JP4463037B2 - スペーサ散布装置及びスペーサ散布方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶パネルの製造装置及び製造方法並びに液晶パネルに関し、特に、液晶パネル用基板にスペーサを散布するスペーサ散布装置及びスペーサ散布方法並びに該液晶パネル用基板を備える液晶パネルに関する。

ＡＶ機器やＯＡ機器の表示装置として、薄型、軽量、低消費電力等の利点から液晶パネルが広く用いられている。この液晶表示パネルは、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）等のスイッチング素子がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、カラーフィルター、ブラックマトリクス等が形成された対向基板とを有し、両基板の間に所定のサイズのポリマービーズ、シリカビーズ等の絶縁性のスペーサが配置されて所定のギャップが形成され、そのギャップに液晶が注入、封止されて形成される。そして、対向する一対の基板又は一方の基板に形成された電極に電圧を印加して電界を発生させ、その電界により液晶の配向方向を制御することにより光の透過率を変化させて画像が表示される。このような構造の液晶パネルでは、表示品位を向上させるために対向する基板間のギャップを均一にすることが重要であり、そのためにはギャップを形成するためのスペーサを基板に均一に散布する必要がある。

基板上にスペーサを散布する方法としては、フロンやアルコール、純水などの溶媒にスペーサを分散させ、この溶媒をノズルから噴霧する湿式散布方法と、静電ガンや摩擦などによってスペーサを帯電させ、この帯電したスペーサをノズルから噴出する乾式散布方法とがあり、湿式散布方法ではフロンやアルコールなどを回収しなければならず、また、スペーサが溶媒中で凝集しやすく基板面内に均一にスペーサを散布することが難しいことから、近年では乾式散布方法が広く用いられている。

この乾式散布方法では、通常、スペーサはプラスの電位に帯電されスペーサ同士は斥力が働くため、局部的にスペーサが凝集することはないが、ノズルとスペーサとの位置関係によって、ステージの中央部分はノズル直下に位置するためにスペーサの散布量が多くなり、一方、ステージの周縁部分はノズルからの距離が大きくなるためにスペーサの散布量が少なくなる傾向にあり、ステージ全体でスペーサの散布密度にばらつきが生じてしまう。

このようなノズルとステージの位置関係に起因するスペーサの散布密度分布のばらつきを低減するために、スペーサ散布装置のチャンバをスペーサと同じ符号の電位（通常はプラスの電位）に帯電させて、チャンバ壁面方向に放出されたスペーサをステージ方向に跳ね返し、これによりスペーサの散布密度の均一化を図る方法がある。例えば、特開２００２−１４８６３５号公報では、基板を収容する散布チャンバを電気的に各層が絶縁された積層構造とし、チャンバの最内層面に外部からスペーサを同符号の電圧を加え、これにより、チャンバ壁面に進行するスペーサを静電力で反発させ、これにより基板周縁部のスペーサの散布量の低下を抑制する構造が開示されている。

特開２００２−１４８６３５号公報（第３−１０頁、第１図）

上記特許文献１に記載されたスペーサ散布装置を用いることにより、上記ノズルとステージの位置関係に起因するスペーサの散布密度のばらつきを改善することができるが、この装置では、逆にチャンバ壁面で反発してステージ周縁部分に飛来するスペーサの量が多くなってしまう。そこで、チャンバの壁面に印加する電圧を調整したり、スペーサを散布するノズルの形状や散布パターンを改良する等によりチャンバ壁面に近いステージ周縁部分のスペーサ散布量を調整しているが、このような調整を行ったとしても、基板上におけるスペーサの散布密度を均一にすることはできない。

その理由は、スペーサの散布密度の分布は、ノズルとステージとの位置関係や、チャンバ壁面とステージの位置関係のみならず、ステージとその上に載置される基板との位置関係によっても変化するからである。具体的には、ステージの中央部分では電界はほぼ一定であるが、ステージの端部ではエッジ効果により電界が集中し、これによりステージ端部に近い基板の周縁部分のスペーサの散布量が多くなってしまうからである。

ここで、液晶パネルのサイズが小さい場合や、基板の切り出し位置に余裕がある場合（すなわち、１枚の基板で複数の液晶パネルを製造する場合において、液晶パネル間の間隔が広い場合）は、基板の端部から液晶パネル形成領域までの距離を大きくすることができるため、エッジ効果によりステージ端部近傍のスペーサの散布量が多くなったとしても、液晶パネル形成領域ではその影響を小さくすることができるが、液晶パネルのサイズが大型化し、コスト削減のための基板上に多数の液晶パネルが密集して配置される場合は、必然的に基板の切り出し位置に余裕がなくなり、その結果、エッジ効果の影響がステージ端部近傍に位置する液晶パネル形成領域にまで現れてしまう。

このエッジ効果の影響を低減するために、チャンバやステージのサイズを大きくして基板をステージ端部から離すことも考えられるが、チャンバのサイズが大きくなると、その分、１回のスペーサ散布で使用するスペーサの量が増加し、高価なスペーサを無駄に消費することになり、液晶パネルのコスト増加を招いてしまう。また、液晶パネルのサイズは求められる製品に応じて様々であり、ステージ端部とその近傍の液晶パネル形成領域との距離が製品毎に異なると、スペーサ散布密度も製品毎に変化してしまい、その結果、製品の性能にばらつきが生じてしまう。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、液晶パネルのサイズや基板上の液晶パネルの配置にかかわらず、液晶パネル形成領域にスペーサを均一に散布することができるスペーサ散布装置及びスペーサ散布方法並びに該スペーサ散布装置を用いて製造した液晶パネルを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のスペーサ散布装置は、チャンバ内に支持されたステージ上に載置される基板に、散布ノズルを用いて帯電したスペーサを散布する乾式のスペーサ散布装置であって、前記散布ノズルと前記ステージとの間に生じる電界により、前記帯電したスペーサが前記ステージ上に載置される前記基板に導かれるものであり、前記ステージは、外縁部の少なくとも一部に互いに結合する連結手段の一方を備える、予め定められたサイズのステージ本体と、内縁部の少なくとも一部に前記連結手段の一方に結合する前記連結手段の他方を備える複数のサイズのステージ補助部とで構成され、前記ステージ本体と前記複数のサイズの中から選択されたサイズの前記ステージ補助部とを連結することにより、前記ステージの面方向のサイズが変更可能とされ、前記ステージ補助部により、ステージ端部から前記基板上の液晶パネル形成領域までの距離を所定の範囲に設定することで、前記ステージ端部に電界が集中してスペーサ散布量が増加するエッジ効果の影響を低減するものである。

また、本発明のスペーサ散布装置は、チャンバ内に支持されたステージ上に載置される基板に、散布ノズルを用いて帯電したスペーサを散布する乾式のスペーサ散布装置であって、前記散布ノズルと前記ステージとの間に生じる電界により、前記帯電したスペーサが前記ステージ上に載置される前記基板に導かれるものであり、前記ステージは、予め定められたサイズのステージ本体と、前記ステージ本体に、該ステージ本体の面方向にスライド可能に保持されるステージ補助部とで構成され、前記ステージ補助部をスライドさせることにより、前記ステージの面方向のサイズが変更可能とされ、前記ステージ補助部により、ステージ端部から前記基板上の液晶パネル形成領域までの距離を所定の範囲に設定することで、前記ステージ端部に電界が集中してスペーサ散布量が増加するエッジ効果の影響を低減するものである。

本発明においては、前記ステージ補助部は、その上面が前記ステージ本体下面に略当接するように保持され、前記ステージ補助部を前記ステージ本体方向にスライドさせることにより、前記ステージ補助部上面に堆積した前記スペーサが除去される構成とすることができる。

本発明においては、前記ステージ本体と前記ステージ補助部との間に絶縁部材を備え、前記ステージ本体と前記ステージ補助部とを異なる電位に設定可能にすることもできる。

また、本発明のスペーサ散布方法は、チャンバ内に支持されたステージ上に載置される基板に、散布ノズルを用いて帯電したスペーサを散布する乾式のスペーサ散布方法であって、前記散布ノズルと前記ステージとの間に生じる電界により、前記帯電したスペーサが前記ステージ上に載置される前記基板に導かれるものであり、前記ステージを、外縁部の少なくとも一部に互いに結合する連結手段の一方を備える、予め定められたサイズのステージ本体と、内縁部の少なくとも一部に前記連結手段の一方に結合する前記連結手段の他方を備える複数のサイズのステージ補助部とで構成し、前記ステージ本体と前記複数のサイズの中から選択されたサイズの前記ステージ補助部とを連結することにより、前記ステージの面方向のサイズを前記基板のサイズに応じて変更し、ステージ端部に電界が集中してスペーサ散布量が増加するエッジ効果の影響を低減することで、前記スペーサの散布密度分布を制御するものである。

また、本発明のスペーサ散布方法は、チャンバ内に支持されたステージ上に載置される基板に、散布ノズルを用いて帯電したスペーサを散布する乾式のスペーサ散布方法であって、前記散布ノズルと前記ステージとの間に生じる電界により、前記帯電したスペーサが前記ステージ上に載置される前記基板に導かれるものであり、前記ステージを、予め定められたサイズのステージ本体と、前記ステージ本体に、該ステージ本体の面方向にスライド可能に保持されるステージ補助部とで構成し、前記ステージ補助部をスライドさせることにより、前記ステージの面方向のサイズを前記基板のサイズに応じて変更し、ステージ端部に電界が集中してスペーサ散布量が増加するエッジ効果の影響を低減することで、前記スペーサの散布密度分布を制御するものであり、前記ステージ補助部を、その上面が前記ステージ本体下面に略当接するように保持し、前記スペーサを散布した後、前記ステージ補助部を前記ステージ本体方向にスライドさせることにより、前記ステージ補助部上面に堆積した前記スペーサを除去し、次の前記スペーサの散布を行う構成とすることができる。

本発明においては、前記ステージ本体と前記ステージ補助部との間に絶縁部材を設け、前記ステージ補助部に予め設けられた電圧印加手段を用いて電圧を印加することにより、前記ステージ本体と前記ステージ補助部とを異なる電位に設定し、前記ステージ面内における前記スペーサの散布密度分布を制御する構成とすることもできる。

このように、本発明の構成によれば、液晶パネルの製造に使用されるスペーサ散布装置のステージを、チャンバに固定されるステージ本体と、該ステージ本体にスライド可能に保持、又は、ステージ本体に連結可能な構造を備えるステージ補助部とで構成し、ステージに載置する基板のサイズに応じて、ステージ端部とその近傍の液晶パネル形成領域との距離が予め定めた範囲となるようにステージサイズを可変することにより、ステージ端部のエッジ効果の影響を低減することができる。これにより、スペーサの散布密度の均一性を向上させることができ、対向する一対の基板間のギャップが均一に制御された表示品位の高い液晶パネルを、高い歩留まりかつ低コストで製造することができる。

本発明のスペーサ散布装置及びスペーサ散布方法並びに該スペーサ散布装置を用いて製造した液晶パネルによれば、基板上の液晶パネル形成領域にスペーサを均一に散布することができる。

その理由は、液晶パネルの製造に使用されるスペーサ散布装置のステージを、チャンバに固定されるステージ本体と、該ステージ本体にスライド可能に保持されるステージ補助部で構成し、又は、チャンバに固定されるステージ本体と、該ステージ本体に連結可能な構造を備えるステージ補助部とで構成し、ステージに載置する液晶パネル用基板のサイズに応じて、ステージ補助部をスライドさせたり、ステージ補助部を連結し、ステージ端部とその近傍の液晶パネル形成領域との距離が予め定めた範囲となるようにステージサイズを可変しているからである。

そして、上記構造を備えたスペーサ散布装置を用いることにより、液晶パネルのサイズや基板上の液晶パネルの配置にかかわらず、液晶パネル形成領域におけるスペーサ散布密度の均一性を向上させることができ、これにより、対向する一対の基板間のギャップが均一に制御された表示品位の高い液晶パネルを、高い歩留まりかつ低コストで製造することができる。

従来技術で示したように、液晶パネルの製造方法においては対向する一対の基板間のギャップを均一にすることが重要であり、そのためにはギャップを形成するためのスペーサを基板面内で均一に散布する必要がある。そこで、チャンバに電圧を印加するタイプのスペーサ散布装置では、チャンバ内壁に印加する電圧を調整したり、スペーサを噴出するノズルの形状や散布パターンを改良するなどによってスペーサの散布密度のばらつきの低減を図っている。

例えば、図１３（ａ）に示す寸法のスペーサ散布装置において、チャンバ内壁に印加する電圧を４．０ｋＶ、７．０ｋＶ、１０ｋＶに設定し、各々の電圧における散布モードを図１３（ｂ）に示すモード２及びモード３に設定した場合、基板端部からの距離に対するスペーサの散布密度は図１４のようになり、印加電圧や散布モードを変えることによりその分布を変えることはできるが、チャンバ壁面の電圧を大きくした場合（例えば、図の×印や＊印）、基板端部の散布密度が大きくなってしまい、また、チャンバ壁面の電圧を小さくした場合（図の黒塗り三角印）、基板端部の散布密度は多少小さくすることができるが、その内側（例えば基板端から２００乃至３００ｍｍ）の位置の散布密度が落ち込んでしまい、いずれの電圧でも均一な分布を得ることができず、また、散布モードを変えてもその傾向を変えることができない。その理由は、チャンバ内壁に印加する電圧やノズルの形状、散布パターンを改良する方法は、ノズルとステージの位置関係やチャンバ壁面とステージの位置関係に起因する散布密度のばらつきを抑制しているにすぎず、ステージとその上に載置される基板との位置関係に起因するばらつき、すなわち、ステージ端部の電界の集中によるスペーサ散布密度のばらつきを低減することができないからである。

また、基板を載置するステージに印加する電圧を変化させることでスペーサの散布密度のばらつきを低減させる方法も提案されている。例えば、特開２０００−２７５６５２号公報には、ステージを複数に分割し、分割ステージの各々を異なる電位又はいくつかのグループで異なる電圧に設定する方法が開示されている。しかしながら、上記公報記載の方法は、ステージ全体の面内分布を改善するものであり、やはり、ステージとその上に載置される基板との位置関係に起因するスペーサ散布密度のばらつき、すなわち、ステージ端部の電界の集中によるスペーサ散布密度のばらつきを抑制することはできない。

この問題に対して、本願発明者は、ステージとその上に載置する基板との位置関係に着目し、ステージ端部から基板上の液晶パネルが形成される領域までの距離を所定の範囲にすれば、ステージ端部における電界の集中に起因するスペーサの散布密度のばらつきを低減できることを見出し、その知見に基づいて、基板のサイズに応じてステージのサイズを変更可能な構造を案出した。以下、その具体的な構造について、図面を参照して説明する。

まず、本発明の第１の実施例に係るスペーサ散布装置及びスペーサ散布方法並びに該装置を用いて製造される液晶パネルについて、図１乃至図１０を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施例に係るスペーサ散布装置の構成を模式的に示す図であり、図２及び図３は、スペーサ散布装置のステージの構造を模式的に示す図、図４は、ステージ上に基板を載置した状態を模式的に示す図である。また、図５乃至図８は、ステージの構造のバリエーションを示す図であり、図９は、ステージに堆積したスペーサを除去する方法を模式的に示す図である。また、図１０は、本実施例のスペーサ散布装置の効果を示す図であり、ステージ上のガラス基板の載置位置に対するスペーサ散布密度の変化を示す図である。

図１に示すように、本実施例のスペーサ散布装置１は、ダンパー８及び排気ダクト９などにより内部が減圧状態で保持されるチャンバ２と、本実施例の特徴部分である、面方向のサイズが変更可能なステージ３と、ステージ３上に載置された試料（例えば、液晶パネルを構成するＴＦＴ基板や対向基板など、以下、単に基板１０と呼ぶ。）にプラス又はマイナスの電位に帯電したスペーサを散布するノズル４と、ノズル４にスペーサを供給するためのスペーサ供給部６及び輸送配管５と、チャンバ２を所定の電位にするための高圧電源７とを主な構成要素としている。そして、ステージ３上にスペーサを散布する基板１０を載置した後、ダンパー８と排気ダクト９を用いてチャンバ２内部を減圧し、必要に応じて高圧電源７を用いてチャンバ２にスペーサと同じ極性の電圧を印加し、スペーサ供給６から輸送配管５を通して供給されたスペーサをノズル４を用いて噴出して基板１０上に堆積させる。なお、図１では、チャンバ２に電圧を印加するタイプのスペーサ散布装置１を示したが、チャンバ２に電圧を印加しないタイプのスペーサ散布装置を用いることもでき、その場合は高圧電源７を設ける必要はない。

ここで、通常、スペーサはプラスの電位に帯電され、スペーサを噴出するノズル４もプラスの電位になっており、一方、ステージ３は接地されているため、ノズル４とステージ３間に電界が生じ、この電界によってスペーサがステージ３上の基板１０に導かれるが、電界の強度はステージ３上で均一ではなく、ステージ３の端部ではエッジ効果によって電界が集中するためにスペーサの散布量は多くなり、更に、チャンバ２にプラスの電位が印加されている場合は、チャンバ２で反発したスペーサもステージ３に飛来するため、ステージ３の周縁部分はスペーサの散布量が多い領域（スペーサ散布量過多領域と呼ぶ。）となる。

このスペーサ散布量過多領域は、本願発明者の実験によればステージ３の端部から所定の範囲内であることから、基板１０の液晶パネル形成領域をステージ３の端部からある程度離せば、液晶パネル形成領域のスペーサ散布量のばらつきを低減することができる。そこで本実施例では、ステージ３にそのサイズを変更可能にする構造を設け、載置する基板１０のサイズに合わせてステージ３のサイズを変更し、上記スペーサ散布量過多領域が基板１０の液晶パネル形成領域に重複しないようにしている。このステージ３の具体的構造について、図２及び図３を参照して説明する。図２及び図３の（ａ）はステージ３を上方（ノズル４側）から見た平面図であり、（ｂ）は各々、Ａ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’線に沿った側断面図であり、（ｃ）は各々、矢印の方向から見た側面図である。

図２に示すように、本実施例のステージ３は、チャンバ２に固定されるステージ本体３ａと、ステージ本体３ａの面方向にスライド可能に格納されるステージ補助部３ｂとで構成されており、図３に示すように、ステージ補助部３ｂをスライドさせてステージ本体３ａから引き出すことにより、ステージ３を所望のサイズに変更することができるように構成されている。

なお、図２及び図３では、ステージ３の最も簡単な構造として、ステージ本体３ａ内に設けた空間にステージ補助部３ｂを格納し、手でステージ補助部３ｂを引き出す構造としているが、ステージ３の構造は図の記載に限定されず、ステージ補助部３ｂの少なくとも一部がステージ本体３ａに支持され、かつ、ステージ本体３ａとステージ補助部３ｂとで所望のサイズのステージ３を形成できる構造であればよく、ステージ補助部３ｂの格納構造、格納位置、スライド構造、ストッパの有無、ステージ本体３ａ及びステージ補助部３ｂの幅や長さ、厚みなどは適宜変更することができ、例えば、後述する図７に示すように歯車１２ｂを回転させることによってステージ補助部３ｂをスライドさせる構造とすることもできる。また、図では、図の上下方向の２辺にステージ補助部３ｂを設けているが、ステージ補助部３ｂはステージ本体３ａの少なくとも１辺に設けられていればよく、また、図の上下方向と左右方向の双方にステージ補助部３ｂを設けてもよい。

また、本実施例では、プラスの電位に帯電したスペーサを効率的にステージ３に導くことができるようにステージ本体３ａを接地しているため、ステージ補助部３ｂも金属材料（好ましくはステージ本体３ａと同じ材料）を用いて製作し、ステージ本体３ａとステージ補助部３ｂとを電気的に接続して、ステージ補助部３ｂをステージ本体３ａと同電位にしているが、ステージ本体３ａとステージ補助部３ｂとは必ずしも直接接続されている必要はなく、ステージ本体３ａとステージ補助部３ｂとを別々に接地する構成としてもよい。

次に、上記サイズ変更構造を備えたステージ３に基板１０を載置した状態について、図４を参照して説明する。図４（ａ）は、ステージ補助部３ｂが格納されたステージ本体３ａに基板１０を載置した状態を示す上面図であり、（ｂ）は、ステージ補助部３ｂを引き出した状態を示す上面図である。

例えば、液晶パネル形成領域１０ａが長方形であり、その液晶パネル形成領域１０ａが３行３列に９個配置された基板１０にスペーサを散布する場合を考えると、図４（ａ）に示すように、ステージ本体３ａが正方形であれば、液晶パネル形成領域１０ａの短辺方向におけるステージ本体３ａの端部とその近傍の液晶パネル形成領域１０ａ周縁部との距離は十分に長いためスペーサ散布密度分布が不均一になるという問題は生じないが、長辺方向におけるステージ本体３ａ端部とその近傍の液晶パネル形成領域１０ａ周縁部との距離は短いために、スペーサ散布密度分布が不均一になるという問題が生じる。そこで、そのような場合には、図４（ｂ）に示すように、ステージ補助部３ｂをステージ本体３ａから引き出してステージ３全体を液晶パネル形成領域１０ａの長辺方向に伸張させる。これにより、長辺方向におけるステージ補助部３ｂ端部とその近傍の液晶パネル形成領域１０ａの周縁部の距離を十分に大きくすることができ、スペーサ散布密度分布が不均一になるという問題を低減することができる。

上記ステージ３のサイズ変更による効果を確認するために、ステージ３の端部から基板１０の端部までの間隔を変えて、各々の状態における基板１０上のスペーサ散布数を測定した。その結果を図１０に示す。図１０は、チャンバ２のサイズが１６８０ｍｍ×１６８０ｍｍ、ステージ３のサイズが１３３０ｍｍ×１３３０ｍｍのスペーサ散布装置１において、ステージ３の端部から基板１０の端部までの距離を１０ｍｍ、３０ｍｍ、５０ｍｍに設定した場合のスペーサ散布数の分布を示している。

図１０より、ステージ３の端部から基板１０の端部までの距離が１０ｍｍ（黒塗三角印、一点鎖線）の場合は、基板１０の端部からの距離が１０ｍｍの位置で、単位面積あたりのスペーサ散布数は３４８個と非常に多く、その後、基板１０の端部から離れるに従ってスペーサ散布数は徐々に少なくなっているが、スペーサ散布数の目標値を略２００個、下限を略１５０個、上限を略２５０個に設定した場合、基板１０の端部から５０ｍｍまでは許容範囲を上回っている。また、ステージ３の端部から基板１０の端部までの距離が３０ｍｍ（黒塗四角印、破線）の場合は、基板１０端部からの距離が１０ｍｍの位置のスペーサ散布数は２９８個に低下しているが、基板１０の端部から３０ｍｍまでは許容範囲を上回っている。一方、ステージ３の端部から基板１０の端部までの距離が５０ｍｍ（黒塗丸印、実線）の場合は、基板１０端部からの距離が１０ｍｍの位置のスペーサ散布数も２５４個とほぼ許容範囲内に収まっている。従って、実際の製品に求められるスペーサの散布量の許容範囲内に収まるようにステージ補助部３ｂを引き出せばステージ３の端部の影響を実質的に問題ない程度に低減することができる。

なお、ステージ３の端部とその近傍の液晶パネル形成領域１０ａの端部との好ましい距離は、スペーサ散布装置１のチャンバ２やノズル４の形状、スペーサの散布パターン、チャンバ２に印加する電圧、スペーサの帯電電圧、ステージ３の形状などによって変動するために厳密に規定することは困難であるが、例えば、ノズル４からステージ３までの距離が１５５０ｍｍ、ステージ３の端部からチャンバ２の内壁までの距離が１７５ｍｍのスペーサ散布装置１の場合は、ステージ３の端部から液晶パネル形成領域１０ａの端部までの距離を略５０ｍｍ乃至略１３０ｍｍに設定すれば、基板１０内の全ての液晶パネル形成領域１０ａについて、スペーサの散布量を所望の範囲内に収めることができることを確認している。

ここで、図２及び図３は、ステージ補助部３ｂをステージ本体３ａから引き出す構造であるため、ステージ本体３ａとステージ補助部３ｂとに段差が生じてしまい、この段差部分に電界が集中してスペーサの散布密度にばらつきが生じてしまう恐れがある。そこで、このような段差が生じないように、図５（ａ）に示すようにステージ本体３ａの端部にテーパー部１１を設けたり、図５（ｂ）に示すようにステージ補助部３ｂの端部にテーパー部１１を設けることもでき、このような構成とすれば、余分な段差をなくして電界の集中を抑制することができる。なお、テーパー部１１の形状、テーパー角などは任意であり、図ではテーパー部１１の断面形状が直線状になるようにしたが、なだらかに厚みが変化するように丸みを持たせてもよいし、ステージ補助部３ｂを設置しない辺にも同様にテーパー部１１を設けてもよい。

また、図２乃至図５では、ステージ補助部３ｂをステージ本体３ａから引き出す構造としたが、例えば、ステージ補助部３ｂをステージ本体３ａに蝶番で回動可能に支持しておき、ステージ３のサイズを大きくする場合にステージ補助部３ｂを蝶番を軸にして回動させてステージ補助部３ｂをステージ本体３ａの側面に接続するような構造にしてもよい。この構造の場合、ステージ３のサイズを無段階に調整することはできないが、ステージ本体３ａとステージ補助部３ｂとの段差をなくしてステージ３全体を平坦化することができるという特徴がある。

また、ステージ３のサイズ変更構造として、例えば、図６に示すように、ステージ本体３ａにステージ補助部３ｂを引き出す際のガイドとなる凸部（ガイド部１２ａ）を設け、一方、ステージ補助部３ｂには、その凸部に対応する位置に所定の凹部を設ける構造とすることもできる。このような構造にすれば、ステージ補助部３ｂをステージ本体３ａの辺と同じサイズにすることができるため、ステージ３を矩形状にして電界の偏りを抑制することができる。また、図２乃至図６では、ステージ補助部３ｂを手で引き出す構造としているが、図７に示すようにステージ本体３ａの側面などに歯車１２ｂを回動可能に取り付け、一方、ステージ補助部３ｂ底面の歯車１２ｂに当接する部分に歯車１２ｂとかみ合う形状の凹凸を設け、歯車１２ｂを回転させることによってステージ補助部３ｂをステージ３の面方向にスライドさせる構造とすることもできる。このような構造とすることにより、ステージ補助部３ｂの引き出し量を正確に制御することができると共に、歯車１２ｂをモータなどで回転させることにより、ステージサイズを自動的に調整することも可能となる。

また、ステージ補助部３ｂを引き出した場合に電界分布が変化し、それに伴ってスペーサの散布密度の分布が変化することが予想されるため、液晶パネルが形成された基板１０にスペーサを散布する前に、予めスペーサの散布密度の分布を測定しておき、その結果に基づいてステージ補助部３ｂの引き出し量を微調整するようにしてもよい。その場合、スペーサの散布密度はどのように測定してもよく、例えば、ステージ３の近傍に所定の間隔で探針を設置しておき、この探針で帯電したスペーサを捕獲し、探針の電位からその場所のスペーサの散布密度を推測したり、帯電したスペーサが移動することにより生じる磁界をホール素子などを用いて測定し、ホール素子の電流値からその場所のスペーサの散布密度を推測したり、ステージ上方から光を照射して、ステージ又はテスト用基板からの反射光を光検出手段を用いて測定し、光検出手段の出力からスペーサの散布密度を求めるなどの手法を用いることができる。このように、スペーサ散布装置１に上述した探針やホール素子などのスペーサ散布密度測定手段を予め設けておくことにより、ステージ補助部３ｂの引き出し量をより正確に設定することができる。

また、図２乃至図７では、ステージ本体３ａとステージ補助部３ｂとを電気的に接続し、ステージ本体３ａ及びステージ補助部３ｂを同電位（ここではグランド電位）に設定したが、ステージ本体３ａとステージ補助部３ｂとを異なる電位に設定してもよい。例えば、図８に示すように、ステージ本体３ａとステージ補助部３ｂとを絶縁体１４で絶縁しておき、ステージ本体３ａを接地し、ステージ補助部３ｂの電位を予め設けた電圧調整部１３を用いて設定することもできる。そして、上述した方法などを用いてスペーサの散布密度を求めた結果、基板１０端部のスペーサ散布密度が大きい場合には、ステージ補助部３ｂの電圧をスペーサの電位に近づけるなどして、さらにスペーサの散布密度の均一性を向上させることができる。

また、スペーサ散布装置１を繰り返し使用する場合、ステージ３、特にステージ補助部３ｂには散布の度にスペーサが堆積するために、ステージ３が絶縁体で覆われることになり、その結果、ステージ３の電界分布が変化してスペーサの分布の再現性が得られなくなることが予想される。しかしながら、図２乃至図８の構造では、ステージ補助部３ｂはステージ本体３ａに出し入れ可能に保持されるため、ステージ補助部３ｂの上面とステージ本体３ａの下面（図８の場合は絶縁体１４）とがほぼ当接するようにサイズを設定しておけば、図９（ａ）に示すように、一旦スペーサ１５の散布が終了した後、図９（ｂ）に示すように、ステージ補助部３ｂをステージ本体３ａに収納すれば、ステージ補助部３ｂ上に堆積したスペーサ１５を集めてステージ補助部３ｂ上から取り除くことができるため、ステージ補助部３ｂの表面を簡単にクリーニングすることができ、これによりスペーサの散布密度をより正確に制御することができる。

このように、本実施例のスペーサ散布装置１のステージ３は、チャンバ２に固定されるステージ本体３ａと、ステージ本体３ａにスライド可能に格納されるステージ補助部３ｂとで構成されるため、ステージ３上に載置する基板１０のサイズに合わせてステージ補助部３ｂを引き出して、ステージ３の端部と基板１０の液晶パネル形成領域１０ａ端部との距離を所定の範囲内に設定することができ、これにより、ステージ３端部の影響を回避することができ、スペーサ散布密度の均一性を向上させることができる。また、ステージ３のサイズを任意に設定することができるため、基板１０のサイズや切り出し位置にかかわらず、常にスペーサの散布密度を最適な状態に設定することができる。

次に、本発明の第２の実施例に係るスペーサ散布装置及びスペーサ散布方法並びに該装置を用いて製造される液晶パネルについて、図１１及び図１２を参照して説明する。図１１及び図１２は、スペーサ散布装置のステージの構造を模式的に示す図である。

前記した第１の実施例では、ステージ３をステージ本体３ａとステージ本体３ａに対してスライド可能なステージ補助部３ｂとで構成したが、ステージ補助部３ｂを引き出す構造では、ステージ本体３ａとステージ補助部３ｂとの接続部分に段差が生じやすく、又、ステージ３の構造は複雑になる。一方、液晶パネルのサイズやその切り出し位置の種類はそれほど多くはない。そこで、本実施例では、ステージ補助部３ｂをスライドしてステージ３のサイズを任意に調整するのではなく、ステージ本体３ａに予め設けたステージ補助部３ｂを連結することにより、ステージ３のサイズを変更する。

具体的には、図１１に示すように、本実施例のステージ３は、チャンバ２に固定され、その外縁部の少なくとも一部にステージ補助部３ｂと連結可能な構造（互いに結合する連結手段の一方）を備えたステージ本体３ａと、その内縁部の少なくとも一部にステージ本体３ａと連結可能な構造（上記連結手段の他方）を備えた１又は複数種類のステージ補助部３ｂとで構成され、ステージ補助部３ｂをステージ本体３ａの上方から嵌め込むことにより、ステージ本体３ａとステージ補助部３ｂとが連結して所望のサイズのステージ３が形成される。

ここで、図１１では、ステージ本体３ａの下部に凸部を設け、一方、ステージ補助部３ｂの上部にも凸部を設けて、凸部同士が接触してステージ補助部３ｂがステージ本体３ａに連結する構造としているが、ステージ本体３ａとステージ補助部３ｂの連結構造は任意であり、例えば、図１２に示すように、ステージ本体３ａの外縁部の少なくとも一部に凸部（又は凹部）を設け、ステージ補助部３ｂの内縁部の少なくとも一部に該凸部（又は凹部）に嵌合する凹部（又は凸部）を設け、これらを嵌め合わせることによってステージ本体３ａとステージ補助部３ｂとを連結するようにしてもよい。なお、図１２では、ステージ本体３ａの上下の２辺にステージ補助部３ｂを連結しているが、ステージ本体３ａの少なくとも一辺にステージ補助部３ｂが連結されていればよく、例えばステージ本体３ａの全周に凹部を設けておき、一方、ステージ補助部３ｂを各辺に対応させて形成しておき、ステージ３のサイズを変えたい部分のみステージ補助部３ｂを連結するようにしてもよい。

また、本実施例においても、ステージ補助部３ｂを取り付けることによるスペーサの分布の変動を測定するために、スペーサ散布装置１に上述した探針やホール素子などのスペーサ散布量測定手段を予め設けてもよい。また、ステージ本体３ａとステージ補助部３ｂとは同電位にしてもよいし、ステージ３端部の影響をより細かく制御する場合には、ステージ補助部３ｂの電位をステージ本体３ａと異なる電位に設定してもよい。また、本実施例では、ステージ補助部３ｂは取り外し可能な構造であるため、一旦スペーサを散布した後、ステージ補助部３ｂ部分のみステージ本体３ａから取り外してクリーニングすることができ、スペーサが積層することによる電界の乱れを抑制し、スペーサの散布密度をより正確に制御することができる。

このように、本実施例の構造によっても、ステージ本体３ａに、ステージ３上に載置する基板１０のサイズに合わせて選択したステージ補助部３ｂを接続して、ステージ３の端部と基板１０の液晶パネル形成領域１０ａ端部との距離を所定の範囲内に設定することができ、これにより、ステージ３端部に電界が集中することにより生じるスペーサ密度分布のばらつきを抑制することができ、また、基板サイズ、切り出し位置にかかわらず、常にスペーサの分布を最適な状態に設定することができる。

また、ステージ本体３ａにステージ補助部３ｂを連結する構造の場合、ステージ本体３ａとステージ補助部３ｂの段差を無くすことができるため、ステージ本体３ａとステージ補助部３ｂの接続部分で電界が集中することがないため、より正確にスペーサの散布密度を制御することができる。また、第１の実施例のように、ステージ補助部３ｂをスライドさせる構造の場合、その構造上、ステージ本体３ａの角部にステージ補助部３ｂが配置されない部分が存在するが、ステージ補助部３ｂを連結する構造の場合、ステージ補助部３ｂを連結した状態でステージ３全体を矩形状にすることができるため、より正確にスペーサの散布密度を制御することができる。

以上説明した各実施例は、２枚の対向する基板の間に液晶を狭持する構造の任意の液晶パネルに適用することができ、各々の基板に透明電極を設け、基板間の縦方向の電界により液晶を駆動するＴＮ方式の液晶パネルや、一方の基板に櫛歯状の電極を設け、櫛歯電極間の電界で液晶を駆動するＩＰＳ方式の液晶パネル等、どのような形式の液晶パネルであっても適用できることは明らかである。また、上記各実施例のスペーサ散布装置及びスペーサ散布方法は、液晶パネル用基板に限らず、任意の基板に対しても同様に適用することができる。

本発明の第１の実施例に係るスペーサ散布装置の構造を模式的に示す図である。 本発明の第１の実施例に係るスペーサ散布装置のステージの構造（ステージ補助部を格納した状態）を模式的に示す図である。 本発明の第１の実施例に係るスペーサ散布装置のステージの構造（ステージ補助部をスライドさせた状態）を模式的に示す図である。 本発明の第１の実施例に係るスペーサ散布装置のステージの構造（基板を載置した状態）を模式的に示す図である。 本発明の第１の実施例に係るスペーサ散布装置のステージの構造のバリエーションを示す図である。 本発明の第１の実施例に係るスペーサ散布装置のステージの構造のバリエーションを示す図である。 本発明の第１の実施例に係るスペーサ散布装置のステージの構造のバリエーションを示す図である。 本発明の第１の実施例に係るスペーサ散布装置のステージの構造のバリエーションを示す図である。 本発明の第１の実施例に係るスペーサ散布装置における堆積したスペーサの除去方法を模式的に示す図である。 本発明の第１の実施例に係るスペーサ散布装置の効果を説明するための図であり、ステージ端部から基板端部までの距離とスペーサの分布との相関を示す図である。 本発明の第２の実施例に係るスペーサ散布装置のステージの構造を模式的に示す図である。 本発明の第２の実施例に係るスペーサ散布装置のステージの構造のバリエーションを示す図である。 従来のスペーサ散布装置におけるチャンバとステージと基板との位置関係及び散布モードを説明するための図である。 従来のスペーサ散布装置におけるチャンバ壁面電圧及び散布モードと基板上のスペーサの分布との相関を示す図である。

符号の説明

１ スペーサ散布装置
２ チャンバ
３ スペーサ
３ａ スペーサ本体
３ｂ スペーサ補助部
４ ノズル
５ 輸送配管
６ スペーサ供給部
７ 高圧電源
８ ダンパー
９ 排気ダクト
１０ ガラス基板
１０ａ 液晶パネル
１１ テーパー部
１２ａ ガイド部
１２ｂ 歯車
１３ 電圧調整部
１４ 絶縁体
１５ スペーサ

Claims (8)

1. チャンバ内に支持されたステージ上に載置される基板に、散布ノズルを用いて帯電したスペーサを散布する乾式のスペーサ散布装置であって、
   前記散布ノズルと前記ステージとの間に生じる電界により、前記帯電したスペーサが前記ステージ上に載置される前記基板に導かれるものであり、
   前記ステージは、外縁部の少なくとも一部に互いに結合する連結手段の一方を備える、予め定められたサイズのステージ本体と、内縁部の少なくとも一部に前記連結手段の一方に結合する前記連結手段の他方を備える複数のサイズのステージ補助部とで構成され、
   前記ステージ本体と前記複数のサイズの中から選択されたサイズの前記ステージ補助部とを連結することにより、前記ステージの面方向のサイズが変更可能とされ、前記ステージ補助部により、ステージ端部から前記基板上の液晶パネル形成領域までの距離を所定の範囲に設定することで、前記ステージ端部に電界が集中してスペーサ散布量が増加するエッジ効果の影響を低減することを特徴とするスペーサ散布装置。
2. チャンバ内に支持されたステージ上に載置される基板に、散布ノズルを用いて帯電したスペーサを散布する乾式のスペーサ散布装置であって、
   前記散布ノズルと前記ステージとの間に生じる電界により、前記帯電したスペーサが前記ステージ上に載置される前記基板に導かれるものであり、
   前記ステージは、予め定められたサイズのステージ本体と、前記ステージ本体に、該ステージ本体の面方向にスライド可能に保持されるステージ補助部とで構成され、
   前記ステージ補助部をスライドさせることにより、前記ステージの面方向のサイズが変更可能とされ、前記ステージ補助部により、ステージ端部から前記基板上の液晶パネル形成領域までの距離を所定の範囲に設定することで、前記ステージ端部に電界が集中してスペーサ散布量が増加するエッジ効果の影響を低減することを特徴とするスペーサ散布装置。
3. 前記ステージ補助部は、その上面が前記ステージ本体下面に略当接するように保持され、前記ステージ補助部を前記ステージ本体方向にスライドさせることにより、前記ステージ補助部上面に堆積した前記スペーサが除去されることを特徴とする請求項２記載のスペーサ散布装置。
4. 前記ステージ本体と前記ステージ補助部との間に絶縁部材を備え、前記ステージ本体と前記ステージ補助部とが異なる電位に設定可能に構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のスペーサ散布装置。
5. チャンバ内に支持されたステージ上に載置される基板に、散布ノズルを用いて帯電したスペーサを散布する乾式のスペーサ散布方法であって、
   前記散布ノズルと前記ステージとの間に生じる電界により、前記帯電したスペーサが前記ステージ上に載置される前記基板に導かれるものであり、
   前記ステージを、外縁部の少なくとも一部に互いに結合する連結手段の一方を備える、予め定められたサイズのステージ本体と、内縁部の少なくとも一部に前記連結手段の一方に結合する前記連結手段の他方を備える複数のサイズのステージ補助部とで構成し、
   前記ステージ本体と前記複数のサイズの中から選択されたサイズの前記ステージ補助部とを連結することにより、前記ステージの面方向のサイズを前記基板のサイズに応じて変更し、ステージ端部に電界が集中してスペーサ散布量が増加するエッジ効果の影響を低減することで、前記スペーサの散布密度分布を制御することを特徴とするスペーサ散布方法。
6. チャンバ内に支持されたステージ上に載置される基板に、散布ノズルを用いて帯電したスペーサを散布する乾式のスペーサ散布方法であって、
   前記散布ノズルと前記ステージとの間に生じる電界により、前記帯電したスペーサが前記ステージ上に載置される前記基板に導かれるものであり、
   前記ステージを、予め定められたサイズのステージ本体と、前記ステージ本体に、該ステージ本体の面方向にスライド可能に保持されるステージ補助部とで構成し、
   前記ステージ補助部をスライドさせることにより、前記ステージの面方向のサイズを前記基板のサイズに応じて変更し、ステージ端部に電界が集中してスペーサ散布量が増加するエッジ効果の影響を低減することで、前記スペーサの散布密度分布を制御することを特徴とするスペーサ散布方法。
7. 前記ステージ補助部を、その上面が前記ステージ本体下面に略当接するように保持し、前記スペーサを散布した後、前記ステージ補助部を前記ステージ本体方向にスライドさせることにより、前記ステージ補助部上面に堆積した前記スペーサを除去し、次の前記スペーサの散布を行うことを特徴とする請求項６記載のスペーサ散布方法。
8. 前記ステージ本体と前記ステージ補助部との間に絶縁部材を設け、前記ステージ補助部に予め設けられた電圧印加手段を用いて電圧を印加することにより、前記ステージ本体と前記ステージ補助部とを異なる電位に設定し、前記ステージ面内における前記スペーサの散布密度分布を制御することを特徴とする請求項５又は６に記載のスペーサ散布方法。

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