JPH03148633A - スペーサー散布方法 - 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スペーサーを均一に散布
する方法を捷案するものであります。 〔従来の技術〕 近年、液晶を用いたディスプレイが時計、電卓、ワープ
口など多方面に利用されている。 液晶ディスプレイは通常、一対の基板の間に液晶をはさ
みこんだ構造をしており、この一対の基板の間隔を均一
にするためにガラスファイバーや球形の粒子等が、スペ
ーサーとして用いられている。 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、１種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、一度基板上
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（数ヶ〜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、スペーサ
ーを適当な有機溶剤と混合して、その混合液をノズルを
用いて散布する方法がある。この方法を用いた場合、混
合液が基板に届く前にすべての有機溶剤成分を気化させ
るように、ノズルと基板の間の距離を調整する、或いは
散布装置の内壁にヒーターを埋め込む等の方法で装置の
温度をあげるなどの方法を用いて基板上のスペーサーの
塊をスピンコード法に比較して少なくすることができる
。 しかしながら、この方法に用いる有機溶剤としては一般
にフロン系の溶剤やＩＰＡ（イソプロピルアルコール）
が多いが、現在フロンガスの使用による上空のオゾン層
の破壊が問題となっているため、将来的にはフロンガス
は使用不可能になるものと思われる。また、ＩＰＡを使
用した場合、散布の際に散布装置内がＩＰＡの蒸気で満
たされ、爆発の危険が非常に大きくなる。 さらに、この方法を用いた場合、複数の種類のスペーサ
ーを同一基板上に散布する際には一つのノズルで複数の
種類のスペーサーを同時に散布することはできないので
、複数のノズルを必要とする。 また散布の際、スペーサーを分散するために攪拌、或い
は超音波の印加を行うが、攪拌ではスペーサーの塊を減
らすことが難しく、超音波印加によればスペーサーの塊
を若干減らすことができるが、超音波印加により、混合
液の温度が上昇し、有機溶剤の気化が促進されることに
より、混合液中のスペーサー濃度が徐々に大きくなって
、散布が進むにつれ同じ条件で散布を行っても基板上の
スペーサーの量が増加してしまう。 以上の理由により、フロン系溶剤或いはＩＰＡを使わず
に散布する方法、好ましくは溶剤を用いないドライな方
法が望まれていた。 〔発明の構成〕 上記問題点を解決するために本発明は、はぼ密閉された
チャンバー内にスペーサーと基板とを配置し、前記チャ
ンバー内の圧力を急激に低下させることによりチャンバ
ー内にスペーサーを舞い上がらせ、基板上にスペーサー
散布を行うことを特徴とする。また、チャンバー内の圧
力を急激に低下させるためには、真空ポンプを用いるの
が好ましい、ここで用いる真空ポンプとしては、大気圧
から真空引きを行うことを考慮するとロータリーポンプ
、ダイアフラムポンプ、ドライポンプ、ターボボンブ等
が使い易い。 本発明は、従来から用いられているＴＮ型液晶表示装置
用のスペーサーや現在研究段階である強誘電性液晶表示
装置用のスペーサーの散布に用いることができる。 本発明を用いて基板上に散布されるスペーサーの量のｉ
ｌｉｆｆを行う方法としては、最初にチャンバー内に配
置するスペーサーの量を調節する方法や、或いはチャン
バーと真空ポンプとの間にコンダクタンスの大きいライ
ンと小さいラインとを接続しておき、どちらのラインを
用いて排気を行うかによって調節することもできる。 ところで、一般に強誘電性液晶表示装置はＴＮ型液晶表
示装置に比較してより均一な基板間隔が要求され、その
ために多量のスペーサーを必要とする。この点に関し、
本発明を用いた場合、ＴＮ型液晶表示装置用のスペーサ
ーはその径が太きくかつ重いため装置内を真空にされて
も舞い上がる量カ少ない、その結果基板上に散布される
スペーサー数も少なくなる。それに対し、強誘電性液晶
表示装置用のスペーサーはその径が小さく軽いためチャ
ンバー内の圧力が急激に低下したときに舞い上がる量が
多く、そのため基板上に散布されるスペーサー数も多く
なる。従って、この点において本発明は非常に使い易い
ものとなっている。 以下、実施例を用いて本発明を説明する。 （実施例１〕 本実施例においては、ＳＴＮ型液晶表示装置作製の際に
本発明を用いた場合について示す。 ２枚のガラス基板上に公知のＤＣマグネトロンスパッタ
法を用いて、ＩＴＯｉ膜を作製し、フォトリソ工程によ
り電極を作製した。そして、基板の電極作製面上に印刷
法によってポリアミック酸を塗布し、熱処理をすること
によりポリイミド薄膜を得た。その後両方の基板上に綿
布を用いてラビング工程を行った。この時ラビングの角
度に注意する。 次に一方の基板のポリイミド薄膜作製面に第１図に示す
ようなスペーサー散布装置を用いて直径６．２μｍのＳ
ｉＯ□からなる球形粒子を散布した。この時の散布の方
法としては基板（１）をテーブル（２）上に設置し、８
０ｍｇのスペーサー（３）をチャンバー（ａ内に配置す
る。そしてロータリーポンプ（５）に接続されているラ
イン（６］のバルブ（７）を開け、１．５秒後にバルブ
（７）を閉じた。バルブ（７）を開けた瞬間、チャンバ
ーの窓からスペーサーの舞い上がるのを観察することが
できた。なお第１図におけるライン（６）の内径は５０
．５ｍｍである。 その後チャンバー（４）内にＮ２導入口（８）よりＮ、
を徐々に導入し、チャンバー（４）内を大気圧に戻した
後基板を取り出すまでに約３０秒の間隔をあけた。 この後、他方（スペーサーを散布しなかった）の基板上
にスクリーン印刷法によりエポキシ系の接着剤をシール
印刷し、貼り合わせを行った。この時、前に行ったラビ
ング方向の角度が互いに２４０度になるようにする。 そして顕微鏡を用いて、実際に散布したスペーサーを計
数した。その結果を第１表に「本実施例Ｊとして示す。 また比較例として従来のスピンコード法（比較例１）や
、溶剤（ＩＰＡ）にスペーサーを混合し、ノズルを用い
て散布する方法（比較例２）を用いた場合についても示
す、どの場合も散布されたスペーサ一敗が平均９０個／
園−１程度になるように調整した後で行った実験結果で
ある。 また、どの場合も２０枚のセルを作製して第２図に示す
Ａ−Ｌの１２ケ所について計数し、平均を示した。 （以下余白） 第１表 １１　本実施例　　比較例１　　比較例２１１Ａ１　　
８５　　１　　５５　　１　　８３　　１１Ｃ１９９１
ｓｌ＋　　　９４　　１ １Ｅ１　　９１　　　　１１５　　１　　９１　　１１
０１　　８４　　　Ｉ　　１２１　　１　　７６　　１
１Ｃ１７９１１１３１７１１ １Ｅ１　　８４　　１　　Ｉｌｌ　　　ｌ　　１１３　
　　＋１に１　　　Ｂ４　　１　　６２　　１　　８２
　　１１ｔ、ｌ　　　８２　　１　　６３　　１　　８
４　　１表から明らかなように、本実施例においては非
常に均一な散布ができ、基板上の場所による差がほとん
どないことがわか弔、それに比較してスピンコード法を
用いると基板の中心部分にスペーサーが多数散布され均
一性に欠け、また比較例２はスピンコード法に比較する
と多少均一になってはいるが、本実施例には到底及ばな
い。 さらにスピンコード法では、多数のスペーサーの塊が生
じたが、本実施例においてはスペーサーの塊はほとんど
生じなかった。 この後で、公知の真空注入法を用いて液晶を注入した。 液晶注入後のセルの状態はセルの中心部が膨らんでしま
っているので、ここでセルに圧力を加えて余分な液晶を
セルの外へ追い出した。この後セルの注入口を封止した
。 そして２枚の偏光板を３種類の方法でスペーサーを散布
したすべてのセル（３種類×２０枚−６０セル）に貼付
して表示を行った。すると、スピンコード法を用いて散
布を行ったセルに関しては色ムラが目立った。特にセル
の中心部分は背景の色が黄色から赤色に変わっていて、
中には紫色がかっている部分の目立つセルもあった。こ
れは、セルの中心部分がまわりの部分に比較して厚くな
っているからである。 また、特に本発明において、スペーサーを入れる容器を
第３図に示すようにやや底の深いものにすることによっ
て、基板上に散布されたスペーサーの塊を減らすことも
できる。これは乾いた状態のスペーサー中にもいくらか
の塊ができていて、このスペーサーの塊は他の分散して
（，１るスペーサーに比較して重いため、装置内を減圧
しても第３図に示す容器の縁部を越えることができず、
基板上に散布されないものと思われる。 さらに容器の縁部からスペーサーの上面までの距離（第
３図においてＬで示した部分）を調節することによって
基板上に散布されるスペーサーの量を調節することもで
きる。 〔実施例２〕 ＳＴＮ型液晶表示装置や、強誘電性液晶表示装置など複
屈折効果を利用して表示を行う液晶表示装置の場合、基
板の間隔が微妙に違っていると表示の際に色ムラを引き
起こすことが知られている。 この対策として大きさの違う２種類のスペーサーを散布
することが非常に有効であることがわかっている。本実
施例では強誘電性液晶表示装置を作製する際に、複数の
種類のスペーサーを散布する場合について示す。 実施例１と同様な工程により２枚の基板上に■Ｔｏ電極
を作製した。そして、一方の基板の電極作製面に実施例
１と同様にポリイミド薄膜を作製し、ラビング処理を行
った。 そして第１図の装置内に直径２．５ｐｍのＳｉｎ、粒子
と直径５−５ｐｍのエポキシ系粒子をセットし、実施例
１と同様にバルブを開け、チャンバー内の排気を行うこ
とによって、２種類のスペーサーを同時に基板上に散布
した。こうして、２種類のスペーサーを１回の工程で散
布することができるため、工程の短縮を実現することが
できた。 〔実施例３〕 本実施例においては、強誘電性液晶表示装置作製の隙に
本発明を用いた場合について示す。 ガラス基板上に公知のＤＣマグネトロンスバフタ法を用
いて、ＩＴＯＦｌＩ膜を作製し、フォトリソ工程により
電極を作製した。そして、基板の電極作製面上に印刷法
によってポリアミック酸を塗布し、熱処理をすることに
よりポリイミド薄膜を得た。その後基板上に綿布を用い
てラビング工程を行った。この時ラビングの角度に注意
する。 次に基板のポリイミド薄膜作製面に第４図に示すような
スペーサー散布装置を用いて直径６．２ｐｍのＳｉＯ□
からなる球形粒子を散布した。この時の散布の方法とし
ては、基板（１）をホルダーθθ内に設置し、ロード室
０５）内にセットする。そして、ディスペンサー０６）
でスペーサーを−定置（本実施例では６０ｍｇ）ずつテ
ーブル面上に落とし、ロータリーポンプ（５）に接続さ
れているライン０２）のバルブ０１を開け、スペーサー
を舞い上がらせた状態で、搬送系（図示しない）で基板
を１枚ずつロード室０５）から散布室６１内へ搬送する
。そしてロード室Ｑ９から散布室Ｑｌへ搬送された基板
は、そのままアンロード室０１に搬送され、アンロード
室ＯｇＩ内に配置されたホルダー（１１”）内にセット
される。 なお第４図におけるライン＠の内径は５０．５ｍｍであ
る。 この後、スペーサーを散布しなかった基板上にスクリー
ン印刷法によりエポキシ系の接着剤をシール印刷し、貼
り合わせを行った。この時、前に行ったラビング方向の
角度が互いに２４０度になるようにする。 そして顕微鏡を用いて、実際に散布したスペーサーを計
数した。その結果を第２表に「実施例３Ｊとして示す、
また第４図においてライン０２）を用いずにライン０４
を用いた場合の散布結果を［実施例３”Ｊとして第２表
に示す。ただし、ライン０７０の内径は２１．５ｍｍで
ある。 また、どちらの場合も２０枚のセルを作製して第２図に
示すＡ−Ｌの１２ケ所について計数し、平（以下余白） １＼、／／ 第２表 　１実施例３１実施例３゜　Ｉ Ａ１　　ｓｓ　　　　５５　　 １８１　９８　１　４Ｂ　　　 １Ｅ１　８４　１　４５　　　＋ １０１　８５　　ｌ　　５６　　１ ｃ１　９０　１　５１　　１ Ｊｕｌ　　８９　１　５４　　１ Ｋ　　８４　　　４９　　１ １ｔ、ｌ　　ａｓ　　ｌ　　５６　　１表から明らかな
ように内径の小さい（コンダクタンスの小さい）ライン
を用いて排気を行うことにより、やや少量の散布を行う
ことができる。これにより、ラインの内径によってスペ
ーサーの散布量を調節できることがわかる。 〔効果〕 以上述べた内容から、本発明を用いることにより、フロ
ン、ＩＰＡ等の溶剤を使わずに、しかも非常に均一にス
ペーサーを散布することができた。 また、複数の種類のスペーサーを散布する時にも本発明
は非常に有効で、スペーサーの塊をほとんどなくすこと
ができるうえに、同時に散布することができ、工程の短
縮化がはかれた。

【図面の簡単な説明】

第１図、第４図は本発明によるスペーサー散布装置の概
略図を示す。 第２図は実施例におけるスペーサーの計数点。 基板間隔の測定点を示す。 第３図はスペーサーの容器を示す。 ｌ・・・基板 ３・・・スペーサー ４・・・チャンバー ５・・・ロータリーポンプ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ほぼ密閉されたチャンバー内にスペーサーと基板と
   を配置し、前記チャンバー内の圧力を急激に低下させる
   ことによって前記チャンバー内にスペーサーを舞い上が
   らせ、前記基板上にスペーサーを散布することを特徴と
   するスペーサー散布方法。