(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に透明電極および配向膜を形成し、スペーサを散布して２枚の基板を貼着し、該２枚の基板の間隙に液晶材料を充填する液晶表示素子の製法であって、
前記スペーサの散布を行う場合に、基板の準備ができているかを確認し、通常のインターバルで基板の準備ができている場合には、基板の搬入を行い、散布液のチャンバー内への噴霧、一定時間放置によるチャンバー内に浮遊するスペーサの沈降、およびチャンバー内の排気からなる一連の散布工程を終了して基板の排出をした後、つぎの基板を搬入して前記一連の散布工程を行い、基板の準備が通常よりも遅れて前記一連の散布工程が終了した時点で基板の準備ができていない場合には、基板を搬入しないまま前記一連の散布工程を規則的に繰り返し、基板の準備ができた後に、前記一連の散布工程の前記散布液の噴霧前のタイミングに合せて前記基板をチャンバー内に搬入し、前記一連の散布工程を行う液晶表示素子の製法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示素子の２枚の基板間に設けられるスペーサの量を一定にすることができる液晶表示素子の製法に関する。さらに詳しくは、スペーサを散布する際のチャンバー内のスペーサの密度が一定の状態でスペーサを基板上に一定時間沈降させて散布することにより、２枚の基板間のスペーサを一定量とする液晶表示素子の製法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子は、２枚のガラスなどからなる絶縁性透明基板にそれぞれ透明電極や配向膜などを設け、一方の基板のセル周囲にシール剤を設け、他方の基板にスペーサを散布して２枚の基板をそれぞれ透明電極や配向膜が対向し、スペーサを介した一定間隙を有するように貼着し、各セルに分割した後に２枚の基板の間隙に液晶材料を充填し、その両外面に偏光板などを貼着することにより製造される。
【０００３】
このスペーサの散布方法は、たとえばチャンバーの底部にスペーサを散布する基板を配設して、チャンバーの上部に設けられたスプレーノズルから霧化圧縮空気と共に、スペーサを溶媒に分散させた散布液をチャンバー内に数秒程度噴霧する。そして、たとえば３０秒程度の一定時間放置して、チャンバー内に浮遊するスペーサを沈降させることにより行われる。その後、一定時間チャンバー内を排気してチャンバー内に残留する過剰な溶媒やスペーサを除去する。スペーサを散布する基板は、たとえば十数枚収納されたカセットから１〜２枚ずつ順次取り出されてコンベアによりチャンバー内に搬入され、散布の終った基板は再度コンベアで運ばれて別のカセット内に収納され、カセット内の基板への散布が順次行われる。カセット内の基板への散布が終了したら、カセットが取り替えられて同様にスペーサの散布が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述のスペーサの散布方法によれば、前の基板への散布が終った後に、チャンバー内の浮遊するスペーサなどを排気してから新たな基板をチャンバー内に入れて一定量の散布液をチャンバー内に噴霧させることにより、一定量のスペーサの散布量になるように行われている。しかし、１枚の基板への散布が終了した後に一定時間排気してもチャンバー内のスペーサが完全になくなるわけではなく、一定量のスペーサが浮遊しており、時間と共に浮遊するスペーサは沈降するため、つぎの基板が搬入されるまでの時間によりチャンバー内に浮遊するスペーサの量がバラツクことになる。つぎの基板がチャンバー内に搬入されたときに、浮遊するスペーサが一定でないと一定量の散布液を噴霧してもチャンバー内に浮遊するスペーサが一定でなくなる。とくに、カセットを取り替えた後や、ライントラブルで中断した後などには基板の供給間隔が長くなるため、チャンバー内に浮遊しているスペーサが少なくなり一定量の散布液を噴霧しても浮遊するスペーサの密度が一定にはならない。その結果、基板をチャンバー内に入れて一定時間放置しても基板上には一定量のスペーサが沈降せず、液晶パネルの基板の間隔に不均一が生じて表示品位が低下するという問題がある。
【０００５】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、基板のチャンバー内への搬入インターバルが変り得る場合でも、常に一定のスペーサを散布することができる液晶表示素子の製法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による液晶表示素子の製法は、基板に透明電極および配向膜を形成し、スペーサを散布して２枚の基板を貼着し、該２枚の基板の間隙に液晶材料を充填する液晶表示素子の製法であって、
前記スペーサの散布を行う場合に、基板の準備ができているかを確認し、通常のインターバルで基板の準備ができている場合には、基板の搬入を行い、散布液のチャンバー内への噴霧、一定時間放置によるチャンバー内に浮遊するスペーサの沈降、およびチャンバー内の排気からなる一連の散布工程を終了して基板の排出をした後、つぎの基板を搬入して前記一連の散布工程を行い、基板の準備が通常よりも遅れて前記一連の散布工程が終了した時点で基板の準備ができていない場合には、基板を搬入しないまま前記一連の散布工程を規則的に繰り返し、基板の準備ができた後に、前記一連の散布工程の前記散布液の噴霧前のタイミングに合せて前記基板をチャンバー内に搬入し、前記一連の散布工程を行うことを特徴とする。すなわち、本発明者らの検討の結果、チャンバー内に浮遊するスペーサの量と、絶縁性透明基板上に沈積するスペーサの量との間に相関関係があることを見出し、チャンバー内のスペーサの密度を一定の状態にして基板上にスペーサを沈降させることにより、基板上に一定量のスペーサを散布するようにしたものである。
【０００７】
具体的には、分散液の噴霧、一定時間の沈降、一定時間の排気の繰返し周期は、たとえば通常の散布工程（噴霧、沈降のための放置、および排気）のタイムスケジュールに合せて規則的に行い、カセットの取替えなどにより基板の搬入が遅れる場合には基板を搬入しない状態でこの工程を行い（基板がない状態で散布工程を行う疑似散布）、つぎの噴霧前のタイミングに合せて基板を搬入するようにすることもできるし、カセット取替え時の基板搬入のインターバルに合せて前記工程を周期的に繰り返すこともできる。前者の方がタクトタイムを短くすることができると共に、チャンバー内のスペーサ密度を高く維持することが容易であるため好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の液晶表示素子の製法について説明をする。
【０００９】
液晶表示素子は、ガラスやプラスティックのような２枚の絶縁性透明基板のそれぞれにＩＴＯなどの透明導電膜により電極パターンを形成し、配向膜などを形成してから、一方の基板にスペーサを散布して２枚の基板をシール剤により貼着し、各セルにまたはフレーム状に分割してから２枚の基板の間隙に液晶材料を充填することにより製造される。本発明の液晶表示素子の製法は、前述のように、チャンバー内に浮遊するスペーサの量と基板上に沈降するスペーサの量との間に相関関係があるという知見に基づいて、チャンバー内に浮遊するスペーサの量を一定の状態で維持しながら基板上にスペーサを沈降させることにより、２枚の基板間に介在するスペーサの数を均一にすることに特徴がある。そのスペーサの散布方法について、図１のフローチャートおよび図２に示されるスペーサ散布装置の一例の概略図を参照しながら説明する。
【００１０】
図２に示されるスペーサ散布装置は、チャンバー１の下部に排気用のバタフライバルブ２を介して排気管３が接続されており、チャンバー１内の残留物を排気することができるようになっている。このチャンバー１は、たとえば１.５ｍ角で、２ｍほどの高さのステンレス製の箱型に形成されており、排気管３はたとえば直径が１０ｃｍ程度の太さで、１〜１.３ｍ／ｓｅｃ程度のスピードで排気される。チャンバー１の上部には、スプレーノズル４が設けられており、散布液５がポンプＰを介してスプレーノズル４内に送られるようになっている。図１に示される例では、スプレーノズル４内の散布液５を容器５２内の散布液５と循環できるようにパイプが配管されており、また、容器５２内ではマグネットスターラ５３により回転子（テフロンがコーティングされたマグネット）５４を介して散布液５が撹拌されるようにして、スプレーノズル４内の散布液５が時間の経過により不均一にならないようにされている。スプレーノズル４には、散布液５を送るパイプのほか、散布液５を霧化するためのＮ2 などからなる霧化用気体６が気体通路を介して導入されている。前記チャンバー１には散布液５の噴霧の際の気化熱による温度低下を防ぎ、散布液の溶媒を蒸発させやすくするため、チャンバー１内の温度がたとえば６０℃程度の一定になるように図示しないヒータが設けられている。散布液５は、たとえば直径５.６μｍのシリカ製の球状スペーサをエチルアルコールと純水とを１：１に混合した溶液に分散させたものを使用した。
【００１１】
絶縁性透明の基板３０は、カセット３１に収納されてローダー２１に載置され、そこで１枚１枚コンベア２２上に載せられてチャンバー１の底部１ａに運ばれ、散布の終った基板３０は再度コンベア２３により運搬されてアンローダー２４で別のカセット３２に収納される。
【００１２】
つぎにこのスペーサ散布装置を用いて、電極パターンや配向膜が形成された基板３０にスペーサを散布する方法の具体例について図１のフローチャートを参照しながら説明をする。
【００１３】
まず、散布作業が開始されると、基板３０の準備がされているか否かを判定する（Ｓ１）。基板３０の準備とは、カセット３１から取り出されてコンベア２２により搬送してチャンバー１の搬入扉１１の前にスタンバイすることである。基板の準備がされていれば（ＹＥＳ）、散布工程の１周期（後述するステップＳ５〜Ｓ７）が完了したか否かを調べ（Ｓ２）、完了していなければ（ＮＯ）完了するまで待つ。完了すれば（ＹＥＳ）搬入扉１１を開き、チャンバー１内の底部１ａに基板３０をセッティングして搬入扉１１を閉じ（Ｓ３）、散布液を所定量チャンバー内に噴霧する（Ｓ５）。また、基板３０の準備ができていない場合（Ｓ１でＮＯ）、同様に散布工程の１周期が完了しているか否かを調べ（Ｓ４）、完了していなければ（ＮＯ）ステップＳ１に戻る。完了していれば、基板を搬入しないで散布液をチャンバー１内に所定量噴霧する工程（Ｓ５）に進む。その後、スプレーノズルなどを閉塞して、たとえば約３０秒間の所定時間放置し（Ｓ６）、チャンバー内に浮遊するスペーサを基板３０上に自然落下させる。ついで、排気用バルブ２を開いて、たとえば１〜３秒間程度の所定時間排気する（Ｓ７）。その時間の経過後排出扉１２を開けて基板３０をチャンバー１から排出し（Ｓ８）、排出扉１２を閉じて、ステップＳ１から同様に繰り返す。この基板３０の排出からつぎの基板の搬入までの時間は通常３〜４秒程度で行われ、基板の搬入からつぎの基板の搬入までのサイクルは、４０秒程度で行われる。
【００１４】
すなわち、本発明ではステップＳ５からＳ７までの工程を定められたサイクルで常に繰り返し、基板の準備ができていなくても基板の搬入をしないで散布液の噴霧、所定時間の放置、および排気を一定周期で繰り返し、そのタイミングに合せて基板をチャンバー内に搬入することに特徴がある。たとえばカセット３１に収納された基板３０を取り出してチャンバー内に搬入するには、４０秒程度あれば充分搬入の準備ができ、このサイクルで次々と基板を搬入しスペーサの散布を一定のサイクルで行える。しかし、カセット内の基板がなくなり、カセットを交換するときは、交換したカセットからの基板をチャンバー内に搬入するのに通常１分程度を要する。本発明ではこのカセット交換のため、通常の４０秒程度のインターバルで基板の搬入の準備ができていない場合、基板を搬入しないで散布工程を行い（疑似散布）、基板搬入の準備ができたら、つぎの散布工程が始まるまで（前記例で２０秒程度）基板を搬入しないで待機するものである。従来はこの交換の間散布作業を停止し、基板の搬入を待って基板が搬入されてから（インターバルが１分程度）散布液の噴霧を行っていたため、そのインターバルが通常の４０秒程度から１分程度と長くなり、インターバルが一定していなかったが、本発明ではこの一連の工程のサイクルが一定のインターバルで行われる。
【００１５】
前述の例では、通常の散布工程の１サイクルに合せて基板の搬入をし、特別の場合は疑似散布を行って常に一定時間で散布作業をしたが、カセット取替え時のインターバルに合せて散布工程の１サイクルを設定することもできる。この場合、散布工程時間が長くなり無駄が発生すると共に、事故により基板搬入の遅れが生じた場合に対応することができないが、通常の流れに対してはマイコン制御の必要がなく一定時間で基板の出し入れをする簡単な工程で同様の均一化を図ることができる。
【００１６】
この方法によりスペーサを散布した実際の基板上のスペーサの量を測定した結果Ａを、従来のインターバルに拘らず基板の搬入に応じて散布工程を行う方法の結果Ｂと共に図３に示す。図３で横軸は基板の処理順の番号を示し、１３枚目ごと（一点鎖線Ｒ）にカセットの切替えが行われている。図３から明らかなように、本発明によれば、カセットの切替えに拘らず常に一定の散布量が得られる。一方、従来の方法ではカセットの切替え時にスペーサ数の落込みが現れ、本発明の効果が大きく現れていることが分る。
【００１７】
なお、前述の例では、スペーサとしてシリカ製の球状スペーサを使用したが、プラスティックビーズでも同様の結果が得られた。また、前述の例ではスプレーノズルからの散布液の噴出量を一定として、その噴霧時間のみを一定にすることで説明したが、ノズルの状況または霧化気体の圧力が一定しないような場合は、容器５２（図２参照）に入れた散布液５の重量を電子天秤などにより測定しながらその減少量で制御することにより、一定の散布液をチャンバー内に噴霧することができるため好ましい。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、非常に簡単な方法により、基板へのスペーサの散布量が常に一定になるため、液晶パネルの基板間隔が常に一定になり、表示品位の優れた安定した品質の液晶表示素子が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶表示素子の製法の一実施形態のスペーサ散布手順の一例のフローチャートを示す図である。
【図２】スペーサ散布装置の一例の説明図である。
【図３】図１のフローチャートに従ってスペーサを散布したときの散布量の基板による変化を調べた結果のスペーサ密度の変化を示す図である。
【符号の説明】
１    チャンバー
４    スプレーノズル
５    散布液
６    霧化用気体
３０    基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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