JPH0323420A - スペーサー散布装置と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−に散布
する方法を提案し、さらにはスペーサーを均一に散布す
るための装置を提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
ロ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ハ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ト法がある
。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、フロン等の熔媒にある割合で混合した混合
液を基板Ｅにある一定量滴下し、基板を回転することに
よってスベサーをＬ（板上の全面６こ在在せしめる方法
である。

しかしながらスビンコート法を用いた場合、一度基仮−
４二を混合ｌ夜で浸し、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〜数十ヶ）が残ることが多く
、そのまま基板の貼り合わセ工程に進んだ場合、スペー
サーの塊の７Ｙ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。その結果基板に形威さ
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ノ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型或いは強講電性液
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、スピンコート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
１陥に低下してしまう。そのうえスビンコート法で複数
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し
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にスペーサーの
塊をスビンコート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Ｎ？ｇ剤としテハ一
般にフロン系の溶剤やＩＰＡ（イソプロビルアルコール
）が多いが、現在フロンガスの使用による」二空のオゾ
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、ｎＪｉ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。

また散布の際、スペーサーを分散するために撹拌、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し条件で散布を行っても基板上のス
ペーサーの星が増加してしまう。

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、基板上にスペー
サーを散布する際に、スペーサーを帯電させることによ
り、スペーサーの凝’Ａ　を防＜スペーサー散布方法で
あり、さらには、スペーサーを散布する手段と、スペー
サーを帯電させるために放電を生しせしめる手段を有す
るスペーサー散布装置であることを特徴とする。

また、複数の種類のスペーサーを敗布する際に第１のス
ペーサーを帯電させて敗布した後、基板を電気的Ｃこ中
性にした後、第２のスペーサーを；ＨＰ電させて散布を
行うことを特徴とする。

本発明において、スペーサーを帯電させる方法としては
、従来静電塗装などに用いられてきたコロナ放電等、公
知の方法を用いることができる。

ただし従来の静電塗装においては、均一に、しかもムラ
なく塗装を行うため帯電した塗装粒子が対象物に到達し
た後電荷を逃してやり、電気的に中性な粒子とする必要
があった。なぜなら帯電したままの状態では、対象物上
のある点にある塗装粒子（帯電状態）が到達した後、そ
の点のすぐ近傍に次の粒子が到達しようとしてもクーロ
ンカにより斥力をうけるため、到達できず、従って均一
な塗装ができなくなるからである。しかしながら本発明
において、スペーサー同志の間にはある程度の距離が必
要であるため、このクーロン斥力を利用することができ
る。従って散布の最中は基板（対象物）は電気的に浮い
た状態にしておいて、散布終了後基板をアースと接続、
或いはイオンブローにより電気的に中性にすることによ
り、後になって電荷を持ったほこり等の異物を引き寄せ
ないようにすることができる。

本発明を用いることにより、フロン系或いはＩＰＡ等の
溶剤を使わずにスペーサーを散布することができるのに
加えて、基板上にスペーサーの塊を作ることなくスペー
サーを散布できる。

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マグ不トロンスパッタ
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ンク酸を塗布し、熱処理をすること
によりボリイミト゛蒲膜を得た。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。

次のスペーサー散布工程の後に行う貼り合わせ工程時に
２枚の基板のラビングの角度が２４０’Ｃの角度になる
ようにする。

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
ｉｎ．からなる球形粒子を散布した。

この時の散布の方法は基板（１）をテーブル（２）上に
設置し、ドライエアー導入口（３）よりドライエアーを
スペーサー槽（４）に導入し、スベーサ−（５）を電極
を兼ねる散布口（６）から吹き出して基板（１）上にス
ペーサーを散布する。この時同時に、互いに３０ｃｎ＋
離れている電極（６）　，　（７）間に１５ｋＶの電圧
を加え、コロナ放電を生しさせ、スペーサーを４１シ電
させる。なお、散布口（６）は電極を兼ねており、敗布
目の内径は１２μｍのものを使用した。また、散布中は
スペーサーを分散させるため、窒素導入口（８）からＮ
２を吹き出しておいた。

これにより、おのおののスペーサーは同じ極性に帯電す
るため、基板上に散布されたスペーサーをある一定の距
離以上離れて存在せしめることができ、基板上のスペー
サーの数についても従来に比較して、場所による差がほ
ぼなくなって均等に散布することができる。

この後、他方（スペーサーを敗布しなかった）の基板上
にスクリーン印刷法によりエボキシ系の接着剤をシール
印刷し、貼り合わせを行った。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ｒ本実施例」として示す。また比較例として従来の
スビンコート法（比較例Ｊ）や、溶剤にスペーサーを混
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
ー数が９０個／ＩＩＩＩ１２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。

第１表 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
とがわかる。それに比較してスピンコート法を用いると
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はスヒンコート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。

さらにスビンコート法では、多数のスペーサの塊が生じ
たが、本実施例においてはスペーサーの塊はほとんど生
しなかった。

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Ｘ２０枚−６０セル）に貼付
して表示を行った。すると、スピンコート法を用いて散
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。

また、本実施例において用いたドライエアーは、その含
有する水分が２　ｐｐｍ程度のエアーを用いた。

もし、水分含有量が多いエアーを使用すると、スペーサ
ー同志が離れにくくなる上に水分が基板上に残り、液晶
注入工程の後に液晶とまざりあい、液晶の劣化を促進し
てしまうことがわかった。そのため、ドライエアー中の
水分含有量は１％以下であることが必要である。

〔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ｌと同様な工程により２枚の基板上にＩＴｏ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と同様にボリイξド薄膜を作製し、ラビング処理を行
った。

そして第１図の装置を用いて直径２．５μｍのＳｉＯ２
粒子を準備し、１′ライエアーを導入口（３）より吹き
出し、散布口（６）よりスペーサーを吹き出して基板（
１）上に敗布する。この時同時に３０ｃｍ離れて配置さ
れている電極（６）　，　（７）間で放電を生しさせス
ペーサーを帯電させる。なお、今回の散布においては、
散布口（６）の内径が５μｍのものを用いた。また電極
間にはやはり１５ｋＶを印加した。

こうして２．５μｍ径のスペーサーの散布終了後、イオ
ンブローを行い、十分時間が経過して基板上の電荷を中
和した後、内径が１２μｍの散布口を用いて５．５μｍ
径のスペーサーの散布に移る。

まずスペーサー槽内のスペーサーを５．５μｍ径のエボ
キシ粒子に取りかえ、電極（６）　，　（７）間の距離
を５０ＣＩ＋に配置する。

本実施例のスペーサー散布は、２．５μｍ径のスペーサ
ー（第１のスペーサーとする）を散布する際には、電極
を３０ｃｖａ離し、１５ｋＶ印加して放電を生しせしめ
たのに対し、５．５μｍ径のスベーサ−（第２のスペー
サーとする）を散布する際には電極間距離を５０ｃｍと
し、８ｋＶの印加で放電を生しせしめた。すなわち、第
１のスペーサーを散布する際の放電エネルギーは第２の
スペーサーを敗布する際の放電エネルギーよりも大きく
、従って第１のスペーサーは第２のスペーサーよりも強
く帯電するため、互いに及ぼすクーロン力が大きく、基
板上に散布される単位面積あたりのスペーサー数は第１
のスペーサーの方が第２のスペーサーより少なくなる。

実際、基板上に散布されたスペーサーの計数を基板の貼
り合わせ工程後で行った結果を実施例１と同様に第２表
に示す。

なお、実施例ｌと同様にＡ−Ｌは計数点を示し、測定を
行ったセルの数は２０枚である。

なお第２表においては比較例３としてスピンコート法に
よって同じ２種類のスペーサーを散布した場合の計数結
果を示す。本実施例，比較例３は、ともに基板上に散布
される第ｌのスペーサーに関しては９０個／ｍｍ”、第
２のスペーサーに関しては５０個／ｍ一になるように調
整した後行った。

第　　２　　表 １ ＃ｋ布することができた。

さらに光の干渉を利用して第２図に示すＡ−Ｌの１２ケ
所について基板間隔の測定を行い、その結果を第３表に
示す。なお、測定値は２０枚のセルの平均値であって、
単位はμｍである。

第３表 表から明らかなように本実施例を用いて複数の種類のス
ペーサーを散布した場合、非常に均一に表からわかるよ
うに、本実施例では基板間隔の均一性が非常に良く、実
際に液晶を注入した後においても、色ムラは発見できな
かった。しかし、スピンコート法を用いてスペーサー散
布を行ったセル（比較例３）は基板間隔の均一性に欠け
、実際液晶を注入したところセルの周辺部分は背景かう
すい黄色であったのに対し、セルの中心部分が赤っぽく
、場所によっては紫がかっている部分もあった。

，以上により、本実施例は複数の種類のスペーサーを散
布する場合にも非常で有効であることが理解できる。

また第１図において、ドライエアー導入口（３）から散
布口（６）へのバイパスラインを設ければ、散布終了後
にエアーをスペーサー槽（４）を通さずに吹き出すこと
ができるので、散布工程とイオンブローエ程との切り換
えを迅速に行うことができる。実際、バイパスラインを
設けたことにより、タクトタイムを約半分にすることが
できた． 〔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。

【図面の簡単な説明】

第１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。 基板 テーブル ドライエアー導入口 スペーサー槽 スペーサー 散布口をかねた電極 ７ ・電極 ８ ・窒素導入口 ！ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板上にスペーサーを散布する際に、スペーサーを
   帯電させることにより、スペーサーの凝集を防ぐことを
   特徴とするスペーサー散布方法 ２、基板上にスペーサーを散布するための装置であって
   、スペーサーを散布する手段と、スペーサーを帯電させ
   るための放電を生じさせる手段を有することを特徴とす
   るスペーサー散布装置。 ３、基板上にスペーサーを散布する際に、スペーサーを
   帯電させて散布を行った後、基板を電気的に中性にする
   ことを特徴とするスペーサー散布方法。 ４、基板上に２種類のスペーサーを散布する際に、第１
   のスペーサーを帯電させて散布を行った後、基板を電気
   的に中性にした後、第２の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。