JP2561373B2

JP2561373B2 - 液晶表示装置の製造装置

Info

Publication number: JP2561373B2
Application number: JP2199909A
Authority: JP
Inventors: 陽三鳴瀧; 謙一中川
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1990-07-26
Filing date: 1990-07-26
Publication date: 1996-12-04
Anticipated expiration: 2011-12-04
Also published as: JPH0483228A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、液晶表示装置の製造装置に関する。

従来の技術第８図は、単純マトリクス形における液晶セル１の断
面図である。一対のガラスや樹脂を材料とした透明の基
板2,3に帯状電極4a,4bを配置し、配向膜5a,5bを形成す
る。これらの基板2,3を電極4a,4bが互いに直交するよう
に向かい合わせる。基板2,3間に液晶の注入口12と液晶
収納空間６とが形成されるように、シール材７を用いて
基板2,3を貼り合わせる。このとき基板２が基板３から
突出した突出部2aが注入口12側に形成される。液晶８を
注入口６から液晶注入空間６へ注入し、注入口12を封止
することによって液晶セル１が完成する。液晶８を注入
する方法としては、毛細管現象を用いた方法が広く用い
られている。

液晶セル１に液晶８を注入する際に、第９図に示す溶
融方式、図示しない吊り下げ方式、第10図に示す滴下方
式が広く用いられている。強誘電性液晶のような粘性の
強い液晶８の場合、いずれの方式でも用いられるが、粘
性の低いネマティック液晶の場合には、吊り下げ方式が
用いられている。

第９図は、溶融方式における第１の従来例の注入法を
説明するための液晶注入装置９の側面図である。上面が
水平面に対して角度θだけ傾斜して配置された基台10上
に、伝熱線が金属板下に配置してあるホットプレート11
を設置する。ホットプレート11上に液晶セル１を配置す
る。注入口12は突出部2aに面して形成されており、液晶
８は突出部2a上の注入口12付近に設置される。ホットプ
レート11と液晶セル１とを配置した基台10は、真空槽13
に収納される。真空槽13は、真空源１と接続している。

真空源14を用いて、真空槽13内を真空引きする。この
とき液晶８に含まれている気体が外部に現れて気泡とな
って発生する。この気泡によって注入口12が塞がれる
と、液晶セル１内の液晶収納空間６の減圧が進まなくな
り、充分な真空引きを行うことができなくなる。この工
程において、気泡による注入口12の閉塞を防ぐために
は、徐々に真空引きを行うことが必要である。また、後
述する加熱工程においても、液晶８の温度が上昇するた
め液晶８に含まれている気体の溶解度が低下し、気体が
外部に現れて注入口12の閉塞が生じる。このため、真空
度および温度の微妙な制御が必要となり、手作業におい
ては非常に複雑な操作を必要とする工程が必要となり、
工程が複雑化する。また自動化機械で行うと、前記微妙
な制御が必要となり、液晶注入装置９が複雑となり大形
化する。このため、第１の従来例である溶融方式の脱泡
工程に関する変形例として、液晶８を、予め真空下に置
き、脱法を行い、液晶注入装置９に配置するという方法
もある。しかしこの場合、気泡の発生はある程度抑えら
れるが、一度常圧下にさらされるため脱泡が不充分とな
る。また真空状態を２度作る必要があるため、工程数が
増加するという問題がある。

第１の従来例では液晶８の脱泡終了後、すなわち、液
晶セル１の注入口付近に液晶８を付着させ、液晶注入装
置９に配置、真空槽13内を充分に高真空にした後、ホッ
トプレート11を電力付勢し、液晶セル１および液晶８を
加熱する。液晶８が強誘電性液晶であるとき、液晶８は
常温において、グリース状である。そのままの状態では
高粘度であるため、液晶収納空間６には入らない。液晶
８が加熱すると、低粘度であるアイソトロピック相へ相
転移が行われ、液晶８は流動状態となる。このため液晶
８は、基台10に設けられた角度θの傾斜によって生じる
重力から注入口12へ動き、毛細管現象によって、液晶収
納空間６に注入される。この方法における液晶８からの
脱泡は、主に真空引きの工程で行われる。アイソトロピ
ック相は低粘度であり、温度が高いため気体の溶解度が
小さい。これらの相乗効果からアイソトロピック相で
は、他相よりも良好に脱泡が行われる。このため、真空
引き工程における脱泡では不充分であり、液晶セル１に
注入される液晶８に気泡が残留していることによって、
液晶セル１の品質が低下する恐れがある。

次に、液晶槽を用いる前記吊り下げ方式について説明
する。この吊り下げ方式は、第９図に示す溶融方式の構
成において、真空槽13内に液晶セル１を注入口12を下に
して縦に吊り下げる。昇降可能で上面が水平な基台10
に、ホットプレート11を配意し、さらにその上に液晶槽
を配置する。液晶槽内に、液晶８を満たす。前述の基台
10を真空槽13内に配置する。このとき液晶セル１の下方
に液晶槽13を配置し、液晶セル１と液晶８とは互いに接
しないように配置する。真空槽13内を真空源14を用いて
真空引きする。その後、ホットプレート11によって液晶
槽および液晶８を加熱し、液晶８をアイソトロピック相
とする。減圧下でアイソトロピック相とするので、好ま
しい条件で液晶８の脱泡を行うことができる。脱泡終了
後、基台10を上昇させて、液晶８に液晶セル１を浸す。
これにより注入口12が液晶８と接触し、毛細管現象によ
って、液晶８が液晶収納空間６に注入される。この方法
では、液晶８に液晶セル１を浸すため、液晶８が液晶セ
ル１に付着し、液晶８の損失が大きくなる。このため、
生産効率が低下する。

第10図は、滴下方式における液晶注入装置15の側面図
である。真空槽13内に設置された架台16によって、液晶
８の滴下装置17と滴下具18と液晶セル１とが固定されて
いる。滴下装置17および滴下具18には加熱装置が設けら
れている。このとき、液晶セル１は注入口12を上にして
設置されている。滴下具18は、液晶８を滴下したとき、
液晶８が注入口に滴下される位置に設置されている。真
空槽13内を真空源14を用いて真空引きする。次に滴下装
置17および滴下具18を加熱し、アイソトロピック相とな
った液晶８を注入口12に滴下する。注入口12は加熱され
ていないので、注入口12上で液晶８はグリース状に相転
移する。これにより注入口12が塞がれる。次に真空槽13
内を常温に戻すが、注入口12は、グリース状になった液
晶８に塞がれているため、液晶セル１内の液晶収納空間
６の真空は保たれる。その後、液晶セル１は加熱オーブ
ン内に注入口12を上にして収納される。オーブン内で液
晶８がアイソトロピック相となり、注入口12より液晶収
納空間６に注入される。この方法では、液晶滴下に電気
的および機械的な部材が必要となり、装置が複雑になり
大形化する。また、液晶８を一度常圧に戻してから注入
するため、液晶８の脱泡が不充分であり、液晶セル１の
品質が低下する恐れがある。

発明が解決しようとする課題前記、溶融方式を用いて強誘電性液晶などの粘性の高
い液晶８を注入する場合には、真空糟13内を真空引きす
るときに、液晶８から発生した気泡により注入口12が塞
がれるので、液晶セル内が真空にならず、液晶セル１に
残存する気泡によって、液晶セル１の品質が低下すると
いう問題があった。この問題を解決する手段としては、
真空度および温度の精密な制御が必要となり、装置が複
雑になり、大形化するという問題があった。また予め真
空下で液晶８を脱泡させておく方法も考えられるが、一
度脱泡後の液晶８が常圧にさらされるため、脱泡が不充
分となり、液晶セル１の品質が低下する、真空を２回作
るため工程数が増加するという問題があったまた同様に、前記吊り下げ方式においても、液晶セル
１を液晶８に浸すため、不必要な液晶８が液晶セル１に
付着し、液晶８の損失が大きく、製造効率が低下すると
いう問題があった。また同様に滴下方式では、複雑な装
置を必要とし、装置が大形化する、液晶８の脱泡が不充
分であり、液晶セル１の品質が低下するという問題があ
った。

この発明の目的は、品質を向上し、製造効率が良く、
装置が簡略化によって小形化され、工程が簡略化された
液晶表示装置の製造装置を提供することである。

課題を解決するための手段本発明は、周縁部が液晶注入口以外の残余の範囲で封
止された一対の透明基板を備える液晶素子に液晶を注入
して液晶表示装置を製造する製造工程において、内部の収納空間を、真空／常圧に切換えられるハウジ
ングと、前記収納空間内に配置されて、液晶が貯留され、予め
定める温度に加熱されたとき変形して、下方に配置され
る液晶素子の液晶注入口に液晶を滴下する液晶の貯留手
段とを含むことを特徴とする液晶表示装置の製造装置で
ある。

作用本発明に従えば、内部の収納空間を、真空／常圧に切
換えられるハウジング内に、注入口を有する液晶素子
と、液晶が貯留され、予め定める温度に加熱したとき変
形して、下方に配置される液晶素子の液晶注入口に液晶
を滴下する液晶の貯留手段とが配置される。ハウジング
内を真空引きし、貯留手段内の液晶を発泡させる。その
後、加熱によって液晶を低粘度の流動状として、さらに
発泡させる。さらに加熱によって、液晶の貯留手段を変
形させ、液晶を液晶素子の注入口へ滴下する。滴下され
た液晶は、注入口から液晶素子内に注入される。液晶が
発泡するときには、液晶と注入口は分離されているた
め、注入口が気泡によって閉塞されることはなく、液晶
素子内に気泡が残留する恐れがない。また、低粘度の流
動状態において液晶の脱泡が行われるため、液晶内に気
泡が残留する恐れもない。したがって、液晶が注入され
た液晶素子内に気泡が存在しないため、液晶素子の品質
を向上することができる。また、予め定める温度に加熱
したとき変形する貯留手段を用いて、液晶収納空間に応
じた、ある定まった量の液晶を滴下するため、液晶素子
の注入口側端部付近を液晶に浸漬させる周知の構成と比
較し、液晶の損失が少なく、製造効率が良くなる。また
複雑な制御を必要としないため、装置を簡略化すること
によって小形にでき、さらに、工程を簡略化することが
できる。

実施例第１図は本発明における実施例の製造中の液晶セル21
の平面図であり、第２図は、第１図に示される実施例に
おける切断面線II−IIから見た断面図である。一対の透
明ガラス基板22,23上に、それぞれ帯状の透明電極24a,2
4bが配置され、さらにその上に配向膜25a,25bが形成さ
れる。一対の基板22,23は電極24a,24bが互いに直交する
ように向かい合わされ、液晶の注入口27と液晶収納空間
28とが形成されるようにシール材26によって貼り合わさ
れる。基板22の基板23から突出して延びる突出部22a上
は、後述する液晶の滴下位置29となる。

第３図は本発明における実施例の側面図、第４図は第
３図に示される実施例の液晶注入時の側面図である。上
面が水平面に対して角度θ（好ましくは10゜〜30゜）だ
け傾斜している基台30上に未完成の液晶セル21を載せ
る。真空槽31の側面に、形状記憶合金製の支持棒32によ
って容器33を固定する。支持棒32は、マルテンサイト相
から母相への逆変態温度以上の温度で、第４図の形状に
成形され、その後、母相からマルテンサイト相への変態
温度以下の温度で、第３図の形状になるように応力を加
えて変形されている。支持棒32の逆変態温度は、液晶セ
ル21に注入する液晶34がアイソトロピック相となる温度
より高温に定められる。容器11内に液晶34を満たす。真
空槽31には、真空源35と接続しており、内部に赤外線ラ
ンプ36が設置されている。基台30は、真空槽31内に収納
される。このとき滴下位置29が、第４図における容器33
からの液晶34の滴下位置となるように配置する。

第５図は、本発明における実施例の具体例の工程図で
ある。支持棒32の材料としては、Ti−Ni合金（組成:Ti
−50 Ni（at％））を用いる。支持棒32は、マルテンサ
イト相から母相への逆変態温度である78℃よりも高い温
度で第４図に示される形状に成形され、その後、母相か
らマルテンサイト相への変態温度である60℃より低い温
度で第３図の形状を示すように応力を加えて変形されて
いる。液晶34としては、強誘電性液晶（帝国化学社製:T
KF−8616）を用いる。この液晶34は、スメクティックＣ
^＊相−（52℃）−スメクティックＡ相−（64℃）−アイ
ソトロピック相という相系列を示す。

工程a1において、液晶34が容器33に入れられる。この
ときの液晶34量は、液晶セル21の液晶収納空間28の容積
に対して、例として注入口27付近や容器33の内壁へ付着
するなどのロスを見込んで120％とする。工程a2におい
て、液晶セル21が基台30に設置され、基台30は、工程a3
において真空槽31に収納される。工程a4において、真空
槽31内の圧力が２×10^-4torrになるまで真空引きされ
る。この工程において、容器33内の液晶34から気泡が発
生するが、液晶セル21と離れているため、気泡が注入口
27を塞ぐことはなく、液晶セル21内を充分な真空状態と
することができる。工程a5において、赤外線ランプ36が
点灯され、真空槽31内が65℃まで昇温される。工程a6に
おいては、真空槽31内が65℃に保持される。工程a6にお
いて、液晶34はアイソトロピック相となる。65℃を保持
するため、脱泡に好ましいアイソトロピック相で液晶34
を脱泡することができ、液晶34中の気泡をすべて除くこ
とができる。工程a7において、真空槽31内は、赤外線ラ
ンプ36によって、さらに85℃まで昇温され、工程a8にお
いて、85℃に保持される。85℃で支持棒32はマルテンサ
イト相から母相へ逆変態し、第４図に示す形状となる。
このため、液晶34が液晶セル21上の滴下位置29上に滴下
され、液晶34は、基台30に設けられた角度θの傾斜によ
って生じる重力から、注入口27へ流れ、毛細管現象によ
って、液晶収納空間28に注入される。工程a9において、
真空槽31内が常温常圧に戻される。このとき、液晶セル
21内に注入された液晶34内に、気泡が入る恐れはない。
工程a8において、母相の形状を示した支持棒32は、工程
a9において、真空槽31内の温度が母相からマルテンサイ
ト相への変態温度である60℃より低くなると、第３図に
示される形状に戻る。工程a10において、液晶セル21は
真空槽31内から取り出される。注入口27がアクリル系の
紫外硬化型樹脂で封止され、液晶セル21が完成する。

支持棒32の材料として、Ti−Ni−Cu合金（組成:Ti−2
0 Ni−30 Cu（at％））を用い、液晶34として、強誘電
性液晶（メルク社製:ZLI−4237−000）を用いるとす
る。このとき支持棒32の逆変態温度は85℃、変態温度は
80℃である。支持棒32は、逆変態温度および変態温度に
応じて、前記具体例と同様の処理が行われる。液晶34の
相系列は、スメクティッゥＣ^＊相−（63℃）−スメクテ
ィックＡ相−（72℃）−ネマティック^＊相−（79℃）−
アイソトロピック相である。

この具体例においても、第５図に示される工程と同様
な工程で液晶セル21を完成させるが、工程a5および工程
a6における温度が80℃となり、工程a7およびa8における
温度が95℃となる。この具体例においても、前記具体例
と同様な結果が得られる。

液晶34を変更するときには、液晶34がアイソトロピッ
ク相へ相転移する温度よりも高温の逆変態温度を持つ合
金を支持棒32の材料とすればよい。工程a5から工程a8ま
での温度は、液晶34と支持棒32との材料によって定めら
れる温度である。

本発明においては、精密な制御部材は必要なく、装置
は簡単で小形となる。液晶セル21内の真空引き、および
液晶34の脱泡は充分に行われ、完成した液晶セル21内に
気泡が入っている恐れがなく、製品の品質が向上する。
液晶収納空間28に応じた、ある定まった量の液晶34を滴
下するため、従来例の吊り下げ方式に関する説明で指摘
したような、液晶34の損失が少ないため、製造効率が良
くなる。また、液晶34の滴下は形状記憶合金の温度によ
る変態を利用するため、複雑な装置は必要がなく、装置
は小形となり、工程も簡略化されている。

第６図は本発明における他の実施令の液晶滴下手段の
側面図であり、第７図は第６図に示される実施例の液晶
滴下時の側面図である。この実施例は、前述の実施例の
注入装置における滴下手段の変形例である。容器33に把
手37を取付け、真空槽31の上面に、吊り金38によって吊
り下げる。容器33の底面に形状記憶合金製のバネ32aを
固定し、バネ32aの他方を真空槽31の上面に固定する。
バネ32aは、マルテンサイト相から母相への逆変態温度
以上の温度で、第７図の形状に成形され、その後、母相
からマルテンサイト相への変態温度以下の温度で、第６
図の形状となるように、応力を加えて変形されている。
このような滴下手段を用いた場合にも、前述の実施例と
同様の効果が得られる。

また、容器本体を形状記憶合金製とし、容器本体の形
状が変化することによって滴下を行う場合にも、前述の
実施例と同様の効果が得られる。真空槽31内の昇温を、
赤外線ランプ36に加えて、液晶セル21と基台30との間に
配置されるホットプレートを用いる場合や、液晶セル21
を、なんらかの手段で注入口27を上にして立たせた場合
にも、同様の効果が得られる。

以上のように本実施例によれば、液晶セル21の品質が
向上し、製造効率が良くなり、装置は簡略化によって小
形化され、工程を簡略化することができる。

発明の効果本発明によれば、内部の収納空間を、真空／常圧に切
換えられるハウジング内に、注入口を有する液晶素子
と、液晶が貯留され、予め定める温度に加熱したとき変
形して、上下に配置される液晶素子の液晶注入口に液晶
を滴下する液晶の貯留手段とが配置される。ハウジング
内を真空引きし、貯留手段内の液晶を発泡させる。その
後、加熱によって液晶を低粘度の流動状として、さらに
発泡させる。さらに加熱によって液晶の貯留手段を変形
させ、液晶を液晶素子の注入口へ滴下する。滴下された
液晶は、注入口から液晶素子内に注入される。液晶が発
泡するときには、液晶と注入口は分離されているため、
注入口が気泡によって閉塞されることがなく、液晶素子
内に気泡が残留するおそれがない。また、低粘度の流動
状態において、液晶の脱泡が行われるため、液晶内に気
泡が残留する恐れもない。したがって、液晶が注入され
た液晶素子内に気泡が存在しないため、液晶素子の品質
を向上することができる。また、予め定める温度に加熱
したとき変形する貯留手段を用いて液晶収納空間に応じ
た、ある定まった量の液晶を滴下するため、液晶素子の
注入口側端部付近を液晶に浸漬させる周知の構成に比較
し、液晶の損失が少なく、製造効率が良くなる。また複
雑な制御を必要としないため、装置を簡略化することに
よって小形にでき、さらに工程を簡略化することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明において使用される製造中の液晶セル21
の平面図、第２図は第１図に示される液晶セル21の切断
面線II−IIから見た断面図、第３図は本発明における実
施例の側面図、第４図は第３図に示される実施例の液晶
注入時の側面図、第５図は本発明を用いた液晶セル注入
の工程図、第６図は本発明における他の実施例の側面
図、第７図は第６図に示される実施例の液晶注入時の側
面図、第８図は従来例において使用される製造中の液晶
セル１の断面図、第９図は従来例における側面図、第10
図は従来例における他の側面図である。 21……液晶セル、22,23……基板、26……シール材、27
……注入口、31……真空槽、32……支持棒、33……容
器、34……液晶

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】周縁部が液晶注入口以外の残余の範囲で封
止された一対の透明基板を備える液晶素子に液晶を注入
して液晶表示装置を製造する製造工程において、内部の収納空間を、真空／常圧に切換えられるハウジン
グと、前記収納空間内に配置されて、液晶が貯留され、予め定
める温度に加熱されたとき変形して、下方に配置される
液晶素子の液晶注入口に液晶を滴下する液晶の貯留手段
とを含むことを特徴とする液晶表示装置の製造装置。