(57)【要約】【課題】液晶セルに液晶を注入する場合に、液晶を充填して液晶セルのギャップを適正にするまでの時間を短縮できる液晶注入方法を提供する。【解決手段】周縁部に配置されたシール材を用いて所定の間隔で貼りあわされた一対の基板を含む液晶セルにおける基板間に、シール材の一部に設けられた開口部から液晶を注入する液晶注入方法であって、液晶セルを配置する真空槽内の圧力を真空状態に制御し、真空槽内が真空状態になった後、液晶セルに注入する液晶を貯留する液晶槽に接続されたノズルを開口部に接触させ、液晶槽を加圧しながら基板間に液晶を注入し、基板間に液晶を注入しているときに、真空槽内を加圧する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周縁部に配置されたシール材を用いて所定の間隔で貼りあわされた一対の基板を含む液晶セルにおける当該基板間に、前記シール材の一部に設けられた開口部から液晶を注入する液晶注入方法であって、
前記液晶セルを配置する真空槽内の圧力を真空状態に制御し、
前記真空槽内が真空状態になった後、前記液晶セルに注入する液晶を貯留する液晶槽に接続されたノズルを前記開口部に接触させ、前記液晶槽を加圧しながら前記基板間に液晶を注入し、
前記基板間に液晶を注入しているときに、前記真空槽内を加圧する
ことを特徴とする液晶注入方法。
【請求項２】
液晶槽に加圧する圧力が真空槽内の圧力よりも大きくなるように当該真空槽内を加圧する
請求項１記載の液晶注入方法。
【請求項３】
真空槽内を大気圧以上に加圧する
請求項１または請求項２記載の液晶注入方法。
【請求項４】
矩形に形成されたノズルの注入口を開口部に接触させて基板間に液晶を注入する
請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載の液晶注入方法。
【請求項５】
周縁部に配置されたシール材を用いて所定の間隔で貼りあわされた一対の基板を含む液晶セルにおける当該基板間に、前記シール材の一部に設けられた開口部から液晶を注入する液晶注入装置であって、
前記液晶セルを配置する真空槽と、
前記真空槽内の圧力を制御する真空槽圧力制御手段と、
前記液晶セルに注入する液晶を貯留する液晶槽と、
前記液晶槽に接続されたノズルと、
前記ノズルを介して前記基板間に注入する液晶の圧力を制御する液晶注入圧力制御手段とを備え、
前記真空槽圧力制御手段は、前記真空槽内を真空状態に制御し、
前記液晶注入圧力制御手段は、前記真空槽内が真空状態になった後、前記開口部にノズルを接触させ、前記液晶槽を加圧しながら前記基板間に液晶を注入し、
前記真空槽圧力制御手段は、前記液晶注入圧力制御手段が液晶を注入しているときに、前記真空槽内を加圧する
ことを特徴とする液晶注入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶セルに液晶を注入する液晶注入方法、液晶注入装置および液晶を注入して製造される液晶セルの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶セルは、相対向した一対の基板と、これら基板の周辺部に配置されたシール部で構成され、両基板は、スペーサにより所定の間隔に保持した状態で貼り合わされている。両基板を貼り合わせた状態で液晶を注入する場合、液晶セルのシール部には液晶を注入するための液晶注入口が設けられ、この液晶注入口を介して液晶セル内に液晶が注入される。
【０００３】
図６は、液晶セルに液晶を注入する方法を示す説明図である。図６（ａ）に示すように、真空槽３０（以下、チャンバと記すこともある。）内には、液晶セル２０に液晶６０を注入するために用いられる液晶ボート６１が配置される。また、チャンバ内では、液晶注入口が下方になるようにキャリア６２を用いて液晶セル２０が固定される。
【０００４】
ここでチャンバを真空にすると、液晶注入口を介して液晶セル内も真空になる。この状態で液晶６０の入った液晶ボート６１に液晶注入口を浸漬させる（図６（ｂ）参照）。その後、大気を開放してチャンバ内の圧力を復圧する（以下、「大気圧を注入する」と記すこともある。）と、液晶セル内とチャンバ内との圧力差によって液晶注入口を介して液晶セル内へ液晶の注入が開始され、一定の放置時間（ギャップ制御時間と記すこともある。）を経て液晶の注入が完了する（図６（ｃ）参照）。以下、図６に示す液晶の注入方法を大気注入方式と記す。
【０００５】
一方、近年、液晶を注入するセルのセルサイズが大きくなっており、液晶の注入方法として大気注入方式を用いた場合、液晶の注入に数時間から十数時間かかる場合がある。液晶セル内に液晶を注入する方法として、滴下注入法（ＯＤＦ：One Drop Fill ）も知られているが、少量多品種の製品には向かない注入方式である。そこで、大気注入方式を用いて液晶セルを製造する際、液晶を注入する圧力を大気以上に加圧することで、液晶注入時間を短縮させる方法が用いられることがある。
【０００６】
図７は、液晶セルに液晶を注入する他の方法を示す説明図である。図７に示す方法は、図６に示す方法と同様、チャンバ内に液晶ボート６１が配置され、キャリアを用いて液晶セルが固定された状態でチャンバを真空にする（図７（ａ）参照）。この状態で液晶６０の入った液晶ボート６１に液晶注入口を浸漬させた後、図７（ｂ）に示すようにチャンバ内の圧力を１気圧以上に加圧することで、液晶セル内に液晶がより早く注入されるようになり、液晶セル内に液晶が満たされるまでの時間が短縮される（図７（ｃ）参照）。以下、図７に示す液晶の注入方法を加圧注入方式と記す。なお、図７（ｂ）に示す白抜き矢印６２は、チャンバ内を加圧していることを示す。
【０００７】
また、特許文献１には、液晶注入に要する時間を短縮するため、チャンバ内を真空にした後、チャンバ内を減圧したままで液晶注入口から液晶を加圧しながら注入することが記載されている。また、特許文献２は、液晶貯留タンクを加圧して液晶セルに液晶を注入することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−３３７９５８号公報
【特許文献２】特開２００３−２３３０８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
大気圧注入方式の改善策として加圧注入方式を用いる場合、チャンバ内の圧力を１気圧以上にすることで、チャンバ内にある液晶にも同じ圧力をかけることができるため、液晶セルに液晶を充填するまでの時間を大幅に短縮することが可能である。
【００１０】
しかし、液晶注入中、液晶セル内で液晶が満たされていない箇所は真空状態であり、チャンバ内の圧力を１気圧以上にしたことで、その箇所には１気圧以上の力がかかることになる。そのため、液晶セルにはギャップが低くなった状態で液晶が注入されることになり、液晶セル内に液晶が満たされたときのギャップが、大気圧注入方式で大気圧を注入するときよりも低い状態になる。この状態から適正なギャップにするためには、より長い放置時間（ギャップ制御時間）を必要とするため、大気圧注入方式と比較した場合、十分な時間短縮効果が得られないという課題がある。
【００１１】
一方、特許文献１や特許文献２に記載された方法のように、加圧しながら液晶をセル間に注入した場合、液晶注入による圧力が液晶セル内にかかってしまう。そのため、ギャップが逆に高くなってしまい、ギャップ制御時間を考慮すると、やはり十分な時間短縮効果が得られないという課題がある。
【００１２】
そこで、本発明は、液晶セルに液晶を注入する場合に、液晶を充填して液晶セルのギャップを適正にするまでの時間を短縮できる液晶注入方法、液晶注入装置および液晶を注入して製造される液晶セルの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明による液晶注入方法は、周縁部に配置されたシール材を用いて所定の間隔で貼りあわされた一対の基板を含む液晶セルにおける基板間に、シール材の一部に設けられた開口部から液晶を注入する液晶注入方法であって、液晶セルを配置する真空槽内の圧力を真空状態に制御し、真空槽内が真空状態になった後、液晶セルに注入する液晶を貯留する液晶槽に接続されたノズルを開口部に接触させ、液晶槽を加圧しながら基板間に液晶を注入し、基板間に液晶を注入しているときに、真空槽内を加圧することを特徴とする。
【００１４】
具体的には、液晶槽に加圧する圧力が真空槽内の圧力よりも大きくなるように真空槽内を加圧する。また、真空槽内を大気圧以上に加圧することが好ましい。
【００１５】
また、矩形に形成されたノズルの液晶出力端を開口部に接触させて基板間に液晶を注入することが好ましい。
【００１６】
本発明による液晶注入装置は、周縁部に配置されたシール材を用いて所定の間隔で貼りあわされた一対の基板を含む液晶セルにおける基板間に、シール材の一部に設けられた開口部から液晶を注入する液晶注入装置であって、液晶セルを配置する真空槽と、真空槽内の圧力を制御する真空槽圧力制御手段と、液晶セルに注入する液晶を貯留する液晶槽と、液晶槽に接続されたノズルと、ノズルを介して基板間に注入する液晶の圧力を制御する液晶注入圧力制御手段とを備え、真空槽圧力制御手段が、真空槽内を真空状態に制御し、液晶注入圧力制御手段が、真空槽内が真空状態になった後、開口部にノズルを接触させ、液晶槽を加圧しながら基板間に液晶を注入し、真空槽圧力制御手段が、液晶注入圧力制御手段が液晶を注入しているときに、真空槽内を加圧することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、液晶セルに液晶を注入する場合に、液晶を充填して液晶セルのギャップを適正にするまでの時間を短縮できる。また、本発明によれば、適正ギャップを有する液晶セルを簡便に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による液晶注入装置の一実施形態の構成例を示す説明図。
【図２】開口部にノズルを接触させた状態を示す説明図。
【図３】液晶注入方法の例を示すフローチャート。
【図４】液晶注入方法の例を示す説明図。
【図５】液晶注入時間と注入割合との関係の例を示す説明図。
【図６】液晶セルに液晶を注入する方法を示す説明図。
【図７】液晶セルに液晶を注入する他の方法を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００２０】
図１は、本発明による液晶注入装置の一実施形態の構成例を示す説明図である。本実施形態の液晶注入装置１０は、真空槽圧力制御手段３１と、液晶注入圧力制御手段４１とを備えている。
【００２１】
真空槽圧力制御手段３１は、液晶セル２０を配置する真空槽３０内の圧力を制御する。なお、本実施形態では、液晶セル２０は、周縁部に配置されたシール材を用いて所定の間隔で貼りあわされた一対の基板を含む。液晶セル２０は、例えばキャリア６２によって固定されて真空槽３０に配置される。液晶注入装置１０は、この基板間にシール材の一部に設けられた開口部から液晶を注入する。
【００２２】
真空槽圧力制御手段３１は、例えば、真空槽３０内を真空状態にしたり、真空槽内を１気圧以上に加圧（すなわち、大気圧より大きい圧力に加圧）したりする制御を行う。具体的には、真空槽圧力制御手段３１は、液晶セル２０に液晶を注入する前に真空槽３０を真空状態にし、液晶を注入している際に真空槽３０を１気圧以上に加圧する。
【００２３】
液晶注入圧力制御手段４１は、ノズル５０を介して基板間に注入する液晶の圧力を制御する。ノズル５０は、液晶セル２０に注入する液晶を貯留する液晶槽４０に接続されており、液晶槽４０内を加圧することで液晶に圧力が加えられ、ノズル５０から液晶が吐出される。
【００２４】
具体的には、液晶注入圧力制御手段４１は、真空槽圧力制御手段３１が真空槽３０を真空状態にした後で開口部にノズル５０を接触させ、液晶槽４０内の液晶を加圧しながらノズル５０を介して液晶セル２０に液晶を注入する。なお、真空槽３０を真空状態にした後でノズル５０を開口部に接触させるため、ノズル５０の内部も真空状態になる。このように、ノズル５０を使用することにより、液晶にのみ圧力を加えることができるため、液晶を注入する圧力と真空槽３０の圧力との制御を分離することが可能になる。
【００２５】
なお、開口部にノズル５０を接触させる方法は任意である。例えば、ノズル５０を固定し、キャリア６２を移動させることにより液晶セル２０を移動させて開口部にノズル５０を接触させてもよい。また、ノズル５０を開口部に向けて移動させることにより、開口部にノズル５０を接触させてもよい。
【００２６】
図２は、開口部にノズルを接触させた状態を示す説明図である。図２に示すように、液晶セル２０は、シール材２２が基板２１の周縁部に配置され、ギャップ材（図示せず）を用いて一対の基板２１が所定の間隔で貼りあわされている。また、シール材２２の一部には、基板２１の間に液晶６０を注入するための開口部２３が形成される。
【００２７】
なお、開口部２３周辺では、基板２１の端面に達するようにシール材２２ａが配置される。シール材２２の角が基板２１の端面まで存在することにより、注入される液晶が液晶セル２０内以外に漏れることを抑制できる。
【００２８】
ノズル５０には、液晶６０を基板２１の間に注入するための注入口５１が形成され、開口部２３と注入口５１とを接触させて液晶６０を基板２１の間に注入する。なお、注入口５１の面積は、開口部２３の面積よりも小さく形成される。
【００２９】
また、注入口５１の形状は矩形であることが好ましい。注入口５１は、幅が狭く、接触位置により注入する液晶の量の誤差を生じやすい。しかし、注入口５１の形状を矩形にすることにより、注入口５１を円形に形成した場合と比較して、注入する液晶の量の誤差を低減できる。
【００３０】
また、真空槽圧力制御手段３１および液晶注入圧力制御手段４１は、真空槽３０の中に設けられていてもよく、真空槽３０の外側に設けられていてもよい。また、真空槽３０と真空槽圧力制御手段３１、および、液晶槽４０と液晶注入圧力制御手段４１は、それぞれ一体に形成されていてもよい。
【００３１】
次に、本実施形態の液晶注入装置を用いて液晶を注入する方法を説明する。図３は、液晶注入方法の例を示すフローチャートである。また、図４は、本実施形態による液晶注入方法の例を示す説明図である。
【００３２】
まず、図４（ａ）に示すように、真空槽３０内に液晶セル２０を配置する（図３におけるステップＳ１）。そして、真空槽圧力制御手段３１は、真空槽３０内を真空状態に制御する（ステップＳ２）。液晶注入圧力制御手段４１は、真空槽３０内が真空状態になった後、開口部２３にノズル５０（より詳しくは、注入口５１）を接触させ（ステップＳ３）、液晶槽４０を加圧しながら基板２１の間に液晶６０を注入する（ステップＳ４）。
【００３３】
一方、真空槽圧力制御手段３１は、液晶注入圧力制御手段４１が液晶６０を注入しているときに、真空槽３０内を加圧する（ステップＳ５）。このとき、真空槽圧力制御手段３１は、真空槽圧力制御手段３１が真空槽３０内を加圧する圧力（以下、チャンバ内圧と記すこともある。）よりも、液晶注入圧力制御手段４１が液晶槽４０を加圧する圧力（以下、液晶注入圧と記すこともある。）の方が大きくなるように真空槽３０内の圧力を制御する。したがって、図４（ｂ）に示すように、真空槽３０と液晶にはそれぞれ別の制御によって圧力６２が加えられる。
【００３４】
より詳しくは、真空槽圧力制御手段３１は、チャンバ内圧よりも液晶注入圧を高くし、所望のギャップになるように真空槽３０内の圧力を制御する。すなわち、図４（ｃ）に示すように液晶セル内を液晶が満たしたとき、チャンバ内圧よりも液晶注入圧が高いため、チャンバ内圧によってセルギャップが低くならず、適正なセルギャップにすることができる。さらに、液晶注入圧を１気圧以上にすることで、液晶が液晶セル内を満たすまでの時間を短縮できる。したがって、セルの間に液晶を注入する場合に、適正なギャップになるまでの放置時間（ギャップ制御時間）を大幅に短縮できる。
【００３５】
なお、液晶セルの大きさや生産する液晶セルの仕様等により所望のギャップは異なるため、真空槽圧力制御手段３１および液晶注入圧力制御手段４１が制御する圧力は、生産する液晶セルに応じて予め定めておけばよい。
【００３６】
図５は、液晶注入時間と注入割合との関係の例を示す説明図である。大気圧注入方式を用いた場合、上述するように多くの注入時間とギャップ制御時間を必要とする。図５に例示する実験結果によれば、加圧注入方式を用いた場合に短縮される注入時間は、大気圧注入方式に比べて最大でも二十数％程度である。しかし、本実施形態による注入方式（図５で示す「圧入方式」）を用いた場合、ギャップ制御時間はほぼ不要であるため、大気圧注入方式に比べて８０％以上も注入時間を短縮でき、加圧注入方式と比べても７０％程度の注入時間を短縮することができる。
【００３７】
このように、真空槽３０内圧と液晶注入圧とを別々に圧力制御することで、液晶がセル内を満たしたときのギャップが適正なギャップになる。そのため、液晶を充填して液晶セルのギャップを適正にするまでの時間を短縮できる。
【００３８】
また、本発明の液晶槽を詳述すると、液晶槽４０は、液晶注入制御手段４１につながるバルブと、真空槽３０につながるバルブとを有している。そして、真空槽３０内を真空状態に制御する間は、真空槽３０につながるバルブを開け、液晶注入圧力制御手段４１につながるバルブを閉じる。つまり、液晶槽４０の雰囲気を真空槽３０の雰囲気と同じにしている。このようにすることで、真空槽３０内に配置される液晶槽４０から液晶が噴出することを防止できる。なお、液晶槽４０の雰囲気が真空槽３０の雰囲気と同じなので、ノズル側に特別バルブを設けなくても、真空槽３０を真空状態にすることによってノズルから液晶が噴出することはない。
【００３９】
次に、液晶セルの開口部２３にノズル５０を接触させた後、真空槽３０とつながるバルブを閉じ、液晶注入圧力制御手段４１につながるバルブを開け、液晶注入圧力制御手段４１から液晶槽４０の液晶に圧力が加えられる。そして、液晶が液晶槽４０から押し出されノズル５０へと移動して液晶セルに注入される。
【００４０】
また、液晶槽４０に貯留される液晶の上面位置を、ノズル５０、詳しくは注入口５１の位置より低い位置に配置することが好ましい。
【符号の説明】
【００４１】
１０  液晶注入装置
２０  液晶セル
２１  基板
２２，２２ａ  シール材
２３  開口部
３０  真空槽
３１  真空槽圧力制御手段
４０  液晶槽
４１  液晶注入圧力制御手段
５０  ノズル
５１  注入口
６０  液晶
６１  液晶ボート
６２  キャリア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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