JPH05307160A - 液晶表示素子の製造装置及びその方法 - Google Patents

液晶表示素子の製造装置及びその方法

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JPH05307160A
JPH05307160A JP11144592A JP11144592A JPH05307160A JP H05307160 A JPH05307160 A JP H05307160A JP 11144592 A JP11144592 A JP 11144592A JP 11144592 A JP11144592 A JP 11144592A JP H05307160 A JPH05307160 A JP H05307160A
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JP
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liquid crystal
crystal cell
vacuum
cell
injection
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JP11144592A
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Masaharu Tanaka
正治 田中
Masatoshi Saito
正敏 斉藤
Yoichiro Miyaguchi
耀一郎 宮口
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】液晶セルの脱気,液晶の脱泡から液晶セルの注
入孔の封止までの一連の各工程を、真空または不活性ガ
ス置換された大気圧環境下においてインラインで行なう
ことができる手段を提供することを目的とする。 【構成】液晶セルに液晶を注入する真空容器Bには、液
晶セル脱気真空容器A、液晶脱泡真空容器C及び浸漬注
入ステーションDとを夫々接続し、該浸漬注入ステーシ
ョンDには、余剰液晶を除去する真空容器E及び封止す
る真空容器Fを設け、液晶皿の液晶の量を制御して真空
容器Cに送る液晶皿回収ステーションGを備え、大型の
液晶セル基板において品質の優れた液晶表示素子が得ら
れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示素子に液晶を
注入する際の製造装置及びその方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】液晶表示素子の製造するに際して、液晶
セルに液晶を注入する工程は重要な工程であって、表示
品質や歩留りに直接影響を与えている。液晶セルに液晶
を注入する方法としては真空注入方法が最も一般的であ
る。
【0003】従来の真空注入方法は、真空容器内に液晶
セル及び液晶を設置し、真空容器内の圧力を10-3Torr
程度の真空度に保持した後、液晶セルの注入孔を液晶に
浸漬させ、真空容器内を大気圧に復圧することにより、
液晶セル内外の差圧力及び液晶セル内の微小な間隙(ギ
ャップ)における毛細管現象によって液晶の注入を行な
うものである。
【0004】このような従来方式では、液晶セルの大型
化により、また液晶セル基板としてガラス基板以外の、
例えば可撓性フィルム基板を用いることにより、液晶セ
ルへの液晶注入に際しては、液晶セル内部に気泡の残留
が生じたり、注入に要する時間が長時間となったり、液
晶の注入状態により表示品質が定常的に確保できないと
いう問題点があった。
【0005】液晶セル内を充分に負圧(真空状態)にし
て液晶セル内部の水分や不純物を除去することは、注入
後の気泡の残留や発生(電界印加による動作気泡)を抑
制するために必要であり、これを液晶の注入前に事前に
行っている。従来では、真空注入容器において行わず、
別個の脱気工程として、クリーンオーブンまたは真空脱
気法により別容器で行なっている。このような従来の方
法では、充分に脱気、脱ガスした液晶セルを再び大気中
に曝すことになり、水分等の再付着やセル内部の復圧に
より、次の真空注入工程の効率や品質確保に不利となる
欠点を有している。
【0006】同様に、液晶セルの注入孔を液晶に浸漬さ
せ、残留気泡を伴うことなく注入を行なうため、空気中
においてそのまま放置するが、特に液晶セルが可撓性フ
ィルム基板の場合には水分や空気成分の付着や透過が問
題となる。さらに注入が完了したときに注入孔を封止剤
によって封止するが、注入孔付近の余剰液晶のふき取り
や封止剤塗布、紫外線硬化型樹脂の硬化を空気中で行な
うことは、空気成分やその他の不純物の侵入や液晶セル
内の気泡残留の原因となっている。
【0007】また、液晶セルの液晶注入前の脱気工程に
おいて、従来10-3Torr〜10-4Torrで行ってきた真空
排気は、水分等不純物の脱気には不十分であり、大量の
大型セル基板やフィルム基板を用いる場合に、脱気時間
を大幅に短縮するのは困難であった。更に、セルの脱気
状態(脱気効果)を知る手段がないことから、充分に脱
気が終了しているにもかかわらず、無益に脱気工程を続
けているという欠点を有している。
【0008】液晶内に存在する気体の脱気(脱泡)は、
従来、10-2Torr〜10-4Torr程度の真空度において行
なっているが、液晶内に溶存する気体が脱離し終った状
態で長時間真空排気を続けると液晶の成分が揮発して真
空容器内を汚染したり、液晶の余計な消耗の原因となっ
ている。したがって脱泡のための真空排気は引き始めは
液晶から発生する泡が破裂して液晶が飛散しないように
ゆっくり真空排気(スロー排気)して次第に排気速度を
大きくして速かに脱泡を行ない、さらに液晶成分が組成
変化しないように揮発分を抑えることが必要である。
【0009】また、液晶の従来の脱泡工程では、溶存気
体の脱離を促進するために、真空排気しながらマグネッ
トスターラーを用いていたが、これはむしろ小さい気泡
を拡散し脱泡時間が長くなる傾向があった。
【0010】大型の液晶セル基板、特に可撓性フィルム
基板で作られた液晶セル内に液晶を注入する場合、真空
容器内に液晶セルを置くと、液晶セル内外圧の差によっ
て液晶セルが膨張、収縮したりして注入された液晶のム
ラが発生している。注入のムラは表示品質に影響するの
でセルを一定間隔で保持し、液晶セル内のギャップが大
きく変化しないように注入する必要がある。
【0011】液晶セルに液晶を注入する際に、真空容器
内に置かれて充分に減圧(真空)状態にされた液晶セル
内部には注入当初は液晶セルギャップと液晶の表面張力
によって液晶が入り込む。このとき復圧(真空容器内を
リークする)を急激に行なうと、液晶セル内の間隙を一
定に保つために散布しているギャップ剤が動いたり、液
晶の入り方が均一にならないなどの問題があった。特に
可撓性フィルム基板や大型基板のセルでは復圧する場合
の速度(リーク速度)や注入を完了するまでの時間の管
理が困難で、気泡が残留しやすいなどの問題点があっ
た。
【0012】また、従来、液晶セル内に液晶を注入した
後、余剰液晶を拭き取り、注入孔を封止剤を用いて封止
していたが、これらの工程はいづれも空気中で行なって
おり、この場合、余剰液晶の拭き取り時に注入孔から空
気が入り込んだり、封止剤塗布時に異物や空気が侵入し
て封止不良の原因になることが多く、安定した品質を確
保することができなかった。更に、紫外線硬化型樹脂は
水分や空気中の酸素に対して影響を受け、特に水分につ
いては品質の経年劣化の原因となる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の不具
合点を改善するため、液晶セルの脱気,液晶の脱泡の工
程から液晶セルの注入孔の封止の工程までの一連の工程
を、真空環境下(一部は不活性ガス置換)においてイン
ラインで行なうことができる方法及び装置を提供するこ
とを目的とし、液晶セルに液晶を注入するに際しての各
工程における優れたやり方を提供することを目的とする
ものである。
【0014】そして、本発明は、真空の環境下で、液晶
セルの脱気,液晶の脱泡,液晶の注入を行った後、余剰
液晶の除去,注入孔の封止の各工程においても、空気や
水分に触れることのない環境下で処理をすることがで
き、高品質の液晶表示素子を製造しうる手段を提供する
ことを目的とする。
【0015】本発明の各工程では、液晶表示素子を大量
生産すると共に最小のコストで効率良い液晶セルの脱気
工程を提供し、液晶の組成変化を防ぎ、液晶内の気泡を
拡散させないで振動エネルギーを加えることにより確実
に速く行いうる脱泡工程を提供し、また、液晶注入の
際、液晶セルの基板間のギャップを一定に維持すること
ができる液晶注入工程を提供し、更に、液晶セルに液晶
を注入する際に使用される液晶皿の液面を一定に維持す
る液晶皿注入ステーションを提供し、且つ、水分、酸素
を排除した環境下で行いうる余剰液晶除去及び封止の各
工程を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、液晶セル内外の圧力差と毛細管現象を利
用して液晶セル内に液晶を注入して液晶表示素子を形成
する液晶表示素子の製造装置において、液晶セルに液晶
を注入する液晶注入真空容器を設け、該液晶注入真空容
器には、液晶セルを加熱脱気する液晶セル脱気真空容
器、液晶を真空脱泡する液晶脱泡真空容器、液晶セルを
液晶に浸漬させたまま放置する浸漬注入ステーションと
を夫々接続し、且つ、該浸漬注入ステーションには、不
活性ガス置換された大気圧下において、浸漬注入ステー
ションから受け渡された液晶セルと液晶皿とを分離し、
余剰液晶を除去する余剰液晶除去容器と、液晶セルの液
晶注入口を封止する封止容器とを設けると共に、前記分
離された液晶皿の液晶の量を所定にして前記液晶脱泡真
空容器に送る液晶皿回収ステーションを備え、液晶セル
の加熱脱気、液晶の脱泡、液晶の注入、余剰液晶の除
去、注入孔の封止の各工程を真空環境下と不活性ガス置
換した大気圧下においてインラインで行なうことを特徴
とするものである。
【0017】また、本発明は、液晶の脱気工程として、
液晶セルを10-4Torr〜10-5Torrの真空下に配置し、
赤外線ランプ等の非接触式加熱手段を用いて加熱脱気さ
せ、高真空大容量排気ポンプにより短時間のうちに水分
等の残留分子を離脱させると共に、脱気中の放出ガス成
分を検出することにより、液晶セルの脱気処理工程を終
了させ、液晶セルを真空注入工程に送ることを特徴とす
るものである。
【0018】本発明は、液晶皿に充填された液晶の脱泡
工程として、真空排気の初期における真空排気速度を大
きくし、液晶内に溶存している空気を主成分とする気体
泡を10-2Torr〜10-3Torrの真空下において速かに脱
泡すると共に、揮発する液晶成分を質量分析計によって
監視し、この監視に基づいて液晶の脱泡処理工程を終了
させ、液晶の揮発分を極力抑制することを特徴とし、ま
た、真空環境下において液晶皿内の液晶に超音波による
振動エネルギーを加えると共に、表面が平滑でかつ液晶
と反応しない微小な鋼体球を液晶内に混入し、液晶内に
含まれる気体泡の脱泡を促進し、短時間に脱泡を行なう
ことを特徴とするものである。
【0019】本発明は、液晶セル内に液晶を真空注入す
る工程において、1枚もしくは複数枚の液晶セルを一定
かつ均一な保持力で保持できる液晶セル収納治具に支持
し、液晶セルを支持する液晶セル収納治具は、少なくと
も3つの押圧部と、それに対応する位置に圧力検出器を
有し、圧力検出器の個々の圧力データ値を押圧部にフィ
ードバックし、液晶セルの面圧力の均一性とセルキャッ
プを一定にすることを特徴とするものである。
【0020】本発明は、液晶セル内に液晶を真空注入す
る工程において、液晶注入真空容器の圧力を10-3Torr
〜10-4Torrに保持した状態で、該液晶注入真空容器内
に液晶セルを配置し、液晶脱泡真空容器から送られてき
た液晶皿に充填された液晶内に該液晶セルの注入孔を浸
漬した後、液晶注入真空容器内の圧力を大気圧もしくは
大気圧以上に復圧する際に、真空状態からの復圧状態へ
の圧力変化を絶対圧真空計でモニターし、最初は液晶セ
ル内に表面張力によってゆっくり液晶を液晶セル内に侵
入させ、少しずつ不活性ガス等のガスを導入して液晶注
入真空容器内の真空度を下げながら徐々に復圧し、次第
に復圧の速度を大きくし、時間と復圧速度を、液晶セル
の基板の性質、液晶セルのサイズ等に応じてプログラム
制御することを特徴とするものである。
【0021】更に、本発明は、液晶セルに液晶を注入し
た後、浸漬注入ステーションから回収された液晶皿を移
送される液晶皿回収ステーションにおいて、透明部材で
作られた液晶皿の液晶液面の管理を透過型光電スイッチ
等の液面検出手段を用いて行い、前記液面検出手段の信
号により適正なレベルまで液晶の補給を充填手段により
自動的に行ない、所定の液晶を収容した液晶皿を液晶脱
泡真空容器に送ることを特徴とするものである。
【0022】本発明は、液晶注入を完了した液晶セルの
余剰液晶除去する工程として、不活性ガス置換された大
気圧下において液晶セル注入孔付近の余剰な液晶を柔か
い清掃具で払拭し、余剰液晶除去する工程に接続された
液晶セルの注入孔を封止剤により封止する工程として、
不活性ガス置換された大気圧下において液晶セルの注入
孔を封止剤により封止することを特徴とするものであ
る。
【0023】
【作用】本発明の構成により、液晶セルの脱気及び液晶
の脱泡から液晶セルの注入孔の封止迄の各工程を、真空
下または不活性ガス置換の環境下においてインラインで
行うことにより、余剰液晶の除去工程や注入孔の封止工
程において空気や水分に触れることがなく、大型の液晶
セル基板や可撓性フイルム基板において品質の優れた液
晶表示素子を得ることができる。
【0024】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1には、本発明の装置全体の概要を示してい
る。本発明の液晶注入工程、すなわち、液晶セルの脱
気,脱ガス、液晶の脱泡、液晶セルへ液晶の注入、液晶
セルの注入孔の封止等の各工程をインラインで行なう装
置の構成図である。
【0025】液晶セルに液晶を注入する真空容器B(以
下、液晶注入真空容器という)には、液晶セルの脱気,
脱ガスを行う真容器空A(以下、液晶セル脱気真空容器
という)と、液晶皿に所定量の液晶を入れた液晶の脱泡
を行う真空容器C(以下、液晶脱泡真空容器という)と
が接続されると共に、液晶セル内に液晶を完全に注入す
る浸漬注入ステーションDが接続され、且つ浸漬注入ス
テーションDには、液晶皿から液晶セルを分離し、液晶
セルに付着した液晶を取り除く容器E(以下、余剰液晶
除去容器という)と、該余剰液晶除去容器Eには、液晶
セルの注入孔を封止する容器F(以下、封止容器とい
う)と、液晶皿が送り込まれる液晶皿回収ステーション
Gとが接続されている。そして、液晶皿回収ステーショ
ンGの他端は、前記液晶脱泡真空容器Cに接続されてい
る。
【0026】先ず、液晶セル脱気真空容器Aの構成・作
動について説明をする。液晶セル脱気真空容器A内に配
置された液晶セル1は、クライオポンプ(またはターボ
分子ポンプ)を主ポンプとする高真空大容量真空排除系
2により真空度(圧力)を10-5Torr程度とし、液晶セ
ル1の脱気、脱ガスを行なう。真空度は、水分の放出量
が多い場合でも10-4Torr程度である。3は真空バルブ
である。
【0027】そして、そのような真空下において、液晶
セル脱気真空容器A内に配置された赤外線加熱ランプ4
により液晶セルの素材が物理、化学的に変質しない温度
範囲で均一に加熱し、液晶セル1内外の水分等の不純物
を取り除くと共に液晶セル内部を真空にする。5は前記
赤外線加熱ランプ4を作動させる電源である。液晶セル
1は後述する注入治具にセットされている。液晶セルの
加熱温度は、プラスチックの場合、前記温度で良いが、
ガラスの場合はプラスチックよりも高い温度、例えば1
00℃付近まで加熱してもかまわない。
【0028】この液晶セル脱気真空容器Aの真空度は電
離真空計6で測定されると共に、バルブ7の開放によ
り、液晶セル脱気真空容器Aと質量分析計8を接続し、
質量分析計8で液晶セル脱気真空容器A内のガス分析を
行う。図11には、電離真空計6による真空度と、質量
分析計8によるH2 + の質量スペクトルのイオン電流
値とをモニターし、その時間変化を追ったグラフであ
り、このグラフにより、一定時間のうちに真空度、及び
2 O分圧値が共にあらかじめ設定したレベル以下にな
ったことを検知し、液晶セル脱気真空容器Aでの処理を
終了する。液晶セル脱気真空容器Aに付属する粗引(真
空)排気系及びリーク弁について図1では省略してあ
る。
【0029】次に、液晶脱泡真空容器Cの構成・作動に
ついて説明する。液晶セル脱気真空容器Aにおける処理
作業と並行して、液晶皿回収ステーションGから回収さ
れ、液晶液面を適正レベルに保つた液晶皿9は液晶脱泡
真空容器Cに送られてくる。液晶脱泡真空容器Cは、メ
カニカルブースターポンプ排気系10で10-1〜10 -4
Torrの範囲で真空排気される。
【0030】このとき、液晶脱泡真空容器C内のガス分
析が質量分析計8により行われ、空気成分のO2 及び水
分のH2 O及び液晶成分のフラグメントを検出し、その
時間変化をモニターする。一例として図12に示される
グラフのように、O2 分圧及びH2 O分圧が一定の設定
のレベル以下になり、液晶成分のフラグメントイオンが
大きく増加し始めたことを検知することにより、真空度
を制御し、液晶成分が揮発することを阻止する。真空度
の制御は隔膜真空計11を用い、圧力制御器12によっ
て可変コンダクタンスバルブ13を制御することによっ
て行なわれる。
【0031】液晶脱泡真空容器C内にガス分析におい
て、真空度の状態で質量分析計8を直接使えない領域な
ので、バルブ14を開いてガスを導入しながらターボ分
子ポンプ排気系15を用いて差動排気を行なって分析す
る。バルブ16は差動排気法を使わない場合は閉じてお
く。なお、液晶セル脱気真空容器Aと液晶脱泡真空容器
Cの処理中に、ガス分析を並行して行なうときはバルブ
7とバルブ16を切り換えて分析を行なうようにする。
【0032】以上のように、本発明の液晶脱泡工程を真
空中で行なうことにより、コンダクタンス可変バルブを
用いて真空排気のプロセスを制御する際に、液晶の飛
散、液晶の揮発を伴うことなく液晶に溶存する気体を除
去することができ、迅速に脱泡工程を行なうことができ
る。また、質量分析計によるガス分析により液晶の揮発
成分のフラグメントイオンを検出することにより液晶が
揮発しないような真空排気のプロセスに制御でき、液晶
の成分変化を未然に防ぎ品質の安定化がはかられる。
【0033】液晶脱泡真空容器Cにおける液晶17の脱
泡,脱気処理の概要を、図6で説明する。液晶皿9に収
容された液晶17には、微小な鋼体球29を混入する。
そして、液晶皿9の下方に超音波発生器30を配置し、
微小な鋼体球29を混入した液晶17に超音波を加え
る。このとき、真空容器C内に加熱機構を設け、加熱し
ながら脱泡を行なうことも可能であり、特に強誘電液晶
の場合は好都合である。前記微小な鋼体球29として
は、表面が非常に平滑でかつ液晶と反応しない直径0.
2〜0.8mmの鋼体球であり、アルミニウム、テフロン
等を使用することができ、その比重は液晶よりやや重い
ものであることが好ましい。よって、液晶脱泡時におい
て超音波による振動エネルギーとそれによって引き起こ
される適度な温度上昇により、液晶に溶存する気体を迅
速に残留気泡なく除去することができる。
【0034】次いで、液晶注入真空容器Bの構成・作動
について説明する。液晶セル脱気真空容器Aで処理され
た液晶セル1(注入治具にセットされたもの)及び液晶
脱泡真空容器Cで処理された液晶17を収容した液晶皿
9は、予め10-3〜10-4Torrに真空排気された液晶注
入真空容器Bに、夫々ゲートバルブ18a,18cを介
して送り込まれ、図1の状態に設置される。液晶注入真
空容器Bはターボ分子ポンプ排気系19で真空排気され
る。真空容器Bの粗引排気系及びリーク系は図1では省
略している。20は真空バルブである。
【0035】液晶セル1は、図2(a)に示されるよう
に注入治具21a〜21cに支持される。図2におい
て、液晶セル1は、液晶セル間を一定に保ち、押圧時の
面圧力を均一にするためのバッファシート22を介して
支持され、その両側には、注入治具21a〜21cが配
置されている。そして、液晶セル1は、図2(b)に示
されるように、その注入孔部分を液晶皿9内の液晶17
の内部に浸漬するように液晶皿9の位置が調整される。
【0036】液晶セル1は、図3に示されるような正面
からの断面形状をしており、1aは液晶が注入されるエ
リア、1bはシール部、1cは注入孔を示している。可
撓性フィルム基板で構成された液晶セル1の両端に位置
する注入治具21a〜21cの一方には、図4に示すよ
うに、少なくとも3つの圧力検出器23が配置され、該
圧力検出器23によって液晶セル1面内の全圧を一定に
なるように保持すると共に、且つ面内の押圧時の圧力分
布を均一にするよう制御する。24は注入治具21a〜
21cの他方の面に設けられたプレス用の治具の一部で
ある。液晶セルのプレスは可撓性フィルム基板の場合に
有効であるが、ガラス基板の場合にも有効である。
【0037】液晶セル1のプレス方法の一例を図5に示
している。この図5において、真空下においてもプレス
圧力が調整できる構造となっており、25は真空用回転
導入器、26はカップリング、27はネジ部であり、真
空用回転導入器の回転を、押圧のための直線運動に変え
る。よって、注入治具21の圧力検出器23からの信号
が、真空容器の壁部28の外側に配置された真空用回転
導入器25に与えられると、所定のネジ部27が前後に
移動し、プレス用治具24は液晶セルの全面にわたり圧
力が一定になるように作用する。
【0038】特に、大型セル基板や可撓性フィルム基板
によるセルサイズの大型化により、注入時に液晶の濃淡
部の発生やセルギャップの不均一が生じ易い欠点は、前
述したように、注入処理時の押圧手段で一定の面圧力の
均一性を確保することにより、液晶表示素子の表示品質
の安定化を図ることができる。本発明では、注入前、真
空下において、セル内部を減圧状態にしたまま液晶セル
の面内に対する押圧する力の均一性を確保できるので、
正確な注入条件(プレス注入)を設定することが可能で
ある。
【0039】液晶注入真空容器Bにおいて、図2(b)
に示されるように液晶セル1の注入孔1cを液晶17に
浸漬させた後、図13に示されるようにシーケンシャル
に真空状態から大気圧(または大気圧より若干加圧した
程度の圧力)迄復圧する。図13に示されるように、1
-4Torrに真空排気された液晶注入真空容器Bの圧力
は、先ず、時間t1 の間、ゆっくりガスを導入して復圧
し、時間t2 の間、ガスのリークレートを大きくし、時
間t3 の間で再び徐々にリークして、更に時間t 4 の間
で比較的速く大気圧まで復圧する。そして、必要に応じ
て時間t5 の間で大気圧より更に圧力を高める。このシ
ーケンスは基本的なパターンであり、液晶の種類、液晶
セル基板の大きさによって変えることができる。図1に
おいて、41は可変流量リークバルブであり、該可変流
量リークバルブ41は真空計42により圧力制御器43
を制御し、ガスを前述のように導入することができる。
【0040】よって、本発明では、液晶セルのサイズに
応じて復圧状態をコントロールすることにより、ギャッ
プ剤の移動を引き起こすことなく、液晶を液晶セル内に
均一に全ての部分に注入することができ、注入時の残留
気泡を無くすことができる。そして、真空から大気圧も
しくは大気圧より高い圧力に復圧する工程を時間管理す
る以外に、液晶セルのサイズに応じて圧力(真空度も含
む)と時間のシーケンシャルなプログラムにより変化さ
せることによって、液晶表示素子の量産化を図ることが
できる。
【0041】液晶注入真空容器Bにおいて、液晶セル1
に液晶17を真空注入法によって注入した後、液晶セル
1内に完全に液晶17を注入し、残留気泡を残さないた
め、液晶17に浸漬した状態にある液晶セル1は、真空
と大気圧を仕切るゲートバルブ18bを介して浸漬注入
ステーションDに送られる。浸漬注入ステーションDで
は、窒素ガスフローまたは窒素ガス置換のクリーン環境
下で少なくとも3時間に亘り、液晶セル1の注入孔1c
を液晶17に浸漬させたまま送られる。
【0042】浸漬注入ステーションDにおいて、液晶セ
ル1に液晶を完全に注入し終えた後に、液晶セル1と液
晶皿9は、ゲートバルブ18dを介して、余剰液晶除去
容器Eに送られる。そして、この余剰液晶除去容器Eで
は、ロータリーポンプ排気系31でゆっくり排気後、不
活性ガス置換した環境下において、液晶皿9を液晶セル
1から離し、液晶セル1に付着した余剰液晶17aは、
図7に示されるように、スポンジ材質のローラー32を
回転して柔かく拭き取ることができる。44は真空バル
ブである。余剰液晶17aを拭き取られた液晶セル1
は、ゲートバルブ18eを介して封止容器Fに送られ
る。その後、液晶皿9はゲートバルブ18fを介して液
晶皿回収ステーションGに送られる。
【0043】液晶皿回収ステーションGにおいて、図8
に示されるように、透過可能の液晶皿9の両側に配置さ
れた透過型光電スイッチ33a,33bと34a,34
bによって、液晶皿9の液晶17内の液面の上,下面レ
ベルが設定され、設定の下面レベルより液晶液面の位置
が下にある場合、液晶17はディスペンサ等の補充手段
35を用いて供給され、その液面が設定の上面レベルを
越えない範囲で補充される。
【0044】本発明の液晶皿回収ステーションでは、液
晶皿内の液晶の量を自動的に非接触手段により検出し、
液晶の補給を自動的に行なうことにより、注入において
必要な液面管理を無人で行なうことができ、液晶の注入
工程の自動化に大きく寄与できる。そして、補給される
液晶には、通常、気体が溶存しており、液晶液面の管理
と補給は真空容器内で行う必要性はなく、クリーントン
ネル等の清浄環境下において実施し、このような液晶皿
回収ステーションから液晶脱泡用の真空容器に送ること
になる。
【0045】封止容器F内において、液晶セル1の注入
孔1c部分は、図9に示されるように封止剤36に浸漬
させた後、図10に示されるように前記注入孔1c部分
に付着した封止剤36は、不活性ガス置換大気圧中にお
けるUV光源ランプ37の照射光38によって硬化さ
れ、注入孔1cは封止される。39は封止剤以外の部分
にUV照射光が当たらないようにするための遮蔽板で、
液晶や基板の変質を防ぐものである。なお、封止容器F
は、ロータリーポンプ排気系40によって真空排気する
が、リーク系は図示していない。45は真空バルブ、4
6はUV光源ランプの電源である。
【0046】以上のように、本発明では、液晶セル注入
孔1c付近に付着した余剰液晶17aをふき取るため、
ゆっくり真空ポンプで排気した後、図示しないガス導入
系から不活性ガス(N2 ガスなど)を導入して大気圧と
し、注入孔端面付近にスポンジローラ32を当接させ
て、注入孔端面に付着した余剰液晶17aを吸い取り、
その後、同一の不活性ガスの大気圧環境下において、注
入孔1cを封止剤中に浸漬するか、ディスペンサ等の塗
布手段を用いて塗布することにより、液晶セル内への空
気の侵入を防いだ状態で完全な封止を行なうことができ
る。液晶セル内への空気の侵入の他に、表示素子として
の経時的な特性変化の大きな原因となる水分や不純物の
混入をも真空下においては防ぐことができる。
【0047】
【発明の効果】本発明の構成により、液晶セルの脱気、
脱ガス、液晶の脱泡、真空注入、液晶浸漬、封止剤塗
布、封止剤の硬化等の各工程を真空容器を連結して、真
空下または不活性ガス置換の環境下でインラインで処理
するため、液晶セルの脱気から注入孔の封止までの液晶
セルの各工程を連続的に移動して処理することができ、
全工程において空気や水分に触れることなく、大型セル
基板や可撓性フィルム基板に対して残留気泡や液晶の濃
淡部による色調の不均一性、水分や不純物のセル内への
混入、封止部の不良などの不具合のない、品質の安定し
た液晶表示素子を得る効果を有する。
【0048】また、本発明の構成により、高真空中にお
いて、非接触式加熱手段により液晶セルを均一に加熱し
て脱気、脱ガスを行なうことにより、セル内部を水分等
の不純物の少ない減圧(真空)状態にして液晶を注入す
ることができ、安定した品質の表示素子を確保でき、ま
た脱気、脱ガス状態を質量分析計によってガス分析して
その終了を知ることができ、効率の良い脱気、脱ガス処
理を行ない生産性の向上を図ることができる効果を有す
る。
【0049】更に、本発明では、液晶の脱泡を真空中で
行なうことにより、液晶の飛散、液晶の揮発を伴うこと
なく、液晶に溶存する気体を除去することができ、迅速
に脱泡を行なうことができ、液晶の成分変化を未然に防
ぎ、液晶表示素子の品質の安定化がはかられると共に、
液晶脱泡時において超音波による振動エネルギーとそれ
によって引き起こされる適度な温度上昇により液晶に溶
存する気体を迅速に残留気泡なく除去することができる
効果を有する。
【0050】本発明では、液晶注入工程として、大型の
セル基板に対しても、注入処理時に押圧手段で一定の面
圧力の均一性を確保することができ、表示品質の安定化
ができ、液晶セルのサイズに応じて復圧状態をコントロ
ールすることによって、ギャップ剤の移動を引き起こす
ことなく、均一に全ての部分に液晶を注入することがで
き、注入時の残留気泡を無くすことができる効果を有す
る。
【0051】本発明の液晶皿回収ステーションでは、液
晶の減少を自動的に非接触手段により検出し液晶の補給
を自動的に行なうことにより、注入において必要な液面
管理を無人で行なうことができ注入工程の自動化に大き
く寄与できる効果を有する。そして、余剰液晶除去工程
及び封止工程を不活性ガスで置換された大気圧下におい
て行うことにより、液晶セル内への空気の侵入を防ぎ、
表示素子としての経時的な特性変化に影響を与える水分
や不純物の混入を防ぐことができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の液晶表示素子の製造装置全体の概要を
示す構成図である。
【図2】(a)は液晶セルと注入治具との関連を示し、
(b)は液晶セルと液晶皿との関連を示す概略断面図で
ある。
【図3】液晶セルの概略断面図である。
【図4】液晶セルの両端に位置する注入治具に設けられ
た圧力検出器とプレス用の治具との関連を示す概略断面
図である。
【図5】真空容器内の液晶セルに対するプレス圧力の調
整手段の一例を示す概略断面図である。
【図6】液晶脱泡真空容器における液晶の脱泡,脱気処
理の一例を示す。
【図7】余剰液晶除去容器における液晶セルに付着した
液晶の除去手段の一例を示す概略断面図である。
【図8】液晶皿回収ステーションにおける液晶の液面の
検知、液晶の補充の概要を示す概略断面図である。
【図9】封止容器内における液晶セルの注入孔と封止剤
との関連を示す説明図である。
【図10】封止容器内において封止剤を付着した液晶セ
ルの注入孔部分を不活性ガスで置換した大気圧環境下で
UV照射している状態を示す説明図である。
【図11】液晶セル脱気真空容器内における真空圧力値
と、H2 + の質量スペクトルのイオン電流値とが時間
経過により示されるグラフを示す。
【図12】液晶脱泡真空容器内の空気成分のO2 及び水
分のH2 O及び液晶成分のフラグメントを検出し、その
真空度を制御するグラフの一例を示す。
【図13】液晶注入真空容器において液晶セルの注入孔
を液晶に浸漬させた後、真空状態から大気圧迄の復圧の
変化を示すグラフの一例である。
【符号の説明】
A 液晶セル脱気真空容器 B 液晶注入真空容器 C 液晶脱泡真空容器 D 浸漬注入ステーション E 余剰液晶除去容器 F 封止容器 G 液晶皿回収ステーション 1 液晶セル 2 真空大容量真空排除系 3 真空バルブ 4 赤外線加熱ランプ 8 質量分析計 9 液晶皿 17 液晶 21 注入治具 23 圧力検出器 24 プレス用治具 29 微小な鋼体球 30 超音波発生器 31 ロータリーポンプ排気系 32 スポンジ材質のローラー 36 封止剤 37 UV光源ランプ

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液晶セル内外の圧力差と毛細管現象を利
    用して液晶セル内に液晶を注入して液晶表示素子を形成
    する液晶表示素子の製造装置において、液晶セルに液晶
    を注入する液晶注入真空容器を設け、該液晶注入真空容
    器には、液晶セルを加熱脱気する液晶セル脱気真空容
    器、液晶を真空脱泡する液晶脱泡真空容器、液晶セルを
    液晶に浸漬させたまま放置する浸漬注入ステーションと
    を夫々接続し、且つ、該浸漬注入ステーションには、不
    活性ガス置換した大気圧下において、浸漬注入ステーシ
    ョンから受け渡された液晶セルと液晶皿とを分離し、余
    剰液晶を除去する余剰液晶除去容器と、液晶セルの液晶
    注入口を封止する封止容器とを設けると共に、前記分離
    された液晶皿の液晶の量を所定にして前記液晶脱泡真空
    容器に送る液晶皿回収ステーションを備え、液晶セルの
    加熱脱気、液晶の脱泡、液晶の注入、余剰液晶の除去及
    び注入孔の封止の各工程を真空環境下と不活性ガス置換
    した大気圧下においてインラインで行なうことを特徴と
    する液晶表示素子の製造装置。
  2. 【請求項2】 液晶セルの脱気工程として、液晶セルを
    10-4Torr〜10-5Torrの真空下に配置し、赤外線ラン
    プ等の非接触式加熱手段を用いて加熱脱気させ、高真空
    大容量排気ポンプにより短時間のうちに水分等の残留分
    子を離脱させると共に、脱気中の放出ガス成分を検出す
    ることにより、液晶セルの脱気処理工程を終了させ、液
    晶セルを真空注入工程に送ることを特徴とする液晶表示
    素子の製造方法。
  3. 【請求項3】 液晶皿に充填された液晶の脱泡工程とし
    て、真空排気の初期における真空排気速度を大きくし、
    液晶内に溶存している空気を主成分とする気体泡を10
    -2Torr〜10-3Torrの真空下において速かに脱泡すると
    共に、揮発する液晶成分を質量分析計によって監視し、
    この監視に基づいて液晶の脱泡処理工程を終了させ、液
    晶の揮発分を極力抑制することを特徴とする液晶表示素
    子の製造方法。
  4. 【請求項4】 液晶皿に充填された液晶の脱泡工程とし
    て、真空環境下において液晶皿内の液晶に超音波による
    振動エネルギーを加えると共に、表面が平滑でかつ液晶
    と反応しない微小な鋼体球を液晶内に混入し、液晶内に
    含まれる気体泡の脱泡を促進し、短時間に脱泡を行なう
    ことを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
  5. 【請求項5】 液晶セル内に液晶を真空注入する工程に
    おいて、1枚もしくは複数枚の液晶セルを一定かつ均一
    な保持力で保持できる液晶セル収納治具に支持し、液晶
    セルを支持する液晶セル収納治具は、少なくとも3つの
    押圧部と、それに対応する位置に圧力検出器を有し、圧
    力検出器の個々の圧力データ値を押圧部にフィードバッ
    クし、液晶セルの面圧力の均一性とセルキャップを一定
    にすることを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
  6. 【請求項6】 液晶セル内に液晶を真空注入する工程に
    おいて、液晶注入真空容器の圧力を10-3Torr〜10-4
    Torrに保持した状態で、該液晶注入真空容器内に液晶セ
    ルを配置し、液晶脱泡真空容器から送られてきた液晶皿
    に充填された液晶内に該液晶セルの注入孔を浸漬した
    後、液晶注入真空容器内の圧力を大気圧もしくは大気圧
    以上に復圧する際に、真空状態からの復圧状態への圧力
    変化を絶対圧真空計でモニターし、最初は液晶セル内に
    表面張力によってゆっくり液晶を液晶セル内に侵入さ
    せ、少しずつ不活性ガス等のガスを導入して液晶注入真
    空容器内の真空度を下げながら徐々に復圧し、次第に復
    圧の速度を大きくし、時間と復圧速度を、液晶セルの基
    板の性質、液晶セルのサイズ等に応じてプログラム制御
    することを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
  7. 【請求項7】 液晶セルに液晶を注入した後、浸漬注入
    ステーションから回収された液晶皿を移送される液晶皿
    回収ステーションにおいて、透明部材で作られた液晶皿
    の液晶液面の管理を透過型光電スイッチ等の液面検出手
    段を用いて行い、前記液面検出手段の信号により適正な
    レベルまで液晶の補給を充填手段により自動的に行な
    い、所定の液晶を収容した液晶皿を液晶脱泡真空容器に
    送ることを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
  8. 【請求項8】 液晶注入を完了した液晶セルの余剰液晶
    除去する工程として、不活性ガス置換した大気圧下にお
    いて液晶セル注入孔付近の余剰な液晶を柔かい清掃具で
    払拭し、余剰液晶除去する工程に接続された液晶セルの
    注入孔を封止剤により封止する工程として、不活性ガス
    置換した大気圧下において液晶セルの注入孔を封止剤に
    より封止することを特徴とする液晶表示素子の製造方
    法。
  9. 【請求項9】 液晶セルの注入孔を封止剤により封止す
    る工程として、不活性ガス置換した大気圧下において液
    晶セルの注入孔部分に紫外線硬化型樹脂の封止剤を塗布
    した後、紫外線を照射し、封止剤を硬化させることを特
    徴とする請求項8記載の液晶表示素子の製造方法。
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