(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板を枠状シール材を介して接合してなる液晶セルの前記シール材で囲まれた一対の基板間に液晶を注入する方法であって、
内部を真空状態に排気可能な容器内に、前記シール材に液晶注入口が設けられた液晶セルと底部に液晶供給口が設けられるとともに前記液晶供給口にコイルスプリングの一部が前記液晶供給口から突出するように前記コイルスプリングが装着された液晶貯溜槽とを、それぞれ、前記液晶注入口に対して前記液晶供給口が上方に位置するとともに前記コイルスプリングが接触する接続位置と、前記液晶注入口と前記コイルスプリングとが離隔した分離位置との間を、互いに相対移動可能に設置し、
前記液晶貯溜槽に液晶を貯溜した後、前記容器内を排気して所望の真空状態とし、
前記液晶貯溜槽と前記液晶セルとを前記接続位置に相対移動させて、前記液晶供給口から突出した部分の前記コイルスプリングに対して前記液晶注入口を接触させ、
この後、前記容器内に気体を送給して前記液晶セル外の気圧を上昇させ、前記液晶セル内と前記液晶セル外の気圧差と液晶の自重により液晶を前記液晶セル内に注入することを特徴とする液晶注入方法。
【請求項２】
前記液晶供給口は筒状に形成され、
前記コイルスプリングは、該コイルスプリングの一部が前記筒内に装着されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶注入方法。
【請求項３】
前記液晶供給口は、前記底部平面に対して法線方向に突出していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液晶注入方法。
【請求項４】
一対の基板を枠状シール材を介して接合してなる液晶セルの前記シール材で囲まれた一対の基板間に液晶を注入する液晶注入装置であって、
内部を真空状態に排気可能な容器と、
底部に液晶供給口が設けられるとともに前記液晶供給口にコイルスプリングの一部が前記液晶供給口から突出するように前記コイルスプリングが装着された液晶貯溜槽と、
前記シール材に液晶注入口が設けられた液晶セルと前記液晶貯溜槽とを、前記液晶注入口に対して前記液晶供給口が上方に位置するとともに前記コイルスプリングが接触する接続位置と、前記液晶注入口と前記コイルスプリングとが離隔した分離位置との間で、互いに相対移動させる接離駆動機構と、
を有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、液晶セルの内、外の気圧差を利用して液晶をセル内に注入する液晶注入方法とその方法を実施するための液晶注入装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示パネル等の液晶素子は、一対の基板を枠状シール材により接合してなる液晶セルにおけるシール材と一対の基板とで囲まれた僅かな間隙の空間内に液晶を封入してなる。この液晶セルの僅かな間隙の空間内に液晶を注入する方法としては、特許文献１に示されるような真空注入方式が知られている。この真空注入方式は、シール材に液晶注入口を設けた液晶セルと液晶を貯溜した液晶皿を真空状態に排気可能な容器内にセットし、この容器内を真空にした状態で液晶セルの液晶注入口を液晶中に浸し、この後、容器内を大気圧に戻し、液晶セル内外の気圧差により液晶を注入するものである。
【０００３】
上述の真空注入方式による場合、容器内を大気圧に戻すために送入した空気或いは窒素ガス等の気体が液晶皿に貯溜されている液晶に溶解し、この気体が溶解した液晶を液晶セル内に注入すると封止後のセル内に気泡となって発現する。この気泡は、液晶表示パネル等の液晶素子の動作不良を引き起こす原因となる。また、本注入方法は、液晶の自重に抗して気圧差と毛細管現象により、液晶をセル内に注入するため、注入時間が長くなるという欠点がある。
【特許文献１】特公昭５８−４９８５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、狭い間隙のセル空間内に液晶を気泡発生の原因となる気体の溶解を可及的に抑制して迅速に注入できる液晶注入方法とその装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明の液晶注入方法は、一対の基板を枠状シール材を介して接合してなる液晶セルの前記シール材で囲まれた一対の基板間に液晶を注入する方法であって、内部を真空状態に排気可能な容器内に、前記シール材に液晶注入口が設けられた液晶セルと底部に液晶供給口が設けられるとともに前記液晶供給口にコイルスプリングの一部が前記液晶供給口から突出するように前記コイルスプリングが装着された液晶貯溜槽とを、それぞれ、前記液晶注入口に対して前記液晶供給口が上方に位置するとともに前記コイルスプリングが接触する接続位置と、前記液晶注入口と前記コイルスプリングとが離隔した分離位置との間を、互いに相対移動可能に設置し、前記液晶貯溜槽に液晶を貯溜した後、前記容器内を排気して所望の真空状態とし、前記液晶貯溜槽と前記液晶セルとを前記接続位置に相対移動させて、前記液晶供給口から突出した部分の前記コイルスプリングに対して前記液晶注入口を接触させ、この後、前記容器内に気体を送給して前記液晶セル外の気圧を上昇させ、前記液晶セル内と前記液晶セル外の気圧差と液晶の自重により液晶を前記液晶セル内に注入することを特徴とするものである。
【０００６】
また、上記課題を解決するため、本発明の液晶注入装置は、一対の基板を枠状シール材を介して接合してなる液晶セルの前記シール材で囲まれた一対の基板間に液晶を注入する液晶注入装置であって、内部を真空状態に排気可能な容器と、底部に液晶供給口が設けられるとともに前記液晶供給口にコイルスプリングの一部が前記液晶供給口から突出するように前記コイルスプリングが装着された液晶貯溜槽と、前記シール材に液晶注入口が設けられた液晶セルと前記液晶貯溜槽とを、前記液晶注入口に対して前記液晶供給口が上方に位置するとともに前記コイルスプリングが接触する接続位置と、前記液晶注入口と前記コイルスプリングとが離隔した分離位置との間で、互いに相対移動させる接離駆動機構と、を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、狭い間隙のセル空間内に液晶を気泡発生の原因となる気体の溶解を可及的に抑制して迅速に注入できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の液晶注入方法においては、容器内に送給される気体を所定温度に加熱することが好ましく、これにより、貯溜されている液晶に送給気体が溶解する度合いが低減され、封入液晶中における気泡の発生をより顕著に抑制することができる。
【０００９】
また、液晶を液晶セル内に注入するときに、液晶に超音波を加えながら注入することが好ましく、これにより、液晶が脱気されると共に加熱されつつ注入されるから、封入液晶中における気泡の発生が略確実に防止されるとともに、液晶温度の上昇により粘度が低下して液晶の注入時間がさらに短縮される。
【００１０】
一方、本発明の液晶注入装置においては、液晶貯溜槽の液晶供給口にコイルスプリングを挿着することが好ましく、これにより、液晶を適量づつ円滑に液晶セル内に供給することができる。
【００１１】
以下、本発明の好適な実施形態について、図１と図２に基づき説明する。
図１及び図２は共に本発明の一実施形態としての液晶注入装置の全体構成を示す説明図で、図１は液晶注入前の状態を示し、図２は液晶注入中の状態を示している。
【００１２】
チャンバ１とこれに充填する窒素ガスを貯溜するタンク２とが連通管１ａにより連通接続され、この連通管１ａには、圧力調整弁３、ヒータ４及びポンプ５がチャンバ１側から順に介設されている。これら圧力調整弁３、ヒータ４及びポンプ５は、それぞれ、中央制御部６に信号線で接続されている。
【００１３】
チャンバ１内には、液晶皿７が図示しない支持具により所定位置に固定設置されている。この液晶皿７の底部には、貯溜した液晶Ｌを外部に供給するために先端を液晶供給口として外部に開いた液晶供給管７ａが設けられている。本実施形態の液晶供給管７ａは円筒形をなし、内部にコイルスプリング８が挿着されている。なお、この液晶供給管７ａは、その複数本が等間隔で配設されており、本実施形態では紙面垂直方向に等間隔で配設されている。
【００１４】
そして、液晶皿７の底部外面には、第１超音波振動子９が設置されている。第１超音波振動子９は、増幅器等が内蔵された超音波駆動部１０に電気接続され、超音波駆動部１０は前述した中央制御部６に信号接続されている。
【００１５】
液晶皿７の下方には、液晶注入対象の液晶セルＬCを保持する保持装置１１が設置されている。保持装置１１は、液晶セルＬCが載置されるステージ１１ａとこれを所定位置に対し昇降させる昇降駆動部１１ｂとからなる。ステージ１１ａは、図示しない支持具により複数の液晶セルＬCを等間隔で垂直方向に立てた状態で支持可能に構成されている。この場合、前述した液晶皿７の液晶供給管７ａに対応させて同じ間隔で各液晶セルＬCを支持する構成となっている。また、このステージ１１ａの載置面には第２超音波振動子１２が埋設されている。この第２超音波振動子１２も、前述した超音波駆動部１０に電気接続されている。一方、昇降駆動部１１ｂは、中央制御部６に信号接続されており、中央制御部から入力される駆動信号に応じてステージ１１ａを昇降移動させる。
【００１６】
以上の様に構成された本液晶注入装置による液晶注入動作について、図１と図２の各説明図に基づき説明する。
【００１７】
まず、図１に示すように、チャンバ１内の液晶皿７に所要量の液晶Ｌを貯溜しておく。このとき、貯溜された液晶Ｌが液晶供給管７ａ内を下降するが、液晶供給管７ａにはコイルスプリング８が挿着されているため、コイルスプリング８の先端でその表面張力により下降が阻止され、そのまま落下することはない。
【００１８】
この状態下において、液晶を注入すべき複数の空の液晶セルＬCをステージ１１ａ上にセットする。本実施形態において液晶が注入される液晶セルＬCは一対の矩形ガラス基板１３ａ、１３ｂが枠状シール材１４により接合されてなり、その枠状シール材１４には、液晶注入口１４ａが形成されている。液晶注入口１４ａは、シール材１４のガラス基板１３ａ、１３ｂにおける一方の長手縁辺に沿って延在する長辺部の略中央部に、形成されている。ここで、各液晶セルＬCは、図示されるように、液晶注入口１４ａを上方に向けて開いた形態で支持されている。
【００１９】
液晶セルＬCのセットが完了したら、中央制御部６からの指示により圧力調整弁３とポンプ５を駆動させ、チャンバ１内の窒素ガスを排気してタンク２内に戻し、チャンバ１内と各液晶セルＬC内を５０Ｐａ程度の真空状態にする。
【００２０】
次に、中央制御部６から保持装置１１の昇降駆動部１１ｂに駆動信号を送ってステージ１１ａを上昇させ、図２に示されるように、保持された各液晶セルＬCの液晶注入口１４ａを液晶皿７の対応する液晶供給管７ａの各液晶供給口にそれぞれ接合させる。このとき、液晶供給管７ａの先端部つまり供給口近傍には液晶が充分に付着しているため、液晶供給管７ａ先端の液晶供給口と液晶注入口１４ａの接合面にも液晶が侵入して両開口が隙間なく接合される。
【００２１】
液晶供給管７ａと液晶注入口１４ａの接合が完了したら、液晶の注入を開始する。液晶の注入開始に際して、中央制御部６は、ポンプ５を停止させると共にヒータ４をオンさせる。これにより、タンク２内に返送されていた窒素ガスがヒータ４により所定温度に加熱されて再びチャンバ１内に充填され始める。この窒素ガスのチャンバ１内への返送は、圧力調整弁３により制御されて徐々に行われる。
【００２２】
また、中央制御部６は、上述の窒素ガスのチャンバ１内への充填開始に併行して超音波駆動部１０に信号を送り、液晶皿７に設置した第１超音波振動子９とステージ１１ａに設置した第２超音波振動子１２を作動させる。この場合、第１超音波振動子９の周波数は液晶Ｌ及び液晶皿７のそれぞれの厚さと材質に基づく音速値とに応じ、第２超音波振動子１２の周波数は液晶セルＬCのガラス基板１３ａ、１３ｂの材質に基づく音速値に応じて、それぞれ最適に設定される。なお、本実施形態においては、液晶注入中において、図示しない自動補給機構により液晶が液晶皿７に適量づつ補給され、液晶皿７に貯溜されている液晶Ｌの厚さ（深さ）ｄが略一定に維持されるようになっている。
【００２３】
チャンバ１内に窒素ガスが充填されてチャンバ１内の気圧が上昇すると、液晶セルＬC内外の気圧に差が生じ、この気圧差と液晶自体の自重により貯溜液晶Ｌが液晶セル内に進入し始める。そして、液晶セル内に進入した液晶Ｌ´は、図示されるように、液晶セルＬCのセル空間内壁面に沿って下降し、セル空間の底部から充填されていく。
【００２４】
この液晶注入過程においては、チャンバ１内に送給される窒素ガスが所定温度に加熱されているから、この窒素ガスの貯溜液晶Ｌ中への溶解が大幅に抑制される。また、液晶Ｌが液晶皿７と共に適正な周波数により超音波振動されているから、液晶Ｌに既に溶解していた窒素ガスの熱容量が大きくなって溶解し切れなくなり、液晶Ｌからガスとして放出される。このように、本実施形態においては、窒素ガスの加温と液晶Ｌへの超音波振動の照射により、貯溜液晶Ｌ中の溶存窒素ガスの濃度は極力小さく抑えられている。
【００２５】
そして、本発明に係わる液晶皿７は底部に液晶供給管７ａを設けて貯溜液晶Ｌの底層部分から液晶セルＬC内に注入するから、液晶セルＬC内に注入される液晶Ｌ´中に窒素ガスは略溶存していない。何故なら、液体中に溶解した気体は液体の表層部に偏って存在する傾向があり、上述の超音波振動によっても除去されず僅かに溶存する窒素ガスも貯溜液晶Ｌの表層部に残存しており、従って、貯溜液晶Ｌの底層部分から液晶セルＬC内に注入すれば、残存する窒素ガスはそのまま貯溜液晶Ｌ中に残りセル内に注入されないからである。
【００２６】
さらに、たとえ注入液晶Ｌ´内に窒素ガスが僅かに紛れ込んでいたとしても、液晶セルＬC内に注入された液晶Ｌ´にも第２超音波振動子１２により適正な周波数の超音波が照射されているから、その紛れ込んだ窒素ガスは底部に溜まる注入液晶Ｌ´の表層部に集められている。
【００２７】
また、この液晶注入過程においては、液晶Ｌを液晶セルＬCに対して上方から供給し注入するから、液晶の自重も液晶の注入に寄与する。これに加え、液晶皿７から供給される液晶Ｌは加熱された窒素ガスからの伝熱や超音波の照射により適度に加温されて粘度が低下しているから、液晶の落下が速くなる。このように、液晶の注入には、液晶セルＬC内外の気圧差だけでなく、液晶自体の自重や粘度低下が寄与し、液晶の注入時間が大幅に短縮される。
【００２８】
液晶の液晶セルＬC内への注入が完了したら、中央制御部６は保持装置１１の昇降駆動部１１ｂを駆動してステージ１１ａと共にこれに支持された液晶セルＬCを下降させる。この後、直ちに液晶が注入された液晶セルＬCをチャンバ１外に取り出し、液晶セルＬCの基板面全体に均一に圧力を加えて基板間隙（ギャップ）を所期の間隙に調整すると共に液晶注入口１４ａを封止剤により封止する。この加圧によるギャップ調整の際に、ある程度余分に注入されていた液晶が溢出する。ここで、注入液晶Ｌ´中に窒素ガスが紛れ込んで溶存していたとしても、それら溶存窒素ガスはそれら自体の浮力と第２超音波振動子１２により前述したように表層部に集められているので、加圧によるギャップ調整で溢出する余剰液晶と共に液晶セルＬC外に排出される。
【００２９】
以上のように、本実施形態の液晶注入方法によれば、窒素ガスの加温と貯溜液晶Ｌへの超音波の照射により貯溜液晶Ｌ中の溶存窒素ガスの濃度が極力小さく抑えられるとともに、貯溜液晶Ｌを窒素ガスが溶存し難い底層部から液晶セルＬCへ注入するから、液晶セルＬC内の注入液晶Ｌ´中には窒素ガスが略溶存しておらず、且つ、注入液晶Ｌ´中に紛れ込んだ僅かな窒素ガスもその浮力と液晶セルＬCへの超音波照射により表層部に集められ、液晶注入後のギャップ調整時に余剰液晶ととも液晶セルＬC外に排出される。その結果、液晶封入後の液晶セルＬC中における気泡の発生が略確実に防止される。
【００３０】
また、液晶セルＬC内外の気圧差に加えて、液晶自体の自重と貯溜液晶Ｌが超音波照射等で加温されることによる粘度の低下とが液晶の注入に寄与するから、液晶の注入時間が大幅に短縮される。
【００３１】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、液晶皿７の液晶供給口７ａに挿着されるコイルスプリング８を省略することも可能である。その場合、液晶供給口７ａを自在に開閉できる弁を設ければ、貯溜液晶Ｌの不用意な漏出がより確実に防止されると共に、チャンバ内を排気する際に貯溜液晶Ｌに超音波を照射して脱気することもできる。
【００３２】
また、第１、第２の超音波振動子９、１２は共に省略可能であり、チャンバ１内に送給する窒素ガスを加熱するヒータ４も必ずしも必要ではない。すなわち、本発明の液晶注入方法及びその装置は、少なくとも、液晶セルに対してその上方に液晶貯溜層を配置し、貯溜液晶の底層部から液晶を供給できる構成とすればよく、これにより、充分に注入液晶への充填ガスの溶解が防止されて有害な気泡の発生を防止できるとともに、気圧差に加えて液晶の自重を液晶の注入推進力として利用するから、注入時間も充分に短縮できる。
【００３３】
加えて、液晶セルに対して液晶皿を移動させるか、或いは双方を共に移動させることにより、液晶注入口と液晶供給口を接離する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態としての液晶注入装置の全体構成と液晶注入工程を示す説明図で、液晶注入前の状態を示している。
【図２】本発明の一実施形態としての液晶注入装置の全体構成と液晶注入工程を示す説明図で、液晶注入中の状態を示している。
【符号の説明】
【００３５】
１            チャンバ
３            圧力調整弁
４            ヒータ
５            ポンプ
２            タンク
６            中央制御部
７            液晶皿
７ａ          液晶供給管
８            コイルスプリング
９            第１超音波振動子
１０          超音波駆動部
１１          支持機構
１１ａ          ステージ
１１ｂ          昇降駆動部
１２          第２超音波振動子
１３ａ、１３ｂ      ガラス基板
１４          シール材
１４ａ          液晶注入口
Ｌ            貯溜液晶
Ｌ´          注入液晶
ＬC           液晶セル
【図１】
0004665416.tif 000002
【図２】
0004665416.tif 000003