(57)【要約】【課題】  滴下する液晶量の再現性を向上させ、液晶表示装置の画像品質、歩留り及び生産性をそれぞれ向上させることが可能な液晶滴下装置を提供する。【解決手段】  複数の画素電極１０が配列されてなる表示エリア１２を表面に有すると共に、表示エリアの周囲がシール接着剤２４により囲まれている画素電極基板４或いは画素電極基板母材２６に対して液晶ＬＣを滴下させるための液晶滴下装置において、画素電極基板或いは画素電極基板母材を載置するための載置台３４と、シール接着剤により囲まれた表示エリアの領域に向けて液晶を滴下するために先端に針状の液晶滴下管５６を有する液晶滴下ユニット４８と、液晶滴下管５６に向けて光を照射するための光照射手段５０とを備え、液晶滴下管の外周面に、光を受けて液晶の付着防止作用を呈する液晶付着防止膜５８をコーティングする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素電極が配列されてなる表示エリアを表面に有すると共に、前記表示エリアの周囲がシール接着剤により囲まれている画素電極基板或いは画素電極基板母材に対して液晶を滴下させるための液晶滴下装置において、
前記画素電極基板或いは画素電極基板母材を載置するための載置台と、
前記シール接着剤により囲まれた表示エリアの領域に向けて液晶を滴下するために先端に針状の液晶滴下管を有する液晶滴下ユニットと、
前記液晶滴下管に向けて光を照射するための光照射手段とを備え、
前記液晶滴下管の外周面は、前記光を受けて前記液晶の付着防止作用を呈する液晶付着防止膜がコーティングされてなることを特徴とする液晶滴下装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射型の画素電極を有する液晶表示装置を製造する時に用いる液晶滴下装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プロジェクタやプロジェクションＴＶ（テレビジョン）等のプロジェクションディスプレイの映像表示部として、高解像度と高輝度化を実現し得ることから、ＩＣシリコン基板とガラス基板を貼り合せ、その間に液晶を配したＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）と呼ばれる反射型の液晶表示装置が注目され、実際に実用化されている（特許文献１、２、３）。そして、この反射型の液晶表示装置の製造装置及び製造方法に関する発明を、本発明者は、先に特許文献４に開示している。この液晶表示装置の構造について図を参照して説明する。図６は一般的な反射型の液晶表示装置の一例を示す拡大断面図、図７は図６に示す液晶表示装置の分解斜視図、図８は液晶表示装置の製造方法の一例を説明するための斜視図である。
【０００３】
図６に示すように、液晶表示装置２は、画素電極基板４と、透明電極基板６とを、その間に形成された隙間８に液晶ＬＣを封止して形成されている。上記画素電極基板４は、例えばシリコン基板等の半導体基板を切り出したものであり、その表面には、例えばアルミニウム合金よりなる反射型の画素電極１０が縦横にマトリクス状に多数配置されており、この画素電極１０の下部には、この画素電極１０を駆動するための例えばＣ−ＭＯＳ型のスイッチング素子や保持容量等よりなる図示しない駆動回路が設けられている。上記画素電極１０が配列されている領域が表示エリア１２となっている。また上記表示エリア１２には、ここに設けた画素電極１０の上面全体を覆うように、液晶ＬＣを配向させるための例えばポリイミド膜や酸化シリコン膜よりなる第１の配向膜１６が形成されている。
【０００４】
また上記透明電極基板６は、例えば透明なガラス基板よりなり、その対向面側には例えばＩＴＯ（インジウムースズ酸化物）よりなる透明電極１８が全面に共通に形成されている。そして、この透明電極１８の表面には、液晶ＬＣを配向させるための例えばポリイミド膜や酸化シリコン膜よりなる第２の配向膜２０が形成されている。この透明電極基板６の反対側面には、反射防止膜２２が形成されており、この反射防止膜２２側の面より光が入射される。そして、上記画素電極基板４と透明電極基板６とは、上記画素電極１０と透明電極１８とを対向させ、表示エリア１２の周囲に接着剤とスペーサとを含むシール接着剤２４を枠状に形成して、これを介在させて固着されており、上記隙間８内に液晶ＬＣを封入している。
【０００５】
このような液晶表示装置において、透明電極基板６の透明電極１８と各反射型の画素電極１０との間に映像信号が印加され、液晶ＬＣが駆動される。ここに透明電極基板６側から光が入射して、液晶ＬＣによって映像信号に応じた変調を受ける。この変調の度合いは各画素電極１０でコントロールされて、コントラストを有する画像となって画素電極１０の表面で反射され、再度、透明電極基板６側へ出射する。
【０００６】
上記したような液晶表示装置２は、その生産性向上、歩留まり向上、製造コスト低減のために、個々に作るのではなく、図８に示すように、一度に多数の素子を一括して処理して製造することが行われている。すなわち、例えば円板状の大口径のシリコン基板よりなる画素電極基板母材２６上に、前述したような表示エリア１２及びこれを枠状に囲むシール接着剤２４を複数個所定の間隔ずつ隔てて形成し、これと対向する面側に円板状の大口径の例えばガラス基板よりなる透明電極基板母材２８に接合して固着する。この場合、画素電極基板母材２６側にはすでに第１の配向膜１６が形成されており、また、透明電極基板母材２８側には、透明電極１８、第２の配向膜２０及び反射防止膜２２が形成されているのは勿論である。この場合、上記透明電極基板母材２８としては、円板形状のものに限らず、四角形状のものも用いられる。そして、両基板母材２６、２８を接合及び固着して母材接合体３０を形成し、この母材接合体３０を個々の素子単体に分断して切り出すようになっている。このように切り出された単体が図６に示すような構成となる。
【０００７】
このような画像表示装置を作成する場合、表示エリア１２を枠状に囲むシール接着剤２４の枠内に液晶ＬＣを定量的に供給することは非常に重要な事項である。そして、液晶の供給手法として一般的には、液晶を微量滴下することができるディスペンサを用いて液晶を一定量ずつ滴下することが行われている。この手法を液晶滴下工法（ＯＤＦ：Ｏｎｅ  Ｄｒｏｐ  Ｆｉｌｌ）と称する。この場合、先の特許文献４に示すように、滴下する液晶を除電することにより、滴下する液晶量の再現性を向上させて、画像品質を高めるようにしている。
【０００８】
【特許文献１】特開平０５−８０３３６号公報
【特許文献２】特許第３０７７１２６号公報
【特許文献３】特開２０００−４７２１１号公報
【特許文献４】特開２００４−１７７５４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上記したように、ディスペンサより滴下される液晶を除電することにより、滴下する液晶量の再現性をある程度改善することができた。しかしながら、滴下する液晶の一部が、ディスペンサの下部に設けられている細い針状の滴下管に付着してしまい、これが原因で滴下する液晶の容量に僅かなバラツキが生じてしまい、滴下する液晶量の再現性を十分に向上させることができない、といった問題があることが判明した。
【００１０】
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、液晶滴下工法において、滴下する液晶量の再現性を向上させることができ、これにより反射型の液晶表示装置の画像品質、歩留り及び生産性をそれぞれ向上させることが可能な液晶滴下装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に係る発明は、複数の画素電極が配列されてなる表示エリアを表面に有すると共に、前記表示エリアの周囲がシール接着剤により囲まれている画素電極基板或いは画素電極基板母材に対して液晶を滴下させるための液晶滴下装置において、前記画素電極基板或いは画素電極基板母材を載置するための載置台と、前記シール接着剤により囲まれた表示エリアの領域に向けて液晶を滴下するために先端に針状の液晶滴下管を有する液晶滴下ユニットと、前記液晶滴下管に向けて光を照射するための光照射手段とを備え、前記液晶滴下管の外周面は、前記光を受けて前記液晶の付着防止作用を呈する液晶付着防止膜がコーティングされてなることを特徴とする液晶滴下装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る液晶滴下装置によれば、上記液晶滴下管の外周面に、光を受けて上記液晶の付着防止作用を呈する液晶付着防止膜をコーティングしたので、液晶滴下管の表面に付着する液晶を大幅に減少させることができ、これに滴下する液晶量の再現性を向上させることができ、もって反射型の液晶表示装置の画像品質、歩留り及び生産性をそれぞれ向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明に係る液晶滴下装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は液晶表示装置の製造システムの一例を示す概略構成図、図２は本発明に係る液晶滴下装置を示す構成図、図３は液晶滴下管を有する滴下ヘッドを示す拡大図である。
まず、図１に示すように、この製造システム３２は、各製造工程に対応した複数、図示例では６つのブロックにより構成されており、各ブロックを製造工程に従って図の左側から右側に向かって順番に配列したインライン型に構成されている。液晶表示装置は、各ブロックに備えられた搬送機構３４により各ブロックを移動しながら製造される。最初と最後のブロックを除いて各ブロックは、区画壁３６により例えば気密に区画されており、各ブロック間は、気密に開閉可能になされた開閉弁、例えばゲートバルブ３８により連通、及び遮断が自在になされている。
【００１４】
まず、第１ブロックは、基板供給ステージであり、ここに基板が供給される。
第２ブロックにはシール接着塗布装置４０が設けられる。この塗布装置４０は、搬送機構３４と、塗布ヘッド４２と塗布制御部４４とを有している。
第３ブロックには、本発明に係る液晶滴下装置４６が設けられる。図２及び図３にも示すように、この液晶滴下装置４６は、載置台を兼ねる搬送機構３４と、液晶を滴下するための液晶滴下ユニット４８と、所定の光を照射するための光照射手段５０とにより主に構成されている。上記液晶滴下ユニット４８は、液晶の流量を制御しつつ必要に応じて供給する滴下制御部５２と、この滴下制御部５２から供給管５３を介して供給される液晶を受ける滴下ヘッド５４を有しており、この滴下ヘッド５４の先端（下部）には針状、或いはニードル状の細い液晶滴下管５６が下方に向けて延びている。
【００１５】
この液晶滴下管５６は、例えばステンレス等の金属材料またはフッ素樹脂系材料等よりなる管本体５７と、この管本体５７の外周面の全体に均一にコーティングされている液晶付着防止膜５８とよりなる。この液晶付着防止膜５８は、光を受けることによって液晶の付着防止作用を呈するようにっなている。この液晶付着防止膜５８としては、例えば酸化チタン膜やフッ素樹脂膜を用いることができる。また上記管本体５７の内径は、例えば０．１５〜０．５ｍｍ程度に設定されている。
また上記光照射手段５０は、照射光発生源６０と、発生された照射光を導く光ファイバ６２と、この光ファイバ６２に連結された照射ヘッド６４とよりなり、上記液晶滴下管５６に被覆した液晶付着防止膜５８に所定の光を照射し得るようになっている。この照射光Ｌ１としては、紫外線や赤外線が用いられ、例えば液晶付着防止膜５８が酸化チタンの場合には紫外線が有効であり、フッ素樹脂膜の場合には赤外線が有効である。
【００１６】
更に、上記滴下ヘッド５４及び搬送機構３４を囲んで、接地された遮蔽シールド６６が設けられており、遮蔽シールド６６内を外部に対して電気的に遮蔽して帯電を防止するようになっている。
また、ここで載置台を兼ねる搬送機構３４は、ＸＹステージ機能を有しており、基板をこの上に載置した状態で平面内の任意の位置に相対的に移動できるようになっている。尚、滴下ヘッド５４側をＸ、Ｙ方向へ移動できるようにしてもよい。
【００１７】
図１に戻って、次に第４ブロックは、プレスステージであり、このプレスステージには、搬送機構３４と、ガラス基板（透明電極基板）等を保持するチャッキングステージ６８とを有している。また、このステージ内は、圧力制御弁７０と真空ポンプ７２とで必要に応じて所定の真空圧に維持できるようになっている。
次に第５ブロックは紫外線照射ステージであり、ここでは搬送機構３４と紫外線照射手段７４とを有している。尚、このステージは併せてオーブン機能も有しており、基板を加熱し得るようになっている。
次に、第６ブロックは基板取出しステージであり、貼り合わせが完了した液晶表示装置が、搬送機構３４によりここに搬送されてくることになる。
【００１８】
次に、上記処理システムを用いて液晶表示装置が製造される工程について、具体的に説明する。
まず、第１ブロックの搬送機構３４に画素電極基板母材２６をセットする。また第４ブロックには透明電極基板母材２８をセットしておく。この画素電極基板母材２６は、予め画素電極１０（表示エリア１２）とその下部にＣＭＯＳスイッチング回路のプロセスが施されている。この表示エリア１２は母材２８の表面に複数個形成されている。また透明電極基板２８は、ガラス基板の貼り合せ面に透明電極である例えばＩＴＯ膜（インジウムと鉛の酸化膜）が予め成膜してある。そして、画素電極基板母材２６及び透明電極基板母材２８は、それぞれ酸化シリコン膜の配向膜１６、２０がそれぞれコーティングしてある。尚、これらに代えて一つの表示エリア１２からなる画素電極基板４及び透明電極基板６を用いてもよい。また、配向膜は、酸化シリコン膜以外にポリイミド膜やダイヤモンド状カーボン膜でもかまわない。そして、上記第１ブロックの搬送機構３４により画素電極基板母材２６を第２ブロックの搬送機構３４上にセットする。ここでは、画素電極１０からなる表示エリア１２の外周に沿って、シール接着剤２４を塗布ヘッド４２で塗布する。
【００１９】
次にシール接着剤２４の塗布が終わった画素電極基板母材２６を搬送機構３４で第３ブロックの搬送機構３４上に移送する。ここでは、前工程で表示エリア１２に沿って塗布されたシール接着剤２４の内部（表示エリア上）に滴下ヘッド５４により液晶ＬＣを定量だけ滴下する。
この第３ブロックの搬送機構３４は、ＸＹステージ機能を有する載置台となっており、この載置台３４上にセットされた画素電極基板母材２６に対して滴下ヘッド５４は載置台３４をＸ・Ｙ方向へさせることにより、各表示エリア１２の位置に相対的に移動する。滴下ヘッド５４から液晶が出始める前に、この下方に延びる液晶滴下管５６に光照射手段５０により光を照射する。例えば液晶滴下管５６の液晶付着防止膜５８として、酸化チタンがコーティングしてある場合は、ここにＵＶ光を照射する。これにより、滴下ヘッド５４から液晶ＬＣが突出してきても液晶滴下管５６の側面には液晶ＬＣが付着せず、液晶滴下管５６の先端のみに液晶が液滴として留まり、画素電極基板母材２６上に滴下または、塗布した場合に、所望とする正確な液晶量の滴下が可能となる。
【００２０】
また液晶付着防止膜５８としてフッ素樹脂がコーティングしてある場合には、ここに赤外光を照射する。これにより上記の場合と同様、滴下ヘッド５４から液晶が突出してきても液晶滴下管５６の側面には液晶が付着せず、液晶滴下管５６の先端のみに液晶が液滴として留まり、画素電極基板母材２６上に滴下または、塗布した場合に、所望とする正確な液晶量の滴下が可能となる。
【００２１】
これらを更に、図示すると、図４（Ａ）が液晶ＬＣを突出させたときの液晶滴下管５６の状態を示し、液晶ＬＣを滴下又は塗布した後の状態を図４（Ｂ）に示す。つまり、液晶ＬＣを滴下または塗布した後には液晶滴下管５６の側面には液晶は付着していない。上述のように液晶付着防止膜５８に所定の光（紫外線、赤外線を含む）を照射すると、液晶の付着防止効果が生ずるのは、以下の理由による。すなわち、紫外線や赤外線の照射により、液晶付着防止膜５８のぬれ性状態がコントロールされ、液晶をはじくように作用する。特に、酸化チタンは光触媒作用があり、親水性または親油性が改善されて非常に液晶をはじき易くなる。またフッ素樹脂としては、例えばテフロン(登録商標)樹脂を使用でき、このテフロン(登録商標)樹脂は、ぬれ性の改善の他に、特に、液晶材料への汚染を防止することもできる。
【００２２】
また上述のような高精度な滴下量制御を必要とする理由を説明する。例えば、画像の表示エリア１２が対角０．７インチサイズの表示素子の場合、液晶が挟持されるセルギャップを約３．５μｍ（ミクロン）とした場合、表示エリア外の体積も含めて最適となる液晶の体積は、約０．６μｌ（マイクロリットル）となる。さらに、この液晶表示素子のセルギャップ均一性を画像表示において所望する品質に保つには、上記約０．６μｌの２％乃至３％の精度で液晶を定量して滴下しなければならない。従って、液晶を定量滴下する際に、滴下ヘッド５４の液晶滴下管５６に付着する液晶が存在すると上記の滴下量の精度に影響を及ぼすことになってしまう。
【００２３】
実際に、酸化チタンやフッ素樹脂よりなる液晶付着防止膜５８のコーティングを施さず、しかも光照射も行わない場合は、液晶の滴下量のバラつきが、０．０２乃至０．０３μｌであったが、本発明による液晶付着防止膜５８のコーティング及び光照射を行うと、この液晶の滴下量のバラつきが０．０１乃至０．０２μｌまで改善することができた（約３％以内）。
【００２４】
次に、このようにして、液晶が滴下された画素電極基板母材２６を第４ブロックの真空プレス部内のプレスステージ（搬送機構３４）に移設する。さらに、真空プレス部内のプレスステージに対向するチャッキングステージ６８に透明電極基板母材２８を透明電極側が画素電極基板母材２６側に向くようにセットする。
真空プレス部は、真空排気が可能となっており、両基板母材のセットを行い、真空チャンバを閉じた後、排気する。このときの排気到達圧力は、１×１０−２Ｔｏｒｒ（１Ｔｏｒｒ＝１３３Ｐａ）より高真空が望ましい。
上記の真空度に到達した後、両基板の母材を重ね合わせ、画素電極基板母材２６に塗布したシール接着剤２４が透明電極基板母材２８に接触していることを確認し、真空チャンバ内に空気、窒素ガス等を大気圧になるまで導入する。これにより、重ね合わせた両基板母材には大気圧が掛かり、各表示素子ごとに滴下した液晶は、表示エリア１２内の空間に満たされ、かつ必要な体積を滴下してあるので、シール接着剤２４内に混入してあるスペーサーボールにより、セルギャップが規制され、ギャップ均一性の良好な液晶表示装置の集合体としての貼り合せ基板、すなわち母材結合体３０ができる。
【００２５】
次に、この貼り合せ基板（母材結合体３０）を第５ブロックのＵＶキュア部に移送し、表示エリア１２をマスクしてシール接着剤２４の部分すべてにＵＶ照射手段７４によりＵＶ光を照射する。この時、１００−２００ｍＷ／ｃｍ２の光量 で２０−３０秒程度照射するのが望ましい。またこの後、基板全体を加熱するのがよい。ＵＶキュア終了後、貼り合せ基板（母材結合体３０）は、第６ブロックに移送され、その後、オーブンにて熱キュアが行われる。これにより、基板の貼り合せは完了する。
上記の例としては、シール接着剤２４のキュアは、ＵＶ光と熱を併用して行ったが、それぞれ単一のキュアであってもかまわない。
この後、貼り合せ基板（母材結合体３０）を個々の素子に分断し、配線を行って反射型の液晶表示装置２が完成する。
【００２６】
上記の製造方法で作製された反射型の液晶表示装置２は、セルギャップの均一性が良好で、画像として評価した場合、駆動時の明暗ムラがほとんど無く、リアプロジェクションディスプレイに搭載した場合は、色ムラ等の画像不良のない良好な映像を表示できた。また、製造工程内では、セルギャップ不均一として排除される不良が低減できるので、製造歩留りを向上させることができる。
尚、図１に示す場合には、各ブロックを直線状に配列した製造システム３２を例にとって説明したが、これに限定されず、図５に示すように、基板搬送用のロボットアーム８０を中心として、その周囲に第１〜第６の各ブロックをクラスタ型に配置するようにしてもよい。ここで第１ブロックには母材カセットを用意し、第６ブロックには貼り合わせ基板回収セットを用意する。また、別途、透明電極基板であるガラス基板を収容するガラス基板カセット８２も用意する。これにより、各ブロック間は、上記ロボットアーム８０を用いて基板等が搬送されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】液晶表示装置の製造システムの一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る液晶滴下装置を示す構成図である。
【図３】液晶滴下管を有する滴下ヘッドを示す拡大図である。
【図４】液晶ＬＣを突出させたときの液晶滴下管の状態を示す図である。
【図５】クラスタ型の製造システムを示す概略平面図である。
【図６】一般的な反射型の液晶表示装置の一例を示す拡大断面図である。
【図７】図６に示す液晶表示装置の分解斜視図である。
【図８】液晶表示装置の製造方法の一例を説明するための斜視図である。
【符号の説明】
【００２８】
２…液晶表示装置、４…画素電極基板、６…透明電極基板、１０…画素電極、１２表示エリア、２４…シール接着剤、２６…画素電極基板母材、２８…透明電極基板母材、３０…母材結合体、３２…製造システム、３４…搬送機構（載置台）、４６…液晶滴下装置、４８…液晶滴下ユニット、５０…光照射手段、５２…滴下制御部、５４…滴下ヘッド、５６…液晶滴下管、５７…管本体、５８…液晶付着防止膜、６０…照射光発生源、６２…光ファイバ、６４…照射ヘッド、ＬＣ…液晶。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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