JPH07318954A - 液晶表示素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液晶を高温度で導入して導入時間を短縮し、
しかも成分が飛散せず、表示欠陥の発生のより少ない液
晶表示素子の製造方法を提供する。 【構成】 液晶注入口を設けた空のセルと液晶とを真空
容器内に配置する工程と、前記真空容器内を排気して真
空にする工程と、前記液晶注入口を前記液晶に浸す工程
と、前記真空容器内の圧力を上昇させて前記空のセル内
に前記液晶を注入する工程と、前記注入口を通過して前
記セル内に入る液晶を所定温度以上に加熱する工程とを
有する。

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の製造方法
に関し、特に液晶セルへの液晶注入工程に改良を施した
新規な液晶表示素子の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子の製造は数多くの種々の工
程が組み合わされている。大まかには、半導体製造技術
等を利用した基板の製造工程と、一対の基板を対向配置
して張り合わせてセルを構成してそのセルに液晶を注入
して封止し偏光板等を取り付ける組み立て工程からな
る。

【０００３】例えばアクティブマトリックス型液晶表示
素子の基板の製造工程では、まず、一枚のガラス基板の
上にＴＦＴ（薄膜トランジスタ）のような駆動素子、信
号ラインと走査ラインからなるマトリックス線ならび
に、画素電極等を形成しそれらを相互接続してＴＦＴ基
板を形成する。

【０００４】次に、もう一方のガラス基板に共通電極を
形成して共通電極基板を作る。ＴＦＴ基板と共通電極基
板の両方に配向膜をそれぞれ形成し、ラビング処理を行
う。

【０００５】組み立て工程では、配向膜の配向方向が所
定角度になるように位置合わせしてから両基板の間にギ
ャップ制御材を挟んで重ね合わせて接着する。そして、
真空注入法あるいは毛細管注入法などにより液晶を両基
板間に注入した後、注入口を封止して完成する。

【０００６】図３で従来の技術の真空注入法により液晶
をセルに注入する工程を説明する。図３（ａ）は注入前
で図３（ｂ）は注入中を示す。真空容器１内に空のセル
２と液晶タンク３に入れた液晶材料４とを配置する。セ
ル２はその端部に液晶注入口２１が設けられており、注
入口２１は注入路２２で表示部２３と連通している。

【０００７】この状態で、真空容器１内を真空ポンプ
（図示せず）で排気してセル２内部も含め所定の真空度
にした後、注入口２１が液晶材料４に浸るように図の矢
印方向にセル２を移動する。

【０００８】次に、注入口２１が液晶材料４に浸った状
態で真空容器１の内部に不活性ガスのようなリークガス
を導入して序々に大気圧に戻すと、図３（ｂ）に示すよ
うに液晶材料４がセル２の表示部２３に吸い込まれてい
く。

【０００９】そして、液晶材料が満たされたセル２をプ
レス機（図示せず）に挟んでセル厚が所定値に保持され
るよう圧力をかけながらエンドシール剤で注入口２１を
封止する。

【００１０】毛細管注入法では、液晶注入口と排気口と
を有する空のセルの液晶注入口に液晶材料を滴下、もし
くは接触させると毛細管現象により液晶材料がセル内部
に導入される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】液晶は低温度では粘度
が高くて流動性が低く注入に時間を要する。一般に液晶
は温度が高いほど粘度が低下するので、特に大面積のセ
ルに液晶を注入する場合には出来るだけ高温度で行うこ
とが望ましい。しかし、従来の真空注入法で液晶をセル
に注入する際に液晶を高温度で長時間真空中に置くと、
液晶内の成分が真空中に飛び出して液晶材料の組成が所
望の成分と異なってしまう場合があり、成分の管理が困
難であった。

【００１２】また、毛細管注入法では、液晶成分の飛散
は少ないが、液晶セル内に気泡が残り易いという問題が
ある。特にＴＦＴ基板のように表面に凹凸のある基板の
セルの場合や、表示画面の大きなセルに注入する場合に
は気泡が残り易く、気泡の部分は欠陥となる。

【００１３】本願と同一出願人による平成４年３月４日
に出願された特願平４−４７３２２号明細書には、液晶
の熱光学効果を利用して液晶分子を配向させてラビング
処理を不要とする製造方法が開示されている。この発明
は、配向膜形成工程におけるラビング処理による基板で
の静電気の発生や基板上の素子の破壊や電極の短絡やラ
イン断線の発生を防止して表示装置の点欠陥やライン欠
陥を減少することができる。

【００１４】また、同じく本願と同一出願人による平成
４年９月４日に出願された特願平４−２３６６５２号明
細書には、マルチドメイン構造を形成してラビング処理
の不要な液晶表示素子を提供する技術が開示されてい
る。

【００１５】上記いずれの先願においても、その実施例
において液晶の熱光学効果を利用して液晶分子を配向さ
せている。その方法は、液晶材料を相転移温度（Ｎ−Ｉ
温度）以上に加熱して液晶材料の分子の方向がランダム
な等方性の状態でセルに導入し、その後セルを徐冷する
ことにより等方性から液晶状態に相転移させ、その過程
で基板の配向方向にそって液晶分子が配向されていく。

【００１６】これら先願の方法では、液晶材料を真空中
で８０°Ｃ以上に加熱する必要があり、先に述べた液晶
成分の飛散の問題が残る。また、特願平４−２３６６５
２号明細書に開示の方法で液晶相で注入した場合には、
液晶の流動パターンが表示部に残り、目に見える欠陥と
なり得る。

【００１７】本発明の目的は、液晶を高温度で真空注入
して注入時間を短縮し、しかも成分が飛散せず、表示欠
陥の発生のより少ない液晶表示素子の製造方法を提供す
ることにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示素子の
製造方法は、液晶注入口を設けた空のセルと液晶とを真
空容器内に配置する工程と、前記真空容器内を排気して
真空にする工程と、前記液晶注入口を前記液晶に浸す工
程と、前記真空容器内の圧力を上昇させて前記空のセル
内に前記液晶を注入する工程と、前記注入口を通過して
前記セル内に入る液晶を所定温度以上に加熱する工程と
を有する。

【００１９】

【作用】本発明による液晶表示装置の製造方法おいて
は、真空注入法を利用するが、液晶が真空に晒されてい
る時には液晶は高温に加熱されない。すなわち、注入口
から注入され、画素領域に導かれる間に注入路で加熱し
て成分飛散を防ぐ。

【００２０】

【実施例】図面を参照して本発明実施例による液晶表示
素子の製造方法を説明する。一対の透明ガラス基板に電
極や駆動素子等が半導体製造技術等を利用して形成され
る。一対の透明ガラス基板には必要に応じて配向膜が形
成される。配向膜を形成しない場合もある。一対の基板
をギャップ制御材を間に挟んで対向配置させ、液晶注入
口を設けて端部で両者が貼り合わされて空のセルが製造
される。以上工程には前述の従来の基板製造技術が利用
できる。

【００２１】次に図１（ａ）に示すように、空のセル２
と液晶タンク３に入った液晶材料４が用意される。セル
２はその端部に液晶注入口２１が設けられており、注入
口２１は注入路２４で表示部２３と連通している。この
実施例の注入路２４は図３の従来の技術におけるセル２
の注入路２３とはその長さにおいてより長く形成してあ
る。

【００２２】また、セル２の注入路２４を横断する位置
に図示の点線のようにカットライン２５が入れてある。
これはセル２を製造する際に基板にガラスカッター等で
浅く切り込みを入れたものである。

【００２３】セル２の表示部２３と注入路２４の一部を
覆うようなシート状のヒータ５が配置される。シートヒ
ータ５は温度コントローラ６から給電されて発熱してセ
ル２の表示部２３と注入路２４の一部をとを加熱するこ
とができる。加熱温度はシートヒータ５の温度をモニタ
しつつ温度コントローラ６により所望の値に制御でき
る。このようなヒータと温度コントローラは従来の技術
が使用可能である。

【００２４】セル２とシートヒータ５とを両面から挟む
ようにプレス治具（図示せず）にセットする。プレス治
具で圧力条件を調整してセル２に基板両面から所定の圧
力を加えてセル厚を基板面内で均一に一定に保つ。

【００２５】真空容器１内に液晶タンク３とプレス治具
でセットしたセル２とシートヒータ５とを配置する。こ
の状態で、真空容器１内を真空ポンプ（図示せず）で排
気してセル２内部も含め所定の真空度にする。

【００２６】真空排気と同時に、ヒータ５でセル２を１
２０℃まで加熱する。加熱後、注入口２１が液晶材料４
に浸るように図の矢印方向にセル２を移動する。この場
合、注入口２１だけが液晶材料４に浸されるようにして
液晶材料４がヒータ５で加熱されないようにする。

【００２７】次に、図１（ｂ）に示すように、注入口２
１が液晶材料４に浸った状態で真空容器１の内部に不活
性ガスのようなリークガスを導入して序々に大気圧に戻
すと、液晶材料４が注入路２４を通ってセル２の表示部
２３に吸い込まれていく。この間、セル２は加圧加熱さ
れている。液晶材料４は注入路２４を通過する間に加熱
される。

【００２８】セル２内に液晶材料４が充填された所で加
熱を停止して、セル２を徐々に室温まで冷却する。そし
て、カットライン２５から下の注入口２１を含む部分を
カットライン２５に沿って切り落とす。最後に加圧した
ままでエンドシール剤で注入口２１を封止して、プレス
治具からセル２を取り外す。

【００２９】特願平４−４７３２２号や特願平４−２３
６６５２号の明細書に開示の液晶表示素子の場合には、
液晶の熱光学効果を利用して液晶分子を配向させている
ので、ヒータ５の加熱温度は液晶の相転移温度（Ｎ−Ｉ
点）以上の温度にする。従って、その場合には注入路２
４を通過する間に液晶材料４はネマティック相からアイ
ソトロピック相に相転移する。注入路２４の長さは液晶
材料４の移動の間にアイソトロピック相に相転移するに
十分な長さに設定される。

【００３０】液晶材料４を所望の温度まで加熱してセル
２の表示部２３に注入するためには、注入路は十分な長
さが必要である。アイソトロピック相に相転移させる為
には特に必要な条件である。図１の実施例では真っ直ぐ
な注入路２４であったが、注入路を曲げることにより基
板面積を有効に利用しつつ必要な十分な長さが得られ
る。図２（ａ），（ｂ），（ｃ）にそのような液晶注入
路の種々の形状の例を示す。

【００３１】図２（ａ）に示す注入路２６は折り返し構
造となっている。図２（ｂ）に示す注入路２７は注入口
２１をセル２の角部に配置し、逆側の角部から表示部２
３に接続して注入路２７の長さを確保している。図２
（ｃ）に示す注入路２８は注入口２１の反対側に注入路
２８から表示部２３への導入口を設けて注入路２８を表
示部２３の周囲に配置した構造である。このように、注
入口と表示部の間に屈曲した液晶通路を設けることによ
り十分な加熱時間を得ることができる。

【００３２】図２のいずれの場合においても、ヒータ５
が注入口２１の液晶材料と接する部分には抵触しないよ
うにし、かつヒータ５が注入路を覆うようにヒータ５の
形状を工夫することが必要である。また、図２の形状の
注入路の場合には、注入路が真っ直ぐな場合（図１）に
比べて注入口２１から表示部２３底端部までの直線距離
が短いためにセル２の端部のカットは不要である。セル
２に予めカットラインを入れたり、切り落としの工程が
不要であり、注入した液晶の冷却後すぐに封止すること
ができる。

【００３３】本発明は上記した先願に開示の液晶表示素
子の製造に適用できるだけでなく、他の液晶表示素子の
製造時の液晶注入工程においても利用でき同様な効果が
得られる。

【００３４】以上説明した実施例の構成、材料、数値等
はあくまでも例示であって、本発明はこれらに限るもの
ではなく、種々の変更や改良ができることは当業者にと
って自明であろう。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による液晶
表示素子の製造方法おいては、液晶を加熱してセルに注
入できるので、液晶の粘度が低下して注入時間の短縮が
できる。

【００３６】真空注入方式を採用しても、注入前の液晶
を真空中で加熱することがないので、液晶の成分管理が
むずかしくない。特に、特願平４−４７３２２号や特願
平４−２３６６５２号の明細書に開示の液晶表示素子を
製造する場合には、液晶の相転移温度（Ｎ−Ｉ点）以上
の高温に加熱してもタンク内の液晶材料から成分飛散が
少ないので安定で欠陥のない液晶表示素子が作られる。

【００３７】毛細管方式に比べセル内に気泡が発生する
ことがなく、特にＴＦＴ液晶セルのような基板表面に凹
凸が形成された場合や大面積のセルに液晶を導入する場
合でも欠陥が発生しにくい。

【００３８】注入口を切り落とす場合には予めカットラ
インを入れておき、液晶導入後にプレス治具にセットし
たまま切断できるので製造工程を短縮できる。液晶導
入、加熱、封止の各工程はすべてプレス治具にセットし
た状態で連続的に行えるので、従来のような液晶導入後
にエンドシールの封止工程を特別に設ける必要がなく工
程が短縮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による液晶表示素子の液晶導入
工程を説明する図である。

【図２】本発明の他の実施例による液晶表示素子の液晶
注入路の形状を示す図である。

【図３】従来の技術による液晶表示素子の液晶導入工程
を説明する図である。

【符号の説明】

１ 真空容器 ２ 液晶セル ３ 液晶タンク ４ 液晶材料 ５ シート状のヒータ ６ 温度コントローラ ２１ 液晶注入口 ２２ 表示部 ２４、２６、２７、２８ 液晶注入路 ２５ カットライン

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶注入口を設けた空のセルと液晶とを
   真空容器内に配置する工程と、 前記真空容器内を排気して真空にする工程と、 前記液晶注入口を前記液晶に浸す工程と、 前記真空容器内の圧力を上昇させて前記空のセル内に前
   記液晶を注入する工程と、 前記注入口を通過して前記セル内に入る液晶を所定温度
   以上に加熱する工程とを有する液晶表示素子の製造方
   法。
2. 【請求項２】 前記空のセルは、間隙をおいて対向する
   一対の基板間に画素が形成された表示部と、前記注入口
   と前記表示部とを接続する液晶注入路とを有し、前記加
   熱する工程において、前記注入口を通過した前記液晶は
   前記液晶注入路を通過する際に加熱され、前記表示部に
   入る液晶がアイソトロピック相となっているようにする
   ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子の製造方
   法。
3. 【請求項３】 前記液晶注入路は、前記液晶が前記液晶
   注入路を通過する間に加熱されてアイソトロピック相に
   相転移するに充分な所定の長さを与えられていることを
   特徴とする請求項２に記載の液晶表示素子の製造方法。
4. 【請求項４】 前記所定温度が前記液晶のＮ−Ｉ点温度
   であり、さらに前記加熱する工程の後で、前記液晶が注
   入された前記セルを前記Ｎ−Ｉ点温度以下に徐々に冷却
   する工程を有することを特徴とする請求項１記載の液晶
   表示素子の製造方法。
5. 【請求項５】 前記液晶の注入工程から前記冷却工程ま
   では、前記基板の両面より圧力をかけて前記セルの基板
   間の厚みを一定に保つことを特徴とする請求項４記載の
   液晶表示素子の製造方法。
6. 【請求項６】 前記空のセルは予め前記注入口と前記液
   晶注入路との間に切れ目がいれてあり、前記冷却する工
   程の終了後に前記切れ目にそって前記注入口を前記セル
   より切り離しさらに切り口を封止する工程を有する請求
   項５に記載の液晶表示素子の製造方法。
7. 【請求項７】 前記切り口を封止する工程は、前記注入
   口を切り離す工程の後に前記基板に前記圧力をかけたま
   ま行うことを特徴とする請求項６記載の液晶表示素子の
   製造方法。
8. 【請求項８】 前記加熱する工程は、シート状のヒータ
   部材を前記基板と前記液晶注入通路との近傍に配置して
   加熱することを特徴とする請求項２から７のいずれかに
   記載の液晶表示素子の製造方法。
9. 【請求項９】 一対の基板と、前記一対の基板の周辺を
   注入口を除いて封止する封止剤とを有する液晶セルであ
   って、前記注入口から液晶表示部の間に屈曲する液晶通
   路が備えられている液晶セル。