JPH05173152A - 液晶セル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 短時間で液晶を注入できるようにし、また液
晶の初期配向を安定したものとし、更に液晶溜めと液晶
セルとの位置決めを容易に非接触で行えるようにし、更
に液晶注入時に使用する液晶を少量化し、加えて液晶セ
ルへの液晶注入時の歩留まりを向上できるようにする。 【構成】 一対の透明基板６ａと６ｂとの間に液晶を充
填するための空間を有する液晶セル２に液晶注入口５を
２以上設けるか、あるいは液晶注入口の幅を広げる。液
晶注入口５の位置は、ガラス基板の液晶配向膜の方向を
液晶が横切るように注入できる位置に設ける。液晶溜め
の液晶セルを入れる空間の周壁には上方に広がったテー
パー加工を施す。また、液晶溜めの液晶を溜める空間を
傾ける。液晶を注入する際の液晶の脱気は、液晶がアイ
ソトロピック状態となってから開始する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、液晶セルに関する。
更に詳しくは、この発明は、コストや歩留まりを向上さ
せて効率よく液晶を注入できるようにする液晶セル、液
晶溜めおよび液晶注入方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶セルに液晶を注入する場合、従来は
図８の部分切り欠け断面図に示すように、まず、真空排
気可能なベルジャー１の中に、透明電極が形成された一
対のガラス基板からなる液晶セル２と、液晶３を満たし
た容器である、スリット状の空間を有する液晶溜め４と
を配置する。

【０００３】次いで、液晶セル２の内部の空間の脱ガス
と、液晶３に溶け込んでいるガスの脱気とを行うため
に、液晶３を加熱すると同時にベルジャー１の中の真空
排気を開始する。そして、液晶３の脱気が終了した後、
加熱することにより粘度の低いアイソトロピック状態に
なった液晶３の中に、液晶セル２の液晶注入口５を浸漬
し、毛細管現象により液晶３を液晶セル２の中へ注入す
る。そして、液晶セル２の内部の大半に液晶３が充填さ
れた時点で、今度はベルジャー１の内部に不活性気体、
例えば乾燥窒素ガスを導入し、ベルジャー１の内部圧力
を大気圧に戻し、更に加圧して完全に液晶セル２の中に
液晶３を充填する。

【０００４】ところで、液晶セル２には、良好なコント
ラストを得るために正確にガラス基板間のギャップをコ
ントロールする必要からセルの周囲をなるべく均一にシ
ールすることが求められる。そのためセルをシールしな
い部分となる液晶注入口５は一つだけ設けられ、その大
きさも液晶注入口５が設けられた液晶セル２の辺のほぼ
１／１８以下とされている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
液晶セルの一対のガラス基板間のギャップが薄くなる傾
向にあり、特に、応答速度の早い強誘電性液晶用の液晶
セルのギャップは２μｍ未満となるので、小さな液晶注
入口が一つしかない従来の液晶セルの内部に液晶を注入
するためには、数時間の時間を費やさねばならないとい
う問題があった。これに関連して、一般に複数の化合物
の混合物である液晶が、加熱注入中に組成変化を生じ、
それに伴い液晶表示素子の性能が変化してしまうという
問題もあった。

【０００６】また、従来の液晶注入方法により液晶を液
晶セルに注入した場合には、液晶の初期配向にバラツキ
が生じ、それを回復するための処理を別途行わなければ
ならないという問題もあった。

【０００７】また、液晶セルと液晶溜めの位置決めは、
位置決めの精度を向上させるために液晶セルと液晶溜め
とを非常に接近した状態で行っていた。このため、液晶
セルが液晶溜めの上面に接触することがあり、液晶溜め
の上面に付着している液晶が液晶セルの液晶注入口に入
り、その結果、液晶セルの真空排気ができなくなり、歩
留まりが低下するという問題があった。

【０００８】また、液晶、特に強誘電性液晶は非常に高
価なため、液晶注入時に液晶溜めに入れておく液晶の量
はできる限り少なくすることが望まれている。そのため
には、液晶溜めの液晶を貯えるためのスリット状の空間
部分の容積は小さくすることが好ましい。しかしなが
ら、以下に述べる理由により液晶溜めの液晶を貯える空
間容積の大きさを小さくすることに限界が生じ、結果的
に液晶溜めに入れておく液晶の量を節減できないという
問題もあった。即ち、液晶溜めの空間を液晶セルが丁度
入る大きさとすると、前述したように、液晶溜めと液晶
セルとの位置決めの際に、液晶溜めの表面に付着してい
る液晶が液晶セルの液晶注入口に入り易く、その結果液
晶セル内部の脱気が不可能になる。このため液晶溜めの
スリット状空間を液晶セルに比べて相当に大きくしてお
く必要があり、液晶溜めの空間容積を小さくすることが
できないという問題があった。

【０００９】また、従来のように液晶溜めに入れた液晶
の脱気を、液晶を加熱しながら行うと、液晶が粘度の高
い状態で脱気されることになる。そのため脱気時に生じ
る泡の大きさが大きくなり、その泡が液晶溜めの上面に
付着したり、液晶セルの液晶注入口に付着したりして液
晶セル内部の脱気ができなくなり、これによっても歩留
まりが低下するという問題があった。

【００１０】この発明はこのような従来技術の課題を解
決しようとするものであり、短時間で液晶を注入できる
ようにし、また液晶の初期配向を安定したものとし、更
に液晶溜めと液晶セルとの位置決めを容易に非接触で行
えるようにし、更に液晶注入時に使用する液晶を少量化
し、加えて液晶セルへの液晶注入の歩留まりを向上でき
るようにすること、即ち液晶セルへ効率的に液晶を注入
できるようにすることを目的をする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、液晶セルへ
効率的に液晶を注入できるようにするために、特に短時
間で液晶セルに液晶を注入できるようにするために、一
対の基板の間に液晶を充填するための空間を有する液晶
セルにおいて、液晶を該液晶セルの中に注入するための
液晶注入口が２以上設けられていることを特徴とする液
晶セル、及び液晶注入口の幅が、液晶注入口が設けられ
ている液晶セルの辺の長さの１／１８を超える幅である
ことを特徴とする液晶セルとを提供する。

【００１２】また、この発明は、特に液晶の初期配向の
バラツキを安定化するために、一対の基板の間に液晶を
充填するための空間を有する液晶セルにおいて、基板に
形成された液晶配向膜の配向方向に略平行となる液晶セ
ルの辺に液晶注入口が設けられていることを特徴とする
液晶セルを提供する。

【００１３】また、この発明は、特に液晶溜めと液晶セ
ルとの位置決めを容易に非接触で行えるようにするため
に、液晶セルの中に液晶を注入する際に用いられる液晶
溜めであって、液晶を溜める空間の開口面が常法に向か
って広がるようにその空間の周壁にテーパーが設けられ
ていることを特徴とする液晶溜めを提供する。

【００１４】更に、この発明は、特に液晶注入時に使用
する液晶を少量化するために、液晶を溜める空間が、液
晶溜めに液晶セルを傾けて入れた場合に適合する形状を
有していることを特徴とする液晶溜めを提供する。

【００１５】加えて、この発明は、特に液晶セルへの液
晶注入の歩留まりを向上できるようにするために、ベル
ジャーの中に液晶を入れ、その液晶を脱気する工程を含
む液晶セルに液晶を注入する液晶注入方法において、液
晶がアイソトロピック状態になった後にベルジャー内の
真空排気を開始し、液晶を脱気することを特徴とする液
晶注入方法を提供する。

【００１６】

【作用】この発明の液晶セルによれば、複数の液晶注入
口を有し又は従来に比べ幅広の液晶注入口を有するので
毛細管現象により単位時間当たり液晶セルに充填できる
液晶の量を増加させることが可能となる。なお、従来は
液晶注入口の複数設けたり液晶注入口の幅を広くすると
ガラス基板間のギャップをコントロールすることは困難
であるとされていたが、ギャップの設定値に応じてガラ
ス基板間にスペーサを適当に介在させ、ガラス基板のシ
ール方法を改善することにより、液晶注入口の数を複数
設けたり液晶注入口の幅を広くしてもギャップをコント
ロールすることは可能となる。

【００１７】また、この発明の別の態様の液晶セルによ
れば、液晶注入口を透明基板の液晶配向膜の配向方向に
略平行となる液晶セルの辺に設けるので、その配向方向
を横切るように液晶を充填することが可能となる。

【００１８】この発明の液晶溜めによれば、液晶を溜め
る空間の開口面が上方に向って広がるようにその空間の
周壁にテーパー加工が施されているので、液晶セルと液
晶溜めとを位置合わせする際にマージンをとることが可
能となる。

【００１９】また、この発明の別の態様の液晶溜めによ
れば、液晶を貯える空間が、液晶溜めに液晶セルを傾け
ていれた場合に適合する形状となっているので、その中
に入る液晶の量を少なくすることが可能となる。

【００２０】この発明の別の態様の液晶注入方法によれ
ば、液晶が粘度の低いアイソトロピック状態になった後
に液晶の真空脱気を開始するので、発生する泡を小さく
し、その数を多くすることが可能となる。

【００２１】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて具
体的に説明する。なお、前述の従来例も含めて各図中、
同一符号は同一または同等の構成要素を表している。

【００２２】図１及び図３は、短時間で液晶セルに液晶
を注入できるようにするための液晶セルの好ましい態様
の部分切欠け正面図である。

【００２３】図１において、液晶セル２は、透明電極
（図示せず）が形成された一対の透明ガラス基板６ａと
６ｂとからなり、その周囲に熱硬化性樹脂からなるシー
ル材７が配設されており、シール材７を不連続とするこ
とにより開口部を設け、その開口部を液晶注入口５とし
ている。

【００２４】複数の液晶注入口を配する場合、セルの一
つの辺に均等に配することが好ましい。一つの液晶注入
口の幅や、液晶注入口の数などに特に限定はなく、使用
する液晶の粘度、予定注入時間等に応じて実験により適
宜決定することができる。

【００２５】図２に液晶注入口の数（ｎ）と液晶注入時
間（Ｔ）との関係を図示する。この場合、液晶セルの大
きさは９０ｍｍ×１３０ｍｍであり、セルギャップが
１．４μｍ±０．１μｍであり、液晶は強誘電性液晶
（ＣＳ−１０４１、チッソ製）を用い、注入温度は１０
０℃で行った。また、液晶注入口の幅は５ｍｍであり、
セルの９０ｍｍの長さの一辺に設けた。この結果から、
液晶注入口を増やすことにより液晶の注入時間を大きく
短縮することができ、大量生産できるようになり液晶表
示素子の製造コストを下げられることがわかる。また、
注入時に液晶を加熱する時間も短くすることができるの
で、液晶の組成変化を防止できる。さらに、液晶の加熱
時間を短縮できることから、従来組成変化が著しくて使
用できなかったような液晶でも使用できるようになる。

【００２６】図３の液晶セル２の場合、シール材７の不
連続部分の幅を従来よりも広げ、液晶注入口を設けるセ
ルの辺の幅の１／１８を超える幅で開口部を形成し、そ
の開口部を液晶注入口５としている。

【００２７】この態様において、液晶注入口の幅は、使
用する液晶の粘度、予定注入時間等に応じて実験により
適宜決定することができる。

【００２８】図４に液晶注入口の幅（Ｗ）と液晶注入時
間（Ｔ）との関係を図示する。なお、この場合、液晶セ
ルの大きさは９０ｍｍ×１３０ｍｍであり、セルギャッ
プは１．４μｍ±０．１μｍであり、液晶は強誘電性液
晶（ＣＳ−１０４１、チッソ製）を用い、注入温度は１
００℃で行った。また、液晶注入口はセルの９０ｍｍの
長さの一辺に設けた。この結果から、液晶注入口の幅を
広げることにより液晶の注入時間を短縮することがで
き、大量生産できるようになり液晶表示素子の製造コス
トを下げられることがわかる。また、注入時に液晶を加
熱する時間も短くすることができるので、液晶の組成変
化を防止できる。さらに、液晶の加熱時間を短縮できる
ことから、従来組成変化が著しくて使用できなかったよ
うな液晶でも使用できるようになる。

【００２９】図５は、液晶を液晶セルに注入したときの
初期配向を安定化することのできる液晶セルの部分切欠
け正面図である。一般に液晶セルのガラス基板６ａと６
ｂの相対向する表面には、例えば、ＳｉＯ斜方蒸着膜か
らなる液晶配向膜が一定の方向に形成されている。同図
において、矢印で示すようにアンチパラレル方向で液晶
配向膜を形成してブックシェルフタイプの液晶配向とし
ている。この場合、液晶配向膜の配向方向を横切るよう
に液晶が注入されると、液晶の初期配向が安定する。従
って、液晶注入口５をガラス基板６ａと６ｂの液晶配向
膜の配向方向に略平行となる液晶セル２の辺に設ける。

【００３０】図６は、容易に非接触で液晶セル２と位置
合わせのできる液晶溜め４の正面断面図を示す。この液
晶溜め４の開口面８の周壁には上面に広がるようにテー
パー部９を設ける。これにより、位置合わせの際に前後
左右にマージンがとれるので、位置合わせが容易とな
り、また、液晶セル２の液晶注入口５に液晶が付着し
て、その内部の真空排気が不能となることもない。

【００３１】なお、テーパーの角度やテーパーの深さ
は、使用する液晶セル２の大きさなどに応じて適宜決定
することができる。

【００３２】図７は、液晶の使用量が少なくできるよう
に液晶を溜める空間を形成した液晶溜め４の正面断面図
であり、液晶３を入れる空間の形状が、底部が水平では
なく、液晶セル２を斜めに液晶溜めに４に入れた場合に
適合する形状となっている。斜面Ｘと斜面Ｙとが成す角
度は、液晶セル２の液晶注入口５が設けられている部分
θの隅の角度にあわせることが好ましい。この態様の液
晶溜め４は、液晶の使用量を減らすことができるだけで
なく、斜面Ｘ及びＹが図６のテーパー部９に相当するの
で、液晶溜め４と液晶セル２との位置合わせの際にマー
ジンを取ることが可能となる。その結果、位置合わせが
容易となり、更に、液晶セル２の液晶注入口５に液晶が
付着し、液晶セル２の内部の真空排気ができなくなるこ
ともない。

【００３３】なお、図８の中に示したような従来の液晶
溜め４に治具等を取り付け、液晶を入れる空間を図７に
示す液晶溜めと同様に傾けたものも図７に示す液晶溜め
４と同じ効果を得ることができ、この発明の態様に含ま
れる。

【００３４】この発明には、図１〜７で説明した液晶セ
ル２や液晶溜め４の他に、液晶セルへの液晶注入時の歩
留まりを向上させることのできる液晶注入方法が含まれ
る。この発明の液晶注入方法は、液晶を加熱してアイソ
トロピック状態にした後に、ベルジャー内の真空排気を
開始し、液晶に溶け込んでいるガスを脱気することを特
徴とする。これにより、真空排気中に大きな泡が発生し
にくくなり、小さな泡を多量に発生させることができ
る。したがって、脱気時間を短縮することができ、液晶
表示素子を低コストで製造することが可能となる。しか
も、泡が小さいので、液晶セルの液晶注入口に液晶が飛
び散って付着することがなく歩留まりを向上させること
ができる。

【００３５】なお、この発明の液晶注入方法は、図８で
示すような従来の液晶セルあるいは液晶溜めにも使用す
ることができ、また、図１〜７に示したこの発明の液晶
セル２や液晶溜め４にも使用することができる。

【００３６】

【発明の効果】この発明によれば、効率よく液晶を液晶
セルに注入することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明の液晶セルの正面断面図であ
る。

【図２】図２は、図１の液晶セルの液晶注入時間の改善
の程度を表す図である。

【図３】図３は、この発明の別の態様の液晶セルの正面
断面図である。

【図４】図４は、図３の液晶セルの注入時間の改善の程
度を表す図である。

【図５】図５は、この発明の別の態様の液晶セルの正面
断面図である。

【図６】図６は、この発明の液晶溜めの正面断面図であ
る。

【図７】図７は、この発明の別の態様の液晶溜めの正面
断面図である。

【図８】図８は、液晶セルに液晶を注入するための従来
の液晶注入方法の説明図である。

【符号の説明】

１ ベルジャー ２ 液晶セル ３ 液晶 ４ 液晶溜め ５ 液晶注入口 ６ａ、６ｂ ガラス基板 ７ シール材 ８ 開口面 ９ テーパー部

フロントページの続き (72)発明者 高梨 英彦 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 宮下 真由美 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 片岡 延江 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の基板の間に液晶を充填するための
   空間を有する液晶セルにおいて、液晶を該液晶セルの中
   に注入するための液晶注入口が２以上設けられているこ
   とを特徴とする液晶セル。
2. 【請求項２】 一対の基板の間に液晶を充填するための
   空間を有する液晶セルにおいて、液晶を該液晶セルの中
   に注入するための液晶注入口の幅が、液晶注入口が設け
   られている液晶セルの辺の長さの１／１８を超える幅で
   あることを特徴とする液晶セル。
3. 【請求項３】 一対の基板の間に液晶を充填するための
   空間を有する液晶セルにおいて、基板に形成された液晶
   配向膜の配向方向に略平行となる液晶セルの辺に、液晶
   を注入するための液晶注入口が設けられていることを特
   徴とする液晶セル。
4. 【請求項４】 液晶セルの中に液晶を注入する際に用い
   られる液晶溜めであって、液晶を溜める空間の開口面が
   上方に向って広がるように該空間の周壁にテーパーが設
   けられていることを特徴とする液晶溜め。
5. 【請求項５】 液晶セルの中に液晶を注入する際に用い
   られる液晶溜めであって、液晶を溜める空間が、該液晶
   溜めに液晶セルを傾けて入れた場合に適合する形状を有
   していることを特徴とする液晶溜め。
6. 【請求項６】 ベルジャーの中に液晶を入れ、その液晶
   を脱気する工程を含む液晶セルへの液晶注入方法におい
   て、液晶がアイソトロピック状態になった後にベルジャ
   ー内の真空排気を開始し、液晶を脱気することを特徴と
   する液晶注入方法。