JP3084975B2 - 液晶表示用セルの製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は薄型、軽量、低消費電力
のディスプレーとして利用される液晶表示用セルの製造
工程の中で、主にセル内に液晶を充填する液晶表示用セ
ルの製造装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年液晶表示パネルは薄型、軽量、低消
費電力のディスプレーとして、時計、電卓等の小型表示
素子から、パソコン、ワープロなどの大型表示素子、更
にワークステーションなどの高精細度大型表示素子とし
て広範囲に用途が拡大している。

【０００３】これら液晶表示素子は、一般に図５にその
構成断面図を示すように、パターン状の透明電極１ａ，
１ｂをそれぞれの表面に有する２枚の該電極付きの透明
の電極基板２ａ，２ｂを相対向させ、その隙間（以下、
ギャップという）に液晶３とこのギャップを決めるため
のスペーサを介在させて周辺部をシール剤４で固着し、
その両表面に偏光板５ａ，５ｂを設けて構成している。

【０００４】ここで、上記２枚の透明電極１ａ，１ｂ間
に液晶３を介在させる方法として、一般には図６の斜視
図に示すように一方の電極基板２ａの上に、一端に液晶
注入口４ａを設けたシール剤４を設けて対向する他方の
電極基板２ｂを接着固定して予めサンドイッチ型セル構
造の容器を作り、例えば所要の大きさの個片に切断して
分断後、真空容器内で上記液晶注入口４ａから液晶３を
注入したのち、接着剤などで封口する方法が用いられて
いる（以下、この方法を注入法という）。

【０００５】また、図７の斜視図に示すように、電極基
板２ａ上に注入口を設けないでシール剤４を形成後、必
要量の液晶３をピペットあるいはシリンジ（注射器）な
どを用いて細いパイプの先端から点状に順次滴下し、対
向する電極基板２ｂを貼合わせて固着する方法も提案さ
れている（以下、この方法を滴下法という）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の注入法では、一般に対向して配置された電極基板２
ａ，２ｂをシール剤４を用いて接着固定してサンドイッ
チ型セル構造の容器を作り、真空室内で液晶注入口４ａ
を液晶溜めの液晶３に浸漬させた状態で毛細管現象と減
圧、加圧を利用して液晶３の注入を行うものであるが、
特開昭５８−３７５２７号公報、特開昭５８−４０７２
６号公報、特公平１−２８３６３号公報などに示される
ように種々の提案がなされているものの、その製造方法
の性質上、液晶注入口４ａの端面に付着する液晶３の材
料ロスが発生し、且つ封口後これら付着した液晶３を洗
浄する工程が必要である。

【０００７】また、減圧、加圧を繰り返すために液晶３
の注入時間がかかり、大型パネルになるとその時間が６
０分以上になることがある。

【０００８】また、近年の大型パネルの場合に各表示ド
ットと表示品質上、対向して配置する電極基板２ａ，２
ｂの組合せ貼付け精度を向上させる必要があり、シール
剤４を固着する時に押圧手段を必要とする。

【０００９】また、液晶３を注入後、液晶注入口４ａの
封口前に表示特性の主要因である適正ギャップの確保と
均一化確保のために押圧手段を用いて注入された液晶３
の余剰分を排出させることが必要になるなど上述のよう
に各種の課題があり、この各種の課題に対しても種々の
提案がなされているが、生産技術上の種々の細かい管理
や工数がかかるなどの問題点があるものであった。

【００１０】また、これらの問題点を解決する手段とし
て前述の滴下法が考えられ、特開昭４９−７９５４１号
公報、特開昭５５−６８８１号公報、特開昭５５−６８
８２号公報、特開昭６１−５５６２５号公報、特開昭６
０−２２９１０４号公報、特願昭６２−１０５９６号公
報などに示されるように種々の提案がなされている。

【００１１】ところがこの滴下法では、対向する透明電
極１ａ，１ｂ付きの電極基板２ａ，２ｂの表示エリア周
辺部に接着剤などのシール剤４層を形成し、その周辺内
部に液晶３を滴下して圧着硬化するものであるが、本来
液晶パネルの対向する電極基板２，２′間のギャップは
数μｍの薄さであり、これに対してギャップとシール剤
４層で囲まれた隙間容積に充填される液晶３の必要量は
数百mg程度の微量であり、また、シール剤４の厚さのば
らつきなどで液晶３の充填すべき隙間容積も変動するた
めに精密に秤量された液晶３を滴下せねばならず、その
滴下量について再現性よく製造することが困難であり、
いまだに実用化されていないものであった。

【００１２】本発明はこのように精密に封入すべき液晶
の重量を再現性よく製造できるようにし、さらに現在主
流として用いられている注入法よりも実用上で簡潔な滴
下法を実現可能にする液晶表示用セルの製造方法及びそ
の製造装置を提供することを目的とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明による液晶表示用セルの製造装置は、透明な電
極を形成し間隙形成用のシール剤を形成した電極基板の
重量を測定する第１の重量測定部と、上記電極基板に液
晶を滴下、付着させる第１の液晶吐出滴下部と、液晶が
付着した電極基板の重量を測定する第２の重量測定部
と、上記第１の重量測定部ならびに第２の重量測定部か
らのデータを演算し電極基板に対して最終的に必要な液
晶の充填量を指示する制御部と、この制御部の指示によ
り電極基板に液晶を滴下、付着させる第２の液晶吐出滴
下部と、これら各部に対し電極基板を出入可能に移載し
かつ各部間に順次電極基板を搬送する搬送部からなるも
のである。

【００１４】この製造装置により液晶表示素子の電極基
板１枚毎の正味液晶必要量の管理を精密に行うことが可
能となり、従来実用上の課題であった精密に秤量した液
晶を滴下することなく、常にそれぞれの滴下前電極基板
の状況に応じた最適量の液晶を滴下することを実現し、
滴下する液晶量の再現性やその管理が大幅に削減され、
滴下法により液晶充填を実用可能にすることができ、そ
の生産性を向上することができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例による液晶表示用セ
ルの製造装置について図面を参照しながら説明する。

【００１６】図１（Ａ）〜（Ｇ）は本発明による液晶表
示用セルの製造方法を示す製造工程図、図２は同実施例
において使用するその製造装置の斜視図、図３はそのシ
ステム構成を示すシステム概念図、図４は同装置の第２
の液晶吐出滴下部を示す断面図である。

【００１７】まず、図１（Ａ），（Ｂ）に示すように液
晶分子を配向させるための処理が終わったガラスなどの
電極基板（透明電極によりパターンが形成されている
が、図面では省略している。）１１，１２を一対で用意
し、一方の電極基板１１にシール剤１３をスクリーン印
刷法により印刷する。次に、図１（Ｃ）に示すようにシ
ール剤１３を印刷した電極基板１１の重量を第１の重量
測定部１５を用いて測定し、制御部１６に滴下前基板重
量３１として記憶する。

【００１８】次に、図１（Ｄ）に示すように重量測定し
た上記電極基板１１の上記シール剤１３により囲まれた
２つの部分に、それぞれ液晶１４を第１の液晶吐出滴下
部１７でマイクロシリンジを用いて数滴第１回目の滴下
を行う。

【００１９】なお、ここで特に注意しなければならない
ことは、液晶１４の滴下場所がシール剤１３にあまり近
いと液晶１４が電極基板１１，１２を貼合わせる前にシ
ール部まで流れ、電極基板１１，１２を貼合わせた時に
シール部が切れたり、液晶１４がシール部外にまであふ
れだすことがあることと、液晶１４の滴下数が少ないと
滴下場所とそれ以外の場所とで液晶層の厚み（以下、ギ
ャップという）にムラを生じやすく、できるだけ多数に
分けて均一に滴下する法がよい。また、液晶１４の量の
精度はそのままギャップ精度になるため、正味液晶必要
量より僅か少なめに滴下する方がよい。なぜならば、電
極基板１１，１２に正味液晶必要量より多く付着した液
晶１４を精度よく、且つ液晶１４を無駄にすることなく
電極基板１１，１２から排除する具体的手段が未だ無い
ためである。

【００２０】次に図１（Ｅ）に示すように上述の液晶１
４が滴下された電極基板１１の重量を第２の重量測定部
１８を用いて測定し、制御部１６に滴下後基板重量３２
として記憶する。

【００２１】上記制御部１６は、図３のシステム概念図
に示すように構成されたシステムであり、前述の滴下前
基板重量３１のデータと滴下後基板重量３２のデータか
ら、実際に電極基板１１に付着する正味液晶重量３３を
引き算により演算する。更に、予め制御部１６に記憶さ
れた正味液晶必要量３４との差を求め、正味液晶必要量
３４に対する不足量３５を算出し、２回目に吐出する第
２の液晶吐出滴下部２２の吐出分解能３６に従って滴下
量３７の指示を行うように構成されている。

【００２２】次に、図１（Ｆ）に示すように上述の第１
回目の液晶１４が滴下された電極基板１１上に再度液晶
１４を数滴付着させるため、第２の液晶吐出滴下部２２
を用いて２回目の滴下を行って後、図１（Ｇ）に示すよ
うに対向するもう一方の電極基板１２の貼合わせを行う
ものである。

【００２３】なお、本実施例では液晶１４を精度よく吐
出させるために図４に示すようにマイクロシリンジを用
いてシリンジ７１内部のピストン７２をボールネジ７３
とパルスモータ７４に直結し、ピストン７２が移動する
ことによりシリンジ７１の先端に装着された細いパイプ
７５からシリンジ７１の内部に充填された液晶１４が吐
出されるようにし、この構成によりピストン７２の移動
量と吐出量の相関がとれ、分解能の定義を可能にしてい
る。

【００２４】以上の製造方法を具体的な設備の構成にし
て説明するのが図２に示す同製造装置である。図２にお
いて２１は液晶１４を充填する工程の前工程設備（例え
ばシール剤印刷機）から電極基板１１（即ち、滴下前基
板）を受け取るコンベア、１５は前工程設備２１で受け
取った滴下前基板の重量を測定する第１の重量測定部、
１７は前述の図４で詳細に説明した第１の液晶吐出滴下
部、１８は滴下後基板の重量を測定する第２の重量測定
部、２２は第２の液晶吐出滴下部であり、上記各部に電
極基板１１を１枚処理できるようにしており、２６は各
部間に電極基板１１を移載して搬送する搬送部であり、
この搬送部２６は生産性を向上させるためにコンベア２
１から第１の重量測定部１５へ、第１の重量測定部１５
から第１の液晶吐出滴下部１７へ、第１の液晶吐出滴下
部１７から第２の重量測定部１６へ、第２の重量測定部
１６から第２の液晶吐出滴下部２２へと一挙に電極基板
１１を移載可能としている。

【００２５】なお、参考までに以上の構成による本実施
例の同装置は、電極基板１１の１枚あたりの液晶滴下を
４０秒としているものである。

【００２６】なお、上記本実施例において使用する液晶
１４は、ＴＮ液晶材料や、ＳＴＮ液晶材料、ＦＬＣ液晶
材料など、いかなる材料を限定することなく、またアク
ティブマトリックスや、単純マトリックスなどの液晶駆
動方法にも関わらないことは明白である。

【００２７】また、電極基板１１に最初に液晶１４を付
着させる方法については、スクリーン印刷法やブレード
法などを用いて液晶１４を塗着する方法など実用上の手
段に関わらないことも明白であり、液晶１４の付着前後
の電極基板重量の算術差から付着量を算出し、不足液晶
を供給する第２の液晶吐出滴下部２２を具備することで
同一の効果が得られることは言うまでもない。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明による液晶表
示用セルの製造装置によれば、液晶表示素子のセル内に
充填すべき正味液晶必要量を電極基板毎にmgの範囲で精
密に制御することができ、高歩留りでその製造を行うこ
とが可能となり、この結果、従来一般的に用いられてい
る注入法と比較して、 （１）注入封口の工程が不要になり、製造工程削減によ
る生産の合理化ならびにリードタイムの短縮が可能とな
る。 （２）液晶注入時に周囲に付着する高額材料である液晶
のロスが完全になくなり、コストダウンを図れる。 （３）さらに、従来の滴下法の課題であったところの封
入されるべき液晶の量管理が容易になり、しかも短時間
に一工程で行うことができる。等の多くの効果を得るこ
とができ、生産性よく滴下法による優れた液晶充填を実
現できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における液晶表示用セルの製
造方法を斜視図を用いて説明する製造工程図

【図２】同実施例における液晶表示用セルの製造装置を
示す斜視図

【図３】同実施例における制御部のシステム概念図

【図４】同実施例における第２の液晶吐出滴下部を示す
断面図

【図５】液晶表示素子の構成を示す断面図

【図６】従来の液晶表示素子の製造方法（注入法）を説
明する斜視図

【図７】従来の液晶表示素子の製造方法（滴下法）を説
明する斜視図

【符号の説明】

１１ 電極基板 １２ 電極基板 １３ シール剤 １４ 液晶 １５ 第１の重量測定部 １６ 制御部 １７ 第１の液晶吐出滴下部 １８ 第２の重量測定部 ２１ コンベア ２２ 第２の液晶吐出滴下部 ２６ 搬送部 ３１ 滴下前基板重量データ ３２ 滴下後基板重量データ ３３ 正味液晶重量 ３４ 正味液晶必要量 ３５ 正味液晶必要量の不足量 ３６ 液晶吐出滴下部の吐出分解能 ３７ 滴下量 ７１ シリンジ ７２ ピストン ７３ ボールネジ ７４ パルスモータ ７５ 細いパイプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北町 亨 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−179323（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−188914（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−52825（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−130658（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−291159（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−265011（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−187727（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1341 G02F 1/13 101

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明な電極を形成し間隙形成用のシール剤
   を形成した電極基板の重量を測定する第１の重量測定部
   と、上記電極基板に液晶を滴下、付着させる第１の液晶
   吐出滴下部と、液晶が付着した電極基板の重量を測定す
   る第２の重量測定部と、上記第１の重量測定部ならびに
   第２の重量測定部からのデータを演算し電極基板に対し
   て最終的に必要な液晶の充填量を指示する制御部と、こ
   の制御部の指示により電極基板に液晶を滴下、付着させ
   る第２の液晶吐出滴下部と、これら各部に対し電極基板
   を出入可能に移載しかつ各部間に順次電極基板を搬送す
   る搬送部からなる液晶表示用セルの製造装置。
2. 【請求項２】第２の液晶吐出滴下部がパルスモータによ
   り回転するボールネジを介してシリンジ内のピストンを
   駆動することにより液晶の微小吐出を行うものである請
   求項１記載の液晶表示用セルの製造装置。