JP4327386B2

JP4327386B2 - 液晶表示装置、液晶表示パネルの製造装置および液晶表示パネルの製造方法

Info

Publication number: JP4327386B2
Application number: JP2001278304A
Authority: JP
Inventors: 徳道中山
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2001-09-13
Filing date: 2001-09-13
Publication date: 2009-09-09
Anticipated expiration: 2021-09-13
Also published as: JP2003084291A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一対の基板の接合するために塗布されるシール材の塗布量を調整された液晶表示パネルに係わり、特にシールディスペンサのノズルと基板とのギャップをギャップセンサの受光量によって制御して塗布量調整を行って製造される液晶表示パネルとその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置には液晶表示素子が組み込まれている。この液晶表示素子は、液晶層に電界が印加できるように電極が設けられた一対の基板に所定の厚みで液晶層が挟持された構成になっている。
液晶表示素子において、一対の基板に挟持される液晶層は、対向する平板からなる基板の周縁部の所定部分に特定のパターンでシール材を介在させて張り合わせた間隙に封入されて形成されている。
【０００３】
図４は液晶表示素子の一例の構成断面図である。パターン状の透明電極３３のそれぞれが設けられた２枚の電極付きの透明な基板３が対向している。この２枚の電極付きの基板３は、スペーサ３４を介して一定の間隙を有し、周縁部をシール材４で固着されている。その間隙に液晶５が密封されている。２枚の基板３のそれぞれの表面には偏光板６が設けられている。こうして液晶表示素子１０が構成されている。
【０００４】
２枚の透明な基板３の周縁部を固着するシール材４は、従来は、スクリーン印刷によって周縁部に細い筋状に塗布されるのが一般的であった。
ところで、液晶表示素子を構成する基板の表面は、最上層の配向膜を含むいろいろな機能膜が積層された構成になっている。ところが、スクリーン印刷ではシール材が直接こうした膜に接触するために、例えば、配向膜の損傷や汚染、静電気の発生に起因する不具合を生じる。そこで、基板上に構成された膜との接触を避けながらしかも膜面の凹凸に倣うようにシール材を塗布するために、シール材をノズルから吐出しながら連続的に塗布する、いわゆるディスペンサ塗布方法が用いられるようになった。
【０００５】
図５はシール材を塗布するシールディスペンサの一構成例、図６は基板上に描かれたシールパターンの一例である。シールディスペンサ１は、シリンダ１３とＸＹテーブル１４とギャップセンサ１２からなる。
シリンダ１３の中にはシール材４が貯留されており、圧力制御された圧気によってシール材４が押圧され、所定量のシール材４がノズル１１から吐出するようになっている。ＸＹテーブル１４は基板３を載置し、Ｘ−Ｙ方向に制御性よく移動させるものである。
【０００６】
ギャップセンサ１２は図示してない発光素子と受光素子とを含む。従来のギャップセンサ１２は発光素子から発した光が基板３の表面で反射して戻ってきた光をアレー状に列設された受光素子で受光し、受光した受光素子の位置によって基板３の表面とのギャップを計測する。ギャップセンサ１２はシリンダ１３に付設されているので、ノズル１１の吐出口とＸＹテーブル１４に載置された基板３の表面とのギャップ８を計測することができる。
【０００７】
こうして計測したノズル１１の吐出口と基板３の表面とのギャップ８のＺ方向での変動に応じて、シリンダ１３内に貯留されているシール材４を制御された圧気で押圧してノズル１１から吐出し、あるいは、基板３のＸＹ方向の移動速度を制御しながらシール材４を基板３の上に吐出すれば、基板３の上には如何ようにもシール材４の塗布量を加減しながら、いわゆるシールパターンを描くことができる。
【０００８】
一方、シールパターンは、カラー表示可能な液晶表示パネルにおいては、一般に、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）基板に対向するＣＦ基板に塗布される。シールパターンの形状は、液晶表示パネルにおける２枚の透明基板で形成された間隙内に設ける液晶層をどのように形成するかによって異なり、従来から二つの方法が用いられている。
【０００９】
液晶層を形成する第一の方法は、配置した２枚の基板をシール材を介して貼り合わせて注入口を有する間隙セルを形成し、その間隙セル内に気圧差を利用して液晶を真空注入法によって注入させ、セル内に液晶が充満したら封口する方法である。この真空注入法では、シールパターンは、図６（Ａ）に示したようにシールパターン２の一部が途切れて注入口２１となっている。
【００１０】
液晶層を形成するもう一つの第二の方法は、量産性が優れているとして注目されているものである。すなわち、予め一方の基板上の周縁部にシール材を塗布しておき、シールパターンの内側に一定量の液晶を滴下してからシール材を介して他方の基板を真空中で貼り合わせる方法であり、滴下注入法とも呼ばれる。この滴下注入法では、シールパターンは、図６（Ｂ）に示したように注入口がなく、シールパターン２の全体が閉ループ状になっている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のシールディスペンサにおけるシールパターンの線幅、つまりシール材の塗布量の調整は、シール材を吐出するノズルの吐出口と基板とのギャップの大きさをギャップセンサによって測定し、そのギャップを常に一定になるように制御しながらノズルから吐出するシール材の吐出量の調整によって行っていた。
【００１２】
つまり、シリンダ内に貯留されているシール材を押圧する圧力制御された窒素ガスや圧気などの圧力によってシール材の吐出量を加減しシールパターンの線幅、つまりシール材の塗布量を調整していた。あるいは、基板をシールパターンの形状に倣って移動させるＸＹテーブルの移動速度に依存する描画速度によってシールパターンの線幅、つまりシール材の塗布量を調整していた。
【００１３】
そのため、液晶層の厚みを薄くするために基板間のギャップを狭くし、そのためにシール材の塗布量を少なくすることに対して行うシールパターンの線幅の微妙な調整は困難であった。また、シールパターンの一部を途切らせて形成する注入口の長さなどは、ソフト的に予めディスペンサの動作として決められており、シール材の微妙な塗布調整が困難であった。
【００１４】
そこで本発明は、シールディスペンサのシリンダに付設したギャップセンサによってシール材を吐出するノズルの吐出口と基板とのギャップの変動を受光量に対応させてギャップを調整し、シールパターンの線幅を微妙に調整して形成する液晶表示パネルを有する液晶表示装置と液晶表示パネルの製造装置と液晶表示パネルの製造方法を提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上で述べた課題は、請求項１において、シールパターンを介して一対の基板が接合され、形成された間隙に液晶が充てんして形成された液晶表示パネルを有する液晶表示装置であって、該シールパターンは、シールディスペンサによって塗布されたものであり、該シールディスペンサは、下端部に該シール材を吐出するノズルを有するシリンダと、該基板を載置し、該シールパターンに倣って移動させるＸＹテーブルと、ギャップセンサとを有するものであり、該ギャップセンサは、発光素子と受光素子とを有し、該発光部から出射し、該基板の表面で反射して受光部に入射した光の光量に対応して該基板と該ノズルの先端とのギャップの大小を判断するものであり、該シリンダは、該ギャップセンサの判断した光量が一定になるように該基板と垂直なＺ方向に微動し、変動した該ギャップに応じてシール材の塗布量を調整するものであるように構成された液晶表示装置によって解決される。
【００１６】
つまり、シールパターンを介して一対の基板を接合して製造された液晶表示パネルを有する液晶表示装置において、シールパターンはシールディスペンサによって塗布される。ところで、このシールディスペンサは、下端部にシール材を吐出するノズルを有するシリンダと、基板を載置し、シールパターンに倣って移動させるＸＹテーブルと、シリンダに付設されたギャップセンサとで構成されている。ギャップセンサは、発光素子と受光素子とを有し、発光部から出射し、基板の表面で反射して受光部に入射した光の光量に対応して基板とノズルの先端とのギャップの大小を判断するものである。シリンダは、ギャップセンサの判断した光量が一定になるように基板と垂直なＺ方向に微動するようになっている。
【００１７】
この光量が一定になるようにということは、ギャップセンサの発光素子から発した光が基板の表面を反射して受光素子に入射した光の光量が一定になるようにということである。従って、基板から反射した受光量が多くなればノズルの吐出口が基板に接近したと判断して遠ざかり、反射した受光量が少なくなればノズルの吐出口が基板から遠ざかったと判断して接近するように微動作する。
【００１８】
こうして、シールパターンが構成された一対の基板を接合して液晶表示パネルが構成され、この液晶表示パネルから液晶表示装置が構成される。
次いで、請求項２においては、シールパターンを介して一対の基板を接合し、形成された間隙に液晶を充てんして形成される液晶表示パネルであって、該シールパターンは、シールディスペンサによって塗布されたものであり、該シールディスペンサは、該シール材が貯留され、下端部に該シール材を吐出するノズルを有するシリンダと、該基板を載置し、該シールパターンに倣って移動させるＸＹテーブルと、ギャップセンサとを有するものであり、該ギャップセンサは、発光素子と受光素子とを有し、該発光部から出射し、該基板の表面で反射して受光部に入射した光の光量に対応して該基板と該ノズルの先端とのギャップの大小を判断し、該シリンダは、該ギャップセンサの判断した光量が一定になるように該基板と垂直なＺ方向に微動し、変動した該ギャップに応じてシール材の塗布量を調整するものである液晶表示パネルの製造装置によって解決される。
【００１９】
つまり、シールパターンを介して一対の基板を接合して製造された液晶表示パネルの製造装置においては、シールパターンはシールディスペンサによって塗布する。ところで、このシールディスペンサは、下端部にシール材を吐出するノズルを有するシリンダと、基板を載置し、シールパターンに倣って移動させるＸＹテーブルと、シリンダに付設されたギャップセンサとで構成されている。ギャップセンサは、発光素子と受光素子とを有し、発光部から出射し、基板の表面で反射して受光部に入射した光の光量に対応して基板とノズルの先端とのギャップの大小を判断するものである。シリンダは、ギャップセンサの判断した光量が一定になるように基板と垂直なＺ方向に微動するようにしている。
【００２０】
この光量が一定になるようにということは、ギャップセンサの発光素子から発した光が基板の表面を反射して受光素子に入射した光の光量が一定になるようにということである。従って、基板から反射した受光量が多くなればノズルの吐出口が基板に接近したと判断して遠ざかり、反射した受光量が少なくなればノズルの吐出口が基板から遠ざかったと判断して接近するように微動作する。
【００２１】
つまり、ノズルの吐出口と基板とのギャップが実際にはどうであっても、それに関係なく受光量の大小によってギャップが制御される。換言すれば、基板の表面の反射率を設計通りに任意に変えることによってノズルの吐出口と基板とのギャップが制御され、シール材の塗布量が調整できるようになっている。
一方、ノズルの吐出口と基板とのギャップと、シール材の塗布量との関係は、シール材が高粘度なので、ノズルの内壁との摩擦抵抗やノズルの吐出口と基板とのギャップによる押し出し抵抗などが影響する。つまり、図５において、ノズル１１と基板３とのギャップがハッチした矢印のように狭まるとシール材４の塗布量は減少する傾向がある。また、クロスハッチした矢印のように、ギャップが拡がればシール材４の塗布量は増大する傾向がある。さらに、ギャップが限界以上に拡がれば、シール材４がノズル１１によって引き上げられて基板３から剥ぎ取られてしまい、塗布されなくなる傾向がある。
【００２２】
こうして、本液晶表示パネルの製造装置によれば、シールディスペンサのノズルが基板からの反射光量の受光量の変動に追動し、基板とノズルとのギャップが微調整され、それに従って、シールパターンの線幅、つまり塗布量が微調整されることになる。
次いで、請求項３においては、シールパターンを介して一対の基板を接合し、形成された間隙に液晶を充てんして形成される液晶表示パネルの製造方法であって、該シールパターンをシールディスペンサによって塗布し、該シールディスペンサは、下端部に該シール材を吐出するノズルを有するシリンダと、該基板を載置し、該シールパターンに倣って移動させるＸＹテーブルと、ギャップセンサとを有するものであり、該ギャップセンサは、発光素子と受光素子とを有し、該発光部から出射し、該基板の表面で反射して受光部に入射した光の光量に対応して該基板と該ノズルの先端とのギャップの大小を判断し、該シリンダは、該ギャップセンサの判断した光量が一定になるように該基板と垂直なＺ方向に微動し、変動した該ギャップに応じてシール材の塗布量を調整するものであるように構成された液晶表示パネルの製造方法によって解決される。
【００２３】
つまり、シールパターンを介して一対の基板を接合して形成された液晶表示パネルにおいては、このシールパターンをシールディスペンサによって塗布するようにしている。ところで、このシールディスペンサは、シール材が貯留され、下端部にそのシール材を吐出するノズルを有するシリンダと、基板を載置し、シールパターンに倣って移動させるＸＹテーブルと、シリンダに付設されたギャップセンサとから構成されている。ギャップセンサは、発光素子と受光素子とを有し、発光部から出射し、基板の表面で反射して受光部に入射した光の光量に対応して基板とノズルの先端とのギャップの大小を判断するものである。シリンダは、ギャップセンサの判断した光量が一定になるように基板と垂直なＺ方向に微動するようになっている。
【００２４】
こうして、シールディスペンサのノズルが基板からの反射光量の受光量の変動に追動するので、基板とノズルとのギャップが微調整される。その結果、線幅が調整されて形成されたシールパターンを介して一対の基板が接合されて液晶表示パネルが形成される。
次いで、請求項４においては、シールパターンの注入口の位置に高反射膜を設けて受光部に入射する光量を増やし、シリンダを基板から離反させてシールパターンを途切らせる。
【００２５】
つまり、シールパターンの注入口や排気口などの位置に高反射膜を設けて、ギャップセンサの受光素子に入射する光量を増やすようにしている。ギャップセンサは、受光量が増えるとシール材を吐出するノズルの吐出口が基板に接近したものと判断し、シリンダが基板から垂直のＺ方向に離反するように移動する。その結果、ノズルの吐出口から吐出したシール材が基板から持ち上げられて途切れ、シール材が存在しない液晶の注入口や排気口などが形成される。
【００２６】
次いで、請求項５においては、シールパターンの注入口などの位置にシール材に親和性の低い溶媒を層状に塗布し、シール材を弾かせてシールパターンを途切らせる。
つまり、基板上に塗布されるシールパターンの注入口や排気口などの位置にシール材に親和性の低い溶媒層を塗布し、シール材を弾かせるようにしている。そうすると、シール材は基板に塗布されずに途切れてしまい、シール材が存在しない液晶の注入口や排気口などが形成される。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第一の実施例の説明図、図２は本発明の第二の実施例の説明図図３は本発明の第三の実施例の説明図である。図中、１はシールディスペンサ、２はシールパターン、３は基板、４はシール材、１１はノズル、２１は注入口、３１は反射層、３２は溶媒層である。
〔実施例１〕
図１（Ａ）において、シールディスペンサ１のノズル１１は図示してない駆動手段によって基板３上に描かれるシールパターン２に倣って駆動するようになっている。あるいは、ノズル１１が固定されていて、基板３を図示してないＸＹテーブルに載置してＸ−Ｙ方向に移動させてシールパターン２を描くようにしてもよい。
【００２８】
また、図５に示したように、ギャップセンサ１２の受光量によってシリンダ１３がＺ方向に微動し、ノズル１１の吐出口と基板３の表面のギャップが調整されるようになっている。つまり、受光量が増加するとギャップが狭まったと判断してノズル１１が基板３から離反し、受光量が減少するとギャップが拡がったと判断してノズル１１が基板３に接近するようになっている。
【００２９】
実際には、例えば、シールパターン２をＣＦ（カラーフィルタ）基板上に設けた場合には、シールパターン２の横切る導出端子のパターンピッチが細かいので、ギャップセンサ１２が感応しない。従って、細かいピッチでノズル１１の吐出口と基板３の表面のギャップが変動してシール材４の塗布量が変化することはない。つまり、意図的に基板３の表面の反射率を変える処理を行わなければ、受光量が変動してギャップが変化し、シールパターン２の塗布量が大きく変化することはない。
【００３０】
ノズル１１から吐出するシール材４には熱硬化型あるいは紫外線硬化型のエポキシ系樹脂などが用いられる。シール材４の粘度は、例えば、５〜８×１０⁴ｃｐであり、ノズル１１と基板３との相対的な描画速度は、例えば、40〜70ｍｍ／ｓである。また、シール材４の塗布量は、例えば、５０００〜７０００μｍ²の断面が描けるように調整する。さらに、シールパターン２の幅は、例えば、１〜1.５ｍｍ幅になるように調整する。液晶の封入が滴下注入法の場合には、液晶とシール材４が未硬化の時点で接触するために、紫外線硬化型と熱硬化型を併用した粘度が５０〜１００×１０⁴ｃｐの高粘度のシール材４が用いられる。
【００３１】
図１（Ｂ）において、液晶の注入口２１はシール材４の塗布を途切らせて形成する必要がある。そこで、注入口２１の部位に、例えばＣｒ、Ｎｉなどの反射率の大きな反射層３１を被着しておく。そうすると、シールディスペンサ１のギャップセンサは、反射層３１の上に来ると受光量の増大を検知してノズル１１が基板３に接近したと判断する。
【００３２】
その結果、ノズル１１が基板３からクロスハッチした矢印のように離反するように駆動される。そうすると、ノズル１１から吐出しているクロスハッチしたシール材４が持ち上がってシールパターン２が途切れる。反射層３１が途切れれば受光量が減少するのでギャップセンサはノズル１１が基板３から離れたと判断する。そして、ノズル１１が基板３に接近するように動作する。
【００３３】
こうしてシールパターン２を形成された一対の基板３を接合して液晶表示パネルが形成され、その液晶表示パネルによって液晶表示装置が構成される。
〔実施例２〕
図２（Ａ）において、シールパターン２の塗布始めと塗布終りの重なる部位においては、何らの調整も行わなければ少なくともシール材４の塗布量は２倍になり、基板同士を貼り合わせる際にシール材４が多過ぎて不具合を生じる。そこで、ノズル１１を基板３に接近させると塗布量が少なくなる現象を活かして、図示してないが基板３に反射率を落とす処理、例えば着色樹脂を被着しておく。
【００３４】
そうすると、塗布始めと塗布終りの塗布始めの部位では、ノズル１１が基板３に接近して塗布量が調整される。さらに、シールパターン２が一回りした後の塗布終りに際しては、塗布始めのシール材４の厚み分だけ、ノズル１１と基板３とのギャップが減るので、塗布量がクロスハッチで図示したように減少する。
この実施例２は、滴下注入法を行うに際して、シールパターンに注入口がなく閉ループになっている場合に適用すると好都合である。
〔実施例３〕
図３（Ａ）において、液晶の注入口２１にするためにシール材４の塗布を途切らせる部位に、例えば、ＭＥＫ（メチルエチルケトン）のようなシール材４に対して親和性の低い溶媒層３２を塗布しておく。そして、このシール材４に対して親和性の低い溶媒層３２の上を通過するようにシール材４の塗布を行うと、図３（Ｂ）に示したように、シール材４が弾かれて途切れ、液晶の注入口２１を形成することができる。
【００３５】
この実施例３は、真空注入法を行うために注入口を具えたシールパターンを形成する際の、塗布始めと塗布終りに適用すると好都合である。
こゝでは、ギャップセンサについては具体的に記載しなかったが、発光・受光の素子を具え、受光量を検知してノズルと基板とのギャップを調整を行うものであり、種々の変形が可能である。また、シール材の材料や粘度、描画速度、シール材の塗布量やパターン幅などは一義的に決まるものではなく、用途に応じて種々の変形が可能である。
【００３６】
さらに、例示しなかったが、真空注入法によって液晶を注入する方法で排気口を形成する際にも、注入口と同様の方法が適用できる。
【００３７】
【発明の効果】
従来のシールパターンの形成においては、ノズルと基板のギャップが一定になるようにギャップセンサを作動させていたが、本発明ではこのギャップをギャップセンサの受光量に応じて変動させるようにしている。それは、シール材の塗布がギャップ一定でノズルの吐出量を制御するよりも、ギャップの変動によって塗布量を制御する方が微調整が容易であることに基づく。
【００３８】
こうして、本発明によれば、今後ますます塗布量を減らすことを指向しているシールパターンの形成に対して、シール材の塗布量の微調整を可能にしたことによる寄与が大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例の説明図である。
【図２】本発明の第二の実施例の説明図である。
【図３】本発明の第三の実施例の説明図である。
【図４】液晶表示素子の一例の構成断面図である。
【図５】シール材を塗布するシールディスペンサの一構成例である。
【図６】基板上に描かれたシールパターンの一例である。
【符号の説明】
１シールディスペンサ１１はノズル、
２シールパターン２１注入口
３基板３１反射層３２溶媒層
４シール材

Claims

シールパターンを介して一対の基板を接合し、形成された間隙に液晶を充てんして形成される液晶表示パネルの製造方法であって、
該シールパターンをシールディスペンサによって塗布する工程を含み、該シールディスペンサは、該シール材が貯留され、下端部に該シール材を吐出するノズルを有するシリンダと、該基板を載置し、該シールパターンに倣って移動させるＸＹテーブルと、ギャップセンサとを有するものであり、該ギャップセンサは、発光素子と受光素子とを有し、該発光部から出射し、該基板の表面で反射して受光部に入射した光の光量に対応して該基板と該ノズルの先端とのギャップの大小を判断し、該シリンダは、該ギャップセンサの判断した光量が一定になるように該基板と垂直なＺ方向に微動し、該基板に設けられた反射率の異なる領域で変動した該ギャップに応じてシール材の塗布量を調整することを特徴とする液晶表示パネルの製造方法。
該シールパターンの注入口の位置に高反射膜を設けて該受光部に入射する光量を増やし、該シリンダを該基板から離反させて該シールパターンを途切らせることを特徴とする請求項１記載の液晶表示パネルの製造方法。
該シールパターンの注入口の位置に該シール材に親和性の低い溶媒を塗布し、該シール材を弾かせて該シールパターンを途切らせることを特徴とする請求項１記載の液晶表示パネルの製造方法。