JP4148270B2

JP4148270B2 - 液晶パネル用スペーサの散布装置

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Publication number: JP4148270B2
Application number: JP2006051922A
Authority: JP
Inventors: 幸三行田; 文雄小幡
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2006-02-28
Filing date: 2006-02-28
Publication date: 2008-09-10
Anticipated expiration: 2017-06-24
Also published as: JP2006154862A

Description

本発明は液晶パネル用スペーサの散布方法及び装置に係り、さらに詳しくは、液晶パネルを製造する場合に、液晶パネルを構成する２枚の基板間の間隔を一定に保持するために基板間に介挿されるスペーサを、基板の貼り合わせ工程の前に一方の基板の内面上に散布するための方法及び装置に関する。

従来、液晶パネルの製造工程においては、液晶パネルを構成する一方の基板上に硬質プラスチック製の微少な粒子（以下、「スペーサ」という。）を散布し、スペーサを基板上に分散配置させ、その後、この基板を、シール材を介してもう一方の基板と貼り合わせるようにする場合がある。スペーサの粒径は予め液晶パネルのセルギャップと合致した値に形成されており、２枚の基板を圧着した場合に、スペーサの粒径によりセルギャップの最小値が制限されることによって、液晶パネル全体をほぼ均一なセルギャップを備えたものとすることができる。

上記のスペーサの散布には種々の方法が提案されている。例えば、特開昭６３−１５９８９４号等に記載されているように、容器内の所定溶媒中にスペーサを分散させ、この容器に空気等を吹き込み、搬送管を介してスペーサを散布ノズルに搬送して、散布ノズルから上記基板上にスペーサを吹き付ける方法がある。しかしながら、この方法ではスペーサ同士が複数かたまって基板上に散布される場合があり、このような場合には、スペーサを基板上に均一に分散させることが困難であるとともに、液晶パネルの表示欠陥の原因となるという問題点がある。

一方、本出願人が先に提出した特開平３−２５１８２１号に記載されているように、スペーサの供給装置の下方に散布ノズルを配置し、この散布ノズルに電極を設け、この電極によってスペーサに負電荷を付与して帯電させた上で、帯電させたスペーサを接地された基板上に吹き付ける方法がある。この方法ではスペーサが負電位に帯電していることによって相互に反発し、分散した状態で電界に沿って移動するので、基板上に均一に散布することができる。

上記２つの散布方法のうち、最初の方法においては、上記のように散布状態が好ましくないという問題点の他に、容器内に空気をふき込んだ際にスペーサを安定して搬送管に送ることができず、スペーサの散布量が変動しやすく、また、容器内への空気の導入量とスペーサの供給量とを経験やカンによって調節しなければならないという問題点がある。

また、２番目の方法においては、スペーサのかたまりを防止することができる点は好ましいものの、供給装置と散布ノズルとを互いに接近させ、上下に配置しなければならないため、装置構成の自由度が少なく、供給装置と散布ノズルとを搬送管によって接続すると、搬送管内にスペーサが滞留することによってスペーサの目詰まりや散布量の変動を来すという問題点がある。

そこで本発明は上記従来の各問題点を解決するものであり、その課題は、スペーサの供給装置と散布ノズルとの間を搬送管で接続することによって供給装置と散布ノズルとの配置の自由度を確保することができ、しかも、スペーサの目詰まりや散布量の変動を来すことのない新規の液晶パネル用スペーサの散布方法及び装置を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明が講じた手段は、粒状のスペーサを基板上に散布するための液晶パネル用スペーサの散布装置において、前記スペーサを制御された供給量にて供給するための供給手段と、供給された前記スペーサを流体圧により搬送するように構成された搬送手段と、該搬送手段によって搬送されてきた前記スペーサを前記基板上に散布するための散布ノズルとを備え、前記供給手段は前記スペーサを落下させる排出口を有し、前記搬送手段は、前記排出口と離間して配設され前記スペーサを受ける受け口と、該受け口から前記スペーサが引き込まれる送出室を有し、前記送出室は、該送出室の外部よりも負圧とされていることを特徴とする。

この手段によれば、供給手段の排出口と搬送手段の受け口及び送出室とが気流に関して或いは圧力的に相互に影響し合わないようになり、送出室内の負圧によって供給手段内のスペーサが吸い出されたり、逆に、送出室内において、下流側よりも受け口側が負圧になることによって流体が逆流したりすることを防止することができる。従ってスペーサの塊や短周期の散布量の変動を防止することができる。

また本発明の別形態は、粒状のスペーサを基板上に散布するための液晶パネル用スペーサの散布装置において、前記スペーサを制御された供給量にて供給するための供給手段と、供給された前記スペーサを流体圧により搬送するように構成された搬送手段と、該搬送手段によって搬送されてきた前記スペーサを前記基板上に散布するための散布ノズルとを備え、前記供給手段は前記スペーサを落下させる排出口を有し、前記搬送手段は、前記排出口と連通して配設され前記スペーサを受ける受け口と、該受け口から前記スペーサが引き込まれる送出室を有し、前記排出口と前記受け口の間には流体を導入するための給気口が配設され、前記送出室は、該送出室の外部よりも負圧とされていることを特徴とする。

この手段によれば、送出室内の負圧によって供給手段内のスペーサが吸い出されたり、逆に、送出室内において、下流側よりも受け口側が負圧になることによってエアが逆流したりすることを防止することができる。従ってスペーサの塊や短周期の散布量の変動を防止することができる。

また前記本発明において、前記送出室の内部には、流体を放出してエジェクタ効果により前記送出室内を該送出室の外部よりも負圧とする導気管が配設されており、該導気管の流体を放出する先端部は、前記受け口と前記送出室の合流点よりも前記流体の下流側に配置されていることが望ましい。

この手段によれば、導気管から放出される流体が受け口から逆流しないようにし、また、エジェクタ効果が確実に得られるようにすることができる。

次に、添付図面を参照して本発明に係る実施形態について説明する。図１は本発明に係る液晶パネル用スペーサの散布装置の概略の全体構成を示す概略構成断面図である。フレーム１０の上部には供給室１１が設けられ、この供給室１１の内部には、後述するスペーサ容器２１、供給部２２、搬送部２３、搬送チューブ２４及び散布ノズル２５が配置され、散布ノズル２５は、供給室１１の底面の略中央に形成された開口部から下方に突出している。

供給室１１の下方には散布室１２が設けられ、散布室１２には、上部及び下部の開口した矩形の内壁１２ａが取り巻くように形成されている。内壁１２ａの内側下部には、液晶パネルを構成する一方の基板３０が収容されるようになっており、基板３０はその内面側を上に向けた状態で導電性支持板３１の上に載置されている。導電性支持板３１は昇降部材３２を介して駆動室１４内に配置された昇降機構３３に接続され、その下方に収容された駆動制御装置１５の指令に基づいて上下に昇降するように構成されている。

散布室１２の下方には搬送機構１３が配置されている。この搬送機構１３にはローラ軸の図の紙面と直交する方向の前後両端に取り付けられた多数の搬送ローラ１３ａが設けられ、これらの搬送ローラ１３ａは図示しない原動機によって回転して、搬送ローラ１３ａ上に載置された基板３０を順次図示左方から右方に搬送するように構成されている。なお、装置の最下段に配置された供給制御装置１６は、上部に配置されたスペーサの供給室１１内の各機器を制御するためのものである。

搬送機構１３は、図示左方から基板３０を搬送して図示中央に配置させる。このとき、昇降機構３３の昇降部材３２は下方に引き込まれており、導電性支持板３１は図示前後に配置された搬送ローラ１３ａの間に待避している状態となっている。次に、昇降部材３２を上昇させると、搬送ローラ１３ａ上に載置されていた基板３０は導電性支持板３１の上に載置された状態となり、導電性支持板３１とともに上昇し、図示のように散布室１２の下部に配置された状態となる。

後述するように散布室１２内にてスペーサ３５の散布が終了すると、昇降機構３３が稼動して再び導電性支持板３１は下降し、基板３０を搬送ローラ１３ａの上に載置した状態とする。そして、搬送機構１３は、基板３０を図示右方へと搬送していく。

次に、図２及び図３を参照して供給室１１内に配置された機器の構造を詳細に説明する。図２に示すように、スペーサ容器２１には、直径５〜１４μｍ程度のスペーサ３５が収容されている。スペーサ容器２１の下部開口は、供給部２２に設けられた給材室２２ａの上部開口と連通している。給材室２２ａの内部には、水平軸を中心として回転する回転体２６が収容され、この回転体２６には４つのフィン２６ａが設けられている。これら４つのフィン２６ａは、回転体２６が回転すると給材室２２ａの下部内面に実質的に摺接するように構成されている。フィン２６ａの先端部には、図の紙面と垂直な方向の中間部に切り欠き部２６ｂが形成されており、給材室２２ａは連通口２２ｃを介して配材室２２ｂに連通している。

配材室２２ｂは水平軸線を備えた円柱状の空間として形成されており、その配材室２２ｂにほぼ完全に充填される円柱形状の配材ローラ２７が収容されている。この配材ローラ２７の図の紙面方向と垂直な方向の中央部には、周回方向に環状に形成された配材溝２７ａが設けられている。配材ローラ２７は、上記の回転体２６とは逆方向に回転するように、図示しない駆動モータにギアを介して連結されている。配材ローラ２７の下部には、配材溝２７ａに対して水平方向に摺接する離反ブレード２８が導入されており、この離反ブレード２８の先端部２８ａの直下に排出口２２ｄが形成されている。

上記回転体２６の隣接する２つのフィン２６ａは、給材室２２ａの下部において所定量のスペーサ３５を給材室２２ａ内の他のスペーサから分離し、連通口２２ｃを介して配材室２２ｂに送り出すように作用する。このとき、上記切り欠き部２６ｂは、隣接する２つのフィン２６ａの間に収容されたスペーサ３５が配材室２２ｂに送り込まれるに従って２つのフィン２６ａの間の空間が負圧になることを抑制し、負圧によってスペーサ３５の送り出しが停止してしまうことを防止している。

連通口２２ｃから送り込まれたスペーサ３５は配材溝２７ａに収容され、配材ローラ２７の回転に従って配材室２２ｂの内面に沿って下方に移動し、やがて離反ブレード２８の先端部２８ａによって配材溝２７ａから排出口２２ｄを介して落下するようになっている。上記供給部２２の回転体２６及び配材ローラ２７の回転数は、上記供給制御装置１６によって制御されるように構成されている。

供給部２２の下方には搬送部２３が配置されている。この搬送部２３には、排出口２２ｄから落下したスペーサ３５を受ける受け口２９が設けられ、この受け口２９の開口縁には、上方に開く形状に形成されたテーパー面２９ａが設けられている。受け口２９は搬送部２３の内部に形成された水平軸線を備えた円筒状の内径９ｍｍの送出室４０に連通している。送出室４０の内部には、その軸線に沿って外径５ｍｍ、内径３ｍｍの導気管４１が図示右方から導入されている。導気管４１は図示右方において搬送部２３に接続された給気管４２に連通し、給気管４２から供給されるエアをその先端部４１ａから放出するようになっている。給気管４２の供給圧力は種々に調整されるがほぼ４ｋｇ／ｃｍ² 程度である。送出室４０の左端には接続管４３が接続され、この接続管４３の外周に上記の搬送チューブ２４（内径１０ｍｍ）が装着されている。搬送チューブ２４はスペーサ３５の付着し難い内面を備えた透明な樹脂チューブであることがメンテナンス上好ましい。導気管４１の先端部４１ａは、接続管４３の先端よりも図示左方に突出するように形成されている。なお、搬送部２３はステンレス鋼により形成され、受け口２９及び送出室４０の内面並びに導気管４１の外面は、スペーサ３５が付着し難いように鏡面に仕上げられている。

搬送部２３においては、給気管４２から供給されるエアを導気管４１の先端部４１ａから放出させることによって、エジェクタ効果によって送出室４０内を外側よりも負圧とし、上記排出口２２ｄから落下するスペーサ３５を吸引するため、半強制的にスペーサ３５を受け口２９から送出室４０内に引き込むようになっている。送出室４０に引き込まれたスペーサ３５は、導気管４１のエジェクタ効果によって図示左方に吸引され、搬送チューブ２４内に引き込まれ、そこから先は、導気管４１から放出されたエアに乗って搬送チューブ２４内を下流側に移動していく。ここで、導気管４１の先端部４１ａは、少なくとも受け口２９と送出室４０との合流点位置よりも図示左方（下流側）に配置されていればよい。これは、導気管４１から放出されるエアが受け口２９から逆流しないようにし、また、エジェクタ効果が確実に得られるようにするためである。ただし、本実施形態においては、先端部４１ａを接続管４３の先端よりも外側に突出させていることによって、清掃、部品交換等のメンテナンスをさらに容易にしている。本実施形態では送出室４０が受け口２９の直下よりも図示右方にまで延長形成されているが、送出室４０を受け口２９の直下から図示左方に伸びるように形成してもよい。導気管４１から放出されるエアの流量は、上記供給制御装置１６によって制御されるように構成されている。なお、導気管４１から放出させるのはエアに限らず、窒素ガス等の他の流体でもよい。

上記の供給部２２の排出口２２ｄの出口部と、搬送部２３の受け口２９の入口部とは、互いに５ｍｍ程度離れるように設定されている。これは、供給部２２内のスペーサ３５の通路と搬送部２３内の送出室４０とが気流に関して或いは圧力的に相互に影響し合わないようにするためであり、送出室４０内の負圧によって供給部２２内のスペーサ３５が吸い出されたり、逆に、送出室４０内において、下流側よりも受け口２９側が負圧になることによってエアが逆流したりすることを防止するためである。本実施形態では、供給部２２と搬送部２３とを別体に構成し、相互に所定の間隔で配置することによって、排出口２２ｄと受け口２９とを互いに離反させているが、このような構成に限らず、例えば、排出口２２ｄと受け口２９とを連通させて形成し、両者の間にエア等を導入するための給気口を設けてもよい。

図３に示すように搬送チューブ２４の下流側の先端部は、散布ノズル２５に接続されている。散布ノズル２５は、搬送チューブ２４と連通し、下端に散布口を有する散布孔２５ａと、この散布孔２５ａの途中に合流する導気孔２５ｂとを備えている。導気孔２５ｂには、図示しない給気管から高圧のエアが導入され、そのエジェクタ効果によって搬送チューブ２４内からスペーサ３５を引き込むようになっている。散布孔２５ａ内の散布口の近傍には、印加電極２５ｃが配置されている。この印加電極２５ｃには、図示しない電源から供給された電力を元に電圧コントローラを介して高電圧発生回路にて形成された負の高電圧（−１００ＶＤＣ）が導かれている。

図１に示す導電性支持板３１には接地電位が供給されていおり、上部の散布ノズル２５の印加電極２５ｃと導電性支持板３１との間には、大きな電位差に基づく電界が発生している。散布ノズル２５から散布されるスペーサ３５は、印加電極２５ｃによって負に帯電しており、その帯電状態において、散布室１２内の上記電界によって導電性支持板３１上の基板３０の表面上に、重力と電磁力との双方の影響下に散布される。液晶パネル用のスペーサ３５は、近年のセルギャップの低下とともに小径（数μｍ程度）となっており、自由落下では落下時間がかかるとともに、その落下方向も散布室１２内の気流（主に散布ノズル２５から放出されるエアによって発生する。）によって大きく影響される。これに対して、本実施形態では静電界によってスペーサ３５を基板３０上に導くようにしているので、基板３０上に従来よりも均一にスペーサ３５を散布することができる。

本実施形態においては、供給部２２によって制御された供給量で確実にスペーサ３５が供給されるように構成され、また、供給されたスペーサ３５は、搬送部２３においてエア圧によって搬送チューブ２４を介して散布ノズル２５に搬送されるように構成されているため、スペーサ３５の供給部においてスペーサ３５の供給量が変動したり、供給部２２と散布ノズル２５との間でスペーサ３５が滞留することによってスペーサ３５の散布量が変動したり、所望の散布量にならなかったりすることを防止することができる。さらに、供給部２２と、散布ノズル２５とを互いに接近して配置する必要がないため、供給室１１内の各部の配置を自由に行うことができ、スペーサ３５の散布装置における設計上の自由度を確保することができる。

さらに、本実施形態では、搬送部２３内において供給部２２から供給されたスペーサ３５が気流によってエア等の流体中にて攪拌されるため、スペーサ３５の凝集が低減されるとともに、スペーサ３５の散布量の短周期の変動も抑制されるため、より分散性が良好で、しかも安定したスペーサ散布を行うことができる。

図４には、上記実施形態とは異なる構造の散布ノズル５０を示す。この散布ノズル５０においては、供給室１１の底板上に固定された支持部材５１と、この支持部材５１にて支持された可撓性チューブ５２とが設けられる。この可撓性チューブは種々の樹脂製のチューブを用いることができ、また、上記実施形態における搬送チューブ２４自体を用いることも可能である。可撓性チューブ５２の先端部５２ａは、支持部材５１から下方に予め設定された長さＬだけ突出しており、何者にも支持されていないフリーの状態となっている。

この散布ノズル５０は、上記実施形態と同様の供給部２２、搬送部２３に接続されており、搬送部２３において放出されたエアにより搬送されてきたスペーサ３５は、可撓性チューブ５２を通過して先端部５２ａの突端にある散布口５２ｂから下方へ放出されるようになっている。このとき、搬送エアによって可撓性チューブ５２の先端部５２ａは図示一点鎖線に示すように揺れ、散布口５２ｂは散布室１２の上部にて往復動し若しくは回転する。このことによって、スペーサ３５は適度に分散された状態で散布される。可撓性チューブ５２の先端部５２ａの揺動の態様は、可撓性チューブ５２の材質や先端部５２ａの長さＬ並びに搬送部２３のエア流量等によって変動するため、基板３０上への散布状態が最も良好になるように適宜に条件を調整して行う。

図５には、別の散布ノズル６０の構造を示す。この散布ノズル６０は、放出チューブ６１を、供給室１１の底板に固定された円筒状突起６２の外周面上に螺旋状に巻回し、その先端部６１ａを供給室１１の底板に固定してさらに下方の散布室１２内に突出するようにしたものである。この放出チューブ６１は、それ自体絶縁性で、かつ、スペーサ３５との摩擦によって帯電する性質（以下、単に「帯電性」という。）を持つ材質の内面を備え、プラスチック材料等の各種樹脂、繊維等を用いて製造した帯電性を備えたチューブを用いることができる。放出チューブ６１自体が帯電性を備えていることによって、放出チューブ６１の巻回形状に沿って内部を通過するスペーサ３５は放出チューブ６１の内面と接触して擦られ、その内面を帯電させると同時に自身も静電気を帯びる。このようにして帯電したスペーサ３５は、上記実施形態と同様に、接地された導電性支持板３１上の基板３０に向かう静電力を受けながら散布される。

なお、図５に示す散布ノズル６０のように放出チューブ６１を螺旋状に巻回しなくても、放出チューブに他の形状の曲折部を設けることによっても同様にスペーサ３５を帯電させることができる。ただし、スペーサ３５の進行を極力妨げることなく、充分に帯電させるには、図５に示すように螺旋状に構成することが好ましい。また、この曲折部は、散布ノズルの一部としてではなく、搬送チューブ等の任意のスペーサの経路において設けてもよい。

さらに、図５に示す散布ノズル６０の先端部は、図３に示す散布ノズル２５の印加電極２５ｃを取り外したものに代えてもよく、或いはまた、図４に示す散布ノズル５０のように、少なくとも先端部を可撓性材料で形成し、その散布口を揺動させることによって散布状態の分散性や均一性を高めるようにしてもよい。

＜発明の効果＞
以上説明したように本発明によれば以下の効果を奏する。

請求項１又は請求項５によれば、流体圧を利用して供給されたスペーサを散布ノズルまで搬送するようにしたので、供給部と散布ノズルとの間に適宜のスペーサの搬送経路（流路）を設けても滞留や搬送量の変動が生じにくく、供給部と散布ノズルとの配置の自由度を確保しつつ、スペーサの目詰まりや散布量の変動を抑制することができる。また、流体圧によってスペーサを搬送することによってスペーサが流路中にて攪拌されるため、スペーサの塊や短周期の散布量の変動を防止することができる。

請求項２又は請求項６によれば、流体をスペーサの供給位置より下流側で導入することによって、供給位置において流体圧によってスペーサを引き込むことができるため、より確実にスペーサを搬送することができ、スペーサの滞留や逆流を防止することができる。

請求項３又は請求項７によれば、帯電性内壁を備えた曲折した流路中にて搬送することによってスペーサ自身が帯電性内壁と擦れ合うことによって帯電するため、帯電したスペーサ同士が反発してスペーサがかたまり合うことを防止することができ、また、基板の設置部にもスペーサとは異なる所定の電位を供給することによって、スペーサに電界から静電力を印加して散布することができる。

請求項４又は請求項８によれば、流体圧によって可撓性チューブの先端を振り子状に揺らしながらスペーサを散布することができるので、スペーサの散布分布をより均一化することが可能になる。

本発明に係る液晶パネル用スペーサの散布装置の実施形態の全体構成を示す概略構成断面図である。同実施形態におけるスペーサの供給部、搬送部の構造を示す断面図である。同実施形態におけるスペーサの散布ノズルの構造を示す断面図である。実施形態とは異なるスペーサの散布ノズルの構造を示す断面図である。さらに異なるスペーサの散布ノズルの構造を示す正面図である。

符号の説明

１０フレーム
１１供給室
１２散布室
１３搬送機構
１５駆動制御装置
１６供給制御装置
２１スペーサ容器
２２供給部
２３搬送部
２４搬送チューブ
２５，５０，６０散布ノズル
２９受け口
３０基板
３１導電性支持板
４０送出室
４１導気管
４１ａ先端部
４３接続管
５１支持部材
５２可撓性チューブ
５２ａ先端部
６１放出チューブ

Claims

粒状のスペーサを基板上に散布するための液晶パネル用スペーサの散布装置において、
前記スペーサを制御された供給量にて供給するための供給手段と、
供給された前記スペーサを流体圧により搬送するように構成された搬送手段と、
該搬送手段によって搬送されてきた前記スペーサを前記基板上に散布するための散布ノズルとを備え、
前記供給手段は前記スペーサを落下させる排出口を有し、
前記搬送手段は、前記排出口と離間して配設され前記スペーサを受ける受け口と、該受け口から前記スペーサが引き込まれる送出室を有し、
前記送出室は、該送出室の外部よりも負圧とされている
ことを特徴とする液晶パネル用スペーサの散布装置。
粒状のスペーサを基板上に散布するための液晶パネル用スペーサの散布装置において、
前記スペーサを制御された供給量にて供給するための供給手段と、
供給された前記スペーサを流体圧により搬送するように構成された搬送手段と、
該搬送手段によって搬送されてきた前記スペーサを前記基板上に散布するための散布ノズルとを備え、
前記供給手段は前記スペーサを落下させる排出口を有し、
前記搬送手段は、前記排出口と連通して配設され前記スペーサを受ける受け口と、該受け口から前記スペーサが引き込まれる送出室を有し、
前記排出口と前記受け口の間には流体を導入するための給気口が配設され、
前記送出室は、該送出室の外部よりも負圧とされている
ことを特徴とする液晶パネル用スペーサの散布装置。
請求項１または２において、
前記送出室の内部には、流体を放出してエジェクタ効果により前記送出室内を該送出室の外部よりも負圧とする導気管が配設されており、
該導気管の流体を放出する先端部は、前記受け口と前記送出室の合流点よりも前記流体の下流側に配置されていることを特徴とする液晶パネル用スペーサの散布装置。