(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示素子を構成するために対向配置される一対の基板の一方の基板を載置するステージと、前記ステージを収納する筐体と、前記対向配置される一対の基板間隙を規定するためのスペーサを供給するスペーサ供給手段と、噴射口を筐体内に向けたノズルと、前記スペーサ供給手段と前記ノズルとを接続し、前記ノズルと共に前記スペーサが通過することにより前記スペーサを所定の極性に帯電させる配管と、前記配管の外周面上に接続され電位計測手段と、前記ステージに接続された帯電量計測手段とを備え、基板へのスペーサの付着の際に生じる基板の帯電量の変化をステージに接続された帯電量計測手段により検出し、前記電位計測手段により前記配管内を通過するスペーサの帯電状態を電位変化として定量化した値により得られる、予め求めた帯電量と基板上に付着したスペーサの個数との一次近似式により、各散布処理毎に基板上に付着させたスペーサの個数を算出することを特徴とするスペーサの散布方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示素子の製造に用いるスペーサ散布装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子は、粒子状，円柱状の複数のスペーサを表面上に配置した少なくとも一方の基板と、他方の基板とを前記スペーサを介在させて接合することにより前記両基板間に所定の間隙を形成し、前記所定の間隙内に液晶物質を封入して構成される。
【０００３】
前述のスペーサは、数μｍの直径を有する絶縁性の樹脂あるいはＳｉＯ２等の球状微粒子、あるいは円柱状のグラスフアイバーからなる。
【０００４】
このスペーサを基板上に配置するためのスペーサ散布装置は、基板を載置するステージと、そのステージを収納する筐体と、スペーサ供給手段と、噴射口を筐体内に向けたノズルと、前記スペーサ供給手段と前記ノズルを接続する配管により構成されている。
【０００５】
そして、スペーサを散布する工程は、スペーサをスペーサ供給手段により１回分の散布量をノズルへ供給する工程と、ノズルの噴射口より筐体内に散布する工程と、筐体内で基板表面に付着させる工程とより行われている。
【０００６】
液晶表示素子の基板間隙は、前述のスペーサの個数が少ないと所定の間隙より小さくなり、あるいは多いと所定の間隙より大きくなって、液晶表示素子の液晶物質の厚さが所望の厚さに形成することができない。そして、このようなスペーサの散布個数の基板面上での不均一性や、あるいは各基板間でのスペーサ個数の変動は、液晶表示素子の色ムラやコントラスト不良等の表示不良の原因となる。
上述した基板上のスペーサ個数の不均一性や各基板間でのスペーサ個数を均一にするには、前述の基板上へのスペーサの散布工程の後、その基板上に付着したスペーサを光学的に観察して計数し、スペーサ散布条件などのパラメータ、具体的にはノズルより吹き出す圧縮ガスの噴射時間や圧力、あるいは噴射後の放置時間などを調整する。この光学的な観察による計数と、スペーサ散布条件の調整を繰り返すことにより、最適条件を求めていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようなスペーサ散布の最適条件を求める方法では、前記スペーサの散布条件を種々に変えて測定するため、極めて煩雑な作業が要求され、スペーサ散布装置の稼働率を低下させていた。
【０００８】
また、スペーサ散布条件の最適条件を設定した場合でも、スペーサが静電気等の影響により配管内に付着することによるスペーサ供給量の変動や、スペーサと基板との静電気等の相互作用による基板面上への付着量の変動等により、スペーサの散布状態に不均一性が生じ、基板間隙が所定の範囲外となった不良セルが発生する。
【０００９】
上述した静電気による問題を解決するため、コロナ放電等を用いた帯電装置あるいは除電装置によるイオン化エアーによりスペーサを電気的に所定電位にさせたり、正負にも帯電していない中性化した状態とし、スペーサの帯電量を所定の範囲にしたスペーサ散布装置もあるが、この方式では帯電装置あるいは除電装置を付加しなくてはならず、また、実際のスペーサの散布量をしることができない。
【００１０】
本発明は、散布されるスペーサを静電気により帯電させて基板上に散布する液晶表示素子製造用のスペーサ散布装置およびこのスペーサ散布装置を用いて基板上に散布されたスペーサの散布方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、液晶表示素子を構成するために対向配置される一対の基板の一方の基板を載置するステージと、前記ステージを収納する筐体と、前記対向配置される一対の基板間隙を規定するためのスペーサを供給するスペーサ供給手段と、噴射口を筐体内に向けたノズルと、前記スペーサ供給手段と前記ノズルとを接続し、前記ノズルと共に前記スペーサが通過することにより前記スペーサを所定の極性に帯電させる配管と、前記配管の外周面上に接続され電位計測手段と、前記ステージに接続された帯電量計測手段とを備え、基板へのスペーサの付着の際に生じる基板の帯電量の変化をステージに接続された帯電量計測手段により検出し、前記電位計測手段により前記配管内を通過するスペーサの帯電状態を電位変化として定量化した値により得られる、予め求めた帯電量と基板上に付着したスペーサの個数との一次近似式により、各散布処理毎に基板上に付着させたスペーサの個数を算出することを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明は、液晶表示素子を構成する一対の基板間に狭持されるスペーサを、スペーサ供給手段からノズルまでの配管部材を通過する間に帯電させて散布するスペーサ散布装置である。
【００１７】
すなわち、本発明によるスペーサ散布装置では、スペーサ供給手段より筐体内に噴射口を向けたノズルまでの配管部材の経路上で、その配管部材（配管，ノズル）内の通過に伴う相互作用によってスペーサと、その配管部材を帯電させる。
この帯電現象は、配管あるいはノズルの配管部材の材質の選択によって制御され、それは図１のように一般によく知られる摩擦帯電系列上でのスペーサの材質と配管部材の材質との序列により、帯電する電荷がほぼ定まる。例えば、配管部材の材質が帯電系列上でより正電荷に帯電しやすい材質であると、その内部を通過するスペーサは負電荷により帯電しやすくなり、また配管部材の材質が帯電系列上でより負電荷に帯電しやすい材質であると、その内部を通過するスペーサは正電荷により帯電しやすくなる。
【００１８】
したがって、前記スペーサに帯電する電荷の極性は、そのスペーサに対して、前記配管とノズルの少なくとも一方の材質を選定することにより選択することができる。
【００１９】
上述のスペーサの帯電量は、配管部材の外周面に電位計測手段を設け、スペーサ通過時に生じる配管部材の電位変化を計測することにより定量的に測定することができる。
【００２０】
また、ステージに帯電量計測手段を設け、基板に付着したスペーサによる基板の帯電量を測定することができる。よって、前記スペーサの帯電量と、前記基板の帯電量に基づいてスペーサの基板への付着量を計量することができる。
【００２１】
このようなスペーサ散布装置によれば、特別な帯電装置を設けることなく、スペーサを均一に帯電させることができ、この帯電させたスペーサを用いることにより、スペーサを有効に且つ均一に基板上に散布することができる。
【００２２】
また、配管部材の外周面に電位計測手段と、ステージに帯電量計測手段とを設けることにより、スペーサの散布状態を逐次観察することができるので、各液晶セルを製造することができる。
【００２３】
さらに、配管部材に電位計測手段と、ステージに帯電量計測手段とを設けてそれぞれの帯電量を測定できるので、スペーサの散布に異常が生じた際に、スペーサ供給手段あるいは他の要因により生じた異常かを判定することができ、スペーサ散布装置の調整等の作業を短縮化することができる。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図２乃至図４を参照して説明する。
一対の基板間に液晶物質を封入する液晶表示素子は、少なくとも一方の基板上に基板間隙を規制する粒子状、あるいは柱状のスペーサを配置する。このスペーサは、数μｍの外径を有する絶縁性の樹脂あるいはＳｉＯ２等の球状の微粒子、あるいは柱状のグラスファイバーからなる。そして、このスペーサを狭持する基板間隙内に液晶物質が封入される。
【００２５】
図２にスペーサ散布装置の構造図を示す。スペーサ散布装置は、スペーサ１が散布される基板１３を収納する筐体１０と、その筐体の外側に配置され、スペーサ１を収納する収納容器２ａと秤量器２ｂとからなり、スペーサ１を定量ずつ供給するスペーサ供給手段２と、前記スペーサ供給手段２から供給されるスペーサ１を移送するための配管部材を構成する配管３と、前記配管３に接続されその噴射口を前記筐体１０内に向けて配置されたノズル４とからなっている。
【００２６】
この筐体１０の周囲は、下面部に設けられた排気口（図示せず）が工場施設の排気設備へと接続されている。また、筐体１０の内部には、ステージ１２が設けられ、ステージ１２上に基板１３が載置される。
【００２７】
本実施例のスペーサ散布装置では、前述の配管部材の一つである配管３に、その外周面に巻いた金属箔状の電極３ａと導線を介して電位計測手段が接続されており、前記配管３の電極３ａとアースとの電位差をオシロスコープやメモリレコーダ等の電位差記録計２０を用いて経時的に計測し、記録することができる。これにより、スペーサ１の通過に伴う配管３の電位変化を計測することができ、配管３の電位変化すなわちスペーサ１の電位変化の状況を定量的に計測することができる。
【００２８】
また、本実施例のスペーサ散布装置では、ステージ１２には帯電量計測手段である帯電位計２１が接続されている。この帯電位計２１は、アースと検出電極端子２１ａとの間に接続された一定の容量をもったコンデンサに蓄積された電荷による電位（Ｖ）を計測する。これにより、スペーサ１の付着に伴う基板１３の電位変化（ΔＶ）を定量的に計測することができる。
【００２９】
以下に本実施例のスペーサ散布装置の動作について説明する。まず、ステージ１２上に基板１３を載置する。一方、スペーサ供給手段２では、所定量を秤量したスペーサが、圧縮ガス（例えば、乾燥空気や窒素）によって搬送される。このスペーサ１を含んだ気体は、配管部材である配管３とノズル４を通って、筐体１０内部へと噴射される。そして、筐体１０内に到達したスペーサ１の一部は、基板１３に付着し、残りは搬送用圧縮ガスとともに外部に排出される。
【００３０】
このとき、スペーサ１は、配管３やノズル４の配管部材を通過するときにそれら配管部材との摩擦により静電気が生じスペーサが帯電する。この帯電の様子は、配管部材の材質により異なるので、配管部材を選択することで制御することができる。前記配管部材が、図１に示す摩擦帯電系列上で、スペーサ材質より正電荷に帯電しやすい材質であると、スペーサ１は負電荷に帯電し、スペーサ材質より負電荷に帯電しやすい材質であると、スペーサ１は正電荷に帯電する。配管３に用いられる材質は、正電荷に帯電しやすい材質では順に、ガラス，ナイロン，真鍮，アルミニウムと並び、負電荷に帯電しやすい材質では順に、フッ素樹脂，ステンレス合金（ＳＵＳ３０４）のように並ぶ。
【００３１】
本実施例のスペーサ散布装置では、この配管部材の帯電の状態を配管部材の外周面に接続した電位差記録計２０により定量的に計測することが可能である。
【００３２】
それは、スペーサ１の通過時の配管部材のアースとの電位差の時間変化を記録し、この記録結果よりスペーサ１の通過時間帯に相当する電位の積算値（積分値）を求めスペーサの単位量当たりに規格化した数値（以下、帯電力）に基づき計測される。この積分値が大きいと、スペーサ１がより帯電したことを示し、小さいとあまり帯電しなかったことを示すものである。
【００３３】
また、ステージ１２に接続された帯電位計２１では、スペーサ１が基板１３に付着することによる基板１３の帯電量の変化（ΔＶ）が測定される。この帯電量の変化と基板１３に付着したスペーサ１の個数とはほぼ一次関数として近似できる。したがって、基板１３上のスペーサ１を観察して個数を数えることなく、基板１３上のスペーサ１の個数を知ることができる。
【００３４】
つぎに本実施例のスペーサ散布装置の電位計測手段による計測結果を示す。スペーサ供給手段２とノズル４とを結ぶ配管３の材質を変更することにより、スペーサ１が前記配管の内部を通過するに伴って配管３の外周面の電位が変化し、すなわちスペーサ１の帯電状態が配管材質により異なることを図３に示す。縦軸が配管材質、横軸が帯電力を示す。この帯電力とは、電位差記録計２０でも計測されたピークの波形の面積より、その波形面積をスペーサ１の秤量値で除算し単位量当たりに変換した値を指す。
【００３５】
この図３によると、前記配管３の材質の違いにより、配管３の電位の正負方向及びその大きさが変化している。これは、配管３の内壁と摩擦して通過したスペーサ１が逆符号に帯電することを示す。そして、配管３にナイロン樹脂を用いた場合には、配管３は正電位に、フッ素樹脂であるテフロンを用いた場合は負電位に大きな値となり、銅やステンレス合金（ＳＵＳ３１６）ではほとんど電位は変化せず、アルミニウムや真鍮ではやや正電位方向に変化することがわかる。これらの序列は、静電気に関して一般に周知である摩擦帯電系列の序列に一致する。すなわち、スペーサ１を正電位に帯電させるには配管３としてナイロン樹脂（正電位方向）を、スぺーサ１を負電位に帯電させるには配管３としてフッ素樹脂（負電位方向）をそれぞれ選択するのが好ましい。
【００３６】
次に、帯電量計測手段による計測結果について図４に示す。図４は、スペーサ１の付着による基板１３の帯電量の変化（ΔＶ）と基板１３上のスペーサ個数との関係を示す。横軸はΔＶを示し、縦軸は単位面積（図では１ミリ平方メートル）あたりのスペーサ個数を示す。図示される系列は、◆印がノズル４をステンレス合金（ＳＵＳ３０４）で配管３をステンレス合金（ＳＵＳ３１６）の組み合わせ、◇印がノズル４をステンレス合金（ＳＵＳ３０４）で配管３をフッ素樹脂（テフロン）の組み合わせ、□印がノズル４をアルミニウムで配管３をフッ素樹脂（ＰＦＡ樹脂）の組み合わせ、■印がノズル４をアルミニウムで配管３をナイロン樹脂の組み合わせにより測定したものである。
【００３７】
いずれの場合でもΔＶと基板１３に付着したスペーサ個数とは強い相関が見られる。
【００３８】
これらの蓄積したデータよりΔＶとスペーサ個数との間に一次近似式を見出し、計測されたΔＶよりスペーサ個数を導出することができる。したがって、この一次近似式より導出された所定の帯電量を検知し、その時点で例えば、スペーサ１を搬送する圧縮ガスの供給停止などの散布動作を制御することによって適量のスペーサ１を基板１３上に付着させることができる。
【００３９】
なお、配管３と同様に配管部材であるノズル４に関して、ノズル４の材質がステンレス合金（ＳＵＳ３０４）とアルミニウムとでは帯電する電位の方向が異なることが図４で示される。これは前述の配管部材の材質の違いによる帯電の違いの反映であり、配管３の材質の代わりにノズル４の材質を変更することによって、スペーサ１の帯電状態を制御することもでき、その影響力は前述の配管３の材質よりも顕著である。
【００４０】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００４１】
スペーサ材質（粒子材質、表面処理の有無）の違いに対して、配管あるいはノズルのうち少なくともいずれか一方の配管部材の材質の変更により適正な帯電処理が可能になる。
【００４２】
すなわち、スペーサの帯電を配管材質によって制御することで、スペーサの帯電量を安定に制御し、処理回数毎の基板に付着するスペーサの個数の変動を防止することができる。このスペーサの帯電量の制御は、従来の帯電装置あるいは除電装置を用いた方式を用いて生じていた湿度などの環境の要因による性能低下や経時変化による電極の劣化や汚染などの諸問題を生じさせることがない。
【００４３】
また、スペーサ散布前後での基板の帯電量変化より、基板に付着したスペーサの個数を測定することが可能になり、スペーサ散布装置の状態を適時に把握することが可能になりスペーサを適正な個数濃度に設定することができる。そして、スペーサの基板へ散布状態を従来のように基板上のスペーサを観察し、計数するのではなく、インライン上で定量評価することが可能になるので、スペーサ散布装置の加工条件設定時間を大幅に短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】摩擦帯電系列を示す図である。
【図２】本発明の一実施例によるスペーサ散布装置の構造図である。
【図３】配管材質と配管表面の電位の関係を示すグラフである。
【図４】基板の帯電量とスペーサ個数を示すグラフである。
【符号の説明】
１    スペーサ
２    スペーサ供給手段
３    配管
４    ノズル
１０    筐体
１１    取付穴
１２    ステージ
１３    基板
２０    電位差記録計
２１    帯電位計
【図１】
0003826576.tif 000002
【図２】
0003826576.tif 000003
【図３】
0003826576.tif 000004
【図４】
0003826576.tif 000005