JP5945081B2 - 液晶滴下装置、及び液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶を封入するシリンジ、該シリンジ内を往復動するプランジャ、及び該プランジャを駆動する駆動手段を備え、液晶表示装置に備えられる基板に液晶を滴下する液晶滴下装置、並びに液晶表示装置の製造方法に関する。

表示装置の中で、液晶表示装置は薄型であり、消費電力が低いという特徴を有する。特に、画素毎に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等のスイッチング素子を備えるＴＦＴ基板を備える液晶表示装置は、高いコントラスト比、及び優れた応答特性を有し、高性能であるため、テレビジョン受信機、パーソナルコンピュータ等に好適に用いられている。

液晶表示装置の表示パネルは、所定間隔を隔てて対向する一対の透明ガラスからなる基板（ＴＦＴ基板、カラーフィルタ基板）と、この基板間に狭持される液晶層とを有する。一対の基板はシール材を挟んで互いに貼り合わされており、その間に液晶層が挟持されている。

この表示パネルの基板間に液晶を充填する方法として、ディップ式、ディスペンサ式等の方法が挙げられる。これらの方法においては、前記ＴＦＴ基板のマザーガラス基板、及び前記カラーフィルタ基板のマザーガラス基板をシール材を介して貼り合わせ、パネル毎に分断したものにつき、シールパターンの開口部から液晶を充填し、その後、開口部を封止して表示パネルを得ている。

表示パネル内に液晶を充填する方法として、近年は滴下貼り合わせ法がよく適用されている。
滴下貼り合わせ法とは、シールパターンに開口部を設けずに、重ね合わせる前の一方の基板（ＴＦＴ基板又はカラーフィルタ基板）のマザーガラス基板のシールパターンの枠内に液晶を滴下し、その後、減圧下で他方の基板を重ね合わせて貼り付ける方法をいう。この滴下貼り合わせ法によれば、液晶のタクトタイムを飛躍的に短縮することができるという利点がある。

滴下貼り合わせ法に用いられる液晶滴下装置は、液晶を封入するシリンジと、シリンジ内を往復動するプランジャと、プランジャを駆動する駆動手段とを備えており、シリンジ及びプランジャを基板に対応して切り替え、前記一方の基板上に液晶を滴下するように構成されている。

この滴下貼り合わせ法においては、シリンジに液晶を充填した後、基板へ滴下するため、ディップ方式に比べて液晶へ異物が混入する可能性がある。
シリンジ及びプランジャを基板に対応して切り替えた後、次の基板への液晶の滴下を開始するまでの間、プランジャは停止しているので、合成樹脂製のプランジャの先端部がシリンジの内壁と接触しており、該先端部が該内壁で固着することがある。この状態で液晶滴下のためにプランジャが動作した場合、前記先端部とシリンジ内壁の抵抗が高いため、固着した合成樹脂が剥がれて発塵し、表示パネルに異物が混入することがある。
異物が混入した場合、明るい点が視認される不良（明点不良）等の表示不良が発生し、表示品位及び歩留まりが低下するという問題がある。

このような問題に対し、特許文献１においては、液晶を貯蔵する容器と液晶を基板上に滴下するノズルとの間の液晶の移送経路にフィルタ等の濾過手段を設けた液晶滴下装置の発明が開示されている。

図７は、この液晶滴下装置７１の構成を示す模式的側面図である。
液晶滴下装置７１は、液晶瓶２、三方弁３、液晶吐出部４、ノズル５、及び駆動手段７を備える。液晶瓶２に液晶材６１が収容される。液晶瓶２の下端部は通流管２４の一端部に接続され、通流管２４の他端部は三方弁３に接続されている。通流管２５の一端部は三方弁３に接続され、通流管２５の他端部は液晶吐出部４に接続されている。

液晶吐出部４は、シリンジ４１と、シリンジ４１内に配されたプランジャ４４とを備える。プランジャ４４は、シリンジ４１の内径と略同径であり、シリンジ４１内を摺動する摺動部４２と、棒状をなし、摺動部４２を支持する支持部４３とを備える。駆動手段７は、摺動部４２の押し出し量を回転量によって制御する、例えばステッピングモータ等からなる。通流管５１は、一端部が三方弁３に接続され、他端部がノズル５に接続されている。通流管５１の中途部には、フィルタ２８が設けられている。

基板に液晶材６１を滴下する場合、三方弁３の通流管２４及び通流管２５側を開き、プランジャ４４を下降させて所定量の液晶をシリンジ４１へ送る。次に、三方弁３の通流管２５及び通流管５１側を開き、駆動手段７により、プランジャ４４を上昇させて液晶をノズル５へ送り、ノズル５から液晶を基板へ滴下させる。

液晶滴下装置７１はフィルタ２８を備えるので、液晶材６１に異物が混入した場合に、異物が除去され、明点不良等の表示不良の発生が抑制され、表示品位及び歩留まりの低下が抑制されている。

特開２００６−１３３２５１号公報

上述の特許文献１の液晶滴下装置７１の場合、フィルタ２８を備えるので、圧力損失により、滴下精度が低下するという問題がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、異物の発生が抑制された状態で、精度良く液晶を滴下させることができる液晶滴下装置、及び明点不良等の表示不良の発生が抑制され、表示品位及び歩留まりが良好である液晶表示装置を製造することができる液晶表示装置の製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る液晶滴下装置は、液晶を封入するシリンジと、該シリンジ内を往復動するプランジャと、該プランジャを駆動する駆動手段とを備え、基板上に前記液晶を滴下するように構成されている液晶滴下装置において、前記基板上に前記液晶を滴下する前に、前記液晶を滴下する場合のストロークより短い往復動距離で、前記駆動手段により前記プランジャを往復動させる手段を有することを特徴とする。

本発明においては、液晶を滴下する前にプランジャを往復動させるので、合成樹脂製のプランジャの先端部がシリンジの内壁に固着し、液晶の滴下処理を行う場合に合成樹脂が剥がれて液晶に異物が混入するのが確実に抑制される。
そして、特許文献１の液晶滴下装置７１のようにフィルタ２８により異物を除去するものではなく、追加の部品を必要とせず、フィルタ２８による圧力損失が生じず、滴下精度が良好である。

本発明に係る液晶滴下装置は、前記シリンジは、ガラスからなり、前記プランジャの先端部は、フッ素系樹脂からなることを特徴とする。

本発明においては、プランジャの先端部のシリンジ内壁への固着がより良好に抑制される。

液晶を封入するシリンジ、該シリンジ内を往復動するプランジャ、及び該プランジャを駆動する駆動手段を備える液晶滴下装置を用いて、液晶を一の基板の表面に滴下する滴下ステップ、及び前記基板の表面の一部に他の基板を貼り合わせるステップを有する液晶表示装置の製造方法において、前記一の基板に対応して前記シリンジ及び前記プランジャを切り替えた場合に、切り替えた後、前記滴下ステップの前に、前記駆動手段により前記プランジャを往復動させるステップを有することを特徴とする。

本発明においては、一の基板に対応してシリンジ及びプランジャを切り替えた場合に、一の基板上に液晶を滴下する前に、駆動手段によりプランジャを往復動させるステップを有するので、プランジャの先端部がシリンジの内壁に固着し、液晶の滴下処理を行った場合に剥がれて液晶に異物が混入するのが確実に抑制される。
従って、フィルタを有する場合のように圧力損失が生じず、滴下精度が良好であるとともに、液晶表示装置に明点不良等の表示不良が発生するのが抑制され、表示品位及び歩留まりが良好である。

本発明の液晶滴下装置によれば、基板上に液晶を滴下する前に、駆動手段によりプランジャを往復動させる手段を有するので、プランジャの先端部に使用されている合成樹脂がシリンジの内壁に固着し、液晶の滴下処理を行った場合に剥がれて液晶に異物が混入するのが確実に抑制されるとともに、フィルタを有しないので、圧力損失が生じず、滴下精度が良好である。

本発明の液晶表示装置の製造方法によれば、シリンジ及びプランジャを切り替えた後、一の基板上に液晶を滴下する前に、駆動手段によりプランジャを往復動させるステップを有するので、異物の発生が抑制され、液晶表示装置に明点不良等の表示不良が発生するのが抑制されており、表示品位及び歩留まりが良好である。

本発明に係る液晶表示装置（表示モジュール）を備えるテレビジョン受信機（以下、ＴＶ受信機という）を示す概略斜視図である。 表示モジュールが有する表示パネルを示す概略断面図である。 本発明の実施形態に係る液晶滴下装置及びマザーガラス基板の概略図である。 液晶滴下装置の構成を示す模式的拡大図である。 運転制御部を示すブロック図である。 運転制御部による第１駆動及び第２駆動の処理の手順を示すフローチャートである。 特許文献１に係る液晶滴下装置の構成を示す模式的側面図である。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
図１は、本発明に係る液晶表示装置（表示モジュール９１）を備えるＴＶ受信機９０を示す概略斜視図、図２は表示モジュール９１が有する表示パネル３０を示す概略断面図である。

ＴＶ受信機９０は、映像を表示する横長の表示モジュール９１と、アンテナ（不図示）から放送波を受信するチューナ９４と、符号化された放送波を復号するデコーダ９５とを備える。ＴＶ受信機９０は、チューナ９４にて受信した放送波をデコーダ９５で復号し、復号した情報に基づいて表示モジュール９１に映像を表示する。ＴＶ受信機９０の下部には、ＴＶ受信機９０を支持するスタンド９６を設けてある。
表示モジュール９１は、前後に縦姿勢で配置された前キャビネット９２及び後キャビネット９３に縦姿勢で収容されている。前キャビネット９２は表示モジュール９１の周縁部を覆う矩形状の枠体であり、後キャビネット９３は、前側が開放された矩形のトレイ状をなす。

表示モジュール９１は、表示パネル３０と、略箱状をなすシャーシ（以下、不図示）と、シャーシの底面に反射シートを介し収容された導光板と、シャーシの側面に、導光板の側面に対向するように設けられたＬＥＤ(Light Emitting Diode)基板と、導光板の表面に配された、例えば３枚の光学シートとを備える。本実施の形態に係る表示モジュール９１はエッジライト型であるが、表示モジュール９１は直下型でもよく、この場合、導光板の代わりに拡散板を備える。また、光源もＬＥＤには限定されない。

図２に示すように、表示パネル３０は、所定間隔をあけて対向する一対の透明ガラスからなる基板１１，１７と、この基板１１，１７間に狭持される液晶層６とを有する。
基板１１上にゲート配線１２が形成され、基板１１及びゲート配線１２を覆うように絶縁膜１３が形成されている。絶縁膜１３上に複数の画素電極１４が形成され、該画素電極１４を覆うように透明の配向膜１６が形成されている。画素電極１４はアクティブマトリクスとともに形成され、図２においてはアクティブマトリクスのゲート配線１２を示している。基板１１、ゲート配線１２、絶縁膜１３、及び画素電極１４からＴＦＴ基板１０が構成される。

基板１７上には、カラーフィルタ１８、共通電極１９、及び配向膜２０が順次積層されている。基板１７、カラーフィルタ１８、及び共通電極１９からカラーフィルタ基板２３が構成される。
そして、液晶層６を狭持するように配向膜１６，２０が貼り合わせられて基板１１，１７が固定され、基板１１，１７の外側に偏光板２１，２２が設けられている。

図３は本発明の実施形態に係る液晶滴下装置１及びマザーガラス基板３１の概略図、図４は液晶滴下装置１の構成を示す模式的拡大図である。所定の液晶滴下エリア内にステージ９が配置されており、ステージ９上には、８枚のカラーフィルタ基板２３を含むマザーガラス基板３１が配されている。マザーガラス基板３１上には、液晶滴下装置１が配されている。液晶滴下エリア内は、大気圧雰囲気となっている。

液晶滴下装置１は、液晶瓶２、三方弁３、液晶吐出部４、ノズル５、及び駆動手段７を備える。液晶瓶２は下端部がテーパ状をなし、液晶材６１が収容される。液晶瓶２の下端部は通流管２４の一端部に接続され、通流管２４の他端部は三方弁３に接続されている。通流管２５の一端部は三方弁３に接続され、通流管２５の他端部は液晶吐出部４に接続されている。

液晶吐出部４は、例えばガラスからなり、有底円筒状をなすシリンジ４１と、シリンジ４１内に配されたプランジャ４４とを備える。プランジャ４４は、例えばポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂からなり、シリンジ４１の内径と略同径であり、シリンジ４１内を摺動する摺動部４２と、棒状をなし、一端部が摺動部４２に接続され、他端部が駆動手段７に接続されて摺動部４２を支持する支持部４３とを備える。
液晶瓶２、三方弁３、液晶吐出部４、及びノズル５から滴下ヘッド２６が構成される。
滴下ヘッド２６及び駆動手段７は、移動手段３２によりマザーガラス基板３１上を移動するように構成されている。

駆動手段７は、摺動部４２の押し出し量（変位量）を回転量によって制御する、例えばステッピングモータ等からなる。
通流管５１は、一端部が三方弁３に接続され、他端部がノズル５に接続されている。ノズル５は、撥水性を高めた方が液晶滴を切りやすいので、例えばポリテトラフルオロエチレンによるコーティング加工がされているのが好ましい。プランジャ４４の押し出し量に対してノズル５の先端に形成される液晶滴の大きさを最適化するために、液晶材６１の比重、粘性、表面張力、ノズル５との親和性又は撥水性に応じてノズル径が設計され、シリンジ４１の内径が設計されている。
液晶材６１毎に滴下ヘッド２６が用意されている。

移動手段３２による滴下ヘッド２６の移動、駆動手段７によるプランジャ４４の昇降、及び三方弁３の開閉は、運転制御部８により制御されるように構成されている。
図５は、運転制御部８を示すブロック図である。
運転制御部８は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)８１、ＲＯＭ(Read Only Memory)８２、ＲＡＭ(Random Access Memory )８３、入出力インタフェイス（Ｉ／Ｏ）８４、及び書換可能な不揮発性メモリ８５を共有バスで接続してなる。ＣＰＵ８１は、ＲＯＭ８２に記憶した制御プログラムをＲＡＭ８３に読出して実行する。

不揮発性メモリ８５は、例えばＥＥＰＲＯＭ(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) 又はＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）等からなり、表示パネル３０の機種と、使用する液晶材６１及び滴下ヘッド２６、並びに滴下量等の滴下条件とを関連づけた滴下条件テーブル等を予め記憶している。

Ｉ／Ｏ８４には、移動手段３２、操作パネル３３、駆動手段７、及び三方弁３が接続されている。操作パネル３３には、電源スイッチ、運転開始を指示するスタートスイッチ、運転停止を指示するスイッチ、後述する計量作業を指示するスイッチ、及び後述する第２駆動を指示するスイッチ等、使用者により操作される各種のスイッチが設けられている。

本発明の表示モジュール９１の製造方法により、表示パネル３０を製造する場合、まず、マザーガラス基板（不図示）に例えば８枚のＴＦＴ基板１０を形成し、他のマザーガラス基板３１に例えば８枚のカラーフィルタ基板２３を形成する。次に、シールの材料として紫外線硬化樹脂、又は紫外線硬化樹脂及び熱硬化樹脂を用い、カラーフィルタ基板２３のマザーガラス基板３１の画像表示領域にディスペンサにより枠状のシールパターンを形成し、滴下貼り合わせ法によりシールパターン内に液晶材６１を滴下した後、マザーガラス基板３１にＴＦＴ基板１０のマザーガラス基板を貼り合せ、シールを硬化する。その後、貼り合わされた２枚のマザーガラス基板からＴＦＴ基板１０とカラーフィルタ基板２３とを、貼り合わされた状態で切り出し、種々の工程を経て表示パネル３０を得る。

前記マザーガラス基板３１に液晶材６１を滴下する場合、まず、運転制御部８の制御に基づき移動手段３２により滴下ヘッド２６をマザーガラス基板３１上のカラーフィルタ基板２３上の所定位置に移動させる。そして、三方弁３の通流管２４及び通流管２５側を開き、駆動手段７によりプランジャ４４を下降させて所定量の液晶材６１をシリンジ４１へ送る。次に、三方弁３の通流管２５及び通流管５１側を開き、駆動手段７によりプランジャ４４を上昇させて液晶材６１をノズル５へ送り、ノズル５から液晶材６１をカラーフィルタ基板２３へ滴下させる。運転制御部８は、移動手段３２により滴下ヘッド２６を、カラーフィルタ基板２３上の複数位置に移動させ、液晶材６１を滴下する。これをカラーフィルタ基板２３毎に繰り返す。この運転制御部８による駆動を第１駆動という。

マザーガラス基板３１は表示モジュール９１の機種に対応しており、上述したように、表示モジュール９１の機種毎に滴下条件を切り替えている。
同一機種の表示モジュール９１用のマザーガラス基板３１に連続して液晶材６１を滴下する場合、シリンジ４１へ連続して液晶材６１が供給され、プランジャ４４が略５０ｍｍのストロークで連続して昇降するので、摺動部４２の固着の問題は生じない。

表示モジュール９１の機種を切り替える場合、滴下ヘッド２６を駆動手段７から取り外して次の機種用の滴下ヘッド２６と交換し、液晶材６１を切り替える。そして、次の機種用に正常に液晶材６１を滴下することができるか否かを確認するために、液晶材６１の滴下量を秤量する計量作業を行う。
この機種切替作業の後、液晶材６１の滴下処理を開始するまで、プランジャ４４は摺動しないので、上述の摺動部４２の固着の問題が生じていた。本発明においては、機種切替作業の後、次の機種の生産のために液晶材６１の滴下処理を開始するまで、運転制御部８はプランジャ４４を、前記ストロークより短い往復動距離（例えば０．１〜０．２ｍｍ）で摺動させる第２駆動を行う。

以下、運転制御部８による第１駆動及び第２駆動の処理について説明する。
図６は、運転制御部８による第１駆動及び第２駆動の処理の手順を示すフローチャートである。
運転制御部８のＣＰＵ８１は、まず、液晶材６１の滴下の開始の指示を受け付けたか否かを判定する（Ｓ１）。ＣＰＵ８１は前記指示を受け付けていないと判定した場合（Ｓ１：ＮＯ）、この判定の処理を繰り返す。
ＣＰＵ８１は前記指示を受け付けたと判定した場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、第１駆動を行う（Ｓ２）。ＣＰＵ８１は、移動手段３２によりカラーフィルタ基板２３毎に所定の位置に滴下ヘッド２６を移動させ、プランジャ４４を昇降させ、液晶材６１をカラーフィルタ基板２３に滴下させる。

ＣＰＵ８１は滴下が終了したか否かを判定する（Ｓ３）。ＣＰＵ８１は滴下が終了していないと判定した場合（Ｓ３：ＮＯ）、この判定の処理を繰り返す。
ＣＰＵ８１は滴下が終了したと判定した場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、機種切替の指示を受け付けたか否かを判定する（Ｓ４）。ＣＰＵ８１は機種切替の指示を受け付けていないと判定した場合（Ｓ４：ＮＯ）、処理をステップＳ１へ戻す。機種切替を行わない場合、同一機種のカラーフィルタ基板２３に対する液晶材６１の滴下が引き続き行われることになり、摺動部４２のシリンジ４１内での往復動は継続し、シリンジ４１への固着の問題は生じない。

ＣＰＵ８１は機種切替の指示を受け付けたと判定した場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、不揮発性メモリ８５から滴下条件テーブルを読み出し、計量作業等の機種切替作業を行い（Ｓ５）、機種切替が終了したか否かを判定する（Ｓ６）。ＣＰＵ８１は機種切替が終了していないと判定した場合（Ｓ６：ＮＯ）、この判定の処理を繰り返す。

ＣＰＵ８１は機種切替が終了したと判定した場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、第２駆動の指示を受け付けたか否かを判定する（Ｓ７）。ＣＰＵ８１は第２駆動の指示を受け付けていないと判定した場合（Ｓ７：ＮＯ）、この判定の処理を繰り返す。

ＣＰＵ８１は第２駆動の指示を受け付けたと判定した場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、プランジャ４４を液晶材６１の滴下のストロークより短い往復動距離で摺動させる第２駆動を行う（Ｓ８）。

ＣＰＵ８１は第２駆動の停止の指示を受け付けたか否かを判定する（Ｓ９）。ＣＰＵ８１は第２駆動の停止の指示を受け付けていないと判定した場合（Ｓ９：ＮＯ）、この判定の処理を繰り返す。

ＣＰＵ８１は第２駆動の停止の指示を受け付けたと判定した場合（Ｓ９：ＹＥＳ）、第２駆動を停止させ、処理を終了する。
切り替えた機種のカラーフィルタ基板２３への液晶材６１の滴下の指示を受け付けた場合、ステップＳ１の処理を行い、以下のステップを繰り返す。

本実施の形態によれば、カラーフィルタ基板２３上に液晶材６１を滴下する前に、駆動手段７によりプランジャ４４を往復動させるので、摺動部４２がシリンジ４１の内壁に固着し、液晶材６１の滴下処理を行った場合に剥がれて液晶材６１に異物が混入するのが確実に抑制されている。特に、シリンジ４１はガラスからなり、プランジャ４４はフッ素系樹脂からなるので、摺動部４２の固着が抑制されている。そして、液晶滴下装置７１のようなフィルタ２８を有しないので、圧力損失が生じず、滴下精度が良好である。
従って、表示モジュール９１に明点不良等の表示不良が発生するのが抑制されており、表示品位及び歩留まりが良好である。

今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲と均等の意味及び特許請求の範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
例えば、本実施の形態においては、カラーフィルタ基板２３上に液晶材６１を滴下する場合につき説明しているが、これに限定されるものではなく、ＴＦＴ基板１０に液晶材６１を滴下することにしてもよい。
さらに、液晶表示装置はＴＶ受信機９０の表示モジュール９１に限定されるものではない。

１ 液晶滴下装置
２ 液晶瓶
２４、２５ 通流管
２６ 滴下ヘッド
３ 三方弁
４ 液晶吐出部
４１ シリンジ
４２ 摺動部
４３ 支持部
４４ プランジャ
５ ノズル
５１ 通流管
６ 液晶層
６１ 液晶材
１０ ＴＦＴ基板
１１、１７ 基板
１２ ゲート配線
１３ 絶縁膜
１４ 画素電極
１６、２０ 配向膜
１８ カラーフィルタ
１９ 共通電極
２１、２２ 偏光板
２３ カラーフィルタ基板
９０ ＴＶ受信機
９１ 表示モジュール
９２ 前キャビネット
９３ 後キャビネット
９４ チューナ
９５ デコーダ
９６ スタンド

Claims (3)

1. 液晶を封入するシリンジと、該シリンジ内を往復動するプランジャと、該プランジャを駆動する駆動手段とを備え、基板上に前記液晶を滴下するように構成されている液晶滴下装置において、
   前記基板上に前記液晶を滴下する前に、前記液晶を滴下する場合のストロークより短い往復動距離で、前記駆動手段により前記プランジャを往復動させる手段を有することを特徴とする液晶滴下装置。
2. 前記シリンジは、ガラスからなり、
   前記プランジャの先端部は、フッ素系樹脂からなることを特徴とする請求項１に記載の液晶滴下装置。
3. 液晶を封入するシリンジ、該シリンジ内を往復動するプランジャ、及び該プランジャを駆動する駆動手段を備える液晶滴下装置を用いて、液晶を一の基板の表面に滴下する滴下ステップ、及び前記基板の表面の一部に他の基板を貼り合わせるステップを有する液晶表示装置の製造方法において、
   前記一の基板に対応して前記シリンジ及び前記プランジャを切り替えた場合に、切り替えた後、前記滴下ステップの前に、前記駆動手段により前記プランジャを往復動させるステップを有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。

Images