JPH08201822A - 液晶注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】セルギャップ不良や、耐衝撃性の低下や、液晶
注入時におけるセルの破損等を防止する。 【構成】液晶注入装置２０において、ＬＣＲ計２３がセ
ルＡの静電容量を測定し、制御用パソコン２５は、測定
した静電容量に基づきセルギャップ量を演算する。そし
て、注入機制御系２６は、セルギャップ量の変化が大き
い場合には、排気制御系２２を操作して排気速度を減少
せしめ、セルギャップ量の変化が小さい場合には排気速
度をそのまま維持する。これにより、真空槽２１は適正
な速度にて排気され、セルＡのセルギャップ量はほぼ一
定に維持される。したがって、セル内外の圧力差によっ
てセルギャップが増加したり、セルの耐衝撃性が低下し
たりすることもない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、真空に保持したセル内
部に液晶を注入する液晶注入装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶素子（特に液晶表示素子）は、図１
(a) に示すように、一対の電極基板１０ａ，１０ｂを備
えている。これらの電極基板１０ａ，１０ｂはガラス基
板１１ａ，１１ｂをそれぞれ備えており、このガラス基
板１１ａ，１１ｂの表面には、それぞれ情報電極群１２
ａ，…と走査電極群１２ｂ，…とが形成されている。そ
して、これらの電極群１２ａ，…，１２ｂ，…は絶縁膜
１３ａ，１３ｂや配向制御膜１４ａ，１４ｂによって被
覆されており、２つの電極基板１０ａ，１０ｂはシール
材１９を介して貼り合わされている（図１(b) 参照）。
また、これらの電極基板１０ａ，１０ｂは所定の間隙ｄ
（以下、“セルギャップｄ”とする）を形成しており、
そのセルギャップには液晶１５が挟持されている。

【０００３】次に、この液晶素子Ｐの製造方法について
説明する。

【０００４】まず、液晶素子Ｐの製造に際しては、ガラ
ス基板１１ａ，１１ｂの表面に電極群１２ａ，…，１２
ｂ，…や絶縁膜１３ａ，１３ｂ等を形成して、電極基板
１０ａ，１０ｂを構成する。そして、一方のガラス基板
１１ａ又は１１ｂの端縁に沿ってシール材１９を塗布
し、２枚の電極基板１０ａ，１０ｂを貼り合わせる（以
下、電極基板１０ａ，１０ｂを貼り合わせた構造体を
“セルＡ”とする）。

【０００５】このようにしてセルＡが形成されると、セ
ルＡには液晶注入装置によって液晶１５が注入される。
すなわち、この液晶注入装置は真空槽を備えており、真
空槽には真空ポンプ（排気手段）が取り付けられて真空
引きされるようになっている。このような真空槽の内部
にセルＡが配置されると、セルＡの未接着部分１９ａ
（以下、“注入口１９ａ”とする。図１(b) 参照）を介
してセル内部の空気も排気され、液晶溜め（液晶注入手
段）と注入口１９ａとを連通することにより液晶注入が
行なわれる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、注入口１９
ａは、図１(b) に示すように、セルＡの１辺の一部にし
か開口されておらず、セルギャップも小さいものである
ため（例えば、強誘電性液晶表示素子の場合には１μｍ
程度）、セル内部の排気効率（排気コンダクタンス）は
極めて低く、したがって、真空槽内の空気を大きな速度
で排気した場合には、真空槽内部の気圧が直に低下する
のに比べてセル内部の気圧はなかなか低下せず、セル内
部とセル外部とで大きな圧力差が生じ易かった。そのた
め、セルギャップｄが広がってしまい、液晶注入後にお
いてもセルギャップは広がったままで保持されてセルギ
ャップ不良になるという問題があった。また、液晶素子
の耐衝撃性をそこね、最悪の場合にはセルが破壊されて
しまうという問題があった。

【０００７】したがって、このような問題を回避すべ
く、セル内外圧力差が大きくならないような速度で排気
する必要があるが、この排気速度は液晶注入後のセルギ
ャップ量やセル強度等から間接的・経験的に求められる
ものであり、最適な排気速度を設定するのに多くの時間
を必要とし、その分、生産効率が低下していた。

【０００８】また、最適な排気速度は、パネル構成（膜
構成、スペーサ及び接着粒子の散布条件）によって、或
はパネル製造プロセスによってロット毎に異なるもので
あり、セルギャップの広がり等の問題を回避するために
は十分に遅い速度で排気する必要があり、より一層生産
効率を低下させていた。

【０００９】そこで、本発明は、排気速度或は液晶注入
速度をセルギャップ量に応じて制御した上で液晶を注入
することにより、セルギャップ不良等の無い液晶素子
（特に液晶表示素子）を効率良く生産する液晶注入装置
を提供することを目的とするものである。

【００１０】また、本発明は、セルにおける相対向する
一対の電極群をそれぞれ短絡せしめることにより、セル
全体の静電容量を測定可能とし、セルギャップ不良等の
無い液晶素子、特に液晶表示素子を効率良く生産する液
晶注入装置を提供することを目的とするものである。

【００１１】さらに、本発明は、セルにおける相対向す
る一対の電極群を複数本毎にそれぞれ短絡せしめること
により、セルの静電容量を所定領域毎に測定可能とし、
セルギャップ不良等の無い液晶素子、特に液晶表示素子
を効率良く生産する液晶注入装置を提供することを目的
とするものである。

【００１２】またさらに、本発明は、所定時間毎のセル
ギャップ量の変化に基づいて排気速度又は液晶注入速度
を制御することにより、セルギャップ不良等の無い液晶
素子、特に液晶表示素子を効率良く生産する液晶注入装
置を提供することを目的とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述事情に鑑
みなされたものであって、セルが配置される真空槽と、
該真空槽に取り付けられて該真空槽内部の真空引きを行
なう排気手段と、前記セルに液晶を注入する液晶注入手
段と、を備え、前記排気手段によって前記セルの内部を
真空にすると共に該真空にしたセルに前記液晶注入手段
によって液晶を注入する液晶注入装置において、前記セ
ルの静電容量を測定する静電容量測定手段と、該静電容
量測定手段からの信号に基づきセルギャップ量を演算す
る演算手段と、該演算手段からの信号に基づき前記排気
手段又は前記液晶注入手段を制御して排気速度又は液晶
注入速度を制御する制御手段と、を備えたことを特徴と
する。この場合、前記静電容量測定手段が、セルにおけ
る相対向する一対の電極群をそれぞれ短絡せしめる第１
の接続部材、を有し、かつ、前記静電容量測定手段が、
セル全体の静電容量を測定する、ようにしてもよい。ま
た、前記静電容量測定手段が、セルにおける相対向する
一対の電極群を複数本毎にそれぞれ短絡せしめる第２の
接続部材、を有し、かつ、前記静電容量測定手段が、セ
ルの静電容量を所定の領域毎に測定する、ようにしても
よい。さらに、前記静電容量測定手段が、静電容量の変
化を所定時間毎に測定し、前記演算手段が、前記静電容
量測定手段からの信号に基づき所定時間毎のセルギャッ
プ量の変化を演算し、かつ、前記制御手段が、前記演算
手段からの信号に基づき前記排気手段又は前記液晶注入
手段を制御して排気速度又は液晶注入速度を制御する、
ようにしてもよい。

【００１４】

【作用】以上構成に基づき、真空槽の内部は排気手段に
よって真空引きされ、該真空槽に配置されたセルの内部
も該排気手段によって真空にされる。このとき、静電容
量測定手段は、セルの静電容量を測定し、演算手段に対
して信号を送る。次に、該演算手段は、前記静電容量測
定手段からの信号に基づきセルギャップ量を演算すると
共に、制御手段に対して信号を送る。そして、該信号が
送られた制御手段は、排気手段又は液晶注入手段を制御
して排気速度又は液晶注入速度を制御する。これによ
り、セル内部には適正に液晶が注入される。

【００１５】

【実施例】以下、図２乃至４に沿って、本発明の実施例
について説明する。なお、図１に示すものと同一部分は
同一符号を付して説明を省略する。

【００１６】本実施例に係る液晶注入装置２０は、図２
に示すように、真空槽２１を備えており、この真空槽２
１の内部には多数のセルＡ，…が配置されている。ま
た、この真空槽２１には、真空ポンプ等の排気制御系
（排気手段）２２が取り付けられており、真空槽２１内
部の真空引きを行なうことによりセルＡの内部を真空に
するように構成されている。また、この真空槽２１には
液晶溜め（不図示、液晶注入手段）が配置されており、
セルＡの注入口１９ａと液晶溜めとを適宜連通して、真
空にされたセル内部に液晶１５が注入されるように構成
されている。

【００１７】また、この液晶注入装置２０はＬＣＲ計
（静電容量測定手段）２３を備えている。このＬＣＲ計
２３は、２本のフレキシブルコード２３ａ，２３ａと、
各コード２３ａ，２３ａに接続された２つのコネクタ
（第１の接続部材）２３ｂ，２３ｂと、を有しており、
図３に詳示するように、一方のコネクタ２３ｂで、相対
向する一対の電極群１２ａ，…，１２ｂ，…のうちの一
方の電極群１２ａ，…を短絡させると共に他方のコネク
タ２３ｂで他方の電極群１２ｂ，…を短絡させることに
基づき、セル全体の静電容量Ｃを測定するように構成さ
れている（詳細は後述）。なお、本実施例においては、
ＬＣＤ計２３としては通信機能付き汎用ＬＣＤ計が用い
られており、このＬＣＤ計２３は制御用パソコン（演算
手段）２５とシリアル通信によって結ばれている。そし
て、このパソコン２５は、ＬＣＲ計２３からの信号に基
づき、セルギャップ量ｄを算出するように構成されてい
る（詳細は後述）。なお、このパソコン２５は、外部命
令を受け付けられるＭＰＵとプログラムとを有してい
る。

【００１８】また、このパソコン２５には注入機制御系
（制御手段）２６が接続されている。この注入機制御系
２６は、パソコン２５からの信号に基づいて排気制御系
２２を操作して、排気速度を最適に維持するように構成
されている。

【００１９】次に、本実施例の作用について図４に沿っ
て説明する。

【００２０】まず、真空槽２１内に１ロットのセルＡ，
…をセットし、その内の１つのセルＡ（モニター用セル
に該当する）にコネクタ２３ｂ，２３ｂを接続する。そ
して、装置２０を起動すると、排気制御系２２は真空槽
２１の内部の真空引きを開始する。また、予め定められ
た時間Δｔが経過した時点（ｔ（ｉ＋１）＝ｔ（ｉ）＋
Δｔ）で、ＬＣＲ系２３は、セルＡ全体の静電容量Ｃを
測定し（図４Ｓ２，Ｓ３）、該静電容量Ｃに応じた信号
をパソコン２５に送る。

【００２１】ところで一般に、静電容量Ｃと、誘電率ε
と、セルギャップ量ｄと、セル面積Ｓとの間には、

【００２２】

【式１】なる関係が成立する。ここで、パソコン２５
は、ＬＣＲ計２３からの信号と上式とを元にしてセルギ
ャップｄ（ｉ＋１）を演算し（Ｓ４）、所定時間Δｔに
おけるセルギャップ量の変化Δｄ（＝ｄ（ｉ＋１）−ｄ
（ｉ））を演算する。そして、パソコン２５は、セルギ
ャップ量の変化Δｄが所定値（＝設定値／Δｔ。例え
ば、０．１μｍ）よりも小さいか大きいかを判断し（Ｓ
５）、大きい場合には注入機制御系２６に対して排気速
度減速命令を出力し（Ｓ６）、小さい場合には排気速度
を維持命令を注入機制御系２６に対して出力する（Ｓ
７）。その結果、注入機制御系２６は排気制御系２２を
操作して、排気速度が最適に維持され、セルギャップは
最適範囲に維持される。このような排気速度の制御は、
所定時間Δｔ毎に行なわれる（Ｓ２，Ｓ８）。

【００２３】以上のようにして最適な排気速度が求めら
れるが、同一ロットの他のセルＡ，…に対しては、同じ
排気速度条件で液晶注入が行なわれる。なお、Δｔはオ
ペレータが任意に設定できるようになっている。

【００２４】次に、本実施例の効果について説明する。

【００２５】本実施例によれば、最適な排気速度がロッ
ト毎に求められ、最適な排気速度条件の下で液晶注入が
行なわれる。したがって、セルギャップ不良の発生を防
止でき、液晶素子Ｐの耐衝撃性を損ねることもなく、ま
してや、液晶注入時にセルＡ，…が破壊されてしまうこ
ともない。その結果、液晶素子Ｐの歩留りが向上され、
スループットが改善される。

【００２６】また、事前測定を行なうことなく液晶注入
と並行して排気速度条件を求めることができ、かつ、モ
ニターセルを利用して求めた排気速度条件を他のセル
Ａ，…に適用するため、液晶注入が効率良く行なわれ、
液晶素子Ｐの生産効率が向上される。

【００２７】さらに、本実施例によれば、ロット毎に最
適排気速度条件が求められる。したがって、パネル構成
やロット差を考慮して遅い速度で排気する必要がなく、
その分、生産効率が向上される。

【００２８】またさらに、液晶注入時にもこの測定を適
用することにより、液晶１５の誘電率が大きいため、光
学像をモニタしなくても液晶１５の注入状態をモニタで
き、その値から注入パラメータをリアルタイムで補正す
ることができ、より適正な液晶注入が可能となる。

【００２９】なお、上述実施例においては、排気速度を
制御するようにしたが、もちろんこれに限る必要はな
く、セルギャップに応じて液晶の注入速度を制御するよ
うにしてもよい。

【００３０】また、上述実施例においては、図３に示す
ように、各電極群１２ａ，…１２ｂ，…をそれぞれ全部
短絡せしめてセル全体の静電容量Ｃを測定するものとし
たが、もちろんこれに限る必要はなく、図５に示すよう
に、複数対のコネクタ（第２の接続部材）３３ｂ，…に
よって複数本毎に短絡せしめ、セルの静電容量を所定の
領域毎に独立に測定するようにしてもよい。これによ
り、各領域毎に詳細なセルギャップ量を測定でき、より
適正な制御が可能となる。

【００３１】さらに、上述実施例においては、所定時間
Δｔ毎に静電容量Ｃを測定し（図４Ｓ３参照）、該静電
容量Ｃに基づいてセルギャップ量の変化量Δｄを演算す
るものとしたが（図４Ｓ５参照）、もちろんこれに限る
必要はない。以下、他の例について説明する。

【００３２】すなわち、セルギャップの変化量Δｄと静
電容量の変化量ΔＣとの関係は、式１を微分することに
より、

【００３３】

【式２】のごとく求まる。したがって、ＬＣＲ計２３や
パソコン２５によって静電容量の変化量ΔＣを求め、か
つ、上式からセルギャップの変化量Δｄを求めるように
してもよい。なお、セルギャップ量ｄが１μｍ程度の強
誘電性液晶表示素子の場合には、Δε及びΔＳを０とし
て演算する。

【００３４】また、本実施例に係る装置は、強誘電性液
晶表示素子の液晶注入に用いた場合特に大きな効果を得
ることが可能であるが、他の液晶表示素子の液晶注入に
用いることもできる。

【００３５】さらに、上述実施例においてはモニターセ
ルについてのみ排気速度を制御するものとしたが、もち
ろんこれに限る必要はなく、全てのセルについても排気
速度を制御するようにしてもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
最適な排気速度又は液晶注入速度の下で液晶注入が行な
われる。したがって、セルギャップ不良の発生を防止で
き、液晶素子の耐衝撃性を損ねることもなく、まして
や、液晶注入時にセルが破壊されてしまうこともない。
その結果、液晶素子の歩留りが向上され、スループット
が改善される。特に、静電容量測定手段が、セルの静電
容量を所定の領域毎に測定するようにした場合には、各
領域毎に詳細なセルギャップ量を測定でき、より適正な
制御が可能となる。

【００３７】また本発明によれば、事前測定を行なうこ
となく液晶注入と並行して排気速度条件等を求めること
ができるため、液晶注入が効率良く行なわれ、液晶素
子、特に液晶表示素子の生産効率が向上される。

【００３８】さらに本発明によれば、排気速度や液晶注
入速度を必要以上に遅くしておく必要がなく、その分、
生産効率が向上される。

【図面の簡単な説明】

【図１】液晶素子の構造を示す図であり、(a) は断面
図、(b) は平面図。

【図２】本発明の一実施例に係る液晶注入装置の全体構
成を示すブロック図。

【図３】ＬＣＲ計とセルとの接続を説明するための図。

【図４】液晶注入装置の作動を説明するためのフローチ
ャート図。

【図５】ＬＣＲ計とセルとの接続の他の例を説明するた
めの図。

【符号の説明】

１２ａ，…，１２ｂ，… 電極群 １５ 液晶 ２０ 液晶注入装置 ２１ 真空槽 ２２ 排気制御系（排気手段） ２３ ＬＣＲ計（静電容量測定手段） ２３ｂ，２３ｂ コネクタ（第１の接続部材） ２５ 制御用パソコン（演算手段） ２６ 注入機制御系（制御手段） ３３ｂ，… コネクタ（第２の接続部材） Ａ，… セル

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セルが配置される真空槽と、該真空槽に
   取り付けられて該真空槽内部の真空引きを行なう排気手
   段と、前記セルに液晶を注入する液晶注入手段と、を備
   え、前記排気手段によって前記セルの内部を真空にする
   と共に該真空にしたセルに前記液晶注入手段によって液
   晶を注入する液晶注入装置において、 前記セルの静電容量を測定する静電容量測定手段と、 該静電容量測定手段からの信号に基づきセルギャップ量
   を演算する演算手段と、 該演算手段からの信号に基づき前記排気手段又は前記液
   晶注入手段を制御して排気速度又は液晶注入速度を制御
   する制御手段と、 を備えたことを特徴とする液晶注入装置。
2. 【請求項２】 前記静電容量測定手段が、セルにおける
   相対向する一対の電極群をそれぞれ短絡せしめる第１の
   接続部材、を有し、かつ、 前記静電容量測定手段が、セル全体の静電容量を測定す
   る、 ことを特徴とする請求項１記載の液晶注入装置。
3. 【請求項３】 前記静電容量測定手段が、セルにおける
   相対向する一対の電極群を複数本毎にそれぞれ短絡せし
   める第２の接続部材、を有し、かつ、 前記静電容量測定手段が、セルの静電容量を所定の領域
   毎に測定する、 ことを特徴とする請求項１記載の液晶注入装置。
4. 【請求項４】 前記静電容量測定手段が、静電容量の変
   化を所定時間毎に測定し、 前記演算手段が、前記静電容量測定手段からの信号に基
   づき所定時間毎のセルギャップ量の変化を演算し、か
   つ、 前記制御手段が、前記演算手段からの信号に基づき前記
   排気手段又は前記液晶注入手段を制御して排気速度又は
   液晶注入速度を制御する、 ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の
   液晶注入装置。