JPH08201823A - 液晶セルの製造方法および液晶セルの製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液晶セルにおける液晶注入速度を飛躍的に向
上して大幅な製造効率の向上を図る。 【構成】 外周縁でシールされ一部を注入口として開放
した小間隙を対向面間に形成した一対の基板により液晶
セル３を構成し、液晶セル３を真空室４１内に収容す
る。上記注入口を封鎖すべく液晶Ｌｃを供給する液晶滴
下治具５と、真空室４１を排気する真空ポンプ４５と、
真空室４１を大気圧に戻す可変流量バルブ４６と、真空
室４１の内圧を所定周期かつ所定圧力範囲で脈動させる
ピストン６２とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶セルの製造方法と当
該方法に使用する製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示パネルを構成する液晶セルは基
板間の小間隙（５μｍ程度）に液晶を注入したもので、
その製造装置の概要を図８に示す。図において、ヒータ
４２を内設した真空室４１内に支持台４３を設けて、該
支持台４３の中央開口上に液晶セル３を載置してある。
真空室４１には開閉バルブ４４を介して真空ポンプ４５
が接続されるとともに、大気導入用の可変流量バルブ４
６が設けてある。上記液晶セル３の一辺に沿う上方に
は、液晶滴下治具５が真空室４１の頂壁から垂下して位
置しており、その先端にはグリス状の液晶Ｌｃが担持さ
れるとともに、該液晶Ｌｃを加熱するヒータ５１が設け
られている。

【０００３】上記液晶セル３の平面図と断面図をそれぞ
れ図９、図１０に示す。液晶セル３は透明なガラス基板
１上に小間隙ｄをなしてこれより小面積の不透明な対向
基板２を設けたもので、上記小間隙ｄは対向基板２の外
周縁に沿って設けた封止材３５によりシールされてい
る。この封止材３５は対向基板２の一辺では複数箇所で
開放されて注入口３６となっている。

【０００４】上記基板１，２間の小間隙ｄ内に液晶Ｌｃ
を注入する場合には、真空室４１内を真空状態とする。
続いて液晶滴下治具５のヒータ５１によりグリス状の液
晶Ｌｃを加熱して液状となし、対向基板２の一辺に沿っ
て滴下させて上記各図に示す如く注入口３６を閉塞す
る。しかる後、真空室４１内を大気圧に復圧すると、小
間隙ｄ内の真空圧ＰO （図１１）と外方の大気圧Ｐの圧
力差により液晶Ｌｃは注入口３６より小間隙ｄ内へ押圧
注入される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、強誘電体液
晶を使用する場合には良好な配向特性を得るために基板
１，２間の小間隙ｄを１．７μｍ程度と非常に小さくす
る必要があり、間隙ｄ内への液晶注入に時間を要するこ
とが問題となっている。図１２にはその一例を示し、２
時間半程度の液晶セル加熱と真空室排気を行った後、既
述の如く液晶Ｌｃの滴下を行い、続いて可変流量バルブ
４６を開いて真空室４１内の復圧を開始する。これによ
り液晶Ｌｃの注入が開始され、その完了には約４時間程
度を必要とする。

【０００６】そこで例えば特開平５−１８１１４４７号
公報には、小間隙をなして対向する基板の板面に圧電体
を接触させて１ＫＨｚ程度の振動を与えることにより液
晶の注入を促進するようになした製造装置が示されてい
る。しかし、この装置においても注入速度の向上は未だ
十分ではない。

【０００７】本発明はかかる課題を解決するもので、液
晶セルにおける液晶注入速度を飛躍的に向上して大幅な
製造効率の向上を図ることが可能な液晶セルの製造方法
および液晶セルの製造装置を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の構成に係
る製造方法は、対向する一対の基板１，２間に形成され
る小間隙ｄを基板外周縁でシールするとともに一部を注
入口３６として開放し、真空雰囲気内において上記注入
口３６を液晶Ｌｃで封鎖して、雰囲気圧を大気圧に戻し
つつ所定周期かつ所定圧力範囲で脈動させて上記注入口
３６より液晶Ｌｃを基板１，２間に進入させるものであ
る。

【０００９】本発明の第２の構成に係る製造装置は、外
周縁でシールされ一部を注入口３６として開放した小間
隙ｄを、対向面間に形成した一対の基板１，２と、該基
板１，２を収容する真空室４１と、上記注入口３６を封
鎖すべく液晶Ｌｃを供給する液晶供給手段５と、上記真
空室４１を排気する真空排気手段４５と、上記真空室４
１を大気圧に戻す復圧手段４６と、真空室４１の内圧を
所定周期かつ所定圧力範囲で脈動させる脈動手段６２，
６７とを具備している。

【００１０】本発明の第３の構成では、上記脈動手段
は、上記真空室４１の容積を周期的に変化させるもので
ある。

【００１１】本発明の第４の構成では、上記脈動手段
は、上記真空室４１内に周期的な空気の疎密波を発生さ
せるものである。

【００１２】

【作用】上記第１および第２の構成において、基板外周
縁の注入口を液晶で封鎖した後、雰囲気圧を大気圧に戻
しつつ所定周期かつ所定圧力範囲で脈動させると、液晶
には加速的な力が作用し、液晶界面の自由エネルギーに
打ち勝って基板間の小間隙内へ液晶が効率的に注入され
る。

【００１３】上記第３および第４の構成においては、基
板の雰囲気圧を効果的に脈動させることができる。

【００１４】

【実施例】

（実施例１）小間隙ｄ（図１０参照）の間隔を１．７μ
ｍ程度と小さくした基板１，２間に液晶が進入する様子
を実験的に調べてみると、図１の上下方向へ交互に直線
的に基板間隙の間隔を大小変化させた場合、間隔の大き
い領域Ｒａでは間隔の小さい領域Ｒｂに比して右方より
注入された液晶Ｌｃの左方への進行速度が遅くなる。こ
れは図２に示すように、基板１，２間に異物が噛んで円
形領域Ｒｃで部分的に間隙間隔が拡がっている場合にも
同様で、液晶Ｌｃは間隙間隔が拡がった円形領域Ｒｃで
は進行が遅くなり、結果的にこの領域Ｒｃを避けて液晶
Ｌｃが進入する。ここで、カラー液晶の液晶セル３を考
えると、図３に示す如く、ガラス基板１上に形成された
赤、青、緑の各フィルタ３１〜３３は光透過率を調整す
るために厚みが異なっており、これらフィルタ３１〜３
３を覆う絶縁膜３４と対向基板２との間の小間隙ｄはそ
の間隔が０．５μｍ程度の範囲で変動している。したが
って、間隙ｄ内に注入されて進行する液晶Ｌｃは、既述
の如く、間隙ｄの間隔が拡がる部分でその進行速度が低
下し、このために液晶注入完了までの時間が長くなる。
かかる事象が生じる原因は、間隙ｄの間隔が拡がる部分
で進入液晶の前面に形成される界面Ｆの面積が大きくな
って自由エネルギーが増大するためであり、注入時間が
長くなる原因としてはこの方が注入抵抗の増大よりもむ
しろ大きいと考えられる。

【００１５】そこで、本発明は上記知見に基づいてなさ
れたもので、図４に製造装置の全体構成を示す。後述の
圧力脈動を生じさせる機構を除いては従来装置と同様の
構造を有している。すなわち、ヒータ４２を内設した真
空室４１内に支持台４３を設け、該支持台４３の中央開
口上に既述の構造を有する液晶セル３を載置する。真空
室４１には開閉バルブ４４を介して真空ポンプ４５が接
続されて排気がなされるとともに、可変流量バルブ４６
が設けられて復圧時の大気が導入される。上記液晶セル
３の一辺に沿う上方に、液晶滴下治具５が真空室４１の
頂壁から垂下して設けられ、その先端に担持されたグリ
ス状の液晶Ｌｃが付設のヒータ５１により加熱され、液
化して液晶セル３上に滴下する。

【００１６】上記真空室４１は一側壁が外方へ突出して
シリンダ室６１となっており、該シリンダ室６１内にピ
ストン６２が収納されて、そのロッド６３が室壁を貫通
して外部の駆動機構６４に至っている。上記ピストンロ
ッド６３の周囲は、ピストン６２外周縁と室壁との間に
設けたベローズ６５により気密性が確保されている。

【００１７】上記構造の製造装置において、図５に示す
如く、従来と同様に２時間半程度の液晶セル加熱と真空
室排気を行った後、液晶の滴下を行い、可変流量バルブ
４６を開いて真空室４１内の復圧を開始する。これによ
り液晶セル３の間隙ｄ内への液晶Ｌｃの注入が開始され
る。真空室４１内が大気に復圧された後に、上記ピスト
ン６２を前後に往復動（図４の矢印）させると、ピスト
ン６２の前進動時には真空室４１の容積が減少して内圧
が上昇し、後退動時には真空室４１の容積が増大して内
圧が低下して、圧力脈動を生じる。この場合の圧力脈動
の一例を図６に示し、１Ｋｇ／ｃｍ² を中心に０．７〜
１．３Ｋｇ／ｃｍ² の間で圧力が一秒周期で変化してい
る。このようにして、真空室４１の内圧に圧力脈動を生
じさせた結果、液晶注入に要する時間は約２時間（図
５）と、従来に比してほぼ半分へと大幅な短縮がなされ
た。この理由は、圧力脈動により液晶Ｌｃ（図３）に加
速的な力が作用して、液晶界面Ｆの自由エネルギーに打
ち勝って基板１，２間の小間隙ｄ内へ効率的に液晶Ｌｃ
が注入されるからであると考えられる。

【００１８】なお、圧力変動の幅は平均圧力に対して３
割程度の範囲とするのが良い。また圧力脈動の開始は、
真空室４１内が完全に大気に復するのを待つ必要はな
く、３００Ｔｏｒｒ程度から開始するようにしても良
い。圧力脈動の周期はピストン駆動機構６４の能力に応
じて適宜調整する。

【００１９】（実施例２）図７には製造装置の他の構造
を示す。図において、真空室４１の突出部６６内には外
部の駆動電源６８に接続されたスピーカ６７が設けてあ
り、スピーカ６７と真空室４１内はゲートバルブ６９で
隔離されている。液晶セル３内への液晶注入時には真空
室４１内を復圧しつつゲートバルブ６９を開いてスピー
カ６７を作動させる。作動したスピーカ６７は真空室４
１内に空気の疎密波を生じ、これにより液晶セル３の雰
囲気圧が脈動して、上記実施例１と同様の効果が得られ
る。本実施例は機械的作動部がなく、圧力脈動の周波数
を上げたい場合に有用である。

【００２０】

【発明の効果】以上の如く、本発明の液晶セルの製造方
法および製造装置によれば、液晶セルを構成する基板間
の小間隙内に液晶を効率的に注入することができ、製造
効率の大幅な向上が実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】注入液晶の進行度を示す液晶セルの平面図であ
る。

【図２】注入液晶の進行度を示す液晶セルの平面図であ
る。

【図３】液晶注入時のカラー液晶パネルの液晶セルの拡
大断面図である。

【図４】本発明の一実施例における製造装置の全体概略
断面図である。

【図５】液晶注入完了までのセル温度と真空度の変化を
示すグラフである。

【図６】真空室内の圧力脈動の波形図である。

【図７】本発明の他の実施例における製造装置の全体概
略断面図である。

【図８】従来の製造装置の全体概略断面図である。

【図９】液晶滴下時の液晶セルの平面図である。

【図１０】液晶滴下時の液晶セルの断面図である。

【図１１】図１０のＡ部拡大断面図である。

【図１２】従来の製造装置における液晶注入完了までの
セル温度と真空度の変化を示すグラフである。

【符号の説明】

１，２ 基板 ３ 液晶セル ３６ 注入口 ４１ 真空室 ４５ 真空ポンプ（真空排気手段） ４６ 可変流量バルブ（復圧手段） ５ 液晶滴下治具（液晶供給手段） ６２ ピストン（脈動手段） ６７ スピーカ（脈動手段） ｄ 小間隙 Ｌｃ 液晶

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向する一対の基板間に形成される小間
   隙を基板外周縁でシールするとともに一部を注入口とし
   て開放し、真空雰囲気内において上記注入口を液晶で封
   鎖して、雰囲気圧を大気圧に戻しつつ所定周期かつ所定
   圧力範囲で脈動させて、上記注入口より液晶を基板間に
   進入させることを特徴とする液晶セルの製造方法。
2. 【請求項２】 外周縁でシールされ一部を注入口として
   開放した小間隙を、対向面間に形成した一対の基板と、
   該基板を収容する真空室と、上記注入口を封鎖すべく液
   晶を供給する液晶供給手段と、上記真空室を排気する真
   空排気手段と、上記真空室を大気圧に戻す復圧手段と、
   真空室の内圧を所定周期かつ所定圧力範囲で脈動させる
   脈動手段とを具備する液晶セルの製造装置。
3. 【請求項３】 上記脈動手段は、上記真空室の容積を周
   期的に変化させるものである請求項２記載の液晶セルの
   製造装置。
4. 【請求項４】 上記脈動手段は、上記真空室内に周期的
   な空気の疎密波を発生させるものである請求項２記載の
   液晶セルの製造装置。