JP4184943B2 - 液晶表示パネルのディスペンシング方法 - Google Patents

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Description

本発明は、液晶表示パネルのディスペンサ及びディスペンシング方法に係るもので、詳しくは、大面積の液晶表示パネルの製作に対応してクリーンルームの利用効率を増大させ、高速ディスペンシングを可能にした液晶表示パネルのディスペンサ及びディスペンシング方法に関するものである。
一般に、液晶表示装置は、マトリックス状に配列された各液晶セルに画像情報に関するデータ信号を個別に供給して、それら液晶セルの光透過率を調節することによって、所望の画像を表示できるようにした表示装置である。
このような液晶表示装置は、画素単位の複数の液晶セルがマトリックス状に配列された液晶表示パネル、それら液晶セルを駆動するドライバ集積回路を備える。
前記液晶表示パネルは、互いに対向するカラーフィルタ基板及び薄膜トランジスタアレイ基板、それらカラーフィルタ基板と薄膜トランジスタアレイ基板との離隔間隔に充填された液晶層と、から構成される。
また、前記液晶表示パネルの薄膜トランジスタアレイ基板上には、データドライバ集積回路から供給されるデータ信号を液晶セルに伝送するための多数のデータラインと、ゲートドライバ集積回路から供給される走査信号を液晶セルに伝送するための多数のゲートラインとが互いに直交し、それらデータラインとゲートラインとの交差部毎に液晶セルが定義される。
前記ゲートドライバ集積回路は、前記多数のゲートラインに走査信号を順次供給することによって、マトリックス状に配列された液晶セルが一つのラインずつ順次選択されるようにし、その選択された一つのラインの各液晶セルには、前記データドライバ集積回路からデータ信号が供給される。
一方、前記カラーフィルタ基板と薄膜トランジスタアレイ基板が対向する内側面には、共通電極及び画素電極がそれぞれ形成され、前記液晶層に電界を印加する。このとき、前記画素電極は、前記薄膜トランジスタアレイ基板上に液晶セル別に形成される反面、前記共通電極は、前記カラーフィルタ基板の全面に一体化されて形成される。よって、前記共通電極に電圧を印加した状態で前記画素電極に印加される電圧を制御することによって、各液晶セルの光透過率を個別的に調節できるようになる。
このように、前記画素電極に印加される電圧を液晶セル別に制御するため、各液晶セルには、スイッチング素子として使用される薄膜トランジスタが形成される。
以下、このような液晶表示装置の構成要素について、図面に基づいて説明する。
図3は、液晶表示装置の薄膜トランジスタアレイ基板とカラーフィルタ基板が対向して合着された単位液晶表示パネルの概略的な平面構造を示した例示図で、図示されたように、液晶表示パネル100は、液晶セルがマトリックス状に配列された画像表示部113、前記画像表示部113のゲートラインと接続されるゲートパッド部114前記画像表示部113のデータラインと接続されるデータパッド部115と、から構成される。ここで、前記ゲートパッド部114及びデータパッド部115は、カラーフィルタ基板102と重ならない薄膜トランジスタアレイ基板101の周縁領域に形成され、前記ゲートパッド部114は、ゲートドライバ集積回路から供給される走査信号を前記画像表示部113の各ゲートラインに供給し、前記データパッド部115は、データドライバ集積回路から供給される画像情報を前記画像表示部113の各データラインに供給する。
また、前記画像表示部113の薄膜トランジスタアレイ基板101には、画像情報が印加されるデータラインと走査信号が印加されるゲートラインとが互いに垂直に交差して配置され、その交差部に、液晶セルをスイッチングするための薄膜トランジスタ、前記薄膜トランジスタに接続されて液晶セルを駆動する画素電極、それら電極及び薄膜トランジスタを保護するために全面に形成された保護膜が備わる。
また、前記画像表示部113のカラーフィルタ基板102には、ブラックマトリックスによりセル領域別に分離されて塗布された複数のカラーフィルタ、前記薄膜トランジスタアレイ基板101に形成された画素電極の相手電極である共通透明電極が備わる。
このように構成された薄膜トランジスタアレイ基板101及びカラーフィルタ基板102が、スペーサによるセルギャップにより所定間隔だけ離隔され、前記画像表示部113の外郭に形成されたシールパターン116により合着されることによって、単位液晶表示パネルが構成される。
このような単位液晶表示パネルの製作において、収率を向上させるため、大面積の母基板に複数の単位液晶表示パネルを同時に形成する方式が一般に適用されている。よって、前記複数の液晶表示パネルが製作された母基板を切断及び加工して、大面積の母基板から単位液晶表示パネルを分離する工程が要求される。
前記大面積の母基板から分離された単位液晶表示パネルには、液晶注入口を通して液晶を注入して、前記薄膜トランジスタアレイ基板101とカラーフィルタ基板102とが離隔されるセルギャップに液晶層を形成し、前記液晶注入口を密封する。
このように単位液晶表示パネルを製作するためには、前記薄膜トランジスタアレイ基板101及びカラーフィルタ基板102を個別的に製作し、それら薄膜トランジスタアレイ基板101及びカラーフィルタ基板102をセルギャップが均一に維持されるように合着した後、単位液晶表示パネルに切断し、液晶を注入する工程が要求される。
特に、前記薄膜トランジスタアレイ基板101とカラーフィルタ基板102とを合着するためには、前記画像表示部113の外郭にシールパターン116を形成する工程が要求されるが、以下、関連技術のシールパターン116の形成方法について、図面に基づいて説明する。
図4(A)及び図4(B)は、シールパターンを形成するためのスクリーン印刷方法の例示図で、図示されたように、複数のシールパターン216A〜216Fの形成領域が選択的に露出されるようにパターニングされたスクリーンマスク206と、前記スクリーンマスク206により基板200にシーラント203を選択的に供給して複数のシールパターン216A〜216Fを同時に形成するゴムローラ208が備わる。
前記基板200に形成された複数のシールパターン216A〜216Fは、液晶層を形成するためのギャップを設け、液晶が画像表示部213A〜213Fの外部に漏洩されることを防止する。よって、前記複数のシールパターン216A〜216Fは、前記基板200の画像表示部213A〜213Fの周縁に沿って形成され、一側に液晶注入口204A〜204Fが形成される。
このようなスクリーン印刷方法は、複数のシールパターン216A〜216Fの形成領域がパターニングされたスクリーンマスク206上にシーラント203を塗布し、ゴムローラ208により印刷して、基板200上に複数のシールパターン216A〜216Fを形成する段階、前記複数のシールパターン216A〜216Fに含有された溶媒を蒸発させてレベリングする乾燥段階からなる。
前記スクリーン印刷方法は、工程の便宜性が優秀で普遍的に用いられているが、スクリーンマスク206の全面にシーラント203を塗布し、ゴムローラ208により印刷して、複数のシールパターン216A〜216Fを同時に形成することによって、シーラント203の消費量が多くなるという欠点があった。
また、前記スクリーンマスク206と基板200とが接触されることによって、基板200上に形成された配向膜(図示せず)にラビング不良が発生して、液晶表示装置の画質が低下するという欠点があった。
従って、このようなスクリーン印刷方法の欠点を補完するため、シールディスペンシング方法が提案された。
図5は、シールパターンを形成するためのシールディスペンシング方法の例示図で、図示されたように、基板300がローディングされたテーブル310を前後左右方向に移動させながら、シーラントが充填された複数のシリンジ301A〜301Cに所定圧力を印加することによって、前記基板300上に形成された各画像表示部313A〜313Fの周縁に沿ってシールパターン316A〜316Fを形成する。このとき、シールパターン316A〜316Fは、画像表示部313A〜313Fの行単位で順次形成される。
前記シールディスペンシング方法は、シールパターン316A〜316Fを形成すべき領域にのみ選択的にシーラントを供給することによって、シーラントの消費量を減少させることができ、シリンジ301A〜301Cと画像表示部313A〜313Fとが互いに接触されないため、配向膜(図示せず)のラビング不良が防止されて、液晶表示装置の画質を向上させることができる。
関連技術においては、前記シリンジ301A〜301Cを固定させ、基板300がローディングされたテーブル310を前後左右方向に水平移動させながら、シーラントが充填されたシリンジ301A〜301Cに所定圧力を印加することによって、前記基板300の画像表示部313A〜313Fの外郭に沿ってシールパターン316A〜316Fを形成した。
然るに、前記シリンジ301A〜301Cを固定させ、基板300がローディングされたテーブル310を前後左右方向に水平移動させてシールパターン316A〜316Fを形成する関連技術には次のような問題点がある。
第一に、最近、液晶表示パネルの大型化によって、大面積の液晶表示パネルを製作するための基板300の面積も共に増加している。このような大面積の基板300上にシールパターン316A〜316Fを形成するためには、テーブル310の駆動距離は、略基板300の短辺の2倍程度にならなければならない。よって、基板300の短辺が2倍長くなる場合、テーブル310の駆動距離は4倍長くなるため、基板300の面積が2倍増加する場合、テーブル310を駆動させるためディスペンサが占める面積が4倍確保されなければならないので、クリーンルームの利用効率が低下するという問題点があった。
第二に、大面積の基板300がローディングされたテーブル310を前後左右方向に水平移動させることによって、シールパターン316A〜316Fの形成に所要する時間が長くなり、生産性を低下させるという問題点があった。
本発明は、このような関連技術の課題に鑑みてなされたもので、大面積の液晶表示パネルの製作に対応してクリーンルームの利用効率を増大させ、高速ディスペンシングが可能な液晶表示パネルのディスペンサ及びディスペンシング方法を提供することを目的とする。
このような目的を達成するため、本発明に係る液晶表示パネルのディスペンサにおいては、少なくとも一つの画像表示部が形成された基板と、前記基板がローディングされるテーブル、前記テーブルとの相対的位置関係が変化されるように水平移動しながら、前記基板上にシーラントを排出してシールパターンを形成する少なくとも一つのシリンジを備えて構成されることを特徴とする。
また、本発明に係る液晶表示パネルのディスペンシング方法においては、M行×N列の画像表示部が形成された基板をテーブルにローディングする段階と、前記テーブルを固定した状態で、N個及びM個のシリンジの1つを使用して少なくとも1つのシリンジを移動させることにより、前記基板上にディスペンシング物質を排出する段階を含んでなることを特徴とする。
以上説明したように、本発明に係る液晶表示パネルのディスペンサ及びディスペンシング方法においては、シリンジを駆動させてテーブルにローディングされた基板上にシールパターンを形成する。
よって、関連技術のテーブルを駆動させる方式に比べて、基板の面積が増加する場合も、ディスペンサが占める空間を最小化してクリーンルームの利用効率を向上できるという効果があり、シールパターンの形成に所要する時間を短縮することで生産性を向上できるという効果がある。
また、基板上に互いに異なるサイズを有する液晶表示パネルを同時に製作する方式に非常に効果的に対処することができ、互いに異なるサイズを有する画像表示部の外郭にシールパターンを形成する時間を短縮することで生産性を向上できるという効果がある。
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
図1は、本発明に係る液晶表示パネルのディスペンサを示した例示図で、図示されたように、上面に複数の画像表示部413A〜413Fが形成された基板400をローディングして固定させるテーブル410、前記テーブル410との位置が水平移動により可変で、一端部に備えられたノズル402A〜402Cを通して前記基板400の画像表示部413A〜413Fの外郭に沿ってシーラントを排出してシールパターン416A〜416Fを形成する複数のシリンジ401A〜401Cから構成される。
前記基板400は、複数の薄膜トランジスタアレイ基板が製作された大面積のガラス材の第1母基板、または複数のカラーフィルタ基板が製作された大面積のガラス材の第2母基板が適用されることができる。
前記シリンジ401A〜401Cは、テーブル410との位置が前後左右方向に水平移動により可変で、一端部に備えられたノズル402A〜402Cを通して前記基板400の画像表示部413A〜413Fの外郭に沿ってシーラントを供給して複数のシールパターン416A〜416Fを形成する。
前記シリンジ401A〜401Cは、前記基板400上に形成された画像表示部413A〜413Fに対応する個数を備えることで、画像表示部413A〜413Fの外郭に沿って複数のシールパターン416A〜416Fを同時に形成することができる。
例えば、前記基板400上に形成される画像表示部413A〜413Fが、図1と異なって、M行×N列の行列状に形成される場合、該画像表示部413A〜413M×Nの全領域に対応するように、M×N個のシリンジ401A〜401M×Nを備えることができる。
一方、前記シリンジ401A〜401M×Nは、前記M行×N列の行列状の画像表示部413A〜413M×Nの少なくとも一行、または少なくとも一列に対応する個数を備えることができる。
また、前記基板400上に形成される画像表示部413A〜413M×Nの全領域に対応するように備えられたシリンジ401A〜401M×Nは、同時に駆動されるか、または個別的に駆動されることができる。
本発明に係る液晶表示パネルのディスペンシング方法においては、テーブル410に基板400をローディングして固定させた後、テーブル410を固定した状態でシリンジ401A〜401Cを前後左右方向に水平移動させながらシーラントを排出して、基板400の画像表示部413A〜413Fの外郭に沿ってシールパターン416A〜416Fを形成する。このとき、シールパターン416A〜416Fを形成するためのシリンジ401A〜401Cの駆動は、基板400の面積内で行われる。
よって、クリーンルームでディスペンサが占める面積が基板400の面積と同じようになって、基板400の面積が増加する場合も、関連技術に比べて影響を大きく受けないようになることによって、クリーンルームの利用効率を向上させることができる。
また、本発明に係る液晶表示パネルのディスペンシング方法においては、前記基板400上に形成される画像表示部413A〜413M×Nの全領域に対応するように備えられたシリンジ401A〜401M×Nが同時に駆動されるか、または個別的に駆動されてシールパターン416A〜416M×Nを形成することによって、関連技術のテーブル310を駆動させる方式に比べて、シールパターン416A〜416M×Nの形成に所要する時間を短縮することができ、液晶表示パネルのモデルの変更、または基板400の面積の増加により、画像表示部413A〜413M×Nの面積が変更される場合に効果的に対処できるようになる。
一方、前記本発明に係る液晶表示パネルのディスペンサにより形成されるシールパターン416A〜416Fは、液晶表示パネルに液晶層を形成する方式によって形態が異なるようになり、液晶表示パネルに液晶層を形成する方式は、真空注入方式と滴下方式とに大別される。
前記真空注入方式は、大面積の母基板から分離された単位液晶表示パネルの液晶注入口を、所定の真空が設定されたチャンバ内で、液晶の充填された容器に浸液した後、真空程度を変化させることで、液晶表示パネルの内部と外部間の圧力差により液晶を液晶表示パネルの内部に注入させる方式であって、このように液晶が液晶表示パネルの内部に充填されると、液晶注入口を密封させて液晶表示パネルの液晶層を形成する。
前記真空注入方式における液晶注入口は、前記シールパターン416A〜416Fの一側が開放された領域と定義される。よって、液晶表示パネルに真空注入方式により液晶層を形成する場合は、図1に示されたシールパターン416A〜416Fは、図5に示されたシールパターン316A〜316Fと同様に、一部が開放されるように形成して、液晶注入口の機能を有するようにしなければならない。
然し、このような真空注入方式には次のような問題点がある。
第一に、液晶表示パネルに液晶を充填する時間が非常に長い。一般に、合着された液晶表示パネルは、数百cmの面積に数μm程度のギャップを有するため、圧力差を利用した真空注入方式を適用する場合も、単位時間当たりの液晶の注入量は非常に少ない。例えば、約15インチの液晶表示パネルを製作する場合、液晶の充填に約8時間程度が所要することによって、液晶表示パネルの製作に多くの時間を所要して、生産性が低下するという問題点があった。また、液晶表示パネルが大型化されるほど、液晶の充填に所要する時間が長くなり、液晶の充填不良が発生して、結果的に液晶表示パネルの大型化に対応できないという問題点があった。
第二に、液晶の消耗量が高い。一般に、容器に充填された液晶量に比べて実際に液晶表示パネルに注入される液晶量が非常に少なく、液晶が大気や特定ガスに露出されると、ガスと反応して劣化する。よって、容器に充填された液晶が複数の液晶表示パネルに充填されるとしても、充填後に残留する多い量の液晶を廃棄しなければならず、このように高価の液晶が廃棄されることによって、結果的に液晶表示パネルの単価が上昇して、製品の価格競争力を弱化させる要因となる。
このような真空注入方式の問題点を克服するため、最近、滴下方式が適用されている。
前記滴下方式は、複数の薄膜トランジスタアレイ基板が製作される大面積の第1母基板、または複数のカラーフィルタ基板が製作される大面積の第2母基板の画像表示領域内に、液晶を滴下及び分配し、前記第1、第2母基板を合着する圧力により、液晶が画像表示領域全体に均一に分布されるようにすることで、液晶層を形成する方式である。
即ち、液晶表示パネルに滴下方式により液晶層を形成する場合は、液晶が外部から充填されず基板上に直接滴下されるため、シールパターン416A〜416Fは、液晶が画像表示部413A〜413Fの外部に漏洩されることを防止できるように、図1に示したように、各画像表示部413A〜413Fの外郭を取り囲む閉鎖されたパターンに形成しなければならない。
前記滴下方式は、前記真空注入方式に比べて短い時間に液晶を滴下することができ、液晶表示パネルが大型化される場合も液晶層を非常に迅速に形成することができる。
また、基板400上に液晶を必要量のみ滴下するため、前記真空注入方式のような高価の液晶の廃棄による液晶表示パネルの単価上昇を防止して、製品の価格競争力を強化させる。
前記滴下方式が適用された液晶表示パネルは、前記真空注入方式と異なって、液晶層が形成された後に、複数の薄膜トランジスタアレイ基板が製作される大面積の第1母基板、または複数のカラーフィルタ基板が製作される大面積の第2母基板を合着し、単位液晶パネルを分離する工程が進行される。
前記滴下方式が適用される場合、シールパターン416A〜416Fを熱硬化性シーラントから形成すると、液晶表示パネルを合着する後続工程でシーラントが加熱される間そのパターンから拡散されて、滴下された液晶が汚染される恐れがある。よって、前記滴下方式が適用される場合、シールパターン416A〜416Fは、紫外線硬化性シーラントを適用することが好ましく、または紫外線硬化性シーラントと熱硬化性シーラントとが混合されたシーラントを適用することもできる。
一方、前記本発明に係る液晶表示パネルのディスペンサは、一つの基板上に互いに異なるサイズを有する液晶表示パネルを同時に製作する方式において、シールパターンを形成する場合に非常に効果的に適用することができる。例えば、基板上に第1サイズの液晶表示パネルのみを製作する場合、その第1サイズの液晶表示パネルを製作できない領域は廃棄されることになり、基板の利用効率が低下する。よって、前記第1サイズの液晶表示パネルを製作できない領域に、その第1サイズより小さい第2サイズの液晶表示パネルを製作することで、基板の利用効率を向上させることができる。以下、基板上に互いに異なるサイズを有する液晶表示パネルを製作する方式について説明する。
図2(A)〜図2(D)は、前記基板上に互いに異なるサイズを有する液晶表示パネルを製作する場合、本発明に係る液晶表示パネルのディスペンシング方法を順次示した例示図である。
まず、図2(A)に示したように、基板500上に第1サイズを有する画像表示部513A〜513C及び第2サイズを有する画像表示部513D〜513Gを形成する。前述したように、基板500上に第1サイズを有する画像表示部513A〜513Cのみを形成する場合は、第2サイズを有する画像表示部513D〜513Gが形成された領域は廃棄することになり、基板500の利用効率が低下するため、前記第1サイズより小さい第2サイズの画像表示部513D〜513Gを前記基板500の廃棄される領域に形成することで利用効率を極大化する。
その後、図2(B)に示したように、前記第1サイズを有する画像表示部513A〜513C及び第2サイズを有する画像表示部513D〜513Gが形成された基板500をテーブル510にローディングして固定させる。
次いで、図2(C)に示したように、シリンジ501A〜501Cを前後左右方向に水平移動させながら、前記基板500の第1サイズを有する画像表示部513A〜513Cの外郭に沿ってシーラントを排出して、シールパターン516A〜516Cを形成する。
その後、図2(D)に示したように、シリンジ501D〜501Gを前後左右方向に水平移動させながら、前記基板500の第2サイズを有する画像表示部513D〜513Gの外郭に沿ってシーラントを排出して、シールパターン516D〜516Gを形成する。
前述したように、本発明に係る液晶表示パネルのディスペンサは、基板上に互いに異なるサイズを有する液晶表示パネルを同時に製作する方式において、互いに異なるサイズを有する画像表示部の外郭に沿ってシールパターンを形成する場合に非常に効果的に対処することができる。
前記図2(A)〜図2(D)においては、一つのテーブルに基板をローディングして固定させ、第1サイズの画像表示部の外郭に沿ってシールパターンを形成した後、第2サイズの画像表示部の外郭に沿ってシールパターンを形成した。
然し、前記図2(A)〜図2(D)と異なって、互いに独立に駆動される第1、第2テーブルを用いて、まず、第1テーブルに基板をローディングして固定させ、第1サイズの画像表示部の外郭に沿ってシールパターンを形成した後、第2テーブルに基板をローディングして固定させ、第2サイズの画像表示部の外郭に沿ってシールパターンを形成することもできる。
本発明に係る液晶表示パネルのディスペンサの第1実施形態を示した例示図である。 本発明に係る液晶表示パネルのディスペンサの第2実施形態を利用したディスペンシング方法を順次示した例示図である。 本発明に係る液晶表示パネルのディスペンサの第2実施形態を利用したディスペンシング方法を順次示した例示図である。 本発明に係る液晶表示パネルのディスペンサの第2実施形態を利用したディスペンシング方法を順次示した例示図である。 本発明に係る液晶表示パネルのディスペンサの第2実施形態を利用したディスペンシング方法を順次示した例示図である。 液晶表示装置の薄膜トランジスタアレイ基板とカラーフィルタ基板が対向して合着された単位液晶表示パネルの概略的な平面構造を示した例示図である。 関連技術のスクリーン印刷方法によりシールパターンを形成する例を示した例示図である。 関連技術のスクリーン印刷方法によりシールパターンを形成する例を示した例示図である。 関連技術のシールディスペンシング方法によりシールパターンを形成する例を示した例示図である。
符号の説明
400:基板
410:テーブル
401A〜401C:シリンジ
402A〜402C:ノズル
413A〜413F:画像表示部
416A〜416F:シールパターン

Claims (3)

  1. 1列あたりM個の第1サイズの画像表示部及び1列あたりN個の第2サイズの画像表示部(M、Nは2以上の整数)が形成された基板をテーブルにローディングする段階と、
    前記テーブル上にM個のシリンジを位置させる段階と、
    前記テーブルを固定した状態で、前記画像表示部の第1サイズに対応する第1グループの前記シリンジを移動させて、前記画像表示部にディスペンシング物質を排出する段階と、
    前記テーブルを固定した状態で、前記画像表示部の第2サイズに対応する第2グループの前記シリンジを移動させて、前記画像表示部にディスペンシング物質を排出する段階とを含み、
    前記第1サイズが前記第2サイズと異なることを特徴とする液晶表示パネルのディスペンシング方法。
  2. 前記ディスペンシング物質を排出する段階は、前記画像表示部の外郭に沿ってシールパターンを形成することを含む請求項1記載の液晶表示パネルのディスペンシング方法。
  3. 前記ディスペンシング物質を排出する段階は、前記シリンジが同時に駆動されるか、または個別的に駆動されることを特徴とし、前記画像表示部の数(M+N)に対応する個数のシリンジが画像表示部の少なくとも1つの列を列毎に排出することを含む請求項1記載の液晶表示パネルのディスペンシング方法。
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