JP2001154211A

JP2001154211A - 液晶パネルおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2001154211A
Application number: JP34013399A
Authority: JP
Inventors: Yuichiro Tanaka; 雄一郎田中; Hideyuki Honoki; 秀行朴木; Ryoji Iwamura; 亮二岩村; Hitoshi Azuma; 人士東
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-11-30
Filing date: 1999-11-30
Publication date: 2001-06-08

Abstract

(57)【要約】【課題】液晶注入工程の生産性の向上、および、液晶注
入工程における液晶使用量の低減を図る。【解決手段】液晶パネル１０の外周部には液晶注入口１
８と排気口とが設けられている。そして、液晶注入口１
８の正面には、液晶８５を溜めるための液晶受け１５が
設けられている。この液晶注入口１８に設けられた液晶
受け１５に液晶滴下装置８４で液晶８５を供給しなが
ら、空液晶パネル１０の排気口からその内部をポンプ８
０で真空吸引する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶パネルおよび
その製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】空液晶パネル内への液晶注入方法とし
て、特開平１０−１１５８３１号公報記載の方法、特開
平９−２７４１９３号公報記載の方法が知られている。
前者(以下、第一の液晶注入方法と呼ぶ)は、注入口出し
された空液晶パネルの内部に液晶を注入する方法であ
る。具体的には、真空排気された真空容器内部で空液晶
パネルの注入口を液晶皿内の液晶に浸漬したあと、この
真空容器内部に大気を導入する。この方法によれば、液
晶皿内の液晶は、液晶パネル内外の圧力差と液晶パネル
の毛細管現象とによって注入口からパネル内部へと注入
される。一方、後者(以下、第二の液晶注入方法と呼ぶ)
は、注入口出しおよび排気口出しがされた液晶パネルの
内部に液晶を注入する方法である。具体的には、液晶パ
ネル内部を排気口から真空吸引しながら、液晶パネルの
注入口に加圧液晶を供給する。これにより、注入口に供
給された液晶は、液晶パネル内外の圧力差と液晶パネル
の毛細管現象とによって液晶パネル内部へと注入され
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記第一の
液晶注入方法は、真空容器内部を長時間かけて真空排気
したあと、さらに長時間をかけて液晶パネル内に液晶を
注入しているため、生産性が良くない。また、繰返し使
用によって汚染された液晶皿内の液晶を定期的に交換す
る必要があるため、無駄な液晶の使用量が多くなる。

【０００４】一方、上記第二の液晶注入方法は、液晶加
圧装置で加圧した液晶を液晶パネル内に注入するため、
注入口付近の配向層の表面に損傷を与える可能性があ
る。また、この第二の液晶注入方法においては、液晶パ
ネルに注入口および排気口の配置に関して、液晶パネル
の駆動回路設計上の便宜が考慮されていない。このた
め、この第二の液晶注入方法による液晶封入済みの液晶
パネルは、その四辺の全てを液晶駆動回路の配置に使用
することが困難である。

【０００５】そこで、本発明は、液晶注入工程の生産性
の向上、および、液晶注入工程における液晶使用量の低
減を図ることを目的とする。また、液晶ディスプレイの
駆動回路設計についての制約を削減することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本発明は、貼り合わされた２枚の基板の対向面のあ
いだに液晶が封入される液晶パネルであって、前記２枚
の基板の対向面間と外部とをつなぐ１以上の排気口と、
前記２枚の基板の対向面よりも高い位置まで前記液晶を
溜めるための１以上の液晶受けと、前記２枚の基板の対
向面間と前記液晶受けとを、当該液晶受けに溜められた
液晶の液面下でつなぐ液晶注入口とが形成されることを
特徴とする液晶パネルを提供する。

【０００７】この液晶パネルにおいて、排気口、液晶注
入口および液晶受けは、２枚の基板のコーナ部に設ける
ことが望ましい。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照しなが
ら、本発明に係る実施の一形態について説明する。

【０００９】まず、図１、図２により、本実施の形態に
係る空液晶パネルの構造について説明する。なお、ここ
では、ＴＦＴ液晶ディスプレイ用の液晶パネルを一例に
挙げて説明する。

【００１０】本空液晶パネル１０は、図１に示すよう
に、ＴＦＴ基板１４とこれに対向するカラーフィルタ基
板１２との外周部が枠状にシール剤１１で接着されたセ
ル構造を有している。カラーフィルター基板１２とＴＦ
Ｔ基板１４との間には、貼合せ時に、そのギャップ厚さ
(液晶層の厚さに相当)を制御するのに利用された球状の
スペーサ１７が適宜介在している。そして、２枚の基板
１２,１４を接着しているシール剤１１の枠状パターン
は、その２箇所で分断されている。これにより、２枚の
基板１２,１４の隙間を外部につなぐ開口１６,１８、す
なわち、排気口１６および液晶注入口１８が形成されて
いる。

【００１１】また、カラーフィルタ基板１２(下側基板)
は、ＴＦＴ基板１４(上側基板)よりも面積が広く、その
外周領域がＴＦＴ基板１４の端面からはみ出している。
そして、このはみ出し領域上には、図２に示すように、
液晶注入口１８をふさがないようにその両端部を結ぶパ
ターン１１Ａ、すなわち、液晶注入口１８の正面の適当
な面積の領域を囲うパターン１１Ａがシール剤で形成さ
れている。ただし、このパターン１１Ａは、２枚の基板
１２,１４のギャップの厚さよりも適当な寸法だけ高く
形成されている。

【００１２】このパターン１１ＡとＴＦＴ基板１４の端
面とによって、外部から供給された液晶を受ける液晶受
け１５が形成されている。前述したように、２枚の基板
１２,１４のギャップの厚さよりもパターン１１Ａ(以
下、液晶受け形成用パターン１１Ａと呼ぶ)のほうが厚
く形成されているため、この液晶受け１５には、上側基
板１４の内側面よりも高い液面の液晶を溜めることがで
きるようになっている。

【００１３】なお、ここでは、液晶パネル１０の中心線
上に排気口１６および液晶注入口１８を設けているが、
かならずしも、このようにする必要はない。例えば、図
３に示すように、カラーフィルタ基板１２の対角領域を
それぞれ面取りして、ここに液晶注入口１８および排気
口１６を設けても良い。このように液晶パネル１０の対
角領域に液晶注入口１８および排気口１６を設ければ、
ＴＦＴ基板１４の全ての辺を液晶駆動回路の実装に活用
することができるようになるため、液晶ディスプレイ設
計の柔軟度を増す。なお、この場合、後述の排気管接続
用治具の装着のため、ＴＦＴ基板１４の角部のうち、排
気口１６が設けられるところも面取りされていることが
望ましい。

【００１４】また、液晶注入口１８および排気口１６
は、それぞれ１つずつである必要もない。例えば、図４
(Ａ)に示すように、液晶注入口１８および排気口１６を
それぞれ２つずつ設けてもよいし、図４(Ｂ)に示すよう
に、液晶注入口１８を２つ設け、排気口１６を１つだけ
設けるようにしてもよい。

【００１５】つぎに、図５により、この空液晶パネル１
０の製造方法について説明する。ただし、ここで用いる
カラーフィルタ基板１２およびＴＦＴ基板１４には、既
に、ラビング処理、洗浄処理等が施されていることとす
る。

【００１６】まず、図５(Ａ)に示すように、スクリーン
印刷法等によって、カラーフィルタ基板１２の電極面
(電極が配設されている面)の外周部にシール剤１１を塗
布し、これを仮硬化させる(Ｓ３００)。このときのシー
ル剤の塗布パターンは、ＴＦＴ基板１４との貼合せによ
り液晶注入口１６および排気口１８となる箇所で分断さ
れた枠状である。そして、分断されたシール剤１１の４
つの端部１１ａは、カラーフィルタ基板１２の縁に導か
れている。

【００１７】このようにカラーフィルタ基板１２上にシ
ール剤で形成された枠状パターン１１の内側領域に、図
５(Ｂ)に示すように、液晶層の設計厚さ寸法に応じた粒
径の球状スペーサ１７を分散させる(Ｓ３０１)。なお、
スペーサの分散は、カラーフィルタ基板１２の代わりに
ＴＦＴ基板１４に行うようにしてもよい。

【００１８】そして、このカラーフィルタ基板１２の電
極面上に、それよりも面積の広いＴＦＴ基板１４の電極
面(電極が形成されている面)を重ね合わせる。そして、
これら２枚の基板１２,１４を、加熱プレスによって適
当な圧力で加圧する。これにより、シール剤１１が本硬
化すると共に、２枚の基板１２,１４間に所定のギャッ
プが確保される(Ｓ３０２)。

【００１９】このようにして貼り合わせた２枚の基板１
２,１４を、図５(Ｃ)に示すように反転させて、カラー
フィルタ基板１２の縁からはみ出したＴＦＴ基板１４上
に、図５(Ｄ)に示すように、所定の高さおよび所定の大
きさの液晶受け形成用パターン１１Ａをスクリーン印刷
法等によって形成する(Ｓ３０３)。なお、前述したよう
に、この液晶受け形成用パターン１１Ａの両端部は、液
晶注入口１８の両端のシール剤端部１１ａにつなげる必
要がある。

【００２０】そして、このパターン１１Ａを形成してい
るシール剤を熱硬化させると(Ｓ３０４)、図５(Ｅ)に示
すように液晶パネル１０が完成する。

【００２１】ところで、以上においては、カラーフィル
タ基板１２の電極面上にシール剤を塗布しているが、Ｔ
ＦＴ基板１４の電極面上にシール剤を塗布するようにし
てもよい。ＴＦＴ基板１４の電極面にシール剤を塗布す
る場合には、枠状パターン１１を形成するためのシール
剤と液晶受け形成用パターン１１Ａを形成するためのシ
ール剤とを別々に塗布する必要はない。

【００２２】例えば、図６(Ａ)に示すように、ＴＦＴ基
板１４の電極面上に、液晶受け形成用パターン１１Ａを
一部に含んだ枠状パターン１１をシール剤で形成し、こ
れを仮硬化させるようにしてもよい(Ｓ４００)。なお、
この場合には、ＴＦＴ基板１４の電極面上に形成される
枠状パターンは、カラーフィルタ基板１２との貼合せに
より排気口１８となる箇所だけが分断されていればよ
い。

【００２３】そのあとは、前述の場合と同様な手順で、
このＴＦＴ基板１４の電極面上の枠状パターン１１の内
側領域に、図６(Ｂ)に示すように球状スペーサ１７を分
散させてから(Ｓ４０１)、その上の所定の領域に(液晶
受け形成用パターン１１Ａが外部にはみ出すように)、
カラーフィルタ基板１２の電極面を重ね合わせて、これ
ら２枚の基板１２,１４を加熱プレスで加圧すればよい
(Ｓ４０２)。このとき、２枚の基板１２,１４間に所定
のギャップ寸法を確保するためにカラーフィルタ基板１
２をシール剤に食い込ませるため、前述の場合と同様、
液晶注入口１８の正面には、図６(Ｃ)に示すような、２
枚の基板１２,１４のギャップの厚さよりも適当な寸法
だけ深い液晶受け１５を形成することができる。

【００２４】このとき形成された液晶受け１５の深さが
足りない場合には、その後、さらに、液晶受け１５の周
りにシール剤を継ぎ足せばよい。具体的には、図６に示
した処理(Ｓ４００〜Ｓ４０２)が終了した後に、図７
(Ｄ)(Ｅ)に示すように、液晶受け形成用パターン１１Ａ
上に、その高さ不足分のシール剤をさらに塗布し(Ｓ４
０３)、これを熱で本硬化させればよい(Ｓ４０４)。

【００２５】つぎに、本空液晶パネル１０を用いた液晶
封入済み液晶パネルの製造方法について説明する。図９
に、そのフローチャートを示し、図８に、それに用いる
液晶注入装置の概略構成を示した。

【００２６】ここで用いる液晶注入装置は、加工台(不
図示)、真空ポンプ８０、真空ポンプ８０からの排気管
８２を空液晶パネル１０の排気口１６につなぐための排
気管接続用治具８３、排気管８２に設けられたバルブ８
１、空液晶パネル１０の液晶受け１５に液晶８５を滴下
するための脱泡機能付き液晶滴下装置８４、液晶注入済
み液晶パネルの排気口１６および液晶注入口１８に紫外
線硬化型樹脂を塗布しこれを硬化させるＵＶ照射機能付
き封止装置(不図示)を備えている。なお、排気管接続用
治具８３は、液晶汚染性の少ない柔軟な材料(例えば、
シリコンゴム等)で形成されている。

【００２７】まず、この液晶注入装置のテーブル(不図
示)上に、空液晶パネル１０を、ＴＦＴ基板１４が下向
きになるようにのせる。そして、液晶パネル１０の排気
口１６に排気管接続用治具８３を装着する。

【００２８】そして、空液晶パネル１０の液晶受け１５
の上方に液晶滴下装置８４を位置付け、これから液晶８
５を滴下させる(Ｓ９００)。これにより、空液晶パネル
１０の液晶受け１５のなかには液晶８５が溜まりはじめ
る。そして、液晶受け１５内の液晶８５の液面下に液晶
注入口１５が完全に沈んで、空液晶パネル１０が密閉さ
れたら、真空ポンプ８０を作動させ、バルブ８１を開く
(Ｓ９０１)。これにより、空液晶パネル１０の内部が真
空吸引されるため、液晶パネル１０の内外の圧力差と毛
細管現象とにより、液晶受け１５内の液晶８５が液晶注
入口１８からパネル内部に注入されてゆく。

【００２９】そして、液晶パネル１０内への液晶注入が
終了したら、排気管接続用治具８３を排気口１６から外
して、封止装置で排気口１６および液晶注入口１８を封
止する(Ｓ９０２)。これにより、液晶封入済みの液晶パ
ネルが完成する。

【００３０】このように、本空液晶パネル１０を用いれ
ば、実使用量(液晶パネル内を満たす必要量)の液晶だけ
を液晶受け１５に供給すればよいため、液晶皿を用いる
場合と比べて無駄な液晶使量を低減することができる。
また、液晶パネル１０内を真空吸引しながら、液晶パネ
ル１０内へ液晶を注入することができるため、液晶注入
時間の短縮により生産性が向上する。また、液晶受け１
５内の液晶は、液晶パネル１０内の液晶との液面差に応
じた圧力で液晶注入口を通過してゆくため、液晶注入口
付近の配向層の表面に損傷を与える可能性も少ない。ま
た、液晶注入装置１台で液晶注入処理と封止処理とを行
うようにしているため、注入・封止のトータルのプロセ
ス時間を短縮することができる。

【００３１】なお、本実施の形態では、液晶パネル１０
内を真空吸引しながら、液晶パネル１０内へ液晶を注入
したが、液晶パネル１０内を満たす量の液晶を液晶受け
１５に１度に溜めてしまってから、液晶パネル１０内部
の真空吸引を開始しても構わない。それでも、液晶使用
量の低減という効果を得ることはできる。

【００３２】さらに液晶注入時間の短縮を図ろうとする
場合には、この液晶注入装置に、図１０に示すように、
加工台等を収容したチャンバ９０、チャンバ９０に給気
管９３でつながれた加圧ポンプ９１、給気管９３に設け
られたバルブ９２を付加すればよい。そして、空液晶パ
ネル１０内部への液晶注入開始直後に、加圧ポンプ９１
を作動させ、バルブ９２を開いて、チャンバ９０内を圧
縮ガス(例えば、Ｎ₂ガス)を導入することによって、液
晶パネル１０の内外の圧力差が増大させれば、液晶パネ
ル１０内部への液晶注入速度を速くすることができる。
これにより、液晶注入工程の生産性がより向上する。ま
た、図４に示したような、液晶受け１５を複数有する空
液晶パネルを用いれば、さらに液晶注入時間を短くする
ことができる。この場合に用いる液晶注入装置には、図
１１に示すように、各液晶受け１５毎にそれぞれ液晶滴
下装置８４を設けてもよい。

【００３３】このようにして製造された液晶封入済み液
晶パネルは、図１２に示すように、信号処理系および制
御系の電気回路が搭載されたプリント基板(ＰＣＢ基板)
と内部フレームによって一体化される。そして、これ
を、ベゼルとバックライトユニットとの間に挟み込むこ
とによって、液晶ディスプレイが完成する。

【００３４】なお、本空液晶パネル１０は、従来技術の
欄で説明した第一の液晶注入方法のように、真空排気さ
れたチャンバ内部で液晶注入を行うこともできる。した
がって、例えば、図１３に示すように、空液晶パネル１
０の排気口１６の代わりにチャンバ９０に前述の真空ポ
ンプ８０を接続してもよい。そして、図１３(Ａ)に示す
ように、チャンバ９０内部を適当な真空度になるまで真
空吸引した後(Ｓ１３０１)、図１３(Ｂ)に示すように、
空液晶パネル１０の排気口１６に封止装置１３０を位置
合わせし、空液晶パネル１０の排気口１６を紫外線硬化
型樹脂１３１で封止させる(Ｓ１３０２)。そのあと、図
１３(Ｃ)に示すように、空液晶パネル１０の液晶受け１
５の上方に液晶滴下装置８４を位置付け、これから液晶
８５を滴下させる。これにより、液晶受け１５内の液晶
８５の液面下に液晶注入口１５が完全に沈んだら、加圧
ポンプ９１からの圧縮ガスをチャンバ９０内に導入する
(Ｓ１３０３)。これにより、チャンバ内の真空吸引によ
って液晶注入口１８および排気口１６から適当な真空度
まで真空排気されたパネル内部に、液晶受け１５のなか
の液晶８５がスムーズに注入される。そして、パネル内
に液晶が充填されたら、図１３(Ｄ)に示すように、空液
晶パネル１０の液晶注入口１８に封止装置１３０を位置
合わせし、空液晶パネル１０の液晶注入口１８を紫外線
硬化型樹脂１３１で封止させる(Ｓ１３０４)。

【００３５】このような方法によれば、液晶注入時間
は、前述の方法に比べて長くなるが、その他の効果(液
晶注入工程における液晶使用量の低減等)は、前述の方
法と同様に達成することができる。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、液晶注入工程の生産性
の向上、および、液晶注入工程における液晶使用量の低
減を図ることができる。また、液晶ディスプレイの駆動
回路設計についての制約を削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係る液晶パネルの平面
図およびそのＡ−Ａ断面図である。

【図２】図１の液晶注入口付近の部分図である。

【図３】本発明の実施の一形態に係る液晶パネルの平面
図である。

【図４】本発明の実施の一形態に係る２種類の液晶パネ
ルの平面図である。

【図５】本発明の実施の一形態に係る空液晶パネルの製
造方法を説明するための図である。

【図６】本発明の実施の一形態に係る空液晶パネルの製
造方法を説明するための図である。

【図７】本発明の実施の一形態に係る空液晶パネルの製
造方法を説明するための図である。

【図８】本発明の実施の一形態に係る液晶注入装置の概
略構成図である。

【図９】本発明の実施の一形態に係る液晶封入済み液晶
パネルの製造工程のフローチャート図である。

【図１０】本発明の実施の一形態に係る液晶注入装置の
概略構成図である。

【図１１】本発明の実施の一形態に係る液晶注入装置を
概略的に示す斜視図

【図１２】本発明の実施の一形態に係る液晶ディスプレ
イの組立て図である。

【図１３】本発明の実施の一形態に係る液晶封入済み液
晶パネルの製造方法を説明するための図である。

【符号の説明】

１０…空液晶パネル１１…枠状パターン(シール剤) １１Ａ…液晶受け形成用パターン(シール剤) １２…カラーフィルタ基板１４…ＴＦＴ基板１５…液晶受け１６…排気口１７…スペーサ１８…液晶注入口８０…真空ポンプ８１…バルブ８２…排気管８３…排気管接続用治具８４…液晶滴下装置８５…液晶９０…チャンバ９１…加圧ポンプ９２…バルブ９３…給気管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岩村亮二千葉県茂原市早野3300番地株式会社日立製作所ディスプレイグループ内 (72)発明者東人士千葉県茂原市早野3300番地株式会社日立製作所ディスプレイグループ内Ｆターム(参考） 2H089 LA13 LA22 NA25 NA32 QA12 QA13 QA16 TA09 TA12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】貼り合わされた２枚の基板の対向面のあい
だに液晶が封入される液晶パネルであって、前記２枚の基板の対向面間と外部とをつなぐ１以上の排
気口と、前記２枚の基板の対向面よりも高い位置まで前記液晶を
溜めるための１以上の液晶受けと、前記２枚の基板の対向面間と前記液晶受けとを、当該液
晶受けに溜められた液晶の液面下でつなぐ液晶注入口と
が形成されることを特徴とする液晶パネル。
【請求項２】請求項１記載の液晶パネルであって、前記排気口、前記液晶注入口および前記液晶受けは、前
記２枚の基板のコーナ部に形成されていることを特徴と
する液晶パネル。
【請求項３】請求項１または２記載の液晶パネルに液晶
を封入し、液晶封入済みの液晶パネルを製造する、液晶
パネルの製造方法であって、前記排気口から排気された液晶パネル内に、前記液晶受
けに溜められた液晶が注入される第一ステップと、前記液晶を注入済み液晶パネルの排気口と液晶注入口を
封止する第二ステップとを有することを特徴とする、液
晶パネルの製造方法。
【請求項４】請求項３記載の、液晶パネルの製造方法で
あって、前記第一ステップにおいて、前記液晶パネルを加圧する
ことを特徴とする、液晶パネルの製造方法。
【請求項５】液晶封入済みの請求項１または２記載の液
晶パネルを備えることを特徴とする液晶ディスプレイ。