JP2000047232A - 液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

液晶表示装置の製造方法

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JP2000047232A
JP2000047232A JP10216828A JP21682898A JP2000047232A JP 2000047232 A JP2000047232 A JP 2000047232A JP 10216828 A JP10216828 A JP 10216828A JP 21682898 A JP21682898 A JP 21682898A JP 2000047232 A JP2000047232 A JP 2000047232A
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pressure
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Kishiro Iwasaki
紀四郎 岩▲崎▼
Kotaro Araya
康太郎 荒谷
Katsumi Kondo
克己 近藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】気泡の発生を抑えた液晶表示装置の製造方法を
提供する。 【解決手段】液晶注入工程を不活性ガス雰囲気中で行う
ようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示素子の製
造方法に関するものである。更に詳しくは液晶表示素子
の内部に液晶を注入する工程の導入ガスに関する。
【0002】
【従来の技術】液晶表示素子は、二枚の電極付きガラス
基板の間隙に液晶層を設け、電気光学効果により、文
字,数字,図,絵などを表示する装置として、既に知ら
れている。このような液晶表示素子の液晶注入装置や液
晶注入方法は主に次の4種類に大別される。
【0003】(1)予め、二枚のガラス基板に間隙を設
けた液晶表示素子に注入口の他に、液晶表示素子内の空
気の排気口を設け、液晶表示素子内に液晶を注入する方
法(特開平8−262461号)。
【0004】(2)注入口を設けた液晶表示素子と液晶
を入れた液晶皿を真空可能な容器に入れ、この真空容器
を減圧にした後、注入口を液晶皿に接触させ、この容器
を大気圧に戻す過程で圧力差を利用して液晶表示素子内
に液晶を注入する方法(特許公報昭58−49853号)。
【0005】(3)予め、二枚のガラス基板の一方の基
板に一個又は数個の穴を開け、この穴を通して減圧され
た液晶表示素子に液晶を注入する方法(特開平3−10231
6 号)。
【0006】(4)注入口を設けた液晶表示素子を真空
可能な容器に入れ、液晶表示素子を減圧した後、外部か
ら接続された液晶注入ヘッドを注入口に接続し、液晶を
注入する方法(特開平6−51322号)。
【0007】以下にそれぞれの特徴を述べると、装置構
造の面から比較すると、(2)と(4)の方式は、真空
容器(ベルジャー)を必要とするのに対して、(1)と
(3)の方式は真空容器が不要である。しかしながら、
いずれの方法も液晶注入時には導入ガス(空気及び窒素
ガス)を必要とし、この導入ガスの雰囲気に晒された液
晶が液晶素子内に注入される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
液晶表示素子の液晶注入方法の特徴を述べたが、それぞ
れの液晶注入方式においては、一度液晶中の溶存空気を
除去したにもかかわらず、液晶注入時に液晶が導入ガス
に晒されるので、再度液晶内に空気や窒素ガスが溶解
し、やがて、空気や窒素ガスが溶解した液晶は液晶表示
素子に取り込まれる。このために、熱的及び機械的衝撃
で液晶表示素子内に取り込まれたガスが放出されて気泡
が生じることにより、表示ムラの原因になり、歩留まり
低下につながっていた。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、手段として、ヘリウム,ネオン及びアルゴンの不
活性ガスを導入ガスとして用いた液晶注入方法を提供す
る。
【0010】本発明で用いるヘリウム,ネオン及びアル
ゴンの飽和溶解度は液晶中の空気や窒素ガスを1とする
と、ヘリウムは約0.1、ネオンが0.25及びアルゴン
は0.5 であることがガス分析から測定されている。し
たがって、液晶表示素子中の液晶に溶存した空気や窒素
ガスの体積は、最大飽和したとして液晶体積の約6%で
あることがガス分析から測定されているので、ヘリウム
では0.7% ,ネオンでは1.6%及びアルゴンでは3.
1%になる。つまり、これら液晶中に溶解したガスが、
熱的衝撃で全て気泡になったとすると、その気泡の体積
比も空気,ヘリウム,ネオンが、アルゴンでは6:0.
7:1.6:3.1 となることを意味している。さら
に、液晶のような液体中に出現した気泡は、気泡の体積
が小さいほど消滅しやすいことが知られている(超音波
技術便覧、158頁)。したがって、液晶中での飽和溶
解度が空気や窒素より小さいヘリウム,ネオン及びアル
ゴンの不活性ガスでは、気泡の成長や消滅のいずれにお
いても有効に働くことが期待される。
【0011】このように現在量産に使われている真空容
器を持った(2)の方式の液晶注入装置で用いられる空
気及び窒素ガス等の導入ガスをヘルウム,ネオン及びア
ルゴンの不活性ガスにすることにより、ガスの溶解量が
減少するため、気泡の発生のない液晶表示素子を提供で
きる。しかし不活性ガスは窒素ガスに比べて高価であ
り、真空容器が液晶表示素子のサイズの拡大とともに大
きくなり、導入ガスの量も大きくなり、コストへの跳ね
返りが考えられる。このときは窒素ガスを含む混合ガス
でも良い。例えば、窒素とヘリウムとを50%ずつ含む
混合ガスを使用した場合、液晶中に溶解しているガスの
体積は、最大飽和したとして液晶体積の3.35% であ
り、アルゴン100%ほどの効果がないが、空気や窒素
ガスを用いた時よりも気泡を減少させることができる。
また液晶表示素子を直接排気し、密閉された管の中をガ
ス圧で液晶表示素子の注入口へ液晶を浸す(1),(3)
及び(4)の方法等は本発明には有効な液晶注入装置で
ある。
【0012】又、狭い基板間ギャップの横電界方式(I
PS方式)では、気泡に起因する表示ムラが顕著な問題
となるため、本発明の製造方法を用いることは特に、有
効である。
【0013】
【発明の実施の形態】(実施例1)図1に液晶表示素子
および液晶注入装置を示す。
【0014】液晶表示素子1のサイズは270mm(長片
側)×200mm(短片側)で表示部は対角で10.4イ
ンチサイズであり、厚みが1.1mmで表面を研磨した透
明なガラス基板を用いた。これら基板の上に共通電極,
信号電極,画素電極などを形成し、更にその最表面の配
向膜を形成した。本実施例では配向膜としてポリイミド
を採用し、印刷機で塗布し焼成後の膜厚を0.07〜0.
1μm程度とした。その後、配向膜の表面を液晶を配向
させるための配向処理を施した。配向処理はラビング機
を使用し、ラビングロールにレーヨン製バフ布を用いて
行った。上下基板の接着はシール剤(エポキシ系樹脂)
の中にポリマービーズを適量混入し、シールマスクを用
いて基板上に印刷した。その後、シール剤の仮硬化を行
い、上下基板を組み合わせた。そして、プレスを用いて
2枚の基板を加圧しつつ、シール剤を硬化した。液晶表
示素子内には球形のポリマービーズを基板間に挾持し、
液晶封入状態でギャップを6.0μm としたシール剤1
0は基板周辺に設けられ、その短辺側の一部に液晶を注
入できるように液晶注入口3が設けられている。この液
晶表示素子のラビング角度は短辺側に対して45度に
し、上下基板間で直交する配置とした。液晶注入口3の
幅は30mmである。
【0015】このようにして作製した液晶表示素子への
液晶注入方法を図1を用いて説明する。
【0016】液晶開閉バルブ11を閉じた内容積100
mlの液晶貯蓄容器5に、予め脱泡しておいたメルク社
製のZLI1132の液晶2を50mlを入れた。つぎ
に減圧開閉バルブ8を開き、液晶貯蓄容器5に付設され
た減圧装置6のローターリポンプを3分間作動させ、減
圧装置6に付設されたマノメーターをモニタしながら液
晶貯蓄容器5内を40,000Paまで減圧した。つぎ
に、減圧開閉バルブ8を閉じ、ガス導入バルブ7を開
き、ヘルウムを液晶貯蓄容器5内に入れ、液晶貯蓄容器
5内を大気圧に戻す。つぎに液晶表示素子1の液晶注入
口3を液晶注入吸引カセット4に接続した後、液晶開閉
バルブ11を閉じた状態で、減圧開閉バルブ9を開け、
減圧装置6のローターリポンプを10分間作動させ、減
圧装置6に付設されたピラニー真空計をモニタしながら
液晶表示素子1内を50Paまで減圧した。この後、減
圧開閉バルブ9を閉じ、液晶開閉バルブ11を開けた。
この時点で、液晶が液晶注入吸引カセット4を通して液
晶表示素子内に注入されはじめた。液晶が液晶表示素子
内に完全に注入されるのに要した時間は151分であっ
た。液晶注入終了後、液晶注入口を紫外線硬化剤(アク
リル性樹脂)で封止した。目視観察及び顕微鏡観察によ
り気泡は認められなっかた。また、直交ニコル下での観
察では、注入工程に起因するところの筋ムラ,封入口ム
ラも認められなかった。
【0017】同様に、ヘリウムの代わりにアルゴン,ネ
オンを用いても液晶表示素子には気泡及び筋ムラ,封入
口ムラ等の配向ムラも認められなかった。これら作製し
た液晶表示素子を分解し、液晶中のガスを分析したとこ
ろ、ヘリウムでは液晶表示素子中の液晶体積の0.3%
であり、飽和値のほぼ半分であった。また、ネオンとア
ルゴンではそれぞれ、0.75%,1.5%であり、この
場合も飽和値のほぼ半分であった。ただし、窒素と比較
するといずれも小さい値となった。
【0018】(実施例2)減圧制御可能な真空容器(ベ
ルジャー)12を備え、概真空容器内に液晶表示素子1
と、概液晶表示素子1と一定の距離を置いた液晶2を満
たした液晶皿13構成される液晶注入装置を用いた液晶
注入方法について図2で説明する。
【0019】まず、液晶セルを真空容器内12に所定の
位置に配置し、同様に液晶2を満たした液晶皿13を液
晶表示素子1と接しない所定の間隔をもって配置する。
真空容器内12は真空容器内より接続された配管等を通
して真空ポンプ6により減圧される。同じくして液晶表
示素子1内も液晶注入口3を介して減圧される。真空度
が1Pa以下になったら、液晶皿13は外部に接続され
たモータ14等からなる上下動手段の駆動により、液晶
表示素子1に接触し、この状態でモータを静止する。つ
ぎにガス導入バルブ7を開き、配管を通してヘリウムを
少量ずつ流して、真空容器内12をゆっくり大気圧に戻
す。液晶皿13の液晶2は液晶表示素子1の液晶注入口
3より、減圧されている液晶表示素子1内と真空容器内
12との圧力差により液晶表示素子1内に充填されてい
く。そして液晶表示素子1内が液晶2により十分に満た
されたら、液晶表示素子1を真空容器内12から取り出
し、ついで液晶注入口3を紫外線硬化樹脂で封止し、注
入工程を終了する。
【0020】目視観察及び顕微鏡観察により気泡は認め
られなかった。また、直交ニコル下での観察では、注入
工程に起因するところの筋ムラ,封入口ムラも認められ
なかった。同様に、ヘリウムの代わりにアルゴン,ネオ
ンを用いても液晶表示素子には気泡及び筋ムラ,封入口
ムラ等の配向ムラも認められなかった。これら作製した
液晶表示素子を分解し、液晶中のガスを分析したとこ
ろ、ヘリウムでは液晶表示素子中の液晶体積の0.6%
であり、ほぼ飽和値に近い値となった。また、ネオンと
アルゴンではそれぞれ、1.5%、2.9%であり、この
場合もほぼ飽和値に近い値となった。ただし、窒素と比
較するといずれも小さい値となった。
【0021】(実施例3)(実施例1)記載の不活性ガ
スとして、50%の窒素と50%のヘリウムの混合ガス
を用いた以外、(実施例1)と同様に注入装置及び注入
方法で液晶セルを作製し、評価したところ、気泡は認め
られなかった。また、注入工程に起因するところの筋ム
ラ,封入口ムラも認められなかった。これら作製した液
晶表示素子を分解し、液晶中のガスを分析したところ、
窒素とヘリウムはそれぞれ液晶表示素子中の液晶体積の
1.5%と0.2%であり、合計は1.7% となり、窒素
単独の飽和値のほぼ4分の1であった。さらに、ほん実
施例では、コスト低減も企てられた。
【0022】(実施例4)(実施例2)記載の不活性ガ
スに10%以下の窒素及び空気が入った混合ガスを用い
た以外、(実施例2)と同様に注入装置及び注入方法で
液晶セルを作製し、評価したところ、気泡は認められな
かった。また、注入工程に起因するところの筋ムラ,封
入口ムラも認められなかった。これら作製した液晶表示
素子を分解し、液晶中のガスを分析したところ、窒素と
ヘリウムはそれぞれ液晶表示素子中の液晶体積の3.1
%と0.3%であり、合計は3.4% となり、窒素単独
の飽和値のほぼ2分の1であった。さらに、本実施例で
は、コスト低減も企てられた。 (比較例1)(実施例1)記載の不活性ガスの代わり窒
素及び空気を用いて、(実施例1)及び(実施例2)と
同様に注入装置及び注入方法で液晶セルを作製し、評価
したところ、注入工程に起因するところの筋ムラ,封入
口ムラも認められなかったものの、気泡が認められた。
液晶表示素子を分解し、液晶中のガスを分析したとこ
ろ、窒素は液晶表示素子中の液晶体積の5.5% であ
り、ほぼ飽和値に近い値が検出された。
【0023】
【発明の効果】本発明の液晶表示素子の液晶注入装置お
よび液晶注入方法を用いれば、従来方式と異なり液晶に
溶解しにくいガスを用いるため、液晶からの放出ガス量
が低減され、液晶表示素子で問題となっている気泡の発
生が皆無となる液晶表示素子の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る液晶注入方法の説明図である。
【図2】本発明に係る液晶注入方法の説明図である。
【符号の説明】
1…液晶表示素子、2…液晶、3…液晶注入口、4…液
晶注入吸引カセット、5…液晶貯蔵容器、6…減圧装
置、7…ガス導入バルブ、8…減圧開閉バルブ、9…減
圧開閉バルブ、10…ガス導入バルブ、11…液晶開閉
バルブ、12…真空容器、13…液晶皿、14…上下駆
動装置、15…減圧開閉バルブ。
フロントページの続き (72)発明者 近藤 克己 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 Fターム(参考) 2H088 EA03 FA03 FA10 FA14 FA16 FA22 FA24 GA02 HA03 HA04 MA04 MA20 2H089 JA11 KA15 LA07 LA15 LA19 MA04Y NA24 NA25 NA34 NA35 NA41 NA44 QA09 QA12 QA16 SA01 TA04 TA05

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】液晶注入前の液晶表示素子の内部を減圧す
    る工程と、該減圧した液晶表示素子に気圧差を用いて液
    晶を注入する工程とを有する液晶表示素子の製造方法に
    おいて、 前記気圧差を生じさせる導入ガスに不活性ガスを用いる
    ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
  2. 【請求項2】請求項1において、前記不活性ガスはヘリ
    ウム,ネオン,アルゴンであることを特徴とする液晶表
    示装置の製造方法。
  3. 【請求項3】請求項1において、前記不活性ガスはヘリ
    ウム,ネオン,アルゴン、及び窒素のうち2種以上の混
    合ガスであることを特徴とする液晶表示装置の製造方
    法。
JP10216828A 1998-07-31 1998-07-31 液晶表示装置の製造方法 Pending JP2000047232A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001221998A (ja) * 1991-08-01 2001-08-17 Seiko Epson Corp 液晶表示素子及び電子機器
WO2020065735A1 (ja) * 2018-09-25 2020-04-02 シャープ株式会社 焼成炉

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JP2001221998A (ja) * 1991-08-01 2001-08-17 Seiko Epson Corp 液晶表示素子及び電子機器
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