(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶を収容した収容部の吐出口から液晶を押し出し、該吐出口に所定量の液晶滴を形成する工程と、
上記収容部および／または吐出口に振動を与えることによって上記液晶滴を吐出口から切り離し、液晶パネルに用いられる基板に付着させる工程と、を備え、
上記基板上に液晶を封止する領域を複数取る場合、不良が発生した領域を選別し、不良が発生した領域には液晶の付着を行わず、
上記不良が発生した領域に、液晶を封止するためのシール材を、不良の無い領域と同様に描画することを特徴とする液晶パネルの製造方法。
【請求項２】
吐出口を備えたシリンダ内の液晶をピストンによって吐出口から所定量押し出した後、圧電素子の振動をシリンダおよび／または吐出口に与えることによって上記液晶滴を吐出口から切り離し、液晶パネルに用いられる基板に付着させ、
上記基板上に液晶を封止する領域を複数取る場合、不良が発生した領域を選別し、不良が発生した領域には液晶の付着を行わず、
上記不良が発生した領域に、液晶を封止するためのシール材を、不良の無い領域と同様に描画することを特徴とする液晶パネルの製造方法。
【請求項３】
上記基板に対して吐出口を複数配置し、該複数の吐出口の一部または全部を選択して、上記液晶滴を基板上の複数箇所に同時に付着させることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶パネルの製造方法。
【請求項４】
液晶の吐出口を備え、液晶を収容する収容部と、
該収容部に嵌挿され、吐出口から液晶を押し出し、吐出口に液晶滴を形成するピストンと、
ピストンの押し出し量を回転量によって制御するモータと、
吐出口に形成された液晶滴を、収容部および／または吐出口に振動を与えることによって切り離し、液晶パネルに用いられる基板に付着させる圧電素子と、
上記基板上に液晶を封止する領域を複数取る場合、不良が発生した領域の情報に基づいて、不良が発生した領域には液晶の付着を行わないように、上記モータおよび圧電素子の作動を停止させるとともに、上記不良が発生した領域に、液晶を封止するためのシール材を、不良の無い領域と同様に描画するようにシール描画を制御する制御部と、
を備えていることを特徴とする液晶パネルの製造装置。
【請求項５】
上記吐出口を複数備えると共に、
上記制御部は、該複数の吐出口の一部または全部を選択して、上記液晶滴を基板上の複数箇所に同時に付着させることを特徴とする請求項４に記載の液晶パネルの製造装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載の液晶パネルの製造装置と、
液晶の滴下を終えた基板と、液晶パネルに用いるもう一方の基板との貼り合わせを行う貼合せ部と、
両基板間に液晶を封止するためのシール材に対する硬化処理を行う硬化部と、を備えたことを特徴とする液晶パネルの製造システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶パネルの製造に関し、特に液晶パネルを構成する２枚の基板間に液晶を充填するための方法と、該方法を実施する装置およびシステムとに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の液晶パネルの製造方法としては、例えば所望のサイズの液晶パネル複数枚分のサイズを有するＴＦＴ(Thin Film Transistor)基板およびカラーフィルタ基板の貼り合わせを行い、液晶パネルのサイズに合わせて複数のセル体に分断した後で、各セル体に対して液晶の注入を行っている。
【０００３】
より具体的には、ＴＦＴ基板およびカラーフィルタ基板の一方の上に、液晶注入口を設けるように液晶封止用のシール印刷（またはシール描画）を行い、ＴＦＴ基板およびカラーフィルタ基板の他方との貼り合せを行う。続いて、注入口がセル体の側面に出るように矩形状もしくは短冊状に基板を分断する。そして、上記注入口を液晶皿に入れた液晶に漬け、真空中でセル体内へ液晶を注入するようになっている。
【０００４】
しかし、このような従来の方法には、液晶皿に液晶が残らざるを得ないことによる液晶ロス、長い注入時間、注入口封止・洗浄工程を要する処理の煩雑さなどの多々の課題がある。
【０００５】
そこで、このような課題を解決するために、基板貼合せ時に、ＴＦＴ基板およびカラーフィルタ基板の一方の上に液晶を滴下し、基板貼合せによって、セルギャップ内に液晶が行き渡るようにする充填方法が考案されている。この方法によれば、液晶ロスを削減できるとともに、液晶充填時間を短縮し、注入口封止・洗浄などの工程を省略できるなどの効果を期待できる。
【０００６】
この方法は、例えば特許第３０８４９７５号公報、特開平３−２４６５１４号公報、特開平５−２８１５６２号公報などに開示されている。
【０００７】
例えば、特許第３０８４９７５号公報に開示された方法では、液晶を封止するためのシール材を電極基板に印刷し、シール材で囲まれた領域内に複数滴の液晶を付着させる。液晶を付着させる手段は、シリンダおよびパルスモータで駆動されるピストンを備え、シリンダ内に充填された液晶を、ピストンを押し出すことにより、シリンダの先端に装着された細いパイプから、上記領域内に液晶滴を吐出し直接的に付着させる。すなわち、ピストンを所定量押し出すことにより、液晶滴を１滴付着させることができるから、必要な充填量に達するまで、細いパイプを基板に対して相対的に移動させながら上記の動作を繰り返すことになる。
【０００８】
また、滴下量の制御は、初めに測定する電極基板の重量を基準として、液晶滴を付着させたことによる微小重量変化を測定することによって、必要な充填量に対する不足分を割り出すことで行っている。
【０００９】
一方、特開平３−２４６５１４号公報に開示された方法は、インクジェットプリンタのインク吐出方式を応用したものである。すなわち、液晶溜室を備えた液晶供給ノズルの本体に圧電素子を設け、圧電素子の振動によって、液晶供給ノズルから液晶を吐出させる。このとき、液晶供給ノズルおよび基板を相対的に動かすことにより、基板に対する液晶の滴下位置を変えることができる。
【００１０】
また、液晶の吐出量は、液晶供給ノズルにおいて圧電素子を取り付ける振動部の面積と振幅とによって決めることができ、振動部の振幅は、圧電素子に印加する電圧によって制御することができる。同公報の実施例によると、液晶供給ノズルからの１回あたりの液晶の吐出量は、０．１ｍｇ〜０．０１ｍｇの範囲に制御されている。
【００１１】
さらに、特開平５−２８１５６２号公報に開示された方法もまた、インクジェットプリンタのインク吐出方式を応用したものである。すなわち、液晶が充填される圧力室内に圧電素子を配し、パルス電圧で駆動される圧電素子の変位によって、圧力室の端部の吐出口から液晶を押し出す。押し出された液晶は、基板上にスクリーン印刷された封止材による包囲領域内に噴霧される。
【００１２】
同公報の実施例によると、１滴の吐出量は、３．０×１０-4ｍｇであり、上記封止材による包囲領域内を３７０ｍｇの総吐出量に達するまで、０．５ｍｍピッチのライン走査を繰り返すようになっている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の液晶充填方法では、液晶充填に要する時間の短縮を図ることができないという共通の問題点を抱えている。
【００１４】
まず、特許第３０８４９７５号公報に開示された方法では、シリンダ内に充填された液晶をパルスモータで駆動されるピストンによって細いパイプから押し出す構成を採用しているので、大粒の滴下しか行えず、セル毎の細かな制御を行うことができない。
【００１５】
一方、細いパイプから押し出された少量の液晶を基板に直接付着させるために、シリンダを例えば上下に往復動させることによって、細いパイプの先端から突出した液晶を直接、基板に付着させるという方法も考えられるが、この方法では、その上下動の繰り返しを基板全面に対して行うことにより、滴下時間が長大化する。
【００１６】
なお、シリンダを往復動させる理由は次のとおりである。仮に、細いパイプと基板とを離間させた状態で、一定量の液晶を精度良く、細いパイプから液晶の自重を利用して滴下することができるのなら、シリンダを往復動させる必要は無い。ところが、上記液晶の一定量は、例えば２インチサイズの小型セルであれば、高々数ｍｇ程度の微小量なので、細いパイプから押し出された液晶は、細いパイプの先端から突出するものの、表面張力が働くため細いパイプから自重で離れることができない。
【００１７】
もちろん、液晶の押し出し量を大きくすれば、大きな滴となるから、細いパイプから自重で離れることになる。しかし、この場合には、液晶の吐出分解能が粗くなるので、予め定まっている液晶の総充填量に過不足無く到達することが困難になる。なぜなら、液晶の滴下は１滴の整数倍でしか行うことができず、１滴以下の小滴を作り出すことができないために、１滴の整数倍を総充填量に等しく合わせることが、吐出分解能が粗くなる程、困難になるからである。
【００１８】
次に、特開平３−２４６５１４号公報および特開平５−２８１５６２号公報に開示された、インクジェットプリンタのインク吐出方式を応用した方法では、１滴の吐出量が極めて微小量であるため、例えば、特開平５−２８１５６２号公報に実施例として開示されているように、ライン描画を０．５ｍｍピッチで行っている。０．５ｍｍピッチのライン描画を基板のほぼ全面に施すことが、液晶充填時間の長大化を招くことはいうまでもない。例えば、液晶パネルのサイズが３０ｍｍという小さな場合でも３０往復のライン描画が必要であり、サイズが５００ｍｍを超える基板ともなれば、数百往復のライン描画が必要となる。また、基板の実用サイズが拡大している現状では、液晶パネルの製造時間を短縮し製造ラインの効率を向上させることが可能な液晶充填方法が強く望まれているのに対して、上記の方法ではそのような要望に応えることができない。
【００１９】
なお、圧電素子を用いた１滴あたりの吐出量は、吐出口の口径、圧電素子の形状、駆動電圧等を変えることによって、ある程度コントロールすることができる。しかし、圧電素子を用いた吐出方法は、１滴あたりの吐出量を一定にすることが困難、言い換えれば、１滴あたりの吐出量に再現性が無いという問題を本来的に有している。
【００２０】
したがって、圧電素子を用いた滴下方法では、吐出量に再現性が無いために、液晶の総充填量に到達したか否かを確認しながら、圧電素子を駆動することが不可欠となる。このために、滴下重量の現在値を計測する工程や、計測した現在値を圧電素子の制御系にフィードバックして、総充填量に対する不足分を割り出す工程や、不足分に対して圧電素子を再駆動する工程が必要になる。この結果、液晶充填時間が長大化することになる。
【００２１】
さらに、液晶充填量の精度を上げるために、圧電素子を用いた吐出方法では、１滴あたりの吐出量を極めて微小にして吐出分解能を上げるようにしている。これにより、１滴あたりが極めて微小量の液晶を、基板のほぼ全面に滴下するので、液晶充填時間は益々長くならざるを得ない。
【００２２】
その上、大型マザー基板の場合、基板重量が１ｋｇにもなるのに対し、ｍｇオーダーの重量不足または重量変化を計測することの困難性の問題も有る。
【００２３】
例えば２インチサイズの小型セルであれば、液晶の総充填量は５μｌ（約５ｍｇ）と非常に少なく、大型ガラス基板の総重量の測定誤差がそのままセルの滴下量のばらつきとなるため、非常に精密な重量測定を行う必要がある。また、１ｋｇの分母に対するｍｇオーダーの重量不足または重量変化を計測できるとしても、計測値がゆらぎから収束するまでにある程度の時間を要することが予測され、液晶充填時間のさらなる長大化を招くおそれがある。
【００２４】
このような液晶充填量を重さで計測して液晶充填の駆動系にフィードバックすることは、圧電素子を用いない上記特許第３０８４９７５号公報の液晶充填方法においても採用されているので、液晶充填量を重さで計測することに伴う問題は、同方法にも同様に該当する。
【００２５】
以上、従来の液晶充填方法は、充填時間を短縮することが困難であるという共通の問題を抱えている点を説明したが、さらに個別的な問題点を以下に指摘する。
【００２６】
まず、上記特許第３０８４９７５号公報の液晶充填方法において、細いパイプを複数本用いて、複数滴を同時に滴下することで、充填時間の短縮を図ろうとする場合、液晶充填量をマザー基板全体の重量変化によって計測するのであるから、パイプ間における滴下量のばらつき発生を検出することは不可能である。したがって、この場合には、各パイプの制御量を正確に決めることができない。この結果、液晶充填量の目標値に速やかに到達することが困難になる。
【００２７】
さらに、同方法で、前述のように、少量の液晶を基板に付着させるために基板表面の滴下部ヘパイプを接近させるとすれば、特に、小型パネルの場合には１つのセルに滴下する液晶の量も非常に少ないため、基板表面にパイプを非常に接近させた状態で、間隔を厳密に制御しなければならない。この制御の精度が悪い場合には、パイプの先端が基板に接触し、基板上に形成しておいた配向膜の損傷によるパネル表示不良が発生することになる。
【００２８】
一方、特開平５−２８１５６２号公報の液晶充填方法では、液晶の粘度を下げて吐出しやすくするために、滴下ヘッドに液晶撹拌機やヒータなどをユニットとして組み込んでいるので、滴下ヘッドの質量が大きくならざるを得ない。このため、質量の大きい滴下ヘッドを高速で往復駆動することは困難であり、インクジェットプリンタによる紙の印刷と同様、基板上の全セルに液晶を滴下するのに数分以上の時間がかかり、生産性が取り分け低くなる。
【００２９】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、液晶滴下量の高精度化と高生産効率とを両立させることのできる液晶パネルの製造方法と、その製造方法を実施する製造装置および製造システムとを提供することにある。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
・本発明に係る液晶パネルの製造方法は、上記の課題を解決するために、液晶を収容した収容部の吐出口から液晶を押し出し、該吐出口に所定量の液晶滴を形成する工程と、上記収容部および／または吐出口に振動を与えることによって上記液晶滴を吐出口から切り離し、液晶パネルに用いられる基板に付着させる工程と、を備えている。
【００３１】
ここで、液晶パネルとは、２枚の基板間に保持された間隙に液晶を封入し、該基板間に印加する電界によって液晶の光学特性が変化することを利用して情報の表示を行う液晶表示装置の主要構成部材である。そのサイズは、小型の携帯情報端末用からテレビのような大型画像表示用を含んで、多様である。
【００３２】
また、吐出口から切り離した液晶滴を基板に「付着させる」とは、液晶滴の自重を利用した自由落下、すなわち滴下を含むのみならず、自由落下以外の軌道を描いた後に基板に到達する場合をも含んでいる。ただし、以降の説明では、「滴下」という表現も適宜用いるが、その場合、「滴下」の意味は上記の「付着」と同義とする。
【００３３】
上記の構成により、吐出口から液晶を押し出し、該吐出口に所定量の液晶滴を形成することによって、基板に付着させる液晶の量を、極めて高い再現性をもって制御することができる。
【００３４】
また、液晶滴の量が所定量に制御された状態で、収容部および／または吐出口に振動を与えることにより、収容部の瞬間的な容積変動および／または吐出口の瞬間的な振動によって上記液晶滴を吐出口から切り離すので、表面張力に抗して液晶滴を自重で該吐出口から落下させる場合と比較して、液晶滴の所定量を微小量に設定することができる。ただし、この微小量は、インクジェット方式のような圧電素子の振動のみで吐出口から液晶滴を吐出させる場合ほど小さくする必要が無い。なぜなら、圧電素子のみによる吐出量の再現性の低さを、フィードバック制御で補償するにあたって、液晶充填精度を上げるために、吐出分解能を小さくする必要が無いからである。
【００３５】
これにより、所定量が微小量に設定された液晶滴を、極めて高い再現性で基板に付着させることができるので、各種サイズの液晶パネルに必要な多様な液晶充填量を、液晶滴の滴下数で決めることができる。すなわち、液晶パネルのサイズに応じて予め液晶滴の滴下数を決めることができるので、その決めておいた数だけ、液晶滴を滴下しさえすれば、液晶充填量の目標値に正確に到達することができる。
【００３６】
この結果、液晶充填量の現在値を計測して、液晶充填量の制御系にフィードバックし、液晶充填量の目標値に対する不足分を調整する工程を省略することができる。これにより、液晶充填時間を短縮することができる。
【００３７】
また、吐出口から押し出した液晶滴を、吐出口を基板に近づけることによって直接的に基板に付着させる方法ではないので、吐出口を基板に対して離接させる必要が無い。その上、液晶滴の大きさをインクジェット方式より大きな所定量に設定できるので、滴下ピッチをインクジェット方式より大きくすることができる。これらの利点により、液晶充填時間をより一層短縮することができる。
【００３８】
なお、吐出口の振動を利用して液晶滴を吐出口から切り離す場合、吐出口に与える振動は、吐出口の動きに液晶滴が追従できない速度を持つことが好ましい。なぜなら、吐出口の先端の動きに液晶滴が追従できなければ、液晶滴が自由落下して基板に付着することが可能になり、液晶滴の付着位置の調整が容易になるからである。
【００３９】
また、この場合の吐出口の振動回数は、往復１回またはその１／２回程度でよい。
【００４０】
さらに、収容部の瞬間的な容積変動によって、液晶滴を吐出口から切り離す場合には、収容部を内方へ収縮させた後、瞬時に外方へ膨張させることが好ましい。
【００４１】
なお、吐出口に形成された微小量の液晶滴を振動によって切り離すには、吐出口が突出し、先端に向かって先細りの形状をした、いわゆるノズルであることが好ましい。
【００４２】
・本発明に係る液晶パネルの製造方法は、上記の課題を解決するために、吐出口を備えたシリンダ内の液晶をピストンによって吐出口から所定量押し出した後、圧電素子の振動をシリンダおよび／または吐出口に与えることによって上記液晶滴を吐出口から切り離し、液晶パネルに用いられる基板に付着させる。
【００４３】
上記の構成により、既に説明したとおりの作用効果を奏する上に、シリンダに充填された液晶を吐出口から所定量押し出すために、その押し出しを担うピストンの変位量を制御するといった簡便、かつ高精度が充分確立された構成を採用することができる。
【００４４】
また、吐出口に振動を伝えるマイクロアクチュエータを、圧電素子やボイスコイル、磁歪素子等で構成することが可能であるが、中でも、圧電素子が高速応答性の観点で優れている。圧電素子にパルス信号を与えることにより、上述したような、収容部の瞬間的な容積変動および／または吐出口の瞬間的な振動を容易に作ることができる。
【００４５】
・本発明に係る液晶パネルの製造方法は、上記の工程に加えて、上記基板に対する液晶滴の滴下間隔である滴下ピッチを、上記基板に取った２次元直交座標軸の一方について変数ｘとし、他方について変数ｙとし、上記基板と上記基板に対向して配置する他の基板との間隙を定数ｔとし、液晶滴の上記所定量を変数ｖとし、液晶充填量を所定体積Ｖとするとき、
Ｖ＝ｎｖ（ｎは自然数）、ｖ＝ｘｙｔ
という関係と、必要な生産効率とを満足するように、上記変数ｘ、ｙ、ｖを定めてもよい。
【００４６】
ここで、２枚の基板間の間隙（ｔ）は、液晶パネルの設計によって定められる定数であり、液晶充填量（Ｖ）は、液晶パネルのサイズと上記間隙（ｔ）とによって自ずと定まる値を持つ。したがって、基板に取った２次元直交座標軸の一方に沿って、基板に対して変数ｘの間隔で液晶をライン状に滴下し、ライン状の滴下の間隔を２次元直交座標軸の他方に沿って変数ｙだけ開けるようにすると、滴下ピッチ（ｘ，ｙ）および間隙（ｔ）で定まる体積を充填するのに必要な１滴あたりの上記所定量（ｖ）は、ｖ＝ｘｙｔで表すことができる。
【００４７】
ただし、１滴あたりの所定量（ｖ）を自然数倍（正の整数倍）して、必要な液晶充填量Ｖに等しくなることが、液晶パネルのサイズに応じて予め定めた滴下数（ｎ）だけ、液晶滴を滴下しさえすれば、液晶充填量の目標値（Ｖ＝ＸＹｔ；Ｘ，Ｙ：シール描画領域内寸法）に正確に到達することができるようにするために重要である。
【００４８】
また、基板上の液晶を封止する領域に対して、１滴の滴下で液晶充填量の目標値に等しくする（すなわちｖ＝Ｖとする）こともできるが、２枚の基板の貼り合わせによって、基板間の間隙の隅々に速やかに液晶が回り込むためには、生産効率の許す範囲で所定量（ｖ）を小さくし、液晶を封止する領域に複数滴を散在させることが好ましい。したがって、この観点から、滴下ピッチ（ｘ，ｙ）に関して、生産効率と所定量（ｖ）との両方に要求される条件を満足するように定めることが好ましい。
【００４９】
・本発明に係る液晶パネルの製造方法は、上記の工程に加えて、上記変数ｘ、ｙについて、
ｘ≧５ｍｍ、ｙ≧５ｍｍ
と設定してもよい。
【００５０】
これにより、滴下ピッチ（ｘ，ｙ）を５ｍｍ以上とすることにより、各種サイズの液晶パネルについて必要な生産効率を達成することができる。より具体的には、液晶滴下工程の次に行う真空引き／基板貼り合わせ工程のタクト（処理時間）より液晶滴下工程のタクトを短くすることができ、必要な生産効率を達成することができる。
【００５１】
・本発明に係る液晶パネルの製造方法は、上記の工程に加えて、上記基板に対して吐出口を複数配置し、該複数の吐出口の一部または全部を選択して、上記液晶滴を基板上の複数箇所に同時に付着させることを特徴としている。
【００５２】
上記の方法により、複数の吐出口を用いて、液晶滴を基板上の複数箇所に同時に付着させるから、基板全体に液晶滴を滴下するのに要する時間を、吐出口の使用数に反比例して短くすることができる。
【００５３】
さらに、複数の吐出口の一部または全部を選択的に用いるので、基板上における液晶を封止する領域、すなわちセル領域の取り方に応じてフレキシブルに対応することができる。
【００５４】
・本発明に係る液晶パネルの製造方法は、上記の工程に加えて、上記基板上に液晶を封止する領域を複数取る場合、不良が発生した領域を選別し、不良が発生した領域には液晶の付着を行わないことを特徴としている。
【００５５】
これにより、不良が発生した領域は、そのままでは液晶パネルを製造することができないため、そのような領域に液晶を滴下しても、液晶を無駄にすることになる。したがって、上記の方法によれば、そのような無駄の発生を防止することができる。
【００５６】
・本発明に係る液晶パネルの製造方法は、上記の工程に加えて、上記不良が発生した領域に、液晶を封止するためのシール材を、不良の無い領域と同様に描画することを特徴としている。
【００５７】
これによれば、不良が発生した領域にシール材を描画しない場合には、シール材の無駄を無くすことができるものの、シール材を描画しなかったことで、２枚の基板を貼り合わせたときの間隙を均一に保持できなくなる問題を誘発するおそれがある。この問題は、特に、不良が発生した領域に隣り合う正常な領域において発生しやすい。
【００５８】
したがって、不良が発生した領域にも不良の無い領域と同様にシール材を描画することにより、基板間の間隙を均一に保持する確実性が向上する。
【００５９】
・本発明に係る液晶パネルの製造装置は、上記の課題を解決するために、液晶の吐出口を備え、液晶を収容する収容部と、該収容部に嵌挿され、吐出口から液晶を押し出し、吐出口に液晶滴を形成するピストンと、ピストンの押し出し量を回転量によって制御するモータと、吐出口に形成された液晶滴を、収容部および／または吐出口に振動を与えることによって切り離し、液晶パネルに用いられる基板に付着させる圧電素子と、を備えている。
【００６０】
上記の構成によれば、モータの回転量によってピストンの押し出し量を制御する構成は、ピストンの押し出し量を正確に定めることができる技術として確立している。したがって、収容部の吐出口から押し出される液晶滴の体積を予め定めた所定量に正確に決めることができる。
【００６１】
この正確な所定量を有する液晶滴を、吐出口に形成した状態で、収容部および／または吐出口に振動を与えることによって吐出口から液晶滴を切り離すので、液晶パネルに用いられる基板に対し、正確な所定量を有する液晶滴を付着させることができる。
【００６２】
なお、液晶滴の量が所定量に制御された状態で、収容部および／または吐出口に振動を与えることにより、収容部の瞬間的な容積変動および／または吐出口の瞬間的な振動によって上記液晶滴を吐出口から切り離すので、表面張力に抗して液晶滴を自重で該吐出口から落下させる場合と比較して、液晶滴の所定量を微小量に設定することができる。ただし、この微小量は、再現性が高いため、インクジェット方式のような圧電素子の振動のみで吐出口から液晶滴を吐出させる場合ほど小さくする必要が無い。なぜなら、圧電素子のみによる吐出量の再現性の低さを、フィードバック制御で補償するにあたって、液晶充填精度を上げるために、吐出分解能を小さくする必要が無いからである。
【００６３】
これにより、所定量が微小量に設定された液晶滴を、極めて高い再現性で基板に付着させることができるので、各種サイズの液晶パネルに必要な多様な液晶充填量を、液晶滴の滴下数で決めることができる。すなわち、液晶パネルのサイズに応じて予め液晶滴の滴下数を決めることができるので、その決めておいた数だけ、液晶滴を滴下しさえすれば、液晶充填量の目標値に正確に到達することができる。
【００６４】
この結果、液晶充填量の現在値を計測して、液晶充填量の制御系にフィードバックし、液晶充填量の目標値に対する不足分を調整する構成を省略することができる。これにより、従来より簡素化した構成によって液晶充填時間を短縮することができる。
【００６５】
また、吐出口から押し出した液晶滴を、吐出口を基板に近づけることによって直接的に基板に付着させる必要が無いので、吐出口を基板に対して離接させる構成をも必要としない。その上、液晶滴の大きさをインクジェット方式より大きな所定量に設定できるので、滴下ピッチをインクジェット方式より大きくすることができる。これらの利点により、従来より一層簡素化した構成によって液晶充填時間をより一層短縮することができる。
【００６６】
なお、吐出口の振動を利用して液晶滴を吐出口から切り離す場合、吐出口に与える振動は、吐出口の動きに液晶滴が追従できない速度を持つことが好ましい。なぜなら、吐出口の先端の動きに液晶滴が追従できなければ、微小量の液晶滴が自由落下して基板に付着することが可能になり、液晶滴の付着位置の調整が容易になるからである。
【００６７】
また、この場合の吐出口の振動回数は、往復１回またはその１／２回程度でよい。
【００６８】
さらに、収容部の瞬間的な容積変動によって、液晶滴を吐出口から切り離す場合には、収容部を内方へ収縮させた後、瞬時に外方へ膨張させることが好ましい。
【００６９】
さらに、吐出口に形成された微小量の液晶滴を振動によって切り離すには、吐出口が突出し、先端に向かって先細りの形状をした、いわゆるノズルであることが好ましい。
【００７０】
なお、圧電素子を収容部の内部に設けてもよいが、収容部の外面に取り付ける構成が最も簡便である。例えば、吐出口を収容部から下向きに突き出させる場合には、その上方の側壁に取り付けることで、収容部の容積を瞬間変動させる、あるいは収容部および／または吐出口の先端に水平方向の振動を与えてもよい。また、この構成のまま横向きに寝かせる姿勢を取り、収容部および／または吐出口の先端に鉛直方向の振動を与えてもよい。さらに、吐出口を収容部の底部に設け、該底部における吐出口の周縁にドーナツ状の圧電素子を取り付け、収容部および／または吐出口に鉛直方向の振動を与えてもよい。
【００７１】
また、圧電素子の取り付け位置は１箇所に限定されるものではなく、収容部の複数箇所に取り付けて、その振動の総和が適切になるように設計してもよい。
【００７２】
さらに、吐出口の形状、口径、長さ等についても、液晶滴の大きさと切り離し安さとの関係で適宜定めることができる。
【００７３】
・本発明に係る液晶パネルの製造装置は、上記の構成に加えて、少なくとも上記収容部およびピストンを備えた滴下ヘッドを、上記基板に対して２次元移動させる移動機構と、上記滴下ヘッドの移動量、および上記モータの回転量を制御する制御部とを備え、上記基板に対する液晶滴の滴下間隔である滴下ピッチを、上記基板に取った２次元直交座標軸の一方について変数ｘとし、他方について変数ｙとし、上記基板と上記基板に対向して配置する他の基板との間隙を定数ｔとし、吐出口に形成する液晶滴の体積を変数ｖとし、液晶充填量を所定体積Ｖとするとき、
Ｖ＝ｎｖ（ｎは自然数）、ｖ＝ｘｙｔ
という関係と、必要な生産効率とを満足するように定められた上記変数ｘ、ｙ、ｖに基づいて、上記制御部が、移動機構およびモータを制御してもよい。
【００７４】
上記の構成により、制御部が移動機構を制御することによって、滴下ヘッドは、基板に取った２次元直交座標軸の一方に沿って移動しながら、基板に対して変数ｘの間隔で液晶をライン状に滴下し、１ラインの滴下が終了すると、滴下ヘッドは、２次元直交座標軸の他方に沿って変数ｙだけ移動し、再び、新たなラインの滴下を行う。
【００７５】
滴下時には、上記の条件で定められる変数ｖで表される体積の液晶滴を、ピストンが吐出口から押し出すように、制御部がモータを制御することによってピストンの押し出し量を制御する。これにより、ｎ滴の液晶滴が基板に滴下され、他方の基板を貼り合わせたときに、間隙（ｔ）を正確に満たす、過不足の無い液晶が充填される。
【００７６】
なお、上記の構成において、各変数ｘ、ｙ、ｖ、および各定数ｔ、Ｖ相互の関係、および満足すべき条件が設定される理由については、液晶パネルの製造方法に関して既に説明したとおりなので、重複する説明を省略する。
【００７７】
・本発明に係る液晶パネルの製造装置は、上記の構成に加えて、上記変数ｘ、ｙについて、
ｘ≧５ｍｍ、ｙ≧５ｍｍ
と設定してもよい。
【００７８】
これにより、各種サイズの液晶パネルについて必要な生産効率を液晶パネルの製造装置に達成させることができる。
【００７９】
・本発明に係る液晶パネルの製造装置は、上記の構成に加えて、上記吐出口を複数備えると共に、該複数の吐出口の一部または全部を選択して、上記液晶滴を基板上の複数箇所に同時に付着させる制御部を備えていてもよい。
【００８０】
これにより、制御部は、複数の吐出口を用いて、液晶滴を基板上の複数箇所に同時に付着させるから、基板全体に液晶滴を滴下するのに要する時間を、吐出口の使用数に反比例して短くすることができる。
【００８１】
さらに、制御部は、複数の吐出口の一部または全部を選択的に制御し、吐出口の一部または全部から液晶滴を吐出可能とするので、基板上におけるセル領域の取り方に応じてフレキシブルに対応することができる。
【００８２】
なお、複数の吐出口の一部または全部を選択するとは、例えば、各吐出口に対して独立した収容部、ピストンおよび圧電素子を設けている場合には、制御部が、選択した吐出口に対応するピストンおよび圧電素子の駆動を行うことを意味する。また、複数の吐出口の一部または全部に共用される収容部、ピストンおよび圧電素子を設けている場合には、各吐出口を選択的に開閉する機構を制御部が制御することを意味する。
【００８３】
・本発明に係る液晶パネルの製造装置は、上記の構成に加えて、上記基板上に液晶を封止する領域を複数取る場合、不良が発生した領域の情報に基づいて、不良が発生した領域には液晶の付着を行わないように、上記モータおよび圧電素子の作動を停止させる制御部を備えていることを特徴としている。
【００８４】
上記の構成により、電極形成不良、絶縁不良、配向膜形成不良、カラーフィルタ形成不良等の何らかの不良が発生した領域については、液晶の滴下工程の前に、不良が発生した領域を特定する情報（位置情報等）を制御部に取得させる。これにより、制御部は、液晶パネルを製造できない不良の領域に対しては、モータおよび圧電素子の作動を停止させ、液晶の滴下を行わない。これにより、液晶のロスを防止することができる。
【００８５】
なお、上述の移動機構およびモータを制御する「制御部」、吐出口の一部または全部を選択する「制御部」、モータおよび圧電素子の作動を停止させる「制御部」は、互いの機能を兼備することができる。
【００８６】
・本発明に係る液晶パネルの製造システムは、上記液晶パネルの製造装置と、液晶の滴下を終えた基板と、液晶パネルに用いるもう一方の基板との貼り合わせを行う貼合せ部と、両基板間に液晶を封止するためのシール材に対する硬化処理を行う硬化部と、を備えたことを特徴としている。
【００８７】
これにより、液晶滴下時間の短縮によって優れた生産効率を達成する液晶パネルの製造システムを提供することができる。
【００８８】
なお、滴下を行う液晶パネルの製造装置と、貼合せ部と、硬化部とは互いに分離可能で連結機構によって一体化可能な構成でもよいし、互いに分離できない一体装置の構成であってもよい。
【００８９】
また、本発明に係る液晶パネルの製造装置は、上記の構成に加えて、上記不良が発生した領域に、液晶を封止するためのシール材を、不良の無い領域と同様に描画するようにシール描画を制御する制御部を備える構成としてもよい。
【００９０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について図１ないし図８に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００９１】
初めに、図１に基づいて、予め定めた所定量の液晶滴を吐出する滴下ヘッド１の構成を説明する。
【００９２】
滴下ヘッド１は、液晶１００を収容するシリンダ２（収容部）、シリンダ２からテーパーに続いて先細る形状とした滴下ノズル３（吐出口）、シリンダ２内に配されたピストン４、ピストン４の押し出し量（変位量）を回転量によって制御するステッピングモータ５、ステッピングモータ５の回転をピストン４の押し出しに変換する送り出し機構６、シリンダ２の外側面に固着され、シリンダ２の容積に瞬間的な変動を与える役割、または滴下ノズル３に瞬間的な振動を与える役割を担う圧電素子７、液晶１００が滴下ノズル３から一定の粘度で吐出されるように、液晶１００の温度を調節する温度補償機構８を備えている。
【００９３】
滴下ノズル３の口径は、０．１ｍｍ前後であり、０．１μｌから５μｌ程度の範囲に設定された液晶滴を吐出する。なお、吐出口に形成された微小量の液晶滴を切り離すのに、後で説明するように、シリンダ２の容積の瞬間変動効果を利用する場合には、滴下ノズル３の代わりに、平坦な円筒底面に吐出口を穿孔形成した構成を採用することもできるが、振動効果を利用する場合には、吐出口が突出し、先端に向かって先細るノズル形状であることが好ましい。後者の場合には、滴下ノズル３の先端に表面張力でとどまっている液晶滴を圧電素子７の振動によって瞬間的に振り切るに足りる変位を、滴下ノズル３の先端がするように、滴下ノズル３の長さを定めるとよい。
【００９４】
また、滴下ノズル３の先端は、撥水性を高めた方が液晶滴を切りやすいので、例えばポリテトラフルオロエチレンによるコーティングまたは同素材の加工品を用いた撥水処理を施すことが好ましい。これにより、滴下ノズル３の先端から押し出された液晶滴が、滴下ノズル３の先端部およびその周縁部に付着することを防止でき、安定した量の液晶滴を切り離すことができる。
【００９５】
なお、ピストン４の押し出し量に対して滴下ノズル３の先端に形成される液晶滴の大きさを最適化するためには、液晶の比重、粘性、表面張力、滴下ノズル３との親和性または撥水性に応じてノズル径を設計することが好ましい。
【００９６】
ステッピングモータ５は、一定量回転させる制御が容易なので、その回転量は、ネジなどを用いた送り出し機構６によって、ピストン４の押し出し量に正確に変換されるようになっている。なお、ステッピングモータ５を、ロータリエンコーダ等を用いたサーボモータに置き換えてもよいし、ピストン４の一定量の送りが容易かつ精密でさえあれば、モータ以外の手段で置き換えてもよい。
【００９７】
圧電素子７は、例えばシリンダ２の外側面であって滴下ノズル３の基部に固着されているが、滴下ノズル３のテーパー形状面に設けてもよい。また、取り付け個数も１つに限定されるものではなく、複数個取り付け、その振動の総和が適切になるように設計してもよい。
【００９８】
また、図１では、圧電素子７はシリンダ２の側壁で水平方向に振動するようになっているが、例えば、図６（ａ）に示すように、滴下ヘッド１を横倒しの姿勢とし、圧電素子７が鉛直方向に振動する構成としてもよい。なお、図６（ａ）に示す滴下ノズル３は、圧電素子７による振動効果が増幅されるように、図１に示す滴下ノズル３より長く形成されている。
【００９９】
さらに、図６（ｂ）に示すように、シリンダ２の底部中央においてテーパー状に隆起する滴下ノズル３０を形成し、滴下ノズル３０の周囲を囲むようにドーナツ形状の圧電素子７０をシリンダ２の底部に固着した構成を、滴下ヘッド１に採用してもよい。この構成によっても、圧電素子７０は、シリンダ２の瞬間的な容積変動、あるいは滴下ノズル３０に対する鉛直方向の振動を与えることができる。
【０１００】
温度補償機構８は、温度センサとヒータやペルチェ素子などで構成され、シリンダ２内の液晶１００の粘度などの性質が温度によって変化しないように、液晶１００の温度を一定に制御している。
【０１０１】
次に、上述の滴下ヘッド１とその駆動系とを備えた液晶滴下装置の構成を説明する。
【０１０２】
図３に示す液晶滴下装置は、複数基の滴下ヘッド１、支持ベース１０、Ｘ駆動機構１１、支持ブロック１２、Ｙ駆動機構１３、およびコントローラ１４を備えている。なお、支持ベース１０、Ｘ駆動機構１１、支持ブロック１２、およびＹ駆動機構１３は、特許請求の範囲に記載した移動機構を構成している。
【０１０３】
支持ベース１０は、複数基の滴下ヘッド１の配列方向であるＸ方向に延伸され、複数基の滴下ヘッド１をＸ方向に移動可能に支持している。
【０１０４】
Ｘ駆動機構１１は、サーボモータ等を備え、滴下ヘッド１を支持ベース１０に沿ってＸ方向に動かし、Ｘ方向における滴下位置を制御する。なお、複数の滴下ヘッド１は、連動して一律に駆動される構成としてもよいし、独立に駆動される構成としてもよい。
【０１０５】
支持ブロック１２は、Ｘ方向に離間して対をなすように配置され、Ｘ方向に垂直なＹ方向に延伸されている。また、支持ブロック１２は、支持ベース１０を、Ｙ方向に移動可能に支持している。上記複数の滴下ヘッド１は、１対の支持ブロック１２の間で、Ｘ方向に往復動自在となっている。
【０１０６】
Ｙ駆動機構１３は、サーボモータ等を備え、支持ベース１０を支持ブロック１２に沿ってＹ方向に動かし、Ｙ方向における滴下位置を制御する。このような構成により、基板２００上の任意の位置に滴下ヘッド１を移動させることができる。
【０１０７】
なお、上記Ｘ方向およびＹ方向は、１対の支持ブロック１２の間に配置され、液晶滴１１０が滴下される基板２００に取った２次元直交座標軸の各延伸方向に相当する。
【０１０８】
コントローラ１４は、図５に示すように、滴下ヘッド１、Ｘ駆動機構１１、およびＹ駆動機構１３に対し、それぞれの制御信号を与える。より具体的には、コントローラ１４は、各滴下ヘッド１のＸ方向における位置制御信号をＸ駆動機構１１に与えると共に、支持ベース１０のＹ方向における位置制御信号をＹ駆動機構１３に与える。
【０１０９】
さらに、コントローラ１４は、前記ステッピングモータ５、圧電素子７、および温度補償機構８から構成されるノズル駆動部１５に各種制御信号を与える。すなわち、各種制御信号は、シリンダ２内の液晶１００の押し出し量に基づいてステッピングモータ５の回転量を定めた第１の制御信号、ステッピングモータ５が所定量の回転を終了したタイミングで、圧電素子７を駆動する第２の制御信号、並びに温度補償機構８が備える温度センサの検出値に基づいて、液晶１００の温度を一定に保つように、ヒータやペルチェ素子を駆動する第３の制御信号である。
【０１１０】
なお、圧電素子７を駆動する第２の制御信号は、図５に示すように、例えば１周期のパルス信号ｓである。圧電素子７は、図２（ｂ）（ｃ）に矢印Ｂ・Ｃで表すように、パルス信号ｓによって往復１回振動する。あるいは、パルス信号ｓの周期を半周期とし、圧電素子７を１／２回振動させてもよい。
【０１１１】
また、ステッピングモータ５の回転量、圧電素子７の駆動量および駆動タイミング等は、液晶の種類によって予め実験的に求めておけばよい。
【０１１２】
上記の構成において、本発明の液晶パネルの製造方法における液晶滴下プロセスは、図３に示すように、液晶パネルに用いられる上記基板２００に対して滴下ヘッド１から液晶滴１１０を滴下するにあたって、２段階に分けることができる特徴的な工程を採用している。
【０１１３】
すなわち、第１段階は、図２（ａ）（ｂ）に示すように、シリンダ２内の液晶１００を、ピストン４の矢印Ａ方向の押し出しによって、吐出口としての滴下ノズル３から所定量押し出す工程である。これにより、後述するように、液晶パネルのサイズに応じて予め定めた所定量の液晶滴を、滴下ノズル３の先端に形成することができる。ただし、この工程では、液晶滴は滴下ノズル３の先端から突出するものの、表面張力が働くため、滴下ノズル３から離れることはできない。これは、液晶滴が、表面張力に抗して自重で滴下ノズル３から落下する程の重さを持たない微小滴であることによる。
【０１１４】
なお、図２（ａ）は、液晶１００が滴下ノズル３の先端まで充填された状態を示し、図２（ｂ）は、滴下ノズル３の先端から液晶１００が所定量近く押し出された状態を示している。
【０１１５】
次に、第２段階は、図２（ｂ）（ｃ）に示すように、圧電素子７を駆動することによって、圧電素子７の振動をシリンダ２および／または滴下ノズル３に与え、それによって、滴下ノズル３の先端にとどまっている液晶滴を、図２（ｄ）に示すように、滴下ノズル３から切り離す工程である。液晶滴の量（質量または体積）は、第１段階で正確に決められているので、滴下ノズル３から切り離された液晶滴１１０は、正確な量を持って基板２００に付着する。
【０１１６】
なお、上記の第１段階における液晶滴の所定量は、コントローラ１４によって制御されるステッピングモータ５の回転量と１対１に対応しているので、ステッピングモータ５の回転量を変えてピストン４の押し出し量を変えることにより、液晶滴の大きさを様々に変えることができる。
【０１１７】
また、上記の第２段階で、液晶滴を滴下ノズル３から切り離すために生じている作用としては、以下の２通りが考えられ、さらに２通りの作用の複合的な作用によるとも考えられる。
【０１１８】
まず、第１の作用は、圧電素子７によるシリンダ２の内容積の瞬間変動である。すなわち、図２（ｂ）に示すように、圧電素子７をシリンダ２の内方（矢印Ｂ方向）に変位させることによって、液晶滴に、その吐出方向に加速度を与え、次の瞬間、図２（ｃ）に示すように、圧電素子７をシリンダ２の外方（矢印Ｃ方向）に変位させ、シリンダ２内の液晶１００を滴下ノズル３から急激に引き込むことによって、液晶滴をその慣性で滴下ノズル３の先端に残す、すなわち液晶滴を滴下ノズル３から切り離すことができると考えられる。
【０１１９】
一方、第２の作用は、圧電素子７の振動による滴下ノズル３の先端の瞬間的な振動である。すなわち、図２（ｂ）（ｃ）に示すように、圧電素子７をシリンダ２の内方（矢印Ｂ方向）および外方（矢印Ｃ方向）の少なくとも一方に急激に変位させることによって、液晶滴が滴下ノズル３の先端の動きに追従することができず、液晶滴をその慣性で滴下ノズル３の先端に残す、すなわち液晶滴を滴下ノズル３から切り離すことができるとも考えられる。
【０１２０】
この観点からすれば、液晶滴を滴下ノズル３から切り離すために、該滴下ノズル３に伝える振動は、滴下ノズル３の動きに液晶滴が全く追従できない速度を持つことが好ましい。なぜなら、滴下ノズル３の先端の動きに液晶滴が全く追従できなければ、液晶滴が滴下ノズル３の移動方向に速度成分を持つことがないため、液晶滴が自由落下して液晶滴１１０として基板２００に付着することが可能になり、液晶滴１１０の付着位置の調整が容易になるからである。
【０１２１】
このように、本発明の液晶パネルの製造方法によれば、ピストン４の押し出し量を正確に制御することによって、基板２００に滴下する液晶滴１１０の量を正確に決めることができる。したがって、液晶滴１１０を基板２００に繰り返し滴下した場合でも、それぞれの液晶滴１１０の量は一定である。すなわち、基板２００に付着させる液晶滴１１０の量を、極めて高い再現性をもって制御することができる。
【０１２２】
また、上記のように、表面張力により、液晶滴が滴下ノズル３の先端にとどまったまま離れない程度の微小滴であるとはいうものの、インクジェット方式のような圧電素子の振動のみで液晶滴を吐出させる場合ほど小さくする必要が無い。なぜなら、圧電素子のみによる吐出量の再現性の低さを、フィードバック制御で補償するにあたって、液晶充填精度を上げるために、吐出分解能を小さくする必要が無いからである。
【０１２３】
これにより、所定量が微小量に正確に設定された液晶滴１１０を、極めて高い再現性で基板２００に付着させることができるので、各種サイズの液晶パネルに必要な多様な液晶充填量を、液晶滴１１０の滴下数で決めることができる。すなわち、液晶パネルのサイズに応じて予め液晶滴１１０の滴下数を決めることができるので、その決めておいた数だけ、液晶滴１１０を滴下しさえすれば、液晶充填量の目標値に正確に到達することができる。
【０１２４】
この結果、液晶充填量の現在値（基板総重量）を計測して、液晶充填量の制御系にフィードバックし、液晶充填量の目標値に対する不足分を調整する工程および構成を省略することができるので、従来より簡素化した構成により、液晶充填時間を短縮することができる。
【０１２５】
また、滴下ノズル３から押し出した液晶滴を、滴下ノズル３を基板２００に近づけることによって直接的に基板２００に付着させる方法ではないので、滴下ノズル３ないし滴下ヘッド１を基板２００に対して離接させる必要が無い。その上、液晶滴１１０の大きさをインクジェット方式より大きな所定量に設定できるので、液晶滴１１０の滴下間隔、つまり滴下ピッチをインクジェット方式より大きくすることができる。これらの利点により、高速の液晶滴下を行うことができ、液晶充填時間をより一層短縮することができる。さらに、滴下ヘッド１を基板２００に対して離接させないので、基板２００に形成した配向膜等に傷をつけることによって発生するパネル表示不良もなくすことができる。
【０１２６】
次に、より実際的な液晶滴下プロセスについて説明する。図３に示すように、基板２００には、製造しようとする液晶パネルのサイズに合わせたシール材２１０による描画領域２２０（セル領域）が複数形成されており、該描画領域２２０は、基板２００のほぼ全面にわたって規則的に配置されている。すなわち、前記の２次元直交座標軸のＸ−Ｙ各方向に沿って、複数列、複数行の描画領域２２０が形成されている。
【０１２７】
なお、大型サイズの液晶パネルを製造する場合には、大きな描画領域２２０が１つ、基板２００に形成される。しかし、この場合でも、複数の滴下ヘッド１の動作は、基本的に同じである。
【０１２８】
このように描画領域２２０が形成された基板２００が、後で説明するように、１対の支持ブロック１２の間に送り込まれ、位置決めされる。続いて、コントローラ１４は、描画領域２２０の形成の際に、その形成工程を制御しているコントローラから描画領域２２０の形成位置に関する座標情報を取得しているので、その座標情報に基づいて、Ｘ駆動機構１１およびＹ駆動機構１３を制御する。
【０１２９】
これにより、複数の滴下ヘッド１が、それぞれの滴下位置に到達すると、コントローラ１４は、各ステッピングモータ５を所定量回転させ、各ピストン４を押し出すことにより、各滴下ノズル３の先端に所定量の液晶滴を形成する。さらに、コントローラ１４が、各圧電素子７を駆動することにより、各滴下ノズル３から液晶滴が切り離され、各描画領域２２０に液晶滴１１０が同時に滴下される。
【０１３０】
１つの滴下が終わると同時に、コントローラ１４はＸ駆動機構１１を制御して、Ｘ方向に沿った次の滴下位置に各滴下ヘッド１を移動させる。これを繰り返すことにより、Ｘ方向に整列した描画領域２２０について、１行の滴下が終了すると、続いて、コントローラ１４はＹ駆動機構１３を制御して、Ｙ方向に１行ずれた次の滴下位置に支持ベース１０を移動させることにより、各滴下ヘッド１を移動させる。こうして、滴下ヘッド１によって、基板２００全体を走査しながら、各描画領域２２０に高速の滴下を行う。
【０１３１】
ここで、液晶滴１１０の滴下間隔、すなわち滴下ピッチについて説明する。まず、Ｘ方向に対する滴下ピッチを変数ｘとし、Ｙ方向に対する滴下ピッチを変数ｙとし、上記基板２００と基板２００に対向して配置する他の基板との間隙（セルギャップ）を定数ｔとし、滴下ノズル３に形成する液晶滴、すなわち描画領域２２０内に付着する液晶滴１１０の体積を変数ｖとし、１つの描画領域２２０に対応する液晶パネル１枚に必要な液晶充填量を所定体積Ｖとするとき、上記変数ｘ、ｙ、ｖが、
ｘｙｔ＝ｖ、Ｖ＝ｎｖ（ｎは自然数）
を満足するように、より好ましくは、
ｘ≧５ｍｍ、ｙ≧５ｍｍ、
を満足するように設定され、上記コントローラ１４は、変数ｘ、ｙ、ｖの設定値に基づいてＸ駆動機構１１、Ｙ駆動機構１３およびステッピングモータ５を制御する。
【０１３２】
ここで、セルギャップとしての定数ｔは、液晶パネルの設計によって定められる定数であり、４μｍ程度の値に設定される。したがって、基板２００に対して変数ｘの間隔で液晶滴１１０をライン状に滴下し、ライン間の間隔を変数ｙだけ開けるようにすると、滴下ピッチ（ｘ，ｙ）および間隙（ｔ）で定まる体積を充填するのに必要な液晶滴１１０の１滴あたりの所定量は、ｘｙｔ＝ｖで表すことができる。
【０１３３】
ただし、１滴あたりの所定量（ｖ）を自然数倍（正の整数倍）して、液晶パネル１枚に必要な液晶充填量Ｖに等しくなることが、液晶パネルのサイズに応じて予め定めた滴下数だけ、液晶滴１１０を滴下しさえすれば、液晶充填量Ｖに正確に到達することができるようにするために重要である。
【０１３４】
また、１つの描画領域２２０に対して、１滴の滴下で液晶充填量Ｖに等しくする（すなわちｖ＝Ｖとする）こともできるが、基板２００と他の基板との貼り合わせによって、セルギャップの隅々に速やかに液晶が回り込むようにするためには、生産効率の許す範囲で所定量（ｖ）を小さくし、描画領域２２０内に複数の液晶滴１１０を散在させることが好ましい。したがって、この観点から、滴下ピッチ（ｘ，ｙ）に関して、５ｍｍ以上とすることが、生産効率（高速滴下）と所定量（ｖ）との両方に要求される条件を満足するために好ましい。
【０１３５】
例えば一例として、図３に示すように１つの描画領域２２０あたりの滴下箇所を９点とすれば、１滴あたり０．１秒かかったとしても１秒以内で１つの描画領域２２０に対する滴下を終えることが可能である。滴下ピッチを５ｍｍ未満にすると、滴下箇所が多くなるため、滴下時間が長くなり、生産効率が低下する。
【０１３６】
なお、液晶パネルが小型であっても、描画領域２２０内の数箇所に小滴に分けて液晶滴１１０を滴下することは、基板貼合せ時における液晶の広がり具合に均一性を持たせることができる点でも、また、大粒滴の場合に液晶中に気泡が発生しやすい間題が起こりにくい点でも好ましいといえる。
【０１３７】
このように、液晶滴１１０の１滴あたりの所定量（ｖ）は、液晶充填量Ｖに自然数倍（好ましくは２倍以上）で等しくなる量であり、かつ高速滴下を可能とするために滴下ピッチ（ｘ，ｙ）を５ｍｍ以上とする量になるように決定される。
【０１３８】
具体的には、液晶滴１１０の１滴あたりの体積は、前述のように、およそ０．１μｌから５μｌ程度の範囲に設定されるが、この量は、液晶パネルのサイズに応じて基板２００の１枚あたりの滴下を３〜５分で完了するといったタクト（処理時間）と滴下ピッチとの関係で決められたものである。
【０１３９】
なお、基板１枚あたりの滴下タクトは、後で説明する真空引き／貼合せ工程のタクトより短くすることが、滴下工程と真空引き／貼合せ工程との間の移送時間を吸収して生産効率を最大にする上で望ましい。また、滴下ノズル３の配設本数を多くすることによって、さらに滴下時間の短縮を図ることもできる。
【０１４０】
ところで、液晶の比重は種類によって異なるが、水の比重に近く、０．９９〜１．３程度である。そこで、仮に液晶の比重を１とすれば、液晶滴１１０の１滴あたりの質量は、上記体積から０．１ｍｇないし５ｍｇ程度になる。この値を、前述の従来技術と比較すると、インクジェット方式を利用した特開平３−２４６５１４号公報の場合、０．０１ｍｇ〜０．１ｍｇであるから、本発明の液晶滴１１０はほぼ１０倍の量であり、特開平５−２８１５６２号公報の場合に至っては、０．０００３ｍｇであるから、本発明の液晶滴１１０はほぼ１００００倍の量である。この比較からも、本発明は、液晶充填時間を従来より非常に短縮できることがわかる。
【０１４１】
なお、描画領域２２０のサイズは、液晶パネルの機種に応じて変化するので、滴下ヘッド１の移動量を液晶パネルの機種に応じて変える必要がある。よって、パネル機種の切替などにもフレキシブルに対応できるようにするためには、複数の滴下ノズル３を一律に連動して動かすのではなく、独立に動かす構成が好ましい。
【０１４２】
さらに、コントローラ１４は、複数の滴下ヘッド１の一部または全部を選択して稼働できるようにすると共に、描画領域２２０のサイズの変化、すなわち基板２００に形成される描画領域２２０のＸ方向の列数の変化に合わせて、一部の滴下ヘッド１を休止させられることが好ましい。また、複数の滴下ノズル３の一部または全部に共用されるシリンダ２、ピストン４および圧電素子７を設けるように滴下ヘッド１を構成してもよく、この場合には、各滴下ノズル３を選択的に開閉するシャッタ機構を設け、そのシャッタ機構をコントローラ１４が制御するようにしてもよい。
【０１４３】
このようにフレキシブルな動作を可能とすることにより、液晶パネルの製造に人手を介さずに、自動化することができる。これにより、特に、液晶の充填処理工程において、クリーン度を高く保つために、できるだけ人手の介入を避けたいという要求を満たすことができる。
【０１４４】
また、図４に示すように、電極形成不良、断線・絶縁不良、配向膜形成不良、カラーフィルタ形成不良等の何らかの不良が、液晶滴下前の検査工程で見つかった不良領域２３０には、その位置を特定する座標情報等の管理情報をコントローラ１４に与えることによって、不良領域２３０への液晶滴下を停止させる。すなわち、コントローラ１４は、不良領域２３０に対してステッピングモータ５および圧電素子７の駆動を停止する。これにより、液晶材料の無駄を省くことができる。
【０１４５】
同様に、ディスペンサによってシール描画を行い、描画領域２２０を形成する際にも、不良領域２３０に対してシール描画を行わないことにより、シール材料の無駄も省くことができる。その一方で、シール描画を行わないことに起因して、基板貼り合わせ時のセルギャップを均一に保持できなくなる問題を誘発するおそれがある。この問題は、特に、不良領域２３０に隣り合う正常な描画領域２２０において発生しやすい。したがって、この問題を回避するためには、不良領域２３０にも描画領域２２０と同様のシール描画を行い、ダミーシールを形成するか、または安価なスペーサを散布するようにすれば、均一なセルギャップを確保することができる。
【０１４６】
なお、各滴下ヘッド１に対する液晶１００の補充については、各種形態を採用できるが、例えば、図３に示す液晶滴下装置のＹ方向の端部領域に、液晶を収容した長尺トレイまたは複数の液晶皿を配置し、各滴下ヘッド１を長尺トレイまたは液晶皿へ移動させて滴下ノズル３の先端を液晶に漬け、ピストン４を戻しながら滴下ノズル３から液晶を吸引する形態が好ましい。この形態であれば、シリンダ２内に気泡を混入させることが無く、シリンダ２に液晶１００を確実に補充することができる。
【０１４７】
次に、上述した液晶滴下プロセスを含む、液晶パネルの製造方法全体の工程について説明を行う。
【０１４８】
図７（ａ）に示すように、液晶パネルの製造工程は、１枚の基板から１ないし複数の液晶パネルを取ることができるように、液晶パネルのサイズに合わせてＴＦＴアレイを形成したＴＦＴ基板に対する処理工程と、赤、青、緑の３原色のカラーフィルタを規則的に配列したＣＦ（Color Filter）基板に対する処理工程とに分かれて始まる。
【０１４９】
まず、洗浄工程において、ＴＦＴ基板およびＣＦ基板に対し、純水洗浄を主体とした洗浄を行い、エアーナイフ等で水切りを行う。
【０１５０】
次に、ＴＦＴ基板およびＣＦ基板の各表面に対し、液晶分子を配列・配向させるための配向膜を形成する。すなわち、ポリイミド樹脂等の配向材料を各基板表面に数１００Åの厚さで積層し、加熱硬化させる。
【０１５１】
続いて、形成した配向膜の表面を植毛布等でこするラビング処理を必要に応じて行い、ラビング後の洗浄を行う。
【０１５２】
次に、ＣＦ基板に対し、液晶パネルのサイズに合わせてシール材を描画し、図３に示すような描画領域２２０を１ないし複数形成する。シール材は紫外光硬化型の接着剤材料であり、スクリーン印刷またはディスペンサによって描画を行う。シール材の描画後、１００℃前後で仮硬化を行う。なお、シール材の描画は、ＣＦ基板およびＴＦＴ基板のいずれに対して行ってもよい。
【０１５３】
さらに、プラスチック、ガラス等を、セルギャップに見合うビーズ形状または繊維形状に成形したスペーサを、必要に応じてＣＦ基板およびＴＦＴ基板のいずれか一方の表面に均一に散布する。
【０１５４】
そして、ＣＦ基板およびＴＦＴ基板の電極間を導通させるために、銀ペースト、カーボンペースト等のコモン転移材を塗布する処理を行う。
【０１５５】
続いて、図７（ｂ）にも模式的に示しているが、既に詳述したように、シール材を描画したＣＦ基板およびＴＦＴ基板のいずれか一方に対し液晶滴下処理を行う。
【０１５６】
この後、ＣＦ基板およびＴＦＴ基板を、真空チャンバ内の予備的な脱気を予め行っておいた貼合せ装置に送り、精密な位置合わせを行った後、図７（ｃ）に示すように、真空引きをする。そして、図７（ｄ）に示すように、真空状態を解除することにより、気圧を利用して２枚の基板に均等な圧力を加える。これにより、図４に示す描画領域２２０内に滴下されていた液晶滴１１０が、セルギャップ内に充満した状態となる。
【０１５７】
次に、図７（ｅ）に示すように、シール材以外をマスクした後、紫外線を照射することによってシール材をＵＶ硬化させ、さらに、加熱処理をしてシール材を本硬化させる。
【０１５８】
最後に、貼り合わせた基板を、液晶パネルのサイズに合わせて分断し、洗浄を経て、偏光板を貼り付けたり、電気回路やバックライト等の電気的、光学的部品を付加したりして液晶モジュールに組み上げるための検査・実装工程へ送る。
【０１５９】
図８は、図７に基づいて説明した液晶パネルの製造工程を実施する製造システムであって、図３に示す液晶滴下装置を含む製造システムの概要を示している。この製造システムは、上記液晶滴下装置が配された液晶滴下部４０と、ＣＦ基板およびＴＦＴ基板の貼り合わせを行う上記貼合せ装置が配された貼合せ部４１と、上記ＵＶ硬化を行うＵＶ硬化部４２と、ＵＶ硬化後の本硬化を行う加熱処理部４３とを備え、各部４０〜４３は搬送機構４４に対しリニアに配置されている。
【０１６０】
なお、ＵＶ硬化部４２と加熱処理部４３とは、特許請求の範囲に記載した硬化部に相当する。
【０１６１】
また、搬送機構４４の液晶滴下部４０に対応する位置には、描画領域２２０を形成するシール描画を終えた基板２００の受け渡しを、搬送機構４４と液晶滴下部４０との間で行う移送機構４５が設けられている。さらに、搬送機構４４の貼合せ部４１およびＵＶ硬化部４２に対応する位置には、基板２００およびもう一方の基板３００を受け取り、貼合せ部４１およびＵＶ硬化部４２に対して２枚の基板２００・３００の受け渡しを行う移送ロボット４６が設けられている。さらに、搬送機構４４の加熱処理部４３に対応する位置には、搬送機構４４と加熱処理部４３との間で、貼り合わせを終えた一体基板４００の受け渡しを行う移送機構４７が設けられている。
【０１６２】
なお、移送ロボット４６に対して、基板３００を搬送する搬送機構４８が設置されており、移送ロボット４６は、貼合せ部４１およびＵＶ硬化部４２の間を往復動するようになっている。
【０１６３】
このような製造システムにより、図７で説明した製造プロセスにしたがって液晶の充填を終えた一体基板４００は、搬送機構４４によって、分断工程以降の工程へと搬送される。
【０１６４】
この製造システムでは、液晶滴下部４０における液晶滴下時間が本発明によって非常に短縮されることにより、液晶パネルの生産効率を飛躍的に向上させることができる。
【０１６５】
【発明の効果】
・本発明に係る液晶パネルの製造方法は、以上のように、液晶を収容した収容部の吐出口から液晶を押し出し、該吐出口に所定量の液晶滴を形成する工程と、上記収容部および／または吐出口に振動を与えることによって上記液晶滴を吐出口から切り離し、液晶パネルに用いられる基板に付着させる工程と、を備えている。
【０１６６】
それゆえ、吐出口から液晶を押し出し、該吐出口に所定量の液晶滴を形成することによって、基板に付着させる液晶の量を、極めて高い再現性をもって制御することができる。
【０１６７】
これにより、液晶滴を自重で該吐出口から落下させる場合より細かく、インクジェット方式よりは大きな微小量に設定された液晶滴を、極めて高い再現性で基板に付着させることができるので、各種サイズの液晶パネルに必要な多様な液晶充填量を、液晶滴の滴下数で決めることができる。すなわち、液晶パネルのサイズに応じて予め液晶滴の滴下数を決めることができるので、その決めておいた数だけ、液晶滴を滴下しさえすれば、液晶充填量の目標値に正確に到達することができる。
【０１６８】
この結果、液晶充填量の現在値を計測して、液晶充填量の制御系にフィードバックし、液晶充填量の目標値に対する不足分を調整する工程を省略することができる。これにより、液晶充填時間を短縮することができる。
【０１６９】
また、吐出口から押し出した液晶滴を、吐出口を基板に近づけることによって直接的に基板に付着させる方法ではないので、吐出口を基板に対して離接させる必要が無い。その上、液晶滴の大きさをインクジェット方式より大きな所定量に設定できるので、滴下ピッチをインクジェット方式より大きくすることができる。これらの利点により、液晶充填時間をより一層短縮することができる。
【０１７０】
・本発明に係る液晶パネルの製造方法は、以上のように、吐出口を備えたシリンダ内の液晶をピストンによって吐出口から所定量押し出した後、圧電素子の振動をシリンダおよび／または吐出口に与えることによって上記液晶滴を吐出口から切り離し、液晶パネルに用いられる基板に付着させる。
【０１７１】
それゆえ、既に説明したとおりの効果を奏する上に、シリンダに充填された液晶を吐出口から所定量押し出すために、その押し出しを担うピストンの変位量を制御するといった簡便、かつ高精度が充分確立された構成を採用することができる。
【０１７２】
また、高速応答性に優れた圧電素子にパルス信号を与えることにより、上述したような、収容部の瞬間的な容積変動および／または吐出口の瞬間的な振動を容易に作ることができる。
【０１７３】
・本発明に係る液晶パネルの製造方法は、上記の工程に加えて、上記基板に対して吐出口を複数配置し、該複数の吐出口の一部または全部を選択して、上記液晶滴を基板上の複数箇所に同時に付着させてもよい。
【０１７４】
それゆえ、複数の吐出口を用いて、液晶滴を基板上の複数箇所に同時に付着させるから、基板全体に液晶滴を滴下するのに要する時間を、吐出口の使用数に反比例して短くすることができ、さらに、複数の吐出口の一部または全部を選択的に用いるので、基板上における液晶を封止する領域の取り方に応じてフレキシブルに対応することができる。
【０１７５】
・本発明に係る液晶パネルの製造方法は、上記の工程に加えて、上記基板上に液晶を封止する領域を複数取る場合、不良が発生した領域を選別し、不良が発生した領域には液晶の付着を行わないことを特徴としている。
【０１７６】
これにより、そのままでは液晶パネルを製造することができない不良領域に液晶を滴下しないので、液晶を無駄にしないという効果を奏する
・本発明に係る液晶パネルの製造方法は、上記の工程に加えて、上記不良が発生した領域に、液晶を封止するためのシール材を、不良の無い領域と同様に描画することを特徴としている。
【０１７７】
それゆえ、２枚の基板を貼り合わせたときの間隙を均一に保持する確実性が向上するという効果を奏する。
【０１７８】
・本発明に係る液晶パネルの製造装置は、以上のように、液晶の吐出口を備え、液晶を収容する収容部と、該収容部に嵌挿され、吐出口から液晶を押し出し、吐出口に液晶滴を形成するピストンと、ピストンの押し出し量を回転量によって制御するモータと、吐出口に形成された液晶滴を、収容部および／または吐出口に振動を与えることによって切り離し、液晶パネルに用いられる基板に付着させる圧電素子と、を備えている。
【０１７９】
それゆえ、モータの回転量制御によって、収容部の吐出口から押し出される液晶滴の体積を予め定めた所定量に正確に決めることができる。この正確な所定量を有する液晶滴を吐出口から切り離すので、液晶パネルに用いられる基板に対し、正確な所定量を有する液晶滴を付着させることができる。
【０１８０】
これにより、液晶滴を自重で該吐出口から落下させる場合より細かく、インクジェット方式よりは大きな微小量に設定された液晶滴を、極めて高い再現性で基板に付着させることができるので、各種サイズの液晶パネルに必要な多様な液晶充填量を、液晶滴の滴下数で決めることができる。すなわち、液晶パネルのサイズに応じて予め液晶滴の滴下数を決めることができるので、その決めておいた数だけ、液晶滴を滴下しさえすれば、液晶充填量の目標値に正確に到達することができる。
【０１８１】
この結果、液晶充填量の現在値を計測して、液晶充填量の制御系にフィードバックし、液晶充填量の目標値に対する不足分を調整する工程を省略することができる。これにより、液晶充填時間を短縮することができる。
【０１８２】
また、吐出口から押し出した液晶滴を、吐出口を基板に近づけることによって直接的に基板に付着させる方法ではないので、吐出口を基板に対して離接させる必要が無い。その上、液晶滴の大きさをインクジェット方式より大きな所定量に設定できるので、滴下ピッチをインクジェット方式より大きくすることができる。これらの利点により、液晶充填時間をより一層短縮することができる。
【０１８３】
・本発明に係る液晶パネルの製造装置は、上記の構成に加えて、上記吐出口を複数備えると共に、該複数の吐出口の一部または全部を選択して、上記液晶滴を基板上の複数箇所に同時に付着させる制御部を備えている。
【０１８４】
これにより、制御部は、複数の吐出口を用いて、液晶滴を基板上の複数箇所に同時に付着させるから、基板全体に液晶滴を滴下するのに要する時間を、吐出口の使用数に反比例して短くすることができる。
【０１８５】
さらに、制御部は、複数の吐出口の一部または全部を選択的に制御し、吐出口の一部または全部から液晶滴を吐出可能とするので、基板上における液晶を封止する領域の取り方に応じてフレキシブルに対応することができる。
【０１８６】
・本発明に係る液晶パネルの製造装置は、上記の構成に加えて、上記基板上に液晶を封止する領域を複数取る場合、不良が発生した領域の情報に基づいて、不良が発生した領域には液晶の付着を行わないように、上記モータおよび圧電素子の作動を停止させる制御部を備えていることを特徴としている。
【０１８７】
それゆえ、何らかの不良が発生した領域については、液晶の滴下工程の前に、不良が発生した領域を特定する情報（位置情報等）を制御部に取得させ、これにより、制御部は、液晶パネルを製造できない不良の領域に対して、モータおよび圧電素子の作動を停止させ、液晶の滴下を行わないようにするので、液晶のロスを防止することができるという効果を奏する。
【０１８８】
・本発明に係る液晶パネルの製造システムは、上記液晶パネルの製造装置と、液晶の滴下を終えた基板と、液晶パネルに用いるもう一方の基板との貼り合わせを行う貼合せ部と、両基板間に液晶を封止するためのシール材に対する硬化処理を行う硬化部と、を備えたことを特徴としている。
【０１８９】
これにより、液晶滴下時間の短縮によって優れた生産効率を達成する液晶パネルの製造システムを提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る液晶パネルの製造方法を実施するための液晶滴下装置が備える滴下ヘッドの構成を示す説明図である。
【図２】  （ａ）〜（ｄ）は、上記滴下ヘッドの滴下動作を示す説明図である。
【図３】  上記液晶滴下装置による液晶滴下工程を示す模式的な斜視図である。
【図４】  上記液晶滴下装置によって液晶の滴下を終了した基板と、該基板内の不良箇所に対する処理方法とを示す模式的な斜視図である。
【図５】  上記液晶滴下装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図６】  （ａ）は、滴下ヘッドの一変形例を示す側面図、（ｂ）は、滴下ヘッドの他の変形例を示す部分断面図である。
【図７】  （ａ）は、本発明に係る液晶パネルの製造方法の全体工程を示すフローチャート、（ｂ）〜（ｄ）は、該フローチャートに含まれる主要工程を模式的に示す説明図である。
【図８】  上記液晶滴下装置を含む液晶パネルの製造装置の一構成例を示す説明図である。
【符号の説明】
２  シリンダ（収容部）
３  滴下ノズル３（吐出口）
４  ピストン
５  ステッピングモータ（モータ）
７  圧電素子
１０  支持ベース（移動機構）
１１  Ｘ駆動機構（移動機構）
１２  支持ブロック（移動機構）
１３  Ｙ駆動機構（移動機構）
１４  コントローラ（制御部）
４０  液晶滴下部
４１  貼合せ部
４２  ＵＶ硬化部（硬化部）
４３  加熱処理部（硬化部）
１００  液晶
１１０  液晶滴
２００  基板
２１０  シール材
２２０  描画領域（液晶を封止する領域）
２３０  不良領域
３００  基板（他の基板）
【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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