JP2001021899A - 液晶表示パネル用基板からのスペーサー除去方法とその装置、および液晶表示パネルの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶表示パネル用基板上のスペーサーを簡便
・高精度に洗浄除去し、新品基板と同等に清浄な基板と
する。 【解決手段】 周辺の空気をイオン化させて基板２０１
の表面に供給するイオナイザー１０と、非接触式洗浄機
を改造した改造機２０とでスペーサー除去装置を構成す
る。改造機２０は、基板表面に吹きつけた空気に超音波
振動を付与する機能、基板表面近傍の空気を吸引除去す
る機能および、吸引空気中の塵埃を除去するフィルター
機能を有する。基板上のスペーサーＳの除去に際して
は、吸着テーブル２０２上に基板を保持して、クリーナ
ーヘッド１０２と基板表面の間に適正なギャップＧを設
定する。ついで、イオナイザーおよび改造機２０を同時
に作動させ、ギャップＧを維持したまま吸着テーブル２
０２を移動させ、空気吐出口１０２ｂから除塵空気を供
給してスペーサを剥離するとともに、剥離スペーサーを
含む周辺空気を空気吸引口１０２ｃにより吸引除去す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示パネル用
基板からのスペーサー除去方法とその装置および、上記
スペーサー除去方法を用いる液晶表示パネルの製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示パネルの製造工程には、対向基
板間の液晶層の厚みを均一にするためのスペーサー散布
工程が組み込まれている。このように、スペーサーは液
晶表示セルのセル間ギャップ制御用材料であり、最近で
は一般に、プラスチックまたはガラスからなる球状スペ
ーサー、特にプラスチック製の真球状スペーサー（プラ
スチックビーズ）が使用されている。

【０００３】スペーサーの散布方法には湿式方式と乾式
方式とがある。前者では、スペーサーを低沸点溶媒に分
散させた分散液をノズルから基板に向かって噴霧する。
後者ではスペーサーを加圧ガス流に乗せ、このスペーサ
ー同伴ガスをノズルから基板に向かって噴霧する。

【０００４】液晶表示パネルにおいて高表示品質を確保
するためにスペーサー分布技術に要求される事項には、
（１）スペーサーを基板表面均一に散布すること、
（２）各基板へのスペーサー散布量を一定にすること、
（３）基板表面上のスペーサー径の均一性が高いこと、
（４）散布後のスペーサー同士が基板上で凝集しないこ
と、などが挙げられる。

【０００５】ところが、上記要求を完全に満たすことは
非常に難しく、そのため従来はスペーサー散布不良品を
廃棄処分するか、あるいはクリーンルームに設置された
専用の洗浄機により基板上のスペーサーを洗浄除去して
基板を再使用する方法がとられていた。しかしながら、
上記廃棄処分は天然資源の浪費や地球環境の汚染につな
がるし、上記専用洗浄機は広い設置スペースを必要とす
る問題があった。また、エージング基板、例えば中古液
晶表示パネルの基板を有効利用するために、基板上のス
ペーサーを簡便・高精度に洗浄除去する技術の開発が待
たれていた。

【０００６】図４に示すように、基板２０１（ガラス基
板またはプラスチック基板）の表面に対するスペーサー
Ｓの付着形態には（１）湿気によるもの、（２）静電気
に起因するもの、（３）分子相互間の引力に基づくもの
が挙げられる。また、スペーサーを乾式方式で散布した
場合であっても、経時により湿気等が原因してスペーサ
ーが基板表面に付着し、その除去が難しくなる。また、
スペーサー径が小さくなるほど、上記（２）（３）の影
響が大きくなるため除去が難しくなる。

【０００７】そこで本発明者は、従来市販されている非
接触方式の洗浄機について検討した。この洗浄機は、除
塵空気を被洗浄物表面に吹きつける機能と、被洗浄物表
面近傍の空気に超音波振動を付与する機能と、該表面近
傍の空気を吸引除去する機能とを有する洗浄機であっ
て、上記超音波振動付与空気により被洗浄物表面の付着
粒子を剥離し、この剥離粒子を吸引除去するように構成
したものである。

【０００８】更に詳しく説明すると、図５に示すように
上記洗浄機１００は、周辺空気の吸引・吐出を行うブロ
ワー１０１と、クリーナーヘッド１０２とが設けられた
超音波空気洗浄機である。上記ブロワー１０１とクリー
ナーヘッド１０２は、吸引配管１０３と吐出配管１０４
とで連結され、吸引配管１０３には吸引空気中の異物や
微粒子を除去するためのフィルター１０５が配備され、
吐出配管１０４には吐出空気中の異物や微粒子を除去す
るためのフィルター１０６が配備されている。また、ク
リーナーヘッド１０２には空気吸引口１０２ｃと空気吐
出口１０２ｂが区画形成され、前者は上記吸引配管１０
３に、後者は吐出配管１０４にそれぞれ連絡されてい
る。さらに、空気吐出口１０２ｂには、周囲の空気すな
わち、この空気吐出口から吐出された空気に超音波振動
を付与するための発振機構１０２ａが配備されている。

【０００９】スペーサー除去作業の目的は、基板表面の
スペーサーの実質的全量を除去することにより基板表面
を新品同等の清浄な状態に戻し、これを液晶表示パネル
製造用の基板として再利用することにある。しかしなが
ら、本発明者が行った実験結果では、上記洗浄機では粒
径４μｍ以上のスペーサーの除去は可能であるものの微
小径、例えば直径３．２５μｍのプラスチックビーズの
実質的全量を除去することは困難であった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、液晶表示パネル用基板上のスペーサー、特に、真
球状のプラスチックスペーサーであるプラスチックビー
ズを簡便・高精度に洗浄除去し、新品基板と同等に清浄
な基板とすることができる基板洗浄技術を提供すること
にある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため本発
明に係る液晶表示パネル用基板からのスペーサー除去方
法は、液晶表示パネルを構成するための基板上に乾式散
布方式で散布されたスペーサーを除去するに際し、空気
をイオン化させる機能を有するイオナイザーにより基板
表面の帯電電圧を低下させる操作と、非接触方式の洗浄
機によるスペーサー除去操作とを同時に行うことにより
基板表面からスペーサーを除去する方法であって、前記
洗浄機は、基板表面に吹きつけた空気に超音波振動を付
与しながら基板表面近傍の空気を吸引除去するものであ
ることを特徴とする。

【００１２】また、本発明に係る液晶表示パネル用基板
からのスペーサー除去装置は、液晶表示パネルを構成す
るための基板上に乾式散布方式で散布されたスペーサー
を除去する装置であって、周辺の空気をイオン化させ、
このイオン化空気を基板表面に供給する機能を有するイ
オナイザーと、非接触方式の洗浄機とを備え、該洗浄機
は、周辺の空気に超音波振動を付与し、この超音波振動
付与空気を基板表面に吹きつける機能と、基板表面近傍
の空気を吸引除去する機能とを有するものであることを
特徴とする。

【００１３】上記スペーサー除去装置では上記洗浄機と
して、前記空気の吹付け・吸引を行うためのブロワーを
複数直列に接続したものを設け、この洗浄機の洗浄ヘッ
ドに形成した空気吸引口を前記ブロワーの空気吸引側に
連絡し、前記洗浄ヘッドに形成した空気吐出口を前記ブ
ロワーの空気吐出側に連絡することが望ましく、装置構
造がより簡単になる。

【００１４】また、本発明に係る液晶表示パネルの製造
方法は、液晶表示パネルを構成するための基板上にスペ
ーサーを乾式散布方式で散布した後、基板上のスペーサ
ー散布の均一性およびスペーサーの粒径分布を測定する
基板検査を行い、検査結果が合格の場合は基板を次工程
に送り、検査結果が不合格となった場合には、請求項１
に記載のスペーサー除去方法により基板上のスペーサー
の実質的全量を除去した後、この基板上に再度スペーサ
ーを乾式散布方式で散布した後、前記基板検査を行い、
検査結果が合格の場合は基板を次工程に送り、検査結果
が不合格の場合には前記スペーサーの除去操作を行った
後、スペーサー散布および前記基板検査を繰り返すこと
を特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照しながら説明する。 第１の実施の形態 図１はスペーサー除去装置の構成・作用説明図、図２は
図１の装置における洗浄機（改造機）の構成説明図であ
る。

【００１６】上記スペーサー除去装置はイオナイザー１
０と、本発明者が従来の洗浄機（超音波空気洗浄機）を
改造した改造機２０とを備えて構成されている。イオナ
イザー１０は周辺の空気をイオン化させ、このイオン化
空気１１を基板２０１の表面に供給する機能を有する。
改造機２０は、図２に示すように、従来の洗浄機に配備
されたブロワー１０１に別のブロワー２１を直列に接続
して２台ブロワー式に構成したものである。すなわち、
吸引配管１０３の一端部が上記フィルター１０５および
新設配管２２を介して新設ブロワー２１の吸引側に連結
され、ブロワー２１の吐出側が新設配管２３を介してブ
ロワー１０１の吸引側に連結されている。他の構成は図
５の洗浄機１００と同様である。

【００１７】上記スペーサー除去装置による基板２０１
上のスペーサー除去に際しては、図１に示すように、水
平方向に移動自在の吸着テーブル２０２上に基板２０１
を真空吸着により保持して、クリーナーヘッド１０２と
基板２０１表面との間に適正なギャップＧを設定する。
ついで、イオナイザー１０、改造機２０のブロワー１０
１，２１および発振機構１０２ａを同時に作動させ、上
記ギャップＧを維持したまま、吸着テーブル２０２を図
１の矢印方向に移動させる。

【００１８】上記操作により、イオナイザー１０からイ
オン化空気１１が基板２０１表面に供給されて基板表面
の帯電電位が低下し、その結果、スペーサーＳ・基板間
の静電気による吸引力が減少し、スペーサーが基板から
剥離しやすくなる。なお、基板２０１としてガラス基板
を用いた場合、その帯電電位を数ボルトに低下させるこ
とができる。これに加えて改造機２０の作動により、吸
引配管１０３にＶ圧（吸引圧：負圧）が、吐出配管１０
４にＰ圧（吐出圧：正圧）が発生するとともに、空気吐
出口１０２ｂからの空気が基板２０１表面に供給され、
該基板周辺の空気に超音波振動が付与される。その結
果、超音波振動空気が基板表面に吹きつけられ、基板表
面の異物や微粒子が剥離するのと並行して、基板表面近
傍にある、上記剥離物を含む空気が空気吸引口１０２ｃ
から吸引される。そして、この吸引空気中の上記剥離物
は、フィルター１０５および１０６で捕捉される。

【００１９】上記のように、本実施の形態に係るスペー
サー除去装置ではイオナイザー１０と、図５に示す洗浄
機１００を改造した改造機２０とを配備し、イオナイザ
ー１０による基板２０１表面およびスペーサーＳ表面の
帯電電圧を低下させる操作と、基板表面（およびスペー
サー）に対する超音波振動空気の吹きつけ、および基板
表面近傍の空気吸引操作とを同時に行うように構成した
ものである。このため、従来の洗浄機では除去が非常に
困難であった、粒径３．２５μｍのスペーサーを確実に
除去することができる。そのうえ上記改造機２０は、ブ
ロワーと関連配管を付加しただけのものであるから、改
造の手間が少なくて済むとともに、費用を安価に抑える
ことができる。さらに、このスペーサー除去装置はイオ
ナイザーと、上記改造機とからなるものであるから、図
５に示す洗浄機に比べて、設置スペースもそれほど拡大
する必要がなく、上記した専用の洗浄機に比べて設置ス
ペースの削減ができるという利点がある。

【００２０】第２の実施の形態 図３は、図１のスペーサー除去装置を備えたスペーサー
散布システムの構成・作用説明図である。このスペーサ
ー散布システムはキャリヤ整列ユニット３０、第１搬送
ユニット４０、基板クリーニング・スペーサー除去ユニ
ット５０、第２搬送ユニット６０、スペーサー散布ユニ
ット７０、検査ユニット８０および、これらの動作を自
動制御するための制御ユニット（図略）などにより構成
されている。

【００２１】キャリヤ整列ユニット３０は、基板を多数
枚収納したキャリヤを整列させるためのユニットであ
り、キャリヤ３１〜３４がローダアンローダ１によりこ
のキャリヤ整列ユニット３０に対してロードアンロード
されるようになっている。第１搬送ユニット４０は、第
１ロボット４１の動作によってキャリヤ３１〜３３内の
基板を基板クリーニング・スペーサー除去ユニット５０
にロードし、または検査ユニット８０からの基板をキャ
リヤ３１〜３４に回収するためのものである。基板クリ
ーニング・スペーサー除去ユニット５０は、新品基板の
表面を予備洗浄するか、またはスペーサー散布後の基板
表面の洗浄（スペーサー除去）を行うためのもので、そ
の構造は図１に示したとおりである。

【００２２】スペーサー散布ユニット７０は散布チャン
バー７１および７２を設けて構成されている。第２搬送
ユニット６０は、第２ロボット６１の動作によって基板
クリーニング・スペーサー除去ユニット５０からの基板
を散布チャンバー７１，７２内にセットし、またはこれ
らの散布チャンバーからスペーサー散布後の基板を取り
出だして、検査ユニット８０にロードするようになって
いる。さらに、検査ユニット８０は、スペーサー散布後
の基板表面のスペーサー散布精度や、スペーサー同士の
凝集の有無などを検査するものである。

【００２３】つぎに、このスペーサー散布システムの作
用について説明する。多数枚の新品基板が収納されたキ
ャリヤ３１〜３３および、これらとは使用方法が異なる
キャリヤ３４が、ローダアンローダ１によりキャリヤ整
列ユニット３０に搬入・整列される。キャリヤ３４はチ
ェッキング基板を収納するためのもので、例えば、１０
枚の基板が収納可能であるが３枚分が空で、ここにＮＧ
品が収納される。上記基板は、第１ロボット４１により
基板クリーニング・スペーサー除去ユニット５０にロー
ドされ、ここで基板表面が予備洗浄される。予備洗浄後
の基板は第２ロボット６１によって散布チャンバー７１
または７２内にセットされ、ここで乾式散布方式でスペ
ーサーが散布される。スペーサー散布後の基板は第２ロ
ボット６１の動作によって検査ユニット８０にロードさ
れ、ここで所定の検査を受ける。検査結果が合格の基板
は、第１ロボット４１により、取り出されたキャリヤの
元の場所に収納された後、ローダアンローダ１により次
工程に搬送される。

【００２４】これに対し、検査結果が不合格の基板は、
第１ロボット４１により再度、基板クリーニング・スペ
ーサー除去ユニット５０にロードされ、ここで上記した
スペーサ除去が操作が行われ、基板上のスペーサーの実
質的全量が除去される。ついで、この基板に再度スペー
サーが散布された後、再び上記基板検査が行われる。検
査結果が合格の場合は上記と同様にして基板は次工程に
送られ、検査結果が不合格の場合には上記スペーサー除
去乃至検査の操作が繰り返される。これらの操作を所定
回数繰り返しても、検査結果が不合格の基板は、第１ロ
ボット４１によりキャリア３４に収納され、別途処理さ
れる。

【００２５】実験例１ 図１に示すスペーサー除去装置によるスペーサー除去実
験を行った。この場合、ガラス基板上のプラスチックビ
ーズ除去機能を検討した。その結果、ガラス基板表面の
帯電電位を数ボルトに低下させることができ、下記［表
１］、［表２］に示すように、粒径３，２５μｍのスペ
ーサーの除去が可能であり、基板表面のスペーサー全量
を除去できることが確認された。なお、ブロワー周波数
を実験番号１１の条件よりも上げる（空気吸引・吐出の
パワーを増大する）と、基板がクリーナーヘッドに吸着
されてしまい、スペーサー除去操作が困難になった。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【表２】

【００２８】

【発明の効果】本発明に係る液晶表示パネル用基板から
のスペーサー除去方法および装置によれば、基板表面に
付着したスペーサーを簡便・高精度に洗浄除去して、新
品基板と同等に清浄な基板とすることができる効果があ
る。また、本発明のスペーサー除去装置は、市販のイオ
ナイザーと、同じく市販の超音波振動空気を利用する
（乾式）洗浄機とを組み合わせることにより簡便に構成
することができるうえ、従来の専用洗浄機に比べて設置
スペースの削減が可能となる効果がある。

【００２９】本発明に係る液晶表示パネルの製造方法で
は、スペーサー散布状態が不良の基板について、上記ス
ペーサー除去装置において上記スペーサー除去方法によ
り基板表面の洗浄処理を行った後、再度スペーサー散布
を行うように構成したから、スペーサー散布不良品の再
生（散布ＮＧ品の再生）が可能となる効果がある。

【００３０】さらに、本発明によれば、（１）上記した
スペーサー除去用の専用洗浄機が不要になる、（２）ク
リーンルーム用スペースの有効活用が可能になる、
（３）エージング基板の再利用およびチェッキング基板
の再利用が可能となる、（４）スペーサー散布不良品の
取扱いを含めたロット管理上の簡素化が図れる、（５）
ダストが問題となる別工程への展開が可能となる、など
多大の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態に係るスペーサー除去装置の
構成・作用説明図である。

【図２】図１の装置における改造機（改造洗浄機）の構
成説明図である。

【図３】第２の実施の形態に係るもので、図１のスペー
サー除去装置を備えたスペーサー散布システムの構成・
作用説明図である。

【図４】基板表面へのスペーサー付着状態を示す断面図
である。

【図５】非接触方式の洗浄機の構成説明図である。

【符号の説明】

１…ローダアンローダ、１０…イオナイザー、１１…イ
オン化空気、２０…改造機、２１…新設ブロワー、２
２，２３…新設配管、３０…キャリヤ整列ユニット、３
１〜３４…キャリヤ、４０…第１搬送ユニット、４１…
第１ロボット、５０…基板クリーニング・スペーサー除
去ユニット、６０…第２搬送ユニット、６１…第２ロボ
ット、７０…スペーサー散布ユニット、７１，７２…散
布チャンバー、８０…検査ユニット、１００…洗浄機、
１０１…ブロワー、１０２…クリーナーヘッド、１０２
ａ…発振機構、１０２ｂ…空気吐出口、１０２ｃ…空気
吸引口、１０３…吸引配管、１０４…吐出配管、１０
５，１０６…フィルター、２０１…基板、２０２…吸着
テーブル、Ｇ…ギャップ、Ｓ…スペーサー

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶表示パネルを構成するための基板上
   に乾式散布方式で散布されたスペーサーを除去するに際
   し、空気をイオン化させる機能を有するイオナイザーに
   より基板表面の帯電電圧を低下させる操作と、非接触方
   式の洗浄機によるスペーサー除去操作とを同時に行うこ
   とにより基板表面からスペーサーを除去する方法であっ
   て、前記洗浄機は、基板表面に吹きつけた空気に超音波
   振動を付与しながら基板表面近傍の空気を吸引除去する
   ものであることを特徴とする、液晶表示パネル用基板か
   らのスペーサー除去方法。
2. 【請求項２】 液晶表示パネルを構成するための基板上
   に乾式散布方式で散布されたスペーサーを除去する装置
   であって、周辺の空気をイオン化させ、このイオン化空
   気を基板表面に供給する機能を有するイオナイザーと、
   非接触方式の洗浄機とを備え、該洗浄機は、周辺の空気
   に超音波振動を付与し、この超音波振動付与空気を基板
   表面に吹きつける機能と、基板表面近傍の空気を吸引除
   去する機能とを有するものであることを特徴とする、液
   晶表示パネル用基板からのスペーサー除去装置。
3. 【請求項３】 前記洗浄機として前記空気の吹付け・吸
   引を行うためのブロワーを複数直列に接続したものを設
   け、該洗浄機の洗浄ヘッドに形成した空気吸引口を前記
   ブロワーの空気吸引側に連絡し、前記洗浄ヘッドに形成
   した空気吐出口を前記ブロワーの空気吐出側に連絡した
   ことを特徴とする、請求項２に記載の液晶表示パネル用
   基板からのスペーサー除去装置。
4. 【請求項４】 液晶表示パネルを構成するための基板上
   にスペーサーを乾式散布方式で散布した後、基板上のス
   ペーサー散布の均一性およびスペーサーの粒径分布を測
   定する基板検査を行い、検査結果が合格の場合は基板を
   次工程に送り、検査結果が不合格となった場合には、請
   求項１に記載のスペーサー除去方法により基板上のスペ
   ーサーの実質的全量を除去した後、この基板上に再度ス
   ペーサーを乾式散布方式で散布した後、前記基板検査を
   行い、検査結果が合格の場合は基板を次工程に送り、検
   査結果が不合格の場合には前記スペーサーの除去操作を
   行った後、スペーサー散布および前記基板検査を繰り返
   すことを特徴とする液晶表示パネルの製造方法。