JP2021012363A - 液晶パネルの製造方法および液晶パネルの製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】気泡の残留や液晶漏れ等の欠陥が抑制された、品位の高い液晶パネルを製造する。【解決手段】一対の基板の一方側にシール材１３を環状に塗布するシール材塗布工程と、環状に塗布されたシール材１３の内側に液晶１２を滴下する液晶滴下工程と、滴下された前記液晶１２を挟むように前記一方側の基板に対して他方側の前記基板を貼り合わせる貼合工程と、前記一対の基板に挟まれた前記液晶１２の状態を検査する検査工程と、を含み、前記液晶滴下工程における前記液晶１２の滴下位置を、前記検査工程における前記液晶１２の状態の欠陥情報をフィードバックすることにより調整する液晶パネルの製造方法。【選択図】図１２

Description

本発明は、液晶パネルの製造方法および液晶パネルの製造装置に関する。

液晶パネルの製造方法としては、従来、大別して真空注入工法と液晶滴下工法（ＯＤＦ工法）が知られている。このうち液晶滴下工法は、例えば、一対の基板のうちの一方に紫外線硬化型のシール材を枠状に塗布すると共にその内側に液晶を滴下し、他方の基板と真空中で貼り合わせ、大気圧プレスした後、紫外線を照射してシール材を硬化させる工法である。この種の液晶滴下工法は、真空注入工法と比較して、生産性に優れている。

特開２００５−６２５０１号公報

しかし上記液晶滴下工法においては、パネルの貼り合わせ時に、液晶の広がりが不充分となって一対のパネル間に気泡が残留したり、液晶の広がりにより硬化前の外周シールが部分的に切れて、液晶が漏れる等の問題がしばしば発生している。

上記問題を解決するために、特許文献１では、液晶の塗布量を変更したり、シール材によって囲む領域の面積を変更することが開示されている。しかし実際には、塗布前の液晶自体に気泡が含まれていたり、液晶の塗布時に気泡が混入したり、塗布ノズルの表面に液晶が凝結したりすることから、液晶の塗布量を精密に制御することは大変な困難が伴う。また、近年、画像の非表示領域が増々狭額縁化されていることにより、シール材の塗布位置を変更することは非表示領域に及ぼす影響が大きいものとなっている。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、気泡の残留や液晶漏れ等の欠陥が抑制された、品位の高い液晶パネルを簡易に製造する方法および製造装置を提供することを目的とする。

（１）本発明の一実施形態は、一対の基板の一方側にシール材を環状に塗布するシール材塗布工程と、環状に塗布された前記シール材の内側に液晶を滴下する液晶滴下工程と、 滴下された前記液晶を挟むように前記一方側の基板に対して他方側の前記基板を貼り合わせる貼合工程と、前記一対の基板に挟まれた前記液晶の状態を検査する検査工程と、を含み、前記液晶滴下工程における前記液晶の滴下位置を、前記検査工程における前記液晶の状態の欠陥情報をフィードバックすることにより調整する液晶パネルの製造方法である。

（２）また本発明のある実施形態は、上記（１）の構成に加え、前記検査工程において前記欠陥情報が気泡であった場合に、前記液晶滴下工程において前記気泡に隣接する前記液晶の滴下位置を前記気泡に近づける方向に調整する液晶パネルの製造方法である。

（３）また本発明のある実施形態は、上記（１）の構成に加え、前記検査工程において前記欠陥情報が前記シール材の塗布領域への前記液晶の侵入であった場合に、前記液晶滴下工程において前記侵入した領域に隣接する前記液晶の滴下位置を前記侵入した領域から遠ざける方向に調整する液晶パネルの製造方法である。

（４）また本発明の他の実施形態は、一対の基板の一方側にシール材を環状に塗布するシール材塗布装置と、環状に塗布された前記シール材の内側に液晶を滴下する液晶滴下装置と、滴下された前記液晶を挟むように前記一方側の基板に対して他方側の前記基板を貼り合わせる貼合装置と、前記一対の基板に挟まれた前記液晶の状態を検査する検査装置と、を含み、前記液晶滴下装置による前記液晶の滴下位置を、前記検査装置による前記液晶の状態の欠陥情報に基づいて調整するフィードバック処理装置を有する液晶パネルの製造装置である。

本発明によれば、気泡の残留や液晶漏れ等の欠陥が抑制された、品位の高い液晶パネルを簡易に製造することができる。

一実施形態の液晶パネルの一部拡大断面図 液晶パネルの製造工程を示す説明図 シール材塗布工程を示す概念図 シール材塗布工程によりシール材が塗布された状態を示す第１基板の平面図 液晶滴下工程を示す概念図 液晶滴下工程により液晶が滴下された状態を示す第１基板の平面図 真空貼合工程を示す概念図 大気圧プレス工程を示す概念図 大気圧プレス工程により液晶が広がった状態を示す第１基板の平断面図 紫外線硬化工程を示す概念図 検査工程を示す概念図 フィードバック処理により液晶滴下位置を変更した状態を示す第１基板の平面図 フィードバック処理により液晶滴下位置を変更した状態を示す第１基板の平面図 気泡が残留した状態の液晶パネルの一部拡大平面図 シール材塗布領域に液晶が侵入した状態の液晶パネルの一部拡大平面図

一実施形態を図１から図１３によって説明する。なお、各図面の一部にはＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を示しており、各軸方向が各図面で示した方向となるように描かれている。また、上下方向については図１を基準とし、且つ同図上側を表側とするとともに同図下側を裏側とする。複数の同一部材については、一の部材に符号を付し、他の部材については符号を省略することがある。

本実施形態に係る液晶パネル１０は、携帯型情報端末（例えば、携帯電話、スマートフォン、タブレット型パーソナルコンピュータ）、車載型情報端末（例えば、据え置き型カーナビゲーションシステム、携帯型カーナビゲーションシステム）、携帯型ゲーム機等の各種電子機器に用いられるものである。

まず、完成形態の液晶パネル１０について簡単に説明する。液晶パネル１０は、図１に示すように、一対の矩形の基板２１，３１が所定のギャップを隔てた状態で貼り合わせられるとともに、両基板２１，３１間に液晶１２が配された周知の構成とされる。両基板２１，３１は、それぞれ無アルカリガラスや石英ガラス等からなる透光性に優れたガラス基板（第１ガラス基板２２，第２ガラス３２とする）を備えており、それぞれのガラス基板２２，３２上に既知のフォトリソグラフィ法等によって複数の膜が積層されてなる。

一対の基板２１，３１のうち裏側（図１の下方）に配される基板はアレイ基板３１であり、互いに直交するソース配線とゲート配線とに接続されたスイッチング素子（例えばＴＦＴ）３４と、そのスイッチング素子３４に接続された画素電極３５、さらには共通電極３７や配向膜３８等が設けられている。また、表側（図１の上方）に配される基板はＣＦ基板２１であり、Ｒ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）等の各着色部が所定配列で配置されたカラーフィルタ２４や遮光部２５、対向電極２６、さらには配向膜２８等が設けられている。このうち、ソース配線、ゲート配線、および対向電極２６などには、制御回路基板から画像を表示するのに必要な画像データや各種制御信号が供給されるようになっている。

以上が完成形態の液晶パネル１０の構成であり、以下の説明においては、第１ガラス基板２２上に形成された上記構成のうち配向膜２８を除いたものをまとめてＣＦ層２３と称し、第２ガラス基板３２上に形成された上記構成のうち配向膜３８を除いたものをまとめてＴＦＴ層３３と称することとする。

次に、液晶パネル１０を製造する方法を説明する。本実施形態においては、上述した一の液晶パネル１０は、複数のＣＦ層２３および配向膜２８が形成された未分断の第１ガラス基板２２（未分断の複数のＣＦ基板２１。以下第１基板２０とする）と、複数のＴＦＴ層３３および配向膜３８が形成された未分断の第２ガラス基板３２（未分断の複数のアレイ基板３１。以下第２基板３０とする）とが貼り合わされて固定された貼合基板１５を分断して個片化することにより製造される。

以下、図２を参照して説明すると、まず、複数のＣＦ基板２１を形成するための未分断の第１ガラス基板２２と、複数のアレイ基板３１を形成するための未分断の第２ガラス基板３２とを用意する。そして、第１ガラス基板２２の一方の板面に複数のＣＦ層２３を形成する（ＣＦ層形成工程）とともに、第２ガラス基板３２の一方の板面に複数のＴＦＴ層３３を形成する（ＴＦＴ層形成工程）。第１ガラス基板２２上、第２ガラス基板３２上にそれぞれ複数のＣＦ層２３およびＴＦＴ層３３を形成する際には、既知のフォトリソグラフィー法が用いられる。即ち、第１ガラス基板２２及び第２ガラス基板３２を、フォトリソグラフィー法に用いられる成膜装置やレジスト塗布装置、露光装置などの各装置の間で搬送させながら、第１ガラス基板２２上及び第２ガラス基板３２上に、ＣＦ層２３及びＴＦＴ層３３を構成する各薄膜を所定のパターンで順次積層形成する。各ＣＦ層２３、各ＴＦＴ層３３は、両基板２０，３０を貼り合わせる際に対向するような配置で、両ガラス基板２２，３２上にそれぞれマトリクス状（本実施形態では、４行×５列）に形成する。

次に、第１ガラス基板２２上に形成された各ＣＦ層２３を覆う形で配向膜２８を形成し、第２ガラス基板３２上に形成された各ＴＦＴ層３３を覆う形で配向膜３８を形成する（配向膜形成工程）。以上の手順により、２０枚のＣＦ基板２１が連なった第１基板２０が完成するとともに、２０枚のアレイ基板３１が連なった第２基板３０が完成する。

次に、第１基板２０上の各ＣＦ層２３が形成された領域（表示領域）をそれぞれ囲むように区画する形で、第１基板２０上に、紫外線硬化成分が含まれるシール材１３をシール材塗布装置１１０により環状に塗布する（シール材塗布工程、図３および図４参照）。紫外線硬化成分としては公知の光硬化性樹脂を用いることができ、例えば、（メタ）アクリレート系光硬化樹脂、イミド系光硬化樹脂、シリコーン系光硬化樹脂等が挙げられる。

図４は、シール材１３が塗布された状態の第１基板２０の平面図である。同図に示すように、シール材１３は、各ＣＦ層２３（図４に図示せず）が形成された領域をそれぞれ囲むことで、各液晶パネル１０の外形形状に概ね沿った矩形の環状に塗布されている。なお、第１基板２０はその側縁部がＸ軸およびＹ軸に沿う方向に配されると共に、シール材１３もＸ軸およびＹ軸に沿う方向に塗布されている。

次に、シール材１３で囲まれた環状の領域内に、液晶滴下装置１２０により液晶１２を滴下する（液晶滴下工程、図５および図６参照）。本実施形態では、図６に示すように、シール材１３により囲まれた一の領域内に液晶１２を４×４の１６箇所、Ｘ軸方向およびＹ軸方向について等間隔とされたマトリクス状に滴下する構成とする。滴下された液晶１２は、概ね球状の状態で第１基板２０上に配される。

次に、真空チャンバ１８０内で第１基板２０と第２基板３０とを、複数の各ＣＦ層２３と複数の各ＴＦＴ層３３とが対向する位置関係となるように位置合わせを行い、貼合装置１３０によりシール材１３を介して貼り合わせた状態とする（真空貼合工程（貼合工程の一例）、図７参照）。この状態において液晶１２は、一対の基板２０，３０間に挟まれることとなり、環状のシール材１３の内側において、滴下された位置から周辺領域に押し広げられる。なお、真空とは、真空に近い減圧雰囲気を含むものとする。

次に、真空環境を開放し、貼り合わせた状態の両基板２０、３０を大気圧中でプレスする（大気圧プレス工程（貼合工程の一例）、図８参照）。大気圧中でプレスすることにより、両基板２０、３０全体を均等な圧力（大気圧）でプレスすることができる。この時、一対の基板２０，３０の間は、ＣＦ基板２１に設けた図示しないフォトスペーサにより一定の距離に保持される。この状態において液晶１２は、環状のシール材１３の内側の領域全体を充填した状態とされる（図９参照）。

そして、この状態で紫外線照射装置１４０によりシール材１３に対して紫外線を照射して、シール材１３を硬化させる（シール材硬化工程、図１０参照）。これにより、両基板２０，３０の間が、シール材１３を介して一定の距離で固定された貼合基板１５が完成する。

ところで、液晶１２の滴下位置が適正でない場合や、工程内の温度環境、貼り合わせ処理時間のばらつきなどの要因により、貼り合わされた状態の基板１５に欠陥が発生する場合がある。例えば、液晶１２の広がりが不充分となって気泡が残留したり（図１４参照）、広がった液晶１２がシール材１３の塗布領域まで侵入してシール材１３が部分的に細くなったり（図１５参照）、さらには、シール材１３が漏れ出す場合がある。そしてこのような状態は、次に製造される液晶パネル１０においても同じ場所で発生する可能性が高い。

このような問題に対し、本実施形態では、シール材硬化工程の後に、一対の基板２０，３０の間に挟まれた液晶１２の状態を検査装置１５０により検査する検査工程を設ける構成とした。具体的には、図１１に示すように、裏側に配された光源１５１により照射された貼合基板１５を、貼合基板１５の上方に配されたＣＣＤカメラ等の撮像装置１５２により撮像し、その電気信号を判定機器１５３により判定して、貼合基板１５における液晶１２の状態の欠陥情報およびその位置情報を検出する構成とした。すなわち、この検査工程により、一対の基板２０，３０間に気泡が含まれていたり、液晶１２がシール材塗布領域まで侵入していたり、シール材１３を突き破って漏れ出している等の欠陥が発生している場合には、これらの欠陥およびその発生位置を検出することができる。

さらに本実施形態においては、検査装置１５０により検出された液晶１２の状態の欠陥情報および位置情報を制御装置１６０（フィードバック処理装置の一例）に送信し、これらの欠陥情報および位置情報に基づいて、液晶滴下装置１２０における液晶１２の複数箇所の滴下位置の少なくとも一箇所を調整するフィードバック処理を行う構成とした。

なお本実施形態において、液晶１２の複数箇所の滴下位置は、滴下位置毎の個別に調整可能とされている。例えば、図１４に示すように矩形の液晶充填領域のうちシール材１３に近い角部に気泡が発生した場合には、検査装置１５０により検出された気泡発生情報および位置情報は制御装置１６０により液晶滴下装置１２０へフィードバックされ、液晶滴下工程においてその気泡発生箇所に隣接する位置に滴下する液晶１２を、元の滴下位置から気泡発生箇所に近づける方向に僅かにずらして滴下する。これにより、気泡が発生した位置への液晶１２の広がり不足が解消され、気泡の発生を抑制することが可能となる。この時、液晶１２の滴下量は変更しなくてもよく、滴下位置をずらすだけで済むので、液晶滴下装置１２０の設定が簡易である。

なお、ずらした滴下位置に滴下される液晶１２は、隣接するシール材１３と接触しないことが好ましい。具体的には、図１２に示すように、Ｙ軸方向に延在するシール材１３ｙと液晶１２との隙間の寸法をｄ、Ｘ軸方向に延在するシール材１３ｘと液晶１２との隙間の寸法をｅとし、気泡に最も近い液晶１２の元の滴下位置から気泡に近づく方向にずらす距離をＸ軸方向においてｘ１、Ｙ軸方向においてｙ１とすると、ｘ１＜ｄ、ｙ１＜ｅであることが好ましい（図１２参照）。

また例えば、図１５に示すように液晶１２がシール材１３の塗布領域まで侵入している場合や、シール材１３を突き破っている場合には、それらの液晶１２の欠陥情報および位置情報は制御装置１６０により液晶滴下装置１２０へフィードバックされ、液晶滴下工程においてその液晶欠陥箇所に隣接する位置に滴下する液晶１２を、元の滴下位置から、シール材１３から遠ざける位置に僅かにずらして滴下する。これにより、液晶１２のシール材塗布領域への侵入や突き破りを抑制することが可能となる。この場合も、液晶１２の滴下量は元の滴下量を維持したままでよい。

なお、ずらした滴下位置に滴下される液晶１２は、隣接する液晶１２と接触しないことが好ましい。具体的には、Ｘ軸方向に隣り合う液晶１２の隙間の寸法をｆ、Ｙ軸方向に隣り合う隙間の寸法をｇとし、シール材１３への侵入領域に最も近い液晶１２の元の滴下位置から当該侵入領域から遠ざける方向にずらす距離をＸ軸方向においてｘ２、Ｙ軸方向においてｙ２とすると、ｘ２＜ｆ、ｙ２＜ｇであることが好ましい（図１３参照）。

最後に、上述した貼合基板１５を各パネル領域毎に例えば回転刀により２０枚に分断して個片化する（分断工程）。その後、両基板２１，３１の外面に偏光板２９，３９を貼り付けることで、２０枚の液晶パネル１０が完成する。

次に、作用効果について説明する。本実施形態の液晶パネル１０の製造方法は、一対の基板２０，３０のうち第１基板２０にシール材１３を環状に塗布するシール材塗布工程と、環状に塗布されたシール材１３の内側に液晶１２を滴下する液晶滴下工程と、滴下された液晶１２を挟むように第１基板２０に対して第２基板３０を貼り合わせる貼合工程と、第１基板２０および第２基板３０に挟まれた液晶１２の状態を検査する検査工程と、を含み、液晶滴下工程における液晶１２の滴下位置を、検査工程における液晶１２の状態の欠陥情報をフィードバックすることにより調整する製造方法である。

また、本実施形態の液晶パネルの製造装置１００は、一対の基板２０，３０のうち第１基板２０にシール材１３を環状に塗布するシール材塗布装置１１０と、環状に塗布されたシール材１３の内側に液晶１２を滴下する液晶滴下装置１２０と、滴下された液晶１２を挟むように第１基板２０に対して第２基板３０を貼り合わせる貼合装置１３０と、第１基板２０および第２基板３０に挟まれた液晶１２の状態を検査する検査装置１５０と、を含み、液晶滴下装置１２０による液晶１２の滴下位置を、検査装置１５０による液晶１２の状態の欠陥情報に基づいて調整する制御装置１６０を有している。

上記構成によれば、制御が難しい液晶１２の量や、非表示領域に大きい影響を及ぼすシール材１３の塗布位置の調整ではなく、液晶１２の滴下位置を調整するという簡易な方法で気泡や液晶漏れの発生等の欠陥を抑制することができ、品位の高い液晶パネル１０を得ることができる。

また、検査工程において欠陥情報が気泡であった場合には、液晶滴下工程において、気泡に隣接する液晶１２の滴下位置を気泡に近づける方向に調整することにより、気泡の残留を抑制することができる。

また、検査工程において欠陥情報がシール材１３の塗布領域への液晶１２の侵入であった場合には、液晶滴下工程において、侵入領域に隣接する液晶１２の滴下位置を侵入領域から遠ざける方向に調整することにより、シール材１３の塗布領域へ液晶１２が侵入することを抑制することができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）検査工程は、製造する基板全てに行ってもよいし、複数枚毎に行ってもよい。

（２）液晶の状態の欠陥は、気泡やシール材塗布領域への侵入に限らず、通常の状態とは異なる各種の状態を含むことができる。例えば、液晶の塗布ムラも含まれる。

（３）上記実施形態では、シール材硬化工程の後に検査工程を行う構成としたが、検査工程は、シール材硬化工程の前に行う構成としたり、分断工程の後に行う構成としてもよい。要は、液晶が基板に挟まれて広がった状態となっていればよい。

（４）上記実施形態では、液晶の滴下位置を一箇所だけ調整（変更）する構成を示したが、複数箇所調整（変更）する構成としてもよい。例えば気泡が基板の中央部に残留している場合には、その気泡の周辺に滴下される複数の液晶の滴下位置を調製（変更）する構成としてもよい。

（５）上記実施形態では、貼合工程において、真空貼り合わせを行った後、大気圧プレスを行う構成としたが、気圧下にて貼り合わせした後、機械的にプレスするようにしてもよい。

１０：液晶パネル、１２：液晶、１３：シール材、２０：第１基板、２１：ＣＦ基板、３０：第２基板、３１：アレイ基板、１００：製造装置、１１０：シール材塗布装置、１２０：液晶滴下装置、１３０：貼合せ装置、１４０：紫外線照射装置、１５０：検査装置、１５３：判定装置、１６０：制御装置（フィードバック処理装置）

Claims (4)

1. 一対の基板の一方側にシール材を環状に塗布するシール材塗布工程と、
   環状に塗布された前記シール材の内側に液晶を滴下する液晶滴下工程と、
   滴下された前記液晶を挟むように前記一方側の基板に対して他方側の前記基板を貼り合わせる貼合工程と、
   前記一対の基板に挟まれた前記液晶の状態を検査する検査工程と、を含み、
   前記液晶滴下工程における前記液晶の滴下位置を、前記検査工程における前記液晶の状態の欠陥情報をフィードバックすることにより調整する液晶パネルの製造方法。
2. 前記検査工程において前記欠陥情報が気泡であった場合に、前記液晶滴下工程において前記気泡に隣接する前記液晶の滴下位置を前記気泡に近づける方向に調整する請求項１に記載の液晶パネルの製造方法。
3. 前記検査工程において前記欠陥情報が前記シール材の塗布領域への前記液晶の侵入であった場合に、前記液晶滴下工程において前記侵入した領域に隣接する前記液晶の滴下位置を前記侵入した領域から遠ざける方向に調整する請求項１に記載の液晶パネルの製造方法。
4. 一対の基板の一方側にシール材を環状に塗布するシール材塗布装置と、
   環状に塗布された前記シール材の内側に液晶を滴下する液晶滴下装置と、
   滴下された前記液晶を挟むように前記一方側の基板に対して他方側の前記基板を貼り合わせる貼合装置と、
   前記一対の基板に挟まれた前記液晶の状態を検査する検査装置と、を含み、
   前記液晶滴下装置による前記液晶の滴下位置を、前記検査装置による前記液晶の状態の欠陥情報に基づいて調整するフィードバック処理装置を有する液晶パネルの製造装置。

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