TWI511797B - Liquid crystal material coating apparatus and liquid crystal material coating method - Google Patents

Description

液晶材料塗布裝置及液晶材料塗布方法

本發明關於將液晶材料塗布於基板的液晶材料塗布裝置及液晶材料塗布方法。

習知作為將液晶材料滴至玻璃板(基板)之手段係使用微注射筒。該微注射筒方式之相當於一滴之噴出量係以毫克單位予以管理，滴下間距為毫米單位。關於該技術，例如於專利文獻1係揭示，將配向膜材料之黏度調整為5~13(cp)，將表面張力調整為30~37dyn/cm之範圍之同時，在對噴墨頭供給初期之配向膜材料時，或基於氣泡原因導致上述噴墨頭發生噴出不良時，係使用溶解於上述配向膜材料、而且具有脫氣性之脫氣溶劑除去上述噴墨頭之內部之氣泡後，使上述噴墨頭之內部由上述脫氣溶劑替換為配向膜材料的液晶顯示元件之配向膜形成方法。

[先行技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]專利第3073493號公報

但是，專利文獻1揭示之技術係適用於液晶畫像顯示 裝置之配向膜之製造的技術，無法被使用於比起習知更微細之液晶材料之塗布。

本發明有鑑於上述問題，目的在於提供可以微量而且微細的間距進行液晶材料之滴下，結果，可使液晶面板之液晶材料層狹間隙化的液晶材料塗布裝置及液晶材料塗布方法。

本發明係提供可以微量而且微細的間距進行液晶材料之滴下，結果，可使液晶面板之液晶材料層狹間隙化的液晶材料塗布裝置及液晶材料塗布方法，其之解決手段如下。

本發明，係將液晶材料塗布於基板的液晶材料塗布裝置，其特徵為具備：用於貯存上述液晶材料的液晶材料貯存手段；內壓控制手段，係連接於該液晶材料貯存手段，而以使上述液晶材料貯存手段之內壓維持於特定範圍內的方式進行控制；及噴墨方式之塗布手段，係連接於上述液晶材料貯存手段，用於將上述液晶材料塗布於上述基板。該液晶材料塗布裝置之上述內壓控制手段，係構成為包含：對上述液晶材料貯存手段供給大氣或任意氣體的氣體供給部；及對上述液晶材料貯存手段供給負壓的負壓供給部。

依據該構成，藉由氣體供給部之氣體(或惰性氣體等之任意氣體)之供給與負壓供給部之負壓之供給，使壓力 維持於特定範圍內，結果，可實現微細間距之液晶材料之塗布，液晶面板之厚度不均勻或液晶材料層之狹窄化構成為可能。另外，可以均勻的壓力噴出液晶材料，可以一定量滴下液晶。

另外，此時，上述液晶材料貯存手段，係連接著構成上述氣體供給部的第1配管；及構成上述負壓供給部的第2配管；依據上述第1配管、上述液晶材料貯存手段之內部及上述第2配管之順序流通氣體而使上述內壓被維持的方式，來構成上述內壓控制手段。

依據此一構成，可藉由簡易構成來維持液晶材料貯存手段之內壓。

另外，上述塗布手段為噴墨頭。

依據此一構成，可削減液晶材料塗布裝置之製造成本。

另外，具備對上述塗布手段實施加熱或冷卻的加熱冷卻手段。

依據此一構成，可藉由頭部之噴嘴部分針對液晶材料之黏度等之物性值進行任意之管理。

另外，本發明係將液晶材料塗布於基板的液晶材料塗布方法，其特徵為：藉由對上述液晶材料貯存手段供給大氣或任意氣體的氣體供給部以及對上述液晶材料貯存手段供給負壓的負壓供給部，將貯存著上述液晶材料的液晶材料貯存手段之內壓，維持於特定範圍內之同時，藉由噴墨方式之塗布手段將上述液晶材料塗布於上述基板。

此時，於上述液晶材料貯存手段，係連接著構成上述氣體供給部的第1配管及構成上述負壓供給部的第2配管；依據上述第1配管、上述液晶材料貯存手段之內部及上述第2配管之順序流通氣體而使上述內壓被維持。

另外，上述塗布手段為噴墨頭。

上述塗布手段係藉由加熱冷卻手段被加熱或冷卻。

依據本發明，可以微量而且微細的間距進行液晶材料之滴下，結果，可以提供使液晶面板之液晶材料層狹間隙化的液晶材料塗布裝置及液晶材料塗布方法。

以下參照圖1~8詳細說明本發明之實施形態。

為有助於理解本實施形態之液晶材料塗布裝置所製造的液晶畫像顯示裝置之構造，而首先予以說明。圖1係簡單表示液晶畫像顯示裝置10之內部構造的斷面圖。液晶畫像顯示裝置10之構成，一般係由：偏光濾光片5，玻璃基板4，透明電極3，配向膜2，液晶材料1，彩色濾光片6構成。又，彼等構成可使用公知之任意者，其之詳細說明予以省略。

於圖1之構成，對透明電極3施加電壓時，注入對向之2片配向膜2之間的液晶材料1之分子呈豎立狀，來自外部的光射入彩色濾光片6而顯現色彩。透明電極3係呈 正交配置，因此可選擇任意之交點供給電壓，於該交點之集合體可選擇性將任意之交點設為可視而可以進行描繪。

於圖2係表示實施形態之液晶材料塗布裝置適用的液晶材料塗布系統之系統構成圖。該圖2所示液晶材料塗布系統24，係包含控制裝置24A與液晶材料塗布裝置24B，兩裝置24A、24B係經由配線部48被連接。

該液晶材料塗布系統24之中，控制裝置24A，係包含主PC(個人．電腦)30，馬達控制器31，放大器32，馬達控制部33，噴墨控制器34，噴墨印表機用PC36，外部輸入介面部37，溫調器40，SSR(半導體繼電器，Solid State Relay)41之構成。

另外，液晶材料塗布系統24之中，液晶材料塗布裝置24B，係包含頭11，加熱器12，調整器20，負壓顯示器(壓力計)21，液晶材料貯槽22，熱電對42之構成。電子天秤39，係使用於計測來自頭11之噴出量而調整塗布量。

亦即，噴墨控制器34與頭11，SSR41與加熱器12，溫調器40與熱電對42，分別係經由配線部48被連接。又，液晶材料塗布系統24之彼等構成，均可使用公知之任意者，其之詳細說明予以省略。另外，為求圖示之簡略化，針對參照圖4進行說明的液晶材料1之補充用的線，係省略其之記載。

另外，圖2所示的液晶材料塗布系統24之中之液晶材料塗布裝置24B，係收納於圖3所示的框體，而將液晶 材料1滴下(塗布)至玻璃基板4。於該圖3，液晶材料塗布裝置24B所收納者為液晶材料滴下裝置50，於該液晶材料滴下裝置50，被圖示有成為液晶材料1之滴下對象的玻璃基板4，液晶材料貯槽22，使液晶材料貯槽22朝圖中之箭頭方向往復水平移動之線性馬達53，54。又，除線性馬達以外，亦適用例如滾珠螺旋或齒條小齒輪(rack and pinion)等之可直線運動的馬達構成。又，液晶材料滴下裝置50之頭11係配置於液晶材料貯槽22之下方(亦即具有高低差)，於該圖3係表示4台並列配置時。液晶材料貯槽22係藉由線性馬達53對玻璃基板4進行水平移動。於該移動時，頭11係將特定量之液晶材料1滴下至玻璃基板4之表面。又，於圖3省略一部分構件之圖示。

於該構成，係製造液晶畫像顯示裝置使用的液晶面板。該系統係將液晶材料1滴下至玻璃基板(配置有配向膜2與透明電極3)4之構成，習知技術係將液晶材料1填充於微注射筒內，於特定之位置滴下特定量之液晶材料1。圖4所示為本實施形態之液晶材料塗布裝置24B之概略圖(重要部分擴大圖)。

於圖4所示液晶材料塗布裝置24B，作為將液晶材料塗布於基板之構成，係具備：貯存著液晶材料的液晶材料貯存手段(液晶材料貯槽22)，連接於該液晶材料貯存手段，用於使上述液晶材料貯存手段之內壓維持於特定範圍內而進行控制的內壓控制手段，及連接於上述液晶材料貯 存手段，用於將上述液晶材料塗布於上述基板的噴墨方式之塗布手段。

亦即，圖4所示液晶材料塗布裝置24B，係圖示噴墨方式之頭11(塗布手段)，加熱器12，加熱器配線23，閥15、16、17、18，管路16a(第1配管)，管路17a(第2配管)，管路18a，液晶材料貯槽22(液晶材料貯存手段)，洩漏閥19，調整器20，壓力計21，冷卻器13及冷卻風14。閥16、17，管路16a、17a及調整器20係相當於「內壓控制手段」。亦即，本實施形態中，閥16、17係設為ON．OFF之電磁閥，但亦可為手動之ON．OFF閥，或手動或電動之針形閥等。

另外，閥16及管路16a(第1配管)係相當於「氣體供給部」。閥17，管路17a(第2配管)及調整器20係相當於「負壓供給部」。

頭11係經由閥15連接於液晶材料貯槽22。藉由該閥15控制液晶材料1於頭11側之流入。另外，於頭11安裝著加熱器12，可將頭11加熱、保持於所要溫度。另外，於圖2雖未圖示，亦具備冷卻器13，欲冷卻頭11時可由冷卻器13吹出冷風14以降低頭11之溫度。藉由彼等加熱器12或冷卻器13之組合控制可獲得所要之頭11之溫度。該溫度控制，係依據由頭11射出的液晶材料1之溫度或黏度等之物性值之関係，來決定其之最適值。又，加熱器12及冷卻器13(亦即加熱冷卻手段)可以一體形成，亦可獨立形成。

另外，圖4所示構成係於液晶材料貯槽22連接著3系統之管路16a，17a，18a。藉由管路17a，藉由連接於調整器20的管線而將液晶材料貯槽22內部保持於負壓。藉由保持於負壓，可以防止因為重力吸引所導致非預期性之液晶材料1由頭11滴下。管路18a為，經由閥18而將液晶材料1補充至液晶材料貯槽22之管線。和頭11進行液晶材料1之塗布呈比例，而使液晶材料貯槽22內部之液晶材料1減少。藉由該減少而使液晶材料貯槽22之內部壓力(內壓)下降(負壓增加)，壓力成為不穩定状態(所謂水頭差之產生引起之壓力變化)。

欲實現正確的液晶材料1之噴出，而需要對液晶材料貯槽22內之壓力實施精密之控制管理。基於此一目的，管路16a係經由閥16連接於液晶材料貯槽22。由該管路進行大氣或者較好是氮氣體等之惰性氣體之供給。亦即，藉由依據管路16a、液晶材料貯槽22之內部及管路17a之順序流通氣體，而使上述內壓維持於特定範圍內，如此而構成上述內壓控制手段。藉由該水頭差補正(Correction of.Water Head Variation)之控制，可對些微之液晶材料1之噴出量之變化進行補正，可實現微量而且精密的液晶材料1之噴出。藉由該控制之進行，可使習知難以使用的噴墨方式之頭(例如噴墨頭等)變為非常適用。結果，可進行極為微小的液晶材料1之滴下(塗布)。

又，圖5係表示不進行水頭差補正的，比較例之液晶滴下所使用的構成。亦即，不具備管路16a及頭11，改為 具備微注射筒25。該構成時僅藉由調整器20之壓力控制，則控制會產生時間延遲，精密的角度之補正變為困難，無法進行極微小的液晶材料1之滴下。

圖6係表示藉由比較例之微注射筒方式之液晶材料1之滴下，與本實施形態之使用頭11的IJ(噴墨)方式之液晶材料1之滴下之比較圖。於微注射筒方式，液晶材料1之噴出噴嘴之直径為0.1~1.0mm左右。因此滴下之液晶材料1如圖6所示變大、而且相互間隔亦遠離。

相對於此，本實施形態之IJ方式中，液晶材料1之噴出噴嘴之直径為10μ~80μm左右，因此可以良好精確度實現十分緻密之滴下。於微注射筒方式，液晶材料1之滴下後之玻璃板彼此之貼合會產生，不均勻57，衝突痕58，滴下痕59，難以實現均勻厚度之液晶層。相對於此，本實施形態之IJ方式則如圖6所示可實現緻密之滴下，於其後工程之玻璃板之貼合可實現均勻厚度之液晶層60。

圖7係表示本實施形態之IJ方式所使用液晶層之形成之模型圖，如圖7(a)所示，係於玻璃基板4之間滴下液晶材料1。如(b)所示予以貼合，格間隙之誤差可縮小至極小。另外，玻璃基板4之表面亦呈平坦。

圖8係表示比較例之微注射筒方式，液晶材料1之滴下量變大，以配向膜2挾持液晶材料1時，格間隙之誤差變大，液晶材料1亦難以擴展，結果，配向膜2之表面難以呈現平坦化。

如上述說明，依據本實施形態，液晶材料之滴下(塗 布)可以微量而且微細的間距進行，結果，可以提供液晶面板之液晶材料層成為狹間隙化的液晶材料滴下裝置50(亦即液晶材料塗布裝置24B)。特別是，依據管路(第1配管)16a、液晶材料貯槽(液晶材料貯存手段)22之內部及管路(第2配管)17a之順序流通氣體而到達負壓源之調整器20，因此可以進行良好之壓力(水頭差壓)控制。亦即，因為頭11之液晶材料之噴出而導致液晶材料貯槽22之容量(亦即液面)之降低，液晶材料貯槽22內之頭空間之負壓(內壓)會變化(增加)，此將對來自頭11之液晶材料1之噴出量帶來影響。針對該負壓之變化，可以藉由和貯槽22內之頭空間呈直接連接的管路16a之氣體之供給，進行迅速補充，結果，可以提供噴出量不受液晶材料貯槽22之液晶材料1之殘量變化之影響的極佳之液晶材料滴下裝置50(液晶材料塗布裝置24B)。

1‧‧‧液晶材料

2‧‧‧配向膜

3‧‧‧透明電極

4‧‧‧玻璃基板

5‧‧‧偏光濾光片

6‧‧‧彩色濾光片

10‧‧‧液晶畫像顯示裝置

11‧‧‧頭

12‧‧‧加熱器

13‧‧‧冷卻器

14‧‧‧冷卻風

15、16、17、18‧‧‧閥

16a‧‧‧管路(第1配管)

17a‧‧‧管路(第2配管)

19‧‧‧洩漏閥

20‧‧‧調整器

21‧‧‧壓力計

22‧‧‧液晶材料貯槽(液晶材料貯存手段)

23‧‧‧加熱器配線

24‧‧‧液晶材料塗布系統

24A‧‧‧控制裝置

24B‧‧‧液晶材料塗布裝置

25‧‧‧微注射筒

30‧‧‧主PC

31‧‧‧馬達控制器

32‧‧‧放大器

33‧‧‧馬達控制部

34‧‧‧噴墨控制器

37‧‧‧噴墨頭控制單元

50‧‧‧液晶材料滴下裝置

53，54‧‧‧線性馬達

57‧‧‧不均勻

58‧‧‧衝突痕

59‧‧‧滴下痕

60‧‧‧本實施形態之液晶滴下痕

[圖1]液晶顯示裝置之斷面構造圖。

[圖2]實施形態之液晶材料塗布裝置適用的液晶材料塗布系統之系統構成圖。

[圖3]實施形態之液晶材料塗布裝置適用的液晶材料滴下裝置之外觀圖。

[圖4]實施形態之液晶材料塗布裝置之重要部分之概略圖。

[圖5]比較例之液晶材料塗布裝置之重要部分。

[圖6]比較例與本實施形態之差異說明之比較圖。

[圖7]關於將實施形態之液晶材料注入2片玻璃板之間隙的方法，(a)表示貼合前，(b)表示貼合後。

[圖8]關於將比較例之液晶材料注入2片玻璃板之間隙的方法，(a)表示貼合前，(b)表示貼合後。

11‧‧‧頭

12‧‧‧加熱器

13‧‧‧冷卻器

14‧‧‧冷卻風

15、16、17、18‧‧‧閥

16a‧‧‧管路(第1配管)

17a‧‧‧管路(第2配管)

18a‧‧‧管路

19‧‧‧洩漏閥

20‧‧‧調整器

21‧‧‧壓力計

22‧‧‧液晶材料貯槽(液晶材料貯存手段)

23‧‧‧加熱器配線

24B‧‧‧液晶材料塗布裝置

Claims (6)

1. 一種液晶材料塗布裝置，係將液晶材料塗布於基板的液晶材料塗布裝置，其特徵為具備：用於貯存上述液晶材料的液晶材料貯存手段；內壓控制手段，係連接於該液晶材料貯存手段，而以使上述液晶材料貯存手段之內壓維持於特定範圍內的方式進行控制；及噴墨方式之塗布手段，係連接於上述液晶材料貯存手段，用於將上述液晶材料塗布於上述基板；上述內壓控制手段，係構成為包含：對上述液晶材料貯存手段供給大氣或任意氣體的氣體供給部；及對上述液晶材料貯存手段供給負壓的負壓供給部；上述液晶材料貯存手段，係連接著構成上述氣體供給部的第1配管；及構成上述負壓供給部的第2配管；上述液晶材料被噴出時，係依據上述第1配管、上述液晶材料貯存手段之內部及上述第2配管之順序流通氣體，以使水頭差之產生所引起內壓之壓力變化緩和的方式，來構成上述內壓控制手段。
2. 如申請專利範圍第1項之液晶材料塗布裝置，其中上述塗布手段為噴墨頭。
3. 如申請專利範圍第1或2項之液晶材料塗布裝置，其中具備對上述塗布手段實施加熱或冷卻的加熱冷卻手段。
4. 一種液晶材料塗布方法，係將液晶材料塗布於基板的液晶材料塗布方法，其特徵為：於液晶材料貯存手段，連接著構成氣體供給部的第1配管及構成負壓供給部的第2配管；上述氣體供給部，係對貯存上述液晶材料的上述液晶材料貯存手段供給大氣或任意氣體者，上述負壓供給部，係對上述液晶材料貯存手段供給負壓者，上述液晶材料被噴出時，係依據上述第1配管、上述液晶材料貯存手段之內部及上述第2配管之順序流通氣體，以使水頭差之產生所引起內壓之壓力變化緩和之同時，藉由噴墨方式之塗布手段將上述液晶材料塗布於上述基板。
5. 如申請專利範圍第4項之液晶材料塗布方法，其中上述塗布手段為噴墨頭。
6. 如申請專利範圍第4或5項之液晶材料塗布方法，其中上述塗布手段係藉由加熱冷卻手段被加熱或冷卻。