JP3535982B2

JP3535982B2 - 液晶注入方法および装置

Info

Publication number: JP3535982B2
Application number: JP02543799A
Authority: JP
Inventors: 和也尾山; 淳一石田; 裕一山本
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1999-02-02
Filing date: 1999-02-02
Publication date: 2004-06-07
Anticipated expiration: 2019-02-02
Also published as: JP2000221522A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に液
晶を注入する製造方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶を用いた表示装置は、高品質
化、大形化、低価格化が急激に進んでいる。

【０００３】図６は本発明の実施の一形態の液晶セル１
の断面図であり、図７は図６に示される液晶セル１の水
平断面図である。この図６および図７に示される液晶セ
ル１は、先行技術を説明するためにもまた、用いられ
る。液晶表示装置である液晶セル１は、図６（縦断面
図）、図７（水平断面図）のように構成されており、２
枚の剛性の基板であるガラス２および配向膜３等を、シ
ール材４を塗布して貼り合わせた構造となっている。ま
た、２枚のガラス２の間には、スペーサである微小ビー
ズ５が散布されており、液晶パネルのギャップ（ガラス
２間の距離）が１０μｍ以下の一定間隔になるように保
たれている。この内部空間６に液晶を充填したものが、
液晶表示装置となる。

【０００４】液晶セル１に液晶を注入する１つの方法と
して、図７のように液晶パネルのシール材４に設けられ
た注入口７、排気口８を用いて液晶を注入する方法があ
る。図７の液晶パネル１は、液晶を注入する注入口７は
或る１辺の中央に１つ、セル内部の空間６を排気するた
めの排気口８は対辺の端に１つずつ有する構造をもつ。
これらの注入口７と排出口８との個数および位置は、セ
ル１により異なる。

【０００５】図８は、従来の液晶注入装置の一例を示す
系統図である。液晶セル１に液晶を注入する注入口７と
内部の気体を排気する排気口８には、注入コネクタ１
９、排気コネクタ２１がそれぞれ取付けられ、これを介
して各装置に接続されている。また、各種弁等は、制御
手段２７によりコントロールされる。

【０００６】注入弁１８を閉じ、排気側排気弁２３を開
き、排気手段である真空ポンプ２５等を動作させること
で、液晶パネルの内部は、排気コネクタ２１および、排
気口８から漏れた液晶が真空ポンプ２５等に到達しない
ように設けられたトラップ２２を介して、排気される。
この状態をしばらく続けることで、液晶パネル内部の空
間６はほぼ真空状態になる。このとき、排気系負圧調整
手段２４は排気圧力が０気圧（０kPa）になるように設
定されている。

【０００７】この状態で、圧縮気体源１１からの圧縮気
体を圧力調整器１２で調圧し、加圧弁１３を開くと、液
晶タンク１４内上部の気相である加圧空間１６の圧力が
上昇する。注入弁１８を開くと、液晶タンク１４内の液
晶１５は、液晶導出路１７、注入コネクタ１９を通して
液晶セル１へ注入される。

【０００８】ところで、液晶セル１は、内外の気圧差が
ない場合、図９（Ａ）のように、セル厚は均一である。
また、セルの内部にはビーズ５があり、セル厚を或る程
度小さくならないように保持するが、セル内にはポリイ
ミド等でできた配向膜および電極などの各種層が存在す
ること、ビーズ５はガラス２以外に合成樹脂製のものも
あることなどから、セル内外に圧力差が生まれると、わ
ずかながらセル厚が小さくなる。セル外周はシール材４
により強く保護されているので、ほとんど薄くなること
がない。結果として、セル内排気を行っている間は、セ
ル内部がセル外部より低圧なので、セル１は、図９
（Ｂ）、図９（Ｃ）のように凹形となる。図９におい
て、図９（Ａ）は通常の状態を示し、図９（Ｂ）は排気
状態の液晶セルを示し、図９（Ｃ）は注入初期の液晶セ
ルを示し、図９（Ｄ）は液晶セルの端面まで液晶を充填
した注入途中の液晶セルを示し、図９（Ｇ）は注入完了
後に空気が逆流して入込んだ液晶セルを示す。

【０００９】液晶が排気口８まで到達しても、排気系を
真空状態にしている以上、排気口８部は０気圧に近いた
め、セル内部もセル外部より気圧が低く、図１０（Ｄ）
のようにセル中央部は薄く、注入済みの液晶の量は、本
来セル内に注入すべき量に達していない。

【００１０】したがって、この状態でコネクタ１９，２
１を外せば、セルは平行になろうとし、図９（Ｇ）のよ
うに排気口８および注入口７からセル周辺の気体（空気
等）が流入して、図１０（Ｇ）の参照符９で示されるよ
うに空間が生じ、セルは不良となる。たとえ空気が流入
しなくても、セル厚は周辺より薄い状態となる。液晶セ
ルの厚みの管理は、±０．０５μｍの精度で調整する必
要があるので、このようなセルも不良となる可能性が高
い。

【００１１】先行技術（特開平８−２６２４６２）で
は、セルの内部空間への液晶注入を図１０（Ｈ）のよう
に、排気口８側近くは凹状態であるが、高圧の加圧注入
により注入口７側近くは凸状態にすることで、注入すべ
き量の液晶をセル内に注入した状態にした後に、液晶を
供給する注入弁１８を閉じて液晶供給を停止し、その
後、セル内を真空に排気していた圧力を、排気通路に設
けられた排気系負圧調整手段２４により、徐々に大気圧
に戻した後に、コネクタ１９，２１を外すことで、排気
口８および注入口７からの空気流入を防止している。図
１０において、図１０（Ａ）は通常の状態を示し、図１
０（Ｂ）は排気状態の液晶セルを示し、図１０（Ｃ）は
注入初期の液晶セルを示し、図１０（Ｈ）は注入弁１８
を閉じた状態における注入途中の液晶セルを示し、図１
０（Ｉ）は液晶注入完了後にビーズ５が不所望に移動し
た液晶セルを示す図である。

【００１２】以下、この先行技術の動作を詳細に説明す
る。図１１は先行技術による液晶注入を行う際のプロフ
ァイルを示し、前述の図１０はこの場合の注入時のセル
形状変化を示している。図１１は、セル１の排気口８付
近の空間の圧力である排気圧力５５、液晶供給間帯５６
（注入弁１８が開いている期間）、セル注入口７付近の
圧力である注入圧力５７、セル厚の範囲５８、セル内の
液晶量５９が時間の経過に従いどのように変化させる
か、または変化するかを示したものである。

【００１３】セル厚の最適値は、本来セルが持つべき厚
さ（設計値）であり、セル外周のシール材４が貼り付け
られた部分の厚さとほぼ等しい。セル内液晶量の最適値
とは、セル厚が均一にある場合の液晶量である。

【００１４】セルの排気をする前は、排気圧力５５、注
入圧力５７はセル外部の圧力と同じであり、セル内外の
圧力差がないので、図１０（Ａ）のように、セル厚も全
ての部位で最適値となっている。

【００１５】セルの排気を図１１の時刻ｔ１４で開始す
ると、セル内部は０［kPa］に、セル内部および注入口
７側の圧力５７も排気口８側から排気されているので、
ほぼ０［kPa］になり、セルは、図１０（Ｂ）のように
凹状になり、セル厚の範囲５８は、シール材４で薄くな
ることのない周辺部の最適値から、負圧で凹んだセル中
央部分の厚さの範囲となる。

【００１６】圧縮気体源１１からの圧縮気体を圧力調整
器１２で調圧し、加圧弁１３を開くと、液晶タンク１４
内上部の加圧空間１６の圧力が上昇する。図１１の時刻
ｔ１５で注入弁１８を開くと、液晶タンク１４内の液晶
１５は液晶導出路１７、注入コネクタ１９を通して液晶
セルへ注入される。このとき、注入圧力５７は上昇す
る。この注入コネクタ１９を開いている期間ｔ１５〜ｔ
１７が液晶供給範囲５６となる。この期間ｔ１５〜ｔ１
７中、セル内液晶量５９は増え続ける。

【００１７】注入が進むにつれ、セル内部に液晶が充填
されていき、液晶は充分加圧されているので、内部、特
に注入口７に近い部分の圧力は上昇し、セル外部の圧力
を上回り、基板２が外方に膨らむ。したがってセル厚の
範囲５８は、最適値より小さい部分から、最適値を上回
る部分までとなる。

【００１８】注入液晶量５９が最適値になった時点ｔ１
７で、注入弁１８を閉じて液晶の供給を停止する。実際
は、注入液晶量を直接測定するのは困難であるので、液
晶到達センサ２６で液晶を時刻ｔ１６に検出して、一定
時間Ｗ１６後の時刻ｔ１７に液晶の供給を停止する。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】図１０（Ｈ）のように
注入口７付近の厚さが本来のセル厚より厚い状態になっ
ているということは、その部分においては、本来配向膜
等で挟まれて固定されているビーズ５が自由に移動しや
すくなっていることになる。実際、この例のように基板
２の膨らみを発生させるような供給圧力で液晶注入を行
うと、ほとんどの場合ビーズ５は移動する。この状態か
らセル厚が均一になったとしても図１０（Ｉ）のように
ビーズ５の分布は均一でなくなっている。

【００２０】このビーズ５の移動によって、ビーズ５の
分布が均一でなくなると、セル厚を部分的に維持できな
くなり、表示ムラのあるセルとなってしまう。そのほ
か、ビーズ５が一部に集まって、輝度の低い画素を発生
させたり、ビーズ５の移動時に配向膜３を傷つけ、表示
ムラ等を発生させることもある。

【００２１】さらに、注入口７付近が凸状になるような
圧力で、加速した注入を行うと、液晶自体の流れによる
摩擦で、配向膜３等を傷つける可能性が高いので、特に
注入口７付近に表示ムラおよび流れ跡と呼ばれる表示ム
ラが現れ、不良セルになることが多い。

【００２２】本発明の目的は、液晶セルの内部空間に空
気を逆流させずに、スペーサを移動させることなく、液
晶を充填することができるようにした液晶注入方法およ
び装置を提供することである。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明は、一対の基板間
に液晶を注入すべき内部空間が形成され、この内部空間
にスペーサが介在され、注入口と排気口とが相互に間隔
をあけて形成されるセルを準備するステップと、セルの
内部空間を予め定める設定圧力である負圧に排気する排
気ステップと、第１液晶注入ステップであって、セルの
排気口から、前記設定圧力でセルの内部空間を排気しな
がら、セルの内部空間に、液晶を基板が膨らみを発生し
ない範囲の圧力で、加圧供給し、その液晶の注入圧力
を、外気圧から徐々に上昇させ、予め定める圧力になっ
た後、徐々に外気圧に向かってかつ外気圧よりも高い値
まで下降させ、注入口から注入された液晶が排気口に到
達する時刻ｔ６を経過した時刻ｔ７まで、前記排気、前
記注入を継続し、排気口から押し出す第１液晶注入ステ
ップと、第２液晶注入ステップであって、セルの内部空
間に供給する液晶の圧力を、外気圧に向かって徐々にさ
らに下降させ、セルの排気口の圧力を、外気圧に向かっ
て徐々に上昇させ、液晶の注入圧力と、排気圧力とをい
ずれも、外気圧とする第２液晶注入ステップと、液晶の
注入圧力と排気圧力とを外気圧に保ったままとする第３
液晶注入ステップとを含むことを特徴とする液晶注入方
法である。また本発明は、液晶が排気口に到達する前記
時刻ｔ６から、その時刻ｔ６を経過した時刻ｔ７まで、
排気圧力を前記設定圧力に保ち、かつ液晶の注入圧力を
外気圧よりも高い前記値に保つことを特徴とする。

【００２４】本発明に従えば、注入圧力は、セルの基板
２を膨らませることがない範囲の圧力にし、液晶注入開
始時から、排気圧力をセル外部の圧力になるように徐々
に変化させ、セル内外の圧力差がなくなるまで、液晶供
給を継続する。これによって、セル膨らみを発生させな
い、液晶供給不足のない注入方法を実現する。このよう
にして、セルを膨らませることがない範囲でのみ液晶を
加圧注入し、液晶が排気口部分まで到達する前後から排
気圧力をセル外部の圧力になるまで徐々に変化させる。
注入開始から、最適な注入量になりセル全体の厚みが基
準の値になるまでの期間、液晶供給を継続することによ
り、セルの厚さ分布は、部分的に厚くなるようなことは
なく、徐々に最適な厚さになり、ビーズなどのスペーサ
の移動が少ない、良好な液晶注入を行うことができる。

【００２５】

【００２６】本発明に従えば、注入する液晶セルの圧力
をセルの外部の大気圧などである外気圧から徐々に上昇
させるので、注入初期の液晶移動速度が過度に大きくな
ることを防ぐことができる。これによってビーズなどの
スペーサが移動することが防がれる。したがってスペー
サの移動によって配向膜が破損し、これによって表示ム
ラが生じることがなく、またスペーサの移動による流れ
跡が発生することはない。

【００２７】また本発明に従えば、液晶注入圧力を予め
定める圧力に上昇した後には、その圧力を用い、これに
よって液晶セルの内部空間に、適切な流量で液晶を注入
することができ、スペーサの移動を確実に防ぐことがで
きる。

【００２８】本発明に従えば、液晶の注入圧力を、前述
の予め定める圧力に保った後、外気圧に向って徐々に下
降させる。したがって基板に生じる応力を時間経過に伴
って減少させ、セル厚が基準の値になるまで液晶を供給
し続けることができ、内部空間が液晶不足によって空気
が内部空間に入込んでしまう恐れをなくすことができ
る。

【００２９】

【００３０】

【００３１】また本発明は、一対の基板間に液晶を注入
すべき内部空間が形成され、この内部空間にスペーサが
介在されるセルに、注入口と排気口とが相互に間隔をあ
けて形成され、排気口から内部空間を排気し、注入口か
ら液晶を注入する液晶注入装置において、排気側真空ポ
ンプ２５と、注入側真空ポンプ３１と、液晶を貯留する
タンク１５と、圧縮気体をタンク１５内の液晶よりも上
部の空間に供給する圧縮気体源１１と、注入側真空ポン
プ３１に接続される注入側排気弁３４と、セルの注入口
に接続される注入口弁３６と、排気側真空ポンプ２５と
セルの排気口との間に接続される排気側排気弁２３と、
タンク１５の上部と圧縮気体源１１との間に接続される
加圧弁１３と、タンク１５内の液晶を注入口弁３６に導
く注入弁１８と、圧縮気体源１１からタンク１５の上部
に供給される圧縮気体の圧力を調整する圧力調整手段１
２と、セルの排気口から排気する負圧を調整する負圧調
整手段２４と、排気モード（ｔ４〜ｔ５）と第１〜第３
液晶注入モード（ｔ５〜ｔ９）とをこの順序で実行する
制御手段２７であって、排気モード（ｔ４〜ｔ５）で
は、注入側排気弁３４と注入口弁３６と排気側排気弁２
３とを開き、加圧弁１３と注入弁１８とを閉じ、この排
気モードを脱泡モードの実行後、予め定める第１の時間
ｔ４〜ｔ５、実行し、第１〜第３液晶注入モードでは、
注入側排気弁３４を閉じ、注入口弁３６と排気側排気弁
２３と加圧弁１３と注入弁１８とを開き、第１液晶注入
モード（ｔ５〜ｔ７）では、圧力調整手段１２によって
液晶を基板が膨らみを発生しない範囲の圧力で加圧供給
し、その液晶の圧力を、外気圧から徐々に上昇させ、予
め定める圧力になった後、徐々に外気圧に向ってかつ外
気圧よりも高い値まで下降させ、この第１液晶注入モー
ドは、注入口への液晶の注入開始時刻ｔ５から、その注
入口に注入された液晶が排気口に到達する時刻ｔ６を経
過した時刻ｔ７までの予め定める第２の時間ｔ５〜ｔ７
に定められ、第２液晶注入モード（ｔ７〜ｔ８）では、
圧力調整手段１２によって、セルの内部空間に供給する
液晶の圧力を、外気圧に向って徐々にさらに下降させ、
負圧調整手段２４によって排気口の圧力を、外気圧に向
って徐々に上昇させ、この第２液晶注入モードは、第１
液晶注入モードの実行後の時刻ｔ７から、液晶の注入圧
力が大気圧となり、かつ排気圧が大気圧となる予め定め
る第３の時間ｔ７〜ｔ８に定められ、第３液晶注入モー
ド（ｔ８〜ｔ９）では、圧力調整手段１２によって液晶
の圧力を外気圧に保ち、かつ負圧調整手段２４によって
排気口を外気圧に保ち、この第３液晶注入モードは、第
２液晶注入モードの実行後の時刻ｔ８から、予め定める
第４の時間に定められる制御手段２７とを含むことを特
徴とする液晶注入装置である。また本発明は、注入側真
空ポンプ３１とタンク１５の上部との間に脱泡弁３５が
接続され、前記制御手段は、排気モードに先立って、脱
泡モード（ｔ２〜ｔ３）を実行し、脱泡モード（ｔ２〜
ｔ３）では、注入側排気弁３４を開き、注入口弁３６と
加圧弁１３とを閉じ、注入弁１８と脱泡弁３５とを開
き、この脱泡モードを予め定める時間ｔ２〜ｔ３、実行
し、排気モードと、第１〜第３液晶注入モードとでは、
脱泡弁３５を閉じることを特徴とする。

【００３２】本発明に従えば、脱泡モードｔ２〜ｔ３で
は、液晶を貯留したタンク１５内の液晶およびその上部
の空間が、注入弁１８と注入側排気弁３４とを介して、
また脱泡弁３５を介して、注入側真空ポンプ３１に接続
され、液晶に含まれる気体が除去される。

【００３３】次の排気モードｔ４〜ｔ５では、液晶セル
の内部空間が、注入口で注入口弁３６と注入側排気弁３
４とを介して注入側真空ポンプ３１に接続され、また排
気口が排気側排気弁２３を介して排気側真空ポンプ２５
に接続され、こうして短時間でセルの内部空間の排気が
行われ、作業時間を短縮することができる。液晶セルの
排気口と注入口との両者から排気することによって、内
部空間を高速度で排気することができ、作業時間を短縮
することができる。

【００３４】セルの内部空間に液晶を注入する第１液晶
注入モードｔ５〜ｔ７では、タンク１５からの液晶は、
注入弁１８から注入口弁３６を経て注入口から液晶セル
の内部空間に供給され、排出口は排気側排気弁２３を介
して排気側真空ポンプ２５によって吸引され、タンク１
５の上部の空間には、圧縮気体源１１から圧力調整手段
１２によって圧力が調整された圧縮気体が供給され、こ
れによって注入口に供給する液晶の注入圧力を、大気圧
から上昇させ、予め定める圧力に保ち、その後、外気圧
に向って下降制御する。この第１液晶注入モードは、後
述の図２における時刻ｔ５〜ｔ７の期間である。

【００３５】第２液晶注入モードｔ７〜ｔ８では、液晶
の注入圧力を、外気圧に向ってさらに下降させてゆき、
このような注入圧力の調整は、圧力調整手段１２によっ
て行われる。このとき、負圧調整手段２４によって、排
気口の圧力を、負圧の絶対値が小さくなるように、すな
わち外気圧に向って上昇させ、負圧を緩和させる。第２
液晶注入モードは、後述の図２における時刻ｔ７〜ｔ８
において達成される。

【００３６】その後、第３液晶注入モードｔ８〜ｔ９で
は、液晶セルの注入口と排気口とを外気圧に保ったまま
とし、この状態は図２の時刻ｔ８〜ｔ９において達成さ
れ、こうして注入口および排気口から空気が逆流して入
込むことを確実に防ぎ、基板およびスペーサの応力をな
くして自然状態に戻す。

【００３７】また本発明は、制御手段２７は、タイマを
有し、このタイマの計測時間に従って、脱泡モードと排
気モードと第１〜第３液晶注入モードとを順次的に実行
することを特徴とする。

【００３８】本発明に従えば、制御手段２７は、タイマ
の時間制御によって行われ、したがって制御動作を簡略
化することができる。したがって図８に関連して前述し
た液晶到達センサ２６が不要となり、構成の簡略化を図
ることができる。

【００３９】

【発明の実施の形態】本発明の測定および調整装置を、
図示の実施の一形態に基づいて説明する。図１は、本発
明の液晶注入方法を実現する液晶注入装置の一例を示
す。セル１では、図６および図７に関連して前述したよ
うに、ガラスなどの剛性の一対の基板２間に形成された
内部空間に、スペーサであるビーズ５が均一な分布で散
布される。基板２の外周部分は、剛性のシール材４で固
定される。内部空間６に液晶が充填されて、液晶表示装
置が構成される。注入を実施する前には液晶は全て液晶
タンク１４内にある。液晶導出路等に液晶があったとし
ても、図１のような構成であれば、後述の図４の時刻ｔ
１で、セル１をコネクタ８に接続せず、注入側真空ポン
プ３１をＯＦＦ、加圧弁１３を閉じ、脱泡弁３５、注入
口弁３６、注入側排気弁３４、注入弁１８を開いた状態
とし、注入側配管系は全て外気圧（本実施の形態では大
気圧）になるので、液晶は自重によって、液晶タンク１
４に移動する。各弁等は制御手段２７により制御されて
いる。トラップ２２，３３は、真空ポンプ２５，３１に
液晶などの液体が移動しないようにし、気体だけが移動
する働きをする。

【００４０】図２は図１に示される実施の形態における
時間経過を示す図である。図３は図１および図２示され
る実施の形態における液晶セル１の縦断面図であり、図
３（Ａ）は液晶セル１の通常の状態を示し、図３（Ｂ）
は排気状態の液晶セル１を示し、図３（Ｃ）は液晶注入
初期の液晶セル１を示し、図３（Ｄ）は液晶注入途中で
あってセル端面まで液晶を充填した液晶セルを示し、図
３（Ｅ）は液晶注入途中である排気圧調整中における液
晶セルを示す図であり、図３（Ｆ）は液晶注入完了後の
液晶セルを示す図である。さらに図４は図１〜図３に示
される実施の形態における各構成要素の動作の時間経過
を示す図である。図５は制御手段２７の動作を説明する
ためのフローチャートである。制御手段２７は、タイマ
によって各動作モードが順次的に設定される。これらの
図面を参照して、先ず、ステップｎ１〜ステップｎ２に
よって移った後、次のステップｎ３では、脱泡モード
を、時刻ｔ２〜ｔ３における予め定める時間、たとえば
３０分以上の時間、実行する。時刻ｔ２で注入弁１８、
注入口側排気弁３４、脱泡弁３５を開き、加圧弁１３、
注入口弁３６を閉じた状態で、注入側真空ポンプ３１を
動作させることによって、液晶タンク１４内は真空状態
になり、液晶１５内にとけ込んだ気体が発泡する、脱泡
と呼ばれる動作を行う。この状態を３０分以上行い、完
全に液晶内にとけ込んだ気体を抜き出す。その後、時刻
ｔ３で、注入弁１８、脱泡弁３５を閉じ、加圧弁１３は
閉じたまま液晶が脱泡された状態を維持する。

【００４１】次に、時刻ｔ４で、セル１（本実施の形態
ではいわゆる１３．３インチの大きさ）の液晶を注入す
る注入口７と内部の気体を排気する排気口８には、それ
ぞれ注入コネクタ１９、排気コネクタ２１を気密に接続
する。

【００４２】図５のステップｎ４では排気モードを、図
４の時刻ｔ４〜ｔ５において実行する。注入口側排気弁
３４、注入口３６、排気側排気弁２３を開き、加圧弁１
３、注入弁１８、脱泡弁３５は閉じたままとし、排気側
真空ポンプ２５、注入側真空ポンプ３１を動作させ、排
気系負圧調整手段２４は排気圧力が０気圧（０kPa）に
なるように設定し、セル１の内部を排気する。

【００４３】この状態を約１５分続ける。液晶パネル内
部をほぼ真空状態に排気し続けることで、セル内部に付
着した水分等を確実に蒸発させる。このとき、注入口７
側からもセル内の排気を行うので、排気側からのみ排気
するより短時間で排気を完了することができる。

【００４４】セルは、加熱装置２８により加熱され、一
定温度に制御されている。液晶は一般的に温度が高いほ
ど粘性が低くなり、注入速度が早くなるが、高温になる
ほど液晶の成分のうち、低沸点成分が蒸発し、液晶が変
質するので、液晶変質が少ない３５℃とする。

【００４５】次に、図５のステップｎ５では第１液晶注
入モードを時刻ｔ５〜ｔ７において実行する。時刻ｔ５
で、注入側排気弁３４を閉じ、脱泡弁３５は閉じたま
ま、注入口弁３６は開いたまま、圧縮気体１１を圧力調
整器１２で調圧し、加圧弁１３を開くと、液晶タンク１
４内上部の加圧空間１６の圧力が上昇する。そして、注
入弁１８を開くと、液晶タンク１４内の液晶１５は液晶
導出路１７、注入弁１８、注入口弁３６、注入コネクタ
１８、注入口７を通して液晶セル内へ注入される。

【００４６】このように注入弁１８、注入口弁３６の両
方が開いている状態を、図２の液晶供給時間５１とす
る。液晶を押し出す圧縮気体には、液晶を変質させない
不活性のガスが望ましく、本実施の形態では酸化防止の
ため窒素ガスを用いる。

【００４７】注入される液晶２０の界面の速度は注入初
期に最も高く、この速度が一定値を越えると、ビーズ移
動による流れ跡等の不良が発生しやすくなるので、注入
初期時刻ｔ５以降の加圧力は、１０５［kPa］２分間→
１１０［kPa］２分間→１１５［kPa］２分間→１２０
［kPa］と徐々に上昇させる（図２の参照符５２）。こ
れによって、液晶２０の界面の速度が高すぎることを防
ぎ、不良のない高品位の液晶セルを生産できる。

【００４８】この後、加圧力は１２０［kPa］１４分→
１１５［kPa］１０分→１１０［kPa］２０分→１０５
［kPa］３０分→１００［kPa］５分と段階的に下げてい
く。これによって、セルの基板が膨らんで凸状になるこ
とがなくなり、ビーズ移動の問題を発生させなくなる。
これらの加圧力および時間は、本件発明者によって、実
際に注入実験を行い求められた値である。本実施の形態
ではセル外圧を大気圧としているので、１００［kPa］
（大気圧）はセル外圧との圧力差がない値となる。

【００４９】液晶の注入時間は、加圧力および温度等で
変化するが、圧力および温度を管理すれば、何度行って
もほぼ同じ時間で注入が完了する。たとえば、本実施の
形態では、１３．３インチのセルへの液晶注入を例とし
て挙げているが、注入、排気圧力等を同じタイミングで
変化させ、温度が±２℃程度の範囲で管理すれば、注入
を開始してから液晶が排気口まで到達する時間は約４０
分±２分とほぼ一定となる。したがって温度管理と注入
プロファイルの管理さえ行えば、毎回同じ速度で注入が
行えるので、液晶到達センサを省き、装置のコストダウ
ンが可能となる。

【００５０】このように加圧力をセルが膨らまない範囲
で制御しているので、セル厚の範囲５３は注入が完了す
るまで＋ににはならず、すなわち膨張することはない。
排気口への液晶到達時間では、セルの排気を行っている
ので、最適値より薄い部分はあるが、セル厚の範囲５３
のバラツキは小さくなっていき、セル内の液晶量５４も
最適値に近づいていく。

【００５１】図５のステップｎ６では、図２の時刻ｔ７
〜ｔ８において第２液晶注入モードを実行する。排気側
の圧力５０は、本実施の形態においては、液晶が排気口
に到達する平均時間時刻ｔ６から５分後の時刻ｔ７（本
実施の形態では注入開始時刻ｔ５から４５分後）から、
排気系負圧調整手段２４によって、徐々にセル外の圧力
（本実施の形態では大気圧、１００［kPa］）に上昇さ
せる。注入圧力が１００［kPa］になる前後の時刻ｔ８
（本実施の形態では注入開始後７５分頃）にセル外の圧
力と同じ１００［kPa］にする。このように徐々にセル
内外の圧力差を小さくしていき、かつこの間の液晶供給
を停止しないことによってセル圧は徐々に最適値に変化
していく。この動作における液晶セル１の断面は、図３
（Ｄ）→図３（Ｅ）→図３（Ｆ）に示される。

【００５２】なお、図２に関連して述べた排気口への液
晶到達時間などは参考値であり、実際の制御上は判定等
に用いていない。また、本実施の形態では、液晶が排気
口に到達する平均的時間の経過時刻ｔ６から５分後の時
刻ｔ７から、排気系負圧調整手段２４による排気調整を
行っているが、徐々に排気圧を外圧に向かって上昇させ
ている。

【００５３】ところで、液晶注入を行う場合、液晶タン
ク１４から進んだ液晶の先端部は、配管内の汚れ等を含
んでいる可能性が高い。この液晶の先端部は初めにセル
に注入され、排気口部へとセルの中を進む。これら初め
に注入される液晶は、液晶が排気口部へ到達した後も、
排気、注入を継続することで、排気口から押し出すこと
ができ、セルを高品質に保つことができる。本発明で
は、排気側の圧力を徐々に上昇させている間も、液晶の
供給を止めないので、少しずつ液晶は排気口かよら流れ
出している。したがって汚れた可能性のある液晶を排出
し、品質のよい注入が実現できる。

【００５４】図５のステップｎ７では、第３液晶注入モ
ードが、図４の時刻ｔ８〜ｔ９において実行される。圧
力調整器１２と負圧調整器２４との働きによって、排気
圧力および液晶注入圧力をいずれも、大気圧に保ったま
まとし、この時刻ｔ８〜ｔ９の第３液晶注入モードは、
たとえば１〜２分程度であってもよい。

【００５５】上述のようにして注入が完了した時刻ｔ９
では、セル厚は一定の値になっており、セル内６、注入
口７、排気口８の圧力は全て一致している。またビーズ
の移動はない（図３（Ｆ）参照）。この状態で、注入コ
ネクタ１９、排気コネクタ２１を外しても、液晶が吹き
出したり、注入口７、排気口８から空気がセル内に引き
込まれることはない。したがって注入弁１８および注入
口弁３６を閉じて、液晶供給を停止させるのは、注入が
完了した後であれば、コネクタを外す前でも後でもよ
い。

【００５６】以上によりビーズ移動等による表示品質の
低下、空気の逆流による不良、セル厚の不良等がない高
品質の液晶注入が実現できる。

【００５７】上述の実施の形態では注入圧力５２を段階
的に調整したが、連続した変化をさせてもよい。圧力値
はビーズの移動および流れ跡等の発生のない範囲で任意
値でよく、本実施の形態では圧力値は本発明を限定しな
い。実際、セル、液晶、温度等が変われば、これらの値
は多くの場合、異なる。加圧は、注入速度を上げるため
に行う。排気圧力５３は、本実施の形態では、連続した
変化を行っているが、本実施の他の形態では、予め定め
る一定値、たとえば５［kPa］ずつ上昇させるような段
階的な制御でも可能である。また、各制御時間も条件が
違えば異なり、各数値は本発明を限定しない。

【００５８】

【発明の効果】本発明によれば、液晶セルの基板が膨ら
むことがないように、液晶の注入を行うことによって、
ビーズなどのスペーサが移動したり、セル厚が厚くなる
ような状態を発生させず、規定量の液晶を注入できるの
で、表示ムラのない高品質な液晶セルへの注入が可能に
なる。

【００５９】加圧開始時に徐々に圧力を上げることによ
って、注入初期の液晶移動速度が過剰になることがない
ので、ビーズなどのスペーサの移動による配向膜の破
損、表示ムラおよび流れ跡が発生せず、良質な液晶注入
を行うことができる。セル厚が基準の値になるまで液晶
を供給し続けるので、セル内の液晶不足による排気口お
よび注入口からの空気逆流がない。液晶が、排気口に到
達してからも、液晶供給を継続するので、注入初期に入
った汚れている可能性のある液晶を排気口から押し出せ
るので、良質な液晶セルにすることができる。

【００６０】排気口だけでなく注入口からもセル内部を
排気することで、セル内部の排気を高速化できる。した
がって、排気時間を短縮でき、タクトタイムを短縮でき
る。

【００６１】液晶セルに液晶を注入する動作を自動化す
ることができ、また作業性が良好であり、さらに液晶の
注入時にスペーサが移動することがなくなり、良質な液
晶注入を行うことができる。

【００６２】全て時間で管理することにより、液晶到達
センサ等を省略でき、装置のコストダウンが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶注入方法を実現する液晶注入装置
の一例を示す図である。

【図２】図１に示される実施の形態における時間経過を
示す図である。

【図３】図１および図２示される実施の形態における液
晶セル１の縦断面図である。

【図４】図１〜図３に示される実施の形態における各構
成要素の動作の時間経過を示す図である。

【図５】制御手段２７の動作を説明するためのフローチ
ャートである。

【図６】本発明の実施の一形態の液晶セル１の断面図で
ある。

【図７】図６に示される液晶セル１の水平断面図であ
る。

【図８】従来の液晶注入装置の一例を示す系統図であ
る。

【図９】先行技術による液晶注入時のセル形状変化を示
す図である。

【図１０】他の先行技術による液晶注入時のセル形状変
化を示す図である。

【図１１】図１０の先行技術による液晶注入を行う際の
プロファイルを示す図である。

【符号の説明】

１液晶セル２基板４シール材５スペーサ６内部空間７注入口８排気口１１圧縮空気源１２圧力調整器１３加圧弁１４液晶タンク１８注入弁１９注入コネクタ２１排気コネクタ２３排気弁２４排気系負圧調整手段２５排気側真空ポンプ２７制御装置２８加熱装置３１注入側真空ポンプ３４注入側排気弁３５脱泡弁３６注入口弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平10−142615（ＪＰ，Ａ) 特開平９−274193（ＪＰ，Ａ) 特開平８−262461（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−37529（ＪＰ，Ａ) 特開平５−313110（ＪＰ，Ａ) 特開平８−262462（ＪＰ，Ａ) 特開平10−197886（ＪＰ，Ａ) 特開平10−197884（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1341 G02F 1/13

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の基板間に液晶を注入すべき内部空
間が形成され、この内部空間にスペーサが介在され、注
入口と排気口とが相互に間隔をあけて形成されるセルを
準備するステップと、セルの内部空間を予め定める設定圧力である負圧に排気
する排気ステップと、第１液晶注入ステップであって、セルの排気口から、前記設定圧力でセルの内部空間を排
気しながら、セルの内部空間に、液晶を基板が膨らみを発生しない範
囲の圧力で、加圧供給し、その液晶の注入圧力を、外気圧から徐々に上昇させ、予
め定める圧力になった後、徐々に外気圧に向かってかつ
外気圧よりも高い値まで下降させ、注入口から注入された液晶が排気口に到達する時刻ｔ６
を経過した時刻ｔ７まで、前記排気、前記注入を継続
し、排気口から押し出す第１液晶注入ステップと、第２液晶注入ステップであって、セルの内部空間に供給する液晶の圧力を、外気圧に向か
って徐々にさらに下降させ、セルの排気口の圧力を、外気圧に向かって徐々に上昇さ
せ、液晶の注入圧力と、排気圧力とをいずれも、外気圧とす
る第２液晶注入ステップと、液晶の注入圧力と排気圧力とを外気圧に保ったままとす
る第３液晶注入ステップとを含むことを特徴とする液晶
注入方法。
【請求項２】液晶が排気口に到達する前記時刻ｔ６か
ら、その時刻ｔ６を経過した時刻ｔ７まで、排気圧力を
前記設定圧力に保ち、かつ液晶の注入圧力を外気圧より
も高い前記値に保つことを特徴とする請求項１記載の液
晶注入方法。
【請求項３】一対の基板間に液晶を注入すべき内部空
間が形成され、この内部空間にスペーサが介在されるセ
ルに、注入口と排気口とが相互に間隔をあけて形成さ
れ、排気口から内部空間を排気し、注入口から液晶を注
入する液晶注入装置において、排気側真空ポンプ２５と、注入側真空ポンプ３１と、液晶を貯留するタンク１５と、圧縮気体をタンク１５内の液晶よりも上部の空間に供給
する圧縮気体源１１と、注入側真空ポンプ３１に接続される注入側排気弁３４
と、セルの注入口に接続される注入口弁３６と、排気側真空ポンプ２５とセルの排気口との間に接続され
る排気側排気弁２３と、タンク１５の上部と圧縮気体源１１との間に接続される
加圧弁１３と、タンク１５内の液晶を注入口弁３６に導く注入弁１８
と、圧縮気体源１１からタンク１５の上部に供給される圧縮
気体の圧力を調整する圧力調整手段１２と、セルの排気口から排気する負圧を調整する負圧調整手段
２４と、排気モード（ｔ４〜ｔ５）と第１〜第３液晶注入モード
（ｔ５〜ｔ９）とをこの順序で実行する制御手段２７で
あって、排気モード（ｔ４〜ｔ５）では、注入側排気弁３４と注
入口弁３６と排気側排気弁２３とを開き、加圧弁１３と
注入弁１８とを閉じ、この排気モードを脱泡モードの実
行後、予め定める第１の時間ｔ４〜ｔ５、実行し、第１〜第３液晶注入モードでは、注入側排気弁３４を閉
じ、注入口弁３６と排気側排気弁２３と加圧弁１３と注
入弁１８とを開き、第１液晶注入モード（ｔ５〜ｔ７）では、圧力調整手段
１２によって液晶を基板が膨らみを発生しない範囲の圧
力で加圧供給し、その液晶の圧力を、外気圧から徐々に
上昇させ、予め定める圧力になった後、徐々に外気圧に
向ってかつ外気圧よりも高い値まで下降させ、この第１液晶注入モードは、注入口への液晶の注入開始
時刻ｔ５から、その注入口に注入された液晶が排気口に
到達する時刻ｔ６を経過した時刻ｔ７までの予め定める
第２の時間ｔ５〜ｔ７に定められ、第２液晶注入モード（ｔ７〜ｔ８）では、圧力調整手段
１２によって、セルの内部空間に供給する液晶の圧力
を、外気圧に向って徐々にさらに下降させ、負圧調整手
段２４によって排気口の圧力を、外気圧に向って徐々に
上昇させ、この第２液晶注入モードは、第１液晶注入モードの実行
後の時刻ｔ７から、液晶の注入圧力が大気圧となり、か
つ排気圧が大気圧となる予め定める第３の時間ｔ７〜ｔ
８に定められ、第３液晶注入モード（ｔ８〜ｔ９）では、圧力調整手段
１２によって液晶の圧力を外気圧に保ち、かつ負圧調整
手段２４によって排気口を外気圧に保ち、この第３液晶注入モードは、第２液晶注入モードの実行
後の時刻ｔ８から、予め定める第４の時間に定められる
制御手段２７とを含むことを特徴とする液晶注入装置。
【請求項４】注入側真空ポンプ３１とタンク１５の上
部との間に脱泡弁３５が接続され、前記制御手段は、排気モードに先立って、脱泡モード（ｔ２〜ｔ３）を実
行し、脱泡モード（ｔ２〜ｔ３）では、注入側排気弁３４を開
き、注入口弁３６と加圧弁１３とを閉じ、注入弁１８と
脱泡弁３５とを開き、この脱泡モードを予め定める時間ｔ２〜ｔ３、実行し、排気モードと、第１〜第３液晶注入モードとでは、脱泡
弁３５を閉じることを特徴とする請求項３記載の液晶注
入装置。
【請求項５】前記制御手段２７は、タイマを有し、こ
のタイマの計測時間に従って、脱泡モードと排気モード
と第１〜第３液晶注入モードとを順次的に実行すること
を特徴とする請求項４記載の液晶注入装置。