液晶显示元件的制造方法和制造装置以及液晶显示元件 本发明涉及利用半干式喷射散布法散布衬垫(spacer)的液晶显示元件的制造方法和制造装置以及液晶显示元件。
一般，使至少在一块基板的外围边缘部分上涂敷了密封材料的一对基板隔着衬垫相对紧贴，并用密封材料互相粘合，形成液晶单元，再将液晶注入、充填到这种液晶单元中，通过这样构成液晶显示元件。液晶显示元件一对基板的间隔为液晶层的厚度(下面，称为“单元厚度”)。
液晶显示元件的单元厚度是决定显示元件光学特性的重要因素，在基板间附加构成衬垫的几μm左右大小的微粒子使显示区形成均匀的单元厚度。
为将构成衬垫的微粒子附加在基板间，可以举出各种散布方法，例如有使微粒子相对粘合前地基板带电并进行分散而散布的干式静电散布法，用在基板上移动的喷嘴使微粒子散布的移动喷嘴散布法，和在挥发性液体中分散微粒子并进行喷射散布的半干式喷射散布法等。其中，半干式喷射散布法特别适合于使用。
在进行半干式喷射散布法时，首先，使微粒子分散在酒精等的挥发性液体中，作成散布液。分散在这种散布液中的微粒子，因其粒子直径为几μm左右，为了均匀地分散，可用搅拌器或超声波进行搅拌。
图9表示以往的进行半干式喷射法的衬垫散布装置。
利用泵6将散布液1从容器4通过液体循环软管5a沿箭头A方向输送，通过设置在散布室7上部的喷射喷嘴8，再通过液体循环软管5b沿箭头B方向输送，返回到容器4中，构成循环。
在喷射喷嘴8内部的未图示的液体循环通路中设置针状阀，如果将用调节器(未图示)进行压力控制的高压空气24通过电磁阀10a沿着管道9a向箭头C方向送气，并供给喷射喷嘴8，则在这种空气压力下，针状阀打开。
此外，如果将用调节器(未图示)进行压力控制的高压氮气25通过电磁阀10b沿着管道9b向箭头D方向送气，则利用这种氮气来喷散布液1。
用散布控制单元3控制电磁阀10a、10b开闭，用设置在散布控制单元3中的定时器2和与其连接的操作面板12，控制其开闭时间。并且，在电磁阀10a、10b双方都打开时，使散布液1喷射散布。
在将散布液1喷射散布在散布室7的基板13上时，在操作面板12上预先设定规定的喷雾时间。根据这种设定的散布时间，装在散布控制单元3内的定时器2动作，电磁阀10a、10b打开，将高压空气和氮气提供给喷射喷嘴8，使散布液1喷射散布。
在散布室7的内部下方设置基板13，在散布室7内如虚线所示，被喷雾的散布液1慢慢落下，其间挥发性液体蒸发，微粒子14附着在基板13上。
散布了微粒子14的基板13如箭头E所示从散布室7取出，用粒子计数器15a测量基板13上的微粒子14的数量。粒子计数器15a一般采用对基板表面的一部分通过电的手段进行摄像、并根据图像信号测量微粒子数的方法。
在散布了微粒子14的基板13的表面上预先涂敷密封剂，将这种基板13接受喷射散布的面翻过来作为内表面，与另一块基板贴合，形成单元间隔，借助于加热或者进行紫外线照射，使密封剂硬化，形成液晶单元。
最后，将液晶注入充填到液晶单元中，完成液晶显示元件。
如前述结构的液晶显示元件是利用液晶的电光学特性的显示元件，单元厚度是决定显示特性的重要因素之一。
为了将这种单元厚度做成规定的值，散布构成衬垫的微粒子14，但是液晶单元内的微粒子14的密度一变化，单元厚度也随之而变化。因此，在液晶显示元件批量生产时，希望在微粒子14的散布工序中进行散布时，基板13上的微粒子14的密度(下面，称为“散布密度”)要均匀而且稳定。
但是，在前述以往的散布装置中，由于后述的理由出现的问题是，随着散布次数增加，散布密度减小，不能得到稳定的单元厚度。也就是说，在前述以往的散布装置中，在进行喷射散布前，在容器4中设置集中数量的散布液1，对于依次送来的基板13进行喷射散布。因此，经过一段时间，随着基板13的处理块数增加，装入容器4中的散布液1渐渐减少。
因散布液1的量一减少，散布液1的液面就下降，所以施加在液体循环软管5a，5b和喷射喷嘴8中的散布液1上的液体压力降低。
在从喷射喷嘴8的前端喷射高压氮气25时，喷射喷嘴8的前端内部成为负压，借助于这种压力将散布液1吸引到喷射喷嘴8的前端，并与高压氮气25一起喷射，通过这样进行散布液1的喷射散布
但是，如前所述，随着散布液1的减少，液体压力一降低，从喷射喷嘴8出来的散布液1的液体量就减少，散布在基板13表面的微粒子14的散布密度就减少。
在前述以往的散布装置中，即使散布密度减小也没有对其进行补偿的方法，所以当散布密度超出规定范围时，在生产过程中操作者不得已只好采用改变散布时间等方法来解决。
本发明解决了前述问题，在利用半干式喷射散布法的液晶显示元件制造方法中，能防止附加在基板上的衬垫微粒子的散布密度下降，能得到具有均匀的单元厚度并且显示品质良好的液晶显示元件，提供能得到所述液晶显示元件的液晶显示元件制造方法和制造装置以及液晶显示元件。
本发明的液晶显示元件制造方法，其特征在于，
包括下述工序：
检测工序，用于检测使衬垫的微粒子分散在液体中并装在容器中的散布液的液量和重量中的至少一个量(A和B中的至少一个)；
决定工序，用于根据被检测的所述液量和所述重量中的至少一个量，决定喷雾时间、喷雾压力、喷射喷嘴内部的针状阀的开度、或者喷射喷嘴与基板的距离(A、B、C和D中的至少一个)；
喷雾散布工序，用于根据决定的所述值对喷雾时间、喷雾压力、喷射喷嘴内部的针状阀的开度、或者喷射喷嘴与基板的距离(A、B、C和D中的至少一个)进行控制，将所述散布液喷雾散布在所述基板上，
对所述基板面的所述微粒子的密度进行控制，使其接近于规定的目标值。
采用这种方法，则能控制在工序中容易产生离散的各要素，抑制散布密度的离散性，防止单元间隔的差异，得到显示品质优良的液晶显示元件。
此外，本发明的液晶显示元件制造方法，
包括下述工序：
喷雾散布工序，用于将使衬垫的微粒子分散在液体中并装在容器中的散布液喷雾散布在基板上；
检测工序，用于检测所述散布液的液量；
控制工序，用于对应于被检测的所述液量，控制喷雾时间，同时喷雾散布，对所述基板面的所述微粒子的密度进行控制，使其接近于规定的目标值。
采用这种方法，则能对应于散布液的液量，控制喷雾时间，抑制散布密度的减小，防止单元间隔的差异，得到显示品质优良的液晶显示元件。
此外，本发明的液晶显示元件的制造方法，
包括下述工序：
喷雾散布工序，用于将使衬垫的微粒子分散在液体中并装在容器中的散布液喷雾散布在基板上；
计数工序，用于对散布在所述基板上的所述微粒子进行计数；
控制工序，用于对应于所述计数值，控制散布液向在后工序中处理的基板进行散布的喷雾时间，使基板面的所述微粒子的密度接近于规定的目标值。
采用这种方法，则因能对散布在基板上的微粒子数进行直接计数，并根据这种计数值控制下一次的喷雾时间，所以能抑制随着散布液量减少而导致的散布密度减小，防止单元间隔降低，得到显示品质优良的液晶显示元件。
此外，本发明的液晶显示元件制造装置，包括
盛放散布液的容器；
具有将装在所述容器中的散布液散布在基板上的喷雾功能的散布装置；
检测所述散布液的液量的液量检测手段；
喷雾时间控制手段，用于根据所述液量检测手段检测的液量，控制喷雾时间，使所述基板面的微粒子的密度接近于规定的目标值。
采用这种装置，则在进行喷射散布时能容易使散布密度稳定。
此外，本发明的液晶显示元件制造装置，包括
盛放散布液的容器；
具有将装在所述容器中的散布液散布在基板上的喷雾功能的散布装置；
测量散布在所述基板上的微粒子数的手段；
喷雾时间控制手段，用于根据被测量的所述微粒子数，控制喷雾时间，使所述基板面的所述微粒子的密度接近于规定的目标值。
采用这种装置，则在进行喷射散布时也能容易使散布密度稳定。
此外，本发明的液晶显示元件，其特征在于，
由前述的液晶显示元件的制造方法进行制造。
采用这种方法，则能得到没有单元间隔的变化、而且显示品质优良的液晶显示元件。
图1表示本发明实施形态1的液晶显示元件制造装置的侧视图。
图2表示本发明实施形态1的液晶显示元件制造装置结构的部分侧视图。
图3A、图3B表示本发明实施形态散布密度相对于散布次数的相对散布密度的变化图。
图4表示本发明实施形态2的液晶显示元件制造装置结构的部分侧视图。
图5A、图5B表示本发明实施形态2的散布液量和散布时间的关系图。
图6表示本发明实施形态3的液晶显示元件制造装置的侧视图。
图7表示本发明实施形态4的液晶显示元件制造装置结构的部分侧视图。
图8表示本发明实施形态4的散布密度的目标值和实测值之差与散布时间的关系图。
图9表示以往的液晶显示元件衬垫散布装置的结构图。
下面，参照图1到图8对本发明的各实施形态进行说明。
此外，与表示前述以往例的图9相同作用的部分附以相同的标号进行说明。
实施形态1
下面，参照图1到图5B对本发明实施形态1的液晶显示元件制造方法和制造装置进行说明。
图1表示实施形态1的散布装置的结构图，图2表示在作为其具体例的实施例1中使用的散布装置的关键部分，图3A、图3B表示实施形态1的测定结果。
在该实施形态1中，为了使散布密度比以往的散布装置更加稳定，设置了检测散布液液量的液量检测装置和根据这种液量检测装置检测的液量控制喷雾时间使散布密度接近于目标值的喷雾时间控制装置，这两点是新加的。
详细地说，如图1所示，在装入散布液1的容器4中设置液量检测装置16，用于检测随着喷射散布而变化的散布液1的液量。此外，在本实施形态1中设置内装与前述液量检测装置16连接的喷雾时间控制单元17的控制装置11，来代替在表示以往例的图9中内装定时器2并与操作面板12连接的散布控制单元3。
在这种结构的散布装置中，随着散布次数增加，装入容器4中的液量减少，这时用液量检测装置16计算装入容器4中的散布液1的量，并将这种液量信息作为信号发送到构成控制装置11的喷雾时间控制单元17中。
得到液量信息的喷雾时间控制单元17根据其信息算出下一次喷雾散布的喷雾时间，改变定时器的设定，控制电磁阀10a、10b，以便得到与前次散布工序相同的散布密度。
采用这种结构，即使散布次数增加，对基板13的散布密度也总是保持固定，所以能稳定地得到散乱少的单元间隔，得到显示品位优良的液晶显示元件。
在实施形态1中，如图2所示，在本实施例1中，用光源18和光电传感器19作为液量检测装置16。用定时器A17a和定时器B17b作为构成控制装置11的喷雾时间控制单元17。
使用透明的玻璃容器作为装入散布液1的容器4，并且预先设置成从光源18发出的光透过容器4到达光电传感器19。
例如在以50∶50的比例混合异丙醇和纯净水的水溶液中，混合并分散构成衬垫的直径5μm的微粒子，形成每100ml为1g的浓度，将此作为散布液1。
这种散布液1因混合有微粒子14，所以很难透过光，在光源18和光电传感器19之间的光路中存在散布液1和不存在散布液1的情况下，光电传感器19的感光量变化很大。
因此，在本实施形态1中，用一对光源18和光电传感器19判断容器4中的散布液1的液面是在规定的液量检测位置上面还是下面，并以该信息作为电信号，从光电传感器19传送到设置在控制装置11中的喷雾时间控制单元17。
喷雾时间控制单元17具有定时器A17a和定时器B17b这2个定时器，当散布液1的液面是在规定的液量检测位置上面时，将喷雾时间设定成定时器A17a，当散布液1的液面是在规定的液量检测位置下面时，将喷雾时间设定成定时器B17b。
因此，在开始向基板13散布时，散布液1的液面是在规定的液量检测位置上面，从散布开始后到设置光电传感器19的规定的液量检测位置之间，用定时器A17a设定的时间进行喷雾散布，接着，散布液1不断消耗，从规定的液量检测位置开始用定时器B17b设定的时间进行喷雾散布。
图3A为使用这种结构的装置的例，示出了将定时器A17a的喷雾时间设定成5.0秒，将定时器B17b的喷雾时间设定成5.5秒，进行喷雾散布，并测定散布次数和散布密度相对值的关系的结果。
此外，液量检测位置、即光电传感器19的位置为容器4的一半容量的位置。此外，所谓散布密度相对值是将目标散布密度作为100％时的实际测定值的相对值，散布密度是用粒子计数器测定基板上18个部位并求其平均值。
为了与前述实施形态1进行比较研究，图3B示出了用表示以往例的图9的散布装置进行测定的结果。将这时的喷雾时间作为1例固定在5.0秒上。
如图3A所示，虽然随着散布次数的增加，散布密度有稍微减少的倾向，但以进行喷雾时间切换为界，散布密度又增加，微粒子不致减少过多。
此外，如图3B所示，在以往的散布装置中，随着散布次数的增加，散布密度不断减小。
这样，根据散布液的液面高度、即液量，来控制喷雾时间，能防止随着散布液量的减少而导致散布在基板上的微粒子数的减少，得到具有稳定均匀的单元厚度的显示品质优良的液晶显示元件。
此外，在本实施形态中，是用一对光源18和光电传感器19为例进行了说明，但也可以用多对光源和光电传感器，形成多个规定的液量检测位置，根据散布液的液面高度是在多个规定的液面高度中的哪一个范围，来分别决定喷雾时间，通过这样能进一步提高控制散布密度的精度。
实施形态2
图4所示为本发明的实施形态2。
在本实施例2中，用激光扫描型传感器、激光扫描型光源20和光电传感器21作为液量检测装置16，用能写入的定时器17c和数值变换单元17d作为构成控制装置11的喷雾时间控制单元17，并通过传感器控制单元22连接光电传感器21和数值变换单元17d，除此以外的基本结构与实施形态1基本相同。
作为液量检测装置16的激光扫描型光源20和光电传感器21的构成如下，即如果从图所示的箭头F到箭头G那样，从激光扫描型光源20发生的光源按时间扫描测定范围，则用光电传感器21对这种激光进行感光，在传感器控制单元22将液面位置用数值表示。根据散布液的液面位置算出散布液的液量。
如果使用这种液量检测装置16，1次散布而产生的一点点液面位置的变化通常用激光扫描型传感器20，21也能测得到，然后将散布液的液量作为数值信息送到喷雾时间控制单元17中。因此，如果使用对规定的范围进行扫描的激光扫描型传感器20，21，则能精密地测量装入容器4中的散布液1的液量。
此外，用对前述规定的范围进行扫描的激光扫描型传感器20，21测定的液面位置，在传感器控制单元22转换为数值，并送到喷雾时间控制单元17中。喷雾时间控制单元17能根据送来的信号进行多级控制。
详细地说，喷雾时间控制单元17按照从传感器控制单元22送来的液面位置的信息、即散布液的液量，用数值变换单元17d将预先设定的喷雾时间设定在能写入的定时器17c中。
散布液的液量和喷雾时间的关系，例如图5A所示进行设定，即将液量的数值信息对应于多级的散布时间。
图5B表示，将散布液的液量到达300ml为止分割成7级，在每一级如图5A所示设定喷雾时间的场合的测定结果。例如，最初液量300ml用5.0秒喷雾时间开始散布，不久，散布次数增加，当液量为240ml时喷雾时间切换成5.4秒。
这样，多级地控制散布液的液量和散布时间，然后来分析散布次数和散布密度的关系。
如图5B所示，即使散布次数增加，散布密度也几乎不减小，此外，比较表示前述实施形态1的图3A和表示比较例1的图3B的测定结果可知，实施形态2能得到稳定的散布密度。
这样，借助于进行多级的时间控制，能更高精度地进行控制，能得到具有稳定均匀的单元间隔的显示品质优良的液晶显示元件。
此外，在进行更高精度控制时，只要增加喷雾时间的级数即可，此外，作为其它的方法的例，也可以将液面位置的信息作为模拟电信号，送到喷雾时间控制单元17中，并在喷雾时间控制单元17中，采用使液面位置信息与喷雾时间为连续量的关系等的方法。
此外，在本实施形态1和2中，详细地描述了检测散布液的液量或者液面的方法。但是不用说，也可以设置测定散布液重量的装置，并根据重量或者重量和液量两者，使散布液的喷雾时间变化，通过这样来控制被喷雾的微粒子的密度。此外，散布液的重量测定装置(未图示)只要设置在散布液的容器4的下面即可。
实施形态3
图6表示本发明实施形态3的液晶显示元件的制造方法和制造装置。
将粒子计数器15b做成特殊的结构，将这种粒子计数器15b和喷雾时间控制单元17连接，并对应于粒子计数器15b测量的微粒子14的个数，用喷雾时间控制单元17控制喷雾时间，使散布密度接近于目标值。
详细地说，如果将喷雾了散布液1后的基板13放入到粒子计数器15b中，则粒子计数器15b测量基板13上的微粒子数，并将其散布密度信息送到喷雾时间控制单元17中。
得到散布密度信息后，喷雾时间控制单元17根据该信息对定时器重新设定下一个喷雾散布时的喷雾时间，并控制电磁阀10a、10b。
因此，能稳定地保持前工序和后工序的喷雾密度，得到单元间隔均匀的液晶显示装置。
下面，表示实施形态2的具体例。
实施形态4
图7表示实施形态4的散布装置的关键部分。
粒子计数器15b由CCD摄像机及图像处理测量装置23a构成。作为光学系统23b的CCD摄像机附设环形照明，使摄像区域中的微粒子没有阴影，图像处理测量装置23a内装根据这种摄像机摄像的图像测量粒子数的计算机。
在散布室7中接受散布微粒子14的基板13，放在载物台(未图示)上送到粒子计数器15b的内部。
粒子计数器15b一开始测量，载物台移动到用测量程序预先指定的位置，并用CDD摄像机对基板13的多个地方进行摄像。被拍摄的图像用图像处理测量装置23a测量微粒子数，并作为散布密度数据与测定条件等信息一起保存在存储器中。
这样，借助于对测量到的微粒子14数和作为目标的微粒子14数进行比较，能得到控制喷雾时间的信息。根据这种信息，喷雾时间控制单元17改变下一次喷雾时的喷雾时间，以补偿微粒子14数的过多或不足。
一般地作为一例，在粒子计数器15b中，有作为图像处理测量装置23a或者机械控制和数据处理装置的通用计算机。如果用这种计算机进行时间控制的判断，则能使喷雾时间控制单元17的结构简单。
在本实施形态4中，假设Δn为目标的散布密度和实际上测量到的散布密度的差，则用图像处理测量装置23a的计算机根据这种Δn由预先设定的表示散布密度和喷雾时间关系的表决定喷雾时间，将这种喷雾时间送到喷雾时间控制单元17中。
喷雾时间控制单元17具有能写入的定时器17c，只要是将由计算机供给的数值设定成电磁阀的开通时间的构成即可。
图8表示散布密度的目标值和实测值之差Δn与散布时间的关系的一例。
这种情况下，将Δn在±35个/mm2的范围内以每5个/mm2为单位，将喷雾时间设定成14级。
如果这样进行散布，则对于散布次数能实现稳定的散布密度。
此外，采用前述结构的散布装置，则因能利用计算机进行复杂的运算处理，所以能用任意的对应表或计算式建立Δn和散布时间的关系。
此外，在前述实施形态4中，是在粒子计数器中使用了计算机，但本发明不限于此，也可以使喷雾时间控制单元17具有决定喷雾时间的运算功能和输入输出条件与数据的功能，并从粒子计数器15b仅输出散布密度的数据，来代替计算机。
这样，能对应于不同的喷雾时间，控制实际上散布在基板13上的微粒子14数，不仅对于微粒子14数减少的情况能相应进行控制，而且对于因喷雾压力变动(这种情况下为压力上升)等其它异常而导致微粒子14数增加的情况也能相应进行控制。因此，能得到具有稳定均匀的单元间隔的显示品质优良的液晶显示元件。
此外，在本发明的实施形态中，对于根据检测到的液量或者散布的微粒子的计数值来决定喷雾时间的例子详细地进行了说明。但是，喷雾压力一变动，散布密度也变动。为了在喷雾压力变动时稳定散布密度，设置测定对微粒子进行喷雾的喷雾压力的装置，借助于根据检测到的液量和喷雾压力的测定值来决定喷雾时间，能进一步减少微粒子密度的离散性。喷雾压力测定装置设置在例如喷射喷嘴8和电磁阀10b之间(未图示)。
此外，根据散布液的液量、散布液的重量、被散布的微粒子的计数值或者它们的组合，不仅能改变喷雾时间进行控制，不用说也可以或者控制喷雾压力，或者控制喷射喷嘴内部的针状阀的开度，或者控制喷射喷嘴和基板的距离，或者将这些方法进行组合控制等，通过这样能使喷雾的微粒子的密度进一步高精度地接近于规定的目标值。
如前所述，采用本发明的液晶显示装置元件制造方法，则在利用半干式喷射法将均匀分散有微粒子的散布液喷雾散布在基板上时，根据散布液的液量，控制喷雾时间，同时在基板上进行喷雾散布，控制基板面的前述微粒子的密度使其接近于目标值，通过这样能抑制散布密度的减小，得到能防止单元间隔减少并且显示品质良好的液晶显示元件。
或者，根据散布在基板上的微粒子数，控制后工序的喷雾时间，同时在基板上喷雾散布微粒子，以控制基板面上的前述微粒子的密度使其接近于目标值，也能得到与前述相同的效果。