JPH02168234A - スペーサー散布方法とスペーサー散布装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の利用分野） 本発明は液晶セル用の基板上に複数の種類のスペーサー
を散布する際の低コスト化、かつ均一な散布を行う方法
を提案し、さらには前記目的のための装置を提案するに
ある。

（従来の技術） 液晶表示装置は低消費電力、軽量等の利点を有するため
時計、電卓、パソコン、ワープロ等広い範囲に用いられ
ている。

液晶表示装置は一対の基板の間に液晶を封じこめた構造
を有しているが、基板間隔（以下セル厚という）を均一
にするためにガラスファイバーや球形粒子等がスペーサ
ーとして用いられている。

そして近年ではセル厚を均一にすることの重要性が増し
、複数の種類のスペーサーが用いられることが当然のご
とくなっている。

液晶セル作製の際のスペーサー散布工程において、従来
用いられてきた方法の１つとしてスピンコード法がある
。この方法は、ｆｉｌ類或いは複数の種類のスペーサー
をアルコール、フロン等の溶媒にある割合で混合した混
合液を基板上にある一定量滴下し、基板を回転すること
によってスペーサーを基板上の全面に存在せしめる方法
である。

しかしながらスピンコード法を用いた場合、−度基板上
を混合液で浸し、その後乾燥が行われるため基板上にス
ペーサーの塊（数ケル数十ケ）が残ることが多く、その
まま基板の貼り合わせ工程に進んだ場合、スペーサーの
塊の存在する部分とその周囲のセル厚がまわりの部分よ
り大きくなってしまう、その結果基板に形成された電極
間に電圧を加えた時の電界強度が他の部分より小さくな
り液晶のスイッチングに悪影響を与えることが明らかに
なっている。さらにＳＴＮ型或いは強誘電性液晶を用い
た表示装置のように液晶の屈折率異方性を利用して表示
を行う場合には色ムラをも引き起こす。

また一般にスペーサー周辺では液晶の配向不良領域が発
生するが、スピンコード法により散布を行った場合スペ
ーサーを基板全面に行き渡らせるために回転による遠心
力を利用しているので、スペーサーが基板中心から放射
状に配置されてしまい、前記配向不良領域が放射状に連
なりそれが表示の際認識されてしまうため表示品質が大
幅に低下してしまう、そのうえスピンコード法で複数の
種類のスペーサーを散布する際にはスペーサーの重さの
違いによって基板中心部分と周辺部分とではスペーサー
の割合が変化し、その結果基板間隔の不均一性が生じる
。

スペーサーを散布するための他の方法として、１種類或
いは複数のスペーサーを溶媒と混合し、その混合液をノ
ズルを用いて１つの密閉空間で散布する方法がある。こ
の方法を用いた場合、スピンコード法のようにスペーサ
ーの塊が基板上に残る可能性は減るが、スペーサーを実
際に散布した量のうち基板上に残る量が約０．５〜１０
％程度と非常に効率が悪くなってしまう。特に強誘電性
液晶用のセルの場合には、スペーサーの大きさとして２
μｍ程度と非常に小さいサイズが要求される。

このような小さいサイズのスペーサーは当然の如く軽い
ため、散布直後に空間に漂うスペーサーが多いため散布
効率が０．５〜２％程度となってしまう。現在−最に使
用されているガラスファイバーや接着力を有するエポキ
シ系のスペーサーはＩｇ当りの単価が３万円〜５万円と
非常に高価なものであるため、上記のような散布効率で
は非常に製造コストが高（なってしまう。

さらに複数のスペーサーを同時に散布するために以下の
ような問題点も生ずる。

まず第１に複数の種類のスペーサーの比重が一般に異な
るため混合液を入れた容器の中で、スペーサーの種類ご
とに重い粒子を下にして層が形成される。当然撹拌しな
がら散布を行うが、比重の違いは無視できず、結果的に
散布が進むにつれ各スペーサーの混合液中に占める割合
が変化し、基板上に散布される個々のスペーサーの割合
も徐々に変化することになり、セル厚の不均一をもたら
す。撹拌の程度を大きくするために超音波を使うことも
考えられるが、長時間超音波をかけ続けると混合液の温
度が上昇し、アルコール、フロン等の溶媒の蒸発量が大
きくなるために混合液中のスペーサー濃度が次第に大き
くなってしまう。その結果基板上のスペーサー量も多く
なり、液晶セルをデイスプレィとして表示させた時のコ
ントラストの低下も生ずる。さらにエポキシ系のような
接着力を有するスペーサーが用いられる場合には、温度
上昇−により化学反応が進行してしまい塊が生ずる、或
いは接着力が低下する等の問題点を生ずる。

（発明の構成） 本発明は液晶セル用の基板上にセルの基板間隔を均一に
保つための複数の種類のスペーサーを散布する工程にお
いて、１種類ずつスペーサーを散布し、かつスペーサー
の種類ごとに散布する空間を相違させた方法、或いはス
ペーサーを散布するための手段を備えた複数の容器を連
接して有し、それぞれの容器間に油容器で散布されたス
ペーサーが混合しないための弁を設けた装置を使用する
ことにより、上記問題点を解決することを特徴とする。

ここで「散布」とはスペーサーと溶媒の混合液を噴霧す
ることにより基板上にスペーサーを存在せしめることを
いい、「スペーサーを散布するための手段」とは、例え
ばノズルのように散布するための手段であればなんでも
良い。

本発明においては１種類ずつスペーサーを散布するため
に複数の種類のスペーサーの比重の違いを無視すること
ができ、非常に均一なセル厚を得ることができる。さら
にスペーサーの種類ごとに散布する空間を相違させてい
るために、基板上に存在せしめることができなかったス
ペーサーを回収することができるので、散布効率の非常
に低い強誘電性液晶用の小さいスペーサーでも有効に利
用でき製造コストを低下させることができるものである
。そのうえ、従来のスピンコード法とは全く違う思想に
よってなされる方法であるから、スピンコード法の問題
点は全く解消されるものである。

以下に実施例を示し、本発明を説明する。

（実施例１） Ｉ　Ｔｏ　（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　０ｘｉｄｅ）電極
を有するソーダガラス基板上に液晶分子を配向させるた
めのポリイミドを印刷法によって２００人の厚さに形成
した後、綿布を用いて表面を擦った第１の基板上に直径
２μｍのＳｉＯ□ｉＯ□イソプロピルアルコールｌｌ中
に０．２ｇ混合し、撹拌しながら第１のノズルを用いて
第１の密閉空間内において散布した。

次に直径５．５μｍの接着性を存するエポキシ系粒子を
イソプロピルアルコールｌｌ中に０．５ｇ混合し、撹拌
しながら第２のノズルを用いて第２の空間、内で散布を
行った。

またＩＴＯ電極を有するソーダガラス基板上にＳｉＯ□
系絶縁層絶縁膜法によって５００人の厚さに塗布した後
、エポキシ系シール材をスクリーン印刷法によって形成
した第２の基板を前記第１の基板と貼り合わせ、液晶を
注入した。以上の方法によって液晶セルを５０枚作成し
た。この５０枚のセルを第１図に示すＡ〜Ｌの１２箇所
についてスペーサー数をそれぞれ計数し、セル厚を測定
した。スペーサー数についてはＡ−、Ｌの各場所ごとの
５０セルの平均を第１表に示し、セル厚についてはＡ〜
Ｌの１２箇所についてそれぞれの場所ごとの５０セルの
平均を第２表に示す。

また比較例１としてイソプロピルアルコールｌｌ中に２
μｍのＳｉＯ□ｉＯ□０．２ｇと接着性を有する５、５
μｍのエポキシ系粒子を０．５ｇ混合し、同時に散布し
た場合（他の条件は実施例１と同し）の測定結果もスペ
ーサー数について第１表に、セル厚について第２表に示
す。なお、表中の数字についてスペーサー数の単位は（
ケ／ｍｍ２）である。

第　　　　　１　　　　　　表 第 表 表に示すように異種のスペーサーを別々に散布すること
により、均一な散布を行うことができ、均一なセル厚を
得ることができた。

（実施例２） ＩＴＯ電極を有するソーダガラス基板上に、液晶分子を
配向させるためのポリイミドを印刷法によって２００人
の厚さに形成した後、綿布を用いて表面を擦った第１の
基板上に、直径２ａｍの５μｍ１粒子、直径２．５μｍ
のポリスチレン粒子、直径５．５７ｚｍの接着性を有す
るエポキシ系粒子を散布する際に第２図に模式的に示す
本発明による装置を用いた。

スペーサー供給ｌにイソプロピルアルコールｌｌ中に２
ｇｍの５μｍ１粒子を０．２ｇ、２°にイソプロピルア
ルコール１！中に２．５ＩＩｍのポリスチレン２Ｍ子を
０．２ｇ、２”にイソプロピルアルコール１！中に５．
５μｍのエポキシ系粒子を０．５ｇ混合した混合液を撹
拌した状態で準備し、基板を空間４にセットする。ｌか
らは圧力２．５ｋｇ／ｃｍ”のドライエアーがノズル３
．３°、３パに供給されている。

開閉可能な仕切り弁６．６′を閉じた状態でノズル３で
散布を行った後、吸気口５から吸気することによって４
内に浮遊するスペーサーを回収する。

その後仕切り弁６を開け、図面には記載していない搬送
機構によって空間４°に基板を移動し６を閉じた後、６
゛も閉じた状態で同様にノズル３′を用いて直径２．５
μｍのポリスチレン粒子を散布する。全く同じように空
間４°°でエポキシ系粒子を散布することによって散布
工程が終了する。５．５°、５”°から回収したそれぞ
れのスペーサーは他の種類の粒子と混じっていないので
分級することなく再利用できる０以上の方法により５０
枚の基板に散布を行い実施例１と同様な方法で作製した
第２の基板と貼り合わせて液晶を注入した。このように
して作製した５０枚のセルについて第１図に示すＡ−Ｌ
の１２箇所についてスペーサー数をそれぞれ計数し、セ
ル厚を測定した。実施例１と同じようにスペーサー数に
ついてはＡ−Ｌの各場所ごとの５０セルの平均を第３表
に示し、セル厚についてはＡ−Ｌの１２箇所についてそ
れぞれの場所ごとの５０セルの平均を第４表に示す、ま
た比較例２として、イソプロピルアルコールｌｌ中に２
μｍのＳｉ０ｇ粒子を０．２ｇと２．５μｍのポリスチ
レン粒子を０．２ｇと５．５μｍのエポキシ系粒子０．
５ｇとを混合し、同時に散布した場合（他の条件は実施
例２とすべて同じ）の測定結果もスペーサー数について
は第３表に、セル厚については第４表に示す。なお第３
表に示される数値の単位はケ／ｒａｒｅ”である。

第　　　　３　　　　表 第 表 表に示すように、本発明による装置を使用することによ
りスペーサーを均一に散布することができ、均一なセル
厚を得ることができた。

また第２図に示す装置を使用することにより、基板上に
散布することができなかったスペーサーを回収して再利
用することができたので実際に使用したスペーサーの量
は比較例２の場合と大きく異なった０例えば、Ｓｉ０１
粒子では比較例２の場合の散布効率が２．３％であった
のが実施例２では３８．９％と大幅に上昇した。またポ
リスチレン粒子では比較例２の場合が３．８％であった
のが実施例２では４２．３％と大幅に上昇した。さらに
エポキシ系粒子の場合に至っては、比較例２の場合には
５．４％であったのが実施例２においては５０．１％と
大幅に上昇した。

さらに本発明の装置においては、多（の機能を付加させ
てさらに良好な結果を得ることができるものであり、以
下に実際に機能を付加させた装置とその装置を用いてス
ペーサーを散布した結果について示す。

（実施例３） 第３図の装置は第２図の装置に７のヒーター、８．８’
　　　８”のスペーサー収集口、先端部に超音波を印加
できるようにしたノズル９．９゛、９”を付加したもの
で、ヒーター７は散布された溶媒を基板に到達する前に
完全に気化させるためのもので、ノズル９．９°、９°
”は先端部に超音波を印加して、７．９ともにスピンコ
ード法において顕著に見られたスペーサーの塊をより少
な（するためのものである、スペーサー収集口８．８“
、８°゛は、装置の側壁についたスペーサーを溶媒或い
は水のみを散布することにより流し落とし、溶媒或いは
水に混ざったスペーサーを回収するために設けたもので
、ここで回収されたスペーサーは乾燥することによって
再利用できるものである。

本装置を用いて実施例２と同様にして５０セル作製し、
実施例２と同様な測定を行った。その結果をスペーサー
数、セル厚について第５表に示す。

なお表中に示すスペーサー数の単位はケ／ｍｔｔｒ　”
である。

第 表 表に示すように、本発明による装置に付加機能を加える
ことで、さらに均一性の高いセルが得られた。

また第３図に示す装置を使用することにより、基板上に
散布することができなかったスペーサーの回収がより効
果的に行なえた。例えば、ＳｉＯ□粒子では実施例３に
おいては散布効率が４８．９％と大幅に上昇した。また
ポリスチレン粒子では５４．８％と上昇した。さらにエ
ポキシ系粒子の場合に至っては、５８．２％となり大幅
に製造コストを低下させることができた。

〔効果〕

以上のように本発明による方法、装置を用いることによ
って均一なセル厚が得られ、表示品質の高い液晶セルが
得られるものであり、さらには製造コストをも低下させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はスペーサーの計数点、セル厚の測定点を示す。 第２図は本発明による装置の例を示す。 第３図は本発明による装置の１例を示す。 弔 図 弔 つ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板上に複数の種類のスペーサーを散布する工程に
   おいて、１種類ずつスペーサーを散布し、かつスペーサ
   ーの種類ごとに散布する空間を相違させたことを特徴と
   するスペーサー散布方法。 ２、それぞれが、スペーサーを散布するための手段を備
   えた複数の容器を連接して有し、それぞれの容器間には
   それぞれの容器において散布されたスペーサーが混合し
   ないための弁を設けたことを特徴とするスペーサー散布
   装置。