(57)【要約】【課題】効率よく均一に液晶を加熱し、液晶の注入時間を短縮することができる液晶注入装置を提供すること。【解決手段】本発明に係る液晶注入装置１００の一態様は、空セル１０５内に液晶１０８を注入する液晶注入装置であって、導電性材料のステンレス鋼からなり、液晶１０８を貯留する液晶ボート１０７と、液晶ボート１０７の底面略全面にわたって設けられたＩＨヒータ１０４とを備えるものである。また、液晶ボート１０７は複数配列されており、ＩＨヒータ１０４は複数の液晶ボート１０７をまたぐように設けられているものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空セル内に液晶を注入する液晶注入装置であって、
導電性材料からなり、前記液晶を貯留する液晶ボートと、
前記液晶ボートの近傍に設けられた電磁誘導ヒータとを備える液晶注入装置。
【請求項２】
前記液晶ボートは、ステンレス鋼からなる請求項１に記載の液晶注入装置。
【請求項３】
前記電磁誘導ヒータは、前記液晶ボートの底面略全面にわたって設けられている請求項１又は２に記載の液晶注入装置。
【請求項４】
前記液晶ボートが複数配列され、
前記電磁誘導ヒータは前記複数の液晶ボートをまたぐように設けられている請求項１、２又は３に記載の液晶注入装置。
【請求項５】
導電性を有する液晶ボートに液晶を貯留し、
前記液晶ボートを誘導加熱して、貯留される液晶を加熱し、
加熱された前記液晶を空セル内に注入する液晶表示装置の製造方法。
【請求項６】
前記空セル内を減圧状態とし、
前記空セルを前記液晶に接触させ、
前記空セル内を減圧状態から大気圧に戻し、
前記液晶を前記空セル内に注入する請求項５に記載の液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶を空セル内に注入する液晶注入装置及びこれを用いた液晶表示装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力などの利点を有することから、テレビや携帯端末機器などの表示装置として幅広く用いられている。このような液晶表示装置に用いられる液晶表示パネルは、一般的に、電極や配向膜などが形成された２枚のガラス基板をスペーサによって所定間隔に維持した状態でシール材によって貼り合わせた空セル内に液晶を注入した構成を有している。
【０００３】
空セル内に液晶を注入する一般的な方法としては、真空注入法が広く知られている。真空注入法では、例えば、真空チャンバ内に液晶を貯留した液晶ボートと複数の空セルが一列につながった状態のスティックを配置する。そして、真空チャンバ内を真空排気して減圧し、空セルの間隙内及び液晶を脱気する。その後、空セルの下端の注入口を液晶ボート内の液晶に接触させる。そして、真空チャンバ内を大気圧に戻すと、毛細管現象と空セル内外の圧力差により、液晶ボート内の液晶が空セル内に吸い上げられる。これにより、液晶を複数の空セル内に同時に注入することができる。
【０００４】
ところで、近年、液晶表示装置は動画表示品位の向上が重要な課題となっており、高速応答性に優れた液晶表示装置の開発が望まれている。これを実現するため、液晶表示パネルを構成する２枚のガラス基板の間隔（セルギャップ）を狭くすることが必要である。
【０００５】
しかしながら、セルギャップを狭くすると、液晶が空セル内に注入されるまでに時間がかかってしまい、製造効率が悪化するという問題があった。そこで、従来から、液晶を加熱し粘度を低下させて、注入時間を短縮する加熱装置を備えた注入装置が知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。
【特許文献１】特開２００３−００５２００号公報
【特許文献２】特開平１０−０２０３１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の注入装置では、真空チャンバの外壁面に設けた加熱装置で加熱することにより、空セル内への液晶の注入を促進している。しかしながら、上記の構成では、外壁面からの距離によって液晶の温度にムラが生じ、液晶の粘度がばらついてしまう。すなわち、液晶ボート内の液晶の粘度が中央ほど高く、真空チャンバの外壁に近い周囲ほど低くなる。このため、真空チャンバの外壁面に近い周囲の空セルと、外壁面から遠い中央の空セルとでは、液晶の注入速度が変わってしまう。したがって、周囲の空セルには液晶が十分注入されていても、中央の空セルの一部に液晶が注入されていない注入泡が発生してしまうという問題があった。また、真空チャンバ内を減圧状態としたときは、熱を伝導する媒体が少ないため、液晶の温度を上昇させる効率が悪い。
【０００７】
また、特許文献１には、真空チャンバ内にファンを設けて、液晶ボートの温度分布の差を小さくする構成が開示されている。しかし、真空チャンバ内は液晶ボートなどを設置するためのキャリア台などが設けられているため、対流がおきにくく、液晶ボート内の液晶を均一な温度とすることは難しい。
【０００８】
特許文献２に記載の注入装置では、液晶ボートの下にラバーヒータを設けた構成が開示されている。しかしながら、この場合、加熱したラバーヒータにより液晶ボートを加熱し、そして、加熱された液晶ボートにより液晶ボートの中に貯留されている液晶を加熱する。このため、エネルギーの損失が大きく、熱効率が悪い。
【０００９】
また、液晶ボートは、一般的に金属材料からなる。上記の熱効率を改善するために、液晶ボートとして熱伝導率が高いＡｌやＣｕを用いることが考えられる。しかし、ＡｌやＣｕは硬度が低いため、ガラスからなる空セルと液晶ボートとが接触することにより液晶ボートの一部が削れ、削られた金属片が貯留される液晶中に入ってしまうことがある。この金属片が空セル中に液晶とともに注入されてしまうと、電極間の短絡が発生してしまう。また、液晶ボートを比較的硬度が高いステンレス鋼により形成した場合、ステンレス鋼は熱伝導率が低いため貯留される液晶の加熱効率が悪くなってしまう。
【００１０】
本発明はこのような事情を背景としてなされたものであり、本発明の目的は、効率よく均一に液晶を加熱し、液晶の注入時間を短縮することができる液晶注入装置及びこれを用いた液晶表示装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様にかかる液晶注入装置は、空セル内に液晶を注入する液晶注入装置であって、導電性材料からなり、前記液晶を貯留する液晶ボートと、前記液晶ボートの近傍に設けられた電磁誘導ヒータとを備えるものである。このような構成とすることによって、液晶ボート内に貯留される液晶を効率よく均一に加熱し、液晶の注入時間を短縮することができる。
【００１２】
本発明の第２の態様にかかる液晶注入装置は、上記の液晶注入装置において、前記液晶ボートは、ステンレス鋼からなるものである。このような構成とすることによって、さらに効率よく液晶を加熱することができる。また、液晶表示装置の電極間短絡などの不良の発生を抑制することができる。
【００１３】
本発明の第３の態様に係る液晶注入装置は、上記の液晶注入装置において、前記電磁誘導ヒータは、前記液晶ボートの底面略全面にわたって設けられているものである。これによりさらに均一に効率よく液晶を加熱することができる。
【００１４】
本発明の第４の態様にかかる液晶注入装置は、上記の液晶注入装置において、前記液晶ボートが複数配列され、前記電磁誘導ヒータは前記複数の液晶ボートをまたぐように設けられているものである。これにより、複数の空セル内に同時に注入する場合においても、注入状態を均一化することができる。
【００１５】
本発明の第５の態様にかかる液晶表示装置の製造方法は、導電性を有する液晶ボートに液晶を貯留し、前記液晶ボートを誘導加熱して、貯留される液晶を加熱し、加熱された前記液晶を空セル内に注入する。これにより液晶ボート内に貯留される液晶を効率よく均一に加熱し、液晶の注入時間を短縮することができる。
【００１６】
本発明の第６の態様にかかる液晶表示装置の製造方法は、上記の製造方法において、前記空セル内を減圧状態とし、前記空セルを前記液晶に接触させ、前記空セル内を減圧状態から大気圧に戻し、前記液晶を前記空セル内に注入する。本発明は、このような場合に特に有効である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、効率よく均一に液晶を加熱し、液晶の注入時間を短縮することができる液晶注入装置及びこれを用いた液晶表示装置の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。以下の説明は、本発明の実施の形態を説明するものであり、本発明が以下の実施の形態に限定されるものではない。また、当業者であれば、以下の実施の形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。
【００１９】
本発明の実施の形態にかかる液晶注入装置の構成について図１を参照して説明する。図１は本実施の形態にかかる液晶注入装置１００の構成の一例を示す図である。図１に示すように、液晶注入装置１００は、真空チャンバ１０１、キャリア台１０２、リフタ１０３、電磁誘導ヒータ（以下、ＩＨヒータと称することもある。）１０４などを備える。本実施の形態においては、複数の空セル１０５が一列につながった状態のスティック１０６を被注入対象とし、複数の空セル１０５に対して同時に液晶を注入する。図１においては、１つのスティック１０６に対して２つの空セル１０５が配置される例について図示している。なお、それぞれの空セル１０５の注入口はスティック１０６の同一辺に設けられている。ここでは、空セル１０５の注入口がスティック１０６の下端に設けられている。
【００２０】
なお、空セル１０５とは、ＴＦＴ素子や画素電極などが形成されたＴＦＴアレイ基板と対向電極などが形成された対向基板とをスペーサによって所定間隔に維持した状態でシール材によって貼り合わせたものである。空セル１０５内に液晶を注入し、偏光板や駆動回路、バックライトなどを設けることにより液晶表示装置が形成される。
【００２１】
真空チャンバ１０１は、内部を真空排気し減圧状態とするために図示しない真空ポンプが真空バルブを介して接続されている。また、真空チャンバ１０１の内部を大気圧に戻す際に供給されるＮ２ガス源がＮ２導入バルブ（不図示）を介して接続されている。
【００２２】
真空チャンバ１０１内には、スティック１０６及び液晶ボート１０７が搬送される。液晶ボート１０７には凹部が設けられており、凹部内に液晶１０８が貯留されている。液晶ボート１０７は、導電性を有する材料により形成されている。例えば、ＡｌやＣｕ、ステンレス鋼などの金属材料を用いることができる。また、液晶ボート１０７には、内部に貯留した液晶１０８を吸い上げるヤーン１０９が設けられている。ヤーン１０９は、例えば、グラスファイバなどの繊維材料を撚ったものを用いることができる。ヤーン１０９は、液晶ボート１０４の凹部内にヤーン固定部１１０により固定されている。
【００２３】
キャリア台１０２は、スティック１０６を固定したスティックキャリア１１１を保持する。リフタ１０３は、図示しない移動機構を有しており、キャリア台１０２に保持されたスティック１０６内のそれぞれの空セル１０５の注入口をヤーン１０９に接触させる。液晶１０８は、ヤーン１０９により吸い上げられ、空セル１０５内に注入される。したがって、空セル１０５の注入口は、ヤーン１０９上で液晶１０８と接触する。
【００２４】
ＩＨヒータ１０４は、液晶ボート１０７内の液晶１０８を加熱する。ＩＨヒータ１０４の上面には、セラミックテーブル１１３が設けられている。このセラミックテーブル１１３に接するように、液晶ボート１０７は配置される。したがって、ＩＨヒータ１０４は、液晶ボート１０７の底面側において、液晶ボート１０７の近傍に設けられている。
【００２５】
また、ＩＨヒータ１０４には、複数の磁力発生コイル１１２が設けられている。磁力発生コイル１１２に電流を流すことにより、磁力線が発生する。この磁力線の電磁誘導作用により、図１中矢印で示すように導電性材料からなる液晶ボート１０７にうず電流が発生する。このうず電流と液晶ボート１０７自体の固有抵抗により、ジュール熱が発生する。したがって、ＩＨヒータ１０４は、電磁誘導により被加熱物体である液晶ボート１０７を加熱する電磁誘導ヒータである。また、液晶ボート１０７は、ＩＨヒータ１０４により誘導加熱される。
【００２６】
このように、電磁誘導作用により液晶ボート１０７自体が全体的に均一に加熱される。従来は、ヒータ自体を加熱した後に、液晶ボートを加熱し、そして、加熱された液晶ボートにより貯留される液晶を加熱していたため、エネルギー損失が大きく、熱効率が悪かった。しかしながら、本発明によれば、液晶ボート１０７自体から直接熱を発生させることができるため、液晶ボート１０７内部に貯留される液晶１０８を効率よく加熱することができる。このため、液晶１０８を加熱するのにかかる時間を短縮することができる。
【００２７】
また、液晶ボート１０７自体が全体的に均一に加熱されるため、液晶ボート１０７内に貯留されている液晶１０８が均一に加熱される。すなわち、液晶ボート１０７の内の位置に関係なく、液晶１０８が均一に加熱される。このため、液晶１０８の粘度のバラツキが生じない。したがって、複数の空セル１０５それぞれの液晶１０８の注入速度を一定にすることができる。従来は、空セル１０５の位置により注入時間が異なっていたため、注入時間を一定に制御すると、一部の空セル１０５は液晶１０８の注入が完了していても、一部の空セル１０５は液晶１０８の注入不足によって発生する注入泡不良が発生していた。しかし、本発明によれば、注入時間を一定に制御しても、それぞれの空セル１０５への液晶１０８の注入時間が等しいため、注入泡不良の液晶セルの発生を抑制することができる。
【００２８】
液晶ボート１０７としては導電性を有する金属材料からなるものである必要があるが、その中でもステンレス鋼を用いることが好ましい。液晶ボート１０７としてＡｌやＣｕを用いた場合、ＡｌやＣｕは硬度が低いため、ガラスからなる空セル１０５と液晶ボート１０７とが接触することにより、液晶ボート１０７の一部が削れてしまうことがある。この削られた金属片が液晶ボート１０７内に貯留される液晶１０８中に入ってしまい、空セル１０５内に液晶１０８とともに注入されてしまうと、電極間の短絡が発生してしまう。液晶ボート１０７を比較的硬度が高いステンレス鋼により形成した場合、空セル１０５との接触により液晶ボート１０７が削れてしまうことを抑制することができる。このため、上記のような電極間の短絡の発生を抑制することができる。
【００２９】
また、ＡｌやＣｕは固有抵抗値が小さいため、電磁誘導によって生じるジュール熱が小さくなる。しかしながら、液晶ボート１０７を固有抵抗値が大きいステンレス鋼により形成すると、より大きいジュール熱が発生する。このため、より効率よく液晶１０８を加熱することができる。
【００３０】
ＩＨヒータ１０４は、液晶ボート１０７の底面の略全面にわたって設けられている。これにより、さらに液晶ボート１０７の熱分布をより均一にすることができ、液晶１０８を均一に加熱することができる。
【００３１】
また、図２に示すように、液晶ボート１０７を複数配置して、より多くの空セル１０５に同時に注入することも可能である。図２は、ＩＨヒータ１０４と液晶ボート１０７、スティック１０６の配置関係を示す図である。ＩＨヒータ１０４は、複数の液晶ボート１０７をまたぐように、それぞれの液晶ボート１０７の底面略全面にわたって設けられている。したがって、複数の液晶ボート１０７がそれぞれ熱を発生する。
【００３２】
なお、図２においては、１つのスティック１０６が複数の液晶ボート１０７にまたがって配置されており、１つのスティック１０６内の隣接する空セル１０５には異なる液晶ボート１０７から液晶１０８が注入されるが、これに限定されない。１つの液晶ボート１０７に１つのスティック１０６を配置し、隣接する空セル１０５に同じ液晶ボート１０７内において隣接するヤーン１０９から液晶が注入されるようにしてもよい。
【００３３】
ここで、図３を参照して、本実施の形態にかかる液晶表示装置の製造方法について説明する。図３は、本実施の形態にかかる液晶表示装置の製造方法を説明するフローチャートである。
【００３４】
図３に示すように、まず、ＴＦＴアレイ基板となるマザー基板上に画素電極、ＴＦＴ素子などを、一方、対向基板となるマザー基板上に対向電極などを形成する（ステップＳ１）。そして、それぞれの基板上に所定の方向に配向処理された配向膜を形成する（ステップＳ２）。その後、ＴＦＴアレイ基板上にスペーサを散布し（ステップＳ３）、シール材を塗布して両基板を接着する（ステップＳ４）。これにより、２枚のマザー基板上に複数の空セル１０５がマトリクス状に形成される。
【００３５】
そして、このマザー基板を分断し、複数の空セル１０５が一列につながった状態のスティック１０６を形成する（ステップＳ５）。それぞれの空セル１０５の注入口は、スティック１０６の同一辺側に設けられている。このスティック１０６を複数用意し、これらに設けられている複数の空セル１０５に同時に液晶１０８を注入する（ステップＳ６）。
【００３６】
具体的には、まず、真空チャンバ１０１内に、液晶を貯留した液晶ボート１０７をＩＨヒータ１０４上に配置する。そして、スティック１０６を液晶ボート１０７に設けられたヤーン１０９に空セル１０５の注入口が対向するように配置する。このとき、空セル１０５の注入口とヤーン１０９とは接触させない。
【００３７】
そして、真空チャンバ１０１内を真空排気し減圧状態とする。これにより空セル１０５内及び液晶１０８も脱気される。このとき、ＩＨヒータ１０４に設けられている複数の磁力発生コイル１１２に電流を供給し、磁力線を発生させる。この磁力線の電磁誘導作用により、液晶ボート１０７にうず電流を発生させ、このうず電流と液晶ボート１０７自体の固有抵抗により、液晶ボート１０７にジュール熱を発生させる。この液晶ボート１０７に発生した熱を利用して、液晶ボート１０７内に貯留されている液晶１０８を加熱する。すなわち、液晶１０８をＩＨヒータ１０４により誘導加熱し、液晶１０８を加熱する。これにより、液晶１０８を効率よく加熱することができ、液晶１０８の粘度を低下させることができる。また、液晶１０８の熱分布を均一にすることができるため、液晶ボート１０７の位置によらず液晶１０８の粘度を均一にすることができる。
【００３８】
その後、リフタ１０３を移動させ、空セル１０５の注入口とヤーン１０９とを接触させる。上記のように、液晶ボート１０７内の液晶１０８は、均一に加熱され粘度が低下しているため、注入にかかる時間を短縮することができる。また、液晶ボート１０７の位置によらず液晶１０８の粘度は均一であるため、同時に注入される複数の空セル１０５の注入時間を略等しくすることができる。これにより、注入時間を一定に制御しても、それぞれの空セル１０５への液晶１０８の注入時間が等しいため、注入泡不良の液晶セルの発生を抑制することができる。
【００３９】
その後、液晶注入口に封止材を塗布して、封止材を硬化させることにより空セル１０５内に液晶１０８を封止する（ステップＳ７）。これにより、１つのスティック１０６に複数の液晶が注入された液晶セルが形成される。そして、これを１つの液晶セルごとに分断し、液晶セルを形成する（ステップＳ８）。それぞれの液晶セルの外側に偏光板（不図示）などの光学フィルムを貼り付けて（ステップＳ９）、駆動回路、バックライトなどを実装する（ステップＳ１０）ことにより、液晶表示装置が完成する。
【００４０】
実施例．
本発明の実施例について説明する。セルギャップが３．８μｍ、セルサイズが１６０ｍｍ×５２ｍｍの空セル１０５を形成した。真空チャンバ１０１内を排気する真空ポンプとしては、ロータリーポンプを使用した。このロータリーポンプにより真空チャンバ１０１内を所定の真空度にするのに、２５分かかった。また、液晶１０８はメルク株式会社製ＭＪ０５１０９７を用いた。この液晶１０８の室温での粘度は２８０ｍＰａ・ｓである。この液晶１０８を、ＩＨヒータ１０４により、７０℃に加熱した。この加熱した液晶１０８を空セル１０５内に注入した。比較例として、上記と同一形状の空セルを形成し、室温（２１℃）で液晶１０８を注入した。
【００４１】
注入時間は、比較例では１８時間であったのに対し、実施例では２時間であり、液晶１０８の注入時間を短縮することができた。また、複数の空セル１０５に対して同時に注入したときに発生する注入泡不良が発生した空セル１０５の発生率は、比較例では０．２％であったのに対し、実施例では０％であった。このように、注入泡不良の発生を抑制することができた。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本実施の形態にかかる液晶注入装置の構成の一例を示す図である。
【図２】本実施の形態にかかるＩＨヒータと液晶ボート及びスティックの配置関係を示す図である。
【図３】本実施の形態にかかる液晶表示装置の製造方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４３】
１００  液晶注入装置
１０１  真空チャンバ
１０２  キャリア台
１０３  リフタ
１０４  ＩＨヒータ
１０５  空セル
１０６  スティック
１０７  液晶ボート
１０８  液晶
１０９  ヤーン
１１０  ヤーン固定部
１１１  スティックキャリア
１１２  磁力発生コイル
１１３  セラミックテーブル
【図１】
2007171465.tif 000003
【図２】
2007171465.tif 000004
【図３】
2007171465.tif 000005