JP2017021241A - 液晶材料の処理装置および処理方法、液晶表示パネルの製造方法、並びに液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶材料の精製と脱泡を同じシリンジを用いて同一の作業場で、一連の作業として効率的に行える液晶材料の処理装置を提供する。
【解決手段】液晶材料の処理装置は、液晶材料等を収容し、先端部が第１の排出管を構成するシリンジと、シリンジ内の液晶材料等を攪拌する攪拌手段と、シリンジを第１の排出管において連結する、底部を貫通して設けられた第２の排出管を備えた真空チャンバを備える。攪拌手段は、真空チャンバ内に収容されたシリンジ内で液晶材料と純水とを攪拌することにより不純物を純水に移行させて液晶材料を精製するとともに、精製処理後の純水を第１および第２の排出管を介して排出した後残った液晶材料を、真空排気手段により真空とされた真空チャンバ内で攪拌し、脱泡させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶材料の処理装置および処理方法、液晶表示パネルの製造方法、並びに液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力などの特徴を生かして、パーソナルコンピュータなどのＯＡ機器、テレビ、携帯端末機器、カーナビゲーション装置、ゲーム機などの表示装置としても利用されている。

液晶表示パネルを製造する手法の一つとして、滴下注入（ＯＤＦ：Ｏｎｅ Ｄｒｏｐ Ｆｉｌｌｉｎｇ）法が実用化されている。この滴下注入法では、一方の基板上に枠状のシール材を形成し、このシール材によって囲まれた領域に液晶材料を滴下し、真空状態で一方の基板に他方の基板を重ね合わせ、大気圧に開放することで一対の基板を大気圧で加圧し液晶表示パネルを製造する。滴下注入法で用いる液晶材料は、予め混入している空気や水分等の不要成分を取り除くために脱泡される。

また、液晶材料に不純物が混入している場合、液晶表示パネルの表示不良に繋がるため液晶材料は高純度に精製する必要がある。従来の液晶材料の精製は、例えば再結晶、蒸留、液体クロマトグラフィー等の一般的な有機化合物の精製が行われるのみであり、水溶性不純物の除去が不十分であった。液晶材料に含まれる水溶性不純物は、液晶表示パネルの表示ムラに繋がるため、水溶性不純物を除去する技術が提案されている（特許文献１、特許文献２）。液晶材料に含まれる水溶性不純物による液晶表示パネルの表示ムラは、アクティブマトリクス駆動方式の液晶表示パネルで特に顕著である。

特開平８−１９３１９３号公報 特開平８−２７７３９１号公報

しかしながら、従来の方法では液晶材料に対して精製および脱泡を行い、滴下注入法で液晶表示パネルを製造する場合、精製を行った容器からシリンジへ液晶材料を移し替える必要があった。このとき液晶材料の容器の移し替えにより、液晶材料に再び不純物が混入する危険性があった。また液晶材料の精製と脱泡を異なる装置で別々の作業として行うため、液晶表示パネルを製造するまでの作業工程が増加するという問題があった。

従って本発明はこの問題を解決し、液晶材料の精製と脱泡を同じシリンジを用いて同一の作業場で、一連の作業として効率的に行える液晶材料の処理装置および処理方法を提供するとともに、液晶表示パネルを効率的に製造する方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明の一態様は、第１に、液晶材料を精製および脱泡する液晶材料の処理装置を提供する。この液晶材料の処理装置は、液晶材料と純水からなるか、または液晶材料からなる内容物を収容し、先端部が内容物の排出のための第１の排出流路を内部に規定する第１の排出管を構成し、後端が内容物の受け入れのため開放しているシリンジと、前記第１の排出管に設けられ、前記第１の排出流路を開閉する第１の開閉手段と、前記シリンジの内容物を攪拌する攪拌手段と、前記シリンジを収容する真空チャンバと、前記真空チャンバの内部から外部にかけて底部を貫通して設けられ、前記シリンジの内容物を前記真空チャンバの外部に排出するための第２の排出流路を内部に規定し、前記シリンジの前記第１の排出管を着脱可能に連結することにより前記シリンジを前記真空チャンバ内に収容する第２の排出管と、前記第２の排出管に設けられ、前記第２の排出流路を開閉する第２の開閉手段と、前記真空チャンバ内を排気し、真空とする真空排気手段とを具備する。前記攪拌手段は、前記真空チャンバ内に収容された前記シリンジの内容物が前記液晶材料と前記純水からなるとき、その両者を攪拌し、前記液晶材料中に含まれる水溶性不純物を前記純水に移行させることによって前記液晶材料を精製する。前記第１の開閉手段と前記第２の開閉手段は、前記液晶材料と前記純水からなる内容物が前記攪拌の停止後、静置により上層の液晶材料層と下層の水層とに分離したとき、それぞれ前記第１の排出流路と前記第２の排出流路とを開放し、前記下層の水層を前記第１の排出流路と前記第２の排出流路を介して、前記真空チャンバの外部に排出させ、前記第１の開閉手段は、前記下層の水層を排出した後に前記第１の排出流路を閉じる。前記攪拌手段は、前記下層の水層を排出した後に前記シリンジ内に残った液晶材料を攪拌し、前記真空排気手段は、前記残った液晶材料の攪拌中、前記真空チャンバ内を排気し、前記液晶材料を、前記シリンジの開放後端を介して脱泡させる。

第２に、本発明の他の一態様は真空チャンバ内に収容されたシリンジ内で液晶材料と純水を攪拌混合し、前記液晶材料中に含まれる水溶性不純物を前記純水に移行させることによって前記液晶材料を精製し、前記攪拌の停止後、前記混合物を静置することにより前記混合物を上層の液晶材料層と下層の水層とに分離させ、前記下層の水層を前記シリンジから前記真空チャンバの外部に排出させ、前記下層の水層を排出した後に前記シリンジ内に残った前記液晶材料を攪拌しつつ、前記真空チャンバ内を排気し、前記液晶材料を脱泡することを含むことを特徴とする液晶材料の処理方法を提供する。

第３に、本発明の他の一態様は前記液晶材料の処理装置を用いてシリンジ中で精製および脱泡した後の液晶材料を収容した前記シリンジを、液晶滴下装置に設置して滴下注入法により液晶表示パネルを製造することを特徴とする液晶表示パネルの製造方法を提供する。

第４に、本発明の他の一態様は、アレイ基板と、前記アレイ基板と対向して配置された対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板との間に保持された液晶材料からなる液晶層とを有する液晶表示パネルを具備し、前記液晶材料は、前記本発明の一態様に係る液晶材料の処理方法によって処理された液晶材料であることを特徴とする液晶表示装置を提供する。

図１は、実施形態に係る液晶材料の処理装置の一例を示す概略断面図である。 図２は、液晶表示パネルの構成の一例を示す平面図である。 図３は、図２に示した液晶表示パネルの一部の構成を示す断面図である。 図４は、図２および図３に示す液晶表示パネルを例にとって、液晶表示パネルの製造方法を示すフロー図である。

以下、実施形態に係る液晶材料の処理装置を図面を参照して詳細に説明する。

図１は、実施形態に係る液晶材料の処理装置１の一例を示す概略断面図である。

液晶材料の処理装置１は、シリンジ２と、シリンジ２を収容する真空チャンバ３と、シリンジ２の内容物２３を攪拌する攪拌手段４と、真空チャンバ３内を排気し真空とする真空排気手段５を備える。

シリンジ２は、円筒状の部材であり、液晶材料と純水からなるか、または液晶材料からなる内容物２３を収容する。シリンジ２の先端部は、内容物２３の排出のための第１の排出流路を内部に規定する第１の排出管２１を構成する。シリンジ２の後端は、内容物２３を受け入れるため開放している。また、シリンジ２の先端部の第１の排出管２１には、第１の排出流路を開閉する第１の開閉手段２２が設けられている。第１の開閉手段２２としては、第１の排出流路を開閉するコックやバルブを用いることができる。シリンジ２は、特に限定されないが、例えばガラスや樹脂など透明の材料で形成されるのが好ましい。

真空チャンバ３は、例えば中空直方体形状を有するものであり、シリンジ２を収容する。真空チャンバ３には、排気管５１を介して真空排気手段５が接続している。真空チャンバ３は、例えば側壁にシリンジ２の受け入れを許容するための密封可能な開閉扉（図示しない）を具備する。真空チャンバ３は、真空チャンバ３の内部から外部にかけて底部を貫通して設けられた第２の排出管３１を具備する。第２の排出管３１は、シリンジ２の第１の排出管２１を着脱可能に連結することによりシリンジ２を真空チャンバ３内に収容配置する。この連結は、第１の排出管２１と第２の排出管３１の大小関係に応じて、第２の排出管３１を第１の排出管２１に対して挿入するか、または第１の排出管２１を第２の排出管３１に対して挿入することにより行える。第２の排出管３１は、連結したシリンジ２の内容物２３を真空チャンバ３の外部に排出するための第２の排出流路を内部に規定する。また第２の排出管３１には、真空チャンバ３の外側の部分において、第２の排出流路を開閉する第２の開閉手段３２が設けられている。第２の開閉手段３２としては、第２の排出流路を開閉するコックやバルブを用いることができる。真空チャンバ３の底面には、真空チャンバ３を支持する複数の脚部材９が設けられてもよい。

真空排気手段５は、真空チャンバ３に接続されており真空チャンバ３内を排気することにより真空とする。真空排気手段５としては、真空ポンプを用いることができる。真空チャンバ３は、その側壁に排気管５１が設けてあり、この排気管５１に真空ポンプ５が接続している。真空チャンバ３は、その側壁に大気開放弁８が設けられている。大気開放弁８は、真空にした真空チャンバ３内を大気圧に戻す。

攪拌手段４は、例えばモーター４１およびモーター４１の駆動力によって回転する羽根をもつ攪拌器４２を備える。真空チャンバ３の上部には案内柱６が設けられ、案内柱６には案内柱６によって案内され上下方向に移動可能な上下可動部材７が取り付けられている。また、上下可動部材７に連結する連結バー７１によってモーター４１は保持されている。案内柱６に沿って上下可動部材７を下方へ移動すると、モーター４１に取り付けた攪拌器４２は第２の排出管３１に連結したシリンジ２の内部へ導入される。上下可動部材７を上方へ移動すると、モーター４１へ取り付けた攪拌器４２はシリンジ２の外部へ移動する。

なお、図示した例では、モーター４１は真空チャンバ３の外に設けられ、モーター４１と接続する攪拌器４２の軸が真空チャンバ３を貫通する構成となっている。本実施形態はこれに限定されるものではなく、攪拌器４２およびモーター４１は共に真空チャンバ３内に収容されてもよい。また、攪拌手段４はモーター４１および攪拌器４２に限定されるものではなく、例えば真空チャンバ３内でシリンジ２に対して超音波振動を与える装置など適宜様々な構成をとることが可能である。

液晶材料の処理装置１を用いて液晶材料を処理する際には、まず真空チャンバ３の側壁に設けられた密封可能な開閉扉（図示しない）を開く。次に案内柱６に沿って上下可動部材７を上方へ移動し、モーター４１へ取り付けた攪拌器４２を上方へ移動する。次に、液晶材料と純水からなる内容物２３を収容するシリンジ２を真空チャンバ３内に収容する。シリンジ２の第１の開閉手段２２を閉の状態にすることで、シリンジ２に内容物２３を収容した状態でシリンジ２を真空チャンバ３内に収容できる。このとき、シリンジ２の第１の排出管２１を第２の排出管３１へ連結することで、シリンジ２を真空チャンバ３内に収容配置する。シリンジ２の内容物２３の液晶材料と純水の比率は、液晶材料１００重量部に対して純水１重量部以上５重量部未満が好ましい。純水が１重量部未満の場合、液晶材料に含まれる水溶性不純物を完全に純水に移行することが困難になる。また、純水が５重量部以上の場合、撹拌、静置後の分離が不十分で水分が液晶中に残った際に、真空脱泡の際の水分の除去に時間がかかるという問題がある。

この純水としては、比抵抗が１６ＭΩ・ｃｍ以上の純水を用いることができる。純水としては、比抵抗が１８ＭΩ・ｃｍ以上、不純物量が０．００１μｇ／Ｌ以下の超純水が好ましい。

シリンジ２を真空チャンバ３内に収容した後、案内柱６に沿って上下可動部材７を下方へ移動し、モーター４１に取り付けた攪拌器４２をシリンジ２の内部へ導入する。次に、真空チャンバ３の側壁に設けられた密封可能な開閉扉（図示しない）を閉じる。

次に、モーター４１により回転する攪拌器４２によって、シリンジ２の液晶材料と純水からなる内容物２３を攪拌混合する。内容物２３の攪拌は、例えば５〜１００ｒｐｍで１〜６０分間行うことができる。このとき、液晶材料と純水の両者を十分に接触させることで、液晶材料に含まれる水溶性不純物を純水に移行させることができる。攪拌の際、液晶材料の物性に影響がない程度に内容物２３を加熱すると水溶性不純物をより一層効率よく純水に移行させることができる。

次に、攪拌を停止した後、液晶材料と純水からなるシリンジ２の内容物（液晶材料と純水の混合物）２３を静置すると、混合物２３は比重の違いによって上層の液晶材料層と下層の水層とに分離する。その後、第１の開閉手段２２と第２の開閉手段３２を開の状態にして、それぞれ第１の排出流路と第２の排出流路とを開放する。これにより、下層の水層を第１の排出流路と第２の排出流路を介して、真空チャンバ３の外部に排出する。下層の水層を排出した後、第１の開閉手段２２を閉の状態にして、第１の排出流路を閉じる。液晶材料に含まれる水溶性不純物を移行した水層を真空チャンバ３の外部に排出することにより、液晶材料から水溶性不純物を除去できる。なお、以上記載した液晶材料の精製の操作は大気圧下で行うことができる。

水層を排出した後、第１の開閉手段２２と第２の開閉手段３２を閉の状態にしてから、モーター４１を駆動して攪拌器４２を回転させ、シリンジ２内に残った液晶材料からなる内容物２３を攪拌する。この液晶材料を攪拌する間、真空ポンプ５によって真空チャンバ３内を排気することで液晶材料を脱泡する。液晶材料の攪拌は、例えば５０〜１００ｒｐｍで５〜１０時間行うことができる。また、真空チャンバ３内は、例えば１０Ｐａ以下に減圧して脱泡を行うことができる。液晶材料を真空中で攪拌し脱泡を施すことで、混入した空気や水分を迅速かつ確実に気泡として取り除くことができる。攪拌は、液晶材料を上下に循環させ、存在し得る気泡を液面に向けて移動させ気泡の分離を促進させる効果がある。脱泡により、精製の際に残存した水分も気泡として取り除くことができる。このように、実施形態に係る液晶材料の処理装置１によると、液晶材料の精製と脱泡を同じシリンジ２を用いて同一の作業場（すなわち真空チャンバ内）で、一連の作業として効率的に行える。

液晶材料の脱泡が終了した後、案内柱６に沿って上下可動部材７を上方へ移動し、モーター４１へ取り付けた攪拌器４２を上方へ移動する。次に、大気開放弁８を開放し、真空チャンバ３の内部を大気圧に戻す。

実施形態に係る処理装置１で精製および脱泡を行った後の液晶材料を収容するシリンジ２を真空チャンバ３から取り出し、液晶滴下装置に設置し、滴下注入法により液晶表示パネルを作製できる。このような、精製、脱泡および液晶滴下の工程を同じシリンジ２で行うことで、液晶表示パネルの作製を効率化でき、容器の移し替えによる不純物や空気の混入を防止できる。

図２は、液晶表示パネルＬＰＮの構成の一例を示す平面図である。

アレイ基板ＳＵＢ１と対向基板ＳＵＢ２とは、これらの間に所定のセルギャップを形成した状態でシール材ＳＥによって接着されている。液晶層ＬＱは、アレイ基板ＳＵＢ１と対向基板ＳＵＢ２との間のセルギャップにおいてシール材ＳＥによって囲まれた内側に保持されている。液晶表示パネルＬＰＮは、シール材ＳＥによって囲まれた領域内に、画像を表示するアクティブエリアＡＣＴを備えている。アクティブエリアＡＣＴは、例えば、略長方形状であり、マトリクス状に配置された複数の画素ＰＸによって構成されている。なお、アクティブエリアＡＣＴは、他の多角形状であってもよいし、そのエッジが曲線状に形成されていてもよい。

アレイ基板ＳＵＢ１は、アクティブエリアＡＣＴにおいて、ゲート配線Ｇ、ゲート配線Ｇと交差するソース配線Ｓ、各画素ＰＸにおいてゲート配線Ｇおよびソース配線Ｓと電気的に接続されたスイッチング素子ＳＷ、各画素ＰＸにおいてスイッチング素子ＳＷと電気的に接続された画素電極ＰＥなどを備えている。共通電極ＣＥは、アレイ基板ＳＵＢ１および対向基板ＳＵＢ２の少なくとも一方に備えられている。シール材ＳＥは、アクティブエリアＡＣＴを取り囲む閉ループ状に形成されている。図示した例では、シール材ＳＥは、矩形状に形成されている。

図３は、図２に示した液晶表示パネルＬＰＮの一部の構成を示す断面図である。

アレイ基板ＳＵＢ１は、ガラス基板や樹脂基板などの透明な第１絶縁基板１０を用いて形成されている。アレイ基板ＳＵＢ１は、第１絶縁基板１０の対向基板ＳＵＢ２と対向する側に、共通電極ＣＥ、画素電極ＰＥ、第１絶縁膜１１、第２絶縁膜１２、第１配向膜ＡＬ１などを備えている。共通電極ＣＥは、第１絶縁膜１１の上に形成される。第２絶縁膜１２は、共通電極ＣＥを覆っている。なお、第１絶縁基板１０と第１絶縁膜１１との間には、図示しないゲート配線やソース配線、スイッチング素子などが形成されている。画素電極ＰＥは、第２絶縁膜１２の上に形成されている。画素電極ＰＥは、スリットＳＬＡを有している。画素電極ＰＥは、第１配向膜ＡＬ１によって覆われている。共通電極ＣＥ、画素電極ＰＥは、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）やインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）などの透明な導電材料によって形成されている。

対向基板ＳＵＢ２は、ガラス基板や樹脂基板などの透明な第２絶縁基板２０を用いて形成されている。対向基板ＳＵＢ２は、第２絶縁基板２０のアレイ基板ＳＵＢ１と対向する側に、遮光層ＢＭ、カラーフィルタＣＦ、オーバーコート層ＯＣ、第２配向膜ＡＬ２などを備えている。遮光層ＢＭは、第２絶縁基板２０のアレイ基板ＳＵＢ１と対向する内面に形成されている。遮光層ＢＭは、黒色の樹脂材料や、遮光性の金属材料によって形成されている。カラーフィルタＣＦは、第２絶縁基板２０の内面に形成され、それぞれの一部が遮光層ＢＭに重なっている。カラーフィルタＣＦは、それぞれ液晶層ＬＱを挟んで画素電極ＰＥと対向している。カラーフィルタＣＦＲは、赤色のカラーフィルタであり、赤色に着色された樹脂材料によって形成されている。カラーフィルタＣＦＧは、緑色のカラーフィルタであり、緑色に着色された樹脂材料によって形成されている。カラーフィルタＣＦＢは、青色のカラーフィルタであり、青色に着色された樹脂材料によって形成されている。オーバーコート層ＯＣは、カラーフィルタＣＦを覆っている。オーバーコート層ＯＣは、透明な樹脂材料によって形成されている。オーバーコート層ＯＣは、第２配向膜ＡＬ２によって覆われている。第１配向膜ＡＬ１および第２配向膜ＡＬ２は、水平配向性を示す材料によって形成されている。

アレイ基板ＳＵＢ１と対向基板ＳＵＢ２とは、所定のセルギャップが形成された状態で貼り合わせられている。液晶層ＬＱは、第１配向膜ＡＬ１と第２配向膜ＡＬ２との間に封入されている。

なお、図示した例では、カラーフィルタＣＦは、対向基板ＳＵＢ２に形成されたが、アレイ基板ＳＵＢ１に形成されても良い。一例では、カラーフィルタＣＦは、第１絶縁膜１１と置換されても良いし、第１絶縁基板１０と第１絶縁膜１１との間に配置されても良い。

なお、図２に示した例では、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとがアレイ基板ＳＵＢ１上に形成された液晶表示パネルＬＰＮを示しているが、この構成に限らず、液晶表示パネルＬＰＮの表示モードによって適宜様々な構成をとることが可能である。

液晶表示パネルＬＰＮの詳細な構成については説明を省略するが、基板主面の法線に沿った縦電界を利用するモード、あるいは、基板主面に対して斜め方向に傾斜した傾斜電界を利用する表示モードでは、画素電極ＰＥがアレイ基板ＳＵＢ１に備えられる一方で、共通電極ＣＥが対向基板ＳＵＢ２に備えられる。また、基板主面に沿った横電界を利用するモードでは、画素電極ＰＥおよび共通電極ＣＥの双方がアレイ基板ＳＵＢ１に備えられる。さらには、液晶表示パネルＬＰＮは、上記の縦電界、横電界、および、傾斜電界を適宜組み合わせて利用する表示モードに対応した構成を有していても良い。

図４は、図２、図３に示す液晶表示パネルＬＰＮを例にとって、液晶表示パネルの製造方法を示すフロー図である。

まず、アレイ基板ＳＵＢ１および対向基板ＳＵＢ２を用意する（工程Ｓ１１、Ｓ２１）。続いて、アレイ基板ＳＵＢ１の上において、アレイ基板ＳＵＢ１にディスペンサもしくはスクリーン印刷版を用いてアクティブエリアＡＣＴを取り囲む閉ループ状のシール材ＳＥを形成する（工程Ｓ２２）。

一方、上に説明したように上記液晶材料の処理装置を用いて、シリンジに液晶材料と純水を収容し、精製を行った（工程Ｓ３１、Ｓ３２）後、排水し、脱泡を行う（工程Ｓ３３、Ｓ３４）。そして、精製および脱泡後の液晶材料を収容したシリンジを液晶滴下装置に設置する。

他方、真空雰囲気下で、シール材ＳＥによって囲まれた領域内（アクティブエリアＡＣＴを含む）に液晶滴下装置によって液晶材料を滴下する（工程Ｓ４１）。なお図４では、アレイ基板ＳＵＢ１に対してシール材ＳＥを形成した後に液晶材料を滴下しているが、対向基板ＳＵＢ２に対してシール材ＳＥを形成した後に液晶材料を滴下するのでもよい。その後、対向基板ＳＵＢ２と、アレイ基板ＳＵＢ１とを真空雰囲気下で重ねて貼り合わせる（工程Ｓ４２）。続いて、大気を導入し大気圧雰囲気下にすることで、アレイ基板ＳＵＢ１および対向基板ＳＵＢ２間の内部と外部との圧力差によってシール材ＳＥが潰れ、アレイ基板ＳＵＢ１および対向基板ＳＵＢ２との間に液晶材料が広がり、所定のセルギャップに液晶層ＬＱが形成される。

その後、シール材ＳＥに紫外線を照射するか、もしくはシール材ＳＥを加熱することにより、シール材ＳＥを硬化させる（工程Ｓ４３）。こうして、アレイ基板ＳＵＢ１と対向基板ＳＵＢ２との間に液晶層ＬＱを保持した液晶表示パネルＬＰＮが製造される（工程Ｓ４４）。

以下に実施例および比較例を記載する。実施例、比較例の液晶材料に対して、電圧保持率（ＶＨＲ）を測定し液晶材料の精製の精度に関して確認した。実施例および比較例に係る電圧保持率（ＶＨＲ）は、テストセルを用い以下の測定条件に従って測定した。

テストセルは、電極面積２ｃｍ^２のＩＴＯ付き基板に配向膜を形成し、配向処理を行った後、約３μｍ径のスペーサを介してＥＣＢ（電界制御複屈折）配向となるように貼り合せ、注入口を２箇所設けた空セルを作製し、液晶材料を注入後、ＵＶ樹脂で封口するという方法により作製した。

測定は、テストセルに対して、測定温度８５℃にて、パルス電圧（電圧±５Ｖ、パルス幅６０μｓｅｃ）からなるソース電圧を印加した後、ソース電圧を遮断した。続いて、テストセルの電極間電圧の推移を、フレーム周期１．６７ｍｓｅｃの間測定した。続いて、この測定した電圧の時間に対する積分値（面積Ａ）を求めた。他方、フレーム周期１．６７ｍｓｅｃの間で電極間電圧が変化ない場合の電圧の時間に対する積分値（面積Ｂ）を求めた。電圧保持率は、式：（面積Ａ／面積Ｂ）×１００（％）により算出した。

実施例に用いた液晶材料は、図１に示す液晶材料の処理装置を用いて以下のように精製および脱泡した。初めに、シリンジに液晶材料１５０ｇおよび純水５ｇを収容した。液晶材料は、ネガ型ネマティック液晶を用いた。この純水は、比抵抗が１６ＭΩ・ｃｍ以上の純水である（純水は、さらに精製することにより１８ＭΩ・ｃｍ以上、不純物量が０．００１μｇ／Ｌ以下とすることも可能である。）。シリンジは、直径４ｃｍ、全長３０ｃｍのものを用いた。続いて、シリンジを液晶材料の処理装置の真空チャンバ内に収容した。続いて、モーターにより回転する攪拌器によって、シリンジの液晶材料と純水からなる内容物を５０ｒｐｍで１０分間攪拌した。続いて、液晶材料と純水からなる内容物を１５分間静置すると、内容物は上層の液晶材料層と下層の水層とに分離した。続いて、下層の水層を、真空チャンバの外部に排出した。続いて、シリンジの液晶材料からなる内容物を真空中で攪拌し脱泡を施した。真空チャンバは５Ｐａに減圧し、内容物の攪拌は５０ｒｐｍで５時間行った。

図１に示す液晶材料の処理装置を用いて精製および脱泡した液晶材料を用いて、テストセルを作製し上記測定条件により電圧保持率を測定した。実施例の電圧保持率は、９１％であった。

一方、比較例に用いる液晶材料は液晶材料の処理装置による精製および脱泡を行わず、既存の脱泡装置による脱泡のみを施した。他の条件は実施例と同様にテストセルを作製し、上記測定条件により電圧保持率を測定した。比較例の電圧保持率は、８７％であった。

上記の結果より、比較例に対して実施例の電圧保持率は改善されていることがわかり、図１に示す液晶材料の処理装置の精製および脱泡により液晶材料に含まれる水溶性不純物が有意に減少したことがわかる。液晶材料の処理装置を用いることで、液晶材料に含まれる水溶性不純物による液晶表示パネルの表示ムラを防ぐことができる。

以上説明したように実施形態の液晶材料の処理装置によれば、液晶材料の精製と脱泡を同じシリンジを用いて同一の作業場（すなわち真空チャンバ内）で、一連の作業として効率的に行える。また、同じシリンジを用いて液晶表示パネルを効率的に製造することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…液晶材料の処理装置、２…シリンジ、３…真空チャンバ、４…攪拌手段、５…真空排気手段（真空ポンプ）、６…案内柱、７…上下可動部材、８…大気開放弁、９…脚部材、２１…第１の排出管、２２…第１の開閉手段、２３…内容物、３１…第２の排出管、３２…第２の開閉手段、４１…モーター、４２…攪拌器、５１…排気管、７１…連結バー

Claims (9)

1. 液晶材料を精製および脱泡する液晶材料の処理装置であって、
   液晶材料と純水からなるか、または液晶材料からなる内容物を収容し、先端部が内容物の排出のための第１の排出流路を内部に規定する第１の排出管を構成し、後端が内容物の受け入れのため開放しているシリンジと、
   前記第１の排出管に設けられ、前記第１の排出流路を開閉する第１の開閉手段と、
   前記シリンジの内容物を攪拌する攪拌手段と、
   前記シリンジを収容する真空チャンバと、
   前記真空チャンバの内部から外部にかけて底部を貫通して設けられ、前記シリンジの内容物を前記真空チャンバの外部に排出するための第２の排出流路を内部に規定し、前記シリンジの前記第１の排出管を着脱可能に連結することにより前記シリンジを前記真空チャンバ内に収容する第２の排出管と、
   前記第２の排出管に設けられ、前記第２の排出流路を開閉する第２の開閉手段と、
   前記真空チャンバ内を排気し、真空とする真空排気手段とを具備し、
   前記攪拌手段は、前記真空チャンバ内に収容された前記シリンジの内容物が前記液晶材料と前記純水からなるとき、その両者を攪拌し、前記液晶材料中に含まれる水溶性不純物を前記純水に移行させることによって前記液晶材料を精製し、
   前記第１の開閉手段と前記第２の開閉手段は、前記液晶材料と前記純水からなる内容物が前記攪拌の停止後、静置により上層の液晶材料層と下層の水層とに分離したとき、それぞれ前記第１の排出流路と前記第２の排出流路とを開放し、前記下層の水層を前記第１の排出流路と前記第２の排出流路を介して、前記真空チャンバの外部に排出させ、
   前記第１の開閉手段は、前記下層の水層を排出した後に前記第１の排出流路を閉じ、
   前記攪拌手段は、前記下層の水層を排出した後に前記シリンジ内に残った液晶材料を攪拌し、
   前記真空排気手段は、前記残った液晶材料の攪拌中、前記真空チャンバ内を排気し、前記液晶材料を、前記シリンジの開放後端を介して脱泡させることを特徴とする液晶材料の処理装置。
2. 真空チャンバ内に収容されたシリンジ内で液晶材料と純水を攪拌混合し、前記液晶材料中に含まれる水溶性不純物を前記純水に移行させることによって前記液晶材料を精製し、
   前記攪拌の停止後、前記混合物を静置することにより前記混合物を上層の液晶材料層と下層の水層とに分離させ、
   前記下層の水層を前記シリンジから前記真空チャンバの外部に排出させ、
   前記下層の水層を排出した後に前記シリンジ内に残った前記液晶材料を攪拌しつつ、前記真空チャンバ内を排気し、前記液晶材料を脱泡することを含むことを特徴とする液晶材料の処理方法。
3. 前記液晶材料と前記純水とを、前記液晶材料１００重量部に対して前記純水１重量部以上５重量部未満の割合で攪拌混合することを特徴とする請求項２記載の液晶材料の処理方法。
4. 前記液晶材料と前記純水の攪拌混合を、５〜１００ｒｐｍで１〜６０分間行うことを特徴とする請求項２又は３記載の液晶材料の処理方法。
5. 前記シリンジ内に残った前記液晶材料の攪拌を、５０〜１００ｒｐｍで５〜１０時間行うことを特徴とする請求項２から４のいずれか１項記載の液晶材料の処理方法。
6. 前記純水としては、比抵抗が１６ＭΩ・ｃｍ以上の純水を用いることを特徴とする請求項２から５のいずれか１項記載の液晶材料の処理方法。
7. 前記純水としては、比抵抗が１８ＭΩ・ｃｍ以上、不純物量が０．００１μｇ／Ｌ以下の超純水を用いることを特徴とする請求項２から６のいずれか１項記載の液晶材料の処理方法。
8. 請求項１記載の液晶材料の処理装置を用いてシリンジ中で精製および脱泡した後の液晶材料を収容した前記シリンジを、液晶滴下装置に設置して滴下注入法により液晶表示パネルを製造することを特徴とする液晶表示パネルの製造方法。
9. アレイ基板と、前記アレイ基板と対向して配置された対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板との間に保持された液晶材料からなる液晶層とを有する液晶表示パネルを具備し、
   前記液晶材料は、請求項２から７のいずれか１項記載の液晶材料の処理方法によって処理された液晶材料であることを特徴とする液晶表示装置。

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