(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶流入口を有するセル内に液晶皿内の液晶を注入するために、セル搬入機構と液晶皿搬入機構と真空排気系とガス導入系を備えた注入室と、ヒータを備えた加熱室と、前記注入室に備えられ、液晶が注入された前記セルと前記液晶皿を前記注入室から前記加熱室に移動させるセル液晶皿搬出機構と、前記注入室とその外部、前記注入室と前記加熱室および、前記加熱室とその外部とを各々仕切る複数のゲートバルブから構成される液晶注入装置を用いた液晶注入方法において、液晶が注入されたセルと液晶皿を前記注入室から前記加熱室に移動した後、前記注入室と前記加熱室とを仕切るゲートバルブを閉じて注入室を一旦真空引きし、再び大気圧に戻してから注入室に次のセルと液晶皿を搬入するシーケンスを有することを特徴とする液晶注入方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セル内に液晶を注入する液晶注入方法に係わり、特に、セルに液晶を注入し、加熱工程を有した量産工程の液晶注入方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アクティブマトリックスＴＦＴ−ＬＣＤからなる液晶表示装置は、各液晶画素への電圧印加を選択的に行うための薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と、液晶画素とを、ガラス基板上にアレイ状に配置したディスプレイであり、水平方向にゲート線（走査線）が、垂直方向にデータ線が配置されている。ＯＡ用に画面の対角が２５〜３８ｃｍ程度のものが使われており、１０２４本の走査線、１２８０×３本（ＲＧＢ各色対応）のデータ線が配置されている。
図２に、ＴＦＴ−ＬＣＤの１カラー画素分の断面図を示す。現在量産されている直視型ＴＦＴ−ＬＣＤの多くは、ガラス基板９上にプラズマ化学気相成長法で堆積させた水素化非晶質シリコンを用いて、アクティブマトリックス基板が製造されている。ガラス基板９上にＴＦＴ８、データ線（図示せず）、ゲート線（図示せず）、及び透明電極７などが設けられたＴＦＴ側基板と、ガラス基板２上に赤、緑、青のカラーフィルタ４、ブラックマトリックス３及び対向電極５などが設けられたカラーフィルタ基板を目合せし、張り付け、一体化する。両基板の間隔は、数μｍと微小である。この両ガラス基板の間隙に液晶６を注入し、封印する。この時、１表示画素は、赤、緑、青３個のサブ画素から構成されている。さらに、駆動回路（図示せず）、及び蛍光灯１２、導光板１１からなるバックライトを実装し、後方と前方に偏光板１０、１が設けられて、ＴＦＴ−ＬＣＤの製造が行われている。
【０００３】
図３に、ガラス基板２とガラス基板９の両基板間が数μｍの隙間を有するセル１３に液晶６を注入する方法を示す。一般に液晶６は不純物が混入すると劣化し易いので、真空チャンバ１５内で注入作業が行なわれる。図３の（１）に示すように、真空チャンバ１５内に、液晶流入口１６を有したセル１３と、液晶６が入った液晶皿１４を入れ、その真空チャンバ１５内をガス給排気口１７から真空ポンプ（図示せず）で排気し真空状態にする。そして（２）に示すように、バルブ１８を閉じて、セル１３の下部に設けられた液晶流入口１６を液晶６の入った液晶皿１４内に浸ける。次に、（３）に示すように、真空チャンバ１５内にガス給排気口１７から不活性ガスを導入し、そのガス圧によってセル１３内に液晶流入口１６を介して液晶６を注入する。その後、（４）に示すように、真空チャンバ１５内を常圧とすると共に、液晶６が注入されたセル１３を上昇させ、液晶流入口１６を接着剤などにより閉塞する。
【０００４】
図４に、量産工程での液晶注入に用いられる装置の構成を、図５に、その動作の流れを示す。液晶注入装置は、セル搬入機構２８と液晶皿搬入機構２９とセル液晶皿搬出機構３１と真空排気系３２とガス導入系３３を備えた注入室２６と、セル液晶皿搬出機構３１とヒータ２５を備えた加熱室２７と、外部および注入室２６と加熱室２７を仕切るゲートバルブ１９、２０、２１から構成されている。
【０００５】
注入工程は、まず、ゲートバルブ１９、２０、２１、真空排気系３２のバルブ２２、ガス導入系３３のバルブ２３は閉じた状態にし、真空ポンプ２４及びヒータ２５は常時動作状態にしておく。そして、ゲートバルブ１９を開け、液晶６を注入すべきセル１３、及び液晶６を溜めた液晶皿１４を、セル搬入機構２８及び液晶皿搬入機構２９によって注入室２６に搬入し、ゲートバルブ１９を閉じる。
次に、バルブ２２を開け、注入室２６を真空ポンプ２４によって真空引きを行ない、所定圧、又は、所定時間が経過したら液晶皿昇降機構３０を上昇させ、セル１３の下部に設けられた液晶流入口１６に液晶皿１４の液晶６を接液させる。次に、バルブ２２を閉じ、バルブ２３を開けて窒素ガスを注入室２６に導入し大気圧にする。この状態でセル１３内に液晶６が注入される。液晶６の注入開始後、バルブ２３を閉じる。
【０００６】
次に、ゲートバルブ２０を開け、セル１３の液晶流入口１６が液晶皿１４の液晶６に接液した状態のまま、セル１３及び液晶皿１４をセル液晶皿搬出機構３１によって加熱室２７に移動させ、ゲートバルブ２０を閉じる。
注入室２６では、液晶皿昇降機構３０を下降させ、次のセル１３及び液晶皿１４を搬入可能な状態にする。
加熱室２７では、液晶６の注入速度を速めるため、セル１３及び液晶皿１４の液晶６を加熱状態にし、液晶６の注入が完了するまでの所定時間放置する。所定時間経過すると、ゲートバルブ２１を開け、セル液晶皿搬出機構３１によって、セル１３及び液晶皿１４を加熱室２７から外部に搬出し、ゲートバルブ２１を閉じる。以上の工程を繰り返しセル１３内への液晶注入を継続する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の液晶注入方法は、以上のように構成されているが、真空排気された注入室２６に、常温の窒素ガスがバルブ２３から導入され、セル１３中を液晶６が上昇し、所定の時間後にバルブ２３を閉じ、次にゲートバルブ２０を開け、セル１３の液晶流入口１６が液晶皿１４の液晶６に接液した状態のまま、セル１３及び液晶皿１４を、セル液晶皿搬出機構３１によって加熱室２７へ移動させる。この時、加熱室２７の熱気が注入室２６に流入し、注入室２６の温度が上昇する。セル１３及び液晶皿１４を搬出後、素早くゲートバルブ２０を閉じる。そして、注入室２６の液晶皿昇降機構３０を下降させ、次のセル１３及び液晶皿１４を、ゲートバルブ１９を開いて搬入する。しかし、注入室２６の温度が高い状態で、次のセル１３及び液晶皿１４を搬入すると、液晶６の温度が上昇し、その状態でゲートバルブ１９を閉じて、バルブ２２を開き真空ポンプ２４で真空引きすると、液晶６の揮発成分が蒸発してしまうという問題がある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、液晶をセルに注入する注入室と液晶の注入速度を速めるための加熱室とを備えた設備で、加熱室からの熱気に影響されずに、セルに液晶を正常に注入することができる液晶注入方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の液晶注入方法は、液晶流入口を有するセル内に液晶皿内の液晶を注入するために、セル搬入機構と液晶皿搬入機構と真空排気系とガス導入系を備えた注入室と、ヒータを備えた加熱室と、前記注入室に備えられ、液晶が注入された前記セルと前記液晶皿を前記注入室から前記加熱室に移動させるセル液晶皿搬出機構と、前記注入室とその外部、前記注入室と前記加熱室および、前記加熱室とその外部とを各々仕切る複数のゲートバルブから構成される液晶注入装置を用いた液晶注入方法において、液晶が注入されたセルと液晶皿を前記注入室から前記加熱室に移動した後、前記注入室と前記加熱室とを仕切るゲートバルブを閉じて注入室を一旦真空引きし、再び大気圧に戻してから注入室に次のセルと液晶皿を搬入するシーケンスを有するものである。
【００１０】
本発明の液晶注入方法は上記のように構成されており、真空に排気されセルに液晶が真空注入される注入室と、注入される液晶の注入速度を速めるための加熱室とがゲートバルブで仕切られた液晶注入装置を用いた液晶注入方法において、液晶が注入されたセルと液晶皿を注入室から加熱室に移動した後、注入室と加熱室の間に設けられたゲートバルブを閉じて注入室を一旦真空引きし、再び大気圧に戻してから注入室に次のセルと液晶皿を搬入する工程を設けている。そのため加熱室から注入室に流入した熱気は、一旦真空排気されるので、注入室の温度は上昇せず、注入室に搬入される次のセルと液晶皿の温度が上昇することが無くなり、液晶の揮発分が蒸発してしまうという問題が解決し、正常に液晶をセルに注入することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の液晶注入方法の一実施例を図１を参照しながら説明する。図１は本発明の液晶注入方法の注入室２６の工程と、加熱室２７の工程の動作の流れを示す図である。
液晶注入装置は、従来と同様に図４に示すように、液晶６を注入するセル１３と、液晶６を溜める液晶皿１４と、セル搬入機構２８と液晶皿搬入機構３０とセル液晶皿搬出機構３１と真空排気系３２とガス導入系３３を備えた注入室２６と、セル液晶皿搬出機構３１とヒータ２５を備えた加熱室２７と、外部および注入室２６と加熱室２７を仕切るゲートバルブ１９、２０、２１から構成される
【００１２】
本液晶注入方法では、図１に示すように、液晶６が注入されたセル１３と液晶皿１４を注入室２６から加熱室２７に移動した後、注入室２６と加熱室２７の間に設けられたゲートバルブ２０を閉じて、注入室２６を一旦真空引きし熱気を排気してから、再び、常温の窒素ガスを導入し大気圧に戻して、注入室２６に次のセル１３と液晶皿１４を搬入する工程を設けている。これに対して、従来の液晶注入方法では、図５に示すように、加熱室２７の熱気が注入室２６に流入し、ゲートバルブ２０を閉じ、注入室２６の温度が上昇している状態で、注入室２６を一旦真空引きをせずにゲートバルブ１９を開いて、次のセル１３と液晶皿１４を搬入しているので、搬入された液晶の温度が上昇し、揮発成分が蒸発してしまい正常な注入ができなかった。
【００１３】
液晶６は、液体のような流動性を持ち、同時に結晶に見られるような分子の規則的な配列を持つ状態（相）を持つ物質であり、その分子構造は一般に細長い棒状で、規則性のある分子配列構造を持ちながら、外力によってきわめて容易に変形し、温度を上げることによってその流動性が増す。
【００１４】
セル１３は、図２に示すように、ブラックマトリックス３の間に赤、緑、青のカラーフィルタ４を二次元状に規則正しく配列し、その上に透明な対向電極５を設けたガラス基板２と、それに対向してＴＦＴ８と透明電極７が設けられたガラス基板９が、数μｍの間隔を離して、周囲を封じ、下部の１箇所に液晶流入口１６を設けたものである。図４では複数のセル１３が厚み方向に液晶流入口１６を下にして、縦に保持台に配置されている。この液晶流入口１６は、液晶皿１４に溜められた液晶６に接液し、ここから液晶６がセル１３内に注入される。その注入方法は、セル１３と液晶皿１４が注入室２６に搬入され、注入室２６が真空引きされ、同時にセル１６内が真空引きされる。そして、液晶皿昇降機構３０によって液晶皿１４が上昇され、液晶皿１４に入れられた液晶６に、セル１３に設けられた液晶流入口１６が接液する。次に、注入室２６を大気圧にすることで、セル１３のガラス基板２とガラス基板９の隙間数μｍの空間に液晶６が真空注入される。
【００１５】
液晶皿１４は、液晶６を溜めておくもので、外部から液晶皿搬入機構２９によって注入室２６に搬入され、液晶皿昇降機構３０によって上昇し、セル１３の液晶流入口１６に接液する。そして、注入後はセル１３と液晶皿１４は接液されたまま加熱室２７に搬出され、所定の時間、加熱放置後外部に一緒にセル液晶搬出機構３１によって搬出される。
注入室２６は、セル搬入機構２８と液晶皿搬入機構３０とセル液晶皿搬出機構３１と真空排気系３２とガス導入系３３を備え、セル搬入機構２８は、外部から注入室２６にセル１３を搬入する機構で、液晶皿搬入機構３０は、外部から注入室２６に液晶皿１４を搬入する機構である。セル液晶皿搬出機構３１は、セル１３と接液された液晶皿１４を注入室２６から加熱室２７に搬出する機構である。真空排気系３２は、バルブ２２を介して注入室２６を真空ポンプ２４で真空引きするもので、ガス導入系３３は、バルブ２３を介して注入室２６を窒素ガスなどの不活性ガスで大気圧にするものである。
【００１６】
加熱室２７は、セル液晶皿搬出機構３１とヒータ２５を備え、セル液晶皿搬出機構３１は、加熱室２７からセル１３と接液された液晶皿１４を外部に搬出する機構である。ヒータ２５は、注入室２６から加熱室２７に搬入されたセル１３と接液された液晶皿１４を加熱し、液晶皿１４内に溜められた液晶６が、セル１３のガラス基板２とガラス基板９の数μｍ隙間に確実に拡散し、セル１３中へ液晶６の注入速度を速めるために加熱するものである。
ゲートバルブ１９は、外部と注入室２６を遮断し、ゲートバルブ２０は、注入室２６と加熱室２７を遮断し、ゲートバルブ２１は、加熱室２７と外部を遮断するものである。
【００１７】
次に、本液晶注入方法の注入工程について図１、及び図４を参照しながら説明する。初めに、ゲートバルブ１９、２０、２１、真空排気系３２のバルブ２２、ガス導入系３３のバルブ２３は閉じた状態にし、真空ポンプ２４及びヒータ２５は常時動作状態にしておく。そして、ゲートバルブ１９を開け、液晶６を注入すべきセル１３をセル搬入機構２８によって注入室２６に搬入する。続いて液晶６を溜めた液晶皿１４を液晶皿搬入機構３０によって注入室２６に搬入し、ゲートバルブ１９を閉じる。次に、バルブ２２を開け、注入室２６を真空ポンプ２４によって真空引きを行ない、セル１３内のガラス基板２とガラス基板９の数μｍの隙間も同時に真空排気される。所定圧、又は、所定時間が経過したら液晶皿昇降機構３０を上昇させ、セル１３の下部に設けられた液晶流入口１６に液晶皿１４の液晶６を接液させる。次に、バルブ２２を閉じ真空引きを止め、バルブ２３を開けて窒素ガスを注入室２６に導入し大気圧にする。この状態でセル１３内に液晶６が押し上げられて、真空注入が開始される。液晶６の注入開始後、バルブ２３を閉じる。
次に、加熱室２７と注入室２６間に設けられたゲートバルブ２０を開け、セル１３の液晶流入口１６が液晶皿１４の液晶６に接液した状態のまま、セル１３及び液晶皿１４を、セル液晶皿搬出機構３１によって加熱室２７に移動させ、ゲートバルブ２０を閉じる。
【００１８】
注入室２６においては、液晶皿昇降機構３０を下降させ、加熱室２７からの熱気が注入室２６に充満しているため、バルブ２２を開けて真空ポンプ２４で注入室２６を真空引きする。そして、バルブ２２を閉じて、ガス導入系３３のバルブ２３を開け、常温の窒素ガスなどの不活性ガスを注入室に導入する。そして、バルブ２３を閉じ、次のセル１３及び液晶皿１４を搬入可能な状態にする。
【００１９】
この状態にすることにより、加熱室２７から注入室２６に流入した熱気は、一旦真空排気されるので、注入室２６の温度は上昇せず、注入室２６に搬入される次のセル１３と液晶皿１４の温度が上昇することが無くなり、液晶の揮発分が蒸発してしまうということがなくなる。
一方、加熱室２７では、液晶６の注入速度を速めるために、ヒータ２５を動作させ、セル１３及び液晶皿１４の液晶６を加熱状態にし、液晶６の注入が完了するまでの所定時間放置する。所定時間経過すると、ゲートバルブ２１を開け、セル液晶皿搬出機構３１によって、セル１３及び液晶皿１４を加熱室２７から外部に搬出し、ゲートバルブ２１を閉じる。以上の工程を繰り返し量産による液晶注入を行なう。
【００２０】
【発明の効果】
本発明の液晶注入方法は、上記のように構成されており、注入室と加熱室とがゲートバルブで仕切られ、液晶が注入されたセルと液晶皿を注入室から加熱室に移動した後、ゲートバルブを閉じて注入室を一旦真空引きし、再び大気圧に戻してから、次のセルと液晶皿を搬入する工程を設けているため、加熱室から注入室に流入した熱気は、一旦真空排気されその後、常温の不活性ガスを導入し大気圧にして、注入室の温度は常温の状態になるので、注入室に搬入される次のセルと液晶皿の温度が上昇することが無く、そのため、液晶の揮発分が蒸発してしまうという問題が解決し、正常に液晶をセルに注入することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の液晶注入方法の一実施例を示す図である。
【図２】  ＴＦＴ−ＬＣＤカラー表示１画素の断面を示す図である。
【図３】  液晶注入工程を説明するための図である。
【図４】  量産体制の液晶注入装置の工程を説明するための図である。
【図５】  従来の量産体制の液晶注入装置の動作フローを示す図である。
【符号の説明】
２…ガラス基板
６…液晶
９…ガラス基板
１３…セル
１４…液晶皿
１５…真空チャンバ
１６…液晶流入口
１７…ガス給排気口
１８…バルブ
１９…ゲートバルブ
２０…ゲートバルブ
２１…ゲートバルブ
２２…バルブ
２３…バルブ
２４…真空ポンプ
２５…ヒータ
２６…注入室
２７…加熱室
２８…セル搬入機構
２９…液晶皿搬入機構
３０…液晶皿昇降機構
３１…セル液晶皿搬出機構
３２…真空排気系
３３…ガス導入系
【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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