JP4590736B2 - 液晶注入方法 - Google Patents
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【発明の属する技術分野】
本発明は、セル内に液晶を注入する液晶注入方法に係わり、特に、セルに液晶を注入し、加熱工程を有した量産工程の液晶注入方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
アクティブマトリックスTFT−LCDからなる液晶表示装置は、各液晶画素への電圧印加を選択的に行うための薄膜トランジスタ(TFT)と、液晶画素とを、ガラス基板上にアレイ状に配置したディスプレイであり、水平方向にゲート線(走査線)が、垂直方向にデータ線が配置されている。OA用に画面の対角が25〜38cm程度のものが使われており、1024本の走査線、1280×3本(RGB各色対応)のデータ線が配置されている。
図2に、TFT−LCDの1カラー画素分の断面図を示す。現在量産されている直視型TFT−LCDの多くは、ガラス基板9上にプラズマ化学気相成長法で堆積させた水素化非晶質シリコンを用いて、アクティブマトリックス基板が製造されている。ガラス基板9上にTFT8、データ線(図示せず)、ゲート線(図示せず)、及び透明電極7などが設けられたTFT側基板と、ガラス基板2上に赤、緑、青のカラーフィルタ4、ブラックマトリックス3及び対向電極5などが設けられたカラーフィルタ基板を目合せし、張り付け、一体化する。両基板の間隔は、数μmと微小である。この両ガラス基板の間隙に液晶6を注入し、封印する。この時、1表示画素は、赤、緑、青3個のサブ画素から構成されている。さらに、駆動回路(図示せず)、及び蛍光灯12、導光板11からなるバックライトを実装し、後方と前方に偏光板10、1が設けられて、TFT−LCDの製造が行われている。
【0003】
図3に、ガラス基板2とガラス基板9の両基板間が数μmの隙間を有するセル13に液晶6を注入する方法を示す。一般に液晶6は不純物が混入すると劣化し易いので、真空チャンバ15内で注入作業が行なわれる。図3の(1)に示すように、真空チャンバ15内に、液晶流入口16を有したセル13と、液晶6が入った液晶皿14を入れ、その真空チャンバ15内をガス給排気口17から真空ポンプ(図示せず)で排気し真空状態にする。そして(2)に示すように、バルブ18を閉じて、セル13の下部に設けられた液晶流入口16を液晶6の入った液晶皿14内に浸ける。次に、(3)に示すように、真空チャンバ15内にガス給排気口17から不活性ガスを導入し、そのガス圧によってセル13内に液晶流入口16を介して液晶6を注入する。その後、(4)に示すように、真空チャンバ15内を常圧とすると共に、液晶6が注入されたセル13を上昇させ、液晶流入口16を接着剤などにより閉塞する。
【0004】
図4に、量産工程での液晶注入に用いられる装置の構成を、図5に、その動作の流れを示す。液晶注入装置は、セル搬入機構28と液晶皿搬入機構29とセル液晶皿搬出機構31と真空排気系32とガス導入系33を備えた注入室26と、セル液晶皿搬出機構31とヒータ25を備えた加熱室27と、外部および注入室26と加熱室27を仕切るゲートバルブ19、20、21から構成されている。
【0005】
注入工程は、まず、ゲートバルブ19、20、21、真空排気系32のバルブ22、ガス導入系33のバルブ23は閉じた状態にし、真空ポンプ24及びヒータ25は常時動作状態にしておく。そして、ゲートバルブ19を開け、液晶6を注入すべきセル13、及び液晶6を溜めた液晶皿14を、セル搬入機構28及び液晶皿搬入機構29によって注入室26に搬入し、ゲートバルブ19を閉じる。
次に、バルブ22を開け、注入室26を真空ポンプ24によって真空引きを行ない、所定圧、又は、所定時間が経過したら液晶皿昇降機構30を上昇させ、セル13の下部に設けられた液晶流入口16に液晶皿14の液晶6を接液させる。次に、バルブ22を閉じ、バルブ23を開けて窒素ガスを注入室26に導入し大気圧にする。この状態でセル13内に液晶6が注入される。液晶6の注入開始後、バルブ23を閉じる。
【0006】
次に、ゲートバルブ20を開け、セル13の液晶流入口16が液晶皿14の液晶6に接液した状態のまま、セル13及び液晶皿14をセル液晶皿搬出機構31によって加熱室27に移動させ、ゲートバルブ20を閉じる。
注入室26では、液晶皿昇降機構30を下降させ、次のセル13及び液晶皿14を搬入可能な状態にする。
加熱室27では、液晶6の注入速度を速めるため、セル13及び液晶皿14の液晶6を加熱状態にし、液晶6の注入が完了するまでの所定時間放置する。所定時間経過すると、ゲートバルブ21を開け、セル液晶皿搬出機構31によって、セル13及び液晶皿14を加熱室27から外部に搬出し、ゲートバルブ21を閉じる。以上の工程を繰り返しセル13内への液晶注入を継続する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
従来の液晶注入方法は、以上のように構成されているが、真空排気された注入室26に、常温の窒素ガスがバルブ23から導入され、セル13中を液晶6が上昇し、所定の時間後にバルブ23を閉じ、次にゲートバルブ20を開け、セル13の液晶流入口16が液晶皿14の液晶6に接液した状態のまま、セル13及び液晶皿14を、セル液晶皿搬出機構31によって加熱室27へ移動させる。この時、加熱室27の熱気が注入室26に流入し、注入室26の温度が上昇する。セル13及び液晶皿14を搬出後、素早くゲートバルブ20を閉じる。そして、注入室26の液晶皿昇降機構30を下降させ、次のセル13及び液晶皿14を、ゲートバルブ19を開いて搬入する。しかし、注入室26の温度が高い状態で、次のセル13及び液晶皿14を搬入すると、液晶6の温度が上昇し、その状態でゲートバルブ19を閉じて、バルブ22を開き真空ポンプ24で真空引きすると、液晶6の揮発成分が蒸発してしまうという問題がある。
【0008】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、液晶をセルに注入する注入室と液晶の注入速度を速めるための加熱室とを備えた設備で、加熱室からの熱気に影響されずに、セルに液晶を正常に注入することができる液晶注入方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の液晶注入方法は、液晶流入口を有するセル内に液晶皿内の液晶を注入するために、セル搬入機構と液晶皿搬入機構と真空排気系とガス導入系を備えた注入室と、ヒータを備えた加熱室と、前記注入室に備えられ、液晶が注入された前記セルと前記液晶皿を前記注入室から前記加熱室に移動させるセル液晶皿搬出機構と、前記注入室とその外部、前記注入室と前記加熱室および、前記加熱室とその外部とを各々仕切る複数のゲートバルブから構成される液晶注入装置を用いた液晶注入方法において、液晶が注入されたセルと液晶皿を前記注入室から前記加熱室に移動した後、前記注入室と前記加熱室とを仕切るゲートバルブを閉じて注入室を一旦真空引きし、再び大気圧に戻してから注入室に次のセルと液晶皿を搬入するシーケンスを有するものである。
【0010】
本発明の液晶注入方法は上記のように構成されており、真空に排気されセルに液晶が真空注入される注入室と、注入される液晶の注入速度を速めるための加熱室とがゲートバルブで仕切られた液晶注入装置を用いた液晶注入方法において、液晶が注入されたセルと液晶皿を注入室から加熱室に移動した後、注入室と加熱室の間に設けられたゲートバルブを閉じて注入室を一旦真空引きし、再び大気圧に戻してから注入室に次のセルと液晶皿を搬入する工程を設けている。そのため加熱室から注入室に流入した熱気は、一旦真空排気されるので、注入室の温度は上昇せず、注入室に搬入される次のセルと液晶皿の温度が上昇することが無くなり、液晶の揮発分が蒸発してしまうという問題が解決し、正常に液晶をセルに注入することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の液晶注入方法の一実施例を図1を参照しながら説明する。図1は本発明の液晶注入方法の注入室26の工程と、加熱室27の工程の動作の流れを示す図である。
液晶注入装置は、従来と同様に図4に示すように、液晶6を注入するセル13と、液晶6を溜める液晶皿14と、セル搬入機構28と液晶皿搬入機構30とセル液晶皿搬出機構31と真空排気系32とガス導入系33を備えた注入室26と、セル液晶皿搬出機構31とヒータ25を備えた加熱室27と、外部および注入室26と加熱室27を仕切るゲートバルブ19、20、21から構成される
【0012】
本液晶注入方法では、図1に示すように、液晶6が注入されたセル13と液晶皿14を注入室26から加熱室27に移動した後、注入室26と加熱室27の間に設けられたゲートバルブ20を閉じて、注入室26を一旦真空引きし熱気を排気してから、再び、常温の窒素ガスを導入し大気圧に戻して、注入室26に次のセル13と液晶皿14を搬入する工程を設けている。これに対して、従来の液晶注入方法では、図5に示すように、加熱室27の熱気が注入室26に流入し、ゲートバルブ20を閉じ、注入室26の温度が上昇している状態で、注入室26を一旦真空引きをせずにゲートバルブ19を開いて、次のセル13と液晶皿14を搬入しているので、搬入された液晶の温度が上昇し、揮発成分が蒸発してしまい正常な注入ができなかった。
【0013】
液晶6は、液体のような流動性を持ち、同時に結晶に見られるような分子の規則的な配列を持つ状態(相)を持つ物質であり、その分子構造は一般に細長い棒状で、規則性のある分子配列構造を持ちながら、外力によってきわめて容易に変形し、温度を上げることによってその流動性が増す。
【0014】
セル13は、図2に示すように、ブラックマトリックス3の間に赤、緑、青のカラーフィルタ4を二次元状に規則正しく配列し、その上に透明な対向電極5を設けたガラス基板2と、それに対向してTFT8と透明電極7が設けられたガラス基板9が、数μmの間隔を離して、周囲を封じ、下部の1箇所に液晶流入口16を設けたものである。図4では複数のセル13が厚み方向に液晶流入口16を下にして、縦に保持台に配置されている。この液晶流入口16は、液晶皿14に溜められた液晶6に接液し、ここから液晶6がセル13内に注入される。その注入方法は、セル13と液晶皿14が注入室26に搬入され、注入室26が真空引きされ、同時にセル16内が真空引きされる。そして、液晶皿昇降機構30によって液晶皿14が上昇され、液晶皿14に入れられた液晶6に、セル13に設けられた液晶流入口16が接液する。次に、注入室26を大気圧にすることで、セル13のガラス基板2とガラス基板9の隙間数μmの空間に液晶6が真空注入される。
【0015】
液晶皿14は、液晶6を溜めておくもので、外部から液晶皿搬入機構29によって注入室26に搬入され、液晶皿昇降機構30によって上昇し、セル13の液晶流入口16に接液する。そして、注入後はセル13と液晶皿14は接液されたまま加熱室27に搬出され、所定の時間、加熱放置後外部に一緒にセル液晶搬出機構31によって搬出される。
注入室26は、セル搬入機構28と液晶皿搬入機構30とセル液晶皿搬出機構31と真空排気系32とガス導入系33を備え、セル搬入機構28は、外部から注入室26にセル13を搬入する機構で、液晶皿搬入機構30は、外部から注入室26に液晶皿14を搬入する機構である。セル液晶皿搬出機構31は、セル13と接液された液晶皿14を注入室26から加熱室27に搬出する機構である。真空排気系32は、バルブ22を介して注入室26を真空ポンプ24で真空引きするもので、ガス導入系33は、バルブ23を介して注入室26を窒素ガスなどの不活性ガスで大気圧にするものである。
【0016】
加熱室27は、セル液晶皿搬出機構31とヒータ25を備え、セル液晶皿搬出機構31は、加熱室27からセル13と接液された液晶皿14を外部に搬出する機構である。ヒータ25は、注入室26から加熱室27に搬入されたセル13と接液された液晶皿14を加熱し、液晶皿14内に溜められた液晶6が、セル13のガラス基板2とガラス基板9の数μm隙間に確実に拡散し、セル13中へ液晶6の注入速度を速めるために加熱するものである。
ゲートバルブ19は、外部と注入室26を遮断し、ゲートバルブ20は、注入室26と加熱室27を遮断し、ゲートバルブ21は、加熱室27と外部を遮断するものである。
【0017】
次に、本液晶注入方法の注入工程について図1、及び図4を参照しながら説明する。初めに、ゲートバルブ19、20、21、真空排気系32のバルブ22、ガス導入系33のバルブ23は閉じた状態にし、真空ポンプ24及びヒータ25は常時動作状態にしておく。そして、ゲートバルブ19を開け、液晶6を注入すべきセル13をセル搬入機構28によって注入室26に搬入する。続いて液晶6を溜めた液晶皿14を液晶皿搬入機構30によって注入室26に搬入し、ゲートバルブ19を閉じる。次に、バルブ22を開け、注入室26を真空ポンプ24によって真空引きを行ない、セル13内のガラス基板2とガラス基板9の数μmの隙間も同時に真空排気される。所定圧、又は、所定時間が経過したら液晶皿昇降機構30を上昇させ、セル13の下部に設けられた液晶流入口16に液晶皿14の液晶6を接液させる。次に、バルブ22を閉じ真空引きを止め、バルブ23を開けて窒素ガスを注入室26に導入し大気圧にする。この状態でセル13内に液晶6が押し上げられて、真空注入が開始される。液晶6の注入開始後、バルブ23を閉じる。
次に、加熱室27と注入室26間に設けられたゲートバルブ20を開け、セル13の液晶流入口16が液晶皿14の液晶6に接液した状態のまま、セル13及び液晶皿14を、セル液晶皿搬出機構31によって加熱室27に移動させ、ゲートバルブ20を閉じる。
【0018】
注入室26においては、液晶皿昇降機構30を下降させ、加熱室27からの熱気が注入室26に充満しているため、バルブ22を開けて真空ポンプ24で注入室26を真空引きする。そして、バルブ22を閉じて、ガス導入系33のバルブ23を開け、常温の窒素ガスなどの不活性ガスを注入室に導入する。そして、バルブ23を閉じ、次のセル13及び液晶皿14を搬入可能な状態にする。
【0019】
この状態にすることにより、加熱室27から注入室26に流入した熱気は、一旦真空排気されるので、注入室26の温度は上昇せず、注入室26に搬入される次のセル13と液晶皿14の温度が上昇することが無くなり、液晶の揮発分が蒸発してしまうということがなくなる。
一方、加熱室27では、液晶6の注入速度を速めるために、ヒータ25を動作させ、セル13及び液晶皿14の液晶6を加熱状態にし、液晶6の注入が完了するまでの所定時間放置する。所定時間経過すると、ゲートバルブ21を開け、セル液晶皿搬出機構31によって、セル13及び液晶皿14を加熱室27から外部に搬出し、ゲートバルブ21を閉じる。以上の工程を繰り返し量産による液晶注入を行なう。
【0020】
【発明の効果】
本発明の液晶注入方法は、上記のように構成されており、注入室と加熱室とがゲートバルブで仕切られ、液晶が注入されたセルと液晶皿を注入室から加熱室に移動した後、ゲートバルブを閉じて注入室を一旦真空引きし、再び大気圧に戻してから、次のセルと液晶皿を搬入する工程を設けているため、加熱室から注入室に流入した熱気は、一旦真空排気されその後、常温の不活性ガスを導入し大気圧にして、注入室の温度は常温の状態になるので、注入室に搬入される次のセルと液晶皿の温度が上昇することが無く、そのため、液晶の揮発分が蒸発してしまうという問題が解決し、正常に液晶をセルに注入することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の液晶注入方法の一実施例を示す図である。
【図2】 TFT−LCDカラー表示1画素の断面を示す図である。
【図3】 液晶注入工程を説明するための図である。
【図4】 量産体制の液晶注入装置の工程を説明するための図である。
【図5】 従来の量産体制の液晶注入装置の動作フローを示す図である。
【符号の説明】
2…ガラス基板
6…液晶
9…ガラス基板
13…セル
14…液晶皿
15…真空チャンバ
16…液晶流入口
17…ガス給排気口
18…バルブ
19…ゲートバルブ
20…ゲートバルブ
21…ゲートバルブ
22…バルブ
23…バルブ
24…真空ポンプ
25…ヒータ
26…注入室
27…加熱室
28…セル搬入機構
29…液晶皿搬入機構
30…液晶皿昇降機構
31…セル液晶皿搬出機構
32…真空排気系
33…ガス導入系
Claims (1)
- 液晶流入口を有するセル内に液晶皿内の液晶を注入するために、セル搬入機構と液晶皿搬入機構と真空排気系とガス導入系を備えた注入室と、ヒータを備えた加熱室と、前記注入室に備えられ、液晶が注入された前記セルと前記液晶皿を前記注入室から前記加熱室に移動させるセル液晶皿搬出機構と、前記注入室とその外部、前記注入室と前記加熱室および、前記加熱室とその外部とを各々仕切る複数のゲートバルブから構成される液晶注入装置を用いた液晶注入方法において、液晶が注入されたセルと液晶皿を前記注入室から前記加熱室に移動した後、前記注入室と前記加熱室とを仕切るゲートバルブを閉じて注入室を一旦真空引きし、再び大気圧に戻してから注入室に次のセルと液晶皿を搬入するシーケンスを有することを特徴とする液晶注入方法。
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