JP2000241825A - 液晶装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の液晶注入前の脱泡処理方法では、容器
に貯留されている液晶の表面積が少ないため、液晶に含
まれている気泡を充分に除去するには例えば１０時間程
度の長い時間真空中に放置する必要があったため、処理
時間が長くなり、生産性が向上しないという課題があっ
た。 【解決手段】 第１の基板（１１）または第２の基板
（１２）の周縁部に沿って塗布され一部に液晶注入口
（切欠き）が形成されたシール材（２０）により接合さ
れた上記第１の基板と第２の基板を減圧状態に置いて上
記注入口に液晶を滴下した後、上記第１の基板と第２の
基板を減圧下に数分間〜１０分間放置してから大気中に
開放もしくは基板の周囲圧力を増加させるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶パネルの液晶
注入技術に関し、特に滴下式液晶注入装置に使用される
液晶中の気泡を除去する脱泡処理に利用して好適な技術
に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶装置の製造プロセスにおいては、２
枚の基板の一方の周縁部に沿って熱硬化樹脂もしくは紫
外線硬化樹脂からなるシール材を塗布して基板同士を位
置決めして接合し、所定の微小間隔を保った状態でシー
ル材を硬化させた後、シール材の一部に設けられた液晶
注入口より基板のすき間に液晶を注入してから注入口を
樹脂で封止して液晶装置としている。

【０００３】従来の液晶注入方式には、２種類の方式が
ある。第１の方式は、液晶注入口が端面に位置するよう
に基板を切断した後に、その液晶注入口のある端面を下
にした姿勢で真空チャンバー内に配置されている液晶槽
に液晶パネルの端面を浸漬し、チャンバーを大気圧に開
放して圧力差を利用して液晶を注入させる方式である。
第２の方式は、真空チャンバー内でシール材の一部に設
けられた液晶注入口に液晶を滴下してからチャンバーを
大気圧に開放して圧力差を利用して液晶を注入させる方
式である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
液晶注入方式のうち、第１の方式は同時に複数の液晶パ
ネルに液晶を注入しようとすると、液晶槽の表面を広く
しなければならないため大きな液晶槽が必要となり、装
置全体が大型になるとともに、繰り返し液晶パネルを液
晶槽に浸漬するため汚染され、注入した液晶内に不純物
が混入され易いという課題がある。

【０００５】一方、上記第２の注入方式においては、液
晶の汚染という問題はないものの、液晶パネル内に注入
された液晶に気泡が含まれることが多く表示むらの原因
となる。そこで、従来は注入する前の液晶をビーカーの
ような容器に入れて真空チャンバー内に放置することで
脱泡処理を行なった後に、液晶をシリンダに入れてピス
トンで押し出して液晶パネルの液晶注入口に滴下させる
ようにしていた。しかしながら、このような脱泡処理の
方法では、容器に貯留されている液晶の表面積が少ない
ため、液晶に含まれている気泡を充分に除去するには例
えば１０時間程度の長い時間真空中に放置する必要があ
る。そのため、処理時間が長くなり、生産性が向上しな
いという問題点があることが明らかになった。

【０００６】この発明は上記のような課題に着目してな
されたもので、その目的とするところは、液晶に含まれ
る気泡を短時間に除去して生産性を向上させることが可
能な液晶パネルの製造方法を提供することにある。

【０００７】この発明の他の目的は、液晶に含まれる気
泡を充分に除去して表示むらの少ない液晶表示装置を実
現可能な液晶パネルの製造方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、シール材により接合された一対の基板間
に液晶を挟持してなる液晶装置の製造方法において、上
記一対の基板を上記シール材で接合した後、真空もしく
は減圧状態で液晶注入口に液晶を滴下し、適宜時間放置
した後、基板周囲を大気圧に開放もしくは圧力を増加さ
せて圧力差で上記基板間に液晶を浸入させるようにし
た。これにより、液晶に含まれる気泡を短時間に充分に
除去することができるようになる。その結果、製造され
た液晶装置を表示装置として使用した場合には、表示む
らの少ない液晶表示装置が得られる。

【０００９】また、本発明は、複数個分の液晶パネルの
一方の基板を１枚の共通母基板に配置して同時に形成し
たものに、他方の基板を各液晶パネルごとに切断した状
態でシール材によりそれぞれ接合した後、真空もしくは
減圧状態で各液晶パネルの液晶注入口にそれぞれ液晶を
滴下するようにした。これにより、複数の液晶パネルを
同時に処理することができ、生産性が向上するようにな
る。

【００１０】さらに、本発明は、液晶滴下後の放置時間
を、真空度もしくは減圧値に応じて決定するようにし
た。これにより、最適な放置時間を設定することができ
る。

【００１１】さらには、本発明は、液晶滴下後の放置時
間を、滴下する液晶の量、液晶の粘度、液晶と基板表面
との濡れ性を考慮して決定するようにした。これによ
り、さらに最適な放置時間を設定することができる。

【００１２】また、本発明は、上記液晶はＴＮ液晶であ
る場合に、上記液晶滴下後の放置時間を１分〜１０分間
とした。これにより、最適の放置時間で注入された液晶
は気泡が充分に除去されたものになる。

【００１３】また、本発明は、滴下する液晶として、滴
下される前に容器に入れて予め適宜時間真空もしくは減
圧下に置いて脱泡したものを用いるようにした。これに
より、滴下後の放置時間を短縮することができる。

【００１４】さらに、本発明においては、滴下前の液晶
放置時間は１時間以下とした。これにより、従来に比べ
て滴下前の液晶放置時間が大幅に短縮されしかも注入さ
れた液晶は気泡が充分に除去されたものになる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施例を図
面に基づいて説明する。

【００１６】図１は、本発明が適用される液晶パネルの
一実施例を示す。また、図２は図１における１つの液晶
パネル部の拡大図、図３は図２におけるII―II線に沿っ
た断面を示す。

【００１７】図１において、符号１１は液晶パネルを構
成する下側ガラス基板（以下、下側基板と記す）、１２
はそれぞれ上記下側基板１１に対向される上側ガラス基
板（以下、上側基板と記す）、２０は下側基板１１と上
側基板１２とを所定間隔で接合し液晶を封止するための
シール材である。シール材２０は各上側基板１２の周縁
部に沿って塗布されており、その一部は液晶注入口２１
とするために切り欠かれている。図１は液晶装置の製造
プロセス途中における液晶注入工程直前のパネルの状態
を、図２は液晶滴下直後の状態を示す。図２において、
２３が滴下された液晶である。

【００１８】図１に示されているように、この実施例で
は、下側基板１１は複数の液晶パネルに共通の１枚の大
型基板とされ、この下側基板１１に対して複数の液晶パ
ネルの各上側基板１２が１枚ずつ位置決めされた状態で
対向配置されている。この状態で真空チャンバー内に配
置されて各液晶パネルの液晶注入口２１に液晶を滴下
し、大気圧に開放して基板間に液晶を浸入させてから液
晶注入口２１を樹脂モールドで封止してから、下側基板
１１を図２に破線で示されているような形状に切断する
ことで単独の液晶パネルとされる。

【００１９】なお、アクティブマトリックス型液晶装置
においては、例えば図３に示すように、上記２枚のガラ
ス基板１１および１２の一方の基板（１１）の内面に、
マトリックス状に配設された画素電極４０および各画素
電極に電圧を印加するためのスイッチング素子であるＴ
ＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）また
はＴＦＤ（Thin Film Diode：薄膜ダイオード、ＭＩＭ
とも呼ばれる）が形成され、シール材の２０の外側には
スイッチング素子が接続された信号線に駆動信号もしく
はデータ信号を供給する引出し端子電極３３（図２参
照）が形成される。また、他方の基板（１２）の内面に
は、カラーフィルタ層４１や対向電極としての走査線３
０および上記各走査線に接続された引出し端子電極３２
が形成される。特に限定されるものではないが、上記シ
ール材２０外側の基板端部の隙間には防湿樹脂５０が塗
布され、引出し端子電極３２の腐食が防止される。

【００２０】さらに、図示はしないが、上記引出し端子
電極３２や３３には、ＴＡＢ（TapeAutomated Bondin
g：テープ自動化実装）方式にて駆動用ＩＣが実装され
た駆動回路基板が、ＡＣＦ（Anisotropic Conductive F
ilm：異方性導電フィルム）を介して接続される。ま
た、 ＣＯＧ（Chip On Glass）方式により、駆動用ＩＣ
が基板１２や１１の引出し端子電極３２，３３上に直接
載置され実装される構造であってもよい。そして、電源
回路や制御回路と接続されると共に、透過型であればバ
ックライトなどの照明装置と結合されて液晶表示装置が
構成される。

【００２１】次に、上記実施例の液晶パネルの製造プロ
セスと本発明の要旨である液晶注入方法の一例を、図４
および図５を用いて工程順に説明する。

【００２２】この実施例では、比較的大きな２枚の母基
板を用いてそれぞれの基板の面に、Ｘ，Ｙ方向（縦、横
方向）に複数個分の液晶パネルの素子や電極パターン等
を形成し、このうち一方の母基板（上側基板）は各パネ
ルの境界に沿って切断し、他方の母基板（下側基板）は
切断しない状態で貼り合せ工程に移るようにされる。

【００２３】以下、液晶パネルの製造プロセスを、各基
板に素子や電極等が形成された後の工程から、図４を用
いて説明する。本実施例においては、それぞれの基板の
電極形成側の表面にポリイミドなどの配向膜が形成さ
れ、配向処理（ステップＳ１）が行なわれた後、一方の
基板（実施例では上側基板となる母基板）のみ各液晶パ
ネルの大きさに切断される（ステップＳ２）。次に、素
子側母基板（もしくは走査線側母基板）の表面に基板間
隔を一定に保つための円柱状もしくは球状のギャップ材
を含んだ、熱硬化性もしくは紫外線硬化性を有するエポ
キシ樹脂等からなるシール材が塗布される（ステップＳ
３）とともに、シール材よりも内側の表示領域には、基
板間隔を一定に保つための球状のギャップ材が散布され
る（ステップＳ４）。

【００２４】その後、適当な貼り合わせ装置を用いて素
子側母基板と走査線側母基板とが貼り合わされ、加熱も
しくは紫外線照射されることでシール材が硬化される
（ステップＳ５，Ｓ６）。上記シール材は、液晶パネル
の周縁部のほぼ全体にわたって塗付されるものの、その
一部は液晶注入口２１を形成するために切り欠かれてい
る。また、シール材２０の角部は、図1では直角に形成
されたものが示されているが、シール材と基板との密着
性を良くするため鈍角もしくは丸みを有する形状とする
のがよい。

【００２５】次に、液晶注入装置により各液晶パネルの
液晶注入口２１に、真空もしくは減圧状態で液晶を滴下
する（ステップS７）。なお、滴下する液晶は滴下前に
ビーカー等の容器に入れて予め１時間程度真空もしくは
減圧下に置いて脱泡したものを用いるのが望ましい。液
晶を注入口に滴下した後、そのまま真空もしくは減圧下
で基板を所定時間放置する（ステップＳ８）。

【００２６】それから、基板を大気圧に開放してシール
材２０の内側と外側に圧力差を生じさせることで、シー
ル材２０の内側に液晶を浸入させる（ステップＳ９）。
その後、液晶注入口２１を樹脂モールド等で封止する
（ステップＳ１０）。

【００２７】しかる後、下側基板１１が図１に破線で示
すような境界に沿って切断（２次切断）され各液晶パネ
ルが完全に分離される（ステップＳ１１）。それから、
洗浄を行なって完成状態とされる（ステップＳ１２）。
なお、滴下された状態で液晶を放置する時間は、例えば
ＴＮ（Twisted Nematic）型液晶を注入する場合には、
０．０５Ｔｏｒｒ程度の真空状態で数分〜１０分間とす
ればよい。この放置時間が長い方が脱泡効果は良いが、
あまり長くなると滴下した液晶が毛細管現象で基板端面
の隙間に沿って広がってしまうとともに、効率も低下す
る（効果が飽和する）ので、最大で１０分程度とするの
が望ましい。また、注入する液晶と基板との濡れ性が良
いと滴下した液晶が基板表面に沿って広がって体積に対
する表面積の割合が低下する。

【００２８】つまり、放置時間は、滴下する液晶の量
（体積）、液晶の粘度、液晶と基板表面との濡れ性およ
び真空度などを考慮して決定するのがよい。本実施例に
おいては、粘度が２０〜３０ｃｐのＴＮ液晶を使用し、
滴下前にビーカー等の容器に入れて予め１時間程度真空
もしくは減圧下に置いて脱泡した後、表面にＴａＯｘ
（タンタルオキサイド）が下地膜として形成されている
基板の上に、ＴＮ液晶を滴下して約０．０５Ｔｏｒｒの
真空中に放置する場合に最も有効な放置時間として数分
〜１０分の範囲を決定した。滴下する液晶の量は、液晶
パネルの大きさとセル間隔（２枚の基板間の間隙）によ
って異なるが、対角線の長さが約３インチでセル間隔が
４〜６μｍ液晶パネルの場合で約０．５ｃｍ³であり、
そのうち約０．１ｃｍ³がシール材の内側に浸入する。
残った液晶は注入口を樹脂で封止した後に洗浄され除去
される。

【００２９】なお、上記プロセスでは、接合される基板
の表面には配向膜が形成されていると説明したが、配向
膜はシール材２０の内側の部分にのみ形成されており、
シール材の外側には配向膜がなくＴａＯｘ膜が露出して
いる。液晶が滴下される基板の表面状態が異なればそれ
に考慮して放置時間を決定すれば良い。

【００３０】この実施例のプロセスに従うと、真空もし
くは減圧下で液晶注入口に液晶が滴下された状態のまま
数分〜１０分間放置されるため、図２からも分かるよう
に、容器に入れた状態で放置する場合に比べて体積に対
する表面積の割合が大きくなり脱泡が円滑に進むことと
なる。そのため、液晶に気泡が含まれたまま滴下されて
も液晶中の気泡が充分に除去されるようになる。なお、
滴下される前の液晶もビーカー等の容器に入れて予め１
時間程度真空もしくは減圧下に置いて脱泡したものを用
いるとしたが、滴下前の脱泡処理は省略することも可能
である。滴下前の脱泡処理を省略したときは、滴下後の
放置時間を若干長くすれば良い。滴下前の脱泡処理を行
なうこととした場合においても、滴下状態での放置をし
ない従来方法では滴下前の放置時間が１０時間近く必要
であったので、本発明方法を適用することで滴下前の放
置時間を大幅に短縮することができる。

【００３１】図５には、本発明に係る液晶注入方法を実
施するのに使用する液晶注入装置の構成例が示されてい
る。

【００３２】図５の液晶注入装置は、ライン方向すなわ
ち基板の搬送方向に沿って配置された荒引きチャンバー
６１、液晶滴下チャンバー６２、リークチャンバー６３
と、荒引きチャンバー６１の近傍に配置されたローディ
ング装置６４と、リークチャンバー６３の近傍に配置さ
れたアンローディング装置６５とから構成されている。
上記各チャンバー６１、６２、６３にはそれぞれ真空ポ
ンプ７１、７２、７３が接続されているとともに、各チ
ャンバーの下部には基板を移動させるためのローラーと
ベルトおよびモータとからなるような搬送装置８１、８
２、８３が設けられている。

【００３３】上記液晶滴下チャンバー６２の上部には、
液晶が収納されたシリンダー９１と、該シリンダー９１
の下端に接続された複数の液晶滴下ノズル９２ａ，９２
ｂ……９２ｎと、これらのノズルの下端を基板の各液晶
注入口の位置と間隔に合わせて位置決めした状態で保持
する支持プレート９３と、シリンダー９１内の液晶を全
てのノズルに同時に送り込むピストン９４などから構成
された液晶滴下装置９０が配置されている。

【００３４】ローディング装置６４は、荒引きチャンバ
ー６１の入り口が開かれるのに合わせて、下側基板上に
シール材を介して上側基板が接合された状態で基板を荒
引きチャンバー６１内に送り込む。基板が荒引きチャン
バー６１内に送り込まれると真空ポンプ７１が作動して
荒引きチャンバー６１内を真空に引く。荒引きチャンバ
ー６１内がある程度の真空度に達すると、液晶滴下チャ
ンバー６２側の出口が開かれ、搬送装置８１が作動して
基板は液晶滴下チャンバー６２内に移動される。基板が
液晶滴下チャンバー６２内に入ると真空ポンプ７２が作
動して液晶滴下チャンバー６２内が真空に引かれる。

【００３５】そして、基板はストッパに当たって位置決
めされ、上方の液晶滴下ノズル９２ａ，９２ｂ……９２
ｎから基板の各液晶注入口にそれぞれ液晶が所定量滴下
される。この状態で所定時間放置された後、液晶滴下チ
ャンバー６２の出口が開かれて搬送装置８２が作動し、
基板はリークチャンバー６３へ移動され、液晶滴下チャ
ンバー６２の出口が閉じた後でリークチャンバー６３の
出口が開かれ、アンローディング装置６５によって基板
がリークチャンバー６３から取り出されて、液晶注入工
程が終了する。なお、リークチャンバー６３では、基板
が取り出されてしばらくすると出口が閉じて真空ポンプ
７２が作動し、次の基板が液晶滴下チャンバー６２から
送り込まれる前にチャンバー内がある程度の真空度にさ
れ、待機する。

【００３６】上記液晶滴下チャンバー６２内の適当な位
置に台もしくは棚を設けて、シリンダー９１に収納され
る前の液晶を入れた容器を載せておくことができるよう
に構成しても良い。これによって、滴下前の液晶に含ま
れる気泡をある程度まで除去する脱泡処理のために特別
の装置を設ける必要がなくなる。

【００３７】以上、本発明をアクティブマトリックス型
液晶パネルの製造プロセスに適用した場合について説明
したが、本発明はそれに限定されるものでなく、単純マ
トリクス型の液晶パネルやシリコンを基板とする反射型
液晶パネルの製造プロセスに適用できるものである。ま
た、注入する液晶はＴＮ型液晶に限定されず、ＳＨ（Su
per Homeotropic）型液晶など他の液晶であっても良
い。液晶を滴下して放置するチャンバー内の圧力および
放置時間は、使用する液晶の粘度に応じて適宜決定して
やれば良い。

【００３８】また、液晶を滴下する基板の形態は、図１
のように１枚の大型母基板の上に複数の液晶パネルの対
向基板を接合して後から切断するものに限定されず、両
基板とも複数の液晶パネルの素子や電極等を配置、形成
した母基板のままシール材により接合した後で図６に示
すように短冊状をなしかつ液晶注入口側の端部はそれぞ
れ下側基板１１と上側基板１２が段差を有するように切
断した形態であってもよい。さらに、図７に示すよう
に、下側基板１１および上側基板１２をそれぞれ各液晶
パネル毎に切断した後で液晶注入口が設けられている基
板端面を上側にして保持した状態で液晶を滴下する場合
にも本発明を適用することができる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明は、第１
の基板（素子側基板）または第２の基板（対向基板）の
周縁部に沿って塗布され一部に液晶注入口（切欠き）が
形成されたシール材で接合された上記第１の基板と第２
の基板を減圧状態に置いて上記注入口に液晶を滴下した
後、上記第１の基板と第２の基板を減圧下に、例えば数
分間〜１０分間のような適宜時間放置してから大気中に
開放もしくは基板の周囲圧力を増加させるようにので、
液晶注入口に滴下された状態すなわち体積に比較して表
面積の大きな状態で液晶が真空中に放置されるため、液
晶に含まれる気泡を短時間に充分に除去することができ
るようになるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用する液晶パネルの一実施例を示す
平面図。

【図２】図１の液晶パネルにおける液晶注入部の拡大
図。

【図３】図１の液晶パネルの引出し端子電極部の断面構
造を示す断面図。

【図４】本発明に係る液晶注入方法を適用した液晶パネ
ルの製造プロセスの一例を工程順に示すフローチャー
ト。

【図５】本発明に係る液晶注入方法を実施するのに使用
する液晶注入装置の構成例を示す概略正面図。

【図６】本発明に係る液晶注入方法を適用する液晶パネ
ルの他の形態を示す斜視図。

【図７】本発明に係る液晶注入方法を適用する液晶パネ
ルのさらに他の形態を示す斜視図。

【符号の説明】

１１ 下側基板（第１の基板） １２ 上側基板（第２の基板，対向基板） ２０ シール材 ２１ 液晶注入口 ３１ 引き出し端子電極 ５０ 防湿樹脂 ６１ 荒引きチャンバー ６２ 液晶滴下チャンバー ６３ リークチャンバー ６４ ローディング装置 ６５ アンローディング装置 ７１、７２、７３ 真空ポンプ ８１、８２、８３ 搬送装置 ９０ 液晶滴下装置 ９１ シリンダー ９２ａ，９２ｂ……９２ｎ 液晶滴下ノズル ９３ 支持プレート ９４ ピストン

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シール材により接合された一対の基板間
   に液晶を挟持してなる液晶装置の製造方法において、 上記一対の基板を上記シール材で接合した後、真空もし
   くは減圧状態で液晶注入口に液晶を滴下し、適宜時間放
   置した後、基板周囲を大気圧に開放もしくは圧力を増加
   させて圧力差で上記基板間に液晶を浸入させるようにし
   たことを特徴とする液晶装置の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の液晶装置の製造方法に
   おいて、 複数個分の液晶パネルの一方の基板を１枚の共通母基板
   に配置して同時に形成したものに、他方の基板を各液晶
   パネルごとに切断した状態でシール材によりそれぞれ接
   合した後、真空もしくは減圧状態で各液晶パネルの液晶
   注入口にそれぞれ液晶を滴下するようにしたことを特徴
   とする液晶装置の製造方法。
3. 【請求項３】 上記液晶滴下後の放置時間は、真空度も
   しくは減圧値に応じて決定するようにしたことを特徴と
   する請求項１または２に記載の液晶装置の製造方法。
4. 【請求項４】 上記液晶滴下後の放置時間は、滴下する
   液晶の量、液晶の粘度、液晶と基板表面との濡れ性を考
   慮して決定するようにしたことを特徴とする請求項１、
   ２または３に記載の液晶装置の製造方法。
5. 【請求項５】 上記液晶はＴＮ液晶である場合に、上記
   液晶滴下後の放置時間を１分〜１０分間としたことを特
   徴とする請求項１または２に記載の液晶装置の製造方
   法。
6. 【請求項６】 上記液晶として、滴下される前に容器に
   入れて予め適宜時間真空もしくは減圧下に置いて脱泡し
   たものを用いるようにしたことを特徴とする請求項１、
   ２、３、４または５に記載の液晶装置の製造方法。
7. 【請求項７】 上記滴下前の液晶の放置時間は１時間以
   下であることを特徴とする請求項６に記載の液晶装置の
   製造方法。