(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をほぼ垂直に立てた状態で保持し、スペーサ１４を含む液滴１５をノズル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を所定ピッチで上方に走査し、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
2004145088.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、
前記基板を立てた状態で保持する基板保持手段と、
前記基板に対向配置され、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】
前記基板の設置角度を任意に変更する基板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】
前記基板の設置角度を垂直方向に対して０〜＋８０°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１〜３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】
前記ノズルの設置角度を基板の法線に対して−７０°〜＋７０°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１〜４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】
前記ノズル手段の位置を固定し、前記基板を上方に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１〜５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】
前記基板の位置を固定し、前記ノズル手段を下方に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１〜５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８】
前記基板を上方に移動し、かつ、前記ノズル手段を下方に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１〜５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９】
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立てた状態で保持した後、
前記基板に対向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１０】
前記ノズル手段の位置を固定し、前記基板を上方に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９に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１１】
前記基板の位置を固定し、前記ノズル手段を下方に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９に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１２】
前記基板を上方に移動し、かつ、前記ノズル手段を下方に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９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１２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１３は、基板に吐出された液滴を示す平面図、図１４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１２〜図１４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、図示しないインクジェット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１３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１３および図１４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１３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、前記基板を立てた状態で保持する基板保持手段と、前記基板に対向配置され、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】
これにより、基板が立った状態なので、非画素領域に付着した液滴の形状は、重力の作用によって、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）となり、当該液滴の幅が小さくなる。すなわち、付着した液滴は非画素領域内に収まり、画素領域側にはみ出すことがなく、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。
【００１３】
また、本発明にかかる液晶表示装置の製造装置は、基板の設置角度を任意に変更する基板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進行方向成分を活用することにより、液滴にかかる重力の作用と相まって、液滴の楕円形状がさらに縦長となるように助長でき、非画素領域内に収まり易くなる。
【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進行方向成分を活用することにより、液滴にかかる重力の作用と相まって、液滴の楕円形状がさらに縦長となるように助長でき、非画素領域内に収まり易くなる。
【００１５】
また、本発明にかかる液晶表示装置の製造装置は、基板の設置角度を垂直方向に対して０〜＋８０°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進行方向成分を活用できる。したがって、液滴にかかる重力の作用と相まって、液滴の楕円形状がさらに縦長となるように助長でき、非画素領域内に収まり易くなる。
【００１６】
また、本発明にかかる液晶表示装置の製造装置は、ノズルの設置角度を基板の法線に対して−７０°〜＋７０°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進行方向成分を活用できる。したがって、液滴にかかる重力の作用と相まって、液滴の楕円形状がさらに縦長となるように助長でき、非画素領域内に収まり易くなる。
【００１７】
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、基板を上方に走査しながら当該ノズル手段から液滴を吐出するようにしたものである。これにより、非画素領域に付着した液滴に作用する重力が下方に助長され、液滴の形状がさらに縦長の楕円形状となって当該液滴の幅を小さくできる。
【００１８】
また、本発明にかかる液晶表示装置の製造装置は、基板の位置を固定し、ノズル手段を下方に走査しながら当該ノズル手段から液滴を吐出するようにしたものである。これにより、非画素領域に付着した液滴に作用する重力が下方に助長され、液滴の形状がさらに縦長の楕円形状となって当該液滴の幅を小さくできる。
【００１９】
また、本発明にかかる液晶表示装置の製造装置は、基板を上方に走査し、かつ、ノズル手段を下方に走査しながら当該ノズル手段から液滴を吐出するようにしたものである。これにより、非画素領域に付着した液滴に作用する重力が下方に助長され、液滴の形状がさらに縦長の楕円形状となって当該液滴の幅を小さくできる。
【００２０】
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立てた状態で保持した後、前記基板に対向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ものである。
【００２１】
基板が立った状態で液滴を吐出するので、非画素領域に付着した液滴の形状は、重力の作用によって、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）となり、当該液滴の幅が小さくなる。すなわち、付着した液滴は非画素領域内に収まり、画素領域側にはみ出すことがなく、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、基板を上方に走査しながら当該ノズル手段から液滴を吐出するようにしたものである。これにより、非画素領域に付着した液滴に作用する重力が下方に助長され、液滴の形状がさらに縦長の楕円形状となって当該液滴の幅を小さくできる。
【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、ノズル手段を下方に走査しながら当該ノズル手段から液滴を吐出するようにしたものである。これにより、非画素領域に付着した液滴に作用する重力が下方に助長され、液滴の形状がさらに縦長の楕円形状となって当該液滴の幅を小さくできる。
【００２４】
また、本発明にかかる液晶表示装置の製造方法は、基板を上方に走査し、かつ、ノズル手段を下方に走査しながら当該ノズル手段から液滴を吐出するようにしたものである。これにより、非画素領域に付着した液滴に作用する重力が下方に助長され、液滴の形状がさらに縦長の楕円形状となって当該液滴の幅を小さくできる。
【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】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１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、液晶表示装置の製造装置を示す底面図、図４は、基板に吐出された液滴を示す平面図、図５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１にかかる発明は、図１に示すように、基板１０をほぼ垂直に立てた状態でノズル１３から液滴１５をほぼ水平に吐出し、基板１０の非画素領域１２に付着した液滴１５の形状を重力の作用によって縦長の楕円形状とすることにより当該液滴１５の幅が小さくなるようにし、非画素領域１２内に収まるように塗布するものである。
【００２８】
すなわち、基板１０に付着した液滴１５には、非画素領域１２が延在する方向に沿って自らの重力成分が作用するように構成したものである。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２および図３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をほぼ垂直に立てた状態で保持し、上下方向に移動自在に形成されたステージ１６と、ステージ１６等を移動自在に保持する基台１７と、多数のノズル１３を備えた液滴吐出ヘッド１８と、必要に応じて液滴吐出ヘッド１８を回転させ、ノズル１３の向きを変化させるヘッド回転機構１９とを備えて構成されている。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２中の破線は、ノズル１３の整列方向を示し、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。
【００３０】
また、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。なお、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。
【００３１】
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。
【００３２】
以上のような構成により、図１および図２に示すように、基板１０を保持したステージ１６を上方（図１中の矢印ａ方向）にスライド移動して走査させながら、液滴吐出ヘッド１８のノズル１３から液滴１５をほぼ垂直状態の基板１０の非画素領域１２に向けて吐出する。すると、図４および図５に示すように、非画素領域１２に付着した液滴１５の形状は、基板１０がほぼ垂直状態なので、重力の作用によって縦長の楕円形状となり、当該液滴１５の幅が小さくなる。
【００３３】
すなわち、付着した液滴１５は、非画素領域１２内に収まり、画素領域１１側にはみ出すことがなく、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。
【００３４】
以上のように、この実施の形態１にかかる液晶表示装置の製造装置によれば、スペーサ１４を含む液滴１５を基板１０の非画素領域１２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。
【００３５】
なお、上記実施の形態１においては、液滴吐出ヘッド１８の位置を固定し、基板１０を保持したステージ１６側を上方（図１中の矢印ａ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側を下方（図１中の矢印ｂ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。
【００３６】
あるいは、液滴吐出ヘッド１８とステージ１６の両者をそれぞれ逆方向（たとえば、液滴吐出ヘッド１８を下方、ステージ１６を上方）に移動する構成としてもよい。ステージ１６あるいは液滴吐出ヘッド１８の移動方向を上述のように設定したのは、非画素領域１２に付着した液滴１５に作用する重力が下方に助長され、液滴１５の形状がさらに縦長の楕円形状となって当該液滴１５の幅が小さくなるようにするためである。
【００３７】
実施の形態２．
本実施の形態２は、スペーサ１４吐出時における基板１０の設置角度とノズル１３の設置角度とを任意に変更できるように構成したものである。すなわち、これらの設置角度を変更することにより、液滴１５の基板１０への着弾角度を制御し、着弾時における液滴１５の運動量の進行方向成分を活用することにより、液滴１５にかかる前記重力の作用と相まって、液滴１５の楕円形状がさらに縦長となるように助長し、非画素領域１２内に収まり易くしたものである（図１１参照）。
【００３８】
ここで、図６は、この発明の実施の形態２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７は、液晶表示装置の製造装置を示す正面図、図８は、基板の設置角度の定義を示す模式図である。また、図９は、ノズルの設置角度の定義を示す模式図、図１０は、基板およびノズルの設置角度とスペーサの配置状態（適合性）との関係を示す図表、図１１は、基板に吐出された液滴を示す平面図である。
【００３９】
すなわち、図７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を保持し上下方向に移動自在に形成されたステージ１６と、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。なお、図７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。
【００４０】
また、基板１０の設置角度は、図８に示すように、垂直方向に対する角度θとして定義し、ノズル１３の設置角度は、図９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。ステージ１６は、上記実施の形態１と同様に、上方（図６中の矢印ａ方向）にスライド移動して走査させている。
【００４１】
以上のような構成により、図１０に示すように、基板１０の設置角度θとノズル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、図中の四角枠ｃで示した範囲で適合性が確認できた。なお、図中では、適合する場合を○、適合しない場合を×で示してある。
【００４２】
すなわち、本発明は、基板１０の設置角度θは、垂直方向に対しておよそ０〜＋８０°の範囲で、ノズル１３の設置角度φは、基板１０の法線に対しておよそ−７０°〜＋７０°の範囲で有効であることが確認できた。
【００４３】
以上のように、この実施の形態２にかかる液晶表示装置の製造装置によれば、図１１に示すように、基板１０に付着した液滴１５の形状が非画素領域１２に沿ってさらに縦長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。
【００４４】
なお、上記実施の形態２においては、液滴吐出ヘッド１８の位置を固定し、基板１０を保持したステージ１６側を上方（図６中の矢印ａ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側を下方（図６中の矢印ｂ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。
【００４５】
あるいは、液滴吐出ヘッド１８とステージ１６の両者をそれぞれ逆方向（たとえば、液滴吐出ヘッド１８を下方、ステージ１６を上方）に移動する構成としてもよい。ステージ１６あるいは液滴吐出ヘッド１８の移動方向を上述のように設定したのは、非画素領域１２に付着した液滴１５に作用する重力が下方に助長され、液滴１５の形状がさらに縦長の楕円形状となって当該液滴１５の幅が小さくなるようにするためである。
【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】液晶表示装置の製造装置を示す底面図。
【図４】基板に吐出された液滴を示す平面図。
【図５】基板に吐出された液滴の一例を示す拡大平面図。
【図６】スペーサを吐出する様子を模式的に示す側面図。
【図７】液晶表示装置の製造装置を示す正面図。
【図８】基板の設置角度の定義を示す模式図。
【図９】ノズルの設置角度の定義を示す模式図。
【図１０】基板等の設置角度とスペーサの配置状態を示す図表。
【図１１】基板に吐出された液滴を示す平面図。
【図１２】従来のスペーサを吐出する様子を示す側面図。
【図１３】基板に吐出された液滴を示す平面図。
【図１４】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】
2004145088.tif 000003
【図２】
2004145088.tif 000004
【図３】
2004145088.tif 000005
【図４】
2004145088.tif 000006
【図５】
2004145088.tif 000007
【図６】
2004145088.tif 000008
【図７】
2004145088.tif 000009
【図８】
2004145088.tif 000010
【図９】
2004145088.tif 000011
【図１０】
2004145088.tif 000012
【図１１】
2004145088.tif 000013
【図１２】
2004145088.tif 000014
【図１３】
2004145088.tif 000015
【図１４】
2004145088.tif 000016