JP3976566B2 - 液晶表示素子セル並びにその製造装置及び製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、 液晶表示素子セルを構成する一対の対向基板のギャップ精度を向上させた液晶表示素子セル並びに液晶表示素子セルの生産性を向上させた液晶表示素子セル製造装置及び製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８及び図９に示すように、従来、ＴＮ（twisted nematic＝ねじれネマティック）型の液晶表示素子セル１００は、第１電極基板１０１と第２電極基板１０２が所定の間隙で貼り合わされ、両電極基板１０１、１０２には、互いに対向するように、ＩＴＯ（indium tin oxide＝酸化インジウム錫）を材料とする図示しない透明電極（以下、符号のないものは図示していないことを意味する）が蒸着形成されている。ドットマトリクス表示可能な液晶表示装置において、アクティブマトリクス方式の液晶表示素子セルの透明電極は、一般に、第１電極基板１０１では、表示画素に対応するドットマトリクス状の画素電極１０３として、第２電極基板１０２では、表示面全域が連続した共通電極１０４として構成される。
【０００３】
また、第１電極基板１０１には、画素電極１０３を駆動するアクティブ素子１０５として、薄膜トランジスタ、あるいは、薄膜ダイオード、コンデンサ、画素電極１０３やアクティブ素子１０５に通電するゲート配線、ゲート電極、ドレン配線、ドレン電極、共通電極１０４と通電するトランスファー電極、表示画素部分以外の入射光を遮断するブラックマトリクス等が透明電極とともに蒸着形成されている。
【０００４】
透明電極上には、ポリイミド樹脂や高分子有機フィルムからなる配向層１０６が形成されている。配向層１０６の表面は、レーヨンやコットン、ポリエステル等のベルベット織布ローラで一方向に摩擦するラビング処理を施す。このラビング処理された配向層１０６が対向するように、両電極基板１０１、１０２を貼り合わせる。このとき、配向層１０６同士の間隔が、例えば、３乃至６μｍの間隙を形成するように両電極基板１０１、１０２を貼り合わせる。そして、貼り合わされた両電極基板１０１、１０２の間隙にネマティック型の液晶１０７を封入する。
【０００５】
図１０に示すように、液晶分子１０８は、配向層１０６との境界で、分子間の引力や斥力により、ラビング処理のベクトル方向に沿って整列することが知られている。例えば、第１電極基板１０１のラビング方向を４５゜、第２電極基板１０２のラビング方向を−４５゜というように、対向する配向層１０６のラビング方向を直交させると、ネマティック型液晶の性質で、液晶分子１０８は、第１電極基板１０１と第２電極基板１０２との間で、９０゜ねじれた螺旋状の配列となる。尚、ＳＴＮ（super twisted nematic＝超ねじれネマティック）型の液晶表示装置は、液晶１０７（図９参照）の成分を変えることにより、ねじれ角を１８０゜乃至２７０゜としたものである。
【０００６】
両電極基板１０１、１０２の外側には、偏光板１０９が貼り付けられている。偏光板１０９は、偏光軸が配向層１０６のラビング方向と平行になるように取り付ける。すなわち、ラビング方向と同様に対向する偏光板１０９の偏光軸が、互いに直交するように構成する。例えば、上記例の場合には、図１１に示すように、第１電極基板１０１の偏光軸を４５゜、第２電極基板１０２の偏光軸を−４５゜とする。図１０においてバックライト１１０から照射された入射光は、第１電極基板１０１の偏光板１０９によって偏光される。偏光された入射光は、液晶１０７（図９参照）の螺旋状の分子配列により、偏光成分が旋回しながら第２電極基板１０２に達する。第２電極基板１０２に貼り付けられた偏光板１０９の偏光軸は、第１電極基板１０１の偏光板１０９の偏光軸と直交しているため、偏光成分が９０゜旋回した入射光は、第２電極基板１０２に設けられた偏光板１０９を通過することができ、白色表示として認識される（図１０（ａ））。
【０００７】
一方、図１０（ｃ）に示すように、第１電極基板１０１の画素電極１０３（図９参照）と、第２電極基板１０２の共通電極１０４（図９参照）間に電圧を印加すると、電界方向に液晶分子１０８が整列し、立ち上がった状態となる。液晶分子１０８が垂直に立ち上がったとき、バックライト１１０からの入射光は、偏光成分が旋回せず、直進して第２電極基板１０２に達する。第２電極基板１０２の偏光板１０９の偏光軸と、入射光の偏光軸が直交しているため、入射光は、この偏光板１０９を通過することができず、黒色表示として認識される。
【０００８】
このように、無電圧状態で白色表示となるものをノーマリホワイトモードといい、表示デバイスとして用いられる液晶表示装置ではこのモードが多用される。尚、無電圧で黒色表示となるものをノーマリブラックモードといい、このモードを利用した液晶表示装置も利用されている。図１０（ｂ）に示すように、白色表示（無電圧）乃至黒色表示となる電圧の範囲内で、印加する電圧を変化させると、電圧に応じて液晶分子１０８の、傾斜角度が変化する。このとき、液晶分子１０８の傾斜角度に応じて、入射光の透過率が変化し、白色表示と黒色表示との、中間の階調表現が可能となる。尚、カラー表示とする際は、少なくともどちらかの電極基板１０１または１０２にＲＧＢ（red、green、blue＝赤、緑、青＝光の３原色）の着色を施せばよい。一般には、第２電極基板１０２に着色する場合が多い。
【０００９】
上述のように、液晶表示装置は、液晶１０８の光学特性に依存しているため、液晶層（セルギャップ１１４）の厚みを均一にすることは、表示特性を向上する上で重要である。セルギャップ１１４が均一でないと表示ムラの原因となる。セルギャップ１１４の狭まりに対してはスペーサ１１１（図９参照）で規制することができるが、拡がりに対しては下記の従来例のように、液晶表示素子セル１００の両面を押圧し、余剰液晶を排出した上で注入孔１１３を封止する「加圧封止（または加圧封孔）」方法が提案されている。
【００１０】
まず、図１２と図１３を参照しながら特開平８−２２０５４６号公報に記載の封孔方法（以下、「第１従来例」という）について説明する。
【００１１】
図１２は、液晶注入過程における液晶表示素子セル１００の厚さ（以下、「セル厚」と呼ぶ）の変化の様子を示す、液晶表示素子セル１００の断面図である。１１１は液晶表示素子セル１００内に分散された両電極基板１０１、１０２間のギャップ調整用のスペーサである。
【００１２】
図１２（ａ）は、図示しない減圧容器内で減圧（脱気）を完了したとき、図１２（ｂ）は、液晶表示素子セル１００の注入孔１１３を液晶ボート２００に入っている液晶１０７に接触（ディップ）させたとき、図１２（ｃ）は、減圧容器内をゆっくり大気圧に戻し始めた（リーク開始）直後、図１２（ｄ）は、液晶１０７が液晶表示素子セル１００全体の半分程度まで入り込んだとき、図１２（ｅ）は、液晶１０７がちょうど液晶表示素子セル１００全体に入り込んだとき、図１２（ｆ）は図１２（ｅ）からさらに数分経過したとき、図１２（ｇ）は、図１２（ｆ）からさらに数時間経過したときの状態を各々表している。
【００１３】
図１２（ａ）、図１２（ｂ）の時点では、液晶表示素子セル１００は凸状態になっているが、図１２（ｃ）のように注入孔１１３を液晶１０７でふさぎ、減圧容器内のリークを開始すると、液晶表示素子セル１００の内外の圧力差により両電極基板１０１、１０２の歪みは矯正され、液晶表示素子セル１００全体のセル厚が均一となる。
【００１４】
図１２（ｄ）、図１２（ｅ）、図１２（ｆ）までに液晶１０７が液晶表示素子セル１００全体に入り込むが、図１２（ｇ）の時点でも液晶１０７の入り込みが継続され、さらに両電極基板１０１、１０２の復元力により、液晶１０７が液晶表示素子セル１００に吸入され図１２（ａ）、図１２（ｂ）の時点で生じていた凸状態が復元されてしまう。
【００１５】
このようにギャップが不均一になった液晶表示素子セル１００の注入孔１１３を封止剤で封孔する際に、液晶表示素子セル１００の各外側の面にクッション材２０１を図１３（ａ）のように積層して、外部から（金属板２０２）圧力を加え、ギャップ精度を向上することが特徴である。
【００１６】
また、液晶表示素子セル１００の各外面に均一な圧力を加えるために、前記クッション材２０１として弾性を有する固体材料２０３の内部に、図１３（ｂ）のように液体・気体の少なくとも一方を密封した（密封された液体層２０４）構造のクッション材を用いる。
【００１７】
また、特開平１０−３０８３号公報に記載の液晶セル用のプレス装置及び液晶セルの製造方法（以下、「第２従来例」という）についても、ＬＣＤセルをプレスするプレス装置において、タクトタイムを短縮するため、ガラス定盤の上部に配置されるＬＣＤセルを上方から圧迫する弾性マットを使用し、この弾性マットを介して両電極基板の歪みを矯正しながらシール剤の硬化を行っている。
【００１８】
次に、図１４を参照しながら特許第３１１４７０２号にかかる加圧治具（以下、「第３従来例」という）について説明する。
【００１９】
この加圧治具を使用した方法では、シールパッキン６をはめ込んだ複数のシールプレート２０６と複数の液晶表示素子セル１００を交互に積層する。シールプレート２０６には高圧ガス供給部２０５が設けられており、シールプレート２０６と液晶表示素子セル１００、シールパッキン６で形成される加圧空間２０７に開口している。そして、高圧ガス供給部２０５を通して高圧ガスを加圧空間２０７に送り込み、高圧ガスの気圧で、液晶表示素子セル１００の表裏両面を同時に複数枚押圧し、液晶表示素子セル１００のセルギャップを矯正する。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
上述の第１従来例では、図１３に示すように、液晶表示素子セル１００の表示面にクッション材２０１が直接接触するため、液晶表示素子セル１００の表示面やクッション材２０１に微細な異物等が付着していると、その部分に応力が集中し、液晶表示素子セル１００を損傷する原因となる。この点については、第２従来例についても弾性マットが液晶表示素子セルの表示に面直接接触するため、同様の問題がある。一方、気体の圧力で加圧する第３従来例は、異物の影響がなく、より好ましい加圧方法である。
【００２１】
しかしながら、第３従来例では、図１４に示すように、排気経路が少なく排気量が不十分なため、シールプレート２０６と液晶表示素子セル１００を積層する際、シールプレート２０６にはめ込まれたシールパッキン６が弾性変形し、シールパッキン６に囲われた加圧空間２０７内の容積が減少することで、加圧空間２０７内の気圧が上昇する。高圧ガスによる加圧処理は厳密に制御する必要があるが、積層動作の際、不必要に急激に加圧されてしまい、液晶表示素子セル１００のセルギャップ１１４間にあるスペーサ粒子１１が移動してしまう等、表示ムラの原因となる。これにより、良品率が低下し、製造コストが高くなるという問題がある。
【００２２】
また、第３従来例では、積層動作時の気圧上昇に起因する不必要な加圧が起きないようにするため、積層動作を排気流量に合わせて緩慢に行わなければならず、生産性が低下し、製造コストが高くなるという問題がある。
【００２３】
さらに、第３従来例では、加圧処理完了後、シールプレート２０６と液晶表示素子セル１００とを分離する際、加圧空間の容積の増加により、加圧空間内の気圧が急激に下がり、シールパッキン６が吸盤状となって液晶表示素子セル１００の表裏両面を引っ張り合うため、適正値に矯正したセルギャップ１１４が引き延ばされる原因となり、これにより、良品率が低下し、製造コストが高くなる。
【００２４】
また、第３従来例では、加圧処理完了後、シールプレート２０６と液晶表示素子セル１００とを分離する際、加圧空間の容積の増加により、加圧空間内の気圧が下がり、シールパッキン６が吸盤状となって液晶表示素子セル１００の表示面を引っ張るため、シールパッキン６から液晶表示素子セル１００を容易に剥離できず、これにより、生産装置の稼働率が低下し、製造コストが高くなる。
【００２５】
そこで本発明は、上記従来の液晶表示素子製造装置における問題点に鑑みてなされたものであって、液晶表示素子セルと加圧プレートを積層する際の不必要な液晶表示素子セルの加圧等を防止して良品率を向上させ、生産装置の稼働率を高め、製造コストを低減することのできる液晶表示素子セルの製造装置及び製造方法並びに一対の対向基板のギャップ精度を向上させた液晶表示素子セルを提供することを目的とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１記載の発明は、２枚の基板を所定の間隔で対向させ、該２枚の基板の表示面を気体を介して加圧することにより該２枚の基板間に形成された空間内の余剰液晶を排出する液晶表示素子セルの製造装置において、前記液晶表示素子セルの表示面を気体を介して加圧する手段を、前記液晶表示素子セルの表示領域の外周に接触するシールパッキンと、該シールパッキンを保持するシール溝と、前記シールパッキンで囲繞される密閉空間に加圧気体を導入する導入孔とを備えた複数の加圧プレートとで構成し、さらに前記密閉空間内の気体を排気し、前記密閉空間内へ気体を吸引する吸排気手段を備えるとともに、前記吸排気手段は前記密閉空間を大気に連通させる共通の気体流路を備えることを特徴とする。
【００２７】
そして請求項１記載の発明によれば、液晶表示素子セルと複数の加圧プレートとを積層する際、液晶表示素子セルと、複数の加圧プレートと、シールパッキンとで形成される密閉空間内の気体を吸排気手段を介して速やかに排気することができるため、密閉空間内の気圧が不必要に上昇して液晶表示素子セルの表示面が不必要に押圧されることを防止することができる。これにより、所望する加圧力で液晶表示素子セルの表示面を押圧することができ、液晶表示素子セルの表示品質が向上するとともに、生産における良品歩留まり率が向上し、生産コストを低減することができる。また、加圧プレートと液晶表示素子セルを積層する際、密閉空間の体積減少にともなう気圧上昇を、吸排気手段から速やかに排気することで防止できるため、従来、約５分かけて行っていた押板の押し込み動作を約１０秒で行うことができ、積層動作に要する時間、ひいては、液晶表示素子セルの生産時間を短縮することができる。
【００２８】
また、複数の加圧プレートと液晶表示素子セルが、液晶表示素子セルの両面を加圧プレートで挟持するように積層されている状態から、加圧終了後に加圧プレートと液晶表示素子セルを分離させる際、吸排気手段によって密閉空間内に気体を吸引することにより、密閉空間内の気圧が不必要に低下して液晶表示素子セルの表示面が不必要に吸引されることを防止することができる。これによって、矯正されたセルギャップが吸引力によって乱れることを防止でき、液晶表示素子セルの表示品質が向上するとともに、生産における良品歩留まり率が向上し、生産コストを低減することができる。また、積層された加圧プレートと液晶表示素子セルを引き離す際、密閉空間の体積の増加による気圧低下を、吸排気手段によって速やかに吸気することで防止することができるため、従来、約５分かけて行っていた押板の引き上げ動作を約１０秒で行うことができ、液晶表示素子セルの生産性が向上し、生産コストを低減することができる。さらにシールパッキンが吸盤状に液晶表示素子セルに固着することを防止できるため、加圧プレートから液晶表示素子セルを取り出す際の取り出しミスがなくなり、生産装置の稼働率が向上して生産性が向上する。
【００３０】
さらに、前記密閉空間を大気に連通させる共通の気体流路を介して排気及び吸気を行うことができ、簡易な構成を有する液晶表示素子セル製造装置を提供することができる。
【００３１】
請求項２記載の発明は、２枚の基板を所定の間隔で対向させ、該２枚の基板の表示面を気体を介して加圧することにより該２枚の基板間に形成された空間内の余剰液晶を排出する液晶表示素子セルの製造方法において、複数の加圧プレートと液晶表示素子セルを、該液晶表示素子セルの両面を該複数の加圧プレートで挟持するように積層し、加圧前に前記加圧プレートと、前記液晶表示素子セルと、前記加圧プレート及び前記液晶表示素子セルの間に介装されるシールパッキンとによって形成される密閉空間内の気体を、該密閉空間から排気することを特徴とする。
【００３２】
請求項２記載の発明によれば、複数の加圧プレートと液晶表示素子セルを積層する際、密閉空間内の気圧が不必要に上昇して液晶表示素子セルの表示面が不必要に押圧されることを防止することができ、良好な押圧条件の下でセルギャップを矯正することができるため、液晶表示素子セルの表示品質が向上するとともに、生産における良品歩留まり率が向上し、生産コストを低減することができる。また、加圧プレートと液晶表示素子セルを積層する際の密閉空間の体積減少にともなう気圧上昇を、吸排気手段から速やかに排気することで防止することができるため、積層動作に要する時間、ひいては、液晶表示素子セルの生産時間を短縮することができる。
【００３３】
請求項３記載の発明は、２枚の基板を所定の間隔で対向させ、該２枚の基板の表示面を気体を介して加圧することにより該２枚の基板間に形成された空間内の余剰液晶を排出する液晶表示素子セルの製造方法において、複数の加圧プレートと液晶表示素子セルが、該液晶表示素子セルの両面を該複数の加圧プレートで挟持するように積層されている状態から、加圧終了後前記複数の加圧プレートと前記液晶表示素子セルを分離する際、前記加圧プレートと、前記液晶表示素子セルと、前記加圧プレート及び前記液晶表示素子セルの間に介装されるシールパッキンとによって形成される密閉空間内へ気体を吸引することを特徴とする。
【００３４】
請求項３記載の発明によれば、複数の加圧プレートと液晶表示素子セルを積層状態を解除する際、密閉空間内の気圧が不必要に低下して液晶表示素子セルの表示面が不必要に吸引されることを防止することができるため、矯正されたセルギャップの乱れを防止でき、液晶表示素子セルの表示品質が向上し、良品歩留まり率が向上し、生産コストを低減することができる。また、積層された加圧プレートと液晶表示素子セルを引き離す際の密閉空間の体積増加による気圧低下を防止することができるため、押板の引き上げ動作に要する時間が大幅に短縮され、液晶表示素子セルの生産性が向上し、生産コストを低減することができる。さらに、上記密閉空間の体積増加による気圧低下を防止することによりシールパッキンが吸盤状に液晶表示素子セルに固着することを防止でき、加圧プレートから液晶表示素子セルを取り出す際の取り出しミスがなくなり、生産装置の稼働率が向上し、生産性が向上する。
【００３６】
そして本発明によれば、複数の加圧プレートと液晶表示素子セルを積層する際、密閉空間内の気圧が不必要に上昇して液晶表示素子セルの表示面を不必要に押圧されることを防止することができて良好な押圧条件の下でセルギャップが矯正されるため、表示品質の良好な液晶表示素子セルを得ることができる。
【００３８】
加えて本発明においては、複数の加圧プレートと液晶表示素子セルを積層状態を解除する際、密閉空間内の気圧が不必要に低下して液晶表示素子セルの表示面が不必要に吸引されることを防止することができるため、セルギャップの拡がっていない表示品質の良好な液晶表示素子セルを得ることができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明にかかる液晶表示素子セルの製造装置及び製造方法の実施の形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
【００４０】
図１乃至図５に示すように、本発明にかかる液晶表示素子セルの製造装置に使用する加圧治具１は、天板２、底板３、側板４、押板７、シャフト９、加圧プレート５、ロック機構１０、マニホールド１８、吸排気手段１９、加圧手段２３等から構成される。
【００４１】
厚さ４０ｍｍのジュラルミン（アルミ合金）製の天板２と底板３を厚さ１５ｍｍのステンレス製側板４と直径１２ｍｍのステンレス製シャフト９とで連結する。厚さ１２ｍｍのアルミ製加圧プレート５と厚さ２０ｍｍのアルミ製押板７には軸受け８が取り付けられ、前記シャフト９に嵌合しており、昇降自在に滑動する。
【００４２】
前記加圧プレート５には幅４ｍｍ×深さ２．５ｍｍの溝が加工されており、弾性を有するフッ素ゴム製の環状シールパッキン６が装着されている。前記溝加工は、液晶表示素子セル１００の表示領域１１２の外周にシールパッキン６が接触する位置に加工されている。シールパッキン６は、特開平４−１４７２１７号公報に記載されているようなＯリングを用いることが一般的であるが、本実施例では、本発明者が特開２０００−０２９０５０号公報や特願２００１−１４７８９８号で提案した、密閉性や剥離性を改善したリップ形状のものを使用することが好適である。
【００４３】
加圧プレート５には、直径３ｍｍの導入孔１５が加工されており、加圧プレート５の端面からシールパッキン６の内周へ導通している。導入孔１５は、直径６ｍｍの柔軟な樹脂製のチューブ１６を介してマニホールド１８に通じており、さらに加圧手段２３に接続されている。
【００４４】
加圧手段２３は、図２に示すように、加圧コントローラ２４、電空変換器２５、加圧気体供給源２６等から構成される。加圧コントローラ２４には、予め、時間経過に対する加圧気体の圧力設定をプログラミングしてあり、加圧コントローラ２４からの電気信号に従って、加圧気体供給源２６から供給される加圧気体の気圧を、電空変換器２５で調節し、密閉空間１７に送り込む。本実施例では、加圧コントローラ２４として、プログラマブル・ロジック・コントローラを用いたが、パーソナルコンピュータやその他の手段を用いてもよい。また、加圧気体は、本実施例では窒素を用いたが、圧縮空気等を用いてもよい。但し、液晶表示素子セル１００の表示面や大気を汚染したり、腐食、変質することのないよう、清浄で不活性なガスを用いることが望ましい。
【００４５】
マニホールド１８には、吸排気手段１９が設けられている。図２に示すように、吸排気手段１９は、排気弁２０、ばね２１等から構成されており、外部からの作用で排気弁２０を開放、閉塞することができる。排気弁２０は、ばね２１の作用で押し上げられており、排気口２２を塞ぐため、排気口２２からの加圧気体の漏洩はない。排気弁２０の突端を押し込むと、排気弁２０のくびれ部を通じて排気口２２から排気することができる。
【００４６】
加圧プレート５の間に液晶表示素子セル１００を挿入し、積層すると、液晶表示素子セル１００とシールパッキン６が接触して密閉空間１７が形成される。この密閉空間１７に加圧気体を送り込むと、加圧気体の気圧で液晶表示素子セル１００の表示面を押圧することができる。シールパッキン６の密閉性を増すために押板７を外部からの作用で押し込み、ロック機構１０で加圧プレート５や押板７が、シールパッキン６の弾力や密閉空間１７へ加圧気体を送り込む際の密閉空間１７の膨張で押し戻されることを防ぎ、加圧プレート５と液晶表示素子セル１００の積層状態を維持する。
【００４７】
ロック機構１０は、１辺が３０ｍｍのアルミ製支柱１２、直動案内１１、引張ばね１３等から構成される。押板７には、往復自在に滑動できる直動案内１１が取り付けられ、さらに、直動案内１１には支柱１２が取り付けられている。支柱１２は、引張ばね１３の作用で互いに離隔する向きに引っ張られる。天板２には、支柱１２を引き出すための開口部１４が設けられる。支柱１２を外部からの作用で互いに引き寄せ合わせると、天板２の開口部１４から支柱１２を引き出すことができ、押板７を加圧プレート５から引き離し、加圧プレート５の積層状態を解除することができる。また、押板７を押し込んだ状態で支柱１２を互いに引き離すと、支柱１２は天板２と押板７に挟まれ、加圧プレート５の積層状態を維持することができる。
【００４８】
以上、各要素を構成する材料、物性、寸法、動力手段等は、実施例として掲げたもので、これらに限定されるものではなく、他の材料、寸法、手段等を用いてもよい。
【００４９】
次に、上記構成を有する液晶表示素子セルの製造装置の動作について説明する。
【００５０】
まず、図１に示すように、初期状態として、図示しないロック機構作動手段によって支柱１２を引き寄せあい、天板２の開口部１４から前記支柱１２を引き出す。このとき、押板７も引き上げられている。
【００５１】
また、吸排気手段１９の排気弁２０は、図示しない排気弁作動手段によって押し込まれ、排気口２２が開放状態になっている。
【００５２】
次に、図２に示すように、手作業、または、移載手段（図示せず）等によって、加圧プレート５の間に液晶表示素子セル１００を挿入する。液晶表示素子セル１００は、表示領域１１２（図８参照）の外周にシールパッキン６が接触する位置に搭載する。
【００５３】
次に、図３に示すように、図示しないロック機構作動手段によって支柱１２を引き下ろし、押板７を押し込む。このとき、シールパッキン６が、図６に示すように高さ２ｍｍから１ｍｍへ押しつぶされる。これによって、密閉空間１７の体積が半減するため、密閉されたまま、あるいは排気流量が不十分だと密閉空間１７内の気圧が上昇し、不必要に液晶表示素子セル１００の表示面を押圧してしまう。従来は、排気流量が不十分なため、密閉空間１７内の気圧が上昇しないよう、押板７を押し込む動作を約５分かけて行っていた。本実施例では、吸排気手段１９の排気弁２０を通して排気口２２から速やかに排気できるため、押板７の押し込み動作を約１０秒で行っても密閉空間１７内の気圧が上昇することがない。
【００５４】
次に、図４に示すように、図示しないロック機構作動手段によって支柱１２を互いに引き離すと、支柱１２は天板２と押板７に挟まれる。加圧プレート５はシールパッキン６の弾性により押板７を押し戻そうとするが、支柱１２によって規制されるため、外部から押板７を押さえ続けることなく、加圧プレート５と液晶表示素子セル１００の積層状態を維持することができる。支柱１２は引張ばね１３の作用で互いに離隔する方向へ引っ張られているため、不用意に開口部１４から支柱１２が飛び出すことはない。そして、図示しない排気弁作動手段によって排気弁２０を閉じる。
【００５５】
次に、加圧手段２３によって密閉空間１７内に加圧気体を送り込む。本実施例では、加圧気体は、０乃至１００ｋＰａの窒素を用いた。加圧気体は、清浄で不活性なガスを用いることが望ましい。加圧気体の気圧制御は、加圧コントローラ２４のプログラムに従って製御される。吸排気手段１９の排気弁２０は閉じているため、密閉空間１７に送り込んだ加圧気体が排気口２２から漏洩することなく、加圧コントローラ２４が設定した圧力に保たれる。
【００５６】
密閉空間１７に加圧気体を送り込むと、気圧で液晶表示素子セル１００の両面が極めて均一な圧力分布で押圧される。押圧されることにより、液晶表示素子セル１００に過剰に注入された液晶１０７が押し出され、液晶注入孔１１３（図８参照）からしみ出る。
【００５７】
また、加圧気体を密閉空間１７に送り込むことで、密閉空間１７が膨張し、加圧プレート５同士が離隔しようとするが、支柱１２により、加圧プレート５の動きが規制されるため、積層状態は維持され、密閉空間１７内の加圧気体が外部へ漏洩することはない。
【００５８】
余剰な液晶１０７の排出が終わったら、図示しない封止手段によって液晶注入孔１１３に封止剤を塗布し、硬化させる。一般に、封止剤には紫外線硬化樹脂を用い、紫外線を照射することで短時間に硬化させる。第１従来例に示すように、余剰液晶を排出した上で液晶注入孔１１３を封止すると、セルギャップ１１４が矯正された状態を維持できる。
【００５９】
次に、加圧手段２３によって、密閉空間１７内の気圧を大気圧に戻し、吸排気手段１９の排気弁２０を開放する。
【００６０】
次に、図２に示すように、図示しないロック機構作動手段によって支柱１２を引き寄せあい、天板２の開口部１４から支柱１２を引き上げる。支柱１２が引き上げられると、押板７も同様に引き上げられる。
【００６１】
押板７が引き上げられると、押しつぶされていたシールパッキン６の弾力で加圧プレート５同士が離隔する。このとき密閉空間１７の体積が増加するため、密閉されたまま、あるいは吸気流量が不十分だと密閉空間１７内の気圧が低下し、不必要に液晶表示素子セル１００の表示面が引っ張られてしてしまう。従来は、排気流量が不十分なため、密閉空間１７内の気圧が低下しないよう、押板７を引き上げる動作を約５分かけて行っていた。本実施例では、吸排気手段１９の排気弁２０を通して排気口２２から速やかに吸気できるため、押板７の引き上げ動作を約１０秒で行っても密閉空間１７内の気圧が低下することがない。
【００６２】
また、密閉空間１７内の気圧低下がないため、シールパッキン６が吸盤状になって液晶表示素子セル１００に固着することがないため、速やかに液晶表示素子セル１００をシールパッキン６から剥離することができる。
【００６３】
次に、図１に示すように、手作業、または、移載手段（図示せず）等によって、加圧プレート５の間から液晶表示素子セル１００を抜き取る。
【００６４】
図７は、本発明にかかる液晶表示素子セルの加圧治具の他の実施例を示す。本実施例では、加圧プレート５の各々に吸排気手段１９を搭載している。吸排気手段１９としては、電磁弁や空気圧で動作するエアーオペレート弁等を用いるか、類似する他の手段を用いることができる。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、良品率を向上させ、生産装置の稼働率を高め、製造コストを低減することのできる液晶表示素子セルの製造装置及び製造方法を提供することができる。また、一対の対向基板のギャップ精度を向上させた液晶表示素子セルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる液晶表示素子セルの加圧治具の一実施例を模式的に示す図であって、初期状態として、支柱を引き寄せあい、天板の開口部から支柱を引き出した状態を示す断面図である。
【図２】本発明にかかる液晶表示素子セルの加圧治具の一実施例を模式的に示す図であって、加圧プレートの間に液晶表示素子セルを挿入した状態を示す断面図である。
【図３】本発明にかかる液晶表示素子セルの加圧治具の一実施例を模式的に示す図であって、ロック機構作動手段によって支柱を引き下ろし、押板を押し込んだ状態を示す断面図である。
【図４】本発明にかかる液晶表示素子セルの加圧治具の一実施例を模式的に示す図であって、ロック機構作動手段によって支柱を互いに引き離し、加圧プレートと液晶表示素子セルの積層状態を維持した状態を示す断面図である。
【図５】本発明にかかる液晶表示素子セルの加圧治具の一実施例を示す斜視図である。
【図６】本発明にかかる液晶表示素子セルの加圧治具の一実施例におけるシールパッキンの形状変化を示す断面図である。
【図７】本発明にかかる液晶表示素子セルの加圧治具の他の実施例を模式的に示す断面図である。
【図８】液晶表示素子セルを示す斜視図である。
【図９】液晶表示素子セルを模式的に示す断面図である。
【図１０】液晶表示素子セルの液晶分子の状態変化を模式的に示す断面図である。
【図１１】液晶表示素子セルの液晶分子の状態変化を模式的に示す斜視図である。
【図１２】液晶表示素子セルのセルギャップの状態変化を模式的に示す断面図である。
【図１３】第１の従来例の加圧方法を模式的に示す断面図である。
【図１４】第３の従来例の加圧治具を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１ 加圧治具
２ 天板
３ 底板
４ 側板
５ 加圧プレート
６ シールパッキン
７ 押板
８ 軸受け
９ シャフト
１０ ロック機構
１１ 直動案内
１２ 支柱
１３ 引張ばね
１４ 開口部
１５ 導入孔
１６ チューブ
１７ 密閉空間
１８ マニホールド
１９ 吸排気手段
２０ 排気弁
２１ ばね
２２ 排気口
２３ 加圧手段
２４ 加圧コントローラ
２５ 電空変換器
２６ 加圧気体供給源
１００ 液晶表示素子セル
１０１ 第１電極基板
１０２ 第２電極基板
１０３ 画素電極
１０４ 共通電極
１０５ アクティブ素子
１０６ 配向層
１０７ 液晶
１０８ 液晶分子
１０９ 偏光板
１１０ バックライト
１１１ スペーサ
１１２ 表示領域
１１３ 注入孔
１１４ セルギャップ
２００ 液晶ボート
２０１ クッション材
２０２ 金属板
２０３ 弾性を有する固体材料
２０４ 液体層
２０５ 高圧ガス供給部
２０６ シールプレート
２０７ 加圧空間
【発明の属する技術分野】
本発明は、 液晶表示素子セルを構成する一対の対向基板のギャップ精度を向上させた液晶表示素子セル並びに液晶表示素子セルの生産性を向上させた液晶表示素子セル製造装置及び製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８及び図９に示すように、従来、ＴＮ（twisted nematic＝ねじれネマティック）型の液晶表示素子セル１００は、第１電極基板１０１と第２電極基板１０２が所定の間隙で貼り合わされ、両電極基板１０１、１０２には、互いに対向するように、ＩＴＯ（indium tin oxide＝酸化インジウム錫）を材料とする図示しない透明電極（以下、符号のないものは図示していないことを意味する）が蒸着形成されている。ドットマトリクス表示可能な液晶表示装置において、アクティブマトリクス方式の液晶表示素子セルの透明電極は、一般に、第１電極基板１０１では、表示画素に対応するドットマトリクス状の画素電極１０３として、第２電極基板１０２では、表示面全域が連続した共通電極１０４として構成される。
【０００３】
また、第１電極基板１０１には、画素電極１０３を駆動するアクティブ素子１０５として、薄膜トランジスタ、あるいは、薄膜ダイオード、コンデンサ、画素電極１０３やアクティブ素子１０５に通電するゲート配線、ゲート電極、ドレン配線、ドレン電極、共通電極１０４と通電するトランスファー電極、表示画素部分以外の入射光を遮断するブラックマトリクス等が透明電極とともに蒸着形成されている。
【０００４】
透明電極上には、ポリイミド樹脂や高分子有機フィルムからなる配向層１０６が形成されている。配向層１０６の表面は、レーヨンやコットン、ポリエステル等のベルベット織布ローラで一方向に摩擦するラビング処理を施す。このラビング処理された配向層１０６が対向するように、両電極基板１０１、１０２を貼り合わせる。このとき、配向層１０６同士の間隔が、例えば、３乃至６μｍの間隙を形成するように両電極基板１０１、１０２を貼り合わせる。そして、貼り合わされた両電極基板１０１、１０２の間隙にネマティック型の液晶１０７を封入する。
【０００５】
図１０に示すように、液晶分子１０８は、配向層１０６との境界で、分子間の引力や斥力により、ラビング処理のベクトル方向に沿って整列することが知られている。例えば、第１電極基板１０１のラビング方向を４５゜、第２電極基板１０２のラビング方向を−４５゜というように、対向する配向層１０６のラビング方向を直交させると、ネマティック型液晶の性質で、液晶分子１０８は、第１電極基板１０１と第２電極基板１０２との間で、９０゜ねじれた螺旋状の配列となる。尚、ＳＴＮ（super twisted nematic＝超ねじれネマティック）型の液晶表示装置は、液晶１０７（図９参照）の成分を変えることにより、ねじれ角を１８０゜乃至２７０゜としたものである。
【０００６】
両電極基板１０１、１０２の外側には、偏光板１０９が貼り付けられている。偏光板１０９は、偏光軸が配向層１０６のラビング方向と平行になるように取り付ける。すなわち、ラビング方向と同様に対向する偏光板１０９の偏光軸が、互いに直交するように構成する。例えば、上記例の場合には、図１１に示すように、第１電極基板１０１の偏光軸を４５゜、第２電極基板１０２の偏光軸を−４５゜とする。図１０においてバックライト１１０から照射された入射光は、第１電極基板１０１の偏光板１０９によって偏光される。偏光された入射光は、液晶１０７（図９参照）の螺旋状の分子配列により、偏光成分が旋回しながら第２電極基板１０２に達する。第２電極基板１０２に貼り付けられた偏光板１０９の偏光軸は、第１電極基板１０１の偏光板１０９の偏光軸と直交しているため、偏光成分が９０゜旋回した入射光は、第２電極基板１０２に設けられた偏光板１０９を通過することができ、白色表示として認識される（図１０（ａ））。
【０００７】
一方、図１０（ｃ）に示すように、第１電極基板１０１の画素電極１０３（図９参照）と、第２電極基板１０２の共通電極１０４（図９参照）間に電圧を印加すると、電界方向に液晶分子１０８が整列し、立ち上がった状態となる。液晶分子１０８が垂直に立ち上がったとき、バックライト１１０からの入射光は、偏光成分が旋回せず、直進して第２電極基板１０２に達する。第２電極基板１０２の偏光板１０９の偏光軸と、入射光の偏光軸が直交しているため、入射光は、この偏光板１０９を通過することができず、黒色表示として認識される。
【０００８】
このように、無電圧状態で白色表示となるものをノーマリホワイトモードといい、表示デバイスとして用いられる液晶表示装置ではこのモードが多用される。尚、無電圧で黒色表示となるものをノーマリブラックモードといい、このモードを利用した液晶表示装置も利用されている。図１０（ｂ）に示すように、白色表示（無電圧）乃至黒色表示となる電圧の範囲内で、印加する電圧を変化させると、電圧に応じて液晶分子１０８の、傾斜角度が変化する。このとき、液晶分子１０８の傾斜角度に応じて、入射光の透過率が変化し、白色表示と黒色表示との、中間の階調表現が可能となる。尚、カラー表示とする際は、少なくともどちらかの電極基板１０１または１０２にＲＧＢ（red、green、blue＝赤、緑、青＝光の３原色）の着色を施せばよい。一般には、第２電極基板１０２に着色する場合が多い。
【０００９】
上述のように、液晶表示装置は、液晶１０８の光学特性に依存しているため、液晶層（セルギャップ１１４）の厚みを均一にすることは、表示特性を向上する上で重要である。セルギャップ１１４が均一でないと表示ムラの原因となる。セルギャップ１１４の狭まりに対してはスペーサ１１１（図９参照）で規制することができるが、拡がりに対しては下記の従来例のように、液晶表示素子セル１００の両面を押圧し、余剰液晶を排出した上で注入孔１１３を封止する「加圧封止（または加圧封孔）」方法が提案されている。
【００１０】
まず、図１２と図１３を参照しながら特開平８−２２０５４６号公報に記載の封孔方法（以下、「第１従来例」という）について説明する。
【００１１】
図１２は、液晶注入過程における液晶表示素子セル１００の厚さ（以下、「セル厚」と呼ぶ）の変化の様子を示す、液晶表示素子セル１００の断面図である。１１１は液晶表示素子セル１００内に分散された両電極基板１０１、１０２間のギャップ調整用のスペーサである。
【００１２】
図１２（ａ）は、図示しない減圧容器内で減圧（脱気）を完了したとき、図１２（ｂ）は、液晶表示素子セル１００の注入孔１１３を液晶ボート２００に入っている液晶１０７に接触（ディップ）させたとき、図１２（ｃ）は、減圧容器内をゆっくり大気圧に戻し始めた（リーク開始）直後、図１２（ｄ）は、液晶１０７が液晶表示素子セル１００全体の半分程度まで入り込んだとき、図１２（ｅ）は、液晶１０７がちょうど液晶表示素子セル１００全体に入り込んだとき、図１２（ｆ）は図１２（ｅ）からさらに数分経過したとき、図１２（ｇ）は、図１２（ｆ）からさらに数時間経過したときの状態を各々表している。
【００１３】
図１２（ａ）、図１２（ｂ）の時点では、液晶表示素子セル１００は凸状態になっているが、図１２（ｃ）のように注入孔１１３を液晶１０７でふさぎ、減圧容器内のリークを開始すると、液晶表示素子セル１００の内外の圧力差により両電極基板１０１、１０２の歪みは矯正され、液晶表示素子セル１００全体のセル厚が均一となる。
【００１４】
図１２（ｄ）、図１２（ｅ）、図１２（ｆ）までに液晶１０７が液晶表示素子セル１００全体に入り込むが、図１２（ｇ）の時点でも液晶１０７の入り込みが継続され、さらに両電極基板１０１、１０２の復元力により、液晶１０７が液晶表示素子セル１００に吸入され図１２（ａ）、図１２（ｂ）の時点で生じていた凸状態が復元されてしまう。
【００１５】
このようにギャップが不均一になった液晶表示素子セル１００の注入孔１１３を封止剤で封孔する際に、液晶表示素子セル１００の各外側の面にクッション材２０１を図１３（ａ）のように積層して、外部から（金属板２０２）圧力を加え、ギャップ精度を向上することが特徴である。
【００１６】
また、液晶表示素子セル１００の各外面に均一な圧力を加えるために、前記クッション材２０１として弾性を有する固体材料２０３の内部に、図１３（ｂ）のように液体・気体の少なくとも一方を密封した（密封された液体層２０４）構造のクッション材を用いる。
【００１７】
また、特開平１０−３０８３号公報に記載の液晶セル用のプレス装置及び液晶セルの製造方法（以下、「第２従来例」という）についても、ＬＣＤセルをプレスするプレス装置において、タクトタイムを短縮するため、ガラス定盤の上部に配置されるＬＣＤセルを上方から圧迫する弾性マットを使用し、この弾性マットを介して両電極基板の歪みを矯正しながらシール剤の硬化を行っている。
【００１８】
次に、図１４を参照しながら特許第３１１４７０２号にかかる加圧治具（以下、「第３従来例」という）について説明する。
【００１９】
この加圧治具を使用した方法では、シールパッキン６をはめ込んだ複数のシールプレート２０６と複数の液晶表示素子セル１００を交互に積層する。シールプレート２０６には高圧ガス供給部２０５が設けられており、シールプレート２０６と液晶表示素子セル１００、シールパッキン６で形成される加圧空間２０７に開口している。そして、高圧ガス供給部２０５を通して高圧ガスを加圧空間２０７に送り込み、高圧ガスの気圧で、液晶表示素子セル１００の表裏両面を同時に複数枚押圧し、液晶表示素子セル１００のセルギャップを矯正する。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
上述の第１従来例では、図１３に示すように、液晶表示素子セル１００の表示面にクッション材２０１が直接接触するため、液晶表示素子セル１００の表示面やクッション材２０１に微細な異物等が付着していると、その部分に応力が集中し、液晶表示素子セル１００を損傷する原因となる。この点については、第２従来例についても弾性マットが液晶表示素子セルの表示に面直接接触するため、同様の問題がある。一方、気体の圧力で加圧する第３従来例は、異物の影響がなく、より好ましい加圧方法である。
【００２１】
しかしながら、第３従来例では、図１４に示すように、排気経路が少なく排気量が不十分なため、シールプレート２０６と液晶表示素子セル１００を積層する際、シールプレート２０６にはめ込まれたシールパッキン６が弾性変形し、シールパッキン６に囲われた加圧空間２０７内の容積が減少することで、加圧空間２０７内の気圧が上昇する。高圧ガスによる加圧処理は厳密に制御する必要があるが、積層動作の際、不必要に急激に加圧されてしまい、液晶表示素子セル１００のセルギャップ１１４間にあるスペーサ粒子１１が移動してしまう等、表示ムラの原因となる。これにより、良品率が低下し、製造コストが高くなるという問題がある。
【００２２】
また、第３従来例では、積層動作時の気圧上昇に起因する不必要な加圧が起きないようにするため、積層動作を排気流量に合わせて緩慢に行わなければならず、生産性が低下し、製造コストが高くなるという問題がある。
【００２３】
さらに、第３従来例では、加圧処理完了後、シールプレート２０６と液晶表示素子セル１００とを分離する際、加圧空間の容積の増加により、加圧空間内の気圧が急激に下がり、シールパッキン６が吸盤状となって液晶表示素子セル１００の表裏両面を引っ張り合うため、適正値に矯正したセルギャップ１１４が引き延ばされる原因となり、これにより、良品率が低下し、製造コストが高くなる。
【００２４】
また、第３従来例では、加圧処理完了後、シールプレート２０６と液晶表示素子セル１００とを分離する際、加圧空間の容積の増加により、加圧空間内の気圧が下がり、シールパッキン６が吸盤状となって液晶表示素子セル１００の表示面を引っ張るため、シールパッキン６から液晶表示素子セル１００を容易に剥離できず、これにより、生産装置の稼働率が低下し、製造コストが高くなる。
【００２５】
そこで本発明は、上記従来の液晶表示素子製造装置における問題点に鑑みてなされたものであって、液晶表示素子セルと加圧プレートを積層する際の不必要な液晶表示素子セルの加圧等を防止して良品率を向上させ、生産装置の稼働率を高め、製造コストを低減することのできる液晶表示素子セルの製造装置及び製造方法並びに一対の対向基板のギャップ精度を向上させた液晶表示素子セルを提供することを目的とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１記載の発明は、２枚の基板を所定の間隔で対向させ、該２枚の基板の表示面を気体を介して加圧することにより該２枚の基板間に形成された空間内の余剰液晶を排出する液晶表示素子セルの製造装置において、前記液晶表示素子セルの表示面を気体を介して加圧する手段を、前記液晶表示素子セルの表示領域の外周に接触するシールパッキンと、該シールパッキンを保持するシール溝と、前記シールパッキンで囲繞される密閉空間に加圧気体を導入する導入孔とを備えた複数の加圧プレートとで構成し、さらに前記密閉空間内の気体を排気し、前記密閉空間内へ気体を吸引する吸排気手段を備えるとともに、前記吸排気手段は前記密閉空間を大気に連通させる共通の気体流路を備えることを特徴とする。
【００２７】
そして請求項１記載の発明によれば、液晶表示素子セルと複数の加圧プレートとを積層する際、液晶表示素子セルと、複数の加圧プレートと、シールパッキンとで形成される密閉空間内の気体を吸排気手段を介して速やかに排気することができるため、密閉空間内の気圧が不必要に上昇して液晶表示素子セルの表示面が不必要に押圧されることを防止することができる。これにより、所望する加圧力で液晶表示素子セルの表示面を押圧することができ、液晶表示素子セルの表示品質が向上するとともに、生産における良品歩留まり率が向上し、生産コストを低減することができる。また、加圧プレートと液晶表示素子セルを積層する際、密閉空間の体積減少にともなう気圧上昇を、吸排気手段から速やかに排気することで防止できるため、従来、約５分かけて行っていた押板の押し込み動作を約１０秒で行うことができ、積層動作に要する時間、ひいては、液晶表示素子セルの生産時間を短縮することができる。
【００２８】
また、複数の加圧プレートと液晶表示素子セルが、液晶表示素子セルの両面を加圧プレートで挟持するように積層されている状態から、加圧終了後に加圧プレートと液晶表示素子セルを分離させる際、吸排気手段によって密閉空間内に気体を吸引することにより、密閉空間内の気圧が不必要に低下して液晶表示素子セルの表示面が不必要に吸引されることを防止することができる。これによって、矯正されたセルギャップが吸引力によって乱れることを防止でき、液晶表示素子セルの表示品質が向上するとともに、生産における良品歩留まり率が向上し、生産コストを低減することができる。また、積層された加圧プレートと液晶表示素子セルを引き離す際、密閉空間の体積の増加による気圧低下を、吸排気手段によって速やかに吸気することで防止することができるため、従来、約５分かけて行っていた押板の引き上げ動作を約１０秒で行うことができ、液晶表示素子セルの生産性が向上し、生産コストを低減することができる。さらにシールパッキンが吸盤状に液晶表示素子セルに固着することを防止できるため、加圧プレートから液晶表示素子セルを取り出す際の取り出しミスがなくなり、生産装置の稼働率が向上して生産性が向上する。
【００３０】
さらに、前記密閉空間を大気に連通させる共通の気体流路を介して排気及び吸気を行うことができ、簡易な構成を有する液晶表示素子セル製造装置を提供することができる。
【００３１】
請求項２記載の発明は、２枚の基板を所定の間隔で対向させ、該２枚の基板の表示面を気体を介して加圧することにより該２枚の基板間に形成された空間内の余剰液晶を排出する液晶表示素子セルの製造方法において、複数の加圧プレートと液晶表示素子セルを、該液晶表示素子セルの両面を該複数の加圧プレートで挟持するように積層し、加圧前に前記加圧プレートと、前記液晶表示素子セルと、前記加圧プレート及び前記液晶表示素子セルの間に介装されるシールパッキンとによって形成される密閉空間内の気体を、該密閉空間から排気することを特徴とする。
【００３２】
請求項２記載の発明によれば、複数の加圧プレートと液晶表示素子セルを積層する際、密閉空間内の気圧が不必要に上昇して液晶表示素子セルの表示面が不必要に押圧されることを防止することができ、良好な押圧条件の下でセルギャップを矯正することができるため、液晶表示素子セルの表示品質が向上するとともに、生産における良品歩留まり率が向上し、生産コストを低減することができる。また、加圧プレートと液晶表示素子セルを積層する際の密閉空間の体積減少にともなう気圧上昇を、吸排気手段から速やかに排気することで防止することができるため、積層動作に要する時間、ひいては、液晶表示素子セルの生産時間を短縮することができる。
【００３３】
請求項３記載の発明は、２枚の基板を所定の間隔で対向させ、該２枚の基板の表示面を気体を介して加圧することにより該２枚の基板間に形成された空間内の余剰液晶を排出する液晶表示素子セルの製造方法において、複数の加圧プレートと液晶表示素子セルが、該液晶表示素子セルの両面を該複数の加圧プレートで挟持するように積層されている状態から、加圧終了後前記複数の加圧プレートと前記液晶表示素子セルを分離する際、前記加圧プレートと、前記液晶表示素子セルと、前記加圧プレート及び前記液晶表示素子セルの間に介装されるシールパッキンとによって形成される密閉空間内へ気体を吸引することを特徴とする。
【００３４】
請求項３記載の発明によれば、複数の加圧プレートと液晶表示素子セルを積層状態を解除する際、密閉空間内の気圧が不必要に低下して液晶表示素子セルの表示面が不必要に吸引されることを防止することができるため、矯正されたセルギャップの乱れを防止でき、液晶表示素子セルの表示品質が向上し、良品歩留まり率が向上し、生産コストを低減することができる。また、積層された加圧プレートと液晶表示素子セルを引き離す際の密閉空間の体積増加による気圧低下を防止することができるため、押板の引き上げ動作に要する時間が大幅に短縮され、液晶表示素子セルの生産性が向上し、生産コストを低減することができる。さらに、上記密閉空間の体積増加による気圧低下を防止することによりシールパッキンが吸盤状に液晶表示素子セルに固着することを防止でき、加圧プレートから液晶表示素子セルを取り出す際の取り出しミスがなくなり、生産装置の稼働率が向上し、生産性が向上する。
【００３６】
そして本発明によれば、複数の加圧プレートと液晶表示素子セルを積層する際、密閉空間内の気圧が不必要に上昇して液晶表示素子セルの表示面を不必要に押圧されることを防止することができて良好な押圧条件の下でセルギャップが矯正されるため、表示品質の良好な液晶表示素子セルを得ることができる。
【００３８】
加えて本発明においては、複数の加圧プレートと液晶表示素子セルを積層状態を解除する際、密閉空間内の気圧が不必要に低下して液晶表示素子セルの表示面が不必要に吸引されることを防止することができるため、セルギャップの拡がっていない表示品質の良好な液晶表示素子セルを得ることができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明にかかる液晶表示素子セルの製造装置及び製造方法の実施の形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
【００４０】
図１乃至図５に示すように、本発明にかかる液晶表示素子セルの製造装置に使用する加圧治具１は、天板２、底板３、側板４、押板７、シャフト９、加圧プレート５、ロック機構１０、マニホールド１８、吸排気手段１９、加圧手段２３等から構成される。
【００４１】
厚さ４０ｍｍのジュラルミン（アルミ合金）製の天板２と底板３を厚さ１５ｍｍのステンレス製側板４と直径１２ｍｍのステンレス製シャフト９とで連結する。厚さ１２ｍｍのアルミ製加圧プレート５と厚さ２０ｍｍのアルミ製押板７には軸受け８が取り付けられ、前記シャフト９に嵌合しており、昇降自在に滑動する。
【００４２】
前記加圧プレート５には幅４ｍｍ×深さ２．５ｍｍの溝が加工されており、弾性を有するフッ素ゴム製の環状シールパッキン６が装着されている。前記溝加工は、液晶表示素子セル１００の表示領域１１２の外周にシールパッキン６が接触する位置に加工されている。シールパッキン６は、特開平４−１４７２１７号公報に記載されているようなＯリングを用いることが一般的であるが、本実施例では、本発明者が特開２０００−０２９０５０号公報や特願２００１−１４７８９８号で提案した、密閉性や剥離性を改善したリップ形状のものを使用することが好適である。
【００４３】
加圧プレート５には、直径３ｍｍの導入孔１５が加工されており、加圧プレート５の端面からシールパッキン６の内周へ導通している。導入孔１５は、直径６ｍｍの柔軟な樹脂製のチューブ１６を介してマニホールド１８に通じており、さらに加圧手段２３に接続されている。
【００４４】
加圧手段２３は、図２に示すように、加圧コントローラ２４、電空変換器２５、加圧気体供給源２６等から構成される。加圧コントローラ２４には、予め、時間経過に対する加圧気体の圧力設定をプログラミングしてあり、加圧コントローラ２４からの電気信号に従って、加圧気体供給源２６から供給される加圧気体の気圧を、電空変換器２５で調節し、密閉空間１７に送り込む。本実施例では、加圧コントローラ２４として、プログラマブル・ロジック・コントローラを用いたが、パーソナルコンピュータやその他の手段を用いてもよい。また、加圧気体は、本実施例では窒素を用いたが、圧縮空気等を用いてもよい。但し、液晶表示素子セル１００の表示面や大気を汚染したり、腐食、変質することのないよう、清浄で不活性なガスを用いることが望ましい。
【００４５】
マニホールド１８には、吸排気手段１９が設けられている。図２に示すように、吸排気手段１９は、排気弁２０、ばね２１等から構成されており、外部からの作用で排気弁２０を開放、閉塞することができる。排気弁２０は、ばね２１の作用で押し上げられており、排気口２２を塞ぐため、排気口２２からの加圧気体の漏洩はない。排気弁２０の突端を押し込むと、排気弁２０のくびれ部を通じて排気口２２から排気することができる。
【００４６】
加圧プレート５の間に液晶表示素子セル１００を挿入し、積層すると、液晶表示素子セル１００とシールパッキン６が接触して密閉空間１７が形成される。この密閉空間１７に加圧気体を送り込むと、加圧気体の気圧で液晶表示素子セル１００の表示面を押圧することができる。シールパッキン６の密閉性を増すために押板７を外部からの作用で押し込み、ロック機構１０で加圧プレート５や押板７が、シールパッキン６の弾力や密閉空間１７へ加圧気体を送り込む際の密閉空間１７の膨張で押し戻されることを防ぎ、加圧プレート５と液晶表示素子セル１００の積層状態を維持する。
【００４７】
ロック機構１０は、１辺が３０ｍｍのアルミ製支柱１２、直動案内１１、引張ばね１３等から構成される。押板７には、往復自在に滑動できる直動案内１１が取り付けられ、さらに、直動案内１１には支柱１２が取り付けられている。支柱１２は、引張ばね１３の作用で互いに離隔する向きに引っ張られる。天板２には、支柱１２を引き出すための開口部１４が設けられる。支柱１２を外部からの作用で互いに引き寄せ合わせると、天板２の開口部１４から支柱１２を引き出すことができ、押板７を加圧プレート５から引き離し、加圧プレート５の積層状態を解除することができる。また、押板７を押し込んだ状態で支柱１２を互いに引き離すと、支柱１２は天板２と押板７に挟まれ、加圧プレート５の積層状態を維持することができる。
【００４８】
以上、各要素を構成する材料、物性、寸法、動力手段等は、実施例として掲げたもので、これらに限定されるものではなく、他の材料、寸法、手段等を用いてもよい。
【００４９】
次に、上記構成を有する液晶表示素子セルの製造装置の動作について説明する。
【００５０】
まず、図１に示すように、初期状態として、図示しないロック機構作動手段によって支柱１２を引き寄せあい、天板２の開口部１４から前記支柱１２を引き出す。このとき、押板７も引き上げられている。
【００５１】
また、吸排気手段１９の排気弁２０は、図示しない排気弁作動手段によって押し込まれ、排気口２２が開放状態になっている。
【００５２】
次に、図２に示すように、手作業、または、移載手段（図示せず）等によって、加圧プレート５の間に液晶表示素子セル１００を挿入する。液晶表示素子セル１００は、表示領域１１２（図８参照）の外周にシールパッキン６が接触する位置に搭載する。
【００５３】
次に、図３に示すように、図示しないロック機構作動手段によって支柱１２を引き下ろし、押板７を押し込む。このとき、シールパッキン６が、図６に示すように高さ２ｍｍから１ｍｍへ押しつぶされる。これによって、密閉空間１７の体積が半減するため、密閉されたまま、あるいは排気流量が不十分だと密閉空間１７内の気圧が上昇し、不必要に液晶表示素子セル１００の表示面を押圧してしまう。従来は、排気流量が不十分なため、密閉空間１７内の気圧が上昇しないよう、押板７を押し込む動作を約５分かけて行っていた。本実施例では、吸排気手段１９の排気弁２０を通して排気口２２から速やかに排気できるため、押板７の押し込み動作を約１０秒で行っても密閉空間１７内の気圧が上昇することがない。
【００５４】
次に、図４に示すように、図示しないロック機構作動手段によって支柱１２を互いに引き離すと、支柱１２は天板２と押板７に挟まれる。加圧プレート５はシールパッキン６の弾性により押板７を押し戻そうとするが、支柱１２によって規制されるため、外部から押板７を押さえ続けることなく、加圧プレート５と液晶表示素子セル１００の積層状態を維持することができる。支柱１２は引張ばね１３の作用で互いに離隔する方向へ引っ張られているため、不用意に開口部１４から支柱１２が飛び出すことはない。そして、図示しない排気弁作動手段によって排気弁２０を閉じる。
【００５５】
次に、加圧手段２３によって密閉空間１７内に加圧気体を送り込む。本実施例では、加圧気体は、０乃至１００ｋＰａの窒素を用いた。加圧気体は、清浄で不活性なガスを用いることが望ましい。加圧気体の気圧制御は、加圧コントローラ２４のプログラムに従って製御される。吸排気手段１９の排気弁２０は閉じているため、密閉空間１７に送り込んだ加圧気体が排気口２２から漏洩することなく、加圧コントローラ２４が設定した圧力に保たれる。
【００５６】
密閉空間１７に加圧気体を送り込むと、気圧で液晶表示素子セル１００の両面が極めて均一な圧力分布で押圧される。押圧されることにより、液晶表示素子セル１００に過剰に注入された液晶１０７が押し出され、液晶注入孔１１３（図８参照）からしみ出る。
【００５７】
また、加圧気体を密閉空間１７に送り込むことで、密閉空間１７が膨張し、加圧プレート５同士が離隔しようとするが、支柱１２により、加圧プレート５の動きが規制されるため、積層状態は維持され、密閉空間１７内の加圧気体が外部へ漏洩することはない。
【００５８】
余剰な液晶１０７の排出が終わったら、図示しない封止手段によって液晶注入孔１１３に封止剤を塗布し、硬化させる。一般に、封止剤には紫外線硬化樹脂を用い、紫外線を照射することで短時間に硬化させる。第１従来例に示すように、余剰液晶を排出した上で液晶注入孔１１３を封止すると、セルギャップ１１４が矯正された状態を維持できる。
【００５９】
次に、加圧手段２３によって、密閉空間１７内の気圧を大気圧に戻し、吸排気手段１９の排気弁２０を開放する。
【００６０】
次に、図２に示すように、図示しないロック機構作動手段によって支柱１２を引き寄せあい、天板２の開口部１４から支柱１２を引き上げる。支柱１２が引き上げられると、押板７も同様に引き上げられる。
【００６１】
押板７が引き上げられると、押しつぶされていたシールパッキン６の弾力で加圧プレート５同士が離隔する。このとき密閉空間１７の体積が増加するため、密閉されたまま、あるいは吸気流量が不十分だと密閉空間１７内の気圧が低下し、不必要に液晶表示素子セル１００の表示面が引っ張られてしてしまう。従来は、排気流量が不十分なため、密閉空間１７内の気圧が低下しないよう、押板７を引き上げる動作を約５分かけて行っていた。本実施例では、吸排気手段１９の排気弁２０を通して排気口２２から速やかに吸気できるため、押板７の引き上げ動作を約１０秒で行っても密閉空間１７内の気圧が低下することがない。
【００６２】
また、密閉空間１７内の気圧低下がないため、シールパッキン６が吸盤状になって液晶表示素子セル１００に固着することがないため、速やかに液晶表示素子セル１００をシールパッキン６から剥離することができる。
【００６３】
次に、図１に示すように、手作業、または、移載手段（図示せず）等によって、加圧プレート５の間から液晶表示素子セル１００を抜き取る。
【００６４】
図７は、本発明にかかる液晶表示素子セルの加圧治具の他の実施例を示す。本実施例では、加圧プレート５の各々に吸排気手段１９を搭載している。吸排気手段１９としては、電磁弁や空気圧で動作するエアーオペレート弁等を用いるか、類似する他の手段を用いることができる。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、良品率を向上させ、生産装置の稼働率を高め、製造コストを低減することのできる液晶表示素子セルの製造装置及び製造方法を提供することができる。また、一対の対向基板のギャップ精度を向上させた液晶表示素子セルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる液晶表示素子セルの加圧治具の一実施例を模式的に示す図であって、初期状態として、支柱を引き寄せあい、天板の開口部から支柱を引き出した状態を示す断面図である。
【図２】本発明にかかる液晶表示素子セルの加圧治具の一実施例を模式的に示す図であって、加圧プレートの間に液晶表示素子セルを挿入した状態を示す断面図である。
【図３】本発明にかかる液晶表示素子セルの加圧治具の一実施例を模式的に示す図であって、ロック機構作動手段によって支柱を引き下ろし、押板を押し込んだ状態を示す断面図である。
【図４】本発明にかかる液晶表示素子セルの加圧治具の一実施例を模式的に示す図であって、ロック機構作動手段によって支柱を互いに引き離し、加圧プレートと液晶表示素子セルの積層状態を維持した状態を示す断面図である。
【図５】本発明にかかる液晶表示素子セルの加圧治具の一実施例を示す斜視図である。
【図６】本発明にかかる液晶表示素子セルの加圧治具の一実施例におけるシールパッキンの形状変化を示す断面図である。
【図７】本発明にかかる液晶表示素子セルの加圧治具の他の実施例を模式的に示す断面図である。
【図８】液晶表示素子セルを示す斜視図である。
【図９】液晶表示素子セルを模式的に示す断面図である。
【図１０】液晶表示素子セルの液晶分子の状態変化を模式的に示す断面図である。
【図１１】液晶表示素子セルの液晶分子の状態変化を模式的に示す斜視図である。
【図１２】液晶表示素子セルのセルギャップの状態変化を模式的に示す断面図である。
【図１３】第１の従来例の加圧方法を模式的に示す断面図である。
【図１４】第３の従来例の加圧治具を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１ 加圧治具
２ 天板
３ 底板
４ 側板
５ 加圧プレート
６ シールパッキン
７ 押板
８ 軸受け
９ シャフト
１０ ロック機構
１１ 直動案内
１２ 支柱
１３ 引張ばね
１４ 開口部
１５ 導入孔
１６ チューブ
１７ 密閉空間
１８ マニホールド
１９ 吸排気手段
２０ 排気弁
２１ ばね
２２ 排気口
２３ 加圧手段
２４ 加圧コントローラ
２５ 電空変換器
２６ 加圧気体供給源
１００ 液晶表示素子セル
１０１ 第１電極基板
１０２ 第２電極基板
１０３ 画素電極
１０４ 共通電極
１０５ アクティブ素子
１０６ 配向層
１０７ 液晶
１０８ 液晶分子
１０９ 偏光板
１１０ バックライト
１１１ スペーサ
１１２ 表示領域
１１３ 注入孔
１１４ セルギャップ
２００ 液晶ボート
２０１ クッション材
２０２ 金属板
２０３ 弾性を有する固体材料
２０４ 液体層
２０５ 高圧ガス供給部
２０６ シールプレート
２０７ 加圧空間
Claims (3)
- ２枚の基板を所定の間隔で対向させ、該２枚の基板の表示面を気体を介して加圧することにより該２枚の基板間に形成された空間内の余剰液晶を排出する液晶表示素子セルの製造装置において、前記液晶表示素子セルの表示面を気体を介して加圧する手段を、前記液晶表示素子セルの表示領域の外周に接触するシールパッキンと、該シールパッキンを保持するシール溝と、前記シールパッキンで囲繞される密閉空間に加圧気体を導入する導入孔とを備えた複数の加圧プレートとで構成し、さらに前記密閉空間内の気体を排気し、前記密閉空間内へ気体を吸引する吸排気手段を備えるとともに、前記吸排気手段は前記密閉空間を大気に連通させる共通の気体流路を備えることを特徴とする液晶表示素子セルの製造装置。
- ２枚の基板を所定の間隔で対向させ、該２枚の基板の表示面を気体を介して加圧することにより該２枚の基板間に形成された空間内の余剰液晶を排出する液晶表示素子セルの製造方法において、複数の加圧プレートと液晶表示素子セルを、該液晶表示素子セルの両面を該複数の加圧プレートで挟持するように積層し、加圧前に前記加圧プレートと、前記液晶表示素子セルと、前記加圧プレート及び前記液晶表示素子セルの間に介装されるシールパッキンとによって形成される密閉空間内の気体を、該密閉空間から排気することを特徴とする液晶表示素子のセル製造方法。
- ２枚の基板を所定の間隔で対向させ、該２枚の基板の表示面を気体を介して加圧することにより該２枚の基板間に形成された空間内の余剰液晶を排出する液晶表示素子セルの製造方法において、複数の加圧プレートと液晶表示素子セルが、該液晶表示素子セルの両面を該複数の加圧プレートで挟持するように積層されている状態から、加圧終了後前記複数の加圧プレートと前記液晶表示素子セルを分離する際、前記加圧プレートと、前記液晶表示素子セルと、前記加圧プレート及び前記液晶表示素子セルの間に介装されるシールパッキンとによって形成される密閉空間内へ気体を吸引することを特徴とする液晶表示素子セルの製造方法。
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