◆第１５回新機械振興賞受賞者業績概要

高精細ディスプレイ向け極微量・高精度・平坦化塗布装置の開発
ア イ

ＡＩメカテック株式会社
代表取締役社長 阿部猪佐雄

ＡＩメカテック(株) 製品事業・品質本部 竜ヶ崎事業所 ＰＲＰ設計部 中村 秀男
ＡＩメカテック(株) 製品事業・品質本部 竜ヶ崎事業所 ＬＣＳセンタ 川隅 幸宏
ＡＩメカテック(株) 取締役 製品事業・品質本部 竜ヶ崎事業所 所長 小菅 忠男
最近はその２倍の４Ｋの規格採用率が上がってはじめにおり、２０１６年からは８Ｋの試験放送が始まっている。

液晶ディスプレイはＴＶやＰＣだけでなく、スマートフォンや車載モニターなどにも利用さ開発のねらいれ、そ の 用 途 を 拡 大 し て い る。ま た、性 能 も年々高まり近年は「高精細化・高応答化」が強当社は、液晶パネルの製造設備において、図く求められている。高精細化は高画素数という２に紹介するセル工程向けの各種製造設備を提だけでなく、輝度の高さやそのバラつきが少な供しており、代表的な設備としては、シール剤を塗布する高精度シール塗布装置、液晶材料をいなどの総合的な基準であり、更に狭ギャップ滴下する滴下装置、２枚のガラス基板を真空中（薄型）、狭ベゼル（額縁）、高応答などの付で貼り合せる高精度真空貼合せ装置を総合的に加価値のあるパネルの品質向上が急務であった

取り扱っている。

（図１）。

また、液晶パネル製造工程の後半である液晶

ＴＶの解像度は数年前まではハイビジョン（ＦＨＤ※）と呼ばれる規格が主流であったが、セル工程は、TFT※アレイ工程によってTFTアレ※ TFT:Thin Film Transistor※ FHD：Full High Definition

図２ 液晶パネルの製造工程（セル工程）
パネル動向

2011

2012

2013

2015

2014

2016

2017

年

※ppi=pixel per inch

モバイル
高精細液晶
有機ＥＬ
（3～10ｲﾝﾁ）

184ppi330ppi500ppi

360ppi600ppi700ppi
高精細・高応答高精細パネルの量産を極微量高精度平坦化塗布で実現TV
高精細液晶
有機ＥＬ
（32～65ｲﾝﾁ）

1920×1080画素（2K）

ｶﾞﾗｽ基板薄板化

0.4t～0.5ｔ

0.7t
セルギャップ（高応答化）

3.3μm

3840×2160画素（4K）7680×4320画素（8K）

0.3t～0.4ｔ

0.3t以下

3.0μm

2.5μm

図１ 液晶/有機ELパネルのロードマップ
－1 －

2.0μm

極微量・高精度・平坦化塗布技術と装置④メンテナンス性の確保⑤量産検証
各開発課題に対しては、各々検討、選定、実証を行い、図４に示す装置を製品化した。

イが作り込まれたガラス基板と、カラー表示をするためのカラーフィルタ基板を貼り合せ、その間に液晶材料を封入する組立工程であり、液晶パネルの表示性能を左右する重要な工程でも図４ある。

技術上の特徴高精細・高応答パネルを量産するにあたり、従来方式の液晶滴下装置で高精細パネル用の液晶滴下を行うと、パネル品質上の課題として装置外観（LD2500）

今回開発した極微量・高精度・平坦化塗布技術について紹介する。

①液晶材料の広がり不良、真空溜り②色むら、滴下痕③応答性向上等があり、液晶材料を極微初めに技術的な開発目標を図５を用いて説明する。

量且つ高精度で平坦化塗布できる技術と装置のシール開発が求められていた（図３）。

カラーフィルター

偏光板

ガラス基板

配向膜
0.3mm

滴下痕
境界の色むら

液晶

差込み

ガラス基板

図
３

1～4μm0.3mm

従来方式による課題

装置の概要

偏光板

ＴＦＴ,透明電極
図５

配向膜

スペーサ

液晶パネルの断面形状

高精細・高応答液晶パネルの製造を可能とする、極微量・高精度・平坦化塗布技術を搭

２枚のガラス基板に挟まれた液晶層の厚さ精載した装置を開発した。また、装置の製品化開度の許容値は１～４μｍ±５０nm以内であるこ発においては、その他に下記の課題を解決するとから、極微量・高精度・平坦化に対応する必要も生じた。

液晶材料塗布技術の確立が必要となった。

①高精度極微量滴下の方法

従来の当社滴下方式では、１滴当たりの滴②長時間安定滴下の方法

下量が約０．３mgで、液晶の断面高さが６２③各種液晶材料の適用～１０２μｍであり、５～２０mm程度の一定－2 －◆第１５回新機械振興賞受賞者業績概要の間隔で格子状に滴下していた。

従来の滴下量

今回新たに開発した滴下方式は、１滴当たり62μm/102μm（IPS/VA)※の滴下量が、約０．００００４mgで、液晶の断LC※（0.3mg15～20μm

面高さが５～１２μｍでの面状塗布を可能としLC※（0.3mgた。
極微量・高精度・平坦化塗布技術の塗布方式

断面積1000～1500μ㎡

比較を図７にて紹介する。極微量・高精度・平極微量の滴下量

坦化塗布技術での開発内容を以下に紹介する。
（１）塗布の安定化に重要となる極微量・高精15～20μm

度・滴下技術として、液晶剤のタンク内圧を精5μm/12μm LC（0.00004mg)

密制御できる塗布ヘッドを開発した（図８）。
断面積1000～1500μ㎡
図６

液晶滴下量の比較
不活性ガス供給

10mm

1Dot毎に滴下10mm

境界の色むら
25mm

25mm

0.3mg

滴下痕

タンク内精密圧力制御
タンク内圧を制御

ＩＪＰノズルプレート
先端からの液垂れと気泡吸込みを防止

ＩＪＰヘッド差込み
図８

液晶剤タンク内圧制御

0.1mm
0.1mm

また、上記塗布ヘッドには液晶粘度の変化に伴う滴下精度の安定化をはかるための温度調整機能も併せて開発し適用している。
極微量滴下（２）極微量・高精度・平坦化塗布技術を長期

0.00004mg
1mm

間安定して維持するためには、塗布ヘッド先端1mm部分を清掃するクロス清掃ユニット、液晶材料の滴下量を精密に計量する電子天秤ユニット、液晶の広がり均一
図７

塗布方式の比較

液晶材料の滴下抜け（未射出）検証用飛滴検査ユニットで構成している（図９）。

※ IPS:In Plane Switching VA:Vertical Alignment－3 －LC:Liquid Crystal

極微量・高精度・平坦化塗布技術と装置

飛滴検査
ユニット

以上の極微量・高精度・平坦化塗布技術の実

クロス清掃
ユニット

用化により、◇液晶材料滴下工程にて世界で初めて、極微量・高精度・平坦化塗布技術を用い高精細パネル（４Ｋ，８Ｋ）の量産化に貢献した。
◇高粘度液晶材料の極微量･高精度・平坦化塗布技術により、高精細パネルの性能・品質向上と生産性の向上に貢献した。

知的財産権の状況
電子天秤ユニット
本開発装置に関する特許を国内外に１８件出
図９

塗布安定化ユニット願している。権利化されている代表的な特許に以上で紹介した極微量・高精度・平坦化塗布技術等を総合することで装置を完成させた。

ついて、以下に概要を紹介する。
①日本国特許 第５６７１４１４号
名称：液晶材料塗布装置及び液晶材料塗布

実用上の効果方法

極微量・高精度・平坦化塗布技術の効果について表１に紹介する。

項目効

●品質向上
●歩留り向上●生産量向上

名称：インクジェットヘッド装置

果・液晶滴下痕の解消
・フレームムラの解消
・セルギャップ均一性の向上
・貼り合せ基板の位置合せ
精度向上
・液晶滴下工程の処理時間短縮
・貼り合せ工程の処理時間短縮（真空保持時間小）・生産開始前、貼り合せ後の画像検証時間短縮●低コスト

・少ない台数・ヘッドで生産能力確保
・オペレータ負担の軽減
・装置設置面積の縮減
・恒温処理時間の縮減●プロセスサポート

・フリーパターン塗布の実現
・次世代液晶材料の対応
表１②日本国特許 第５３５２０７３号

むすび
極微量・高精度・平坦化塗布技術は、液晶パネルを代表とするフラットパネルディスプレイ業界の更なる飛躍の一旦を担っており、今後も益々高精細化・高応答化が進む情報デバイス分野に対しても『先進・革新技術で未来を創造』を経営理念として取組んでまいります。

代表的な効果－4 －