(57)【要約】【課題】スペーサを含む液滴を基板の非画素領域内に収まるように塗布でき、表示品位の高い液晶表示装置を製造できる液晶表示装置の製造装置および製造方法を提供すること。【解決手段】基板１０をほぼ水平状態で保持し、スペーサ１４を含む液滴１５を、傾斜設置されたノズル１３により基板上１０の非画素領域１２に吐出する。この吐出行程ごとに基板１０側を所定ピッチで走査し、基板１０に付着した液滴１５が、非画素領域１２が延在する方向に沿ってほぼ楕円形状となるように吐出する構成とした。【選択図】　　　図１
2004145090.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スペーサを含む液滴を液滴吐出法を用いて基板に吐出し、当該スペーサを当該基板上に配置する液晶表示装置の製造装置において、
前記基板をほぼ水平状態で保持する基板保持手段と、
前記基板の法線に対して一定角度傾斜させて配置され、前記スペーサを含む前記液滴を当該基板上の非画素領域に吐出するノズル手段と、
前記基板または前記ノズル手段の少なくとも一方を所定量移動させる走査手段と、
を備え、
前記ノズル手段から吐出され前記基板に付着した前記液滴が、前記非画素領域が延在する方向に沿って広がるように吐出することを特徴とする液晶表示装置の製造装置。
【請求項２】
前記ノズルの設置角度を任意に変更するノズル角可変手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の製造装置。
【請求項３】
前記ノズルの設置角度を基板の法線に対して−２０°〜−８０°の範囲のうちのいずれかの角度、または＋２０°〜＋８０°の範囲のうちのいずれかの角度としたことを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置の製造装置。
【請求項４】
前記ノズル手段の位置を固定し、前記液滴の運動量の吐出方向水平成分と逆方向に前記基板を移動しながら当該ノズル手段から前記液滴を吐出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の液晶表示装置の製造装置。
【請求項５】
前記基板の位置を固定し、前記液滴の運動量の吐出方向水平成分と同方向に前記ノズル手段を移動しながら当該ノズル手段から前記液滴を吐出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の液晶表示装置の製造装置。
【請求項６】
前記液滴の運動量の吐出方向水平成分と逆方向に前記基板を移動し、かつ、前記液滴の運動量の吐出方向水平成分と同方向に前記ノズル手段を移動しながら当該ノズル手段から前記液滴を吐出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の液晶表示装置の製造装置。
【請求項７】
スペーサを含む液滴を液滴吐出法を用いて基板に吐出し、当該スペーサを当該基板上に配置する液晶表示装置の製造方法において、
基板保持手段によって前記基板をほぼ水平状態で保持した後、
前記基板の法線に対して一定角度傾斜させて配置されたノズル手段によって前記スペーサを含む前記液滴を当該基板上の非画素領域に吐出し、
前記基板または前記ノズル手段の少なくとも一方を所定量移動させ、前記液滴の吐出行程を所定回数繰り返すことにより、前記スペーサを前記非画素領域に配置するようにしたことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項８】
前記ノズル手段の位置を固定し、前記液滴の運動量の吐出方向水平成分と逆方向に前記基板を移動しながら当該ノズル手段から前記液滴を吐出することを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項９】
前記基板の位置を固定し、液滴の運動量の吐出方向水平成分と同方向に前記ノズル手段を移動しながら当該ノズル手段から前記液滴を吐出することを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１０】
前記液滴の運動量の吐出方向水平成分と逆方向に前記基板を移動し、かつ、前記液滴の運動量の吐出方向水平成分と同方向に前記ノズル手段を移動しながら当該ノズル手段から前記液滴を吐出することを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液晶表示装置の製造装置および製造方法に関し、さらに詳しくは、スペーサを含む液滴を基板の非画素領域内に収まるように塗布でき、表示品位の高い液晶表示装置を製造できる液晶表示装置の製造装置および製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、基板の間隙を一定に保つために、基板間にたとえば球状のスペーサを配置している。このスペーサの配置手段として、キャリア溶液中に混入されたスペーサを、配向処理された基板上にスプレー散布する手段が知られている。なお、樹脂あるいはガラス等により形成された球状スペーサの直径は２〜６μｍ程度であり、キャリア溶液としては、水とイソプロピルアルコール等の混合溶液が用いられている。
【０００３】
しかしながら、このスプレー散布では、スペーサが基板上に不均一に分布する場合があり、特に、表示に使用される領域（以下、「画素領域」と記す）に多数のスペーサが凝集すると、発色の明るさが減少したり、発色むらが生じ、表示品位が低下するという問題点があった。
【０００４】
このような問題点を解決するために、液滴吐出装置を用いることにより、表示に使用されない領域（以下、「非画素領域（ブラックマトリクス）」と記す）にスペーサを正確に吐出配置し、液晶表示装置のコントラスト向上を目指す手段が知られている（たとえば、特許文献１参照。）。図７は、このような従来の液滴吐出法（いわゆるインクジェット法）によってスペーサを吐出する様子を模式的に示す側面図、図８は、基板に吐出された液滴を示す平面図、図９は、基板に吐出された液滴の一例を示す拡大平面図である。
【０００５】
図７〜図９に示すように、基板１０は、水平移動自在に形成された図示しないスライドテーブル上に水平に載置され、この基板１０の上方には、スペーサ１４を含む液滴１５を、基板１０の画素領域１１間に形成された非画素領域１２に向けて鉛直下方に吐出するためのノズル１３が設けられている。
【０００６】
このノズル１３は、非画素領域１２のピッチに対応させて、図示しない液滴吐出ヘッドに多数設けられており、上記スライドテーブルを所定量移動させながらノズル１３から液滴１５を吐出することにより、図８に示すように、非画素領域１２に液滴１５が配置される。
【特許文献１】
特開２００２−７２２１８号広報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、非画素領域１２の幅は、通常、１０〜２０μｍであり、ノズル１３から吐出され非画素領域１２に着弾した液滴１５は、図８および図９に示すように、平面形状が円形となり、その外径は２０〜５０μｍとなる。
【０００８】
したがって、図８に示すように、非画素領域１２に配置された液滴１５は、非画素領域１２内に収まらず、画素領域１１側にはみ出してしまい、スペーサ１４が画素領域１１にも配置されてしまう場合がある。その結果、これが光抜けや黒点として認識され、液晶表示装置の発色の明るさが減少したり、発色むらが生じるという課題があった。
【０００９】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、スペーサを含む液滴を基板の非画素領域内に収まるように塗布でき、表示品位の高い液晶表示装置を製造できる液晶表示装置の製造装置を提供することを目的とする。
【００１０】
また、この発明は、スペーサを含む液滴を基板の非画素領域内に収まるように塗布でき、表示品位の高い液晶表示装置を製造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。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明にかかる液晶表示装置の製造装置は、スペーサを含む液滴を液滴吐出法を用いて基板に吐出し、当該スペーサを当該基板上に配置する液晶表示装置の製造装置において、前記基板を保持する基板保持手段と、前記基板の法線に対して一定角度傾斜させて配置され、前記スペーサを含む前記液滴を当該基板上の非画素領域に吐出するノズル手段と、前記基板または前記ノズル手段の少なくとも一方を所定量移動させる走査手段とを備え、前記ノズル手段から吐出され前記基板に付着した前記液滴が、前記非画素領域が延在する方向に沿って広がるように吐出するものである。
【００１２】
基板の法線に対して一定角度傾斜させて配置したノズル手段から液滴を吐出し、基板への着弾時における液滴の運動量の吐出方向水平成分を活用することができるので、非画素領域に付着した液滴の形状が、非画素領域が延在する方向に沿って広がる形状（たとえば、縦長の楕円形状）となる。
【００１３】
これにより、非画素領域が延在する方向の液滴の幅を小さくでき、非画素領域内に収まるように塗布できるので、スペーサが画素領域にも配置されるのを防止できる。したがって、光抜けや黒点として認識されるのを防止でき、液晶表示装置の発色の明るさが減少したり、発色むらが生じるということもない。
【００１４】
また、本発明にかかる液晶表示装置の製造装置は、ノズルの設置角度を任意に変更するノズル角可変手段を備えたものである。これにより、液滴の基板への着弾角度を容易かつ迅速に制御し、着弾時における液滴の運動量の吐出方向水平成分を活用し易くできる。したがって、非画素領域が延在する方向の液滴の幅を小さくでき、非画素領域内に収まるように塗布できるので、スペーサが画素領域にも配置されるのをさらに効果的に防止できる。
【００１５】
また、本発明にかかる液晶表示装置の製造装置は、ノズルの設置角度を基板の法線に対して−２０°〜−８０°の範囲のうちのいずれかの角度、または＋２０°〜＋８０°の範囲のうちのいずれかの角度としたものである。このように制御された液滴の基板への着弾角度によって、着弾時における液滴の運動量の吐出方向水平成分を活用し易くできる。したがって、非画素領域が延在する方向の液滴の幅を小さくでき、非画素領域内に収まるように確実に塗布できるので、表示品位の高い液晶表示装置を製造できる。
【００１６】
また、本発明にかかる液晶表示装置の製造装置は、ノズル手段の位置を固定し、液滴の運動量の吐出方向水平成分と逆方向に基板を走査しながら当該ノズル手段から液滴を吐出するものである。これにより、液滴の運動量の吐出方向水平成分をさらに活用し易くでき、液滴が基板に着弾した際に、非画素領域が延在する方向の液滴の幅を小さくできるので、非画素領域内に収まるように確実に塗布できる。
【００１７】
また、本発明にかかる液晶表示装置の製造装置は、基板の位置を固定し、液滴の運動量の吐出方向水平成分と同方向にノズル手段を走査しながら当該ノズル手段から液滴を吐出するものである。これにより、液滴の運動量の吐出方向水平成分をさらに活用し易くでき、液滴が基板に着弾した際に、非画素領域が延在する方向の液滴の幅を小さくできるので、非画素領域内に収まるように確実に塗布できる。
【００１８】
また、本発明にかかる液晶表示装置の製造装置は、液滴の運動量の吐出方向水平成分と逆方向に基板を走査し、かつ、液滴の運動量の吐出方向水平成分と同方向にノズル手段を走査しながら当該ノズル手段から液滴を吐出するものである。これにより、液滴の運動量の吐出方向水平成分をさらに活用し易くでき、液滴が基板に着弾した際に、非画素領域が延在する方向の液滴の幅を小さくできるので、非画素領域内に収まるように確実に塗布できる。
【００１９】
また、本発明にかかる液晶表示装置の製造方法は、スペーサを含む液滴を液滴吐出法を用いて基板に吐出し、当該スペーサを当該基板上に配置する液晶表示装置の製造方法において、基板保持手段によって前記基板をほぼ水平状態で保持した後、前記基板の法線に対して一定角度傾斜させて配置されたノズル手段によって前記スペーサを含む液滴を当該基板上の非画素領域に吐出し、前記基板または前記ノズル手段の少なくとも一方を所定量移動させ、前記液滴の吐出行程を所定回数繰り返すことにより、前記スペーサを前記非画素領域に配置するようにしたものである。
【００２０】
ノズル手段を基板の法線に対して一定角度傾斜させているので、非画素領域に付着した液滴の形状は、基板への着弾時における液滴の運動量の吐出方向水平成分を活用することができ、非画素領域に付着した液滴の形状が、非画素領域が延在する方向に沿って広がる形状（たとえば、縦長の楕円形状）となる。
【００２１】
これにより、非画素領域が延在する方向の液滴の幅を小さくでき、非画素領域内に収まるように塗布できるので、スペーサが画素領域にも配置されるのを防止できる。したがって、光抜けや黒点として認識されるのを防止でき、液晶表示装置の発色の明るさが減少したり、発色むらが生じるということもない。
【００２２】
また、本発明にかかる液晶表示装置の製造方法は、ノズル手段の位置を固定し、液滴の運動量の吐出方向水平成分と逆方向に基板を走査しながら当該ノズル手段から液滴を吐出するものである。これにより、液滴の運動量の吐出方向水平成分をさらに活用し易くでき、液滴が基板に着弾した際に、非画素領域が延在する方向の液滴の幅を小さくできるので、非画素領域内に収まるように確実に塗布できる。
【００２３】
また、本発明にかかる液晶表示装置の製造方法は、基板の位置を固定し、液滴の運動量の吐出方向水平成分と同方向にノズル手段を走査しながら当該ノズル手段から液滴を吐出するものである。これにより、液滴の運動量の吐出方向水平成分をさらに活用し易くでき、液滴が基板に着弾した際に、非画素領域が延在する方向の液滴の幅を小さくできるので、非画素領域内に収まるように確実に塗布できる。
【００２４】
また、本発明にかかる液晶表示装置の製造方法は、液滴の運動量の吐出方向水平成分と逆方向に基板を走査し、かつ、液滴の運動量の吐出方向水平成分と同方向にノズル手段を走査しながら当該ノズル手段から液滴を吐出するものである。これにより、液滴の運動量の吐出方向水平成分をさらに活用し易くでき、液滴が基板に着弾した際に、非画素領域が延在する方向の液滴の幅を小さくできるので、非画素領域内に収まるように確実に塗布できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかる液晶表示装置の製造装置の実施の形態につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２６】
図１は、この発明の実施の形態にかかる液晶表示装置の製造装置によってスペーサを吐出する様子を模式的に示す側面図、図２は、液晶表示装置の製造装置を示す正面図、図３は、ノズルの設置角度の定義を示す模式図、図４は、ノズルの設置角度とスペーサの配置状態（適合性）との関係を示す表図、図５は、基板に吐出された液滴を示す平面図、図６は、基板に吐出された液滴の一例を示す拡大平面図である。なお、以下の説明において、すでに説明した部材と同一もしくは相当する部材には、同一の符号を付して重複説明を省略または簡略化する。
【００２７】
本実施の形態にかかる発明は、図１に示すように、基板１０をほぼ水平にした状態で傾斜設置したノズル１３から液滴１５を吐出し、基板１０への着弾時における液滴１５の運動量の吐出方向水平成分を活用することにより、基板１０の非画素領域１２に付着した液滴１５の形状が、非画素領域１２が延在する方向に沿って広がる形状（たとえば、縦長の楕円形状）となるようにしたものである。
【００２８】
すなわち、非画素領域１２が延在する方向の液滴１５の幅を小さくし、非画素領域１２内に収まるように塗布するようにしたものである。なお、上記楕円形状とは、数学的に厳密な楕円形状のみを指すものではなく、非画素領域１２内に収まるような形状であればよい。
【００２９】
図１および図２に示すように、スペーサ１４を含む液滴１５を基板１０の所定位置に吐出するための液晶表示装置の製造装置は、基板１０を保持し水平方向に移動自在に形成されたステージ１６と、必要に応じてステージ１６（基板１０）の設置角度を任意に変化させる基板角可変機構２０を備え、当該ステージ１６等を保持する基台１７と、多数のノズル１３を備えた液滴吐出ヘッド１８と、液滴吐出ヘッド１８を回転させ、ノズル１３の設置角度を任意に変化させるノズル角可変機構２１とを備えて構成されている。
【００３０】
このノズル１３と基板１０間の距離は、ステージ１６の移動後も一定に保持されている。なお、図中の矢印ａは、基板１０およびステージ１６の進行方向を示している。また、ノズル１３の設置角度は、図３に示すように、基板１０の法線に対する角度φとして定義している。
【００３１】
なお、樹脂あるいはガラス、セラミック等により形成された球状スペーサ１４は、製造する液晶表示装置の性能等によって異なるが、たとえば直径が２〜６μｍ程度のものを用いることができる。スペーサ１４は、粒状であれば、球状以外の形状であってもよく、たとえば円筒状で直径と高さがほぼ等しいものを用いることもできる。
【００３２】
また、キャリア溶液としては、たとえば水とエチレングリコールの混合溶液（粘度が１０〜４０ｍＰＡ・ｓ、沸点が１５０〜２５０℃程度のもの）を用いることができるが、スペーサ１４を適切に配置できるものであれば、これに限定されず、その他の溶液であってもよい。たとえば、このキャリア溶液は、水とエチレングリコールの混合溶液にさらに他の溶液（たとえば、１−デカノール、または１−ドデカノール）を加えて上記物性値をとり得るものであってもよい。また、液滴吐出ヘッド１８は、ノズル１３から固形物であるスペーサ１４を吐出するので、圧電素子により駆動されるものが好ましい。
【００３３】
以上のような構成により、図４に示すように、ノズル１３の設置角度φを種々変化させ、スペーサ１４が良好に配置される角度範囲を検証したところ、その適合性が確認できた。図中では、適合する場合を○、適合しない場合を×、適合するか否かがあいまいな場合を△で示してある。
【００３４】
すなわち、本発明は、ノズル１３の設置角度φは、基板１０の法線に対しておよそ−２０°〜−８０°、＋２０°〜＋８０°の範囲で有効であることが確認できた。これは、傾斜設置したノズル１３から液滴１５を吐出し、基板１０への着弾時における液滴１５の運動量の吐出方向水平成分を活用することにより、基板１０の非画素領域１２に付着した液滴１５の形状が、非画素領域１２が延在する方向に沿って広がる形状（たとえば、縦長の楕円形状）となるように形成したからである。また、ノズル１３の設置位置を固定し、液滴１５の運動量の吐出方向水平成分と逆方向（図１中の矢印ａ方向）にステージ１６（基板１０）を走査しながら当該ノズル１３から液滴１５を吐出するようにしたので、液滴１５の運動量の吐出方向水平成分をさらに活用し易くできる。
【００３５】
これにより、図５および図６に示すように、非画素領域１２が延在する方向の液滴１５の幅を小さくでき、非画素領域１２内に収まるように塗布できるので、スペーサ１４が画素領域１１にも配置されるのを防止できる。したがって、光抜けや黒点として認識されるのを防止でき、液晶表示装置の発色の明るさが減少したり、発色むらが生じるということもない。
【００３６】
以上のように、この実施の形態にかかる液晶表示装置の製造装置によれば、基板１０に付着した液滴１５の形状が非画素領域１２に沿って広がる形状となるように助長することができ、非画素領域１２内に収まり易くなるように塗布できるので、表示品位の高い液晶表示装置を製造できる。
【００３７】
なお、上記実施の形態においては、液滴吐出ヘッド１８の位置をノズル１３の設置角度一定で固定し、基板１０を保持したステージ１６側を図１中の矢印ａ方向（液滴１５の運動量の吐出方向水平成分と逆方向）に移動しながらスペーサ１４を吐出するものとして説明したが、これに限定されず、たとえば、基板１０を保持したステージ１６の位置を固定し、液滴吐出ヘッド１８側を図１中の矢印ｂ方向（液滴１５の運動量の吐出方向水平成分と同方向）に移動しながらスペーサ１４を吐出する構成としてもよい。
【００３８】
あるいは、液滴１５の運動量の吐出方向水平成分と逆方向に基板１０を走査し、かつ、液滴１５の運動量の吐出方向水平成分と同方向に液滴吐出ヘッド１８を走査しながら当該液滴吐出ヘッド１８から液滴１５を吐出する構成としてもよい。液滴１５の運動量の吐出方向水平成分をさらに活用し易くできる。
【００３９】
このように構成することで、液滴１５の運動量の吐出方向水平成分をさらに活用し易くでき、非画素領域１２が延在する方向の液滴１５の幅を小さくできるので、非画素領域１２内に収まり易くなるように塗布できる。なお、これらの移動走査は、吐出する液滴１５がすでに基板１０に配置された液滴１５と干渉しないようにすることは言うまでもない。
【００４０】
また、上記実施の形態においては、液滴１５を基板１０の上方から吐出するものとして説明したが、これに限定されず、ノズル１３を基板１０の下方に所定傾斜角度で設置し、基板１０の下方から液滴１５を吐出してもよい。この場合、基板１０に付着した液滴１５には、下向きの重力成分がかかるので、これと液滴１５の表面張力や基板１０の濡れ性等の物性を勘案して、ノズル１３の設置角度を設定すればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】スペーサを吐出する様子を模式的に示す側面図。
【図２】液晶表示装置の製造装置を示す正面図。
【図３】ノズルの設置角度の定義を示す模式図。
【図４】ノズル設置角度とスペーサ配置状態との関係を示す表図。
【図５】基板に吐出された液滴を示す平面図。
【図６】基板に吐出された液滴の一例を示す拡大平面図。
【図７】従来のスペーサを吐出する様子を模式的に示す側面図。
【図８】基板に吐出された液滴を示す平面図。
【図９】基板に吐出された液滴の一例を示す拡大平面図。
【符号の説明】
１０　基板
１１　画素領域
１２　非画素領域
１３　ノズル
１４　スペーサ
１５　液滴
１６　ステージ
１７　基台
１８　液滴吐出ヘッド
１９　ヘッド回転機構
２０　基板角可変機構
２１　ノズル角可変機構
【図１】
2004145090.tif 000003
【図２】
2004145090.tif 000004
【図３】
2004145090.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004145090.tif 000007
【図６】
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【図７】
2004145090.tif 000009
【図８】
2004145090.tif 000010
【図９】
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