JP2000214472A - 液晶表示素子の製造方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧力制御された状態で液晶の注入封止を一貫
して行うことで、液晶の注入量を精密に制倒し、メカニ
カル的なギヤップ調整工程を行わなくても、ギヤップ精
度が高く、効率よく表示品質および封止品質の良い液晶
表示素子の製造方法及び装置の提供。 【解決手段】 対向する少なくとも一方の表面に透明電
極が形成された一対の透明基板１１、１２を、所定間隔
で対向させ注入口を除く周辺部をシール材１３によりシ
ールした液晶セル２０を注入口１４を下にして圧力調節
室１６内の液晶１５に浸漬し、液晶セル２０の内圧と外
圧の圧力差により液晶セル２０の内に液晶を注入した
後、注入口１４を封止する液晶表示素子の製造方法にお
いて、液晶注入工程において規定量の液晶１５を液晶セ
ルに注入後、液晶セル２０の外圧を減圧し、液晶セル２
０の外圧と液晶セル２０の内圧が平衡状態になるように
することを特徴とする液晶表示素子の製造方法および装
置。

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
造方法およびその製造装置に関し、詳しくは液晶セルに
液晶を注入し注入口を封止して、液晶表示装置を製造す
るための製造方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来技術】液晶表示素子は、表面に透明電極と配向膜
が形成された一対の透明基板の一方の注入口を除いた周
辺部にシール材が印刷されるとともに、他方の基板にス
ペーサが散布された後、両基板が重ね合わされて液晶セ
ルを組立た後、注入装置に液晶セルを搬入して、この液
晶セルの注入口を下に向けた状態で装置内を真空状態に
する。次に液晶セルの注入口を液晶に浸漬させ、この状
態で装置内を大気圧に戻して液晶セル内外の圧力差によ
り液晶セル内に液晶を注入し、その後注入装置から液晶
セルを取り出し注入口を封止剤により封止する。

【０００３】図４に従来の液晶表示素子の製造方法を示
す。 従来、液晶表示素子は、表面に透明電極と配向膜が
形成された一対の透明基板１１、１２の一方の透明基板
に注入口１４を除いた周辺部にシール材１３が印刷され
るとともに、他方に図示しないスペーサが散布された
後、両基板が重ね合わされて組立てられており、この注
入口１４から液晶１５を注入し、注入口１４を封止する
方法で製造される。

【０００４】まず、図４（ａ）に示すように、注入装置
に液晶セル２０を搬入してこの液晶セルの注入口を下に
向けた状態で、 装置内にセットし、チヤンバー内を真
空状態にする。液晶セル内が十分に真空状態になったと
ころで、図４（ｂ） に示すように注入口を液晶に浸漬
させ、図４（ｃ）に示すように装置内を不活性ガスによ
り大気圧に戻して液晶セル内外の圧力差により液晶セル
内に液晶を注入し、注入装置から取り出し、図４（ｄ）
に示すように注入口１４を封止剤１７にて封止して液晶
の注入封止工程か完了する。

【０００５】液晶表示装置の表示品質上、セルギヤップ
は精密に制御される必要がある。しかし、この従来方法
では、液晶セル内には過剰の液晶が注入されているため
に、液晶セルの中央部が膨らみ、セルギヤップが広くな
り、セルギヤップがばらつくという問題があった。

【０００６】前記の問題を解決するために、液晶を余分
に注入し、ローラ及び押圧板等でセル面を加圧して余剰
液晶をセル外に除去し、注入口を封止することによりセ
ル厚のばらつきを抑制すると言う技術（特開昭６０−２
４５１８）、液晶注入前に液晶セルを外側から押圧した
状態にして、液晶セルに液晶を注入しセル厚を均一にす
ると言う技術（特開昭６２−２８０７１９）が公開され
ている。

【０００７】しかしながら、前記従来技術で液晶を注入
し、封止した場合は以下のような問題点があった。ま
ず、液晶注入後に液晶セル内の液晶を押し出すギヤップ
調整法は高価な液晶の無駄遣いであり、また、液晶セル
表示面と加圧板が接触するため、液晶セル表示面と加圧
治具面間に異物等が付着していた場合、液晶セル表面に
局所的な圧力が加わり液晶表示素子が表示不良を起こす
という問題もある。また、押出し後の液晶が注入口付
近、あるいは加圧板に付着しセルと加圧板の両方に洗浄
工程が必要になるという問題に加えて、この液晶の押し
出しには時間がかかるという問題もある。

【０００８】また、加圧注入法では先に述べた局所的な
圧力過多による液晶表示素子の表示不良の問題と、その
他、従来の液晶セル面を加圧しない真空注入法より液晶
注入時間が長くなるという問題点もある。

【０００９】さらに、液晶注入後に液晶セル内の液晶を
押し出した後、注入口に封止剤を塗布しただけで封止剤
を硬化した場合、注入口付近しか封止できないため封止
強度が十分に得られなかったり、封止不良を起こすとい
う問題があった。

【００１０】これら間題を解決するために、真空注入法
により液晶セルに液晶を注入後、液晶セルを加圧して注
入口から余分な液晶を出して、セルに加圧した状態にて
封止剤を注入口に塗布し、いったん加圧を開放し、封止
剤を液晶セル内部に引き込んてから封止剤を硬化させる
という技術が公開されている（特開平５-１４２５０
６）。

【００１１】しかし、この特開平５-１４２５０６号で
公開された技術では、前記のように液晶セル表示面と加
圧板が接触するため、液晶セル表示面と加圧治具面間に
異物等が付着していた場合、液晶セル表面に局所的な圧
力が加わり、液晶表示素子が表示不良を起こすという問
題や、加圧力を一気に開放しているために、封止剤が液
晶セル内部に浸透しすぎて表示不良が発生してしまうと
いう問題もある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、圧力制御さ
れた状態で液晶の注入封止を一貫して行うことで、液晶
の注入量を精密に制倒し、メカニカル的なギヤップ調整
工程を行わなくても、ギヤップ精度が高く、効率よく表
示品質および封止品質の良い液晶表示素子の製造方法及
び装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の第一は、対向す
る少なくとも一方の表面に透明電極が形成された一対の
透明基板を、所定間隔で対向させ注入口を除く周辺部を
シールした液晶セルを注入口を下にして液晶に浸漬し、
液晶セルの内圧と外圧の圧力差により液晶セルの内に液
晶を注入した後、注入口を封止する液晶表示素子の製造
方法において、液晶注入工程において規定量の液晶注入
後、液晶セルの外圧を大気圧よりも減圧し、液晶セルの
外圧と液晶セルの内圧が平衡状態になるようにすること
を特徴とする液晶表示素子の製造方法を提供することに
より、前記課題を解決したことにある。

【００１４】本発明の第二は、内部を加圧及び減圧が可
能な圧力調整室（Ａ）、この圧力調整室を加圧または減
圧する圧力制御手段（Ｂ）、この圧力調整室内に上下左
右に移動可能な移動機構を有し、対向する少なくとも一
方の表面に透明電極が形成された一対の透明基板を、所
定間隔で対向させ注入口を除く周辺部をシールした液晶
セルを、注入口を下にして鉛直下向きに配置して前記圧
力調整室内に供給された液晶に浸漬または取り出し可能
な液晶セル移動手段（Ｃ）、前記圧力調整室内に液晶を
供給する手段（Ｄ）、および前記圧力調整室内に液晶セ
ルを封止する封止剤を供給する手段（Ｅ）を少なくとも
具備し、かつ前記圧力調整室（Ａ）内で液晶セルの内圧
と外圧の圧力差により、液晶セルに液晶を注入し、注入
口を封止できる構成のものであることを特徴とする液晶
表示素子の製造装置を提供することにより、前記課題を
解決したことにある。

【００１５】以下、本発明の液晶表示素子の製造方法お
よび製造装置を図面に基づいて説明する。図１は本発明
の液晶表示素子の製造方法を示すフロー図である。図示
しない透明電極、配向膜等が形成された透明基板１１，
１２を所定間隔て対向させ注入口を除く周辺部をシール
材１３によりてシールして、液晶セルを組み立て、図１
（ａ）に示すように図示しない加圧及び減圧が任意に行
える手段(以下圧力制御手段)を備えた圧力調整室１６
に、前記液晶セル２０を注入口１４が鉛直下向きになる
ように図示しない上下左右に移動可能な搬送機構を具備
する搬送手段に固定し、圧力調整室１６を減圧する。

【００１６】次に圧力調整室１６と液晶セル２０内が十
分に減圧されたら、図１（ｂ）に示すように図示しない
搬送手段により液晶セル２０を下降させ注入口１４を液
晶１５に浸漬し、図示しない圧力制御手段で圧力調整室
１６内を大気圧か、それ以上の加圧状態(以下液晶注入
圧力)にすることにより、液晶セルの内圧と外圧に圧力
差が生じて液晶セル２０内に液晶１５が注入される。

【００１７】次に図１（ｃ）に示すように、液晶セル２
０内に液晶セルの中央部が膨らむことがない適量の液晶
が注入された時点で、図示しない圧力制御手段で圧力調
整室１６を減圧し、液晶セル内外圧を平衡状態（以下注
入平衡圧力）にして液晶セル２０内への液晶１５の注入
を止める。

【００１８】次に図示しない搬送手段により液晶セル２
０を上昇させ、液晶セル２０の注入口１４を液晶１５か
ら引き離す。 この時、圧力調整室１６は減圧状態であ
り、液晶セル内外圧が平衡状態であるので液晶セル２０
内への気泡の巻き込みは起こらない。ここで、図１
（ｄ）に示すように、減圧状態下の圧力調整室１６内で
図示しない封止剤供給手段により注入口１５に封止剤１
７を塗布する。

【００１９】次に図示しない圧力制御手段で圧力調整室
１６を前記注入平衡圧力以上に加圧する（以下、封止剤
浸透圧力１とも言う）。これにより液晶セル２０の内圧
と外圧に圧力差が生じ、液晶注入時と同様に液晶セルの
内圧と外圧が平衡状態になるまで封止剤１７が注入口１
４から引き込まれる。封止剤１７の浸透が止まったら封
止剤を硬化させることにより、図１（ｅ）に示すように
液晶表示素子の注入封止工程が完成する。

【００２０】また、液晶セルの内圧と外圧が平衡状態に
なるまで封止剤１７が浸透した場合、使用する封止剤の
粘度により封止剤の浸透量が規定値より多かったり、少
なかったりする場合、あるいは封止剤浸透時間を短縮す
る場合には、封止浸透圧を高めに設定して（封止剤浸透
圧力２）、規定量の封止剤が浸透した後、再び減圧して
液晶セル内外圧を平衡状態（封止平衡圧力）にして液晶
セル２０内への封止剤の浸透を止めるという方法が有効
である（封止浸透プロセス２）。

【００２１】このように、本発明は、圧力制御された状
態で液晶の注入、封止工程を行う事により、液晶押出工
程を省略してもギヤップ精度が高く、表示品質の良い液
晶表示素子を製造することができ、また液晶押出工程を
省略する事により、（１）押出し液晶の無駄、（２）押
出しによる表示不良、（３）押出し後の洗浄、（４）押
出し時間を排除する事ができ、効率よく液晶表示素子を
製造する事ができる。

【００２２】図２に本発明の液晶表示素子の製造装置に
おける圧力調整室１６内の圧力プロファイルの一例を示
す。図２中の（ａ）〜（ｅ）は図１（ａ）〜（ｅ）に対
応する。図中、１点鎖線は前記封止剤浸透プロセス２を
表わし、（ｅ′）は封止剤浸透プロセス２における前記
（ｅ）であり、（ｆ）は規定量の封止剤が浸透した後の
減圧ポイントである。

【００２３】図２からもわかるように、液晶セル２０内
に適量の液晶が注入された時点（ｃ）で、図示しない排
気装置により、圧力調整室１６を減圧し、液晶１５の注
入を止め、減圧状態下の圧力調整室１６内で、注入口１
５に封止剤１７を塗布した後（ｄ）、圧力調整室１６を
加圧している。封止剤浸透プロセス２においては、封止
剤浸透圧力２を高めに設定し、封止剤が規定量浸透した
時点で、図示しない排気装置により圧力調整室１６を減
圧し、封止剤１７の浸透を止めている。

【００２４】通常、液晶セル２０内に適量の液晶が注入
された時点（ｃ）は、ほぼ液晶セルの種類により制御可
能であるが、より精密な注入制御をする場合には同一種
類のセルであってもセルごとにその注入量を測定し、減
圧ポイント（ｃ）を制御する必要がある。これを達成す
るためには、液晶セル内の液面の垂直方向の距離を測定
する方法や、液晶セル内の液面の垂直方向の液晶注入領
域の測定、また、液晶セル内側の厚さ測定し、あるい
は、それらの測定方法の組み合わせによるそれらの測定
値に基づいて減圧ポイント（ｃ）を制御することがてき
る。

【００２５】図３に、液晶表示素子の製造装置を示す。
圧力調整室１６内に液晶セル２０が鉛直下向きに配置さ
れ、液晶供給手段４０と封止剤供給手段４１が配設され
ている。液晶供給手段４０より液晶を供給し、液晶セル
内外の圧力差により液晶の注入を始めるとＣＣＤカメラ
３０で液晶セル２０内の液晶１５の注入状況を撮像し、
画像処理手段３１により画像処理し、液晶の未注入領域
２１の面積を演算する。液晶の未注入領域２１の面積が
規定値以下になったら、圧力制御手段３２に指令値を送
り圧力制御手段３２は圧力調整室１６を減圧する。これ
は注入領域を計測しても同じである。

【００２６】また、同様に封止剤装置プロセス２におけ
る封止剤浸透減圧点（ｆ）を制御する場合にもこの装置
は有効である。封止剤供給手段より封止剤を供給し、液
晶セル内外の圧力差により封止剤を浸透させ、ＣＣＤカ
メラ３０で液晶セル２０内の封止剤１７の浸透状況を撮
像し、画像処理手段３１により画像処理し、封止剤浸透
領域の面積を演算する。封止剤浸透領域の面積が規定値
以上になったら、圧力制御手段３２に指令値を送り、圧
力制御手段３２は圧力調整室１６を減圧する。また、セ
ル厚さの測定には、光センサ等を用いれば実施できる。

【００２７】また、前記のものは圧力調整室１６内に固
定した液晶セル２０を上下左右に移動させて液晶の供給
及び封止材の供給を行ったが、逆に液晶セル２０を鉛直
下向きに固定して、液晶供給手段と封止材供給手段を移
動させて液晶及び封止剤の供給を行っても良い。

【００２８】

【効果】１．請求項1 液晶の過注入による液晶の無駄を無くし、また異物等に
よる液晶セルの破壊を無くして、かつ、ギヤップ精度が
高く、表示品質の良い液晶表示素子の製造方法を提供で
きる。 ２．請求項２ セル間で液晶の注入量がばらつく場合でも、ギヤップ精
度が高く、表示品質の良い液晶表示素子の製造方法を提
供できる。 ３．請求項３ 液晶セル内に気泡混入の無いギヤップ精度の高い液晶表
示素子の製造方法を提供できる。 ４．請求項４ 封止品質の良い液晶表示素子の製造方法を提供できる。 ５．請求項５ 封止時間が短く、かつ封止品質の良い液晶表示素子の製
造方法を提供できる。 ６．請求項６ セル間で封止剤の浸透量がばらつく場合でも、封止剤の
浸透量を制御でき、かつ封止時間の短く、また封止品質
の良い液晶表示素子の製造方法を提供できる。 ７．請求項７〜８ 液晶の注入量を精密に制御し、メカニカル的なギヤップ
調整工程を行わなくても、ギヤップ精度が高く、また効
率よく、さらに表示品質および封止品質の良い液晶表示
素子の製造装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示素子の製造方法の一例のフロ
ー図である。 （ａ）圧力調整室１６に、液晶セル２０を図示しない上
下左右に移動可能な搬送機構を具備する搬送手段に固定
して配置した図である。 （ｂ）搬送手段により液晶セル２０を下降させ注入口１
４を液晶１５に浸漬した状態を示す図である。 （ｃ）適量の液晶が注入された時点で、液晶セル内外圧
を平衡状態にして液晶セル２０内への液晶１５の注入を
止めた状態を示す図である。 （ｄ）液晶セル内外圧が平衡状態で、液晶セルの注入口
１５に封止剤１７を塗布した状態を示す図である。 （ｅ）圧力調整室１６を前記注入平衡圧力以上に加圧
し、封止剤１７を液晶セル注入口１４から引き込ませ、
液晶表示素子の注入封止工程が完成した状態を示す図で
ある。

【図２】図１の圧力調整室内の各段階における圧力プロ
ファイルの一例を示す図である。（ａ）〜（ｅ）は図１
の（ａ）〜（ｅ）のそれぞれの段階に対応した段階、
（ｅ′）は封止剤浸透プロセス２における液晶表示素子
への注入封止工程が完了した段階、（ｆ）は前記プロセ
ス２における規定量の封止剤が浸透した（封止剤浸透圧
を高めに設定し封止剤浸透圧力２に到達した）後の減圧
ポイントである。

【図３】本発明の製造装置の１実施例を示す図である。

【図４】従来の液晶表示素子の製造方法を示すフロー図
である。 （ａ）注入装置に液晶セル２０を搬入してこの液晶セル
の注入口を下に向けた状態で、装置内に液晶セルをセッ
トし、チヤンバー内を真空にした状態。 （ｂ）液晶セルの注入口を液晶に浸漬させた状態。 （ｃ）装置内を不活性ガスにより大気圧に戻して液晶セ
ル内外の圧力差により液晶セル内に液晶を注入し、注入
装置から取り出した状態。 （ｄ）注入口１４を封止剤１７にて封止して液晶の注入
封止工程が完了した状態。

【符号の説明】

１１ 透明基板 １２ 透明基板 １３ シール材 １４ 注入口 １５ 液晶 １６ 圧力調整室 １７ 封止剤 ２０ 液晶セル ２１ 液晶の未注入領域 ３０ ＣＣＤカメラ ３１ 画像処理手段 ３２ 圧力制御手段 ４０ 液晶供給手段

フロントページの続き (72)発明者 篠崎 憲一 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 渕上 明弘 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 比嘉 政勝 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 Ｆターム(参考） 2H089 KA15 NA24 NA32 NA40 NA49 NA52 NA60 PA06 PA13 PA16 QA12 QA14 RA05 RA10 SA01 TA04 TA06

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向する少なくとも一方の表面に透明電
   極が形成された一対の透明基板を、所定間隔で対向させ
   注入口を除く周辺部をシールした液晶セルを注入口を下
   にして圧力調節室内の液晶に浸漬し、液晶セルの内圧と
   外圧の圧力差により液晶セルの内に液晶を注入した後、
   注入口を封止する液晶表示素子の製造方法において、液
   晶注入工程において規定量の液晶を液晶セルに注入後、
   液晶セルの外圧を減圧し、液晶セルの外圧と液晶セルの
   内圧が平衡状態になるようにすることを特徴とする液晶
   表示素子の製造方法。
2. 【請求項２】 液晶注入工程において、液晶セル内の液
   面の垂直方向の面積を測定、液晶セル内の液面の垂直方
   向の液晶注入領域の測定、液晶セル内側の厚さ測定、あ
   るいは、前記の測定方法を組み合わせて測定した測定結
   果に基づいて、圧力調節室内の液晶セルの外圧を減圧
   し、液晶セルの内圧と外圧が平衡状態になるようにする
   請求項１記載の液晶表示素子の製造方法。
3. 【請求項３】 液晶セルの内圧と外圧が平衡状態になっ
   た後、液晶セルを封止剤で封止する請求項１〜２のいず
   れかの項に記載の液晶表示素子の製造方法。
4. 【請求項４】 液晶セルを封止剤で封止した後、液晶セ
   ルの外圧を加圧して適量の封止剤を浸透させて、液晶セ
   ルの内圧と外圧が平衡状態になった時点で、封止剤を硬
   化させる請求項３記載の液晶素子の製造方法。
5. 【請求項５】 液晶セルの外圧を加圧して適量の封止剤
   を浸透させて、再び液晶セルの外圧を減圧し、液晶セル
   の内圧と外圧が平衡状態になった時点で、封止剤を硬化
   させる請求項４記載の液晶素子の製造方法。
6. 【請求項６】封止剤の浸透状態を検出手段により検出し
   て、該検出結果に基づき液晶セルの外圧を減圧し、液晶
   セルの内圧と外圧が平衡状態になった時点で、封止剤を
   硬化させる請求項５記載の液晶素子の製造方法。
7. 【請求項７】 内部を加圧及び減圧が可能な圧力調整室
   （Ａ）、この圧力調整室を加圧または減圧する圧力制御
   手段（Ｂ）、この圧力調整室内に上下左右に移動可能な
   移動機構を有し、対向する少なくとも一方の表面に透明
   電極が形成された一対の透明基板を、所定間隔で対向さ
   せ注入口を除く周辺部をシールした液晶セルを、注入口
   を下にして鉛直下向きに配置して前記圧力調整室内に供
   給された液晶に浸漬または取り出し可能な液晶セル移動
   手段（Ｃ）、前記圧力調整室内に液晶を供給する手段
   （Ｄ）、および前記圧力調整室内に液晶セルを封止する
   封止剤を供給する手段（Ｅ）を少なくとも具備し、かつ
   前記圧力調整室（Ａ）内で液晶セルの内圧と外圧の圧力
   差により、液晶セルに液晶を注入し、注入口を封止でき
   る構成のものであることを特徴とする液晶表示素子の製
   造装置。
8. 【請求項８】 液晶セル内への注入状態および／または
   液晶セル内への封止剤の注入状態を撮像する手段、前記
   撮像された画像を処理する手段、および前記処理結果に
   基づき圧力調整室を加圧、減圧する圧力制御手段を具備
   した請求項７記載の液晶表示素子の製造装置。