JP4021011B2 - 液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平８−２６２４６２号に開示されている液晶表示装置の製造方法について説明する。セルには、排気ポートと注入ポートが形成されている。これら排気ポートと注入ポートにそれぞれ排気コネクタと注入コネクタを接続した状態で、真空吸引手段を駆動させることにより排気コネクタを介してセル内を真空吸引し、セル内が所定の真空度に達した時に、液晶供給手段から注入コネクタを介して液晶をセル内に加圧注入する。
【０００３】
液晶注入完了時点において、注入ポート近傍で液晶が大気圧より高い圧力になっており、セルを構成する２枚の基板間のギャップが正常状態より膨らんでいる。これに対して、セルの排気ポート近傍では、真空吸引された影響で液晶の圧力が大気圧より低く、２枚の基板間のギャップがほぼスペーサビーズの径に対応する幅となっている。
【０００４】
上記液晶注入工程の完了後に、排気コネクタと注入コネクタとを排気ポートと注入ポートに接続したまま、排気コネクタでの真空度を下げながら真空吸引し、注入コネクタでの液晶圧力をゼロにした状態を所定時間継続する。これにより、セル内での液晶圧力を均一にし、ひいては注入ポート近傍でのギャップの膨らみを解消し、セルを構成する２枚の基板の平坦度を上げる。この後で、排気コネクタと注入コネクタをセルから外し、速やかに封止液をポートに供給して、ポートを塞ぐ。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、セルを構成する２枚の基板はもともとミクロン単位で見れば平坦ではなく、例えば中央が膨らんでいたり、うねりがある。このような基板の歪みは、上記公報の方法では解消されず、最終製品である液晶表示装置のギャップの不均一をもたらす。このギャップの不均一、すなわち液晶厚さの不均一さは、非常に高い表示性能の達成を阻害する要因になる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係わる液晶表示装置の製造方法は、（イ）セルの排気ポートに排気コネクタを接続し、セルの注入ポートに注入コネクタを接続した状態で、排気コネクタを介してセル内を真空吸引する排気工程と、（ロ）セル内の真空度が所定レベルに達した後に、排気コネクタを介しての真空吸引を継続したまま、注入コネクタを介して液晶供給手段から液晶をセル内に加圧注入する工程と、（ハ）上記液晶注入工程が完了した後で、排気コネクタをセルに接続したまま排気コネクタを介しての吸引を継続するとともに、注入コネクタをセルに接続したまま液晶供給手段に連通した状態を継続し、セルを取り巻く気圧を大気圧より高くし、注入コネクタでの液晶圧力を、上記液晶注入工程時より低下させて、セルを取り巻く気圧より低く大気圧またはそれより高いレベルにし、この状態を維持してセルを構成する２枚の基板の平坦度を向上させる工程と、（ニ）上記基板平坦度向上工程の後で、セルを取り巻く気圧を高圧状態に維持したまま排気コネクタと注入コネクタをセルから外し、注入ポートと排気ポートに封止液を供給する工程と、（ホ）上記封止液供給工程の後に、セルを取り巻く気圧を大気圧まで戻す工程とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法において、上記排気コネクタと注入コネクタと封止液を供給する器具がハウジング内に配置されており、このハウジング内でセルに対する排気と液晶注入と封止液供給を行い、上記液晶注入工程の完了後に、ハウジングに接続された加圧空気供給手段により、ハウジング内の気圧を上げることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の液晶表示装置の製造方法において、
上記液晶注入工程から基板平坦度向上工程へ移行する時点で、排気コネクタでの真空度を下げ、しかも、上記基板平坦度向上工程において、排気コネクタを介しての真空吸引を継続しながら、その真空度を徐々に低下させることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法において、上記封止液供給工程でのセルを取り巻く気圧を、基板平坦度向上工程での気圧より高くしたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明を説明する前に、図２，図３（Ａ）を参照しながらセル５０について説明しておく。このセル５０は、透明材料例えばガラスからなる２枚の四角形の基板５１，５２を備えている。大型の液晶表示装置の場合には、図に示すように、第１基板５１は第２基板５２より大きい。第２基板５２の周縁と第１基板５１の周縁近傍の互いに対峙する平坦面を接着剤５３で張り付けることにより、両者の間に数ミクロンの厚さのギャップ５４が形成されている。そして、接着剤５３が介在されていない箇所が、排気ポート５５と、注入ポート５６となっている。
【００１０】
セル５０に液晶や気圧の圧力が付与されていない自然状態では、基板５１，５２は、図３（Ａ）に誇張して示されているように、ミクロン単位の歪みを有している。通常では、中央部が膨らんでいることが多い。そのため、ギャップ５４も不均一になっている。
【００１１】
次に、本発明方法を実行するための装置の構成を説明する。図１に示すように、装置はハウジング１を有している。ハウジング１内には、固定台２が設置されており、この固定台２の上面には、互いに対峙する移動台３，４が移動可能に設置されている。移動台３には、２つの排気コネクタ５が上下位置調節可能に設けられており、移動台４には１つの注入コネクタ６が上下位置調節可能に設けられている。また、固定台２には、セル５０を所定位置にセットする支持機構（図示しない）も設けられている。
【００１２】
上記ハウジング１内には、ヒータ７（加熱手段）と、液晶供給装置１０（液晶供給手段）が収容されている。この液晶供給装置１０は、上記注入コネクタ６に供給管１１を介して接続されている。供給管１１には開閉弁１２が設けられている。ハウジング１外には真空吸引ポンプ２０（真空吸引手段）が配置されており、この真空吸引ポンプ２０は排気管２１を介して上記排気コネクタ５に接続されている。排気管２１には、リリーフ弁２２が設けられるとともに、このリリーフ弁２２と排気コネクタ５との間に、開閉弁２３，液晶トラップ，真空度検出センサ等（図示しない）が設けられている。
【００１３】
上記ハウジング１には、第１ポート１ａと第２ポート１ｂが形成されている。第１ポート１ａには、常閉の開閉弁３１を介してコンプレッサ３０（加圧空気供給手段）が接続されている。また、第２ポート１ｂは、常開の開閉弁３５を介して大気に連なっている。
【００１４】
さらに、上記ハウジング１内には、図４にのみ示す封止液供給器具４０が収容されている。この封止液供給器具４０は、１枚のセル５０に対応して３つ装備されている。封止液供給器具４０は、円筒形状のボデイ（図示しない）と、このボデイの先端に設けられたチップ４１（第１部材）と、このチップ４１の基端近傍に取り付けられたプレート４２（第２部材）とを備えている。チップ４１は、ボデイの軸方向に延びて細長く形成されている。チップ４１の先端縁４１ａは鋭角をなし、ボデイの軸方向と直交する直線（図４において紙面と直交する直線）に沿って延びている。
【００１５】
上記プレート４２は、チップ４１の長手方向に延び、基端部を除く部位は、上記チップ４１の平坦面４１ｂから離れて対峙している。プレート４２は、チップ４１と同じ幅を有し、その先端縁４２ａはチップ４１の先端縁４１ａと平行をなしている。これら先端縁４１ａ，４２ａの幅は上記セル５０のポート５５，５６の幅より広い。
【００１６】
上記チップ４１の平坦面４１ｂとプレート４２との間に形成されるギャップ４３（封止液のための通路）は、先端に向かって狭くなっている。このギャップ４３は、チップ４１の平坦面４１ｂに形成された長手方向に延びる溝（図示しない），円筒形状のボデイ，このボデイに接続されたチューブを介して、封止液タンク（図示しない）に接続されている。
この封止液供給器具４０は図示しないロボットアーム等の移動機構によって移動されるようになっている。
【００１７】
本願装置は、制御ユニット４５を有しており、この制御ユニット４５により上述した種々の構成要素をシーケンス制御するようになっている。以下、この制御を、主に図５のタイムチャートと図３を参照しながら詳述する。
ハウジング１の扉を開いて、セル５０を支持機構にセットした後、扉を閉じてハウジング１内を気密状態にする。制御ユニット４５は、電源オンに応答して、真空ポンプ２０を駆動し、コンプレッサ３０を駆動する。また、加圧液晶供給装置１０を駆動させて内部の液晶を加圧する。
次に、移動台３，４を移動させ、セット状態にあるセル５０の排気ポート５５に排気コネクタ５を接続し、注入ポート５６に注入コネクタ６を接続する。
【００１８】
次に、開閉弁２３を開き、これにより、セル５０内の空気を、排気コネクタ５，排気管２１を介して吸引排気し、セル５０内の真空度を高める。この真空吸引により、図３（Ｂ）に示すように、セル５０の基板５１，５２が、互いに近づくように引き付けられてギャップ５４内に収容された多数のスペーサビーズに当たり、平坦になる。
【００１９】
セル５０内が所定の真空度（例えば１Ｔｏｒｒ）に達した時、開閉弁１２を開き、これにより、加圧液晶供給装置１０からの加圧液晶ＬＣを、供給管１１，注入コネクタ６を経てセル５０内へと注入する。この液晶注入工程において、上記真空吸引を継続して実行し、ヒータ７でセル５０を加熱して液晶ＬＣの粘度を低下させる。これにより、円滑に液晶ＬＣを注入することができる。
【００２０】
液晶ＬＣがセル５０のギャップ５４を満たし、２つの排気ポート５５に達したことにより、液晶注入工程が完了する。この完了時点で、ヒータ７による加熱を終了し、上記加圧液晶供給装置１０を制御して注入コネクタ６の液晶圧力を所定レベルまで下げ、リリーフ弁２２を制御して、真空度を１Ｔｏｒｒから所定レベル例えばー７５０ｍｍＨｇまで下げる。また、開閉弁３１を開いてコンプレッサ３０のタンクからの圧縮空気をハウジング１内に供給し、ハウジング１内を大気圧より高い所定の気圧（例えば大気圧の１.５倍〜２倍程度）にする。なお、ハウジング１内または開閉弁３１の下流側には図示しない圧力センサが設けられており、上記所定気圧に達した時に開閉弁３１を閉じる。
【００２１】
上記液晶注入完了時点では、図３（Ｃ）に示すように、排気ポート５５の近傍の液晶ＬＣの圧力は真空吸引の影響で大気圧より低く、この排気ポート５５近傍の２枚の基板５１，５２はスペーサビーズの規制を受けてほぼ平坦になっている。他方、注入ポート５６の近傍では液晶ＬＣの圧力が大気圧より高いので、基板５１，５２が膨らんでいる。この状態において、上述したように、ハウジング１内を高圧にしたことにより、セル５０を取り巻く気圧が基板５１，５２を押すことになり、その結果、基板５１，５２は徐々に互いに近づき、本来もっている歪み（図３（Ａ）参照）をも矯正され、最終的に図３（Ｄ）に示すように高精度で平坦になり、ひいては、スペーサビーズの径によって決定される均一なギャップ５４を得ることができる。
【００２２】
上記のようにハウジング１内の気圧上昇により基板５１，５２の平坦度を向上させる工程において、注入ポート５６から余分な液晶が漏れ出てくるが、この注入ポート５６には注入コネクタ６が接続されているので、この液晶は開き状態の開閉弁１２を経て液晶供給装置１０へと戻される。なお、注入コネクタ６での液晶圧力は、液晶注入完了時点で低下しているので、上記液晶の漏出をより円滑に行うことができる。本実施形態では液晶圧力をハウジング１内気圧より低くし大気圧より若干高くしているが、大気圧まで下げてもよい。
【００２３】
上記基板５１，５２の平坦度を向上させる工程において、液晶ＬＣの圧力の均一化の経過に合わせてリリーフ弁２２を制御して排気コネクタ５での真空度を徐々に低下させる。これにより、排気ポート５５からセル５０内へ空気が入り込むのを防止することができるとともに、排気ポート５５からの液晶ＬＣの漏出を抑えることができる。
【００２４】
上記基板５１，５２の平坦度を向上させる工程を、所定時間継続させた後で、バルブ１２，２３を閉じ、排気コネクタ５，注入コネクタ６をセル５０から外す。またこれらコネクタ５，６を外す直前に開閉弁３１を開いてハウジング１内の気圧をさらに上昇させ、所望レベルに達した時に開閉弁３１を閉じる。これにより、基板５１，５２が元の歪んだ形状に戻ろうとするのをより一層確実に抑制でき、元の形状に戻る際にポート５５，５６から空気を吸い込むのを確実に防止することができる。
【００２５】
コネクタ５，６を外したら、即座に封止液供給器具４０を排気ポート５５，注入ポート５６に近づけ、これらポート５５，５６に封止液ＳＱを供給する。封止液ＳＱは、ギャップ４３の先端部に毛細管現象により入り込んでここで保持されており、チップ４１の先端縁４１ａとプレート４２の先端縁４２ａを、セル５０に接触させることにより、ギャップ４３の先端部に満たされていた封止液ＳＱが、毛細管現象によりポート５５，５６に適量に供給され、ここを塞ぐ。
【００２６】
封止液ＳＱをポート５５，５６に供給した後、開閉弁３５を開くことにより、ハウジング１を大気圧に戻す。封止液ＳＱは毛細管現象によりポート５５，５６内に入り込む。なお、基板５１，５２が元に戻ろうとすることによっても封止液ＳＱのポート５５，５６への侵入が促進される。この状態で、紫外線照射により封止液ＳＱを硬化させることにより、ポート５５，５６の封止作業が終了する。
【００２７】
本発明は、上記実施形態に制約されず、種々の態様が可能である。例えば、セルは、排気と注入の両方を兼用したポートを１つだけ形成してもよい。この場合、例えばハウジング内を真空吸引してポートからセル内の空気を排気し、セル内が所定の真空度に達した後にこのポートに注入コネクタを接続し、液晶供給装置から注入コネクタを介して加圧液晶を注入し、この液晶注入工程が完了した後に、注入コネクタを接続したままハウジングを大気圧より高くする。この後の工程は上述した実施形態と同様であるので省略する。
また、ハウジングには、複数のセルを収容して、同時に処理してもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、液晶注入完了後に、セルを取り巻く気圧を高くすることにより、加圧液晶による２枚の基板の歪みのみならず、これら基板が元来有している歪みをも解消して高精度の平坦度を得ることができ、ひいては、均一なギャップを得ることができ、非常に良好な表示性能を得ることができる。また、コネクタを外したポートに封止液を供給する過程でも、セルを取り巻く気圧を高く維持しているので、基板が歪みのある形状に戻るのを防止できるとともにポートから空気が入り込むのを防止することができる。
また、請求項１の発明では、基板平坦度向上工程において、注入コネクタと排気コネクタをセルに接続した状態を維持するので、セル内から漏れ出た余分な液晶は注入コネクタを介して回収することができるとともに、排気コネクタを介しての吸引の継続により排気ポートからの空気のセル内への侵入を防止できる。
さらに、請求項１の発明では、注入コネクタでの液晶圧力を下げるので、基板を短時間で平坦にすることができる。
請求項２の発明によれば、ハウジング内で排気，液晶注入，封止液供給を行い、ハウジングに加圧空気を供給することにより、セルの基板の平坦度を向上させるので、これら作業を円滑に行うことができる。
請求項３の発明によれば、基板平坦度向上工程において、排気コネクタでの真空度を徐々に下げるので排気ポートからの空気の侵入を防止できるとともに、この排気ポートからの液晶漏れを抑制することができる。
請求項４の発明によれば、上記封止液供給工程でのセルを取り巻く気圧を、基板平坦度向上工程での気圧より高くしたことにより、コネクタを外しても基板の自然歪み形状への戻りを抑制でき、ポートからの空気の侵入を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法を実行する装置を示す概略図である。
【図２】液晶を充填されるべきセルの正面図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明方法を実行する過程での、セルの基板および基板間のギャップの状態を示す断面図であり、この図において、基板の歪み量，ギャップの寸法は誇張して示されている。
【図４】セルと封止液供給器具を拡大して示す断面図である。
【図５】本発明方法のタイムチャートである。
【符号の説明】
１ ハウジング
５ 排気コネクタ
６ 注入コネクタ
１０ 加圧液晶供給装置（液晶供給手段）
２０ 真空ポンプ（真空吸引手段）
３０ コンプレッサ（加圧空気供給手段）
５０ セル
５５ 排気ポート
５６ 注入ポート
ＬＣ 液晶
ＳＱ 封止液

Claims (4)

1. （イ）セルの排気ポートに排気コネクタを接続し、セルの注入ポートに注入コネクタを接続した状態で、排気コネクタを介してセル内を真空吸引する排気工程と、
   （ロ）セル内の真空度が所定レベルに達した後に、排気コネクタを介しての真空吸引を継続したまま、注入コネクタを介して液晶供給手段から液晶をセル内に加圧注入する工程と、
   （ハ）上記液晶注入工程が完了した後で、排気コネクタをセルに接続したまま排気コネクタを介しての吸引を継続するとともに、注入コネクタをセルに接続したまま液晶供給手段に連通した状態を継続し、セルを取り巻く気圧を大気圧より高くし、注入コネクタでの液晶圧力を、上記液晶注入工程時より低下させて、セルを取り巻く気圧より低く大気圧またはそれより高いレベルにし、この状態を維持してセルを構成する２枚の基板の平坦度を向上させる工程と、
   （ニ）上記基板平坦度向上工程の後で、セルを取り巻く気圧を高圧状態に維持したまま排気コネクタと注入コネクタをセルから外し、注入ポートと排気ポートに封止液を供給する工程と、
   （ホ）上記封止液供給工程の後に、セルを取り巻く気圧を大気圧まで戻す工程とを備えたことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
2. 上記排気コネクタと注入コネクタと封止液を供給する器具がハウジング内に配置されており、このハウジング内でセルに対する排気と液晶注入と封止液供給を行い、上記液晶注入工程の完了後に、ハウジングに接続された加圧空気供給手段により、ハウジング内の気圧を上げることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法。
3. 上記液晶注入工程から基板平坦度向上工程へ移行する時点で、排気コネクタでの真空度を下げ、しかも、上記基板平坦度向上工程において、排気コネクタを介しての真空吸引を継続しながら、その真空度を徐々に低下させることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置の製造方法。
4. 上記封止液供給工程でのセルを取り巻く気圧を、基板平坦度向上工程での気圧より高くしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。

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