejected from the nozzles has a certain extent until it reaches the substrate to be processed as droplets. In the liquid crystal display cell, the black matrix region formed on the substrate has a very thin band shape with a width dimension of about 10 to 30 μm. In addition, the inkjet head needs to be spaced about 1 mm from the substrate to be processed. When the nozzle diameter of the inkjet head is set to a minimum of 20 μm, the size of the droplet when landing on the substrate to be processed is large. The thickness is 40 μm or more. That is, the size of the droplet upon landing is slightly larger than the width dimension of the black matrix region.
インクジェットヘッドを構成する各ノズルから厳格に同一の条件で噴射されれば問題はないが、液滴の噴射方向が正規の方向からずれると、特にノズルの並び方向にランダムにずれていると、各々の液滴の着弾位置の相互間の間隔が均等ではなくなる。また、TFT基板であれ、カラーフィルタ基板であれ、被処理基板の表面には微小凹凸が存在するので、着弾位置によっては一部のスペーサビーズが凹部に落ち込んで、各スペーサのセルギャップに貢献するスペーサビーズの数に変動が生じることになる。 There is no problem if it is ejected from each nozzle constituting the inkjet head under strictly the same conditions, but if the ejection direction of the liquid droplet deviates from the normal direction, especially if it is deviated randomly in the nozzle alignment direction, The intervals between the landing positions of the liquid droplets are not uniform. In addition, even if it is a TFT substrate or a color filter substrate, there are minute irregularities on the surface of the substrate to be processed, so that depending on the landing position, some spacer beads fall into the depressions, contributing to the cell gap of each spacer. There will be variations in the number of spacer beads.
以上のことが原因となって、セルギャップのギャップ量に変動が生じるのである。従って、液滴の着弾位置を正確に制御するか、または着弾時の液滴を小さくすれば、ギャップ量の変動を抑制することができる。しかしながら、インクジェットヘッドを被処理基板に対して極端に近接させると、移動中に接触する可能性が高くなり、またスペーサインクの目詰まり防止という観点から、ノズルの口径を小さくするのも限度がある。このために、実際上、前述したセルギャップのギャップ量に変動が発生するのを防止することができないことになる。 For the above reasons, the gap amount of the cell gap varies. Therefore, fluctuations in the gap amount can be suppressed by accurately controlling the landing position of the droplet or by reducing the droplet when landing. However, if the inkjet head is extremely close to the substrate to be processed, there is a high possibility of contact during movement, and there is a limit to reducing the nozzle diameter from the viewpoint of preventing clogging of the spacer ink. . For this reason, in practice, it is impossible to prevent fluctuations in the gap amount of the cell gap described above.
本発明は以上の点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、液晶表示セルのセルギャップにおけるギャップ量の変動による筋状濃淡縞の発生を抑制することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to suppress the generation of streak gray stripes due to the gap amount variation in the cell gap of the liquid crystal display cell.
前述した目的を達成するために、本発明の液晶セルを構成する透明基板の表面に、セルギャップを形成するためのスペーサを分散させるように散布する方法は、透明基板の幅方向に所定のピッチ間隔を置いて複数のノズルを有するインクジェットヘッドを対向配設し、この透明基板とインクジェットヘッドと前記ノズルの並び方向の交差方向に相対移動させる間に、粒径の異なる複数種類のスペーサビーズを溶剤に均一に分散させたスペーサインクの液滴をインクジェットノズルの各噴射口から前記透明基板の表面に散布することをその特徴とするものである。 In order to achieve the above-described object, a method of dispersing the spacers for forming a cell gap on the surface of the transparent substrate constituting the liquid crystal cell of the present invention in such a manner that a predetermined pitch is provided in the width direction of the transparent substrate. Ink jet heads having a plurality of nozzles are arranged opposite to each other, and a plurality of types of spacer beads having different particle diameters are used as solvents while the transparent substrate, the ink jet head, and the nozzles are relatively moved in the crossing direction of the nozzles. It is characterized in that the droplets of spacer ink uniformly dispersed on the surface of the transparent substrate are sprayed from the respective ejection ports of the inkjet nozzle.
また、本発明における液晶セルを構成する透明基板の表面にセルギャップを形成するためのスペーサを分散させるスペーサ散布装置の構成は、粒径の異なる複数種類のスペーサビーズを溶剤に均一に分散させたスペーサインクを供給するインク供給手段と、このインク供給手段から供給されるスペーサインクを前記透明基板の表面に散布するために、この透明基板の幅方向に所定のピッチ間隔を置いて複数のノズルを設けたインクジェットヘッドと、前記透明基板と前記インクジェットヘッドとを少なくとも前記ノズルの並び方向の交差方向に相対移動させる駆動手段とを備える構成としたことをその特徴としている。 In addition, in the present invention, the configuration of the spacer spraying device that disperses the spacers for forming the cell gap on the surface of the transparent substrate constituting the liquid crystal cell is obtained by uniformly dispersing a plurality of types of spacer beads having different particle diameters in the solvent. Ink supply means for supplying spacer ink and a plurality of nozzles at predetermined pitch intervals in the width direction of the transparent substrate in order to spread the spacer ink supplied from the ink supply means on the surface of the transparent substrate. The present invention is characterized in that it includes a provided inkjet head, and a drive unit that relatively moves the transparent substrate and the inkjet head at least in a direction intersecting the nozzle arrangement direction.
さらに、本発明における液晶表示セルは、ブラックマトリックスの領域に、表面に粒径の異なる複数種類のスペーサビーズが凝集されたスペーサが散布された透明基板と、この透明基板に前記スペーサによりセルギャップを形成するようにして他方の透明基板が接合されて、このセルギャップに液晶を封入したものである。 Further, the liquid crystal display cell according to the present invention has a transparent substrate in which a spacer in which a plurality of types of spacer beads having different particle sizes are aggregated is dispersed on the surface of the black matrix, and a cell gap is formed on the transparent substrate by the spacer. The other transparent substrate is bonded as formed, and liquid crystal is sealed in this cell gap.
インクジェットヘッドを構成する複数のノズルによるスペーサインクの噴射条件を全て同一にするのは現実的に不可能である。スペーサインクに含まれるスペーサビーズの粒径を均一化すると、主走査方向においては、スペーサの高さがほぼ一定になる。一方、噴射条件が異なるノズルからスペーサインクが噴射されることから、副走査方向においては、スペーサの間隔及びセルギャップに貢献するスペーサビーズの数が異なる。つまり、スペーサビーズの粒径を一定にすると、主走査方向では均等で、副走査方向では変動するギャップが形成されてしまう。これが筋状濃淡縞の原因である。そこで、副走査方向におけるギャップの変動を防止できないのであれば、主走査方向のギャップも不均一にすれば、筋状の濃淡縞が生じなくなる。 It is practically impossible to make all the ejection conditions of the spacer ink by the plurality of nozzles constituting the ink jet head the same. If the particle size of the spacer beads contained in the spacer ink is made uniform, the height of the spacer becomes substantially constant in the main scanning direction. On the other hand, since spacer ink is ejected from nozzles having different ejection conditions, the number of spacer beads contributing to the spacer spacing and the cell gap differs in the sub-scanning direction. That is, if the spacer beads have a constant particle size, gaps that are uniform in the main scanning direction and fluctuate in the sub-scanning direction are formed. This is the cause of streaky shading. Therefore, if the gap variation in the sub-scanning direction cannot be prevented, if the gap in the main scanning direction is also made nonuniform, streaky shading is not generated.
そして、主走査方向におけるギャップの変動幅を副走査方向におけるギャップの変動幅、具体的にはギャップ量の変動幅が0.3μm乃至それ以上であるから、この変動幅と同じかそれ以下にすれば、液晶表示セルとして構成したときに、画像の画質に実質的な影響が生じることはない。本発明において、粒径の異なる複数種類のスペーサビーズという場合、粒径を連続的に変化させることもできるが、段階的に変化させることもできる。また、段階的に変化させる場合、2段階であっても良く、また3段階に変化させることもできる。ギャップ量は通常3〜5μmとするが、例えば、ギャップ量を4μmを基準とした場合、粒径が4.2μmのスペーサビーズと3.8μmのスペーサビーズとを混合させたり、また4.2μm、4.0μm及び3.8μmという3種類のスペーサビーズを混合させたりすることもできる。そして、基準となる中間の粒径スペーサビーズの量と、大小の粒径のスペーサビーズの合計量とを同じくすることができ、また大中小の各スペーサビーズをほぼ均等に分散させるようにすることもできる。 Since the gap fluctuation width in the main scanning direction is the gap fluctuation width in the sub-scanning direction, specifically, the gap fluctuation width is 0.3 μm or more, it should be equal to or less than this fluctuation width. For example, when configured as a liquid crystal display cell, the image quality is not substantially affected. In the present invention, when referring to a plurality of types of spacer beads having different particle diameters, the particle diameter can be changed continuously, but can also be changed in stages. Moreover, when changing in steps, it may be two steps, and can also be changed in three steps. The gap amount is usually 3 to 5 μm. For example, when the gap amount is based on 4 μm, a spacer bead having a particle diameter of 4.2 μm and a spacer bead of 3.8 μm are mixed, or 4.2 μm, It is also possible to mix three types of spacer beads of 4.0 μm and 3.8 μm. The amount of the intermediate medium size spacer beads can be the same as the total amount of the spacer beads of large and small particle sizes, and the large, medium, and small spacer beads are distributed almost evenly. You can also.
インクジェット方式により透明基板の表面全体に均一にスペーサを散布することができ、液晶表示セルとして構成したときに、そのセルギャップにおけるギャップ量を制御された状態で変動させ、かつこのギャップ量の変動を主走査方向及び副走査方向において規則性を持たせるのではなく、ランダムな変動となし、もって液晶表示セルにおける筋状濃淡縞の発生を抑制できる。 Spacers can be uniformly distributed over the entire surface of the transparent substrate by the ink jet method, and when configured as a liquid crystal display cell, the gap amount in the cell gap is varied in a controlled state, and the variation in the gap amount is also changed. Rather than having regularity in the main scanning direction and the sub-scanning direction, random fluctuations can be generated, thereby suppressing the occurrence of streaky gray stripes in the liquid crystal display cell.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。まず、図1において、1は基板であり、この基板1はガラス等からなる透明基板であって、具体的には例えばTFT基板である。この基板1にはマトリックス状に薄膜トランジスタからなるスイッチング素子が形成されており、カラーフィルタが位置合わせされた状態で接合される。同図において、2はRGBの各色の画素を構成する画素領域であり、各画素領域2間はブラックマトリックス領域3により区画形成されている。このブラックマトリックス領域3にスペーサ4が均一に散布されて、このスペーサ4によってTFT基板とカラーフィルタとを接合させたときに、両基板間にセルギャップと呼ばれる隙間が形成される。このように、スペーサ4により形成される両基板間の隙間に液晶を封入することによって、液晶表示セルが形成されることになる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, in FIG. 1,
ここで、スペーサ4は、図2に示したように、複数のスペーサビーズ4aの集合体であって、1箇所のスペーサ4には概略5〜8個程度のスペーサビーズ4aが含まれる。このスペーサ4は、スペーサビーズ4aを所定の溶剤に均一に分散させた懸濁液からなるスペーサインクの液滴を基板1に付着させて、溶剤を揮発させることによりスペーサビーズ4aを凝集させたものである。つまり、同図に仮想線で示したように、スペーサインクの着弾時には所定の広がりをもった液滴となるが、溶剤が揮発する際にスペーサビーズ4aが凝集されるようになり、このように液滴に含まれるスペーサビーズ4aの凝集体がスペーサ4である。
Here, as shown in FIG. 2, the
図3に基板1にスペーサ4を散布するためのシステム構成を示す。図中において、10はワーク搬入部、11はワーク搬出部である。ワーク搬入部10から処理対象となる基板1は搬入される。そして、このようにして搬入された基板1は、必要に応じて、表面改質等の処理を行う前処理ステージ12を経て、インク滴下ステージ13に搬送されるようになっている。このインク滴下ステージ13において、基板1の表面にスペーサインクが散布される。
FIG. 3 shows a system configuration for spreading the
基板1の表面にスペーサインクが着弾した後には、基板1は第1の熱処理ステージ14に移行して、スペーサインクからインク成分を揮発させ、次いで第2の熱処理ステージ15において、基板1をベーキングすることによって、スペーサビーズを基板1の表面に定着させる。ここで、基板1を2段階で熱処理するのは、まず第1段階で、インクジェット手段23から滴下したスペーサインクを迅速に乾燥させてインク成分を除去するためである。基板1を高い温度にまで急速に加熱させると、スペーサインク中の個々のスペーサビーズ4aが凝集せずにばらばらの位置のまま乾燥してしまう。基板1を自然乾燥させることもできるが、第1の熱処理ステージ14において、低温で加熱することによって効率的に乾燥させる。また、第2段階目では、基板1を高温で加熱することによりベーキングを行い、インクが乾燥したスペーサ4を基板1に固着させる。なお、スペーサインクを自然乾燥させる場合には、加熱は1段で行う。
After the spacer ink has landed on the surface of the
基板1は、図4に示すように、搬送テーブル20に載置されて、この搬送テーブル20に真空吸着等の手段で固定的に保持されている。搬送テーブル20はボールねじ送り手段21によりX軸ガイド22に沿って図中のX方向(主走査方向)に搬送される。この間に基板1の表面に対してスペーサインクが間欠的に滴下される。このために、インク滴下ステージ13にはインクジェット手段23が配設されており、このインクジェット手段23は、搬送テーブル20を跨ぐように門型をしたY軸ガイド24に装着されており、このY軸ガイド24にはインクジェット手段23を設置した移動台25が装着されており、この移動台25は搬送テーブル20の搬送方向と直交するY方向(副走査方向)に移動可能となっている。そして、インクジェット手段23は、インクジェットヘッド26とインク供給手段としてのインクボトル27とを備え、これらインクジェットヘッド26及びインクボトル27は移動台25によってY軸ガイド24に沿ってY方向に移動することになる。従って、搬送テーブル20及び移動台25とそれらの駆動機構とによって、基板1及びインクジェットヘッド26を駆動する駆動手段を構成する。なお、駆動は基板1側またはインクジェットヘッド26側のいずれか一方に設けるようにしても良い。
As shown in FIG. 4, the
インクジェット手段23を構成するインクジェットヘッド26は、図5に示したように、多数の微小なノズル30を所定のピッチ間隔で配列したものから構成され、各ノズル30から一定量のスペーサインクを間欠的に噴射できるようにしたものである。スペーサインクの噴射は各々のノズル30につき、個別的に制御されて、それぞれスペーサインクを噴射させるようにしている。そして、図6に示したように、インクジェットヘッド26には、ノズル30に連通するチャンバピース31を備え、このチャンバピース31はインクボトル27からのインク供給路に接続されている。
As shown in FIG. 5, the
チャンバピース31には圧電素子からなるアクチュエータ32が装着されており、このアクチュエータ32に電圧を印加すると、図6に一点鎖線で示したように、アクチュエータ32が変形して、チャンバピース31が拡張することになる。その結果、インクボトル27側からスペーサインクがチャンバピース31内に吸い込まれる。次いで、アクチュエータ32への電圧の印加を遮断すると、元の状態に復元することになり、このときにチャンバピース31の容積が減少し、この容積減少分のスペーサインクがノズル30から噴射される。
An
インクジェット手段23には、好ましくは複数のインクジェットヘッド26が装着されており、これら各インクジェットヘッド26は所定間隔毎に配設されている。従って、インクジェット手段23をX方向の一方向に移動させると、各々のインクジェットヘッド26の幅に応じた帯状の範囲において、スペーサインクが基板1の表面に間欠的に滴下される。インクジェット手段23がX方向における始点位置から終点位置まで移動した後、インクジェットヘッド26の幅分だけY方向にシフトさせて、X方向における反対方向に移動させることによって、順方向への移動時の空間部分を埋めるようにスペーサインクが滴下される。このように複数配列されているインクジェットヘッド26をY方向に対して所定角度傾斜するようにして配置するのがより望ましい。このように構成すると、この傾斜角を変化させることによって、スペーサインクのピッチ間隔を変化させることができる。
A plurality of inkjet heads 26 are preferably mounted on the inkjet means 23, and each of these inkjet heads 26 is disposed at predetermined intervals. Accordingly, when the ink jet means 23 is moved in one direction in the X direction, the spacer ink is intermittently dropped onto the surface of the
以上のように構成することによって、搬送テーブル20で基板1をX方向に搬送する間に、インクジェット手段23を作動させて、各インクジェットヘッド26を構成する各ノズル30からスペーサインクを噴射させることによって、基板1の表面に所定の間隔毎にスペーサインクの液滴が滴下される。そして、基板1がX方向における移動端に至ると、インクジェット手段23をY方向にシフトさせて、基板1をX方向に戻すように移動させ、この間にもスペーサインクの滴下を継続する。これによって、基板1の全面にスペーサインクが均一に滴下され、その後に基板1を加熱乾燥することによって、スペーサインクにおける溶剤が揮発し、この揮発時にスペーサビーズ4aが凝集したスペーサ4が基板1上に残存する。
By configuring as described above, while the
この状態で、この基板1のスペーサ4を形成した面には、図7に示したように、他方の基板5(基板1がTFT基板であれば、他方の基板はカラーフィルタ基板である)が接合される。これによって接合基板6が形成されるが、この接合基板6を構成する両基板1,5間にはスペーサ4により形成されるセルギャップGが介在しており、このセルギャップGには液晶が封入される。このセルギャップGは、ほぼスペーサ4を構成するスペーサビーズ4aの直径に相当する間隔となる。なお、図7において、7は液晶封入空間を区画形成するシール材である。
In this state, on the surface of the
今、スペーサインクに分散させるスペーサビーズ4aの粒径を4μmとし、その誤差範囲を±0.05μm以下として、前述した手法で基板1において、各ブラックマトリックス領域3にスペーサ4を散布した。そして、この基板1に他方の基板5を接合させて、セルギャップGの幅はこのスペーサビーズ4aにおける粒径の誤差範囲での変動以上の変動幅、具体的には0.2μm以上となり、部位によっては0.4μm前後の変動幅が生じることがある。ただし、この程度のギャップ量の変動があっても、液晶表示セルとして構成したときに、表示される画像の画質は格別低下することはない。
Now, the particle size of the
以上の点を勘案して、本発明においては、スペーサインクに分散させるスペーサビーズ4aとして、異なる粒径のものを混在させる構成とする。例えば、セルギャップの目標ギャップ量を4μmとしたときに、粒径が基準径である4μmの中間径スペーサビーズを用いる場合、粒径が4.2μmの大径スペーサビーズと、粒径が3.8μmの小径スペーサビーズを混合する。そして、スペーサビーズの混合比については、中間径スペーサビーズの量と、大径及び小径のスペーサビーズとの合計量とを同じにするか、または中間径,大径及び小径の各スペーサビーズの量を等しくする。
In consideration of the above points, in the present invention, the
以上のように、インクボトル27に粒径が異なる複数種類のスペーサビーズを分散させたスペーサインクを充填しておき、このスペーサインクをインクジェットヘッド26に設けたノズル30から噴射する。そうすると基板1の上では、溶剤が揮発したときのスペーサ4を構成するスペーサビーズ4aが、同一のノズル30であるにも拘らず、場所によっては変動することになる。
As described above, the
即ち、図8において、サイズの異なるスペーサビーズ4aとして、中間径のスペーサビーズを4aM,大径のスペーサビーズを4aL,小径のスペーサビーズを4aSとしたときに、基板1上に位置する各スペーサ4を構成するスペーサビーズは制御された範囲で不揃いになり、かつ規則性を持たない。このように、スペーサビーズの粒径を変化させることによって、主走査方向であるX方向において、各々のスペーサ4の高さが4μmを基準として、変動幅が±0.2μmとなる。そして、各ノズル30のスペーサインクの噴射条件の違いによって、副走査方向であるY方向においても不規則的にギャップ量が変動し、ギャップ量は4μmを基準として、その変動幅が概略±0.2μmとなる。その結果、均一なスペーサビーズを用いた場合と比較して、同一条件のノズル30から噴射される液滴によるスペーサが場所によっては異なるサイズとなって、X方向に向けて微小な凹凸が生じることになる。従って、接合基板6としたときに、X方向及びY方向において、微小な高低差が生じて筋状濃淡縞の発生を抑制することができる。
That is, in FIG. 8, when
1,5 基板 2 画素領域
3 ブラックマトリックス領域 4 スペーサ
4a スペーサビーズ 4aM 中間径スペーサビーズ
4aL 大径スペーサビーズ 4aS 小径スペーサビーズ
6 接合基板 20 搬送テーブル
23 インクジェット手段 26 インクジェットヘッド
30 微小ノズル 31 チャンバピース
32 アクチュエータ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記透明基板の幅方向に所定のピッチ間隔を置いて複数のノズルを有するインクジェットヘッドを対向配設し、この透明基板とインクジェットヘッドとを前記ノズルの並び方向の交差方向に相対移動させる間に、粒径の異なる複数種類のスペーサビーズを溶剤に均一に分散させたスペーサインクの液滴をインクジェットノズルの各噴射口から前記透明基板の表面に散布する
ことを特徴とする液晶セルの透明基板へのスペーサ散布方法。 It is a method of dispersing so as to disperse spacers for forming a cell gap on the surface of a transparent substrate constituting a liquid crystal cell,
While disposing an inkjet head having a plurality of nozzles at predetermined pitch intervals in the width direction of the transparent substrate, and relatively moving the transparent substrate and the inkjet head in the crossing direction of the nozzle alignment direction, A droplet of spacer ink in which a plurality of types of spacer beads having different particle diameters are uniformly dispersed in a solvent is sprayed from each ejection port of an inkjet nozzle onto the surface of the transparent substrate. Spacer spraying method.
粒径の異なる複数種類のスペーサビーズを溶剤に均一に分散させたスペーサインクを供給するインク供給手段と、
このインク供給手段から供給されるスペーサインクを前記透明基板の表面に散布するために、この透明基板の幅方向に所定のピッチ間隔を置いて複数のノズルを設けたインクジェットヘッドと、
前記透明基板と前記インクジェットヘッドとを少なくとも前記ノズルの並び方向の交差方向に相対移動させる駆動手段と
を備える構成としたことを特徴とするスペーサ散布装置。 A spacer spraying device for spraying so as to disperse spacers for forming a cell gap on the surface of a transparent substrate constituting a liquid crystal cell,
An ink supply means for supplying spacer ink in which a plurality of types of spacer beads having different particle diameters are uniformly dispersed in a solvent;
An inkjet head provided with a plurality of nozzles at predetermined pitch intervals in the width direction of the transparent substrate in order to disperse the spacer ink supplied from the ink supply means on the surface of the transparent substrate;
A spacer spraying device comprising: a drive unit that relatively moves the transparent substrate and the inkjet head at least in the direction intersecting the nozzle arrangement direction.
A transparent substrate in which a spacer in which a plurality of types of spacer beads having different particle diameters are aggregated is dispersed on the surface of the black matrix, and the other transparent substrate is formed so that a cell gap is formed on the transparent substrate by the spacer. A liquid crystal display cell that is joined and liquid crystal is sealed in the cell gap.
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JP2011197481A (en) * | 2010-03-19 | 2011-10-06 | Toshiba Corp | Display device and method of manufacturing the same |
Citations (2)
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JPH11305241A (en) * | 1998-04-27 | 1999-11-05 | Kawaguchiko Seimitsu Kk | Liquid crystal display element |
JP2004145093A (en) * | 2002-10-25 | 2004-05-20 | Seiko Epson Corp | Method for manufacturing electro-optic panel, electro-optic panel, electro-optic device equipped with electro-optic panel, and electronic appliance |
-
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- 2006-01-20 JP JP2006012316A patent/JP2007193180A/en active Pending
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