(57)【要約】【課題】  スペーサ粒子を適正に配置することにより高品質な液晶表示装置を製造することが可能な液晶表示装置の製造方法を提供する。【解決手段】  光照射により接着作用が喪失または減少する接着成分を含む液中にスペーサ粒子を分散させたスペーサ粒子分散液を、インクジェット方式により基板の表面に吐出することにより、スペーサ粒子を含むスペーサ領域を形成するスペーサ領域生成工程と、スペーサ領域が形成された基板に対してその裏面側から光を照射することにより、ブラックマトリックスをマスクとして光照射を行う光照射工程と、スペーサ領域が形成された基板を乾燥させることにより、スペーサ粒子分散液から揮発成分を蒸発させるとともに、スペーサ領域のスペーサ粒子と基板を固着させる乾燥工程と、スペーサ領域以外に存在するスペーサ粒子を除去する除去工程とを備える。【選択図】        図５
2010210772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板間にスペーサ粒子を介在させることにより液晶層封入用のギャップを形成する液晶表示装置の製造方法であって、
光照射により接着作用が喪失または減少する接着成分を含む液中にスペーサ粒子を分散させたスペーサ粒子分散液を、インクジェット方式により基板の表面に吐出することにより、スペーサ粒子を含むスペーサ領域を形成するスペーサ領域生成工程と、
スペーサ領域が形成された基板に対してその裏面側から光を照射することにより、ブラックマトリックスをマスクとして光照射を行う光照射工程と、
前記スペーサ領域が形成された基板を乾燥させることにより、スペーサ粒子分散液から揮発成分を蒸発させるとともに、前記スペーサ領域のスペーサ粒子と基板を固着させる乾燥工程と、
前記スペーサ領域以外に存在するスペーサ粒子を除去する除去工程と、
を備えることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法において、
前記除去工程においては、前記スペーサ粒子が固着した基板を液体または気体を混合した液体で洗浄することにより、前記スペーサ領域以外に存在するスペーサ粒子を除去する液晶表示装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法において、
前記乾燥工程は、基板を加熱することにより基板を乾燥させる液晶表示装置の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の液晶表示装置の製造方法において、
前記乾燥工程は、基板を第１の温度で加熱するプリベーク工程と、基板を前記第１の温度よりも高い第２の温度で加熱するポストベーク工程とから構成される液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板間にスペーサ粒子を介在させることにより液晶層封入用のギャップを形成する液晶表示装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、２枚の基板の間に、透明電極、カラーフィルターおよびブラックマトリックスが配置され、さらに透明電極間の空間に液晶が封入された構成を有する。このときに、２枚の基板の間隔を規制し、液晶層の厚みを適正にするために、スペーサが形成される。
【０００３】
従来、このスペーサは、フォトリソ法を利用して形成されていたが、マスクを使用した工程が必要となり作業工程が煩雑となるばかりではなく、材料の使用効率が悪いという問題がある。このため、基板にインクジェット方式でスペーサ粒子を分散させたスペーサ粒子分散液を吐出することにより、スペーサ粒子でスペーサを形成する液晶表示装置の製造方法が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−４０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
インクジェット方式で液体を吐出したときには、サテライトと呼称される主液滴とは分離した微小な液滴が発生する。インクジェット方式においては、インクジェットヘッドと基板とを相対的に移動させながら液体を吐出する方式であるため、サテライトと呼称される液滴は、主液滴とは異なる位置に滴下される。
【０００６】
このため、スペーサ粒子を分散させたスペーサ粒子分散液をインクジェットヘッドにより吐出した場合、スペーサとなるスペーサ領域以外の領域に滴下したサテライトにスペーサ粒子が存在する場合がある。このようなスペーサ粒子が液晶表示装置におけるカラーフィルター部分に存在すると、その部分の液晶分子が正常な配向動作を実行できないことから、光漏れや光抜けといった品質低下の原因となる。
【０００７】
この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、スペーサ粒子を適正に配置することにより高品質な液晶表示装置を製造することが可能な液晶表示装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、基板間にスペーサ粒子を介在させることにより液晶層封入用のギャップを形成する液晶表示装置の製造方法であって、光照射により接着作用が喪失または減少する接着成分を含む液中にスペーサ粒子を分散させたスペーサ粒子分散液を、インクジェット方式により基板の表面に吐出することにより、スペーサ粒子を含むスペーサ領域を形成するスペーサ領域生成工程と、スペーサ領域が形成された基板に対してその裏面側から光を照射することにより、ブラックマトリックスをマスクとして光照射を行う光照射工程と、前記スペーサ領域が形成された基板を乾燥させることにより、スペーサ粒子分散液から揮発成分を蒸発させるとともに、前記スペーサ領域のスペーサ粒子と基板を固着させる乾燥工程と、前記スペーサ領域以外に存在するスペーサ粒子を除去する除去工程とを備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記除去工程においては、前記スペーサ粒子が固着した基板を液体または気体を混合した液体で洗浄することにより、前記スペーサ領域以外に存在するスペーサ粒子を除去する。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記乾燥工程は、基板を加熱することにより基板を乾燥させる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記乾燥工程は、基板を第１の温度で加熱するプリベーク工程と、基板を前記第１の温度よりも高い第２の温度で加熱するポストベーク工程とから構成される。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、スペーサ粒子を適正に配置することができ、高品質な液晶表示装置を製造することが可能となる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、スペーサ領域以外に存在するスペーサ粒子を確実に除去することが可能となる。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、スペーサ粒子分散液から揮発成分を速やかに蒸発させることが可能となる。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、スペーサ粒子分散液から揮発成分を蒸発させてスペーサ粒子を十分に凝縮させた後、それらのスペーサ粒子と基板を十分に固着させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】インクジェット塗布装置の斜視図である。
【図２】ガントリー１３をその下面から見た斜視図である。
【図３】インクジェットヘッドユニット１２をその下面から見た斜視図である。
【図４】インクジェットヘッド１８の一部をその下面から見た斜視図である。
【図５】この発明に係る液晶表示装置の製造方法を示すフローチャートである。
【図６】この発明に係る液晶表示装置の製造方法の各工程を模式的に示す説明図である。
【図７】表面にスペーサ粒子分散液が吐出された後の透明基板１の一部を示す部分表面図である。
【図８】透明基板１を純水を利用した洗浄装置により洗浄する状態を示す模式図である。
【図９】透明基板１を純水と気体との混合液を利用した洗浄装置により洗浄する状態を示す模式図である。
【図１０】二流体ノズル８の一部を破断した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
まず、この発明に係る液晶表示用基板の製造方法において、スペーサ粒子分散液を塗布するために使用されるインクジェット塗布装置の構成について説明する。図１は、インクジェット塗布装置の斜視図である。
【００１８】
このインクジェット塗布装置は、透明基板１を支持するテーブル１１と、１２個のインクジェットヘッドユニット１２を支持するガントリー１３とを備える。テーブル１１は、基台１４上に配設されたリニアモータ１５の駆動を受け、一対のガイド部材１６により案内された状態で、ガントリー１３におけるインクジェットヘッドユニット１２の列設方向と直交する主走査方向に往復移動する。
【００１９】
ガントリー１３の両端部には、一対のリニアモータ２１が配設されており、ガントリー１３はこれらのリニアモータ２１を介して基台１４に支持されている。このため、ガントリー１３は、これらのリニアモータ２１を個別に駆動することにより、テーブル１１による透明基板１の搬送方向との交差角度を変更することができる構成となっている。また、各インクジェットヘッドユニット１２は、図示しないリニアモータの駆動により、そのピッチを変更しうる構成となっている。
【００２０】
基台１４の一端には、インクジェットヘッドユニット１２を洗浄する洗浄部２２が配設されている。この洗浄部２２は、テーブル１１による透明基板１の搬送方向と直交する方向に往復移動可能となっている。また、この洗浄部２２の移動経路に沿って、インクジェットヘッドユニット１２の乾燥を防止するための、１２個の乾燥防止部２３が配設されている。後述する各インクジェットヘッド１８は、待機時においては、これらの乾燥防止部２３と対向配置される。
【００２１】
図２は、ガントリー１３をその下面から見た斜視図である。また、図３は、インクジェットヘッドユニット１２をその下面から見た斜視図である。さらに、図４は、インクジェットヘッド１８の一部をその下面から見た斜視図である。
【００２２】
これらの図に示すように、ガントリー１３に支持された１２個のインクジェットヘッドユニット１２には、ヘッド支持板１７が配設されており、このヘッド支持板１７には、５個のインクジェットヘッド１８が配設されている。このインクジェットヘッド１８には、図４に示すように、多数のスペーサ粒子分散液の吐出口１９が一方向に列設されている。
【００２３】
以上のような構成を有するインクジェット塗布装置を使用して透明基板１にスペーサ粒子分散液を塗布するときには、最初に、透明基板１をテーブル１１上に位置決めして固定する。また、透明基板１におけるブラックマトリックス７のピッチに対応させて、インクジェットヘッド１８におけるスペーサ粒子分散液の吐出口１９の列設方向と透明基板１の搬送方向との交差角度と、インクジェットヘッドユニット１２のピッチとを変更する。
【００２４】
この状態において、テーブル１１を透明基板１とともに主走査方向に移動させながら、１２個のインクジェットヘッドユニット１２における各インクジェットヘッド１８からスペーサ粒子分散液を吐出することにより、透明基板１におけるブラックマトリックス７上にスペーサ粒子を含むスペーサ領域を形成することができる。
【００２５】
次に、この発明に係る液晶表示装置の製造方法の各工程について説明する。図５は、この発明に係る液晶表示装置の製造方法を示すフローチャートである。また、図６は、この発明に係る液晶表示装置の製造方法の各工程を模式的に示す説明図である。
【００２６】
この液晶表示装置の製造方法は、液晶の封入工程等の前工程として実行されるものであり、透明基板間にスペーサ粒子を介在させることにより液晶層封入用のギャップを形成するためのものである。
【００２７】
この発明に係る液晶表示装置の製造方法を実行するときには、最初に、スペーサ領域生成工程を実行する（ステップＳ１）。このスペーサ領域生成工程においては、透明基板上にインクジェット方式によりスペーサ粒子を分散させたスペーサ粒子分散液を吐出することによりスペーサ粒子を含むスペーサ領域を形成する。このときには、上述したインクジェット塗布装置が使用される。
【００２８】
このとき、スペーサ粒子分散液に使用される液体としては、光照射により接着作用が喪失または減少する接着成分を含む液体が使用される。例えば、スペーサ粒子分散液に使用される液体の接着成分として、一般的なエポキシ系の熱硬化性樹脂を使用し、その重合開始剤に芳香族系のスルホニウム塩を用いた場合、これに光を照射すると側鎖にアクティブなカチオン種が発生する。しかし、側鎖に感光性を持たせて露光すると、アクティブなカチオン種が固定されて発生しない。これによって、モノマーの重合の開始を防止して、接着力をキャンセルすることができる。
【００２９】
なお、スペーサ粒子分散液に使用される液体としては、光照射により接着作用が喪失する接着成分を含む液体の他に、光照射により接着作用が減少する接着成分を含む液体をも使用できる。接着作用が減少することにより、後述する除去工程において、不要なスペーサ粒子を容易に除去できるためである。
【００３０】
図７は、表面にスペーサ粒子分散液が吐出された後の透明基板１の一部を示す部分表面図である。
【００３１】
この透明基板１の表面には、それぞれレッドのカラーフィルターの領域Ｒと、グリーンのカラーフィルターの領域Ｇと、ブルーのカラーフィルターの領域Ｂと、これらの領域を区画するブラックマトリックス７の領域とが構成される。そして、スペーサ粒子分散液は、ブラックマトリックス７の領域に向けて吐出され、そこにスペーサ領域５が形成される。
【００３２】
このとき、インクジェット方式でスペーサ粒子分散液を吐出したときには、サテライトと呼称される主液滴とは分離した極微小な液滴が発生する。そして、インクジェットヘッド１８と透明基板とを相対的に移動させながらスペーサ粒子分散液を吐出することから、サテライトと呼称される液滴は主液滴とは異なる位置に滴下される。この液滴にスペーサ粒子が存在していた場合には、図６（ａ）および図７における拡大図に示すように、スペーサ領域５から分離したスペーサ粒子６が透明基板１上に存在することになる。このようなスペーサ粒子６がカラーフィルター領域に存在すると、その部分の液晶分子が正常な配向動作を実行できないことから、光漏れや光抜けといった品質低下の原因となる。
【００３３】
再度、図５および図６を参照して、スペーサ領域生成工程に引き続き、光照射工程を実行する（ステップＳ２）。この光照射工程は、図６（ｂ）に示すように、スペーサ領域５が形成された透明基板１に対してその裏面側から光を照射することにより、ブラックマトリックス７をマスクとして光照射を行う工程である。
【００３４】
このように、透明基板１の裏面側からブラックマトリックス７をマスクとして光照射を行うことにより、ブラックマトリックス７上に形成されたスペーサ領域５には光が照射されず、ブラックマトリックス７領域以外のカラーフィルター領域に存在するスペーサ粒子６には光が照射されることになる。そして、スペーサ粒子分散液に使用される液体として、光照射により接着作用が喪失または減少する接着成分を含む液体が使用されていることから、ブラックマトリックス７領域以外のカラーフィルター領域に存在するスペーサ粒子６とともに存在する液体の接着作用が喪失または減少することになる。
【００３５】
光照射工程に引き続き、乾燥工程を実行する（ステップＳ３）。この乾燥工程においては、透明基板１をホットプレートに搬送し、この透明基板１をホットプレート上で摂氏１００度〜摂氏２００度程度まで加熱することにより、スペーサ粒子分散液から揮発成分を蒸発させるとともに、スペーサ領域５のスペーサ粒子を透明基板１に固着させる工程である。
【００３６】
この工程においては、図６（ｃ）に示すように、最初にスペーサ粒子分散液から揮発成分が蒸発することから、表面張力によりスペーサ領域５のスペーサ粒子同士が互いに集まって接触する。そして、それらが焼成されて、接着成分を含む液体の作用により互いに固着するとともに、透明基板１の表面に対しても強い力で固着する。図６（ｃ）においては、互いに集まって透明基板１の表面に固着したスペーサ粒子を、符号１０５で表している。このとき、スペーサ領域５以外に存在するスペーサ粒子６が透明基板１の表面に固着することはない。図６（ｃ）においては、このようなスペーサ粒子を符号１０６で表している。
【００３７】
なお、この乾燥工程は、透明基板１を第１の温度で加熱するプリベーク工程と、透明基板１を前記第１の温度よりも高い第２の温度で加熱するポストベーク工程とから構成されることが好ましい。このような構成とすることにより、スペーサ粒子分散液から揮発成分を蒸発させてスペーサ粒子を十分に凝縮させた後、それらのスペーサ粒子と透明基板１を十分に固着させることが可能となる。
【００３８】
乾燥工程が終了すれば、除去工程を実行する（ステップＳ４）。この除去工程は、透明基板１を洗浄装置まで搬送し、乾燥焼成後の透明基板１を純水で洗浄することにより、スペーサ領域５以外に存在するスペーサ粒子６を除去する工程である。
【００３９】
図８は、透明基板１を純水を利用した洗浄装置により洗浄する状態を示す模式図である。
【００４０】
乾燥焼成後の透明基板１は、複数の搬送ローラ４により図８で示す矢印方向に搬送される。そして、その透明基板１の上方に配置された複数の純水吐出ノズル２から、搬送中の透明基板１の表面に高圧の純水が噴出される。
【００４１】
このとき透明基板１に吐出される純水の圧力は、図６（ｂ）および図７に示すスペーサ領域５のスペーサ粒子の大部分は除去されないが、スペーサ領域５以外に存在するスペーサ粒子６は除去される程度の圧力である。但し、上述したように、スペーサ領域５以外のカラーフィルター領域に存在するスペーサ粒子６とともに存在する液体の接着作用は喪失または減少していることから、図６（ｄ）に示すように、これらのスペーサ粒子６は、容易に透明基板１の表面から除去される。
【００４２】
図９は、透明基板１を純水と気体との混合液を利用した洗浄装置により洗浄する状態を示す模式図である。また、図１０は、二流体ノズル８の一部を破断した斜視図である。
【００４３】
図１０に示すように、二流体ノズル８は、流入管から供給された気体と流入管から供給された純水とを混合して、吐出口８４より吐出する構成を有する。
【００４４】
図８に示す実施形態においては、高圧の純水を透明基板１の表面に噴出して、スペーサ領域５以外に存在するスペーサ粒子６を除去している。これに対して、この実施形態においては、気体と純水とが混合された流体を形成する二流体ノズル８を使用し、高圧の気体と高圧の純水とが混合された流体により、透明基板１を除去処理するようにしている。
【００４５】
乾燥焼成後の透明基板１は、複数の搬送ローラ４により図９で示す矢印方向に搬送される。そして、その透明基板１の上方に配置された複数の二流体ノズル８から、搬送中の透明基板１の表面に高圧の気体を混合させた高圧の純水が噴出される。
【００４６】
なお、上述した実施形態においては、除去工程において、透明基板１に対して、純水または気体を混合させた純水を透明基板１の表面に吐出するようにしている。しかしながら、この発明はそのような形態に限定されるものではない。
【００４７】
すなわち、微細な気体を純水中に溶かし込んだマイクロバブル洗浄液を利用して透明基板１を除去処理するようにしてもよい。また、超音波振動が付与された純水により透明基板１を除去処理することも可能である。さらには、高圧の気体を用いてもよい。
【００４８】
さらに、上述した実施形態における乾燥工程では、透明基板１をホットプレートに搬送して加熱することによりスペーサ粒子分散液から揮発成分を蒸発させるとともに、スペーサ領域５のスペーサ粒子を透明基板１に固着させたが、本発明の乾燥工程はこれに限らず、真空乾燥やその他の乾燥方法により透明基板１におけるスペーサ粒子分散液から揮発成分を蒸発させた後に、透明基板１を加熱することによりスペーサ領域５のスペーサ粒子を透明基板１に固着させるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１      透明基板
２      純水ノズル
５      スペーサ領域
６      スペーサ粒子
７      ブラックマトリックス
８      二流体ノズル
１１    テーブル
１２    インクジェットヘッドユニット
１３    ガントリー
１４    基台
１５    リニアモータ
１６    ガイド部材
１７    ヘッド支持板
１８    インクジェットヘッド
１９    吐出口
２１    リニアモータ
２２    洗浄部
２３    乾燥防止部
８４    吐出口
【図１】
2010210772.tif 000003
【図２】
2010210772.tif 000004
【図３】
2010210772.tif 000005
【図４】
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【図５】
2010210772.tif 000007
【図６】
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【図７】
2010210772.tif 000009
【図８】
2010210772.tif 000010
【図９】
2010210772.tif 000011
【図１０】
2010210772.tif 000012