JPH08160441A

JPH08160441A - 液晶素子の製造装置

Info

Publication number: JPH08160441A
Application number: JP30207694A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Eguchi; 充江口
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-12-06
Filing date: 1994-12-06
Publication date: 1996-06-21

Abstract

(57)【要約】【目的】液晶表示素子の製造工程において、セル内に
注入された液晶の進行の方向性、および速さのばらつき
を抑制し、均一な配向を達成することを目的とする。【構成】あらかじめ設定されたプログラムに沿って注
入条件パラメーターならびに注入された液晶のセル内の
進行速度を経時的に変化させることによる注入制御装置
であって、セル内に液晶を注入する際に、セル内に注入
された液晶の先端部を経時撮影する手段Ａ、該撮影像を
関数化し、該関数形状の変化から、該素子の表示面内の
所定位置に設けた地点での注入液晶の進行方向と速さを
算出する手段Ｂ及びその算出値をもとに注入条件パラメ
ーターを補正する手段Ｃを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶素子の製造装置に
関し、液晶素子の製造過程における、液晶セルへのカイ
ラルスメクチック液晶の最適な注入方法を実現する装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より液晶セルへの液晶の注入は、一
般に１０^-12 Ｔｏｒｒ程度にまで減圧した条件下で、一
定温度にまで加温し粘度が低下した液晶材料をセルの注
入口に塗布した後、圧力を大気圧にまでもどすという手
法がとられていた。

【０００３】また、セルの大型化に伴い、注入時の圧力
条件を大気圧よりも大きな値に設定（例えば１５４０Ｔ
ｏｒｒ）することにより、注入時間の短縮を計るという
手法もあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】液晶素子において、パ
ネル全面にわたる均一な液晶配向を得るためには、本
来、液晶注入工程の際のセル内への液晶の進行速度は等
しいことが望ましい。

【０００５】しかしながら、前記従来技術においては、
以下にのべることが原因で注入進行速度が微少に変動し
てしまう。

【０００６】原因１：）液晶とセルの界面（例えば配
向膜界面）に生ずる抵抗は、注入口から注入された液晶
の先端部までの距離に応じて異なる。

【０００７】原因２：）特にカイラルスメクチック液
晶を用いた液晶素子では、セル厚がツイスト・ネマチッ
ク液晶を用いた場合と比べると非常に狭い（〜１μ
ｍ）。

【０００８】このような原因に起因した液晶注入速度の
変動により、表示面内に配向不均一が生じたり、注入不
良部が発生するという問題点があった。

【０００９】これらの問題点を解決することを目的とし
て、すでに特願平５−３１３１１号公報に以下に述べる
ような技術が開示されている。

【００１０】すなわち、一定の形状・寸法を持つセルに
対する注入実験やシミュレーションを行い、この結果に
基づいて、一定の液晶注入速度を達成するための注入条
件パラメーター（例えば、圧力、温度等）を制御するプ
ログラムを決定し、これに沿って注入を行うという内容
のものである。

【００１１】しかしながら、実際に注入液晶速度、特に
その方向性と大きさに関与する環境条件は、圧力や温度
のように外部から積極的に充分に制御することは容易で
はなく、セル厚や基板（配向膜）界面の状態、およびセ
ル面内の温度分布等、個々のセル本体の有する特性パラ
メーターにも依存するものであり、これらの値も考慮に
入れなければならない。

【００１２】例えば、対角１５インチの液晶表示パネル
の場合、タテ×ヨコの寸法が２０×２７（ｃｍ）を超え
るものである一方、セル厚は１ｍｍ程度であり、そのセ
ル内の基板界面の凹凸は１００Åオーダーとなってい
る。このような微細値を有するセル厚や、その凹凸、す
なわち界面状態を積極的に設定することは現状の技術で
は未だ不可能である。

【００１３】

【課題を解決するための手段および作用】本発明は、上
述の既存技術上における問題点に鑑みなされたものであ
る。

【００１４】すなわち本発明は複数の工程（ブロック）
を行う液晶素子の製造装置であって、あらかじめ設定し
ておいた経時変化注入速度プログラムに沿って注入条件
パラメーターを変化させながら液晶を注入する工程を具
備し、該工程において、注入工程の際のパネル面内の液
晶注入状態を撮影する手段、前記撮影により得られた画
像において注入された液晶の最先端部分を関数化し、表
示面内に設けられた所定地点の通過する前後における該
関数の変化から、該注入液晶の進行方向と速さを算出す
る手段、及び前記算出された速さと、前記プログラム上
に設定された速さの差を求め、該差の値の正負に応じ
て、前記注入条件パラメーターを補正することにより、
前記差の補正を行う手段を有することを特徴とする。

【００１５】また、前記注入条件パラメーターとして
は、圧力かつ／または温度であり、前記注入された液晶
の進行方向と速さを算出する所定地点が、表示面上にお
いて等間隔で行列状に配置されていることが好ましい。
また、本発明の装置は前記液晶としてカイラルスメクチ
ック液晶を用いる場合、前述したように液晶セル間隔を
特に小さく設定する為、液晶注入条件の微細な制御が必
要となり好適である。

【００１６】本発明の液晶素子の製造装置の一態様につ
いて図面を参照しさらに詳しく説明する。

【００１７】図１は本発明の装置の液晶注入工程におけ
る全体構成の一例について、その概略を示す。

【００１８】同図において、（Ａ）は液晶パネルの表示
面に対して位置が固定されたビデオカメラであり注入工
程におけるパネル面内の液晶注入状態を経時的に撮影す
る。該ビデオカメラと液晶パネル面の位置関係は図２に
示す如く一定間隔が保たれている。

【００１９】本発明においては、液晶パネル面内での注
入液晶の進行速度計測点（画像撮影点）は、例えば図３
に示されるようにあらかじめパネル面２０内において行
列状に等間隔で設定されている（点２１）。この間隔が
せまいほど密度の高いデータが得られる。

【００２０】図１における（Ｂ）は、上記の如く撮影さ
れた画像情報に基して各設定点における注入液晶の進行
速度を算出する手段である。かかる手段における注入液
晶の進行速度を算出するプロセスについて図４を参照し
て説明する。

【００２１】図４は設定された計測点のひとつである点
Ｐ近傍を拡大した模式図である。ここで、時間ｔ₁ にお
いては、液晶の最先端部は曲線２２で示される位置にあ
るとする。

【００２２】ここで、前記画像情報にｘ−ｙ座標系を設
定する。このとき、曲線２２はｙ＝Ｆ₀ （ｘ）と表現す
ることができるはずである。したがってＦ₀ （ｘ）を、
既知の級数群ｆ_n （ｘ）（ｎは自然数）を用いて、

【００２３】

【外１】と表現できると仮定し、この係数ａ_n （ｎ＝１〜ｉ）を
カーブフィッティングを行うことにより決定する。ただ
し、ｆ_n （ｘ）としてはフーリェ級数、もしくは｛ｘ
ⁿ 、（ｎ＝１〜ｉ）｝なる級数群を用い、両者のうちで
カーブフィッティング結果のよいものを採用すればよ
い。

【００２４】これによりｙ＝Ｆ₀ （ｘ）の式が決定され
る。

【００２５】この最先端部分が、時間ｔ₀ ＋Δｔにおい
ては点Ｐをこえて曲線２３の位置に達した場合、該曲線
２３も、前記カーブフィッティング手法を用いて、ｙ＝ＦΔ（ｘ）と関数化することができる。

【００２６】次にｙ＝Ｆ₀ （ｘ）とｙ＝ＦΔ（ｘ）なる
２つの関数から、前記設定された位置Ｐにおける注入液
晶の進行速度を算出する方法を説明する（図４参照）。

【００２７】前記点Ｐから、ｙ＝Ｆ₀ （ｘ）、ｙ＝ＦΔ
（ｘ）に下ろした法線のそれぞれの曲線との交点をＮ
₀ 、ＮΔとする。このとき点Ｐを通過する注入液晶がΔ
ｔ時間の間に進行する距離は、

【００２８】

【外２】である。そしてΔｔが微小である場合には、前記距離
（１）をΔｔで割ったものを、点Ｐにおける注入液晶の
進行の速さとみなす。

【００２９】また、

【００３０】

【外３】のなす角の０°からのズレは、注入液晶の進行のムラを
反映するものである。

【００３１】一方、図１における手段（Ｃ）は液晶注入
の条件パラメーターを制御する手段である。かかる手段
（Ｃ）では、（Ｂ）で算出された進行速度を（Ｖ_exとす
る）と、あらかじめ設定された注入条件（速度）プログ
ラム（Ｄ）上の設定値Ｖ_prとの差ΔＶ（＝Ｖ_ex−Ｖ_pr）
の値によって、注入条件パラメーター、例えば圧力、温
度、もしくはその両者双方の値を変化することでΔＶの
補正を行う。

【００３２】また、

【００３３】

【外４】の方向の差異を比較することで、注入の際の液晶の進行
の向きも把握できるので、この方向性を示すデータをも
とに、注入進行の方向を制御することも可能である。

【００３４】こうして、手段（Ｃ）において液晶注入の
速度をはじめとする種々の注入条件パラメーターの補正
を行い、この補正に関する情報によって注入条件プログ
ラム（Ｄ）上に設定された注入条件パラメーターを変化
させて液晶パネルにフィードバックし、液晶注入工程を
コントロールする。

【００３５】

【実施例】以下本発明を実施例に沿って更に詳細に説明
する。尚、これら実施例は本発明の理解を容易にする目
的で記載されるものであり、本発明を特に限定されるも
のではない。

【００３６】Ａ４サイズ、セルギャップ１．５μｍ、液
晶注入口長が１７ｃｍ、両基板界面に垂直配向処理を施
したセルに対して、１１０℃で２時間のプリベークを行
った後に、以下に示すような相転移経列を有するピリミ
ジン系液晶を注入する。

【００３７】

【外５】

【００３８】図５及び６は、本実施例で用いた液晶注入
のための夫々圧力及び温度に関する注入パラメータのテ
ンプレート（従来通常の注入プログラム値）と、リアル
タイムで注入液晶の波面解析データ群で補正を行った実
際のパラメータ履歴の関係の一例を示す。尚同図
（Ａ）、（Ｂ）において横軸の注入時間は一致する。本
プログラムは、以下の段階に分かれている。

【００３９】まず、注入初期の段階では、急激な液晶の
進行による注入口付近に発生する注入不良部をなくす為
に、主に加熱による注入により、液晶の進行を抑えてい
る。

【００４０】注入中期の段階では、液晶の注入に従い液
晶の進行速度が低下するのを防ぎ、進行速度が略一定に
なるように徐々に加圧している。尚、常圧以上の加圧で
はＮ₂ ガス等の不活性ガスを導入することができる。

【００４１】注入末期の段階では、加圧状態のまま温度
降下することにより、ガラス基板と液晶材料の膨張率の
違いから生じる未注入部をなくしている。そして、液晶
の注入が完了すると常温、常圧に戻される。

【００４２】図７に本発明を採用した場合のパネル内で
の注入液晶波面の速度ベクトル分布、図８に標準のテン
プレートのみを用いた場合のパネル内での注入液晶波面
の速度ベクトル分布を示す。

【００４３】これらの図より、本発明においては液晶注
入の開始時から終了時に至るまで一定の平行な直線状の
波面で液晶注入が行われるのに比べて（図７）、テンプ
レートのみを用いた注入を実施すると注入口近傍では曲
率が大きい凸面、中央部で平面、注入終了部では曲率の
大きな凹面の波面形状で注入が行われ、各部における液
晶の進行速度（進行方向、速さ）が大きく異なる（図
８）。

【００４４】また、製造ロットのばらつきにより以上の
値は無視できない広がりをもつ。

【００４５】本発明の実施例では、パネル上の計測点Ｐ
ｉ（ｔ）Ｐ_i+1 （ｔ＋Δｔ）での速度の測定値を求め、
それぞれをｖ（ｔ）、ｖ（ｔ＋Δｔ）とするとき、｜Ａ
ｒｇ（ｖ（ｔ））−Ａｒｇ（ｖ（ｔ＋Δ））｜＞ＴｈＡ
ｒｇの時には温度をΔＴ上げ、ｖ（ｔ）−ｖ（ｔ＋Δ
ｔ）＞ＴｈＶｅｌの時には圧力をΔｐあげる補正をテン
プレートに対して行う。

【００４６】この補正は一定のサンプルレート：ｔｉｎ
ｔで行われる。

【００４７】本実施例、例えばＴｈＡｒｇ＝（ｖ（ｔ）
＋ｖ（ｔ＋Δｔ））／２０、ＴｈＶｅｌ＝（ｖ（ｔ）−
（ｔ＋Δｔ））／２０、ΔＴ＝Ｔ（ｔ）／２０、ΔＰ＝
Ｐ（ｔ）は所定の時間とする。ここでｖ（ｔ）、Ｔ
（ｔ）、Ｐ（ｔ）は時刻ｔにおける観測点を通過する液
晶の速度、温度、圧力を意味する。

【００４８】上述した本発明の実施例では、注入液晶の
進行速度の変動を補正するための注入条件パラメーター
として、温度及び圧力を選択したが、かかるパラメータ
ーは例えば注入される液晶材料の種類、その粘性等の特
性、パネルにおけるセルギャップ、パネルの形状、大き
さをはじめとする様々な要素に応じて適宜選択すること
ができる。例えば、温度を一定値に設定し、注入液晶の
速度に応じて圧力パラメーターの補正を行うことや、逆
に圧力を一定にして温度の補正を行うこともできる。

【００４９】また、温度・圧力の各テンプレートについ
て図５及び図６に示すものに限定されず、上記要素に応
じて適切に設定することができる。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば液
晶素子の製造プロセスにおける注入工程中における液晶
のセル内での進行方向のばらつきや、進行速さのばらつ
きを極力抑制することができるので、表示面内での液晶
の配向の均一性を従来と比べて飛躍的に向上することが
でき、良好な表示特性を持った液晶素子を得ることが可
能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の注入装置の一態様の構成を示す説明図
である。

【図２】本発明の一態様において、注入工程時のパネル
面内に対する液晶注入状態を撮影する手段の配置を示す
図である。

【図３】本発明の一態様における、液晶パネル面内での
注入液晶の進行速度計測点の配置を示す図である。

【図４】画像情報から注入速度を算出する方法を示す図
である。

【図５】本発明の実施例で用いた注入工程時における圧
力条件のプログラム（テンプレート）及び補正された実
際の圧力履歴を表す線図である。

【図６】本発明の実施例で用いた注入工程時における温
度条件のプログラム（テンプレート）及び補正された実
際の温度履歴を表す線図である。

【図７】本発明の実施例における注入液晶の先端部形状
及び各計測点での速度ベクトルを示す図である。

【図８】従来の標準条件における注入液晶の先端部形状
及び各計測点での速度ベクトルを示す図である。

【符号の説明】

ＡビデオカメラＢ注入液晶の進行速度算出手段Ｃ液晶注入条件パラメーター制御手段Ｄ液晶注入条件プログラム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の工程を行う液晶素子の製造装置で
あって、あらかじめ設定しておいた経時変化注入速度プ
ログラムに沿って注入条件パラメーターを変化させなが
ら液晶を注入する工程を具備し、該工程において注入工
程の際のパネル面内の液晶注入状態を撮影する手段、前
記撮影により得られた画像において注入された液晶の最
先端部分を関数化し、表示面内に設けられた所定地点の
通過する前後における該関数の変化から、該注入液晶の
進行する方向と速さを算出する手段、及び前記算出され
た速さと、前記プログラム上に設定された速さの差を求
め、該差の値の正負に応じて、前記注入条件パラメータ
ーを補正することにより、前記差の補正を行う手段を有
することを特徴とする液晶素子の製造装置。
【請求項２】前記注入条件パラメーターが圧力及び／
または温度である請求項１に記載の液晶素子の製造装
置。
【請求項３】前記注入された液晶の進行方向と速さを
算出する所定地点が、表示面上において等間隔で行列状
に配置されている請求項１に記載の液晶素子の製造装
置。
【請求項４】前記液晶がカイラルスメクチック液晶で
ある請求項１〜３のいずれかに記載の液晶素子の製造装
置。