JP2001042343A - 液晶注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】量産性に優れ、かつ簡便な液晶注入装置を提供
する。 【解決手段】液晶表示体内部に液晶を注入する装置であ
って、排気注入治具が液晶表示体を密着させる接続部位
と真空容器部位の二つの部位から構成され、該真空容器
部位には真空容器部位内部を減圧する減圧配管と液晶表
示体を充填するのに必要な液晶量を導入することができ
る液晶導入配管を付設して、該液晶導入配管が接続部位
方向に可動し、液晶を接続部位に直接送り込むことがで
きるように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示体の製造
方法に関するものである。更に詳しくは液晶注入装置の
改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶ディスプレーは、二枚の電極付きガ
ラス基板の間隙に液晶層を設けた液晶表示体を用い、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。現在、ＴＮ(Twisted N
ematic)，ＳＴＮ(SupertwistedNematic），ＦＬＣ（Fer
roelectric Liquid crystal），ＩＰＳ（In-Plane swit
ching)等の駆動モードが知られている。このような液晶
表示体の液晶注入装置や液晶注入方法は主に次の３種類
に大別される。

【０００３】（１）特公昭58−49853 号公報に記載され
ているような注入口を設けた液晶表示体と液晶を入れた
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体内に液晶を注
入する方法。

【０００４】（２）特開平8−262461 号公報に記載され
ているような液晶表示体に注入口の他に排気口を設け、
注入口および排気口に接続治具(特開平7−244290号）を
取り付け、注入口から液晶を注入すると同時に排気口よ
り吸引して液晶表示体内に液晶を注入する方法。

【０００５】（３）特開平3−102316 号公報に記載され
ているような液晶表示体の注入口に排気注入治具を取り
付け、液晶表示体内部を真空引きした後に、同じ排気注
入治具を介して注入口から液晶を注入する方法。

【０００６】（１）の方法は、以下に述べる欠点を有す
るもの、配向ムラや気泡発生が少なく、製品歩留まりが
高い液晶注入方式となっている。この方式の欠点は、液
晶の蒸発を防止するために減圧度に制限を受け、さらに
は揮発性の液晶成分が利用できない点にある。また、こ
の方式では液晶皿を使用するため必要以上の液晶量が必
要で、また、真空容器内を排気する際に液晶皿に入れら
れた液晶から発泡が生じ、さらには突沸して真空容器内
や液晶セルを汚染し、その結果、液晶の使用量が増えた
り、真空容器等の洗浄に時間がかかるといった欠点があ
る。さらには、液晶表示体の大型化に伴って、真空容器
それ自身も大型化しなければならない欠点がある。

【０００７】（２）の方式は、真空容器を必要としない
利点があるものの、この方式では注入口以外に排気口が
あるため、この排気口を封止する工程が必要となるばか
りか、この封止工程の増加により歩留まり低下が問題に
なる。

【０００８】（３）の方式は（２）の方法と同様に真空
容器が不要であるが、（２）の方法とは異なり排気口を
封止する工程が不要であり、全ての液晶注入方法の中で
最も簡便な方法及び装置構成になっている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
液晶表示体の液晶注入方法の中で（３）の方式は最も簡
便なものであるが、液晶を送り出すための配管が長いた
め、液晶表示体の注入に必要な液晶量よりも多くの液晶
量を必要とした。また、液晶注入完了後、排気注入治具
や配管内に液晶が残留するため、繰り返し注入すると、
汚染された液晶が液晶表示体に注入されたり、さらに
は、配管中に残留した液晶の蒸発しやすい成分が真空引
きされるため、組成変化した液晶が液晶表示体に注入さ
れてしまう根本的な欠点もあった。また、液晶表示体に
液晶が注入されている間、液晶注入装置が占有された状
態になっており、液晶注入装置の稼働率が低いという問
題があった。このため、液晶表示体の量産化に対して
は、液晶注入装置の台数を増加しなければならず、液晶
表示体のコスト高の要因となっていた。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、一端に液晶
を通す管が接続され、液晶表示装置に充填するに必要な
液晶を一時的に蓄える液晶貯蔵部と、一端から液晶貯蔵
部に接続された管が導入され、反対側に液晶表示装置に
液晶を注入するための間隙を有する容器と、液晶表示装
置と容器とを接続する接続部とを有し、液晶貯蔵部に接
続された管が液晶注入時に容器の反対側に設けられた間
隙へ移動するようにすることで達成することができる。

【００１１】また、上記目的は液晶を液晶表示装置に注
入するための管が接続された液晶貯蔵部に、液晶表示装
置に充填するのに必要な液晶を蓄える工程と、管が導入
され、反対側に液晶表示装置へ液晶を注入するための注
入口が設けられた容器内部を減圧する工程と、容器内部
に導入された管を反対側の注入口へ移動させ、液晶を液
晶表示装置に注入する工程とを有することで達成され
る。

【００１２】これにより液晶表示装置に注入するのに必
要な液晶で液晶の注入を行うことが可能となる。また、
このようにすることにより不要な配管がなくなり、液晶
の量を抑えることができる。

【００１３】また、上記目的は、液晶を液晶表示装置に
注入するための管が接続された液晶貯蔵部と、管が導入
され反対側に液晶表示装置へ液晶を注入するための注入
口が設けられた容器とを有し、容器内に導入さえた管を
前記注入口へ移動させ液晶表示装置に液晶を注入する液
晶注入装置を洗浄する方法であって、液晶注入後に液晶
貯蔵部にエタノールを充填させ、管からエタノールを排
出して洗浄を行うことによって達成することができる。

【００１４】これにより、液晶が配管内に残留すること
がなくなり、汚染された液晶が発生しなくなる。

【００１５】さらに、液晶を必要なだけ、液晶貯蔵部に
蓄える構成としているため、液晶を注入するたびに洗浄
を行うことが可能となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】（実施例１）図１に液晶表示体の
全体図を示す。液晶表示体１のサイズは３２０mm(長片
側)×２４０mm(短片側）で表示部は対角で１５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。この液晶表示体に充填される液晶の
量は約０.４５ｍｌ である。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
に配向膜を形成した。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
クを用いて図１のシール部２を持つように基板上に印刷
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。パネル面内には球形のポ
リマービーズを基板間に挟持し、液晶封入状態でギャッ
プを６.０μｍ とした。この液晶表示体のラビング角度
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。

【００１７】本実施例に用いた液晶注入装置を図４によ
って説明する。本実施例の液晶注入装置は液晶表示体の
液晶注入口に排気注入治具を取り付け、排気注入治具を
介して液晶表示体内部を減圧吸引したあと、排気注入治
具を介して液晶表示体内部に液晶を注入する装置である
が、本実施例の排気注入治具は液晶表示体を密着させる
接続部位４と真空容器部位１１の二つの部位から構成さ
れている。真空容器部位１１には真空容器部位１１の内
部を減圧するステンレス製の減圧配管８と液晶表示体を
充填するのに必要な液晶量を導入することができるステ
ンレス製の液晶導入管７が付設され、それぞれの配管に
開閉バルブ９，１０が取り付けられている。真空容器部
位１１はステンレスで作製し、その大きさは、高さ３０
mm，幅４０mm，奥行き２０mmである。液晶導入管７には
ステンレス製の液晶貯蔵容器１３が連結している。液晶
貯蔵容器１３の大きさは、高さ１０mm，幅２０mm，奥行
き１０mmで、内部容量は約２.０ｍｌ で、１５インチの
液晶表示体に充填される液晶の量の４倍の空間を有して
いる。液晶貯蔵容器１３にはステンレス製の液晶送出管
１４とステンレス製の窒素溶剤送出管１６が付設され、
それぞれの送出管には開閉バルブ１５，１７が取り付け
られている。液晶導入管７の長さは150mmで外径が４m
m，内径が２mmであり、液晶導入管７の内容積は０.４６
ｍｌ である。液晶導入管７の内容積は液晶表示体に充
填される液晶量以上あることが望ましい。また、液晶導
入管７の内径は小さければ小さいほど望ましく、その限
度は、液晶導入管７の断面積が液晶注入口の面積より小
さくならないことである。このように液晶導入管７の断
面積を小さくすることにより、液晶注入時に液晶への背
圧となる窒素の再溶解速度を小さくすることができ、窒
素等のガス溶解の非常に少ない液晶表示体を作製するこ
とができ、最終的には気泡の発生しにくい液晶表示体を
提供することができる。液晶導入管７は真空容器部位１
１の内部の真空度に変化を与えることなく、接続部位方
向に可動し、液晶を接続部位に直接送り込むことができ
るように、真空容器部位１１にＯリング１２を付設し液
晶導入管７が可動できる構成にしてある。真空容器部位
１１には接続部位４との接触面側に導通口２０が付設さ
れている。

【００１８】接続部位４は、図５に示されているように
コの字型にシリコンゴムで作製し、接続部位４の窪みは
液晶表示体１の液晶注入口３の部位を差し込む部分で、
この窪みの幅は１.８mm で液晶表示体の厚さより小さく
して、密着性を向上させた。接続部位４の内部は、図２
に示されているように、液晶を蓄える空隙である液晶溜
６を設けてある。この空隙は真空引き時には液晶表示体
に対して吸盤のような効果を与える。また、液晶注入時
には液晶溜６の液晶が気泡混入を防止する効果がある。
接続部位４には、真空容器部位１１と連結するための円
柱状の導通口５が設けられ、真空容器部位側に貫通して
いる。

【００１９】このような液晶注入装置を用いた場合の液
晶表示体への液晶注入を図６及び図７を用いて説明す
る。図６において、液晶注入前には全ての開閉バルブを
閉じた状態にしておく。液晶送出管１４の開閉バルブ１
５を開けて、液晶貯蔵容器１３にメルク社製のＺＬＩ
１１３２の液晶１８を０.６ｍｌ を入れて、開閉バルブ
１５を閉じる。つぎに、窒素溶剤送出管１６の開閉バル
ブ１７を開けて、この窒素溶剤送出管１６を用いて液晶
貯蔵容器１３を真空引きし、液晶の脱泡を実施する。約
１時間真空引きしたあと、開閉バルブ１７を閉じる。こ
の液晶脱泡操作の後、液晶表示体１を接続部位４に取り
付けた。減圧配管８の開閉バルブ１０を開けて、真空容
器部位１１と液晶表示体１の内部を真空引きする。約１
時間真空引きし、真空度が１０Ｐａに達したあと、開閉
バルブ１０を閉じる。この時、液晶導入管７の先端は真
空容器部位１１の導通口２０には接触してない構成とす
ることが必要である。このあと、図７に示すように、液
晶導入管７を接続部位４の方向に移動し、液晶導入管７
の先端を真空容器部位１１の導通口２０に接触させると
同時に、液晶導入管７の開閉バルブ９を開けて、液晶貯
蔵容器１３の液晶１８を液晶表示体１の内部に送り込
む。この操作時に、窒素溶剤送出管１６の開閉バルブ１
７を開けて、この窒素溶剤送出管を用いて液晶貯蔵容器
１３に窒素を送り込み、液晶貯蔵容器１３の内部を大気
圧に開放する。この操作により、液晶貯蔵容器１３の液
晶１８が液晶導入管７に移動し、液晶表示体１の内部に
は背圧１気圧の液晶を送り込むことが可能となる。図７
に示されているように、液晶導入管７の内部に蓄えられ
た液晶が圧力差の効果により液晶表示体１に自然に充填
されていく。液晶表示体１に液晶が完全に充填されるの
に１２０分を必要とした。この液晶表示体１に充填され
る液晶の量は約０.４ｍｌ であるので、接続部位４の内
部の液晶溜６の容量は０.１ｍｌ 以下であれば良い。注
入完了後、液晶表示体１を接続部位４より取り外し、一
連の液晶操作を終了する。本実施例における液晶使用量
は０.６ｍｌである。

【００２０】（実施例２）実施例１において、図４の液
晶注入装置から図８の液晶注入装置へ変更した以外、液
晶注入操作は全く同様にして実施した。

【００２１】本実施例に用いた液晶注入装置を図８によ
って説明する。本実施例の排気注入治具は実施例１と同
様に液晶表示体を密着させる接続部位４と真空容器部位
１１の二つの部位から構成されている。真空容器部位１
１，減圧配管８，液晶導入管７，液晶貯蔵容器１３，液
晶送出管１４，窒素溶剤送出管１６および開閉バルブ
９，１０，１５，１７の構造も実施例１と同様である。
唯一異なる点は、真空容器部位１１にＯリング１２を二
つ付設し液晶導入管７が可動できる構成にしてある。こ
れにより、真空容器部位１１内部の真空度がより保持さ
れ、真空引き時間を４０分程度に短縮することが可能と
なった。本実施例における液晶使用量は０.６ｍｌであ
る。

【００２２】（実施例３）実施例１において、図４の液
晶注入装置から図９の液晶注入装置へ変更した以外、液
晶注入操作は全く同様にして実施した。

【００２３】本実施例に用いた液晶注入装置を図９によ
って説明する。本実施例の排気注入治具は実施例１と同
様に液晶表示体を密着させる接続部位４と真空容器部位
１１の二つの部位から構成されている。真空容器部位１
１，減圧配管８，液晶導入管７，液晶貯蔵容器１３，液
晶送出管１４，窒素溶剤送出管１６および開閉バルブ
９，１０，１６，１７の構造も実施例１と同様である。
唯一異なる点は、真空容器部位１１にベローズ管を付設
し液晶導入管７が可動できる構成にしてある。これによ
り、真空容器部位１１内部の真空度がより保持され、真
空引き時間を３０分程度に短縮することが可能となっ
た。本実施例における液晶使用量は０.６ｍｌである。

【００２４】（実施例４）本実施例において、液晶注入
操作は実施例１と全く同様にして実施した。

【００２５】本実施例においては、繰り返し液晶注入操
作が実施できるように、接続部位４，液晶導入管７，液
晶貯蔵容器１３に付着した液晶の洗浄操作を実施する。

【００２６】本実施例の液晶の洗浄操作を図７を用いて
説明する。１回目の液晶注入操作が終了後、液晶導入管
７の開閉バルブ９を閉じた状態で、窒素溶剤送出管１６
よりエタノールを液晶貯蔵容器１３に充分に送り込み、
液晶貯蔵容器１３の内部にエタノールが充満したあとに
開閉バルブ９を開放し、エタノールで液晶導入管７およ
び接続部位４を洗浄する。付着した液晶を洗浄後、窒素
溶剤送出管１６より、窒素を送出して、接続部位４，液
晶導入管７，液晶貯蔵容器１３を乾燥させる。本実施例
の洗浄操作を終了後、液晶注入操作を再度実施すること
が可能となる。この洗浄操作により、１回目の液晶注入
操作で液晶導入管７に付着した液晶が、２回目の液晶注
入操作で液晶表示体に混入することを防止できる。この
洗浄操作により、汚染した液晶、さらには、２回目の真
空引きにより組成変化した液晶が液晶表示体１に注入さ
れてしまう根本的な欠点も解消された。

【００２７】（実施例５）実施例１において、液晶注入
操作の途中で、接続部位４と真空容器部位１１の着脱を
実施した以外、液晶注入操作は全く同様にして実施し
た。

【００２８】本実施例に用いた接続部位４と真空容器部
位１１の着脱操作を図７によって説明する。図７に示す
ように、液晶導入管７を接続部位４の方向に移動し、液
晶導入管７の先端を真空容器部位１１の導通口２０には
接触させると同時に、液晶導入管７の開閉バルブ９を開
けて、液晶貯蔵容器１３の液晶１８を液晶表示体１の内
部に送り込む。この操作時に、窒素溶剤送出管１６の開
閉バルブ１７を開けて、この窒素溶剤送出管を用いて液
晶貯蔵容器１３に窒素を送り込み、液晶貯蔵容器１３の
内部を大気圧に開放する。この操作により、液晶貯蔵容
器１３の液晶１８が液晶導入管７に移動し、最終的に接
続部位４の導通口５に移動する。この時点で、接続部位
４と真空容器部位１１の着脱を実施する。この場合、接
続部位４の導通口５の空間容積は０.６ｍｌ 以上あれば
良い。この着脱操作のあと、図７に示されているよう
に、接続部位４の導通口５の空間の内部に蓄えられた液
晶が圧力差の効果により液晶表示体に自然に充填されて
いく。液晶表示体に液晶が完全に充填されるのに１２０
分を必要とした。

【００２９】ただし、液晶表示体に液晶が完全に充填さ
れるのに必要な１２０分間を待つことなく、液晶注入装
置は２回目の液晶注入操作に使用できるため、液晶注入
装置の占有時間が大幅に短縮される。さらには、液晶洗
浄操作においても接続部位４を洗浄することが不要にな
り、液晶洗浄操作の工程時間も短縮される。

【００３０】（比較例）本比較例に用いた液晶注入装置
を図３によって説明する。本比較例の排気注入治具は液
晶表示体を密着させる接続部位４と液晶表示体内部を減
圧するステンレス製の減圧配管８と液晶表示体を充填す
ることができるステンレス製の液晶導入管７から構成さ
れ、それぞれの配管に開閉バルブ９，１０が取り付けら
れている。接続部位４は、実施例１と同様に図３に示さ
れているようにコの字型にシリコンゴムで作製した。

【００３１】このような液晶注入装置を用いた場合の液
晶表示体への液晶注入を図３を用いて説明する。図３に
おいて、液晶注入前には全ての開閉バルブは閉じた状態
にしておく。はじめに、液晶表示体１を接続部位４に取
り付けた。減圧配管８の開閉バルブ１０を開けて、真空
容器部位１１と液晶表示体１の内部を真空引きする。約
１時間真空引きし、真空度が１０Ｐａに達したあと、開
閉バルブ１０を閉じる。このあと、液晶導入管７の開閉
バルブ９を開けて、予め脱泡されたメルク社製のＺＬＩ
１１３２の液晶を液晶表示体１の内部に送り込む。こ
の操作時に、液晶の背圧を１気圧とすることにより、液
晶表示体１の内部に液晶を送り込むことが可能となる。
液晶表示体１に液晶が完全に充填されるのに１２０分を
必要とした。注入完了後、液晶表示体１を接続部位より
取り外し、一連の液晶操作を終了する。本比較例では、
配管類の付着ロスなどの影響により３ｍｌの液晶が必要
であった。

【００３２】本実施例では、減圧配管８や液晶導入管７
に液晶が付着しているために、２回目の液晶注入操作は
困難であった。また、２回目の液晶注入操作には、それ
ぞれの配管を分解して、付着した液晶を洗浄する工程が
増えた。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば接続部位方向に可動し、
液晶を接続部位に直接送り込む構造にすることにより、
不要な配菅類がなくなったため、液晶の使用量が液晶表
示体の充填に必要な液晶量に押さえることが可能となっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液晶表示体の説明図である。

【図２】本発明に係る接続部位の説明図である。

【図３】本発明に係る液晶注入装置の説明図である。

【図４】本発明に係る液晶注入装置の説明図である。

【図５】本発明に係る液晶注入装置の説明図である。

【図６】本発明に係る液晶注入方法の説明図である。

【図７】本発明に用いた液晶表示体の説明図である。

【図８】本発明に係る液晶注入装置の説明図である。

【図９】本発明に係る液晶注入装置の説明図である。

【符号の説明】

１…液晶表示体、２…シール部、３…液晶注入口、４…
接続部位、５，２０…導通口、６…液晶溜、７…液晶導
入管、８…減圧配管、９，１０，１５，１７…開閉バル
ブ、１１真空容器部位、１２…Ｏリング、１３…液晶貯
蔵容器、１４…液晶送出管、１６…窒素溶剤送出管、１
８…液晶、１９…ベローズ管。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 舟幡 一行 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 (72)発明者 冨岡 安 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 (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 FA10 FA30 MA16 2H089 NA24 NA25 NA60 QA12

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一端に液晶を通す管が接続され、液晶表示
   装置に充填するに必要な液晶を一時的に蓄える液晶貯蔵
   部と、 一端から前記液晶貯蔵部に接続された管が導入され、反
   対側に液晶表示装置に液晶を注入するための間隙を有す
   る容器と、 液晶表示装置と前記容器とを接続する接続部とを有し、 前記液晶貯蔵部に接続された管が液晶注入時に前記容器
   の反対側に設けられた間隙へ移動する液晶注入装置。
2. 【請求項２】液晶を液晶表示装置に注入するための管が
   接続された液晶貯蔵部に、前記液晶表示装置に充填する
   のに必要な液晶を蓄える工程と、 前記管が導入され、反対側に液晶表示装置へ液晶を注入
   するための注入口が設けられた容器内部を減圧する工程
   と、 前記容器内部に導入された管を反対側の注入口へ移動さ
   せ、液晶を液晶表示装置に注入する工程とを有する液晶
   注入方法。
3. 【請求項３】液晶を液晶表示装置に注入するための管が
   接続された液晶貯蔵部と、前記管が導入され反対側に液
   晶表示装置へ液晶を注入するための注入口が設けられた
   容器とを有し、前記容器内に導入された管を前記注入口
   へ移動させ液晶表示装置に液晶を注入する液晶注入装置
   を洗浄する方法であって、 液晶注入後に前記液晶貯蔵部にエタノールを充填させ、
   前記管から前記エタノールを排出して洗浄を行う液晶注
   入装置の洗浄方法。