(57)【要約】 【課題】  液晶表示装置において基板に形成された各スペーサ部の位置や各スペーサ部に含まれるスペーサの個数を均一にすることができる微粒子塗布方法を提供する。 【解決手段】基板Ｗを１軸方向に移動自在なステージ３で保持し、ステージの移動方向をＸ軸方向として、当該Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向に所定の間隔を存して列設されたノズル７を有し、当該Ｙ軸方向に移動自在な複数個の塗布ヘッド６のノズルに対してスペーサＳを溶剤に分散させた分散液を供給し、塗布ヘッドと基板とを相対移動させてノズルにより基板上に分散液を滴下して塗布し、スペーサ部ＳＰを形成する。このとき、Ｘ軸方向に所定の間隔を存して基板上に分散液を滴下する場合に、Ｘ軸方向の同列における分散液の塗布をノズルを代えて行う。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理すべき基板を１軸方向に移動自在なステージで保持し、
前記ステージの移動方向をＸ軸方向として、当該Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向に所定の間隔を存して列設された複数個のノズルを有し、当該Ｙ軸方向に移動自在な塗布ヘッドに対して微粒子を溶剤に分散させた分散液を供給し、前記塗布ヘッドと基板とを相対移動させて前記各ノズルにより基板上に分散液を滴下して塗布する微粒子塗布方法において、
前記Ｘ軸方向に所定の間隔を存して基板上に分散液を滴下する場合に、当該Ｘ軸方向の同列における分散液の塗布を、ノズルを代えて行うことを特徴とする微粒子塗布方法。
【請求項２】
前記微粒子は、液晶表示装置にてセルギャップを維持するスペーサ部形成用のスペーサであることを特徴とする請求項１記載の微粒子塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粒子塗布方法に関し、特に、液晶表示装置にてセルギャップを維持するスペーサ部を形成するために用いることができるインクジェット式のものに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピューターや携帯情報端末などの機器の表示手段として、例えばアクティブマトリックス方式の液晶パネルを用いた液晶表示装置が用いられている。この液晶表示装置では、カラーフィルタと液晶駆動側基板とを対向させて１〜１０μｍ程度の間隙部（セルギャップ）を設け、この間隙部内に液晶を充填してその周囲をシール材で密封している。そして、このような液晶表示装置において表示品質の良いものを得るには、上記セルギャップを一定かつ均一に維持することが必要となる。
【０００３】
セルギャップを一定かつ均一に維持する方法として、インクジェット式の塗布装置を用い、基板上の所定位置に、溶剤に粒状（球状）または棒粒状のスペーサを分散させた分散液を吐出し、複数個のスペーサの凝集体からなるスペーサ部を形成することが例えば特許文献１で知られている。上記特許文献１では、例えば基板上の画素を囲むように設けられた遮光膜がＴ字状又は十字状に交差する部分に分散液を滴下することや複数の塗布ヘッドから同時に分散液を吐出させて生産性を向上させることも提案されている。
【０００４】
上記インクジェット式の塗布装置に用いられる塗布ヘッドとしては、液滴吐出量の調節が容易であることから、塗工液通路内に圧電素子（ピエゾ素子）を設けた複数のノズルを備えたものが一般に使用される。また、塗布ヘッドの各ノズルからの液滴の吐出に先立っては、ノズルから吐出（滴下）される液滴の大きさ（液滴吐出量）が塗工液の滴下速度に比例し、また、ノズルからの塗工液の滴下速度が圧電素子に印加する駆動パルス電圧に比例することに着目し、各ノズルからの塗工液の滴下速度が所望の規定速度範囲内となるように、各ノズル毎に圧電素子への駆動パルス電圧及びパルス幅（駆動電圧印加時間）が調節される。 
【０００５】
然し、上記のように液滴吐出量を調節しても、上記スペーサ部形成に用いられるスペーサの粒径が１〜１０数μｍと大きいことからノズルや塗工液通路にスペーサが詰まり易く、また、スペーサを分散させる溶剤の種類によってはノズルが侵されたりして、ノズルからの吐出量や吐出角度等の吐出状態に差が生じ易いという問題がある。このような場合には、基板の所定位置に分散液を塗布できなかったり、形成された各スペーサ部に含まれるスペーサの個数にばらつきが生じ、その結果、セルギャップを均一にできず、表示むら等の表示品質の良いものが得られないという問題がある。
【特許文献１】特開平１１−２４０８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上の点に鑑み、基板全域に形成された各スペーサ部の位置のばらつきやスペーサ部のスペーサ個数のばらつきを均一にすることができ、表示品質の良い液晶表示装置を得るのに最適な微粒子塗布方法を提供することをその課題とする。 
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、処理すべき基板を１軸方向に移動自在なステージで保持し、前記ステージの移動方向をＸ軸方向として、当該Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向に所定の間隔を存して列設された複数個のノズルを有し、当該Ｙ軸方向に移動自在な塗布ヘッドに対して微粒子を溶剤に分散させた分散液を供給し、前記塗布ヘッドと基板とを相対移動させて前記各ノズルにより基板上に分散液を滴下して塗布する微粒子塗布方法において、前記Ｘ軸方向に所定の間隔を存して基板上に分散液を滴下する場合に、当該Ｘ軸方向の同列における分散液の塗布を、ノズルを代えて行うことを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、塗布ヘッドのノズル毎に吐出状態が異なる場合であっても、Ｘ軸方向の同列における分散液の塗布をノズルを代えて行うようにしたため、当該列毎におけるスペーサ部の位置のばらつきやスペーサ部のスペーサ個数のばらつきが均一化される。
【０００９】
このように本発明においては、前記微粒子は、液晶表示装置にてセルギャップを維持するスペーサ部形成用のスペーサとすれば、スペーサ部の位置のばらつきやスペーサ部のスペーサ個数のばらつきを列毎に均一できることで、基板全体としてセルギャップを一定にでき、表示むら等の表示品位の高い液晶表示装置を生産性良く製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に図面を参照して、処理対象物として、カラーフィルタ用のガラス等の基板Ｗ上の画素Ｇを囲むように遮光膜Ｐが設けられたものを用い、当該遮光膜ＰがＴ字状又は十字状に交差する部分に複数個（２〜１５個）のスペーサの凝集体からなるスペーサ部ＳＰを形成することに本発明の微粒子塗布方法を適用した実施の形態について説明する。 
【００１１】
図１及び図２に示すように、本実施の形態の微粒子塗布装置Ｍは、インクジェット式のものであり、プラットホーム１を備える。プラットホーム１上には直方体形状のベース板２が配置され、ベース板２上には、基板Ｗを吸着保持するステージ３がベース板２の上面に固定したガイドレール４に沿って水平の１軸方向（Ｘ軸方向）に移動自在に支持されている。そして、図示省略したモータにより送りねじ機構を介してステージ３がＸ軸方向に往復動されるようにしている。なお、本実施の形態では、スペーサ部ＳＰを形成する際に図１中左側から右側へと基板Ｗが移動し、後述のフレームの上流側では、基板搬送手段Ｒによってステージ３上に基板Ｗを位置決め配置できるようになっている。
【００１２】
ベース板２上には、Ｘ軸方向に直交する水平方向（Ｙ軸方向）に長手の門型のフレーム５がステージ３の移動経路を跨ぐようにして配置されている。フレーム５には、インクジェット式の塗布ヘッド６が、図示省略の駆動手段によりＹ軸方向に沿って往復動自在に設けられている。塗布ヘッド６は、Ｙ軸方向に所定の間隔を存して列設された複数個のノズル７を有する。この場合、各ノズル７相互の間隔は、上記遮光膜Ｐの交差する部分の間隔に一致させて設定されるが、その間隔を微調整するために、Ｘ軸方向に直行するＺ軸方向の軸線周りに塗布ヘッド６を回転させる図示省略の回転機構を設ける構成を採用することが好ましい。
【００１３】
図３に示すように、各ノズル７は同一の構造を有し、塗工液通路７ａと、塗工液通路７ａの下端にチャンバ７ｂを介して連通するノズルヘッド７ｃとを備える公知のものであり、チャンバ７ｂに設けた圧電素子７ｄ（例えばピエゾ素子）に図示省略の電圧制御回路によりパルス状に駆動電圧を印加することで適宜駆動させて後述の分散液をノズルヘッド７ｃから吐出、滴下するように構成されている。
【００１４】
ここで、液晶表示装置の製造においてスペーサ部ＳＰ形成に用いられる塗工液としては、特に制限はなく、公知のものを用いることができ、例えば所定の粒子径を有するスペーサを溶媒中に分散させてなる分散液を用いることが好ましい。スペーサＳとしては、ガラス、アルミナ又はプラスチック等からなる球状又は棒状のものであって、その粒子径が１μｍ〜１０μｍ程度の公知のものが用いられる。また、溶剤としては、常温で液体であり、上記スペーサＳを分散させることができるものであれば、特に制限はないが、塗布ヘッド６から安定的に吐出可能なように、水または親水性の有機溶剤を用いることが好ましい。
【００１５】
また、上記溶剤は、基板上Ｗに分散液を塗布した後、溶媒が低い温度で揮発するように、沸点（１気圧下）が１００°以下の親水性有機溶剤を含むことが好ましい。このような親水性有機溶剤としては、エタノール、ｎ−プロパノール、２−プロパノール等の低級モノアルコールやアセトンが例として挙げられ、これらは、単独または２種以上を併用するようにしてもよい。
【００１６】
このような分散液は、配管７ｅを介してノズル７の塗工液通路７ｂに通じる塗工液収納部８に収容されている。塗工液収納部８は、相互に隔絶され、流体ポンプ８ａを備えた配管８ｂを介して両槽間で分散液の移しかえを可能とする攪拌槽８ｃと超音波処理槽８ｄとを備えた公知のものである。そして、攪拌槽８ｃにて溶剤中のスペーサＳを攪拌しつつ、また、超音波処理槽８ｄにて脱気しながら超音波により振動を加えて分散液中でスペーサＳが凝集することを防止して、スペーサＳが均等に分散した分散液が常時各ノズル７に供給されるようにしている。なお、基板Ｗの所定位置に分散液を塗布した後、強制的に溶剤を蒸発させて乾燥するために、ステージ３に例えば抵抗加熱式のヒータを組み付け、基板Ｗを加熱できる構成を採用してもよい。
【００１７】
また、微粒子塗布装置Ｍは、マイコンやシーケンサ等を備えた公知の制御手段Ｃを有し、基板Ｗの吸着保持、ステージ３の移動や圧電素子７ｄへの駆動電圧の制御による液滴吐出量等を統括制御できるようになっている。また、基板Ｗの移動方向下流側には、ＣＣＤカメラ９が設けられている。ＣＣＤカメラ９は、Ｙ軸方向に移動自在な支持板（図示せず）に吊持され、分散液が塗布された基板Ｗの当該塗布位置を撮像し、撮像された画像を図示省略した公知の画像解析装置で解析した後、その画像データを制御手段Ｃに送信し、画像解析によりスペーサ部ＳＰの個数や配置位置を確認できるようになっている。
【００１８】
以下に本発明の微粒子塗布方法について、基板Ｗ上で縦横に所定の間隔を存して列設された画素Ｇを囲むように遮光膜Ｐが設けられたものを用い、当該遮光膜が十字状に交差する部分に設定された目標個数のスペーサの凝集体からなるスペーサ部ＳＰを形成する場合を例に説明する。なお、図４に示すように、ステージ３の移動方向たるＸ軸方向を「行」、そのＹ軸方向を「列」とし、図４左上から行数及び列数をカウントするものとする。また、説明の便宜上、ノズル７１乃至７５の個数を５個とするが、塗布ヘッド６のノズル７の個数はこれに限定されるものではない。
【００１９】
先ず、塗布ヘッド６の待機位置にて基板Ｓへの分散液の塗布に先立って、各ノズル７１乃至７５からの塗工液の吐出可能なメニスカスの形成した後、各ノズル７１乃至７５からの液滴の滴下速度の調節（吐出準備）をそれぞれ行う。 
【００２０】
この吐出準備は公知の方法で行われる。例えば、塗布装置Ｍにストロボ発光装置と、ノズルヘッド７ｃから吐出された液滴の位置を検出するＣＣＤカメラ等の撮像装置とを設け、ストロボ発光間隔内における液滴の移動距離から液滴の吐出速度及びノズルヘッド７ｃからの鉛直線に対する液滴の飛翔角を検出する。そして、吐出速度及び飛翔角が所定の範囲に含まれるように、制御手段Ｃにより電圧制御回路を介して印加すべき駆動電圧またはパルス幅（駆動電圧印加時間）が調節される。
【００２１】
吐出準備が完了すると、ステージ３が図１中右側に存する状態で当該ステージ３上に、搬送ロボットＲにより上記基板Ｗを搬送して位置決め配置した後、吸着保持させる。この状態でステージ３をＸ軸方向に沿って塗布ヘッド６のノズル直下の位置まで移動させる。そして、駆動手段によりホルダ７をＹ軸方向に移動させ、３個のノズル７１、７２、７３が１行目の１列、２列及び３列の遮光膜Ｐの交差部分直上に位置するように位置決する。この状態で、ノズル７１、７２、７３から上記交差部分にそれぞれに分散液を１滴または数滴ずつ滴下して塗布していく。 
【００２２】
次に、ステージ３の移動を再開し、２行飛ばして、４行目の１列、２列及び３列の遮光膜Ｐの交差部分がノズル７１、７２、７３のノズル直下の位置まで移動させ、上記と同様に、分散液を１滴または数滴ずつ滴下して塗布していく。そして、このように数行ずつ飛ばしながらステージ３のみをＸ軸方向に移動させ、遮光膜Ｐの交差部分に分散液を塗布する（このときの分散液の塗布位置を図４中○で示す）。 
【００２３】
次に、ステージ３を逆方向に移動させながら、塗布ヘッド６をＹ軸方向に移動させ、次の３個のノズル７２、７３、７４のノズル直下の位置に、２行目の１列、２列及び３列の遮光膜Ｐの交差部分が位置するようにする。そして、上記と同様に、数行ずつ飛ばしながらステージ３のみをＸ軸方向に移動させ、遮光膜Ｐの交差部分に分散液を塗布する（このときの分散液の塗布位置を図４中、ハッチング付の○で示す）。 
【００２４】
上記のように塗布が終了すると、ステージ３を逆方向に移動させ、ホルダ７をＹ軸方向に移動させ、次の３個のノズル７３、７４、７５が３行目の１列、２列及び３列の遮光膜Ｐの交差部分がノズル７３、７４、７５のノズル直下の位置まで移動させ、上記と同様に、分散液を１滴または数滴ずつ滴下して塗布していく（このときの分散液の塗布位置を図４中●で示す）。そして、上記手順を繰り返して基板Ｗ全面に亘る塗布位置に分散液を塗布していく。 
【００２５】
このように本実施の形態では、Ｘ軸方向の同列における分散液の塗布をノズル７１乃至７５を代えて行うようにしたため、各ノズル７１乃至７５毎に吐出状態が異なる場合であっても、各スペーサ部ＳＰの位置のばらつきやスペーサ部ＳＰのスペーサ個数のばらつきが列毎に均一化される。また、上記のように同一のノズル７１乃至７５による塗布が１行、１列ずつずれるようにすれば、同一のノズル７１乃至７５から吐出されることでスペーサＳの個数が揃ったスペーサ部ＳＰが１行、１列だけずれた箇所に常時配置されるようになるため、全体としてセルギャップを略一定にでき、しかも、塗布ヘッド６の各ノズル７１乃至７５による分散液を塗布を複数回に分けて塗布する場合であっても、効率よく塗布できるので、表示品位の高い液晶表示装置を生産性良く製造できる。
【００２６】
なお、上記効果を示すために、基板サイズが３７０×４７０ｍｍで、表面に６１４４行、１５３６列の画素間に対して、６４個のノズル７を備えた塗布ヘッド６を用い、上記と同じ手順でノズル７を代えて塗布を行った。この場合、スペーサの平均粒径が３．８μｍ、溶剤としてイソプロピルアルコール、エチレングリコール等の混合液を用い、スペーサ分散液の濃度が１．２２重量％となるようにした。また、各ノズル７の滴下速度を４ｍ／Ｓに調節した（１滴当たりの体積は１５ｐＬ）。
【００２７】
そして、１列あたりのスペーサの個数の平均値及び標準偏差値、並びにＣＣＤカメラ９を用いて滴下位置ｄＸ、ｄＹの平均値及び標準偏差値を測定した。ここで、滴下位置ｄＸ、ｄＹは、基板Ｗ上での目標滴下位置からのずれを測定したものであり、ｄＸはＸ軸方向、ｄＹはＹ軸方向のずれを示す。
【００２８】
なお、比較例として、従来技術のようにノズル７を代えることなく、上記同一の条件で同じ基板Ｗに対して塗布することとした。 
【００２９】
これによれば、図５に示すように、スペーサ個数のばらつきが７個±３％、ｄＸが１．４μｍ±４．３％、ｄＹが１．１μｍ±７．５％であり、スペーサの個数や滴下位置のばらつきを小さくでき、また、液晶パネル検査装置で確認したところ、表示ムラを発生しなかった。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明のインクジェット式の微粒子塗布装置を示す側面図。
【図２】図１の微粒子塗布装置を用いたスペーサ分散液の塗布を説明する平面図。
【図３】ノズルの構成を模式的に説明する図。
【図４】（ａ）乃至（ｃ）は、本発明の塗布方法で分散液を塗布する手順を説明する図。
【図５】本発明の効果を示すための実験結果を示す表。
【符号の説明】
【００３１】
Ｍ  インクジェット式の塗布装置 
３  ステージ 
６  塗布ヘッド 
７  ノズル 
７ｄ  圧電素子 
９  ＣＣＤカメラ（測定手段） 
Ｇ  遮光膜 
Ｓ  スペーサ（微粒子） 
ＳＰ  スペーサ部 
Ｗ  基板（処理対象物） 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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