(57)【要約】【課題】液晶へのパーティクルの混入と、熱による液晶の膨張を防止した液晶滴下装置を提供する。【解決手段】液晶滴下装置１０は、ガラス基板２１０に液晶２００を滴下するものであり、液晶２００を貯留する第１シリンジ１０２と、第１シリンジ１０２に取り付けられ、該第１シリンジ１０２内の液晶２００をガラス基板に滴下するノズル１０４と、気体を貯留する第２シリンジ１１０と、当該第２シリンジ１１０内を移動するピストン１１２と、第１シリンジ１０２と第２シリンジ１０４とを接続し、ピストン１１２の移動に応じて第２シリンジ１１０内から第１シリンジ１０２内へ気体を送り出す流路１１４とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に液晶を滴下する液晶滴下装置であって、
液晶を貯留する第１のシリンジと、
前記第１のシリンジに取り付けられ、該第１のシリンジ内の液晶を前記基板に滴下するノズルと、
気体を貯留する第２のシリンジと、
前記第２のシリンジ内を移動するピストンと、
前記第１のシリンジと前記第２のシリンジとを接続し、前記ピストンの移動に応じて前記第２のシリンジ内に貯留された気体を前記第１のシリンジ内へ送り出す流路とを有する液晶滴下装置。
【請求項２】
前記第１のシリンジ内に貯留された液晶の残量を検出する残量検出部と、
前記残量検出部により検出された液晶の残量に基づいて、前記ピストンの移動を制御する移動制御部とを有する請求項１に記載の液晶滴下装置。
【請求項３】
前記流路に設けられる切替弁と、
外部から前記第２のシリンジ内への気体の供給、前記第２のシリンジ内から前記第１のシリンジ内への気体の送り出し、及び、前記第１のシリンジ内から外部への気体の排出のために前記切替弁の切り替え制御を行う切替制御部とを有する請求項１又は２に記載の液晶滴下装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に液晶を滴下する液晶滴下装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から液晶表示パネルの製造に際して、ガラス基板に液晶を滴下する液晶滴下装置が用いられている。このような液晶滴下装置では、特許文献１に記載された液晶滴下装置のように、液晶が充填され、先端に吐出口が設けられたシリンジ内を加圧して液晶を基板に滴下させる。そして、液晶滴下の終了時には、シリンジ内に配置されたニードルを下降させ、吐出口を閉鎖することによって、液晶の漏れを防止する。
【特許文献１】特開２００５−１０７１８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した従来の液晶滴下装置では、駆動部分であるニードルが液晶に直接接触するため、ニードルの移動に伴う摩擦によってパーティクルが発生し、液晶にこのパーティクルが混入し、当該液晶の品質が低下する可能性がある。また、駆動部分の発熱によって液晶が膨張し、適切な滴下量を維持することが困難となる場合がある。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、液晶へのパーティクルの混入と、熱による液晶の膨張を防止し、液晶の品質低下を防止するとともに精度の良い滴下を行うことができる液晶滴下装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る、基板に液晶を滴下する液晶滴下装置は、液晶を貯留する第１のシリンジと、前記第１のシリンジに取り付けられ、該第１のシリンジ内の液晶を前記基板に滴下するノズルと、気体を貯留する第２のシリンジと、前記第２のシリンジ内を移動するピストンと、前記第１のシリンジと前記第２のシリンジとを接続し、前記ピストンの移動に応じて前記第２のシリンジ内に貯留された気体を前記第１のシリンジ内へ送り出す流路とを有する。
【０００６】
この構成によれば、ピストンの移動に応じて第２のシリンジ内から前記第１のシリンジ内へ気体を送り出すことにより、第１のシリンジ内を加圧して、当該第１のシリンジ内に貯留された液晶をノズルから滴下させており、駆動部分であるピストンが液晶と接触しないため、当該液晶にパーティクルが混入したり、駆動部分の発熱によって液晶が膨張することが防止される。
【０００７】
また、本発明に係る液晶滴下装置は、前記第１のシリンジ内に貯留された液晶の残量を検出する残量検出部と、前記残量検出部により検出された液晶の残量に基づいて、前記ピストンの移動を制御する移動制御部とを有する。
【０００８】
この構成によれば、第１のシリンジ内の液晶の残量によってピストンの移動を制御することにより、第２のシリンジ内から第１のシリンジ内への気体の送り出し量を制御し、液晶の滴下量を適切な量とすることが可能となる。
【０００９】
また、本発明に係る液晶滴下装置は、前記流路に設けられる切替弁と、外部から前記第２のシリンジ内への気体の供給、前記第２のシリンジ内から前記第１のシリンジ内への気体の送り出し、及び、前記第１のシリンジ内から外部への気体の排出のために前記切替弁の切り替え制御を行う切替制御部とを有する。
【００１０】
この構成によれば、切替弁の切り替え動作によって、外部から第２のシリンジ内へ気体を供給し、更には、その第２のシリンジ内の気体を第１のシリンジ内へ送り出すことができる。また、液晶滴下の終了時には、切替弁の切り替え動作によって、第１のシリンジ内から外部へ気体を排出し、当該第１のシリンジ内を減圧させることにより、液晶がノズルから漏れることが防止される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、駆動部分であるピストンが液晶と接触しないため、当該液晶にパーティクルが混入したり、駆動部分の発熱によって液晶が膨張することが防止される。これにより、滴下される液晶の品質の低下が防止されるとともに、液晶の滴下を精度良く行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態に係る液晶滴下装置の構成を示す図である。図１に示す液晶滴下装置１００は、液晶表示パネルの製造に際して、ガラス基板２１０における、設定された位置に液晶２００を滴下するものである。この液晶滴下装置１００は、第１シリンジ１０２、ノズル１０４、フィルタ１０６、残量検出センサ１０８、第２シリンジ１１０、ピストン１１２、流路１１４、供給路１１８、排出路１２０、切替弁１２１、１２２、１２３、１２４、ピストン駆動用モータ１２５、滴下ステージ１２６、Ｘステージ１２８、Ｙステージ１３０、θステージ１３２、Ｘステージ駆動部１３６、Ｙステージ駆動部１３８、θステージ駆動部１４０、ＣＣＤカメラ１４２、１４４、及び、制御装置１５０により構成される。
【００１４】
液晶２００を貯留する第１シリンジ１０２には、液晶２００が充填されている。この第１シリンジ１０２の下端には、フィルタ１０６を備えたノズル１０４が取り付けられている。また、第１シリンジ１０２には、当該第１シリンジ１０２内に貯留された液晶２００の残量を検出する残量検出センサ１０８が取り付けられている。この残量検出センサ１０８は、第１シリンジ１０２内の液晶２００の液面の位置を検出する。
【００１５】
また、第１シリンジ１０２の上部には、管状の流路１１４の下端が取り付けられており、当該流路１１４の上端には、気体を貯留する第２シリンジ１１０が取り付けられている。この第２シリンジ１１０には、後述する不図示の供給機構から供給される窒素やクリーンドライエア（ＣＤＡ）等の気体が充填されている。また、第２シリンジ１１０内には、ピストン１１２が設けられている。このピストン１１２は、ピストン駆動用モータ１２５の駆動によって、第２シリンジ１１０内を上下動する。
【００１６】
また、流路１１４には、第１シリンジ１０２側に切替弁１２１が設けられ、第２シリンジ１１０側に切替弁１２２が設けられている。また、流路１１４における切替弁１２１と切替弁１２２との間には、管状の供給路１１８の一端と排出路１２０の一端とが接続されている。供給路１１８の他端には、図示しない気体の供給機構が設けられており、排出路の他端には、図示しない気体の排出機構が設けられている。更に、流路１１４と供給路１１８との接続部分には切替弁１２３が設けられ、流路１１４と排出路１２０との接続部分には切替弁１２４が設けられている。
【００１７】
上述した切替弁１２１及び１２４が閉鎖され、切替弁１２２及び１２３が開放されるとともに、供給機構から所定の圧力で供給される気体が供給路１１８及び流路１１４を介して第２シリンジ１１０内に充填される。このとき、ピストン駆動用モータ１２５の駆動によってピストン１１２を上昇端まで上昇させれば、第２シリンジ１１０内を気体で満たす(満杯にする)ことができる。また、切替弁１２３及び１２４が閉鎖され、切替弁１２１及び１２２が開放されるとともに、ピストン１１２が第２シリンジ１１０内を下方への移動することによって、当該第２シリンジ１１０内の気体が流路１１４を介して第１シリンジ１０２内へ送り出され、当該第１シリンジ１０２内を加圧する。これにより、第１シリンジ１０２内の液晶２００は、フィルタ１０６を介してノズル１０４から吐出されてその直下のガラス基板２１０へ滴下される。また、切替弁１２２及び１２３が閉鎖され、切替弁１２１及び１２４が開放されるとともに、排出機構が気体を吸引することによって、第１シリンジ１０２内の気体が流路１１４及び排出路１２０を介して排出機構へ排出され、第１シリンジ１０２内が減圧される。ここで、前記排出機構による吸引力（負圧）の大きさは、この負圧によって第１シリンジ１０２内が減圧されたときに、この減圧が液晶２００のノズル１０４内に引き込む力と、液晶２００が自重でノズル１０４から流出しようとする力とがバランスし、ノズル１０４からの液晶２００の漏れが防止される程度に設定される。
【００１８】
滴下ステージ１２６は、上面には図示しない吸着穴が形成されており、ガラス基板２１０を真空吸着して搭載する。この滴下ステージ１２６の下部には、上側から順にＸステージ１２８、Ｙステージ１３０及びθステージ１３２が配置されている。Ｘステージ１２８は、Ｘステージ駆動部１３６の駆動によって、Ｘ方向（図１の紙面の水平方向）に移動する。Ｙステージ１３０は、Ｙステージ駆動部１３８の駆動によって、Ｙ方向（図１の紙面垂直方向）に移動する。θステージ１３２は、θステージ駆動部１４０の駆動によって、θ方向（図１の紙面上下方向を回転軸とする回転方向）に回転移動する。これらＸステージ１２８、Ｙステージ１３０及びθステージ１３２の移動によって、滴下ステージ１２６が移動し、更には、当該滴下ステージ１２６に搭載されたガラス基板２１０が水平面内で移動する。
【００１９】
ＣＣＤカメラ１４２及び１４４は、それぞれガラス基板２１０の上面を撮像する。
【００２０】
制御装置１５０は、液晶滴下装置１０の全体を制御するもので、移動制御部、切替制御部として機能する。具体的には、制御装置１０は、ＣＣＤカメラ１４２及び１４４による撮像によって得られた画像から、ガラス基板２１０の上面に形成された位置決めのためのマーク（アライメントマーク）を検出し、当該アライメントマークの位置に基づいて、ガラス基板２１０の上面における液晶２００を滴下すべき位置（滴下位置）を認識し、ノズル１０４の直下にガラス基板２１０における滴下位置が位置するように、Ｘステージ駆動部１３６、Ｙステージ駆動部１３８及びθステージ駆動部１４０を駆動させて、Ｘステージ１２８、Ｙステージ１３０及びθステージ１３２を移動させる。
【００２１】
また、制御装置１５０は、切替弁１２１乃至１２４の開閉動作を制御し、第２シリンジ１１０内への気体の供給、第２シリンジ１１０内から第１シリンジ１０２内への気体の送り出し、及び、第１シリンジ１０２内からの気体の排出を行わせる。更には、制御装置１５０は、残量検出センサ１０８によって検出された、第１シリンジ１０２内の液晶２００の液面の位置に基づいて、当該第１シリンジ１０２内の液晶２００の残量を算出し、当該残量に応じて、ピストン駆動用モータ１２５を駆動させ、ピストン１１２を上下動させる。すなわち、液晶２００の残量の減少に伴って第１シリンジ１０２内の空間の大きさが大きくなる。第１シリンジ１０２内の空間の大きさが大きくなるに従って、気体の圧縮性の影響を受け、気体の供給に対する液晶の吐出の応答性が低下する。そこで、第１シリンジ１０２内の空間の大きさが大きくなるのに従って、液晶２００を吐出させるためのピストン１１２の下降量（作動量）を大きく、或いは大きく速くするようにピストン駆動用モータ１２５の駆動を制御する。ピストン１１２の下降量を大きく、或いは大きく速くすることにより、液晶の吐出の応答性を向上させることができるので、残量の減少に合せてピストン１１２の下降量の大きさ、或いは大きさと速度を徐々に増加させることで、前記応答性を所定の値で一定に保つことが可能となる。またこのとき、ピストン１１２の下降量を大きくするとノズル１０４から吐出される液晶２００の量がその分多くなるから、ノズル１０４から吐出される液晶２００の量を所定量で一定に保つためには、ピストン１１２を下降させた後、応答性を保つために余分に下降させた分だけ上方に引き戻すようにするとよい。
【００２２】
以下、フローチャートを参照しつつ、液晶滴下装置１０によるガラス基板２１０への液晶２００の滴下動作を説明する。
【００２３】
図２は、液晶滴下装置１０によるガラス基板２１０への液晶２００の滴下動作を示すフローチャートである。なお、初期状態では、第１シリンジ１０２内には予め定められた量（例えば、満杯）の液晶２００が充填されているものとする。また、初期状態では、第２シリンジ１１０内のピストン１１２は、当該第２シリンジ１１０内の予め定められた基準位置（例えば、上昇端位置）に配置されているものとする。また、１枚のガラス基板２１０上の滴下位置は１箇所で、その滴下位置にて滴下する液晶２００は１滴とする。
【００２４】
制御装置１５０は、切替弁１２１及び１２４を閉鎖させるとともに、切替弁１２２及び１２３を開放させる。これにより、供給路１１８の他端に設けられた供給機構から供給される気体が供給路１１８及び流路１１４を介して第２シリンジ１１０内に供給される（Ｓ１０１）。
【００２５】
次に、制御装置１５０は、ＣＣＤ１４２及び１４４による撮像によって得られた画像を入力し、当該画像から、ガラス基板２１０の上面に形成されたアライメントマークの位置を検出する。更に、制御装置１５０は、ガラス基板２１０の上面における液晶２００を滴下すべき位置（滴下位置）を、当該アライメントマークからの相対位置によって認識する（Ｓ１０２）。
【００２６】
次に、制御装置１５０は、ノズル１０４の直下にガラス基板２１０における滴下位置が位置するように、Ｘステージ駆動部１３６、Ｙステージ駆動部１３８及びθステージ駆動部１４０を駆動させて、Ｘステージ１２８、Ｙステージ１３０及びθステージ１３２を移動させる（Ｓ１０３）。
【００２７】
次に、制御装置１５０は、残量検出センサ１０８によって検出された、第１シリンジ１０２内の液晶２００の液面の位置に基づいて、当該第１シリンジ１０２内の液晶２００残量を算出する（Ｓ１０４）。ここで、液晶２００の液面の位置と液晶２００の残量とは、液晶２００の液面の位置が下方になるほど、液晶２００の残量が少なくなるという関係にある。
【００２８】
更に、制御装置１５０は、算出した第１シリンジ１０２内の液晶２００の残量に応じて、第２シリンジ１１０内のピストン１１２の基準位置からの押し下げ距離を設定する（Ｓ１０５）。具体的には、制御装置１５０は、内蔵するメモリ（図示せず）に、図３に示すような第１シリンジ１０２内の液晶２００の残量と、その残量において適正なタイミングで設定量の液晶２００を吐出させ得る第２シリンジ１１０内のピストン１１２の基準位置からの押し下げ距離との対応関係を示すテーブルを保持しており、このテーブルに基づいて、算出した液晶２００の残量に対応する、ピストン１１２の基準位置からの押し下げ距離を取得する。なお、第１シリンジ１０２内の液晶２００の残量と、第２シリンジ１１０内のピストン１１２の基準位置からの押し下げ距離とは、液晶２００の残量が少なくなるほど、ピストン１１２の基準位置からの押し下げ距離が大きくなるという関係にあることから、制御装置１５０は、テーブルを用いずに、直接に液晶２００の残量からピストン１１２の基準位置からの押し下げ距離を算出するようにしてもよい。
【００２９】
次に、制御装置１５０は、切替弁１２３及び１２４を閉鎖させるとともに、切替弁１２１及び１２２を開放させる。更に、制御装置１５０は、ピストン駆動用モータ１２５を駆動させることにより、第２シリンジ１１０内のピストン１１２を押し下げて、Ｓ１０５において設定した基準位置からの押し下げ距離に対応する位置まで移動させる。これにより、第２シリンジ１１０内の気体が流路１１４を介して第１シリンジ１０２内へ送り出され、当該第１シリンジ１０２を加圧する。そして、第１シリンジ１０２内の液晶２００は、フィルタ１０６を介してノズル１０４からガラス基板２１０における滴下位置へ滴下される（Ｓ１０６）。
【００３０】
次に、制御装置１５０は、切替弁１２２及び１２３を閉鎖させるとともに、切替弁１２１及び１２４を開放させる。これにより、排出機構が気体を吸引すると、第１シリンジ１０２内の気体が流路１１４及び排出路１２０を介して排出機構へ排出される。そして、第１シリンジ１０２内が大気圧以下に減圧され、ノズル１０４から液晶２００が漏れることが防止される（Ｓ１０７）。
【００３１】
この後、切替弁１２１及び１２４を閉鎖すると共に、切替弁１２２及び１２３を開放し、ピストン１１２を基準位置へ復帰させる。このとき、第１シリンジ１０２内の空間は、切替弁１２１の閉鎖によって閉塞されているので、減圧状態が維持される。
【００３２】
今回のガラス基板２１０に対する液晶２００の滴下が完了すると、液晶２００を滴下すべきガラス基板２１０が有るか否かが判定される（Ｓ１０８）。否（ＮＯ）であれば、液晶２００の滴下を終了する。有り（ＹＥＳ）であれば、次のガラス基板２１０に対して上述の動作を繰り返す。
【００３３】
その後は、液晶２００を滴下すべきガラス基板２１０が終了するまで、Ｓ１０２〜Ｓ１０８の動作が繰り返される。
【００３４】
このように、本実施形態における液晶滴下装置１０は、液晶２００を充填した第１シリンジ１０２と、気体を充填した第２シリンジ１１０とを流路１１４によって接続した構成となっている。そして、第２シリンジ１１０内のピストン１１２を下方に移動させることによって、第２のシリンジ１１０内から流路１１４を介して第１シリンジ１０２内へ気体を送り出すことにより、第１シリンジ１０２内を加圧し、当該第１シリンジ１０２内の液晶２００をノズル１０４からガラス基板２１０の滴下位置に滴下させている。このような構成とすることで、駆動部分であるピストン１１２が液晶２００と接触しないため、当該液晶２００にパーティクルが混入し、品質が劣化することが防止される。また、ピストン１１２の駆動による摩擦等に伴う発熱によって液晶２００が膨張することが防止され、適切な量の液晶２００を滴下することが可能となる。
【００３５】
また、ノズル１０４にフィルタ１０６を内蔵したので、液晶２００にパーティクルが混入していたとしても、フィルタ１０６によってパーティクルが液晶２００中から除去されるので、ガラス基板２１０に滴下された液晶２００にパーティクルが混入していることに起因する液晶表示パネルの品質の低下を防止することができる。
【００３６】
また、ノズル１０４にフィルタ１０６を設けたことにより、その分だけノズル１０４の流路抵抗が増加するので、この抵抗が自重によってノズル１０４から流出しようとする液晶２００を阻止し、ノズル１０４からの液晶２００の漏れを防止する効果をも得ることができる。そのため、ガラス基板２１０上に不用意に液晶が滴下することが防止され、液晶滴下装置１００の信頼性を向上させることができる。
【００３７】
なお、上記実施の形態において、１枚のガラス基板２１０上の滴下位置を１箇所としたが、複数箇所であってもよい。この場合、第２シリンジ１１０内のピストン１１２を基準位置へ復帰させる動作を、上述の実施の形態と同様に１つの滴下位置に液晶２００を滴下する毎に行ってもよいが、複数の滴下位置、例えば、１枚のガラス基板２１０の全ての滴下位置に液晶２００の滴下を完了する毎に行ってもよい。すなわち、１つ目の滴下位置に対して液晶２００を滴下させるためにピストン１１２を下降させたならば、次の滴下位置へ移動する間にピストン１１２を基準位置に復帰させることはせずに、次の滴下位置に対しては、ピストン１１２を１つ目の滴下位置での滴下のために下降させた位置から更に下降させるといった具合である。このように、ピストン１１２を滴下位置毎に段階的に下降させていき、１枚のガラス基板２１０の全ての滴下位置への液晶２００の滴下が完了した時点でピストン１１２を基準位置へ復帰させるようにすると、１の滴下位置に液晶２００を滴下してから次の滴下位置に液晶２００を滴下させるまでの間にピストン１１２を基準位置に復帰させる動作が介在しない分だけ、次の滴下までに要する時間を短縮することができる。そのため、１枚のガラス基板に対して液晶２００を滴下するのに要する時間の短縮を図ることができ、生産性を向上させることができる。
【００３８】
また、このように、１枚のガラス基板２１０の複数の滴下位置に液晶２００を順次滴下する場合、ノズル１０４の直下に滴下位置が位置する度にガラス基板２１０を停止させることなく、ノズル１０４の直下を滴下位置が通過するタイミングに合せて液晶２００を吐出させることで、より生産性を向上させることが可能となる。このような場合に、上述の実施の形態で説明したように、第１シリンジ１０２内の液晶２００の残量の減少に合せてピストン１１２の下降量を増加させ、第１シリンジ１０２内の液晶２００の残量が減少しても液晶の吐出の応答性を一定に保つことは、滴下タイミングの制御の単純化を図る上で極めて有用である。すなわち、応答性を一定に保つことで、第１シリンジ１０２内の液晶２００が減少しても、制御装置１５０が吐出信号を発してからノズル１０４から液晶２００が吐出されるまでのタイミングが変わることがないから、ノズル１０４直下への滴下位置の到達タイミングに対して常に同じ時間だけ早いタイミングで吐出信号を発すればよいので、制御を簡素化することができる。
【００３９】
また、流路１１４における切替弁１２１よりも第１シリンジ１０２側にも、フィルタを配置してもよい。このようにすることで、ピストン１１２によって送られる気体中にパーティクル等が含まれていた場合においても、そのパーティクルをフィルタによって除去することができるので、液晶２００中にパーティクルが混入することを未然に防止することができる。これにより、液晶表示パネルの品質及び液晶滴下装置の信頼性をより向上させることが可能となる。
【００４０】
また、ノズル１０４に対してガラス基板２１０が移動するものとしたが、ノズル１０４とガラス基板２１０とは水平方向で相対的に移動できればよいので、ガラス基板２１０が固定配置されていてノズル１０４がＸＹ方向に移動しても、ガラス基板２１０がＸＹ方向の一方に移動しノズル１０４がＸＹ方向の他方に移動するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明に係る液晶滴下装置は、液晶へのパーティクルの混入と、熱による液晶の膨張を防止することができ、液晶滴下装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施形態に係る液晶滴下装置の構成を示す図である。
【図２】液晶滴下装置によるガラス基板への液晶の滴下動作を示すフローチャートである。
【図３】第１シリンジ内の液晶の残量と、第２シリンジ内のピストンの基準位置からの押し下げ距離との対応関係を示すテーブルである。
【符号の説明】
【００４３】
１００  液晶滴下装置
１０２  第１シリンジ
１０４  ノズル
１０６  フィルタ
１０８  残量検出センサ
１１０  第２シリンジ
１１２  ピストン
１１４  流路
１１８  供給路
１２０  排出路
１２１、１２２、１２３、１２４  切替弁
１２５  ピストン駆動用モータ
１２６  滴下ステージ
１２８  Ｘステージ
１３０  Ｙステージ
１３２  θステージ
１３６  Ｘステージ駆動部
１３８  Ｙステージ駆動部
１４０  θステージ駆動部
１４２、１４４  ＣＣＤカメラ
１５０  制御装置
２００  液晶
２１０  ガラス基板
【図１】
2010066666.tif 000003
【図２】
2010066666.tif 000004
【図３】
2010066666.tif 000005