(57)【要約】【課題】コンパクトで、メンテナンスが容易であり、基板上の特定の位置に均一性高くスペーサを固定することが可能なスペーサ配設装置を提供する。【解決手段】スペーサを、基板上に選択的に分散配置するスペーサ配設装置において、表面を熱可塑性樹脂で被覆されたスペーサを前記基板上の所定の領域に散布するスペーサ散布部と、光を散布されたスペーサに照射することでスペーサを所定位置に固着させる光照射部とが一体的に連結されたスペーサ配設部を有し、且つ該基板と該スペーサ配設部が相対位置を移動する搬送機構を有し、該基板が水平方向に対して傾斜していることを特徴とするスペーサ配設装置。【選択図】図２
2007140042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スペーサを、基板上に選択的に分散配置するスペーサ配設装置において、表面を熱可塑性樹脂で被覆されたスペーサを前記基板上の所定の領域に散布するスペーサ散布部と、光を散布されたスペーサに照射することでスペーサを所定位置に固着させる光照射部とが一体的に連結されたスペーサ配設部を有し、且つ該基板と該スペーサ配設部が相対位置を移動する搬送機構を有し、該基板が水平方向に対して傾斜していることを特徴とするスペーサ配設装置。
【請求項２】
前記基板のスペーサを固着させる面が上面となって水平方向と一致している時を０°としたとき、水平面と基板とのなす角が３０〜９０°であることを特徴とする請求項１に記載のスペーサ配設装置。
【請求項３】
前記基板又はスペーサの少なくとも一方に静電除去操作を行う静電除去装置を有し、前記スペーサ散布部は、静電除去された基板に対してスペーサを散布するか、又は静電除去されたスペーサを散布することを特徴とする請求項１又は２に記載のスペーサ配設装置。
【請求項４】
液晶層を介在して対向配置された２枚の基板間隔を制御するスペーサを、基板上に選択的に分散配置した液晶表示装置のスペーサ配設方法において、表面を熱可塑性樹脂で被覆されたスペーサを前記基板上の所定の領域に散布するスペーサ散布工程と、光を散布されたスペーサに照射することでスペーサを所定位置に固着させる光照射工程と、前記光照射工程で固着しなかったスペーサを重力によって除去する工程とを、ほぼ同時に行うことを特徴とする液晶表示装置のスペーサ配設方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスペーサ固着装置に関する。より詳しくは液晶層を介在して対向配置された２枚の基板間隔を制御するために用いるスペーサを、該基板上に選択的に分散配置するスペーサ配設装置及び液晶表示装置のスペーサ配設方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、対向配置された２枚の電極基板を所定の間隔をあけて配置し、該一対の基板間に液晶を注入して構成される。上述した所定の間隔を保持するために、例えば電極基板の液晶層側表面にスペーサを散布した後、該一対の電極基板が貼り合わされる。これにより、基板部材同士の間隔がほぼスペーサの大きさに保持される。
【０００３】
従来から、前記スペーサは電極基板の液晶層側表面のほぼ全領域に散布されていた。
【０００４】
しかし、このような液晶表示装置は、液晶注入時やパネル化後の振動、温度変化等によってスペーサが移動して色むら（セルギャップむら）が発生したり、スペーサが移動する際に配向膜に傷を付けて、表示むらが発生するなどという問題が生じていた。
【０００５】
このような問題を解消するために、スペーサを電極基板上に接着固定するという方法が提案されている。スペーサを電極基板上に接着固定する具体的な方法としては、熱可塑性樹脂をスペーサに被覆しておき、該スペーサを分散散布した後に、熱風や加熱炉などを用いて加熱することにより接着固定するような方法が広く用いられている。
【０００６】
一方、基板上にスペーサを散布する際、該スペーサが実際に表示にかかわる領域（画素領域）上に存在していると、該スペーサは、液晶とは異なる光学的異方性を示すので、該スペーサから光漏れが生じてコントラストを低下させるという問題が有った。
【０００７】
このような問題を解消するためには、画素以外の領域（ブラックマトリックス領域とも言う。）にのみスペーサを配置するような方法（例えば、特許文献１及び２参照。）が提案されている。
【０００８】
例えば、特許文献１に記載の表面を熱可塑性樹脂で被覆したスペーサを用い、配向膜を形成し、ラビング処理を施した電極基板上に、該スペーサを分散配置した後、画素以外の領域に分散配置されたスペーサに対して選択的に赤外光を照射して、選択的に接着固定するものである。具体的には、赤外線照射は画素間隔よりも照射幅の狭いフォトマスクを介して照射し、スペーサの分散散布は溶媒系に分散させたものを電極基板全面に塗布後、乾燥し、画素以外の領域を赤外線照射してスペーサを固定し、その後、未固定のスペーサを洗浄除去するというものである。この方法により、スペーサは非画素領域のみに固定することが可能となった。
【０００９】
しかしながら、この方法では、スペーサ分散液の塗布、乾燥、露光、洗浄等のウエット工程を多く含む多段工程を要するものであり、大規模な製造設備が必要となる。また、画素領域に分散散布されたスペーサは除去されるので、分散散布されたスペーサの９５％が無駄となる。また、回収したスペーサを再利用しようとすると回収、分離のための工程が必要となり、高コストとなるもので、更に工程の改良が望まれていた。
【００１０】
一方、特許文献２に開示されているような気流によりスペーサを散布した後、レーザ光を用いて、画素以外の領域を選択的に光照射して、スペーサを固定した後、高圧空気流によって画素領域の未固定のスペーサを除去し、高圧空気をスペーサとともに排気装置によって排気する方法が記載されている。これにより、ウエット工程を含まずスペーサの回収が可能となった。しかしながら特許文献２の装置の如く高圧空気を排気装置によって排気する方法では、スペーサの回収工程内で吸引圧のムラが生じ、画素領域及び非画素領域に除去したスペーサが飛散したり、非画素領域から固定したスペーサをはぎ取ったり、ということがおこり、結果として基板上に配設されたスペーサの密度にが生じてしまうと言う問題があった。また高圧空気を供給するためには大量の空気が必要で、大型の排気装置も必要となるものであった。
【００１１】
特に、近年主流となりつつある第７世代の液晶表示装置に使用される液晶基板サイズ（１８８０ｍｍ×２１５０ｍｍ）への対応では、スペーサの配設密度の均一性の向上が望まれている。
【特許文献１】特許第３０９３９４３号公報
【特許文献２】特開２００１−１８３６７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、コンパクトで、メンテナンスが容易であり、基板上の特定の位置に均一性高くスペーサを固定することが可能なスペーサ配設装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題は、以下の構成により解決することができた。
【００１４】
１．スペーサを、基板上に選択的に分散配置するスペーサ配設装置において、表面を熱可塑性樹脂で被覆されたスペーサを前記基板上の所定の領域に散布するスペーサ散布部と、光を散布されたスペーサに照射することでスペーサを所定位置に固着させる光照射部とが一体的に連結されたスペーサ配設部を有し、且つ該基板と該スペーサ配設部が相対位置を移動する搬送機構を有し、該基板が水平方向に対して傾斜していることを特徴とするスペーサ配設装置。
【００１５】
２．前記基板のスペーサを固着させる面が上面となって水平方向と一致している時を０°としたとき、水平面と基板とのなす角が３０〜９０°であることを特徴とする前記１に記載のスペーサ配設装置。
【００１６】
３．前記基板又はスペーサの少なくとも一方に静電除去操作を行う静電除去装置を有し、前記スペーサ散布部は、静電除去された基板に対してスペーサを散布するか、又は静電除去されたスペーサを散布することを特徴とする前記１又は２に記載のスペーサ配設装置。
【００１７】
４．液晶層を介在して対向配置された２枚の基板間隔を制御するスペーサを、基板上に選択的に分散配置した液晶表示装置のスペーサ配設方法において、表面を熱可塑性樹脂で被覆されたスペーサを前記基板上の所定の領域に散布するスペーサ散布工程と、光を散布されたスペーサに照射することでスペーサを所定位置に固着させる光照射工程と、前記光照射工程で固着しなかったスペーサを重力によって除去する工程とを、ほぼ同時に行うことを特徴とする液晶表示装置のスペーサ配設方法。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のスペーサ配設装置により、コンパクトな設計が可能で、省スペースであり、ウエット工程が無い、完全ドライ処理により、スペーサを電極基板の所定の位置に均一な密度で配設することが可能で、回収した材料は再使用が可能で無駄がなく、また得られた液晶表示装置は光漏れがなく、コントラストの高い高精細な表示が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施の形態を図をもって説明する。
【００２０】
本発明に係るスペーサ配設装置が適用された生産工程により生産される液晶表示装置について、図１を用いて説明する。図１に液晶表示装置５０の断面図を示す。下基板５１上には透明電極膜５３とその上に配向膜５４が形成されており、上基板５２にはカラーフィルタ層６０（画素領域５５（Ｒ，Ｇ，Ｂ））及び非画素領域（ブラックマトリックス）５８、透明電極膜５６、配向膜５４の順に各層が形成されており、上下基板の配向膜間にスペーサ７１が配置され、スペーサにより形成された間隙に液晶層６１が形成される。本発明のスペーサ配設装置により非画素領域５８にスペーサが固着される。二つの透明電極５３、５６は互いに直交したストライプ状で、ストライプ間は絶縁層５７で隔絶されている。
【００２１】
次に本発明に用いられる表面に熱可塑性樹脂を被覆したスペーサについて説明する。
【００２２】
スペーサ材料としては、例えばプラスチックビーズやシリカ球のような公知のスペーサで良く、１〜１０μｍ、好ましく２〜５μｍの粒径の揃った球状のものが好ましく、特にシリカ球が好ましい。
【００２３】
一方、表面の熱可塑性樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、変性ポリオレフィン樹脂、ポリ酢酸ビニルエチレン樹脂、ポリウレタン樹脂等の材料を用いることができるが、特にこれらに限定されるものではない。
【００２４】
本発明のスペーサ配設装置によりスペーサを固着する基板は上基板５２であっても、下基板５１であっても良い。
【００２５】
次に本発明に係るスペーサ配設装置について説明する。
【００２６】
図２は、本発明のスペーサ配設装置の概略構成斜視図であり、図３は、図２におけるＡ−Ａ’断面図である。
【００２７】
図２のスペーサ配設装置１００において、基板９は角度θに傾斜した架台１２上に固定されている。架台１２の両側にはガイドレール１３があり、スペーサ配設部１０を搭載した移動ゲート１１がガイドレール１３上に載置され、リニアモータ（不図示）によりＹ方向（基板に平行、縦方向）に移動可能である。
【００２８】
本図においては、移動ゲート１１上にスペーサ配設部１０を５個、設置した例を示した。個々のスペーサ配設部１０はリニアモータ（不図示）によりＸ方向（左右水平方向）に任意に移動可能である。すなわち、移動ゲート１１、ガイドレール１３、及び図示しないリニアモータは協働して搬送機構として機能するものである。Ｙ方向への主走査とＸ方向への副走査を繰り返すことにより、架台１２上に固定された電極基板９の全面を走査し、スペーサを散布し、ブラックマトリックス領域においてスペーサを露光固定し、未固定の不要のスペーサは重力により落下して回収部１５に回収される。スペーサ配設部１０の配置数により、その数分の１、主走査の回数を低減することができ、生産性を向上することができる。また、スペーサ配設手段を複数設置することにより、例えば１個のスペーサ配設手段が故障した場合においても、残りのスペーサ配設手段を等間隔に再配置することにより、タクトタイムの低下を最小限とすることが可能である。
【００２９】
図３において、スペーサ配設部１０のスペーサ散布部１および光照射部２は連結部７により一体的に連結されており、スペーサ配設手段１０のスペーサ散布部１は、表面が熱可塑性樹脂で被覆されたスペーサ５を均一に散布する機構を内蔵し、ノズル４よりスペーサ５を電極基板９上に散布する。散布されたスペーサ５は、スペーサ配設手段に一体的に間隔を置いて設置された光照射部２の露光ビーム６により光照射されて電極基板上に固定され、固定されなかったスペーサは傾斜を自然落下して回収部１５において回収される。
【００３０】
本発明のスペーサ配設装置においては、基板表面またはスペーサの少なくとも一方を静電除去処理することが好ましい。これにより、スペーサ粒子の凝集を抑制し、均一なスペーサの散布を行うことができる。
【００３１】
図２及び３において、３は静電除去装置を示し、スペーサ配設手段１０に先行して基板表面の静電気の除去を行う機構を示すものである。
【００３２】
また、本発明のスペーサ配設装置におけるスペーサ配設手段１０は、位置、露光、その他の制御を外部からコントロールするものであっても良いが、該スペーサ配設部にセンサー機能、制御機能を内蔵し、測定結果をフィードバックして露光位置やピント調整を自己制御機能を有するものであることが好ましい。
【００３３】
図４に示したスペーサ配設部１０では、スペーサ散布部１、光照射部２が連結部７により一体的に連結されており、更にピント調整機構、画素領域を認識するモニタカメラ等を有するスペーサ配設部を示す。ここで言うピント調整機構とは、スペーサ配設手段と電極基板との距離を測定するピント測定部１７とスペーサ配設部をＺ方向（基板と垂直方向）の移動を行うピントステージ１９とピント測定部１７の測定結果をフィードバックして基板から一定距離に保つようピントステージ１９を制御する制御部１４１を有する。
【００３４】
このピント調整機構を有することにより、電極基板の保持方法により例え基板が湾曲していたとしても、走査時にスペーサ配設手段が電極基板の表面の湾曲を追随することが可能となり、所定の露光位置にピントの合った露光を行うことができる。またそれと同時に、スペーサ配設手段１０として光照射部２と一体的に形成されたスペーサ散布部１が一体的に移動して湾曲を追随することにより、精度良くスペーサの散布及び固定が可能となる。
【００３５】
また、画素領域５５、非画素領域５８を認識するためのＣＣＤモニタカメラ１８を具備し、その情報に基づいて光照射部２による光照射を制御し、露光位置の制御を行う制御部１３１を有するものであってもよい。ＣＣＤモニタカメラ１８の情報に基づき、光照射部２は非画素領域５８上を露光し、非画素領域５８上にあるスペーサ５ａに熱を与え、スペーサの表面の熱可塑性樹脂を溶融し、非画素領域５８にスペーサを固着させる。画素領域５５にあるスペーサ５ｂは露光されず自然落下し回収部に回収される。
【００３６】
スペーサ散布部から散布されるスペーサは、自然落下させるものであっても、初速度を持って打ち出す形式のものであってもよい。
【００３７】
架台１２の傾斜角θとしては、好ましくは３０〜１８０°であり、更に好ましくは３０〜９０°の範囲である。なお、ここで言う９０〜１８０°の範囲とは、基板を吸盤や減圧装置によりつり上げ構造とし、スペーサは初速を持って下方から基板に打ち当てる方式のものを意味し、打ち当てられたスペーサに光を照射して基板上に固定するものである。
【００３８】
また、傾斜角θやスペーサの打ち出し速度によりスペーサの転がり速度が決まるが、スペーサの転がり速度がスペーサ配設手段の移動速度よりも速いときは、図３に示すように進行方向（Ｙ方向）に対して光照射部２が前方に、スペーサ散布部１が後方に配置されることが好ましく、一方スペーサの転がり速度がスペーサ配設手段の移動速度よりも遅いときは、進行方向（Ｙ方向）に対しスペーサ散布部１が前方に、光照射部２が後方に配置されることもできる。
【００３９】
スペーサ散布部１のノズル６はスペーサを基板の特定の位置に落下させるように方向を変化できるものであることが好ましく、落下点近傍で光照射部２の露光ビーム６により光照射され固定されることが好ましい。５ａは固定されたスペーサを、５ｂは固定されなかったスペーサを表す。
【００４０】
露光光源としては、レーザ光源が好ましく、例えば、ＹＡＧレーザ等の高出力可視、赤外レーザや、バーレーザ等の高出力赤外レーザ光源を用いることができる。
【００４１】
図５は電極基板上に散布固定されたスペーサの平面図を表す。
【００４２】
同図５（ａ）は、電極基板７０には、画素領域７１と、非画素領域７２が形成されており、Ｘ方向の非画素領域にレーザ光のラインビーム８を照射し、さらにＹ方向に画素領域分移動して次の非画素領域においてラインビームを照射することを繰り返す。
【００４３】
露光光源のビーム形状は、図５（ｂ−１）に示す如く、Ｘ方向（副走査方向）に矩形（強度一定）で、Ｘ方向の巾は例えば１０ｍｍ程度であり、図５（ｂ−２）に示す如く、Ｙ方向（主走査方向）にブラックマトリックス巾と同程度の２０〜３０μｍのガウス形状のラインビーム露光であることが好ましい。ここでガウス形状のビーム巾は、ビームの光量ピーク強度１３．５％となる径の全巾を表し、図５（ｂ−２）では３０μｍ径を表す。
【００４４】
図５（ｃ）は、本発明のスペーサ配設手段によりスペーサ７１をＸ方向のブラックマトリックス上に固定した状態を表す。
【００４５】
スペーサ配設部に一体的に搭載されたスペーサ散布部としては、電極基板表面に均一に微粒粉体を散布できる方法であれば如何なる方法であっても良い。
【００４６】
本発明のスペーサ配設装置においては、このようにスペーサ散布部および光照射部が一体的に構成されたスペーサ配設部を用いることにより、基板上の特定の位置にスペーサを均一な密度で配設することが可能となったものである。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明のスペーサ配設装置により製造された液晶表示装置の断面図を示す。
【図２】本発明のスペーサ配設装置の概略構成斜視図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ’断面図である。
【図４】ピント調整機構等を有するスペーサ配設部を示す。
【図５】電極基板上に固定されたスペーサの平面図を表す。
【符号の説明】
【００４８】
１  スペーサ散布部
２  光照射部
４  ノズル
５，７１  スペーサ
６  露光ビーム
７  連結部
９、７０  電極基板
１０  スペーサ配設手段
１１  支柱
１２  架台
１３  ガイドレール
１５  回収部
１７  ピント測定部
１８  ＣＣＤモニタカメラ
１９  ピントステージ
２５  移動ゲート
２６  載置台
５０  液晶表示装置
５１  下基板
５２  上基板
５３，５６  透明電極膜
５４  配向膜
５５  画素領域（Ｒ，Ｇ，Ｂ）
５８  非画素領域
６０  フィルター層
１００  液晶表示装置の製造装置
【図１】
2007140042.tif 000003
【図２】
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【図３】
2007140042.tif 000005
【図４】
2007140042.tif 000006
【図５】
2007140042.tif 000007