(57)【要約】【課題】液剤吐出ディスペンサに関し、液剤を汚染することなく安定に吐出することのできる液剤吐出ディスペンサを提供することを目的とする。【解決手段】液剤吐出ディスペンサは、一端部にノズルを有するシリンジ１２と、該シリンジの他端部から該シリンジに嵌合されたプランジャ１４と、該シリンジの該一端部と該他端部との間の部分に接続された管１８と、該管の他端に接続された液剤タンク１６とを備え、該液剤タンクは該液剤タンクの液面が該シリンジより上になるように配置される構成とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端部にノズルを有するシリンジと、該シリンジの他端部から該シリンジに嵌合されたプランジャと、該シリンジの該一端部と該他端部との間の部分に接続された管と、該管の他端部に接続された液剤タンクとを備え、該液剤タンクは該液剤タンク内の液面が該シリンジより上になるように配置されることを特徴とする液剤吐出ディスペンサ。
【請求項２】
該液剤タンク内の液剤に圧力を加える手段を有することを特徴とする請求項１に記載の液剤吐出ディスペンサ。
【請求項３】
該液剤タンクは液面より上にリーク穴を有することを特徴とする請求項２に記載の液剤吐出ディスペンサ。
【請求項４】
該シリンジと液剤タンクとを接続する管に配置された液剤供給バルブと、該シリンジに配置された液剤吐出バルブとを備えることを特徴とする請求項１に記載の液剤吐出ディスペンサ。
【請求項５】
該シリンジと液剤タンクとを接続する管に配置されたフィルタを備えることを特徴とする請求項１に記載の液剤吐出ディスペンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は例えば液晶滴下注入方法で使用されるのに適した液剤吐出ディスペンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、一対の基板と、これらの基板の間に挿入された液晶とからなる。例えば、一方の基板はＴＦＴを形成したＴＦＴ基板であり、他方の基板はカラーフィルタを形成したカラーフィルタ基板である。また、一方の基板には光硬化性シール剤からなる環状のシールが形成され、環状のシールは一対の基板を貼り合わせた後で紫外線を照射することにより硬化する。液晶は環状のシールによって取り囲まれた領域に挿入される。
【０００３】
従来の液晶表示装置の製造方法においては、環状のシールに注入孔が設けられ、一対の基板を貼り合わせた後、液晶は真空チャンバ内で環状のシールに設けた注入孔から注入される。その後、環状のシールの注入孔は塞がれ、一対の基板からなる液晶パネルは真空チャンバの外部へ取り出される。
【０００４】
最近、滴下注入法と呼ばれる液晶表示装置の製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。滴下注入法では、一方の基板に環状のシールを形成し、液滴状の液晶をその基板の環状のシール内に滴下する。それから、一対の基板は真空チャンバ内で貼り合わせられる。滴下注入法によれば、製造工程が短縮され、液晶表示装置の製造コストを低減することができる。
【０００５】
滴下注入法では、液晶を基板に滴下するために液剤吐出ディスペンサが使用される。液剤吐出ディスペンサは、一端部にノズルを有するシリンジと、シリンジの他端部からシリンジに嵌合されたプランジャとからなる。プランジャをシリンジ内で前進させることによって、液滴状の液晶がノズルから吐出する。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−２２９０４４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
液晶表示装置を製造するための滴下注入法において、少量の液晶を液剤吐出ディスペンサから一様に安定性よく吐出することが必要である。吐出される液晶量が変動すると、液晶セルの厚さが変動し、表示品質が低下したり、また気泡（真空層）が混入したりする問題が発生する。また、シリンジ内の液晶に気泡や異物が混入すると、局所的なセル厚異常や液晶汚染が発生する。従って、液晶は一定量ずつ且つ気泡が入らないようにシリンジに供給され、そして一定量ずつ且つ気泡が入らないようにシリンジから吐出される必要がある。
【０００８】
液晶表示装置を製造するための滴下注入法に使用される液剤吐出ディスペンサに限らず、その他の液剤を吐出する液剤吐出ディスペンサのシリンジにおいては、液剤供給量が不安定になれば、液剤吐出量も不安定になり、安定供給、安定吐出が行われない。液剤内の異物、液剤自身の汚染等が生じた場合は、用途によりさまざまな障害が発生する。
【０００９】
本発明の目的は液剤を汚染することなく安定に吐出することのできる液剤吐出ディスペンサを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明による液剤吐出ディスペンサは、一端部にノズルを有するシリンジと、該シリンジの他端部から該シリンジに嵌合されたプランジャと、該シリンジの該一端部と該他端部との間の部分に接続された管と、該管の他端部に接続された液剤タンクとを備え、該液剤タンクは該液剤タンクの液面が該シリンジより上になるように配置されることを特徴とするものである。
【００１１】
この構成によれば、プランジャをシリンジ内で前進させることによって、液滴状の液晶がノズルから吐出する。プランジャをシリンジ内で後退させることによって、液剤タンク内の液剤がシリンジに供給される。液剤タンクは液剤タンク内の液面がシリンジより上になるように配置されているので、液剤タンクからシリンジへ液剤を供給するときに、気泡が入ることなく円滑に液剤を供給することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は本発明の実施例による液剤吐出ディスペンサを示す図である。液剤吐出ディスペンサ１０は、シリンジ１２と、プランジャ１４と、液剤タンク１６と、シリンジ１２と液剤タンク１６とを接続する管１８とを有する。シリンジ１２の一端部にはノズル２０が設けられ、プランジャ１４はシリンジ１２の他端部からシリンジ１２に嵌合される。
【００１４】
プランジャ１４はパルスモータ２２により駆動される。シリンジ１２はプランジャ１４とともにケーシング２４に配置されており、パルスモータ２２及び運動伝達機構もケーシング２４に配置されている。また、シリンジ１２内の液剤を加熱するために、ヒータがケーシング２４に配置されている。さらに、シリンジ１２のノズル２０の近くには吐出バルブ２６が配置される。
【００１５】
液剤タンク１６には液剤２８（例えば液晶）が入れられている。液剤タンク１６は液剤タンク内の液面２８ａがシリンジ１２より上になるように配置される。好ましくは、液剤タンク１６の底部がシリンジ１２の頂部より上にある。従って、液剤タンク１６からシリンジ１２へ液剤２８を供給するときに、気泡が入ることなく円滑に液剤２８を供給することができる。
【００１６】
液剤タンク１６はキャップ３０を含み、気体供給装置３２に接続された管３４がキャップ３０に接続される。よって、気体供給装置３２は液剤タンク１６の液面２８ａ上に気体（例えばＮ２  ）を供給する。液剤タンク１６の液面２８ａ上に気体を供給する気体供給装置３２が、液剤タンク１６内の液剤２８に圧力を加える手段を構成する。
【００１７】
さらに、リーク穴３６がキャップ３０に設けられている。液剤タンク１６内に供給された気体の一部はリーク穴３６から逃がされる。よって、気体の供給量とリークされる気体量とによって液剤タンク１６内の圧力が調整される。気体の供給及びリークは液剤タンク１６の液面２８ａが直接空気に触れて水分等によって汚染されないようにする。
【００１８】
管１８の一端はシリンジ１２の下端部と上端部との間の部分に接続され、管１８の他端は液剤タンク１６の下端に接続される。フィルタ３８及び供給バルブ４０が管１８に配置される。フィルタ３８は液剤タンク１６に配置されることもできる。
【００１９】
図２はフィルタ３８を示す断面図である。フィルタ３８はフィルタケース３８ａと、フィルタケース３８ａ内に配置された逆カップ状のフィルタ部材３８ｂとからなる。フィルタケース３８ａはほぼ直線状をなす上下通路３８ｃを有する。フィルタ部材３８ｂは多孔質の材料で作られる。フィルタ部材３８ｂは孔径０．２μｍ〜５μｍの孔を有するのが望ましい。フィルタ部材３８ｂの孔径が大きいと濾過効果は低下し、フィルタ部材３８ｂの孔径が小さいと液剤の流れに抵抗を与える。
【００２０】
供給バルブ４０は電磁的に作動されるバレルバルブ又はダイアフラムバルブからなる。吐出バルブ２６は空気力によって作動されるシリンジバルブ又はプラグバルブからなる。
【００２１】
図３は吐出バルブ２６の一例を示す図である。吐出バルブ２６はバルブケース２６ａと、バルブケース２６ａ内に配置された円筒状のバルブ部材２６ｂとからなる。バルブケース２６ａはほぼ直線状をなす上下通路２６ｃを有し、バルブ部材２６ｂは直径方向に貫通する通路２６ｄを有する。バルブ部材２６ｂは空気力作動部２６ｅに接続され、バルブ部材２６ｂは空気力作動部２６ｅに導入された空気によって矢印に示されるように回転される。バルブ部材２６ｂが一位置に駆動されると、通路２６ｄが通路２６ｃと一直線状に整列して、吐出バルブ２６が開放される。バルブ部材２６ｂが他の位置に駆動されると、通路２６ｄが通路２６ｃと整列しなくなり、バルブ部材２６ｂが通路２６ｃを遮断して吐出バルブ２６が閉鎖される。
【００２２】
各部材は汚染されにくい材料で作られる。例えば、シリンジ１２はステンレス鋼で作られ、液剤タンク１６はＰＥ樹脂で作られる。管１８はテフロン（登録商標）のチューブで作られ、フィルタ３８はテフロン又はステンレス鋼で作られる。供給バルブ４０の内部はテフロンで作られ、吐出バルブ２６はステンレス鋼にテフロンコーティングした材料で作られる。
【００２３】
例えば、液剤タンク１６はＰＥ製バレル（武蔵エンジニアリング製）で形成され、フィルタ３８はパイプ差し込みフィルタ（日本ポール製）またはフロロライン−ｓ（日本ミリポア製）、供給バルブ４０はダイアフラムバルブ（武蔵エンジニアリング製）、吐出バルブ２６はプラグバルブ（ＮＵＰＲＯ製）により形成される。
【００２４】
制御装置４２がパルスモータ２２と気体供給装置３２を制御する。さらに、制御装置４２は供給バルブ４０と吐出バルブ２６を制御する。なお、プランジャ１４の移動の制御には、ＳＭＰＩＩ（武蔵エンジニアリング製）を用いることができる。
【００２５】
図４は液剤タンク１６の液剤２８をシリンジ１２へ供給する場合を示す図である。図５は液剤２８をシリンジ１２のノズル２０から吐出する場合を示す図である。
【００２６】
図４において、液剤２８を液剤タンク１６からシリンジ１２へ供給する場合には、最初にシリンジ１２に配置された液剤吐出バルブ２６を閉じ、その後シリンジ１２と液剤タンク１６とを接続する管１８に配置された液剤供給バルブ４０を開き、プランジャ１４をシリンジ１２内で後退させる。プランジャ１４を後退させることにより、液剤２８はシリンジ１２内へ吸い上げられる。このとき、液剤タンク１６の液面２８ａ上の加圧気体が液剤２８に背圧を与えるので、液剤２８はより安定的にシリンジ１２内へ吸い上げられる。
【００２７】
図５において、液剤２８をシリンジ１２のノズル２０から吐出する場合には、最初にシリンジ１２と液剤タンク１６とを接続する管１８に配置された液剤供給バルブ４０を閉じ、その後シリンジ１２に配置された液剤吐出バルブ２６を開き、シリンジ１２に配置されたプランジャ１４を前進させる。
【００２８】
図４及び図５において、プランジャ１４の下端位置はシリンジ１２と管１８との接続部よりも少し上にある。プランジャ１４の上端位置及び下端位置はほぼ一定であり、プランジャ１４はほぼ一定のストロークの範囲内で液剤供給と液剤吐出を繰り返すことができる。従って、液剤供給と液剤吐出はより安定的に行われることができる。液剤供給時にノズル２０からあるいは液剤タンク１６側からシリンジ１２に気泡等が吸い込まれない。また、液剤吐出時に、液剤タンク１６側からシリンジ１２に気泡等が入り込むことはない。
【００２９】
このように、液剤タンク１６内の液剤２８の液面２８ａをシリンジ１２より上に配置すること、および、液剤タンク１６の内部に圧力を加え、液剤供給を行うことにより、液剤タンク１６からシリンジ１２への液剤２８の移動をスムーズに行い、液剤安定供給を実現できる。
【００３０】
また、液剤２８の種類、液剤タンク１６から管１８を通ってシリンジ１２に至るまでの流れの圧損による流量変動がある場合には、加圧力、プランジャ移動速度を可変とすることにより、常に最適な液送を実現できる。
【００３１】
液剤供給時に液剤吐出バルブ２６を閉じ、その後液剤供給バルブ４０を開き、液剤タンク１６内の液剤２８をシリンジ１２に供給すること、および、液剤吐出時に液剤供給バルブ４０を閉じ、その後液剤吐出バルブ２６を開き、シリンジ１２内の液剤２８を吐出することにより、供給吐出動作で液剤経路内に気泡が混入することがなく、安定した供給及び安定した吐出を実現できる。
【００３２】
液剤タンク１６と液剤供給バルブ４０の間にフィルタ３８を設けることで、吐出精度に影響を及ぼさず、液剤２８の汚染を防止できる。
【００３３】
液剤タンク１６にリーク穴３６を設けることで、液剤２８の水分吸着により発生する汚染を防止できる。
【００３４】
図６は液晶表示装置を示す図である。液晶表示装置５０は一対の基板５２，５４と、一対の基板５２，５４の基板の間に挿入された液晶５６とからなる。５８は環状のシールである。
【００３５】
図７は滴下注入工程を示す図である。図７の基板６０は多面取りのマザーガラスであり、図６の基板５２（又は５４）が４つ分一緒に形成される。液晶５６は図１に示した液剤吐出ディスペンサ１０から液滴状に基板５２上で環状のシール５８に囲まれた領域に滴下される。この場合、液晶５６は図１の液剤２８に相当する。液剤吐出ディスペンサ１０はＸＹ方向に移動しながら液晶５６を環状のシール１８で取り囲まれた領域に滴下する。環状のシール５８を形成するシール剤はＵＶ硬化性接着性樹脂またはＵＶと熱の併用によって硬化する接着性樹脂からなる。そのようなシール剤が基板６０に塗布され、後で硬化される。もう一方の基板にはスペーサに接着剤をコーティングした接着性スペーサが塗布される。スペーサの代わりに支柱を設けてスペース散布工程を省くこともできる。
【００３６】
１つの液晶表示装置５０には例えば２５０ｍｇの液晶５６が含まれる。液晶５６は１つの環状のシール５８で囲まれた領域に例えば５０点に滴下される。従って、１滴当たりの液晶の量は５ｍｇである。液剤吐出ディスペンサ１０はある点で５ｍｇの液晶を吐出し、次の点に移動して５ｍｇの液晶を吐出し、これを５０回繰り返す。本発明の液剤吐出ディスペンサ１０はそのような微小な量の液晶を安定的に吐出できるものである。
【００３７】
シリンジ１２は例えば１〜１．５ｇの液晶を含むことができる。液剤吐出ディスペンサ１０は次のようにして使用される。１つの環状のシール５８で囲まれた領域で５０回の吐出が終了したら、次の環状のシール５８で囲まれた領域で５０回の吐出を行う。ただし、１つの環状のシール５８で囲まれた領域で５０回の吐出を行った後、続けて次の環状のシール５８で囲まれた領域で５０回の吐出を行うのではなく、１つの環状のシール５８で囲まれた領域で５０回の吐出を行った後、液剤供給を行う。すなわち、液剤吐出バルブ２６を閉じ、その後液剤供給バルブ４０を開き、プランジャ１４を後退させ、液剤２８に圧力をかけながら、液晶供給を行い、液剤タンク１６内の液剤２８をシリンジ１２に供給する。それから、次の環状のシール５８で囲まれた領域で５０回の吐出を行う。供給と吐出において、プランジャ１４はシリンジ１２内のほぼ同じ範囲内で移動するので、それぞれの液晶表示装置毎の液晶の量のバラツキはかなり低下する。
【００３８】
このようにして、液晶表示装置の製造における滴下注入法において、液晶の滴下を高精度に実施することができる。液晶の滴下注入法において、液晶量の増減により、セル厚異常、気泡（真空層）混入などの障害がなく、また、液晶内に混入している異物により、局所的なセル厚異常が発生することがなく、液晶の水分汚染がなく、優れた表示品質の液晶表示装置を得ることができる。
【００３９】
図８は液剤タンク加圧力と液剤供給との関係を示す図である。線Ａはプランジャ１４を１２７秒間で所定量移動させた場合を示し、線Ｂはプランジャ１４を４２秒間で所定量移動させた場合を示し、線Ｃはプランジャ１４を２５秒間で所定量移動させた場合を示す。線Ａに示されるように、プランジャ１４の移動速度が遅いほど液剤の供給量は多くなる。また、気体の加圧力が大きいほど液剤の供給量は多くなる。
【００４０】
図９は一定の気体の加圧力で所定量の液剤を移動させるのに要するプランジャの移動時間を示す図である。設定値はコントローラの設定値であり、プランジャの速度で関係する値である。この場合、フィルタ３８は日本ミリポア製のフィルタ（孔径０．２μｍ）を使用している。プランジャ１４の移動速度が遅いほど所定量の液剤を移動させるのに要するプランジャの移動時間は多くなる。
【００４１】
図１０は液剤吐出処理回数と吐出バラツキとの関係を示す図である。四角の点と菱形の点とはフィルタ種類、タンク加圧力、プランジャ上昇速度を変えた条件の下での測定結果である。四角の点は処理回数がある値になると吐出バラツキが大きくなることを示し、不安定な条件の下で得られたことを示す。菱形の点は処理回数が多くなっても吐出バラツキは小さく、不安定な条件の下で得られたことを示す。
【００４２】
図８から図１０に示されるように、液剤供給に際しては、プランジャの移動速度のみ、又は気体の加圧力のみでは、対象とする液剤に対して最適の液剤供給条件を設定するのは難しく、プランジャの移動速度と気体の加圧力とを変えながらそれらを組み合わせて制御するのが好ましい。また、液剤タンクの加圧力とプランジャの移動速度を可変とすることが好ましい。
【００４３】
本発明の液剤吐出ディスペンサは、液晶表示装置の製造のために滴下注入法で使用される液剤吐出ディスペンサばかりでなく、その他の用途で使用されることができる。
【００４４】
以上説明した例は下記の特徴を含む。
【００４５】
（付記１）  一端部にノズルを有するシリンジと、該シリンジの他端部から該シリンジに嵌合されたプランジャと、該シリンジの該一端部と該他端部との間の部分に接続された管と、該管の他端部に接続された液剤タンクとを備え、該液剤タンクは該液剤タンク内の液面が該シリンジより上になるように配置されることを特徴とする液剤吐出ディスペンサ。    （１）
（付記２）  該液剤タンク内の液剤に圧力を加える手段を有することを特徴とする付記１に記載の液剤吐出ディスペンサ。    （２）
（付記３）  該液剤タンク内の液剤に圧力を加える手段は該液剤タンクの液面上に気体を供給する手段からなることを特徴とする付記２に記載の液剤吐出ディスペンサ。
【００４６】
（付記４）  該液剤タンクは液面より上にリーク穴を有することを特徴とする付記３に記載の液剤吐出ディスペンサ。    （３）
（付記５）  該プランジャを移動させる駆動手段を有することを特徴とする付記１に記載の液剤吐出ディスペンサ。
【００４７】
（付記６）  該液剤タンク内の液剤に圧力を加える手段と、該プランジャを移動させる駆動手段と、該液剤タンク内の液剤に圧力を加える手段と該駆動手段を制御する制御手段とを備え、該シリンジから液剤を吐出するときには該プランジャを前進させ、該液剤タンク内の液剤を該シリンジに供給するときには該プランジャを後退させ且つ該液剤タンク内部に圧力を加えることを特徴とする付記１に記載の液剤吐出ディスペンサ。
【００４８】
（付記７）  該シリンジと液剤タンクとを接続する管に配置された液剤供給バルブと、該シリンジに配置された液剤吐出バルブとを備えることを特徴とする付記１に記載の液剤吐出ディスペンサ。    （４）
（付記８）  該シリンジと液剤タンクとを接続する管に配置されたフィルタを備えることを特徴とする付記１に記載の液剤吐出ディスペンサ。    （５）
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、液剤の安定供給、吐出を実現でき、液剤汚染による障害の発生を抑えて安定してプロセスを確立できることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施例による液剤吐出ディスペンサを示す図である。
【図２】図２はフィルタを示す断面図である。
【図３】図３は吐出バルブを示す図である。
【図４】図４は液剤タンクの液剤をシリンジへ供給する場合を示す図である。
【図５】図５は液剤をシリンジのノズルから吐出する場合を示す図である。
【図６】図６は液晶表示装置を示す図である。
【図７】図７は滴下注入工程を示す図である。
【図８】図８は液剤タンク加圧力と液剤供給との関係を示す図である。
【図９】一定の気体の加圧力で所定量の液剤を移動させるのに要するプランジャの移動時間を示す図である。
【図１０】図１０は液剤吐出処理回数と吐出バラツキとの関係を示す図である。
【符号の説明】
１０…液剤吐出ディスペンサ
１２…シリンジ
１４…プランジャ
１６…液剤タンク
１８…管
２０…ノズル
２２…パルスモータ
２６…吐出バルブ
２８…液剤
３０…キャップ
３２…気体供給装置
３４…管
３６…リーク穴
３８…フィルタ
４０…供給バルブ
【図１】
2004283714.tif 000003
【図２】
2004283714.tif 000004
【図３】
2004283714.tif 000005
【図４】
2004283714.tif 000006
【図５】
2004283714.tif 000007
【図６】
2004283714.tif 000008
【図７】
2004283714.tif 000009
【図８】
2004283714.tif 000010
【図９】
2004283714.tif 000011
【図１０】
2004283714.tif 000012