JP3976502B2 - 液晶表示装置用微粒子散布装置並びにそれを用いた散布方法及び液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、微粒子散布装置及びそれを用いた散布方法並びに液晶表示装置の製造方法に関する。
背景技術
電子技術の発達に伴い、微粒子は、種々の分野において広く活用されている。このような微粒子としては、例えば、異方導電性フィルム等に応用されている導電微粒子、接着技術分野に応用されている導電微粒子、液晶表示装置のスペーサ等に応用されている微粒子等が挙げられる。
このような微粒子の活用分野の一つとして、例えば、液晶表示装置は、パソコン、携帯型電子機器等に広く用いられている。液晶表示装置は、一般に、図１２に示されるように、カラーフィルタ４、ブラックマトリックス５、透明電極３、配向膜９等が形成された２枚の基板１に液晶７を挟持させてなる。ここで、この２枚の基板１０間隔を規制し、適正な液晶層の厚みを維持しているのがスペーサ８である。
従来の液晶表示装置の製造方法においては、画素電極が形成された基板上にスペーサをランダムかつ均一に散布するため、図１２に示されるように、画素電極上すなわち液晶表示装置の表示部にもスペーサが配置され、実質上の開口率を低下させてしまう。スペーサは一般的に合成樹脂やガラス等から形成されており、画素電極上にスペーサが配置されると消偏作用によりスペーサ部分が光漏れを起こす。また、スペーサ表面での液晶の配向が乱れることにより光抜けが起こり、コントラストや色調が低下し表示品質が悪化する。
上述のような問題を解決するためには、カラーフィルタに形成されている遮光膜であるブラックマトリックス部分のみにスペーサを配置すればよい。ブラックマトリックスは液晶表示装置の表示コントラストの向上や、ＴＦＴ型液晶表示装置の場合は、素子が外光で光誤作動しないように設けられているものである。
ブラックマトリックス部分、すなわち、液晶表示装置の画素電極以外の部分にスペーサを配置する技術として、特開平４−２５６９２５号公報には、スペーサ散布時にゲート電極及びドレイン電極を同電位に保持する方法が開示されている。また、特開平５−５３１２１号公報には、スペーサ散布時に配線電極に電圧を印加する方法が開示されている。また、特開平５−６１０５２号公報には、配線電極に正の電圧を印加し、スペーサを負に帯電させて乾式で散布する方法が開示されている。
しかしながら、上記のいずれの方法も配線電極を利用した配置技術であるので
ＴＦＴ型液晶表示装置を対象にしたものである。一方、ＳＴＮ型液晶表示装置にはこのような配線電極に相当する電極は存在せず、ストライプ状の電極が上下の基板で直交することによりそのまま画素電極となっており、ブラックマトリックスに相当する部分は電極と電極との間隙（スペース）となっているため、このような技術は使うことができなかった。
また、特開平４−２０４４１７号公報には、一方の絶縁性基板の電極を帯電させ、この電極と同極性に帯電させたスペーサを絶縁性基板上に散布することにより、電極のない領域にスペーサを選択的に配置し、更に、散布装置の電極基板の下に、負帯電スペーサ粒子の落下速度を制御するためにプラスの電圧を印加できるようにした導線が配置され、負帯電スペーサ粒子が散布装置容器の壁に付着することを避けるため、容器を導体で形成しておき、マイナス電圧を印加できるようにしてあることが開示されている。
しかしながら、スペーサ材料のバラツキ等によりスペーサの帯電量にはバラツキがあり、中には逆極性に帯電するスペーサも存在し、逆極性に帯電（正帯電）したスペーサは、絶縁性基板上の電極（負帯電）上に配置してしまい、実質上の開口率を低下させてしまっていた。
特開昭６３−７７０２５号公報には、散布装置の天井面と底面とを一対の電極として、その天井面と底面との間に直流電圧を印加して電界を発生させ、スペーサを天井面と同電位にして散布するスペーサ散布装置が開示されている。この装置によれば、スペーサを電界に乗せて落下させるため、スペーサの落下速度を制御することができ、その結果スペーサを基板上に均一に分散、配置することができる。
しかしながら、このようなスペーサ散布装置は、電界の影響によりスペーサの落下スピードをある程度制御することが可能であるが、電気力線が上下電極間に形成されるため、スペーサの落下位置の選択的な制御は困難であった。また、たとえストライプ状の電極部分に電圧を印加して下部電極としても、液晶表示装置に用いられる電極の間隔が狭いため、一様な電界となってしまい、選択性は現れなかった。ましてや、画素が存在しない電極間隙のみにスペーサを選択的に配置することは困難であった。
また、特開平１−１８７５３３号公報には、散布箱とスペーサ供給タンクとを配管で接続し、気体を媒体としてスペーサ供給タンクからスペーサを散布箱に供給するスペーサ散布装置が開示されている。
しかしながら、このようなスペーサ散布装置は、スペーサの落下位置の選択的な制御を目的とするものではなく、液晶表示装置の表示部へのスペーサの配置を防ぐことはできなかった。
発明の要約
本発明の目的は、上記の問題点を解決するもので、電極を有する基板への微粒子の正確な配置制御が可能である微粒子散布装置、特に、ＳＴＮ型液晶表示装置に用いられているようなストライプ状の電極を有する基板に対しても、画素の存在しない電極間隙にスペーサを選択的に配置することが可能である微粒子散布装置、及び、それを用いた散布方法、並びに、液晶表示装置の製造方法を提供するところにある。
第一の本発明は、帯電した微粒子を複数の電極を有する基板上に選択的に配置させる微粒子散布装置であって、上記基板を設置するための散布槽と、上記微粒子を上記散布槽内に供給して上記基板上に散布するための微粒子供給装置と、上記基板に設けられた複数の電極に電圧を印加するための電圧印加装置とからなり、上記電圧印加装置は、上記複数の電極のそれぞれに異なる電圧値の電圧を印加できる微粒子散布装置である。
第二の本発明は、基板上に形成された複数の電極に電位を与え、かつ、微粒子を帯電させ、上記微粒子を上記基板上に選択的に散布配置を行う微粒子散布方法であって、散布装置内に逆極性帯電微粒子を排除する手段を有する微粒子散布方法である。
第三の本発明は、基板上に形成された複数の電極に電位を与え、かつ、微粒子を帯電させ、上記微粒子を上記基板上に選択的に散布配置を行う微粒子散布方法であって、微粒子吹き出し管の噴出口から上記基板の外周部を結ぶ面上の少なくとも一部に微粒子と同電極の電位を印加した帯電体を設ける微粒子散布方法である。
第四の本発明は、基板を設置するための散布槽と、微粒子を上記散布槽内に供給して上記基板上に散布するための少なくとも１本の微粒子吹き出し管及び少なくとも１個の微粒子タンクを有する微粒子供給装置と、上記基板に設けられた複数の電極に電圧を印加するための電圧印加装置とからなり、上記電圧印加装置は、上記複数の電極のそれぞれに異なる電圧値の電圧を印加できる微粒子散布装置を用いて、微粒子タンクのそれぞれに入れられた互いに異なる材質又は異なる表面組成を有する微粒子を高圧気体を媒体として、上記微粒子供給装置から散布するものである微粒子散布方法である。
第五の本発明は、上記微粒子散布装置を用いることにより、複数本の線状透明電極を平行に並べて構成されたストライプ状透明電極を有する基板上にスペーサを選択的に配置する液晶表示装置の製造方法であって、並んで存在する偶数本の線状透明電極に相対的に高い電圧値の電圧を印加し、上記偶数本の線状透明電極に隣接して並んで存在する偶数本の線状透明電極に相対的に低い電圧値の電圧を印加することにより、上記ストライプ状透明電極上に、相対的に高い電位（＋（正））の領域と相対的に低い電位（−（負））の領域とを交互に形成せしめた状態で、上記基板上に、＋（正）に帯電したスペーサ若しくは−（負）に帯電したスペーサを散布するか、又は、＋（正）に帯電したスペーサ及び−（負）に帯電したスペーサを交互若しくは順次散布する液晶表示装置の製造方法である。
発明の開示
以下に本発明を詳述する。
第一の本発明は、帯電した微粒子を複数の電極を有する基板上に選択的に配置させる微粒子散布装置であって、上記基板を設置するための散布槽と、上記微粒子を上記散布槽内に供給して上記基板上に散布するための微粒子供給装置と、上記基板に設けられた複数の電極に電圧を印加するための電圧印加装置とからなり、上記電圧印加装置は、上記複数の電極のそれぞれに異なる電圧値の電圧を印加できる微粒子散布装置である。
一般に、平面上に形成された２つの電極のそれぞれに対して電圧値が異なる２種類の電圧を印加すると、相対的に高い電位（＋（正））の領域と相対的に低い電位（−（負））の領域とが形成され、この電位差により電気力線が形成される。すなわち、仮に２つの電極に印加される電圧がともにアース電位（接地電位）を基準（０）として同極性であったとしても、２つの電極に印加される電圧の間に電位差が存在する場合には、一方の電極が相対的に＋（正）の電極となって相対的に高い電位（＋（正））の領域を形成し、他方の電極が相対的に−（負）の電極となって相対的に低い電位（−（負））の領域を形成する。このとき、電気力線は、相対的に＋（正）となる電極から相対的に−（負）となる電極に対して形成される。このような電気力線が形成された電場中に帯電した微粒子をもってきた場合、この帯電した微粒子は、＋（正）に帯電していれば電気力線方向への力を受け、−（負）に帯電していれば電気力線方向とは逆方向への力を受ける。
第一の本発明の微粒子散布装置は、基板に形成された複数の電極のそれぞれに異なる電圧値の電圧を印加することにより、上述のような電気力線を形成させ、ここに帯電した微粒子を散布することにより、微粒子の配置制御を達成するものである。
第一の本発明の微粒子散布装置は、散布槽と、微粒子供給装置と、電圧印加装置とからなる。
上記散布槽は、微粒子を散布する基板を設置するためのものであり、第一の本発明の微粒子散布装置の本体を構成するものである。
上記散布槽は、金属製のものであってもよく、樹脂製のものであってもよい。また、内壁及び外壁の二層構造からなるものであってもよい。なお、上記散布槽内に基板を設置する際には、上記基板外周部から上記散布槽内壁が１５ｃｍ以上離れているようにすることが好ましい。
上記散布槽は、該散布槽内における空気の上下方向の流速を調節することができるものであることが好ましい。
上述の通り、本発明の微粒子散布装置は、基板上に電気力線を形成させ、ここに帯電した微粒子を散布することにより、微粒子の配置制御を達成するものである。ここで、微粒子の配置性は、微粒子の落下速度に大きく依存する。なぜなら、落下速度の大きさにより微粒子の慣性力が変化するため、結果として、基板上に形成された電気力線による微粒子の曲がり方が大きく変化するからである。
微粒子の落下速度は、散布槽内における空気の流速；微粒子の帯電極性及び帯電量と基板上に形成される電気力線との関係等により決定される。本発明においては、上記散布槽内における空気の上下方向の流速を調節することにより、微粒子の落下スピードを調節して、微粒子の正確な配置制御を達成することが好ましい。
高い精度で微粒子の配置を達成することができる微粒子の落下スピードは一点に限られることはなく複数存在し、微粒子の落下スピードが速い場合と遅い場合とが存在する。本発明においては、上記散布槽内における上下方向の空気の流速を調節することにより、微粒子の落下スピードをこの好適な速度に調節することが可能となる。
上記散布槽内における空気の上下方向の流速を調節する方法としては特に限定されず、例えば、散布槽上部から圧縮空気等を流し込む方法；基板上方又は基板下方に送風機を設ける方法；散布槽下部に排気口を設け、この排気口から空気を引き出す方法等が挙げられる。これらの方法は、２種以上組み合わせることも可能である。特に、圧縮空気等を利用する場合は、空気の流れを作るために、同時に排気を行うことが好ましい。
図８は、基板下方に送風機が設けられた散布槽の一例を示す。この送風機により、散布槽内における空気の上下方向の流速を調節することができる。散布槽に送風機を設ける場合は、散布槽の天井面に穴を設けたり、天井面をメッシュ状にすること等により、空気の流れをより均一化することが好ましい（空気の流れができているため、散布槽外に微粒子が出ていくことはない）。
更に、上記散布槽は、開閉可能な排気口を有するものであることが好ましい。上記排気口により上記散布槽内に存在する余分な微粒子を取り除くことができるため、微粒子の配置精度をより高めることが可能となり、また、微粒子が配置された基板を上記散布槽から取り出す際に微粒子が飛び散ることを防止することができる。
なお、第一の本発明の微粒子散布装置は、基板上に形成された電気力線の作用で微粒子の落下経路を曲げることにより微粒子の配置制御を達成するものであるが、微粒子散布中に上記排気口を開状態とすると、微粒子の落下スピードが速くなり慣性力が大きくなってしまうので、微粒子が曲がりきる前に基板に到達してしまい、配置精度が低下してしまうことがある。このため、上記排気口は、微粒子散布中は閉状態とされ、微粒子散布終了後は開状態とされることが好ましい。
上記排気口の開閉は、例えば、タイマー等により行うことができる。
上記排気口は、上記散布槽内に設置された基板より上方に位置していることが好ましい。上記排気口が上記散布槽内に設置された基板より下方に位置していると、余分な微粒子が基板上に配置され、微粒子の配置精度が低下することがある。
上記散布槽は、内部の湿度調節又は乾燥エアーパージが可能なものであることが好ましい。液晶表示装置の基板の電極パターンは微細であり、例えば、ＳＴＮ型液晶表示装置の基板のストライプ状透明電極の電極間隔は非常に狭く、１０〜２０μｍ程度である。通常、このような狭い間隔の電極間に電位差を与えるとショートする。しかしながら、このショートは基板が存在する雰囲気の水分量により状況が変化し、湿度が高いとショートしやすくなるが、湿度が低いとショートしにくくなる。従って、上記散布槽として内部の湿度調節又は乾燥エアーパージが可能なものを用いることにより、電極間の電位差をより大きく、安定的に与えることが可能となり、その結果、微粒子の配置精度及び歩留まりが向上する。また、湿度により微粒子の帯電性が変化するため、配置精度のバラツキの原因となるが、一定の湿度を保つことにより、帯電性が一定となって安定した配置精度が得られる。
上記散布槽の内部の湿度は、気温２０〜３０℃であれば、７０％ＲＨ以下が好ましい。また、上記乾燥エアーパージする際の乾燥気体としては特に限定されず、例えば、空気、窒素等が挙げられる。
上記散布槽は、基板を設置するためのステージが設けられたものであることが好ましい。上記ステージは、アースされた１０^１０Ωｃｍ以下の体積抵抗のものであることが好ましい。これは、上記ステージが導電体であることにより、線状透明電極に反発する高い電圧を印加した場合（ｋＶレベル）、静電誘導によりステージ上に逆極性の電荷が現れ、その影響で分極により電極間に相対的に逆極性の効果が発現するため、電極間隙に配置させる場合、よい方向へと作用するためである。（体積抵抗がそれより大きいと配置しないわけでなく、ある条件下において、よりよい配置性を示す。）
また、ガラス基板が前段の工程を経て帯電している場合、除電の効果としても作用する。
上記ステージとしては、金属等からなる導電性ステージが好適に用いられるが、導電性のステージであってその上に帯電防止シートが敷かれているもの等であってもよい。
また、第一の本発明の微粒子散布装置は、逆極性に帯電した微粒子を排除して電極のない領域（電極間）への選択配置率を向上させる観点から、散布槽内に逆極性帯電微粒子を排除するための帯電体を設けることが好ましい。
上記散布槽内に設けられる帯電体は、微粒子吹き出し管の噴出口から基板の外周部を結ぶ面上の少なくとも一部に設けることが好ましい。
上記帯電体は、微粒子と同電極の電位を印加し、与える電位も基板上の複数の電極に与える電位よりも大きな電位とすることが好ましい。
第一の本発明の微粒子散布装置は、微粒子供給装置を有する。上記微粒子供給装置は、微粒子を上記散布槽内に供給して基板上に散布するためのものである。
上記微粒子供給装置としては特に限定されないが、微粒子吹き出し管及び微粒子タンクからなり、高圧気体を媒体として、上記微粒子タンクに入れられた微粒子を上記微粒子吹き出し管を経由させて上記散布槽に供給するものが好適に用いられる。
この微粒子吹き出し管及び微粒子タンクからなる微粒子供給装置を用いれば、微粒子を、上記微粒子吹き出し管の内壁と接触を繰り返させることにより、＋（正）又は−（負）に帯電させることができる。
上記媒体に用いられる高圧気体としては特に限定されず、例えば、圧縮空気、窒素等が挙げられる。上記高圧気体は、水分の極力少ない乾燥状態のものが好ましい。
微粒子の帯電極性は、微粒子の表面を構成する材料の仕事関数と微粒子吹き出し管の内壁を構成する材料の仕事関数とにより決定される。すわなち、一般に、仕事関数の異なる２種類の物質を接触させると、電子が仕事関数の小さい物質から大きい物質に向かって移動するため、両物質間に接触電位差と称される電位差が生じる。この結果、仕事関数の小さい物質が正電位となり、仕事関数の大きい物質が負電位となる。すなわち、微粒子の表面を構成する材料の仕事関数が、微粒子吹き出し管の内壁を構成する材料の仕事関数よりも小さい場合には、微粒子は＋（正）に帯電することとなり、大きい場合には、−（負）に帯電することとなる。この場合、両物質の仕事関数の差が大きいほど強く帯電し、小さいほど帯電も弱くなる傾向がある。なお、物質の仕事関数は、仕事関数が既知の物質との接触電位差から算出することが可能である。
第一の本発明においては、上記微粒子吹き出し管及び微粒子タンクからなる微粒子供給装置としては、１本の微粒子吹き出し管を有するものであってもよく、２本以上の微粒子吹き出し管を有するものであってもよいが、互いに異なる材質からなる２本以上の微粒子吹き出し管を有するものが好適に用いられる。このような構成の微粒子供給装置を用いれば、微粒子を、上記互いに異なる材質からなる２本以上の微粒子吹き出し管の１本を選択的に経由させることにより、選択的に、＋（正）に帯電させたり、−（負）に帯電させたりすることが可能となる。
上記２本以上の微粒子吹き出し管のそれぞれの材質は、用いられる微粒子の材質との関係から適宜選定される。
上記互いに異なる材質からなる２本以上の微粒子吹き出し管を有する微粒子供給装置は、１個の微粒子タンクを有するものであればよいが、２個以上の微粒子タンクを有するものであってもよい。
上記互いに異なる材質からなる２本以上の微粒子吹き出し管を有する微粒子供給装置として、例えば、２本の微粒子吹き出し管を有する微粒子供給装置を用いれば、同一組成の微粒子を、互いに異なる材質からなる２本の微粒子吹き出し管のうちの一方を経由させることにより＋（正）に帯電せしめ、また、互いに異なる材質からなる２本の微粒子吹き出し管のうちの他方を経由させることにより−（負）に帯電せしめることができる。従って、微粒子が経由する微粒子吹き出し管を微粒子散布中に変更することにより、＋（正）に帯電した微粒子及び−（負）に帯電した微粒子を、基板に対して、交互又は順次散布することが可能となる。
また、第一の本発明においては、上記微粒子吹き出し管及び微粒子タンクからなる微粒子供給装置として、２個以上の微粒子タンクを有するものも好適に用いられる。上記２個以上の微粒子タンクのそれぞれに入れられた微粒子を、互いに異なる材質からなるものであるか又は異なる表面組成を有するものとすれば、上記２個以上の微粒子タンクのそれぞれに入れられた微粒子を、微粒子吹き出し管を経由させることにより、それぞれ、＋（正）に帯電させたり、−（負）に帯電させたりすることが可能となる。
上記２個以上の微粒子タンクを有する微粒子供給装置として、例えば、２個の微粒子タンクを有する微粒子供給装置を用いれば、互いに異なる材質からなるものであるか又は異なる表面組成を有する２種の微粒子のうちの一方を、微粒子吹き出し管を経由させることにより＋（正）に帯電せしめ、また、互いに異なる材質からなるものであるか又は異なる表面組成を有する２種の微粒子のうちの他方を、微粒子吹き出し管を経由させることにより−（負）に帯電せしめることができる。従って、互いに異なる材質からなるものであるか又は異なる表面組成を有する２種の微粒子の散布を交互又は順次行うことにより、＋（正）に帯電した微粒子及び−（負）に帯電した微粒子を、基板に対して、交互又は順次散布することが可能となる。
上記微粒子供給装置においては、微粒子吹き出し管として、異なる材質からなる２種以上の配管を直列に接続してなるものを用いることが好ましい。上述の通り、第一の本発明においては、微粒子の配置制御を、帯電した微粒子と電極間の電位差により形成される基板上の電場との相互作用により達成するものである。しかしながら、微粒子の帯電量と電位差との関係が適切でないと、微粒子は電極間隙に配置されず、電極上に配置されてしまう。すなわち、帯電量や電位差が大きすぎると、落下してくる微粒子が電極に引きつけられ過ぎたり、曲がりすぎたりすることにより、電極上に配置されてしまう場合がある。また、帯電量や電位差が小さすぎると、落下してくる微粒子が曲がりきらずに、電極上に配置されてしまう場合がある。
電極間の電位差については、それぞれの電極に印加する電圧値を変更することにより調節することが可能であるが、微粒子の帯電量については、従来、微粒子を帯電させることは可能であっても、帯電量の調節を行うことはできなかった。第一の本発明において用いられる上記微粒子供給装置は、上記構造からなる微粒子吹き出し管を有するものであるので、従来の装置では不可能であった微粒子の帯電量の調節が可能である。
上述の通り、微粒子の帯電量は、微粒子と配管材質との関係により決定されるため、例えば、微粒子を大きく帯電させる材質からなる配管と、微粒子を小さく帯電させる材質からなる配管とを直列に接続することにより、微粒子の帯電量を適切な値に調節することができる。また、例えば、微粒子を＋（正）に帯電させる材質からなる配管と微粒子を−（負）に帯電される材質からなる配管とを直列に接続することにより、微粒子の帯電極性を含む帯電量を適切な値に調節することができる。
上記配管の材質としては、金属製であっても樹脂製であってもよく、微粒子の帯電極性、帯電量との関連から適宜選定される。
上記金属製配管としては特に限定されず、例えば、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ等の単一組成の配管；ＳＵＳ等の合金からなる配管等が挙げられる。また、配管内壁に、Ａｕ、Ｃｒ等の金属被膜をメッキ等により形成してなる配管等であってもよい。また、金属配管内壁を異なる材質や樹脂の薄膜で被覆してもよい。
上記配管として樹脂製配管を用いる場合は、配管外層を導電体である金属で被覆することが好ましい。微粒子と配管内壁との接触により微粒子は帯電するが、この際、樹脂製配管から微粒子に対して電荷が出入りする。ここで、樹脂製配管の外層を金属で被覆することにより、装置自体はアースされているので、そこから樹脂製配管に対して電荷が出入りするため、微粒子の帯電を安定させることができる。
上記微粒子吹き出し管は、直列に接続されたそれぞれの配管の長さの比が変更可能なものであることが好ましい。異なる材質からなる配管の長さの比を変更することにより微粒子の帯電量の微調節を行うことができる。例えば、Ａ：微粒子の帯電量大となる配管、Ｂ：微粒子の帯電量小となる配管とした場合に、これらの配管を直列に接続して何分割かにして、ＡＡＡ、ＡＢＡ、ＡＢＢ等のように、それらの組み合わせにより微粒子の帯電量の微調節を行うことができる。
また、上記微粒子吹き出し管は、全長が変更可能なものであることが好ましい。全長を変更することにより微粒子の帯電量の微調節を行うことができる。
このようにして調節される微粒子の帯電量の評価は、Ｅ−ＳＰＡＲＴアナライザ（ホソカワミクロン社製）等により行うことができる。
なお、上記微粒子供給装置として、上述した異なる材質からなる２本以上の微粒子吹き出し管を有するものを用いる場合は、上記２本以上の微粒子吹き出し管として、金属配管と外壁が金属で被覆された樹脂配管とを併用してもよいし、異なる材質からなる２種以上の配管を直列に接続してなる吹き出し管のうち、別種の２本以上の吹き出し管を併用してもよい。
第一の本発明の微粒子散布装置は、電圧印加装置を有する。上記電圧印加装置は、基板に設けられた複数の電極に電圧を印加するためのものであり、上記複数の電極のそれぞれに異なる電圧値の電圧を印加することができるものである。
上記電圧印加装置により印加される電圧としては、直流電圧、パルス電圧等が好ましい。
上記電圧印加装置による複数の電極のそれぞれに対する異なる電圧値の電圧の印加は、例えば、基板に形成された複数の電極がストライプ状の電極である場合には、図２に示すように、隣り合った２本の電極に相対的に高い電圧値の電圧を印加し、その隣の１本の電極に相対的に低い電圧値の電圧を印加し、この印加パターンを繰り返すことにより行うことができる。このような印加パターンで電圧を印加することにより、基板上に相対的に高い電位（＋（正））の領域と相対的に低い電位（−（負））の領域とが交互に形成され、図３に示すような電気力線が形成されることになる。従って、上記微粒子供給装置から供給され散布された微粒子が−（負）に帯電していれば電気力線方向とは逆方向への力を受けるため、微粒子は、相対的に高い電圧値の電圧が印加された２本の電極の間隙に配置される。
なお、微粒子を配置するために印加される異なる電圧値の電圧は、互いに異なる極性の電圧であってもよいし、同極性の電圧であってもよい。更に、微粒子の帯電極性が−（負）の場合、異なる電圧値の電圧の両方が＋（正）であってもよいし、両方が−（負）であってもよい。すなわち、相対的に高い電位（＋（正））の領域と相対的に低い電位（−（負））の領域とが交互に形成されるような電圧値の大小関係を保てばよい。例えば、微粒子が−（負）に帯電している場合であっても、相対的に高い電圧値の電圧及び相対的に低い電圧値の電圧の極性が共に−（負）であっても、基板上に到達する微粒子の数は若干少なくなる傾向はあるが、電気力線の影響で反発されてしまうことはなく、目的の位置に配置される。微粒子が＋（正）に帯電している場合であっても、同様に電圧値の大小の関係を保てば、電圧極性は問題ではない。
微粒子が＋（正）に帯電している場合には、上記異なる電圧値の電圧の印加として、２本の電極に相対的に低い電圧値の電圧を印加し、１本の電極に相対的に高い電圧値の電圧を印加する印加パターンとすることにより、上記と同様に、微粒子を電極の間に配置することができる。
また、上記電圧印加装置による複数の電極のそれぞれに対する異なる電圧値の電圧の印加は、例えば、図４に示すように、電極２本づつに、相対的に高い電圧値の電圧と相対的に低い電圧値の電圧とを交互に印加し、この印加パターンを繰り返すことにより行うこともできる。このような印加パターンで電圧を印加することにより、基板上に相対的に高い電位（＋（正））の領域と相対的に低い電位（−（負））の領域とが交互に形成され、図５に示すような電気力線が形成されることになる。従って、上記微粒子供給装置から供給され散布された微粒子が−（負）に帯電していれば電気力線方向とは逆方向の力を受けるため、微粒子は、相対的に高い電圧値の電圧が印加された２本の電極の間隙に配置される。また、微粒子が＋（正）に帯電していれば電気力線方向の力を受けるため、微粒子は、相対的に低い電圧値の電圧が印加された２本の電極の間隙に配置される。
このような印加パターンにおいては、＋（正）に帯電した微粒子及び−（負）に帯電した微粒子をともに散布することにより、＋（正）に帯電した微粒子と−（負）に帯電した微粒子とをそれぞれ異なる位置に配置することが可能となる。この場合においては、＋（正）に帯電した微粒子及び−（負）に帯電した微粒子を同時に散布してしまうと、＋（正）に帯電した微粒子と−（負）に帯電した微粒子とが凝集する場合があるので、交互又は順次散布することが好ましい。
また、このような印加パターンにおいては、印加している電圧の電圧極性及び電圧値を微粒子散布中に変更させることにより、変更前とは異なる位置に微粒子を配置することも可能である。すなわち、上記電圧印加装置は、基板に設けられた複数の電極のそれぞれに印加される電圧の電圧極性及び電圧値を微粒子散布中において変更することができるものであることが好ましい。
また、上記電圧印加装置による複数の電極のそれぞれに対する異なる電圧値の電圧の印加は、例えば、並んで存在する偶数本の電極に相対的に高い電圧値の電圧を印加し、この偶数本の電極に隣接して並んで存在する偶数本の電極に相対的に低い電圧を印加し、この印加パターンを繰り返すことにより行うこともできる。具体的には、例えば、相対的に高い電圧値の電圧を「＋」、相対的に低い電圧値の電圧を「−」として表した場合に、
・・・−−＋＋＋＋−−＋＋＋＋−−・・・
等の印加パターンが挙げられる。このような印加パターンで電圧を印加することにより、基板上に相対的に高い電位（＋（正））の領域と相対的に低い電位（−（負））の領域とが交互に形成され、電気力線が形成されることになる。電気力線の相対的に＋（正）の谷間及び相対的に−（負）の谷間は、それぞれ、相対的に高い電位（＋（正））の領域の中心の位置及び相対的に低い電位（−（負））の領域の中心の位置、すなわち、電極の間隙の位置に一致して形成されることとなるため、上述した電極２本づつに相対的に高い電圧値の電圧と相対的に低い電圧値の電圧とを交互に印加する印加パターンの場合と同様に、＋（正）に帯電した微粒子及び−（負）に帯電した微粒子を、交互又は順次散布することにより、＋（正）に帯電した微粒子と−（負）に帯電した微粒子とをそれぞれ異なる位置に配置することが可能となる。
上記電圧印加装置により上述したような印加パターンでストライプ状電極に対して電圧を印加するためには、例えば、図６に示すように、このストライプ状電極を特定パターンで構成された２組のくし形電極をかみ合わせることにより形成されたものとし、この２組のくし形電極のそれぞれの導通部分２０に接続端子を接続することにより行うことができる。また、接続端子をストライプ状電極を構成する電極２本分の幅のものとし、この電極２本分の幅の接続端子を、電極２本づつにストライプ状電極の両末端で交互になるように接続することにより行うこともできる。また、接続端子をストライプ状電極を構成する電極１本分の幅の針状のものとし、この針状接続端子を各電極のそれぞれに接続することにより行うこともできる。また、プローバーにて直接電圧を印加することにより行うこともできる。
上記電圧印加装置により基板に設けられた複数の電極のそれぞれに電圧を印加するに際して、例えば、電極に接続された２つの接続端子により、一方の接続端子には１０００Ｖ、他方の接続端子には１１００Ｖの電圧を印加して電位差１００Ｖを与える場合には、接続端子の両方にまず１０００Ｖの電圧を印加し、続いて一方の接続端子の電圧を１１００Ｖまで上昇させることが好ましい。両方の接続端子を電極につなげた状態で一方の接続端子のみ先に１０００Ｖの電圧を印加すると、電位差が両方の接続端子間で１０００Ｖとなり、ショートするおそれがあるからである。また、１０００Ｖの電圧が印加された接続端子を電極に接続し、続いて、１１００Ｖの電圧が印加された接続端子を電極に接続してもよい。
また、上記電圧印加装置により基板に設けられた複数の電極のそれぞれに電圧を印加するに際しての電圧印加条件は、用いる電極の間隔の距離や微粒子の帯電量等により適宜決定される。例えば、微粒子の帯電極性が−（負）であっても、１００Ｖの電位差を与えるのに、０〜１００Ｖの電位差１００Ｖよりも、微粒子の帯電極性と同極で、−１１００Ｖ〜−１０００Ｖの電位差１００Ｖを与える方が、微粒子の配置性が向上する場合がある。これは、微粒子の帯電極性に対して異極性で形成された電位差の場合は、微粒子は、基板遠方でまず引力の影響を受けて落下スピードが速くなる傾向があるが、微粒子の帯電極性に対して同極性で形成された電位差の場合は、微粒子は、斥力の影響で落下スピードが抑えられる傾向があり、このため、慣性力が変わってくるため、微粒子の電気力線への沿い方が変化し、その結果、微粒子の配置性が変化すると考えられるからである。また、場合によっては、微粒子の帯電極性と異極性で電位差を大きく形成し、微粒子を電気力線になるべく沿わせるようにする方が好ましい場合もある。
第一の本発明の微粒子散布装置を用いて微粒子を散布する場合は、例えば、微粒子の散布を１０秒間行った後、微粒子の散布を１秒間停止するサイクルを、１０回行うというように、微粒子の散布を間欠的に行ってもよい。このように微粒子を間欠的に散布することにより、高圧気体の乱れに起因する微粒子の配置の乱れを防止することができる。
第一の本発明の微粒子散布装置により配置することができる微粒子としては特に限定されず、例えば、金属微粒子；合成樹脂微粒子；無機微粒子；合成樹脂に顔料が分散された遮光性微粒子；染料により着色された微粒子；加熱・光等により接着性を発揮する微粒子；金属微粒子、合成樹脂微粒子、無機微粒子等の表面を金属によりメッキした微粒子等が挙げられる。また、上記微粒子の散布は、乾式、湿式のいずれであってもよい。上記湿式散布では、水、アルコール等の混合溶媒中にスペーサを分散させて散布するが、この場合であってもスペーサは帯電するため、第一の本発明の効果を損なうことはない。しかしながら、スペーサの帯電量は大きい方が配置精度が向上するため、乾式散布が好ましい。
第一の本発明の微粒子散布装置により微粒子を配置することができる基板としては、例えば、その表面に複数の電極を有する、ガラス製基板、樹脂製基板、金属製基板等が挙げられる。ただし、金属製基板を用いる場合は、表面に形成された電極がショートしないように、金属製基板上に絶縁層を設ける必要がある。
第一の本発明の基板に設けられた電極としては特に限定されず、例えば、透明電極等が挙げられ、該透明電極を線状にしたもの等を用いることができる。また、該線状透明電極が平行に並べられて構成されたストライプ状電極を基板上に形成させることができる。
上記ストライプ状電極は、液晶表示装置において、いわゆる表示電極として用いられているものである。
第二の本発明は、基板上に形成された複数の電極に電位を与え、かつ、微粒子を帯電させ、上記微粒子を上記基板上に選択的に散布配置を行う微粒子散布方法であって、散布装置内に逆極性帯電微粒子を排除する手段を有する微粒子散布方法である。
従って、逆極性に帯電してしまった微粒子を排除でき、電極のない領域（電極間）への選択配置率を向上させることが可能になる。
第三の本発明は、基板上に形成された複数の電極に電位を与え、かつ、微粒子を帯電させ、上記微粒子を上記基板上に選択的に散布配置を行う微粒子散布方法であって、微粒子吹き出し管の噴出口から上記基板の外周部を結ぶ面上の少なくとも一部に微粒子と同電極の電位を印加した帯電体を設ける微粒子散布方法である。
従って、噴出口から噴射された逆極性に帯電した微粒子は、基板に到着するまでに、上記帯電体に引き寄せられる力が働き、軌道が修正され、基板外又は上記複数の電極外へ散布される。
上記微粒子吹き出し管の噴出口から上記基板の外周部を結ぶ面上は、上記微粒子吹き出し管の噴出口から上記基板の外周部を結ぶ面上付近であれば同じ効果が得られる。
しかし、従来のように、散布装置の壁面に設けた帯電体では、微粒子への距離があり、同様の効果は得られなかった。
上記帯電体に与える電位は、基板上の複数の電極に与える電位よりも大きな電位であることが好ましい。
従って、所望の極性に帯電した微粒子は、上記基板上の選択された位置に選択配置される。つまり、上記帯電体に与える電位が小さいと微粒子は基板上の電極からの斥力に押され上記帯電体に付着してしまうのである。
第四の本発明は、基板を設置するための散布槽と、微粒子を上記散布槽内に供給して上記基板上に散布するための少なくとも１本の微粒子吹き出し管及び少なくとも１個の微粒子タンクを有する微粒子供給装置と、上記基板に設けられた複数の電極に電圧を印加するための電圧印加装置とからなり、上記電圧印加装置は、上記複数の電極のそれぞれに異なる電圧値の電圧を印加できる微粒子散布装置を用いて、微粒子タンクのそれぞれに入れられた互いに異なる材質又は異なる表面組成を有する微粒子を高圧気体を媒体として、上記微粒子供給装置から散布するものである微粒子散布方法である。
従って、上記微粒子タンクのそれぞれに入れられた微粒子を、それぞれ、＋（正）に帯電させたり、−（負）に帯電させたりして上記微粒子供給装置から散布することが可能となる。
上記微粒子は、上記吹き出し管のうちの一方を経由させることにより、＋（正）に帯電させ、上記２本の微粒子吹き出し管の他方を経由させることにより、−（負）に帯電させて散布するものであることが好ましい。
また、上記微粒子は、異なる材質からなるか又は異なる表面組成を有する２種の微粒子のうちの一方を、微粒子吹き出し管を経由させることにより＋（正）に帯電せしめ、異なる材質からなるか又は異なる表面組成を有する２種の微粒子のうちの他方を、微粒子吹き出し管を経由させることにより−（負）に帯電せしめるものであることが好ましい。
従って、互いに異なる材質又は異なる表面組成を有する２種の微粒子の散布を交互又は順次行うことにより、＋（正）に帯電した微粒子及び−（負）に帯電した微粒子を、基板に対して、上記微粒子供給装置から交互又は順次散布することが可能となる。
上記微粒子散布装置内の高圧気体の乱れに起因する微粒子配置の乱れを防止する観点から、上記微粒子は、散布を間欠的に行うものであることが好ましい。
第五の本発明は、第一の本発明の微粒子散布装置を用いることにより、複数本の線状透明電極を平行に並べて構成されたストライプ状透明電極を有する基板上にスペーサを選択的に配置する液晶表示装置の製造方法であって、並んで存在する偶数本の線状透明電極に相対的に高い電圧値の電圧を印加し、上記偶数本の線状透明電極に隣接して並んで存在する偶数本の線状透明電極に相対的に低い電圧値の電圧を印加することにより、上記ストライプ状透明電極上に、相対的に高い電位（＋（正））の領域と相対的に低い電位（−（負））の領域とを交互に形成せしめた状態で、上記基板上に、＋（正）に帯電したスペーサ若しくは−（負）に帯電したスペーサを散布するか、又は、＋（正）に帯電したスペーサ及び−（負）に帯電したスペーサを交互若しくは順次散布する液晶表示装置の製造方法である。
第五の本発明の液晶表示装置の製造方法は、第一の本発明の微粒子散布装置を用いるものである。すなわち、第一の本発明の微粒子散布装置を用いることにより、微粒子であるスペーサを、複数本の線状透明電極を平行に並べて構成されたストライプ状透明電極を有する基板上に選択的に配置するものである。
第五の本発明においては、並んで存在する偶数本の線状透明電極に相対的に高い電圧値の電圧を印加し、上記偶数本の線状透明電極に隣接して並んで存在する偶数本の線状透明電極に相対的に低い電圧値の電圧を印加する。このような印加パターンで電圧を印加することにより、上記ストライプ状透明電極上には、相対的に高い電位（＋（正））の領域と相対的に低い電位（−（負））の領域とが交互に形成される。
このようにして形成される電位の領域においては、形成される電気力線の相対的に＋（正）の谷間及び相対的に−（負）の谷間のいずれもが線状透明電極の間隙の位置に一致することとなる。
従って、第一の本発明の微粒子散布装置を用いて選択的に＋（正）又は−（負）に帯電させられたスペーサを散布することにより、線状透明電極の間隙にスペーサを正確に配置することが可能となる。
第五の本発明の液晶表示装置の製造方法においては、例えば、スペーサの散布を１０秒間行った後、スペーサの散布を１秒間停止するサイクルを、１０回行うというように、スペーサの散布を間欠的に行ってもよい。このようにスペーサを間欠的に散布することにより、高圧気体の乱れに起因するスペーサ配置の乱れを防止することができる。
第一の本発明の微粒子散布装置は、基板上に微粒子を正確に配置することができるものである。従って、第五の本発明の液晶表示装置の製造方法により製造される液晶表示装置、特に、ＳＴＮ型液晶表示装置は、スペーサがブラックマトリックス部分下に配置されており、スペーサに起因する光漏れのないコントラストの高いものとなる。
以下に本発明の微粒子散布装置の一実施形態を図を用いて説明する。
図１は、本発明の微粒子散布装置の一実施形態を示す概略図である。散布槽１０には、微粒子吹き出し管１１ａと微粒子タンク１１ｂとから構成される微粒子供給装置１１、電圧印加装置１２、及び、湿度調節装置１３が設けられている。散布槽１０は、排気口１４及び導電性のステージ１５を有する。排気口１４は、基板１の上方に配置されており、タイマー設定により排気のＯＮ及びＯＦＦが可能とされている。ステージ１５上には基板１が設置されている。
電圧印加装置１２は、電圧値及び電圧極性を任意に設定可能なものであり、接続端子を介して基板１上に形成された複数の透明電極３と接続されている。
湿度調節装置１３は、散布槽１０内の湿度を一定に保つように制御されている。
圧縮空気により微粒子タンク１１ｂから微粒子吹き出し管１１ａを通って散布槽１０内に供給された微粒子（スペーサ）８は、微粒子吹き出し管１１ａの内壁と接触（衝突）を繰り返すことにより帯電を生じる。基板１に形成された複数の電極３のそれぞれには電圧印加装置１２により異なる電圧値の電圧が印加されているため、基板１上には、特定パターンの電気力線が形成されている。このため、帯電した微粒子（スペーサ）８はこの電気力線の作用をうけ、基板１上への配置が制御される。
図７は、本発明の微粒子散布装置の他の一実施形態を示す概略図である。本実施形態の微粒子散布装置においては、微粒子供給装置１１は、２本以上の微粒子吹き出し管１１ａを有している。その他の構成は、上述の実施形態の微粒子散布装置と同様である。
図９は、本発明の微粒子散布装置の他の一実施形態を示す概略図である。本実施形態の微粒子散布装置においては、密閉又はそれに近い状態のクリーンな散布層１０の上端部に、帯電させたスペーサ８を吹き付け散布する微粒子吹き出し管１１ａが設けられている。微粒子吹き出し管１１ａには、スペーサ８と窒素ガスとを供給する供給器（図示せず）が配管１７を介して接続されている。散布層１０の下方には、表示電極３が形成されているガラス等からなる絶縁性基板１が配置され、表示電極３に電位を与えて電場を形成するための導線１８が設けられている。また、微粒子散布装置の壁面は塩ビで形成されており、帯電したスペーサ８を散布することにより、上記壁面はスペーサ８と同極に帯電し、壁面にスペーサが吸着されることはない。更に、スペーサ８と同極の電位を印加する帯電体１９を微粒子散布装置内に配置している。
スペーサ８に帯電させる方法としては、上述した微粒子供給装置を用いて微粒子を帯電させる方法、微粒子散布装置内に設けられた帯電器（図示せず）によってスペーサ８に電位を与えて帯電させる方法、又は、スペーサをステンレス等の金属管からなる微粒子供給装置により摩擦によって帯電させる方法等が挙げられ、このいずれの方法を用いてもよい．
上記微粒子散布装置内に設けられた複数の電極における電極パターンは、図１０に示すように、絶縁性基板１上に、ストライプ状の表示電極３ａ及び３ｂと、表示電極３ａ及び３ｂのそれぞれに電位を与えるための導通部分２０ａ及び２０ｂとから形成されている。導通部分２０ａ及び２０ｂには、導通部分２０ａ及び２０ｂに電位を与えて電場を形成するための導線１８ａ及び１８ｂが接続されている。尚、導通部分２０ａ及び２０ｂを設けずに、プローブピン等を用いて表示電極３ａ及び３ｂに直接電位を与えてもかまわない。
表示電極３ａは、隣接する２つの表示電極を一対とする。表示電極３ｂは、一対の表示電極３ａと別の一対の表示電極３ａとの間に存在している表示電極である。スペーサ８は、以下に説明するように、一対の表示電極３ａ間にのみ選択的に配置する。
図１１に示すように、平行に並べられた複数の線状透明電極に電圧値が異なる電圧を印加することにより、線状透明電極３ａ及び３ｂに負電圧（−）を与え、かつ、線状透明電極３ａには線状透明電極３ｂよりも相対的に高い電位を与える。更に、スペーサ８は負極性に帯電させて散布を行う。このようにすれば、スペーサ８を、一対の表示電極３ａ間にのみ選択的に配置することができる。
本実施形態では、単純マトリクス型液晶表示素子を用いているが、本発明は単純マトリクス型液晶表示素子に限定されるものではなく、強誘電性液晶表示素子又はＴＦＴ型液晶表示素子等の液晶表示素子でも当然利用できるものである。
発明を実施するための最良の形態
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
実施例１
ＳＴＮ型液晶表示装置用のコモン電極（カラーフィルタ形成基板、ＲＧＢ各画素の開口部は８０×２８５μｍ、ブラックマトリックス線幅２０μｍ、ＩＴＯ電極幅２９０μｍ、電極間隔１５μｍ、板厚０．７ｍｍ）において、各ストライプ電極（ＩＴＯ電極）を２：２のくし形電極（図６）になるように表示装置範囲外の導通部分で導通させた基板を作製した。
作製した基板にポリイミドの配向膜を０．０５μｍ形成し、ラビング処理を施した。
次に、図１に示したように散布装置の本体内に上記基板を設置し、上記導通部分に別々に直流電圧が印加できるように電圧印加用の端子を接続した。
スペーサとして、合成樹脂微粒子であるミクロパールＢＢ（粒径５．１μｍ、積水ファインケミカル社製）を微粒子タンク内に投入した。なお、ミクロパールＢＢは散布により−（負）に帯電していた。
電圧印加用の一方の端子に＋１５０Ｖの直流電圧を印加し、他方の端子に−１５０Ｖの直流電圧を印加した。その状態を保って、タイマー設定で、スペーサを圧縮空気により２０秒間基板上に散布し、沈降タイムとして６０秒間放置後、直ちにダクトを３０秒間ＯＮにした。ダクト吸引時間終了後に印加電圧をＯＦＦとした。
なお、室温は２５℃で、湿度調節装置により、散布槽内は湿度４０％ＲＨに設定した。
スペーサが散布された基板を顕微鏡で観察したところ、＋１５０Ｖを印加した電極間のみに、すなわち、ブラックマトリックス下にスペーサが配置されていた（ストライプ電極４本おきに配置されていた）。基板上のスペーサ数をカウントし、１ｍｍ^２あたりに換算したところ、２００個／ｍｍ^２であった。
なお、用いた基板の導通部分を切断することにより、従来と同様のコモン電極基板が得られた。
実施例２
散布時間を２０秒間とし、電圧印加方法を最初の１０秒間は実施例１と同様に行い、残りの１０秒間は実施例１の電圧極性を反転させたこと以外は、実施例１と同様にしてスペーサを散布した。
スペーサが散布された基板を顕微鏡で観察したところ、実施例１の配置ラインに加え、更に他方のくし形電極間にもスペーサが配置されていた（ストライプ電極２本おきに配置されていた）。基板上のスペーサ数をカウントし、１ｍｍ^２あたりに換算したところ、２００個／ｍｍ^２であった。
実施例３
湿度調節装置をＯＦＦにし、代わりに乾燥窒素で散布槽内をパージしたこと以外は、実施例１と同様にしてスペーサを散布した。
スペーサが散布された基板を顕微鏡で観察したところ、実施例１と同様にスペーサが配置されていた。
実施例４
接続端子部分をストライプ電極の２本おきに２本づつ導通可能なプローバー状の端子を作製し、通常のコモン基板のストライプ方向で別々の電極に電圧印加できるよう両側に接続したこと以外は、実施例１と同様にしてスペーサを散布した スペーサが散布された基板を顕微鏡で観察したところ、実施例１と同様にスペーサが配置されていた。
比較例１
実施例１と同様のサイズの通常のＳＴＮ型液晶表示装置用のコモン電極を準備した（くし形になっていない従来のコモン電極）。
従来の散布機の天井面全体に電圧が印加できるように電極、配線を作製した。次に、天井面の電極に−１ｋＶの直流電圧を印加し、コモン電極の各線をアースした。これによりコモン電極から天井面に電気力線が形成されたことになる。従って、負に帯電したスペーサを散布した場合、コモン電極上にスペーサが配置されることになる（電極間配置ではない）。
この状態を保ってスペーサを散布したところ、スペーサは基板全体に配置され、選択性は見られなかった。これは電極間隔が狭いために、基板全体から電気力線が一様に形成されているのと同じ効果のためと考えられる。
実施例５
図７に示した本発明の微粒子散布装置を用いることにより、液晶表示装置の作製を行った。この微粒子散布装置は、４本の異なる材質からなる微粒子吹き出し管１１ａを有するものであり、スペーサは、圧縮空気により、この４本の微粒子吹き出し管１１ａを選択的に経由して散布される機構となっている。具体的には、以下の通りである。
スイッチ１を選択することにより、Ｎｉ製配管を経由して散布される。
スイッチ２を選択することにより、ＳＵＳ製配管を経由して散布される。
スイッチ３を選択することにより、ＳＵＳに金メッキされた配管を経由して散布される。
スイッチ４を選択することにより、Ａｌ薄膜で外層が被覆された塩化ビニル製配管を経由して散布される。
また、微粒子タンク１１ｂには２種類のスペーサを収納することができる。
また、散布槽１０の側面部分には、ステージ１５より上方に排気口１４が設けられており、スペーサ散布終了後にタイマー設定で排気のＯＮ・ＯＦＦが可能としてある。また、湿度調節装置１３により微粒子散布装置本体内は一定の湿度状態となるように制御されている（気温２５℃、湿度４０％ＲＨとした）。
更に、散布槽内下方に導電性のステージ１５を設け、その上にガラス基板を配置するような構造とした。
ＳＴＮ型液晶表示装置用のコモン電極（カラーフィルタ形成基板、ＲＧＢ各画素の開口部は８０×２８５μｍ、ブラックマトリックス線幅２０μｍ、ＩＴＯ電極幅２９０μｍ、電極間隔１５μｍ、板厚０．７ｍｍ）において、各ストライプ電極（ＩＴＯ電極）を２：２のくし形電極（図６）になるように表示装置範囲外の導通部分で導通させた基板を作製した。
一方の導通部分に＋１５０Ｖを印加し、他方の導通部分に−１５０Ｖの電圧を印加した。この状態を保ってスペーサとして合成樹脂微粒子であるミクロパールＢＢ（粒径６μｍ、積水ファインケミカル社製）を用いて散布を行った。まず、スイッチ１を選択し、１０秒間散布し、６０秒間放置後、排気を１５秒間ＯＮにした。続いて、スイッチ３を選択して更に１０秒間散布を行った。その後同様に６０秒間放置し、排気を１５秒間ＯＮにした後に電源を切って基板を取り出した。
その結果、Ｎｉ配管によりスペーサは−（負）に帯電し、金メッキＳＵＳ配管によりスペーサは＋に帯電していることが分かった。
スペーサが散布された基板を顕微鏡で観察したところ、並んだ＋１５０Ｖを印加した電極間と並んだ−１５０Ｖを印加した電極間にスペーサが配置されていた。これによりスペーサはブラックマトリックス下に配置された。
実施例６
スイッチ１及びスイッチ４を選択したこと以外は、実施例５と同様にしてスペーサを散布した。
その結果、Ｎｉ配管によりスペーサは−（負）に帯電し、Ａｌ薄膜で外層が被覆された塩化ビニル製配管によりスペーサは＋（正）に帯電していることが分かった。
スペーサが散布された基板を顕微鏡で観察したところ、並んだ＋１５０Ｖを印加した電極間と並んだ−１５０Ｖを印加した電極間とにスペーサが配置されていた。これによりスペーサはブラックマトリックス下に配置された。
比較例２
電極の両方の導通部分に＋１５０Ｖを印加することにより全ての電極が＋１５０Ｖとなるようにし、スイッチ１を選択して２０秒間散布を行ったこと以外は、実施例５と同様にしてスペーサを散布した。
その結果、スペーサは基板上に均一に散布されていた。
これは、電気力線が遠方と形成され、電極間が狭くて均一電場と変わらないために、選択性が現れなかったものと考えられる。
比較例３
電極の両方の導通部分に−１５０Ｖを印加することにより全ての電極が−１５０Ｖとなるようにし、スイッチ１を選択して２０秒間散布を行ったこと以外は、実施例５と同様にしてスペーサを散布した。
その結果、スペーサは比較例３と比べると散布数が少なくなった程度で、基板上には均一に散布されていた。
これは、電気力線が遠方と形成され、電極間が狭くて均一電場と変わらないために、選択性が現れなかったものと考えられる。
実施例７
スペーサとして、Ａ：合成樹脂微粒子であるミクロパールＢＢＰ（粒径６μｍ、積水ファインケミカル社製）と、Ｂ：ミクロパールＢＢＰ（粒径６μｍ）にイソシアネートにてアルキルの表面処理を行ったものを準備した。これらスペーサを別々の微粒子タンクに収納し、スイッチ２を選択して両者を同じ配管を経由させて、実施例５と同様にして順次散布した。
その結果、ＳＵＳ製配管に対して、Ａは−（負）に帯電し、Ｂは＋（正）に帯電していることが分かった。
スペーサが散布された基板を顕微鏡で観察したところ、並んだ＋１５０Ｖを印加した電極間と並んだ−１５０Ｖを印加した電極間とにスペーサが配置されていた。これによりスペーサはブラックマトリックス下に配置された。
実施例８
図８に示した微粒子散布装置を用いることにより、液晶表示装置の作製を行った。この散布装置本体内には電圧印加装置１２に接続された２本の電圧印加用の接続端子が設けられており、基板に形成された透明電極に対して異なる直流電圧を印加することができる。電圧印加装置１２は、電圧値、電圧極性を任意に設定可能となっている。
散布装置本体上部には、微粒子吹き出し管１１ａが設けられており、圧縮空気により微粒子８が散布装置本体内に散布される機構となっている。
散布装置本体下方にはアースされたＡｌ製のステージが設けられており、その上に帯電防止シート（体積抵抗１０^１０Ωｃｍ以下）が敷かれており、その上に基板を設置するような構造となっている。
ステージ下方には、任意に回転数を変えられる送風機１６が設置されており、散布槽本体内の空気の流れを作り出すことができるようにしてある。また、散布槽本体天井面は、空気の流れを均一にするために、メッシュ状とされている。
送風機１６の回転数を５０ｒｐｍに設定した（天井方向から基板方向への空気の流れを作る方向に回転）。
ＳＴＮ型液晶表示装置用のコモン電極（カラーフィルタ形成基板、ＲＧＢ各画素の開口部は８０×２８５μｍ、ブラックマトリックス線幅２０μｍ、ＩＴＯ電極幅２９０μｍ、電極間隔１５μｍ、板厚０．７ｍｍ）において、各ストライプ電極（ＩＴＯ電極）を２：１のくし形電極（図６）になるように表示装置範囲外の導通部分で導通させた基板１を作製した（スペーサ配置後は、導通部分を切断することにより、従来同様のコモン電極基板となる）。
作製した基板１にポリイミドの配向膜を膜厚０．０５μｍにて形成し、ラビング処理を施した。
なお、微粒子吹き出し管１１ａは、３ｍ（１ｍごとに直列に連結されている）のＮｉ製の配管からなるものを用いた。
次に、電圧印加用端子を接続し、２：１くし形電極の２本側の導通部分に−２．０ｋＶの電圧を印加し、他方の導通部分に−２．１ｋＶの電圧を印加した。
この状態を保って、微粒子であるスペーサ８として合成樹脂微粒子であるミクロパールＢＢＳ−６．８μ−ＰＨ（積水ファインケミカル社製）を用いて散布を行った（散布により、スペーサ８は−（負）に帯電していた）。
スペーサ８が散布された基板１を顕微鏡で観察したところ、スペーサ８は、２：１くし形電極における２本側の電極間隙のブラックマトリックス部分に配置されていた。
実施例９
送風機１６の回転数を５００ｒｐｍとしたこと以外は実施例８と同様にしてスペーサ８の散布を行った。
スペーサ８が散布された基板１を顕微鏡で観察したところ、スペーサは、２：１くし形電極における２本側の電極間隙のブラックマトリックス部分に配置されていた。
実施例１０
２：１くし形電極の２本側の導通部分に−２．０ｋＶの電圧を印加し、他方の導通部分に−２．３ｋＶの電圧を印加し、微粒子吹き出し管１１ａを、２ｍのＳＵＳ製配管と１ｍのＮｉ製配管とを直列に接続したものとしたこと以外は実施例８と同様にしてスペーサ８の散布を行った。
スペーサ８が散布された基板１を顕微鏡で観察したところ、スペーサは、２：１くし形電極における２本側の電極間隙のブラックマトリックス部分に配置されていた。
実施例１１
微粒子吹き出し管１１ａを、２ｍのＮｉ製の配管からなるものとし、２：１くし形電極の２本側の導通部分に−２．０ｋＶの電圧を印加し、他方の導通部分に−２．３ｋＶの電圧を印加したこと以外は実施例８と同様にしてスペーサ８の散布を行った。
スペーサ８が散布された基板１を顕微鏡で観察したところ、スペーサ８は、２：１くし形電極における２本側の電極間隙のブラックマトリックス部分に配置されていた。
実施例１２
ＳＴＮ型液晶表示装置用のコモン電極において、外形寸法が３７０×４８０ｍｍで厚さが０．７ｍｍのソーダガラスからなる一対の絶縁性基板として、カラーフィルター及びオーバーコートを形成している絶縁性基板と、厚さ３００ｎｍのＩＴＯ電極からなる幅２８５μｍのストライプ状電極を２：１のくし形電極（図１０）になるように表示範囲外の導通部分で導通させた絶縁性基板とを作製した。
この一対の絶縁性基板に配向膜を形成し、配向処理を施した後、カラーフィルター及びオーバーコートを形成した方の絶縁性基板に、シール材料をスクリーン印刷法によって塗布した。このシール材料には、シール内スペーサとなるガラスビーズを混入している。
次に、図９に示したように散布装置の本体内にストライプ状電極３を形成した方の絶縁性基板１を設置し、上記導通部分に別々に直流電圧が印加できるように電圧印加用の端子を接続した。
スペーサ８として、合成樹脂微粒子であるＢＢＳ−６０５１０−ＰＨ（積水フアインケミカル社製）を用いて、負極性に帯電させて散布を行った。
このとき、図１１に示すように、表示電極３ａに−２０００Ｖ、表示電極３ｂに−２０８０Ｖの直流電圧を印加し、表示電極３ａと３ｂとの電位差を８０Ｖとした。また、帯電体１９は、スペーサ８と同極の−５０００Ｖに帯電させた。
その結果、表示電極３ａ間にのみスペーサ８を配置することができ、逆極性に帯電したスペーサは帯電体１９との間に引力が働き絶縁基板外へと軌道修正され、帯電体１９を設けないときに比べてスペーサ８の電極間への選択配置性が向上していた。
次に、これらの一対の絶縁性基板１を貼り合わせ、１８０℃、０．８ｋｇ／ｃｍで加熱加圧し、１５０℃でアフターベーク処理を行った後、不要な部分を切り離すために分断を行った。このとき、導通部分２０ａ及び２０ｂを分断除去した。その後、液晶７を注入して、一対の絶縁性基板が貼り合わされた液晶表示装置を作製した。
産業上の利用可能性
本発明は、上述の通りであるので、基板上への微粒子の正確な配置制御が可能である。このため、本発明の微粒子散布装置を用いた液晶表示装置の製造方法は、特に、ＳＴＮ型液晶表示装置の製造において、従来のようにスペーサを基板上にランダムに散布、配置するのとは異なり、スペーサをストライプ状透明電極の電極間隙に高精度に配置することが可能となる。従って、スペーサをブラックマトリックス下に配置することができ、スペーサに起因する光漏れのない、コントラストの高い液晶表示装置の製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の微粒子散布装置の一実施形態を示す概略図である。
図２は、ストライプ状電極上に形成された相対的に高い電位（＋（正））の領域と相対的に低い電位（−（負））の領域とを示す概念図であって、ストライプ状電極を上方から見た図である。
図３は、図２に示すような電位差の領域により形成される電気力線を示す概念図であって、ストライプ状電極を側面から見た図である。
図４は、ストライプ状電極上に形成された相対的に高い電位（＋（正））の領域と相対的に低い電位（−（負））の領域とを示す概念図であって、ストライプ状電極を上方から見た図である。
図５は、図４に示すような電位差の領域により形成される電気力線を示す概念図であって、ストライプ状電極を側面から見た図である。
図６は、本発明の微粒子散布装置の一実施形態において用いられるくし形電極の概略図である。
図７は、本発明の微粒子散布装置の一実施形態を示す概略図である。
図８は、本発明の微粒子散布装置の一実施形態を示す概略図である。
図９は、本発明の微粒子散布装置の一実施形態を示す概略図である。
図１０は、本発明の実施形態に係わる電極パターンを示す断面図である。
図１１は、本発明の実施形態に係わるスペーサの電場による配置方法を説明する観念図である。
図１２は、従来の液晶表示装置の断面概念図である。
符号の説明
１ 基板（絶縁性基板）
２ 偏光板
３、３ａ、３ｂ 透明電極（表示電極）
４ カラーフィルタ
５ ブラックマトリックス
６ オーバーコート
７ 液晶
８ 微粒子（スペーサ）
９ 配向膜
１０ 散布槽
１１ 微粒子供給装置
１１ａ 微粒子吹き出し管
１１ｂ 微粒子タンク
１２ 電圧印加装置
１３ 湿度調節装置
１４ 排気口
１５ ステージ
１６ 送風機
１７ 配管
１８、１８ａ、１８ｂ 導線
１９ 帯電体
２０、２０ａ、２０ｂ 導通部分

Claims (9)

1. 帯電した微粒子を複数の電極を有する基板上に選択的に配置させる液晶表示装置用微粒子散布装置であって、
   前記基板を設置するための散布槽と、前記微粒子を前記散布槽内に供給して前記基板上に散布するための微粒子供給装置と、前記基板に設けられた複数の電極に電圧を印加するための電圧印加装置とからなり、
   前記微粒子は、電極の間隙に配置され、
   前記微粒子供給装置は、２本以上の微粒子吹き出し管及び１個又は２個以上の微粒子タンクからなり、高圧気体を媒体として、前記微粒子タンクに入れられた微粒子を前記２本以上の微粒子吹き出し管の１本を選択的に経由させて散布槽内に供給するものであって、
   前記２本以上の微粒子吹き出し管は、互いに異なる材質からなるものである
   ことを特徴とする液晶表示装置用微粒子散布装置。
2. 微粒子供給装置は、異なる材質からなる２種以上の配管を直列に接続してなる微粒子吹き出し管を有するものである
   ことを特徴とする請求の範囲１記載の液晶表示装置用微粒子散布装置。
3. 微粒子吹き出し管は、直列に接続されたそれぞれの配管の長さの比が変更可能なものである
   ことを特徴とする請求の範囲２記載の液晶表示装置用微粒子散布装置。
4. 微粒子吹き出し管は、金属配管である
   ことを特徴とする請求の範囲１、２又は３記載の液晶表示装置用微粒子散布装置。
5. 金属配管は、内壁が、該金属配管を構成する金属とは異なる金属で被覆されているか又は樹脂薄膜で被覆されている
   ことを特徴とする請求の範囲４記載の液晶表示装置用微粒子散布装置。
6. 微粒子吹き出し管は、外壁が金属で被覆された樹脂配管である
   ことを特徴とする請求の範囲１、２、３又は４記載の液晶表示装置用微粒子散布装置。
7. 基板を設置するための散布槽と、微粒子を前記散布槽内に供給して前記基板上に散布するための２本の微粒子吹き出し管及び２個の微粒子タンクを有する微粒子供給装置と、前記基板に設けられた複数の電極に電圧を印加するための電圧印加装置とからなり、
   前記電圧印加装置は、前記複数の電極のそれぞれに異なる電圧値の電圧を印加できる液晶表示装置用微粒子散布装置を用いて、微粒子タンクのそれぞれに入れられた互いに異なる材質又は異なる表面組成を有する微粒子を高圧気体を媒体として、前記微粒子供給装置から散布するものであり、微粒子を前記吹き出し管のうちの一方を経由させることにより、＋（正）に帯電させ、前記２本の微粒子吹き出し管の他方を経由させることにより、−（負）に帯電させて散布するものである
   ことを特徴とする微粒子散布方法。
8. 微粒子は、異なる材質からなるか又は異なる表面組成を有する２種の微粒子のうちの一方を、微粒子吹き出し管を経由させることにより＋（正）に帯電せしめ、また、異なる材質からなるか又は異なる表面組成を有する２種の微粒子のうちの他方を、微粒子吹き出し管を経由させることにより−（負）に帯電せしめるものである
   ことを特徴とする請求の範囲７記載の微粒子散布方法。
9. 帯電した微粒子を複数の電極を有する基板上に選択的に配置させる液晶表示装置用微粒子散布装置であって、前記基板を設置するための散布槽と、前記微粒子を前記散布槽内に供給して前記基板上に散布するための微粒子供給装置と、前記基板に設けられた複数の電極に電圧を印加するための電圧印加装置とからなり、前記微粒子は、電極の間隙に配置される液晶表示装置用微粒子散布装置を用いることにより、複数本の線状透明電極を平行に並べて構成されたストライプ状透明電極を有する基板上の前記線状透明電極の間隙の位置にスペーサを選択的に配置する液晶表示装置の製造方法であって、
   並んで存在する偶数本の線状透明電極に相対的に高い電圧値の電圧を印加し、前記偶数本の線状透明電極に隣接して並んで存在する偶数本の線状透明電極に相対的に低い電圧値の電圧を印加することにより、前記ストライプ状透明電極上に、相対的に高い電位（＋（正））の領域と相対的に低い電位（−（負））の領域とを交互に形成せしめた状態で、前記基板上に、＋（正）に帯電したスペーサ若しくは−（負）に帯電したスペーサを散布するか、又は、＋（正）に帯電したスペーサ及び−（負）に帯電したスペーサを交互若しくは順次散布する
   ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。

Images