JP4203027B2 - Manufacturing method of liquid crystal display device - Google Patents

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Description

本発明は、液晶表示装置の製造方法に関し、特に、滴下注入法を用いて2枚の基板間に液晶を封止する液晶表示装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a liquid crystal display device, and more particularly to a method for manufacturing a liquid crystal display device in which liquid crystal is sealed between two substrates using a dropping injection method.

液晶表示装置のなかでも、薄膜トランジスタ(TFT)をスイッチング素子として用いたアクティブマトリクス型のカラー液晶表示装置はフラットパネルディスプレイの主流として注目され、高品質で大量生産できる製造方法が要求されている。   Among liquid crystal display devices, active matrix color liquid crystal display devices using thin film transistors (TFTs) as switching elements are attracting attention as a mainstream of flat panel displays, and manufacturing methods capable of mass production with high quality are required.

液晶表示装置の製造工程は大別すると、ガラス基板上に配線パターンや薄膜トランジスタ(TFT)等のスイッチング素子(アクティブマトリクス型の場合)等を形成するアレイ工程と、配向処理やスペーサの配置、及び対向するガラス基板間に液晶を封入するセル工程と、ドライバICの取付けやバックライト装着などを行うモジュール工程とからなる。   The manufacturing process of the liquid crystal display device is roughly divided into an array process for forming a wiring pattern, a switching element (such as an active matrix type) such as a thin film transistor (TFT) on a glass substrate, an alignment process, a spacer arrangement, and a counter A cell process for encapsulating liquid crystal between glass substrates, and a module process for mounting a driver IC and mounting a backlight.

このうちセル工程で行われるスペーサの配置プロセスでは、ビーズ状の多数の球状粒子を基板面に散布する方法と、球状粒子に代えて、対向するガラス基板の一方または双方に柱状スペーサを形成する方法のいずれかが用いられる。これらの方法で形成されるスペーサは、対向するガラス基板間のセルギャップ(セル厚)を一定に保つために用いられる。   Among these, in the spacer arrangement process performed in the cell process, a method of dispersing a large number of beads-like spherical particles on the substrate surface and a method of forming columnar spacers on one or both of the opposing glass substrates instead of the spherical particles Either of these is used. The spacer formed by these methods is used to keep the cell gap (cell thickness) between the opposing glass substrates constant.

また、液晶注入プロセスでは、TFTが形成されたアレイ基板と、それに対向してカラーフィルタ(CF)等が形成された対向基板とをシール剤を介して貼り合わせた後シール剤を硬化させ、次いで液晶と基板とを真空槽に入れてシール剤に開口した注入口を液晶に浸けてから槽内を大気圧に戻すことにより基板間に液晶を封入する方法(真空注入法)が用いられている。   In the liquid crystal injection process, the array substrate on which the TFT is formed and the counter substrate on which the color filter (CF) or the like is formed are bonded to each other through the sealant, and then the sealant is cured, A method (vacuum injection method) is used in which the liquid crystal and the substrate are placed in a vacuum chamber, the injection port opened in the sealing agent is immersed in the liquid crystal, and then the pressure in the chamber is returned to atmospheric pressure so that the liquid crystal is sealed between the substrates. .

それに対し近年、例えばアレイ基板周囲に枠状に形成したメインシールの枠内の基板面上に規定量の液晶を滴下し、真空中でアレイ基板と対向基板とを貼り合せて液晶封入を行う滴下注入法が注目されている。この滴下注入法は、従来の液晶表示パネルの製造に広く用いられてきた真空注入法と比較して、第1に液晶材料の使用量を大幅に低減できること、第2に液晶注入時間を短縮できること等から、液晶表示パネル製造のコストを低減し量産性を向上させる可能性を有しているため、液晶表示パネル製造工程での適用が強く望まれている。   On the other hand, in recent years, for example, a prescribed amount of liquid crystal is dropped on the substrate surface in the frame of the main seal formed in a frame shape around the array substrate, and the liquid crystal is sealed by bonding the array substrate and the counter substrate in a vacuum. The injection method has attracted attention. Compared with the vacuum injection method that has been widely used in the manufacture of conventional liquid crystal display panels, this dripping injection method can significantly reduce the amount of liquid crystal material used first, and secondly shorten the liquid crystal injection time. From the above, application in the liquid crystal display panel manufacturing process is strongly desired because it has the possibility of reducing the cost of manufacturing the liquid crystal display panel and improving the mass productivity.

滴下注入法では、液晶滴下注入装置(ディスペンサ)を用いて所定量の液晶を基板上に滴下する。ところが、ディスペンサの滴下精度やセルギャップのばらつきにより、貼り合わせる2枚の基板間に封止される液晶量に過不足が生じるという問題がある。封止された液晶量が不足しているといわゆる気泡ができてしまう。また封止液晶量が多いと表示むらを生じる。これら気泡や表示むらを生じているパネルはいずれも不良品となる。   In the dropping injection method, a predetermined amount of liquid crystal is dropped onto a substrate using a liquid crystal dropping injection device (dispenser). However, there is a problem that the amount of liquid crystal sealed between the two substrates to be bonded is excessive or insufficient due to the dropping accuracy of the dispenser and the variation in the cell gap. If the amount of liquid crystal sealed is insufficient, so-called bubbles are formed. Further, when the amount of sealed liquid crystal is large, display unevenness occurs. Any panel that has these bubbles or display irregularities is a defective product.

セルギャップを柱状スペーサで確保する方法では、基板上に数ミクロンの高さの樹脂製支柱を形成するため、基板間で支柱高さ(膜厚)にばらつきが生じ易い。基板間での支柱高さのばらつきが大きいと、ある基板用に設定した液晶滴下量を他の基板にそのまま適用すると、液晶量が多過ぎたり少な過ぎたりする事態を生じる。1枚のガラス基板から複数の液晶表示パネルを形成する多面取り用基板でも、各表示パネル形成領域間で支柱高さにばらつきを生じる可能性がある。このため、多面取りガラス基板内の最適液晶滴下量は各表示パネル形成領域毎に異なる場合が生じる。   In the method of securing the cell gap with the columnar spacers, resin pillars having a height of several microns are formed on the substrates, and thus the pillar height (film thickness) is likely to vary between the substrates. If the support height variation between the substrates is large, if the liquid crystal dropping amount set for a certain substrate is applied as it is to another substrate, the amount of liquid crystal is too large or too small. Even in a multi-planar substrate in which a plurality of liquid crystal display panels are formed from a single glass substrate, there is a possibility that variations in the column height occur between the display panel formation regions. For this reason, the optimal liquid crystal dropping amount in the multi-faced glass substrate may be different for each display panel forming region.

また、セルギャップをビーズ散布により確保する方法では、大きさのほぼ揃った球状粒子が使用されるが、ビーズの散布数(散布密度)により貼り合わせる2枚の基板間に封止される最適液晶量が異なるので上記と同様に滴下液晶量の過不足が生じる場合がある。   In addition, in the method of securing the cell gap by bead dispersion, spherical particles having almost the same size are used, but the optimum liquid crystal sealed between two substrates to be bonded depending on the number of beads dispersed (dispersion density). Since the amount is different, the amount of dropped liquid crystal may be excessive or insufficient as described above.

本発明の目的は、滴下注入法において、基板毎に最適な滴下量で液晶を滴下できる液晶表示装置の製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a liquid crystal display device capable of dropping liquid crystal with an optimum dropping amount for each substrate in a dropping injection method.

上記目的は、基板上に液晶を滴下し、前記基板の液晶滴下面側を対向基板に対向させて真空中で貼り合わせから大気圧に戻すことにより液晶注入を行う液晶表示装置の製造方法において、液晶を滴下する基板の状態に基づいて、貼り合わせる2枚の基板間に封止される最適液晶量を予測し、予測値に基づいて滴下液晶量を制御することを特徴とする液晶表示装置の製造方法により達成される。   In the method of manufacturing a liquid crystal display device in which liquid crystal is injected by dropping liquid crystal on a substrate and bringing the liquid crystal dropping surface side of the substrate to face the counter substrate and returning from bonding to atmospheric pressure in a vacuum, An optimal liquid crystal amount sealed between two substrates to be bonded is predicted based on a state of a substrate on which liquid crystal is dropped, and the dropped liquid crystal amount is controlled based on the predicted value. This is achieved by the manufacturing method.

上記本発明の液晶表示装置の製造方法において、前記最適液晶量は、前記2枚の基板間のセル厚を決定するために設けられた柱状スペーサの高さを測定して予測することを特徴とする。   In the method for manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention, the optimum amount of liquid crystal is predicted by measuring a height of a columnar spacer provided to determine a cell thickness between the two substrates. To do.

上記本発明の液晶表示装置の製造方法において、前記最適液晶量は、前記2枚の基板間のセル厚を決定するために散布された球状粒子の散布密度を測定して予測することを特徴とする。   In the method for manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention, the optimum amount of liquid crystal is predicted by measuring a distribution density of spherical particles dispersed to determine a cell thickness between the two substrates. To do.

上記本発明の液晶表示装置の製造方法において、前記最適液晶量の予測は、多面取り基板にあってはパネル形成領域毎に行うことを特徴とする。   In the method for manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention, the optimum amount of liquid crystal is predicted for each panel formation region in a multi-sided substrate.

上記本発明の液晶表示装置の製造方法において、前記最適液晶量の予測は、前記2枚の基板の一方にメインシールを形成する工程と並行に行われることを特徴とする。   In the method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention, the optimum amount of liquid crystal is predicted in parallel with a step of forming a main seal on one of the two substrates.

上記本発明の液晶表示装置の製造方法において、前記最適液晶量の予測は、前記液晶を滴下する基板ステージ上で行うことを特徴とする。   In the method for manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention, the optimum amount of liquid crystal is predicted on a substrate stage on which the liquid crystal is dropped.

本発明によれば、滴下注入法を用いる液晶表示装置の製造方法において、柱状スペーサの支柱高さを測定し、その測定値に基づいて最適液晶量を滴下することができる。また、球状粒子を散布する場合は、その散布密度を測定してそれに基づいて最適液晶量を滴下することができる。したがって、本発明によれば、液晶表示パネル毎に最適な液晶量を滴下でき、液晶量の不足によるいわゆる気泡や液晶量の過多による表示むらをなくすことができ、安定した量産が可能となる。   According to the present invention, in the method for manufacturing a liquid crystal display device using the dropping injection method, the column height of the columnar spacer can be measured, and the optimum amount of liquid crystal can be dropped based on the measured value. Moreover, when spraying spherical particles, the spraying density can be measured and the optimum amount of liquid crystal can be dropped based on the measured density. Therefore, according to the present invention, an optimal liquid crystal amount can be dropped for each liquid crystal display panel, so-called bubbles due to insufficient liquid crystal amount and display unevenness due to excessive liquid crystal amount can be eliminated, and stable mass production becomes possible.

以上の通り本発明によれば、液晶表示パネル毎に最適な液晶量を滴下できるので、いわゆる気泡や液晶過多によるギャップ不良をなくすことができ、安定した量産が可能となる。したがって、本発明によれは、滴下注入プロセスによる不良を低減させて、現行の真空注入プロセス並みの歩留りを達成できるようになる。また、滴下注入法の適用による工程の簡略化によるコスト低減を図ることができる。   As described above, according to the present invention, an optimal amount of liquid crystal can be dropped for each liquid crystal display panel, so that gap defects due to so-called bubbles and excessive liquid crystals can be eliminated, and stable mass production becomes possible. Therefore, according to the present invention, defects due to the dropping injection process can be reduced, and a yield equivalent to the current vacuum injection process can be achieved. In addition, the cost can be reduced by simplifying the process by applying the dropping injection method.

本発明の一実施の形態による液晶表示装置の製造方法を図1乃至図11を用いて説明する。図1は、本実施の形態による液晶表示装置の製造方法で用いるCF基板の構成例であって、MVA方式(Multi−domain Vertical Alignment)液晶表示装置で用いられるCF基板を示している。このCF基板は、樹脂重ねによりブラックマトリクス(BM)を形成する際に、さらに突起構造を重ねてスペーサを兼ねる支柱を設けたスペーサレスCFの一例である。   A method of manufacturing a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a configuration example of a CF substrate used in the method of manufacturing a liquid crystal display device according to the present embodiment, and shows a CF substrate used in an MVA (Multi-domain Vertical Alignment) liquid crystal display device. This CF substrate is an example of a spacerless CF provided with a column that also serves as a spacer by further overlapping a protruding structure when forming a black matrix (BM) by resin superposition.

図1(a)において、斜線を付した部分はそれぞれ色樹脂R、G、Bが形成されてカラーフィルタとして機能する部分である。それ以外の部分は色樹脂が重ね合わされてブラックマトリクスBMとして機能する。その上に突起20、20cが形成される。図1(b)は図1(a)のA−A’線における断面図である。図1(b)より、ガラス基板22上に色樹脂R、G、Bが形成されるが、横方向の各画素間では2色の色樹脂が重ね合わされてブラックマトリクスBMが形成されている。また、図1(c)は図1(a)のB−B’線における断面図である。格子点を除く部分は2色の樹脂が重ね合わされてブラックマトリクスBMとなっているが、格子点においては、3色の色樹脂が重ね合わされ、さらに、突起20の一部である突起20cが重ね合わされ、その部分が柱状スペーサ(支柱)として機能している。   In FIG. 1A, the shaded portions are portions where color resins R, G, and B are formed and function as color filters. The other portions function as a black matrix BM by overlapping color resins. Protrusions 20 and 20c are formed thereon. FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. As shown in FIG. 1B, the color resins R, G, and B are formed on the glass substrate 22, but the color matrix of two colors is overlapped between the pixels in the horizontal direction to form the black matrix BM. FIG. 1C is a cross-sectional view taken along the line B-B ′ of FIG. In the portion excluding the lattice point, two colors of resin are superimposed to form a black matrix BM. However, at the lattice point, three colors of color resin are superimposed, and furthermore, a protrusion 20c that is a part of the protrusion 20 is overlapped. The portion functions as a columnar spacer (post).

次に、本実施の形態による液晶表示装置の製造方法で用いるフランジャーポンプ式のディスペンサの概略の構成について図2を用いて説明する。図2において、ディスペンサ30は、中空の円筒形状の筐体32を有しており、円筒形状の中心軸をほぼ鉛直方向に向けて使用するようになっている。筐体32内には、円筒形状の中心軸に沿って細長い棒状のピストン34が鉛直方向に移動可能に支持されている。ピストン34の先端部は、筐体32の鉛直下方端に設けられたノズル36内方を移動することができるようになっている。筐体32のノズル36近傍の側壁の開口からは、液晶収納容器38内の液晶が供給管40を介して図示の矢印に沿ってノズル36にまで流入できるようになっている。ノズル36内に達した液晶は、ノズル36でのピストン34先端の移動量に依存してノズル36から滴下するようになっており、外力を受けない限り液晶自身の表面張力によりノズル36から吐出しないようになっている。   Next, a schematic configuration of the flanger pump type dispenser used in the method of manufacturing the liquid crystal display device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the dispenser 30 has a hollow cylindrical housing 32 and is used with the central axis of the cylindrical shape substantially in the vertical direction. An elongated rod-like piston 34 is supported in the housing 32 so as to be movable in the vertical direction along a cylindrical central axis. The tip of the piston 34 can move inside the nozzle 36 provided at the vertically lower end of the housing 32. From the opening in the side wall near the nozzle 36 of the housing 32, the liquid crystal in the liquid crystal storage container 38 can flow into the nozzle 36 along the arrow shown in the figure via the supply pipe 40. The liquid crystal that has reached the inside of the nozzle 36 is dripped from the nozzle 36 depending on the amount of movement of the tip of the piston 34 at the nozzle 36 and is not discharged from the nozzle 36 due to the surface tension of the liquid crystal itself unless it receives external force. It is like that.

筐体32内の空気室の側壁には、鉛直方向に離れて設けられた2つの空気流入口42、44が取り付けられている。ピストン34には、空気室内を2つに分離する隔壁46が固定されている。隔壁46は、ピストン34と共に、空気流入口42、44の間の空気室内壁を摺動することができるようになっている。したがって、隔壁46は、空気流入口42から空気室内に空気が流入すると鉛直下方に圧力を受けて下方に移動し、空気流入口44から空気室内に空気が流入すると鉛直上方に圧力を受けて上方に移動する。これにより、ピストン34を鉛直方向に所定量移動させることができるようになっている。   Two air inlets 42 and 44 provided in the vertical direction are attached to the side wall of the air chamber in the housing 32. A partition wall 46 that separates the air chamber into two is fixed to the piston 34. The partition wall 46 can slide on the air chamber wall between the air inlets 42 and 44 together with the piston 34. Accordingly, when the air flows into the air chamber from the air inlet 42, the partition wall 46 receives pressure downward and moves downward. When the air flows into the air chamber from the air inlet 44, the partition wall 46 receives pressure upward and moves upward. Move to. Thereby, the piston 34 can be moved by a predetermined amount in the vertical direction.

空気流入口42、44は、ポンプコントローラ48に接続されている。ポンプコントローラ48は、空気を吸入して所定のタイミングで空気流入口42、44のいずれかに空気を送り込むようになっている。   The air inlets 42 and 44 are connected to a pump controller 48. The pump controller 48 sucks air and feeds air into one of the air inlets 42 and 44 at a predetermined timing.

以上説明した構成のディスペンサ30は、1ショット当り5mgの液晶50を滴下するようになっている。なお、この1ショット当りの液晶滴下量は、筐体32上方に突出したピストン34に固定されたマイクロゲージ52を用いて、ピストン34の鉛直方向の移動量を制御することにより調整するこができるようになっている。   The dispenser 30 configured as described above drops 5 mg of liquid crystal 50 per shot. The liquid crystal dripping amount per shot can be adjusted by controlling the vertical movement amount of the piston 34 using a micro gauge 52 fixed to the piston 34 protruding above the housing 32. It is like that.

次に、本発明の実施の形態による液晶表示装置の製造方法で用いる滴下注入法の概要を図3を用いて説明する。まず、図3(a)に示すように、例えば、TFT等のスイッチング素子が形成されたアレイ基板60の基板面上の複数箇所に、ディスペンサ30(図示せず)から液晶62を滴下する。次いで、表示領域内に共通(コモン)電極やカラーフィルタが形成され、表示領域外周囲に紫外線(UV)照射で硬化するUVシール剤64が塗布された対向基板であるCF基板66を位置合わせしてアレイ基板60に貼り付ける。この工程は真空中で行われる。次いで、貼り合わせた基板を大気中に戻すと図3(b)に示すように、貼り合わされたアレイ基板60とCF基板66間の液晶62が大気圧により拡散する。次に、図3(c)に示すように、シール剤64の塗布領域(メインシール)に沿う移動方向68でUV光源70を移動させながらUV光72をシール剤64に照射し、シール剤64を硬化させる。これにより、アレイ基板60とCF基板66との間のセルギャップ(セル厚)が、図1で示した複数の支柱20cにより確保された液晶表示パネルができあがる。   Next, an outline of the dropping injection method used in the method of manufacturing the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 3A, for example, liquid crystal 62 is dropped from a dispenser 30 (not shown) onto a plurality of locations on the substrate surface of the array substrate 60 on which switching elements such as TFTs are formed. Next, a common substrate or color filter is formed in the display area, and a CF substrate 66 that is a counter substrate coated with a UV sealant 64 that is cured by ultraviolet (UV) irradiation is provided around the display area. To be attached to the array substrate 60. This step is performed in a vacuum. Next, when the bonded substrate is returned to the atmosphere, as shown in FIG. 3B, the liquid crystal 62 between the bonded array substrate 60 and the CF substrate 66 is diffused by atmospheric pressure. Next, as shown in FIG. 3C, the UV light 72 is irradiated to the sealant 64 while moving the UV light source 70 in the moving direction 68 along the application region (main seal) of the sealant 64, and the sealant 64. Is cured. As a result, a liquid crystal display panel is obtained in which the cell gap (cell thickness) between the array substrate 60 and the CF substrate 66 is secured by the plurality of columns 20c shown in FIG.

ここで、セル厚と最適滴下量との関係は、例えば図4に示すようになっている。図4は、額縁部対角の長さが15インチでセル厚が5μmの液晶表示パネルについて示している。これ以降の各図においても当該液晶表示パネルを例にとって説明するものとする。図4は、横軸に液晶の滴下量(mg)をとって最適滴下量の範囲及び液晶量の過不足について示しており、図中ほぼ中央に示す250mgが最適滴下量であることを示している。なお、当該液晶表示パネルでの滴下量マージン(最適滴下量の範囲)200は、最適滴下量の±2.0%であり、245mg〜255mgの範囲となる。滴下量が245mg以下の範囲202では液晶量が不足し、いわゆる気泡が生じて不良パネルとなる。また、滴下量が255mgを超える範囲204では余分の液晶が周囲の額縁部分に押しやられ、額縁部分のセル厚の増加による表示むらが生じて不良パネルとなる。   Here, the relationship between the cell thickness and the optimum dripping amount is as shown in FIG. 4, for example. FIG. 4 shows a liquid crystal display panel having a frame portion diagonal length of 15 inches and a cell thickness of 5 μm. In the subsequent drawings, the liquid crystal display panel will be described as an example. FIG. 4 shows the range of the optimum drop amount and the excess or deficiency of the liquid crystal amount by taking the drop amount (mg) of the liquid crystal on the horizontal axis, and shows that 250 mg shown in the middle of the figure is the optimum drop amount. Yes. The drop amount margin (optimum drop amount range) 200 in the liquid crystal display panel is ± 2.0% of the optimum drop amount, and is in the range of 245 mg to 255 mg. In the range 202 where the dripping amount is 245 mg or less, the amount of liquid crystal is insufficient, so-called bubbles are generated, resulting in a defective panel. In addition, in the range 204 where the dripping amount exceeds 255 mg, excess liquid crystal is pushed to the surrounding frame portion, causing display unevenness due to an increase in the cell thickness of the frame portion, resulting in a defective panel.

図5は、液晶表示パネルの柱状スペーサの支柱高さと最適液晶量との関係を示している。図5において、横軸は支柱高さ(μm)を表し、縦軸は最適液晶量(mg)を表している。図5に示すように、支柱高さが5μmを中心に±0.2μmの範囲内でばらつくと、最適液晶量は250mgを中心に±10mgの範囲内でばらつく。   FIG. 5 shows the relationship between the column height of the column spacer of the liquid crystal display panel and the optimum amount of liquid crystal. In FIG. 5, the horizontal axis represents the column height (μm), and the vertical axis represents the optimum amount of liquid crystal (mg). As shown in FIG. 5, when the column height varies within a range of ± 0.2 μm centering on 5 μm, the optimum liquid crystal amount varies within a range of ± 10 mg centering on 250 mg.

図4との比較から分かるように、15インチパネルの場合、セル厚が5μmであると、最適滴下量の範囲は、支柱高さが5±0.1μmの範囲内にある場合に得られる。実際、支柱高さのばらつきは同一ロットであればほぼ±0.1μm以内に収まっている。ところが、成膜条件などにより異なるロット同士の場合には、±0.2μmのばらつきが生じ得る。また、1枚のガラス基板から複数のパネルを形成する多面取りの場合、ガラス基板上の各パネル形成領域に形成される柱状スペーサの支柱高さが各パネル形成領域間で±0.1μm程度相違することがあり得る。   As can be seen from the comparison with FIG. 4, in the case of a 15-inch panel, when the cell thickness is 5 μm, the optimum drop amount range is obtained when the column height is within the range of 5 ± 0.1 μm. Actually, the variation in the height of the support is within ± 0.1 μm within the same lot. However, in the case of different lots depending on the film forming conditions, a variation of ± 0.2 μm may occur. In addition, in the case of multi-chamfering in which a plurality of panels are formed from a single glass substrate, the column spacers formed in each panel formation region on the glass substrate have a column height difference of ± 0.1 μm between the panel formation regions. Can be.

支柱高さの相違に対する最適滴下量の範囲は例えば図6に示すようになる。図6の横軸は滴下量(mg)を表している。図6において、支柱高さが5μmの場合の最適滴下範囲210は、245mg〜255mgである。これは、図4に示した最適滴下量の範囲200と同一である。これに対し支柱高さが4.9μmの場合の最適滴下範囲212は240〜250mgである。また、支柱高さが5.1μmの場合の最適滴下範囲214は250〜260mgである。   The range of the optimum dripping amount with respect to the difference in the column height is as shown in FIG. 6, for example. The horizontal axis of FIG. 6 represents the dripping amount (mg). In FIG. 6, the optimum dropping range 210 when the column height is 5 μm is 245 mg to 255 mg. This is the same as the optimum drop amount range 200 shown in FIG. On the other hand, the optimum dripping range 212 when the column height is 4.9 μm is 240 to 250 mg. Moreover, the optimal dripping range 214 when the column height is 5.1 μm is 250 to 260 mg.

液晶の滴下量が支柱高さ5μm用に設定してあるとして、実際に液晶滴下する基板の支柱高さが、図6に示すように4.9μmであったり5.1μmであったりすると次のような問題が生じる。すなわち、最適滴下範囲212の基板に最大許容滴下量の250mgを越える範囲(矢印216で示す)の液晶が滴下されると液晶過多が生じる。あるいは、最適滴下範囲214の基板に最小許容滴下量の250mgより少ない範囲(矢印218で示す)の液晶が滴下されると液晶不足が生じる。   Assuming that the drop amount of the liquid crystal is set for a column height of 5 μm, if the column column height on which the liquid crystal is actually dropped is 4.9 μm or 5.1 μm as shown in FIG. Such a problem arises. That is, when a liquid crystal in a range (indicated by the arrow 216) exceeding the maximum allowable drop amount of 250 mg is dropped onto the substrate in the optimum drop range 212, a liquid crystal excess occurs. Alternatively, when a liquid crystal in a range smaller than the minimum allowable drop amount of 250 mg (indicated by an arrow 218) is dropped onto the substrate in the optimum drop range 214, a shortage of liquid crystal occurs.

このように、支柱高さに対して滴下量が2.0%以上違うと不良が発生する。換言すれば、支柱高さが0.1μm違うとすれば、5μmのセル厚に対し2%の狂いが生じる。セル厚が5μmであると仮定して液晶の滴下量を固定してしまうと、基板毎の支柱高さのばらつきを吸収できるマージンが全くないためディスペンサ等の他の要素が原因で液晶滴下量がばらついたらパネル不良が生じてしまう。   Thus, a defect occurs when the dripping amount differs by 2.0% or more with respect to the column height. In other words, if the column height differs by 0.1 μm, a 2% deviation occurs for a cell thickness of 5 μm. If the liquid crystal drop amount is fixed assuming that the cell thickness is 5 μm, there is no margin to absorb the variation in the column height of each substrate, and the liquid crystal drop amount is caused by other factors such as a dispenser. If it fluctuates, panel failure will occur.

そこで、本実施の形態では、図3を用いて説明した滴下注入工程において、柱状スペーサの支柱高さを予め測定し、測定値に基づいて液晶滴下量を制御できるようにしている。   Therefore, in this embodiment, in the dropping injection process described with reference to FIG. 3, the column height of the columnar spacer is measured in advance, and the liquid crystal dropping amount can be controlled based on the measured value.

図7は、支柱高さを測定する方法を例示している。図7は、1枚のガラス基板80から2枚の液晶表示パネル82を作製する2面取りの場合を示している。例えば柱状スペーサが形成された2枚のCF基板82を図示のようにA面、B面として、A面とB面のそれぞれで、複数点(図示例では数字1〜数字5の5箇所)の支柱高さをレーザ変位計84で測定して平均値を求める。なお、CF基板面は所定の配向処理等が既に施されている。   FIG. 7 illustrates a method for measuring strut height. FIG. 7 shows a case of two chamfering in which two liquid crystal display panels 82 are manufactured from one glass substrate 80. For example, two CF substrates 82 on which columnar spacers are formed are A surface and B surface as shown in the figure, and each of the A surface and B surface has a plurality of points (in the example shown, five places from 1 to 5). The column height is measured with a laser displacement meter 84 to obtain an average value. The CF substrate surface has already been subjected to a predetermined alignment process.

次に、配向処理後のTFT基板側には熱併用型のUVシール剤を塗布する。次いで、図7に示した方法で予め測定されたCF基板側の支柱高さに基づいて、TFT基板側に滴下する液晶の量を制御する。   Next, a heat combined type UV sealant is applied to the TFT substrate side after the alignment treatment. Next, the amount of liquid crystal dropped on the TFT substrate side is controlled based on the column height on the CF substrate side measured in advance by the method shown in FIG.

液晶滴下には、図8に示すように、ディスペンサを2台用意する。一方のディスペンサ90は、図2で説明したものと同一であり、1ショット当たり5mgの液晶を滴下するように調整されている。他方のディスペンサ92は、ディスペンサ90と同一構造を有しているが、マイクロゲージ52を調節して1ショット当たり2mgの液晶を滴下するように調整されている。   For liquid crystal dropping, two dispensers are prepared as shown in FIG. One dispenser 90 is the same as that described in FIG. 2, and is adjusted to drop 5 mg of liquid crystal per shot. The other dispenser 92 has the same structure as the dispenser 90, but is adjusted so as to drop 2 mg of liquid crystal per shot by adjusting the micro gauge 52.

図8に示すように、TFT基板を形成するガラス基板94も、CF基板形成用のガラス基板80(図7参照)と同様に、2枚のTFT基板96を得る2面取りの構成になっている。各TFT基板形成する領域82には、外周囲に枠状に塗布したUVシール剤によりメインシール98が形成されている。   As shown in FIG. 8, the glass substrate 94 on which the TFT substrate is formed also has a two-chamfered configuration in which two TFT substrates 96 are obtained, like the glass substrate 80 for CF substrate formation (see FIG. 7). . In the region 82 where each TFT substrate is formed, a main seal 98 is formed by a UV sealant applied in a frame shape on the outer periphery.

まず、UVシール剤98の枠内のTFT基板96を形成する面上に、1ショット5mgに調整したディスペンサ90を用い、予め測定したCF基板側に配置した柱状スペーサの支柱高さの平均値に基づいて所定量の液晶100を滴下する。例えばCF基板のできあがりの寸法測定(抜き取り)でA面が平均5μm、B面が平均5.1μmの支柱高さを有している場合を例にとって説明する。   First, on the surface on which the TFT substrate 96 is formed within the frame of the UV sealant 98, a dispenser 90 adjusted to 5 mg per shot is used, and the column height of columnar spacers arranged on the CF substrate side measured in advance is averaged. Based on this, a predetermined amount of liquid crystal 100 is dropped. For example, in the case of dimension measurement (sampling) of the finished CF substrate, the case where the A surface has an average column height of 5 μm and the B surface has an average of 5.1 μm is described as an example.

A面に対向するTFT基板が形成される面では、標準としてディスペンサ90により1ショット5mgの液晶を50ショット滴下する。例えば基板毎あるいは所定間隔での抜き取りにより柱状スペーサの支柱高さを測定し、0.1μmの増減ばらつきで1ショット増加、もしくは1ショット減の制御をする。   On the surface on which the TFT substrate facing the A surface is formed, 50 shots of 5 mg of 1 mg of liquid crystal are dropped by the dispenser 90 as a standard. For example, the column height of the columnar spacer is measured for each substrate or by sampling at a predetermined interval, and one shot increase or one shot decrease is controlled with a variation of 0.1 μm.

B面に対向するTFT基板が形成される面では、標準としてディスペンサ90により1ショット5mgの液晶を51ショット滴下する。例えば基板毎あるいは所定間隔での抜き取りにより柱状スペーサの支柱高さを測定し、0.1μmの増減ばらつきで1ショット増加、もしくは1ショット減の制御をする。   On the surface on which the TFT substrate facing the B surface is formed, 51 shots of 1 mg of 5 mg of liquid crystal are dropped as a standard by the dispenser 90. For example, the column height of the columnar spacer is measured for each substrate or by sampling at a predetermined interval, and one shot increase or one shot decrease is controlled with a variation of 0.1 μm.

ディスペンサ90は滴下量について±1%のばらつきを有しているので、滴下量マージン内で滴下するには、図6で説明した支柱高さ毎の最適滴下範囲の中央部近くへ滴下量を制御しないと不良が発生する可能性がある。また、1ショットの滴下量設定値が大きくて微細な調整に不具合が生じる場合がある。そのような場合には、滴下量の少ないディスペンサ92で調整分の液晶101を滴下して微調整する。   Since the dispenser 90 has a variation of ± 1% in terms of the drop amount, in order to drop within the drop amount margin, the drop amount is controlled near the center of the optimum dropping range for each column height described in FIG. Otherwise, defects may occur. In addition, there is a case where a drip amount setting value for one shot is large and a problem occurs in fine adjustment. In such a case, the liquid crystal 101 for adjustment is dropped and finely adjusted with a dispenser 92 having a small drop amount.

次いで、このようにして滴下量を制御したガラス基板同士を、図3(b)で説明したように真空中で貼り合わせる。大気解放時面内が真空に保たれているため、差圧でギャップ形成が完了する。その後、シール剤98にUV光を照射して一次硬化し、次いでオーブンにて熱硬化を行う。貼り合わせた2枚のガラス基板の各面の所定位置をスクライブして切断することにより、2枚の液晶表示パネルが得られる。   Next, the glass substrates whose drop amounts are controlled in this way are bonded together in a vacuum as described with reference to FIG. Since the inside of the surface is kept in vacuum when the atmosphere is released, the gap formation is completed with the differential pressure. Thereafter, the sealant 98 is irradiated with UV light for primary curing, and then thermally cured in an oven. Two liquid crystal display panels are obtained by scribing and cutting a predetermined position on each surface of the two glass substrates bonded together.

なお、ディスペンサのショット数が、50回と多いため滴下される液晶の総滴下量にばらつきがでる可能性がある。したがって、(1)必要な全重量または全体積に応じた液晶を予め定量後、全液晶を滴下する方法、または(2)パネルを重量計に設置して液晶をディスペンサで滴下しつつ、積算された重量の変化量をモニタして滴下量を決める方法を含めてもよい。   In addition, since the number of shots of the dispenser is as large as 50 times, there is a possibility that the total dropping amount of liquid crystal to be dropped varies. Therefore, (1) the liquid crystal corresponding to the required total weight or total volume is quantified in advance, and then the total liquid crystal is dropped, or (2) the panel is placed on the weigh scale and the liquid crystal is dropped while being dispensed with a dispenser. A method of monitoring the amount of change in weight and determining the amount of dripping may be included.

次に、図9乃至図11を用いて、本実施の形態による液晶表示装置の製造方法で用いるインラインプロセス装置の構成例について説明する。図9は、支柱高さ測定とシール描画を並行して行う場合の装置構成を示している。
図9において、CF基板とTFT基板は、共に配向処理を終えて洗浄機1250、122に搬入されてそれぞれ洗浄される。洗浄されたCF基板は、支柱高さ測定装置124に搬送される。洗浄されたTFT基板は、シール描画装置126に搬送される。
Next, a configuration example of an inline process apparatus used in the method of manufacturing the liquid crystal display device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 9 shows an apparatus configuration in the case where the column height measurement and the seal drawing are performed in parallel.
In FIG. 9, both the CF substrate and the TFT substrate have been subjected to the alignment process, carried into cleaning machines 1250 and 122, and cleaned. The cleaned CF substrate is transported to the column height measuring device 124. The cleaned TFT substrate is conveyed to the seal drawing device 126.

支柱高さ測定装置124は、例えばレーザ変位計を備えている。CF基板に形成された柱状スペーサの複数点の支柱高さが測定され、その平均値が支柱高さ測定結果として液晶滴下装置128に与えられる。一方、シール描画装置126は、図2に示したディスペンサと同様の構造・機能を有しており、UVシール剤をTFT基板の外周囲に枠状に描画してメインシールを形成する。メインシールの形成されたTFT基板は、液晶滴下装置128に搬送される。   The column height measuring device 124 includes a laser displacement meter, for example. The column heights at a plurality of points of the columnar spacer formed on the CF substrate are measured, and the average value is given to the liquid crystal dropping device 128 as a column height measurement result. On the other hand, the seal drawing device 126 has the same structure and function as the dispenser shown in FIG. 2, and draws a UV sealant in a frame shape on the outer periphery of the TFT substrate to form a main seal. The TFT substrate on which the main seal is formed is conveyed to the liquid crystal dropping device 128.

液晶滴下装置128は、図2に示したディスペンサを有し、CF基板での支柱高さの測定結果に基づく所定量の液晶をTFT基板のメインシール内に滴下する。次いで、CF基板とTFT基板は真空貼り合わせ装置130に搬送されて所定のセルギャップを保って貼り合わされ、UV硬化装置132にて硬化処理を受けた後下流装置へ搬送される。   The liquid crystal dropping device 128 has the dispenser shown in FIG. 2, and drops a predetermined amount of liquid crystal based on the measurement result of the column height on the CF substrate into the main seal of the TFT substrate. Next, the CF substrate and the TFT substrate are conveyed to the vacuum bonding apparatus 130 and bonded together while maintaining a predetermined cell gap. After undergoing the curing process by the UV curing apparatus 132, the CF substrate and the TFT substrate are conveyed to the downstream apparatus.

次に、図10を用いて本実施の形態による液晶表示装置の製造方法で用いるインラインプロセス装置の他の構成例について説明する。図10は、支柱高さ測定とシール描画を同一の基板でほぼ同時に行う場合の装置構成を示している。図10において、洗浄されたCF基板は、支柱高さ測定及びシール描画装置125に搬入され、支柱高さの測定とシール描画がほぼ同時に行われる。シール描画は、基板面の起伏をレーザ変位計で監視しながら行われるので、当該レーザ変位計を支柱高さの測定にも用いるようにしている。したがって、洗浄されたTFT基板は、シール描画されることなくそのまま液晶滴下装置128に挿入される。この場合には、CF基板にシール描画が行われる。図10の構成によれば、TFT基板側のシール描画装置が省略できるので、装置の設置スペースを減らすことができる。   Next, another configuration example of the inline process apparatus used in the method of manufacturing the liquid crystal display device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 10 shows an apparatus configuration when the column height measurement and the seal drawing are performed almost simultaneously on the same substrate. In FIG. 10, the cleaned CF substrate is carried into the column height measurement and seal drawing device 125, and the column height measurement and the seal drawing are performed almost simultaneously. Since the seal drawing is performed while monitoring the undulation of the substrate surface with a laser displacement meter, the laser displacement meter is also used for measuring the column height. Therefore, the cleaned TFT substrate is inserted into the liquid crystal dropping device 128 as it is without drawing a seal. In this case, seal drawing is performed on the CF substrate. According to the configuration of FIG. 10, since the seal drawing device on the TFT substrate side can be omitted, the installation space of the device can be reduced.

次に、図11を用いて本実施の形態による液晶表示装置の製造方法で用いるインラインプロセス装置のさらに他の構成例について説明する。図11は、支柱高さ測定と液晶滴下をほぼ同時に行う場合の装置構成を示している。図11において、洗浄されたCF基板は、支柱高さ測定及び液晶滴下装置129に搬送される。また、シール描画装置126でシール描画がなされたTFT基板も支柱高さ測定及び液晶滴下装置129に搬入される。   Next, still another configuration example of the inline process apparatus used in the method of manufacturing the liquid crystal display device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 11 shows an apparatus configuration when the column height measurement and the liquid crystal dropping are performed almost simultaneously. In FIG. 11, the cleaned CF substrate is conveyed to a column height measurement and liquid crystal dropping device 129. Further, the TFT substrate on which the seal drawing is performed by the seal drawing device 126 is also carried into the column height measurement and liquid crystal dropping device 129.

支柱高さ測定及び液晶滴下装置129は、ディスペンサに加え、支柱高測定用の小型のレーザ変位計が液晶滴下のXYステージに組み込まれている。したがって、支柱高さ測定及び液晶滴下装置129では、CF基板上の柱状スペーサの支柱高さの測定値に基づく所定量の液晶をCF基板またはTFT基板に滴下する。図11の構成によっても、装置の設置スペースを減らすことができる。   In the column height measurement and liquid crystal dropping device 129, in addition to the dispenser, a small laser displacement meter for measuring the column height is incorporated in an XY stage for liquid crystal dropping. Therefore, the column height measurement and liquid crystal dropping device 129 drops a predetermined amount of liquid crystal on the CF substrate or TFT substrate based on the column height measurement value of the columnar spacer on the CF substrate. Also with the configuration of FIG. 11, the installation space of the apparatus can be reduced.

以上の過程で作製された液晶表示パネルは、支柱高さに応じて液晶量が決定されている。そのため、液晶の不足によるいわゆる気泡や過多によるギャップ不良は全く発生しないことになるので、極めて安定した表示品質を保つことができるようになる。また、製作日が異なるCF基板を混在してプロセス上に流すことは、従来では不良の発生を意味していたが、本実施の形態によれば、その制約がなくなるだけでなく、同一ロット内での最適滴下量の変動や、多面取り用ガラス基板面内での最適滴下量の変動を全て吸収できるので、滴下注入法による液晶表示装置の量産に対応できるようになる。   In the liquid crystal display panel manufactured through the above process, the amount of liquid crystal is determined in accordance with the height of the column. Therefore, so-called air bubbles due to the shortage of liquid crystal and gap defects due to excessive liquidity do not occur at all, so that extremely stable display quality can be maintained. Further, mixing CF substrates with different production dates and causing them to flow in the process conventionally means the occurrence of a defect. However, according to the present embodiment, not only the limitation is eliminated, but also within the same lot. Therefore, it is possible to absorb all the fluctuations in the optimum drop amount and the fluctuations in the optimum drop amount in the multi-chamfer glass substrate surface.

本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
たとえば、上記実施の形態では柱状スペーサをCF基板側に設けているが、それに限らずTFT基板側に設けてもよく、また、CF基板とTFT基板の双方に設けるようにしてもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.
For example, in the above embodiment, the columnar spacer is provided on the CF substrate side, but the present invention is not limited thereto, and may be provided on the TFT substrate side, or may be provided on both the CF substrate and the TFT substrate.

また、セル厚を柱状スペーサにより確保する例で説明したが、本発明はそれに限らず、片方基板にビーズを散布してセル厚を確保する方法にも同様に適用可能である。ビーズ散布の場合には、従来から他目的で測定しているビーズの散布密度を滴下量制御にフィードバックさせ、散布密度に基づいて所定量の液晶を滴下するようにすれば上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。   Further, the example in which the cell thickness is secured by the columnar spacer has been described, but the present invention is not limited to this, and the present invention can be similarly applied to a method of securing the cell thickness by dispersing beads on one substrate. In the case of bead spraying, it is possible to feed back the spraying density of beads, which has been measured for other purposes, to the drop amount control, and drop a predetermined amount of liquid crystal based on the spray density as in the above embodiment. The effect of can be obtained.

本発明の一実施の形態による液晶表示装置の製造方法で用いるCF基板の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of CF substrate used with the manufacturing method of the liquid crystal display device by one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態による液晶表示装置の製造方法で用いるディスペンサの説明図である。It is explanatory drawing of the dispenser used with the manufacturing method of the liquid crystal display device by one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態による液晶表示装置の製造方法で用いる滴下注入法の説明図である。It is explanatory drawing of the dripping injection method used with the manufacturing method of the liquid crystal display device by one embodiment of this invention. 最適滴下量の範囲と液晶量の過不足の説明図である。It is explanatory drawing of the range of the optimal dripping amount, and the excess and deficiency of the amount of liquid crystals. 支柱高さと最適液晶量との関係図である。It is a relationship figure of support | pillar height and the optimal amount of liquid crystals. 各種の支柱高さに対する最適滴下量の範囲の説明図である。It is explanatory drawing of the range of the optimal dripping amount with respect to various support | pillar height. 高さ測定の説明図である。It is explanatory drawing of height measurement. 本発明の一実施の形態による液晶表示装置の製造方法で用いる滴下注入法における滴下量制御の説明図である。It is explanatory drawing of the dripping amount control in the dripping injection method used with the manufacturing method of the liquid crystal display device by one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態による液晶表示装置の製造方法で用いるインラインプロセス装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the in-line process apparatus used with the manufacturing method of the liquid crystal display device by one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態による液晶表示装置の製造方法で用いるインラインプロセス装置の他の構成例を示す図である。It is a figure which shows the other structural example of the in-line process apparatus used with the manufacturing method of the liquid crystal display device by one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態による液晶表示装置の製造方法で用いるインラインプロセス装置のさらに他の構成例を示す図である。It is a figure which shows the further another structural example of the in-line process apparatus used with the manufacturing method of the liquid crystal display device by one embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

20 突起
20c 突起(支柱)
30 ディスペンサ
32 筐体
34 ピストン
36 ノズル
38 液晶収容器
40 供給管
42、44 空気流入口
46 隔壁
48 ポンプコントローラ
50 液晶
52 マイクロゲージ
60 アレイ基板(TFT基板)
62 液晶
64 UVシール剤
66 CF基板
68 移動方向
70 UV光源
72 UV光
80 ガラス基板
82 パネル(CF基板)となる基板面
84 レーザ変位計
90、92 ディスペンサ
94 ガラス基板
96 TFT基板となる基板面
98 UVシール剤
100、101 液晶
120、122 洗浄機
124 支柱高さ測定装置
125 支柱高さ測定及びシール描画装置
126 シール描画装置
128 液晶滴下装置
129 支柱高さ測定及び液晶滴下装置
130 真空貼り合わせ装置
132 UV硬化装置
20 Protrusion 20c Protrusion (support)
30 Dispenser 32 Housing 34 Piston 36 Nozzle 38 Liquid crystal container 40 Supply pipes 42, 44 Air inlet 46 Partition 48 Pump controller 50 Liquid crystal 52 Micro gauge 60 Array substrate (TFT substrate)
62 Liquid crystal 64 UV sealant 66 CF substrate 68 Movement direction 70 UV light source 72 UV light 80 Glass substrate 82 Substrate surface to be a panel (CF substrate) 84 Laser displacement meter 90, 92 Dispenser 94 Glass substrate 96 Substrate surface 98 to be a TFT substrate UV sealant 100, 101 Liquid crystal 120, 122 Washing machine 124 Post height measurement device 125 Post height measurement and seal drawing device 126 Seal drawing device 128 Liquid crystal dropping device 129 Post height measurement and liquid crystal dropping device 130 Vacuum bonding device 132 UV curing device

Claims (1)

基板上に液晶を滴下し、前記基板の液晶滴下面側を対向基板に対向させて真空中で貼り合わせてから大気圧に戻すことにより液晶注入を行う液晶表示装置の製造方法において、
前記2枚の基板の一方に散布された球状粒子の散布密度を測定し、
前記散布密度の測定値に基づいて最適液晶量を滴下すること
を特徴とする液晶表示装置の製造方法。
In a manufacturing method of a liquid crystal display device in which liquid crystal is injected by dropping liquid crystal onto a substrate, bringing the liquid crystal dropping surface side of the substrate to face a counter substrate and bonding the substrate in a vacuum, and then returning to atmospheric pressure.
Measure the distribution density of the spherical particles dispersed on one of the two substrates ,
A method of manufacturing a liquid crystal display device, wherein an optimum amount of liquid crystal is dropped based on the measured value of the spray density .
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