(57)【要約】【課題】真空注入法の生産タクトを向上させ、かつ、設備稼動率の向上を図ることができる液晶注入装置を提供する。【解決手段】真空容器と、液晶材料を貯蔵する液晶溜め部材と、該液晶溜め部材を昇降する昇降装置と、液晶セルを搬送する搬送機構と、前記液晶溜め部材と搬送機構とを一体結合にする結合機構とを備えており、対向して配置された一対の基板と、開口部を除き、前記一対の基板のあいだに形成された封止材とからなる液晶セルの内部空間に液晶材料を注入する際、搬入された液晶セルの内部空間を減圧したのち、前記真空容器内で前記液晶セルの開口部を、前記液晶材料を貯蔵する液晶溜め部材に当接して該液晶材料に直接浸して、前記真空容器を常圧にするとともに、前記開口部を液晶材料に浸した状態で、前記一対の基板を該真空容器の外部に搬送するよう構成されており、前記結合機構が、液晶溜め部材に係合する係合部材と、該係合部材を弾性的に上下自在にする弾性部材からなる液晶注入装置。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器と、液晶材料を貯蔵する液晶溜め部材と、該液晶溜め部材を昇降する昇降装置と、液晶セルを搬送する搬送機構と、前記液晶溜め部材と搬送機構とを一体結合にする結合機構とを備えており、対向して配置された一対の基板と、開口部を除き、前記一対の基板のあいだに形成された封止材とからなる液晶セルの内部空間に液晶材料を注入する際、搬入された液晶セルの内部空間を減圧したのち、前記真空容器内で前記液晶セルの開口部を、前記液晶材料を貯蔵する液晶溜め部材に当接して該液晶材料に直接浸して、前記真空容器を常圧にするとともに、前記開口部を液晶材料に浸した状態で、前記一対の基板を該真空容器の外部に搬送するよう構成されており、前記結合機構が、液晶溜め部材に係合する係合部材と、該係合部材を弾性的に上下自在にする弾性部材からなる液晶注入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示装置の製造方法およびその製造方法を用いた液晶注入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置の製造においては、基板表面に散布された直径約４μｍのスペーサによって、一対の重ね合わされた基板間全面に均一なギャップを形成し、このギャップに液晶材料を注入する液晶注入工程がある。この液晶注入工程は、ミクロンオーダのギャップに気泡の発生を抑制して、液晶材料を確実に充填しなければならないため、製造ラインの中でも、歩留向上を図る上で重要な工程として位置付けられている。
【０００３】
つぎに液晶セルを説明したうえで、代表的な液晶注入方法（真空注入方法）の概要を説明する。図１３〜１４に示すように、液晶セルＰの第１の透明性絶縁基板５０と第２の透明性絶縁基板５１には、それぞれ液晶材料と接する面に電極５２、５３が所定のパターンで設けられている。またスペーサ５４によって形成されたギャップの内部空間を基板の周囲に沿って封止するために、シール材５５が形成されている。なお液晶注入工程で、内部空間に液晶材料を充填するために、シール材５５の一部には、シール材が施されていない注入口５６が形成されている。さらにシール材５５には、スペーサ５４と同様の役割を果たす、所定の径を有するシリカ材などが混入されている。
【０００４】
従来の液晶注入方法に用いられる注入装置としては、図１５に示すように、真空容器６０内部（真空容器の全体構成は図示せず）に、昇降自在なローディングプレート６１、液晶溜め部材６２および液晶セルＰを収納したカセット６３を搬送する搬送部材６４が設けられている。まず、図１６に示すように、液晶セルＰの注入口５６が液晶溜め部材６２の液晶材料６５に浸されていない状態で、真空容器６０内を真空にし、これにより液晶セルＰの内部空間６６を、たとえば真空度約１Ｐａの真空状態にする。そして図１７に示すように、液晶注入口５６の先端を液晶材料６５に浸したのちに、真空容器６０内を大気圧にすれば、液晶セルＰの内部空間６６の圧力（真空減圧状態）と大気圧との圧力差によって、液晶材料６５が液晶セルＰの内部空間６６に充填されることになる。
【０００５】
このような真空注入方法は、注入の信頼性に優れており、かつ、高価な液晶材料を無駄なく注入できる。この真空注入方法を用いて、液晶セルの脱気、脱泡、注入口封止まで一連の各工程をインライン方式で行なう製造装置がある（特開平５−３０７１６０号公報参照）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、真空注入方法は、一般的につぎのような問題点を有している。
【０００７】
（１）基板間のギャップが極めて狭い（約４μｍ）ので、液晶材料の流入粘性抵抗が大きくなり、液晶セルの内部を液晶材料で完全に充填するには、長時間必要である。たとえば１２インチの液晶セルのばあい、約４.５時間の充填時間を要する。これは生産タクトの低下に繋がる。
【０００８】
（２）液晶材料の充填を完了するまで、一つのカセットが真空容器を専有するため、真空容器の設備稼働率が低下する。
【０００９】
そして、液晶セルの画面サイズの拡大に伴って、これらは生産性向上を図るうえで解決すべき重大な問題になってきている。
【００１０】
本発明は、叙上の事情に鑑み、真空注入法の生産タクトを向上させ、かつ、設備稼動率の向上を図ることができる液晶注入装置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】
【００１１】
本発明の液晶注入装置は、真空容器と、液晶材料を貯蔵する液晶溜め部材と、該液晶溜め部材を昇降する昇降装置と、液晶セルを搬送する搬送機構と、前記液晶溜め部材と搬送機構とを一体結合にする結合機構とを備えており、対向して配置された一対の基板と、開口部を除き、前記一対の基板のあいだに形成された封止材とからなる液晶セルの内部空間に液晶材料を注入する際、搬入された液晶セルの内部空間を減圧したのち、前記真空容器内で前記液晶セルの開口部を、前記液晶材料を貯蔵する液晶溜め部材に当接して該液晶材料に直接浸して、前記真空容器を常圧にするとともに、前記開口部を液晶材料に浸した状態で、前記一対の基板を該真空容器の外部に搬送するよう構成されており、前記結合機構が、液晶溜め部材に係合する係合部材と、該係合部材を弾性的に上下自在にする弾性部材からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１にかかわる発明によれば、液晶を貯蔵する液晶溜めと液晶セルを搬送する搬送機構とを一体結合にする結合機構を備えており、これにより、液晶注入工程と液晶セル搬送工程を同時に進行させることができるので、液晶注入タクトの向上と真空容器の設備稼働率の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面に基づいて本発明の液晶表示装置の液晶注入装置を説明する。
【００１４】
実施の形態１
図１に液晶注入装置の構成図を示す。なお、液晶注入装置の主要部は真空容器と液晶セルの搬送機構で構成されている。
【００１５】
図１において、６０は真空容器、Ｐは液晶セル、６４は液晶セルＰを並列に溝（図示せず）に収納するカセット６３を搬送する搬送機構の搬送部材、６２は液晶材料６５を貯蔵する液晶溜め部材、６１は液晶溜め部材６２を昇降する昇降装置のローディングプレートであって、これらは図１５に示された従来の液晶注入装置と同じ構成である。
【００１６】
本発明の一実施の形態の液晶注入装置では、前記構成に加え、液晶溜め部材６２と液晶セルＰの搬送機構の一体結合を図るために、一対の永久磁石１と、搬送部材６４に取り付けられた連結部材２および液晶溜め部材６２に取り付けられた液晶溜め連結部材３からなる結合機構を備えており、さらに液晶溜め部材６２と液晶セルＰの搬送機構の吸着時の衝撃を緩和するために、ローディングプレート６１上に電磁石４からなる衝撃緩衝機構を備えている。
【００１７】
つぎに液晶注入装置および液晶表示装置の製造方法の一実施の形態を説明する。
【００１８】
まず図２（ａ）に示すように、液晶セルＰを収納したカセット６３をカセット搬入口（図示せず）から真空容器６０内に搬入する。
【００１９】
そして液晶セルＰの液晶注入口（図示せず）を液晶材料６５に浸さない状態で真空容器６０を真空にする（図２（ｂ）参照）。
【００２０】
ついで図２（ｃ）に示すように、所定の真空度に到達したのち、ローディングプレート６１を上昇させて、液晶セルＰの液晶注入口を液晶材料６５に浸す。
【００２１】
このとき、永久磁石１の磁気クーロン力によって、連結部材２と液晶溜め連結部材３とが互いに吸着する。
【００２２】
前記永久磁石１は、本発明において、液晶溜め部材６２を吸着搬送するのに充分な、少なくとも３ｋｇ/ｃｍ2程度の磁気クーロン力を与えることができるものであれば、とくに限定されるものではなく、種々のものを用いることができる。
【００２３】
なお、前記磁気クーロン力に基づく吸着力の衝撃によって、液晶材料６５のこぼれ、または液晶セルＰの端部欠けなどの問題が懸念される。そこで、このような問題を回避するために、前記液晶溜め部材６２の吸着力に対抗して該液晶溜め部材６２に所定の時間、電流制御の電磁石４で作られる磁場を発生させる。すなわち、液晶セルＰの液晶注入口が液晶材料６５に浸され、かつ、永久磁石１と液晶溜め連結部材３との接触がなされるまで、電磁石４によって永久磁石１の磁気クーロン力以上の吸着力で、液晶溜め部材６２を吸引しておく（具体的な方法は後述する）。このようにすれば、液晶溜め部材６２が吸引固定されているので、吸着衝撃を回避でき、液晶材料６５のこぼれや、液晶セルＰの端部欠けなどの機械的ダメージを防止できる。
【００２４】
つぎに図３（ａ）に示すように、真空容器６０の真空を解除し、大気圧にする。液晶注入口を液晶材料６５に浸しているので、液晶セルＰの内部空間は、真空を解除しても、減圧状態を保つことができ、これにより大気圧と液晶セルＰの内部空間との圧力差を利用して液晶材料６５の注入を行なう。
【００２５】
ついで電磁石４への電流供給を停止したのち、ローディングプレート６１を降下させる（図３（ｂ）参照）。そして図３（ｃ）に示すように、永久磁石１の磁気クーロン力によって搬送機構の搬送部材６４に液晶溜め部材６２を結合した状態で、カセット６３を持ち上げる。
【００２６】
ついで永久磁石１の磁気クーロン力によって、液晶溜め部材６２をカセット６３とともに、真空容器６０の外部に搬送する。液晶セルＰの搬送中も液晶注入口を液晶材料６５に浸しているので、液晶材料６５の注入は継続している。
【００２７】
なお、液晶溜め部材６２と液晶セルＰの搬送機構の分離は、液晶材料６５の充填を完了した地点（完了地点を推定可能）で、前記電磁石４とは別の電磁石（図示せず）が、液晶溜め部材６２に接触し、これにより永久磁石１の磁気クーロン力以上の吸着力で（具体的な方法は後述する）液晶溜め部材６２を吸着することで行なわれる。
【００２８】
本実施の形態では、液晶セルの搬送工程と液晶注入工程を同時に行なえるので、生産タクトを向上させることができる。また液晶注入装置の真空容器を、１つのカセットが専有する時間を短縮できるので、液晶注入装置の稼働率を高めることができる。
【００２９】
つぎに結合機構の詳細を図４および図５により、また衝撃緩衝機構の詳細を図６により説明する。
【００３０】
図４は結合機構の拡大図であり、図５は図４の断面線Ｂ−Ｂ部分の断面図である。図４において、６２は液晶材料を貯蔵する矩形状の液晶溜め部材、３は液晶溜め部材６２を保持して液晶セルとカセット６３ともに搬送するために液晶溜め部材６２の下面周辺部に接合、たとえばねじ止めされた磁性体の液晶溜め連結部材、１は一対の永久磁石、６４は非磁性体の搬送部材、２は搬送部材６４に接合された磁性体の連結部材である。図５（ａ）において、１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄは永久磁石、３は液晶溜め連結部材、２は連結部材である。また、液晶溜め連結部材３と連結部材２との分離状態を、図５（ｂ）に示しており、液晶溜め連結部材３と永久磁石１ａ、４ｂが接合され、連結部材２と永久磁石１ｃ、１ｄが接合され、かつ、液晶溜め連結部材３と連結部材２はともに強磁性体で構成されている。これにより、図５（ａ）に示すように、液晶溜め連結部材３と連結部材２は磁気力によって吸着されて一体結合になる。
【００３１】
図６に衝撃緩衝機構の拡大図が示されている。図６において、４は電磁石、５は磁性体のヨーク板、６１は非磁性体のローディングプレート、６２は非磁性体の液晶溜め部材、６は液晶溜め部材６２とヨーク板５間に設けられた磁性体の板状部材である。ここで、電磁石４とローディングプレート６１および液晶溜め部材６２と板状部材６は、それぞれ接合されている。したがって、電磁石４の磁場が発生（ＯＮ）すれば、液晶溜め部材６２と電磁石４とのあいだに板状部材６を介して、吸着力が発生する。この吸着力が永久磁石１の吸着力よりも大きければ、液晶溜め部材６２と液晶セルの搬送機構の結合の際に、液晶溜め部材６２が電磁石４に固定されているので、液晶溜め部材６２に衝撃を与えるという問題が解消する。また、液晶溜め部材６２の電磁吸着力が、永久磁石の吸着力よりも大きいので、液晶材料を充填したのちに、液晶溜め部材６２と電磁石４を再度接触させて、電磁石４の磁場を消去（ＯＦＦ）にすれば、液晶溜め部材６２を液晶セルの搬送機構から分離することができる。
【００３２】
また、永久磁石１の磁極を図５のように、Ｓ極およびＮ極同士をクロスに配置すれば、磁束漏れが少なくなって、磁石の長寿命化を図れる。具体的には、永久磁石１について、図７（ａ）のようなＳ極およびＮ極同士をクロス配置すれば、磁束が磁性体の部材２、３を通るので、磁束漏れが少なくなるのに対して、図７（ｂ）のようにＳ極およびＮ極同士を対向して配置すれば、磁性体の部材２、３がＮ極またはＳ極に分極されるので、磁束は外部に漏れてしまう。したがって、永久磁石１の長寿命化のために、Ｓ極とＮ極をクロス配置するのが好ましい。
【００３３】
なお、液晶セルとともに搬送する液晶溜め部材６２は、重量的にもスペース的にも搬送機構を大幅に改造するほどではないので、既存の搬送機構をそのまま活用できるという利点も併せもつ。
【００３４】
実施の形態２
本実施の形態は、永久磁石の磁気クーロン力に替えて、ばね付フック金具の弾性力を利用する点で、前記実施の形態１と異なっている（その他の動作は、実施の形態１と同じである）。以下、ばね付フック金具による液晶溜め部材と液晶セルの搬送機構の結合、およびそれらの分離を説明する。
【００３５】
まず液晶溜め部材と液晶セルの搬送機構の結合について説明する。
【００３６】
図８にはばね付フック金具機構を用いた液晶溜め部材と搬送機構の一体結合状態を示している。
【００３７】
図８において、Ｐは液晶セル、６３は液晶セルＰを溝（図示せず）に並列配置して収納するカセット、６４はカセット６３を搬送する搬送部材、６１はローディングプレート、６２は液晶溜め部材、７は液晶溜め台座、８は係合部材である板状のフック金具、９は弾性部材であるばねである。板状のフック金具８は、下端部が上下運動可能なように搬送部材６４に取り付けられ、その上端部が搬送部材６４とはばね９を介して接続されている。
【００３８】
図９には、液晶溜め部材６２を液晶セルＰの搬送機構に結合させる動作を示している。この動作は、液晶注入装置の真空容器（図示せず）の内部にカセット６３を搬入したのち、真空容器を真空にしたのちに実施される。
【００３９】
まず、カセット６３を、液晶溜め部材６２の方向に移動させる（図９（ａ））。ついで、ばね９の持つ弾性縮みのよって、フック金具８が上方に移動する（図９（ｂ））。さらに、液晶溜め部材６２の底面にフック金具８を配置する（図９（ｃ））。
【００４０】
なお、本実施の形態ではばね９を用いているが、弾性伸縮を備えた部材であれば、他の弾性体、たとえばゴムなどを用いることもできる。
【００４１】
本実施の形態によれば、ばね付フック金具機構によって液晶溜め部材６２と液晶セルＰの搬送機構の一体結合ができ、前記実施の形態と同様に生産タクトの向上や真空容器の設備稼働率の向上を行なうことができる。
【００４２】
つぎに液晶溜め部材と液晶セルの搬送機構の分離について説明する。
【００４３】
図１０には、液晶溜め部材６２と液晶セルＰの搬送機構の分離動作が示されている。この動作は、カセット６３を搬送中に、液晶セルＰの内部空間に液晶材料の充填が完了したのちに、実施される。分離場所には、図１０（ａ）に示すように、可動ピン１０およびリフト１１が設けられている。まず、液晶セルＰとともに液晶溜め部材６２をリフト１１で持ち上げた状態で、フック金具８を可動ピン１０によって押し上げる。ついで、フック金具８が可動ピン１０で押し上げられているので、図１０（ｂ）に示すように、液晶セルＰとともに液晶溜め部材６２を持ち下げる。これにより、液晶溜め部材６２とフック金具８が干渉することなく、液晶溜め部材６２を搬送機構から分離することができる。
【００４４】
なお、液晶溜め部材６２のフック金具８との接触部分については、図１１〜１２に示すように、フック金具導入部として、液晶溜め部材６２の底面にフック金具８の先端爪１２が係合しやすい導入溝１３を設ける。これによって、フック金具８の先端を液晶溜め部材６２に精度良く取り付けることができる。
【００４５】
なお、本実施の形態では、フック金具の導入爪および導入溝を一方の側辺に２個、他方の側辺に２個、あわせて４個設けられているが、導入爪および導入溝の個数はこれに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の液晶注入装置の実施の形態１の全体構成を説明するための断面図である。
【図２】実施の形態１の液晶注入装置の動作を説明するための図である。
【図３】実施の形態１の液晶注入装置の動作を説明するための図である。
【図４】結合機構の詳細図である。
【図５】図４におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】衝撃緩和機構を説明するための断面図である。
【図７】永久磁石および部材の断面拡大図であって、永久磁石の配置の差異によってもたらされる磁束もれ低減の効果を説明する図である。
【図８】本発明の液晶注入装置の実施の形態２の全体構成を説明するための断面図である。
【図９】実施の形態２の液晶注入装置の結合動作を説明する図である。
【図１０】実施の形態２の液晶注入装置の分離動作を説明する図である。
【図１１】板状フック金具を液晶溜め部材に係合させた状態の側面図である。
【図１２】図１１におけるＣ−Ｃ線断面図である。
【図１３】液晶セルの構成を説明するための正面図である。
【図１４】液晶セルの構成を説明するためのＡ−Ａ線断面図である。
【図１５】従来の真空注入方法に用いられる液晶注入装置を示す断面図である。
【図１６】従来の真空注入方法における液晶材料を注入する前の状態を示す説明図である。
【図１７】従来の真空注入方法における液晶材料を注入している状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  永久磁石
２  連結部材
３  液晶溜め連結部材
４  電磁石
５  ヨーク板
６  板状部材
７  液晶溜め台座
８  フック金具
９  ばね
１０  可動ピン
１１  リフト
１２  先端爪
１３  導入溝
６０  真空容器
６１  ローディングプレート
６２  液晶溜め部材
６３  カセット
６４  搬送部材
６５  液晶材料
Ｐ  液晶セル
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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