(57)【要約】【課題】パネル上にスペーサを正常に配置する。【解決手段】液晶表示装置用のパネル１０のブラックマトリクス２７上に位置する積層膜２０にレーザ光を照射し、積層膜２０に凹部３１を形成する。凹部３１の底面は、レーザ光によって親水性化しており、スペーサ４０を含有する吐出液３５が凹部３１に吐出され、着弾して凹部３１の内外に拡がると、吐出液３５は乾燥の際に凹部３１内の一点に向けて収縮するので、凹部３１外に位置するスペーサ４０も吐出液３５の収縮と一緒に移動し凹部３１内に落下して一点に集合する。従って、スペーサ４０が画素上に集合することはない。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にブラックマトリクスが配置され、前記ブラックマトリクス表面に積層膜が配置された液晶表示装置用パネルの、前記ブラックマトリクス上にスペーサが分散された吐出液を吐出し、前記ブラックマトリクス上に前記スペーサを配置するスペーサ配置方法であって、
前記積層膜にレーザ光を照射して凹部を形成し、前記吐出液は前記凹部内に吐出し、前記凹部の底面上に前記スペーサを配置するスペーサ配置方法。
【請求項２】
前記積層膜は、透明導電膜と配向膜とが前記ブラックマトリクス上にこの順序で積層された請求項１記載のスペーサ配置方法。
【請求項３】
前記凹部は前記積層膜を貫通する深さに形成し、前記凹部の底面に前記ブラックマトリクスを露出させる請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の記載のスペーサ配置方法。
【請求項４】
前記凹部は前記配向膜の膜厚よりも浅く形成し、前記凹部の底面に前記配向膜を露出させる請求項２記載のスペーサ配置方法。
【請求項５】
前記凹部は前記配向膜の膜厚以上の深さで前記積層膜の膜厚よりも浅く形成し、前記凹部の底面に前記透明導電膜を露出させる請求項２記載のスペーサ配置方法。
【請求項６】
ポリイミド薄膜を形成し、前記ポリイミド薄膜を前記配向膜にする請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載のスペーサ配置方法。
【請求項７】
ＩＴＯ薄膜を形成し、前記ＩＴＯ薄膜を前記透明導電膜にする請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載のスペーサ配置方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインクジェット法によりスペーサ部を形成するスペーサ塗布方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネルに要求される応答特性、コントラスト、視野角は、液晶層の厚みに依存するところが大きい。このため、液晶が封入される一対の基板間の間隙にスペーサを介在させて液晶層の厚みを一定に保つよう制御している。
従来のスペーサ形成方法として、球状のスペーサを基板上に散布する方法がある。この方法は、スプレー噴霧する湿式散布法と、圧搾ドライ窒素などの気流で粉体状スペーサを基板上に直接散布する乾式散布法とがあるが、何れも画素領域にもスペーサが散布され、輝度の低下や輝度のむらが発生したり、基板上におけるスペーサ分布が不均一になり、基板間ギャップが不均一になる場合がある。
そこで、カラーフィルタの非画素領域であるブラックマトリクスに局所的にインクジェット法で簡便にスペーサを形成する技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。この方法は、溶媒にボール状のスペーサを分散させたスペーサ含有インクを、ノズルからブラックマトリクス上に滴下して、溶媒を蒸発させることにより、ブラックマトリクス上にスペーサを残存させる。
【０００３】
インクジェット法によるスペーサ形成方法において、インクジェット装置から吐出される液滴中に、複数のスペーサが含有されるものとされ、スペーサ部を形成する各領域に一滴ずつスペーサ部形成用塗工液が塗布されてスペーサ部が形成される。
基板上のスペーサ粒子を配置したい位置である遮光層（遮光膜）はその幅が一般に約１０〜３０μｍであるのに対して、インクジェット装置によって吐出されたスペーサ粒子分散液の液滴が基板上に着弾した際の着弾径は一般に約４０〜２００μｍであり、上記遮光層の幅より大きい。
インクジェット装置から吐出されるスペーサ粒子分散液の液滴を小さくするためには、インクジェット装置のノズルの口径を小さくしなければならないが、現状のインクジェット装置のノズル口径は最低でも２０μｍ程度である。液晶表示装置に用いられるスペーサ粒子の粒子経は一般に２〜１０μｍであるため、上記ノズル口径を２０μｍ程度より小さくすることは、ノズル閉塞や吐出の不安定化を招く原因となりやすく、現実的ではない。このため、インクジェット装置を用いて液晶表示装置の非表示部にスペーサ粒子を配置するのは、吐出された液滴の大きさの精度を考慮すると、極めて困難なことである。
【０００４】
近年、液晶表示装置は、その表示品質向上の要求が高まる中でより明るい画質にするために、画素領域を大きく、遮光領域を小さくする方向にある。これはスペーサ粒子を遮光領域に配置するに当たっては困難な方向であって、効率良く高い精度で遮光領域にスペーサ粒子を選択的に配置する方法の開発がより強く求められているのが現状である。
さらに、ＭＶＡモードのカラーフィルタや、ＴＦＴ基板など、スペーサ部を形成する領域が平坦ではない場合、スペーサ部を形成する領域に液滴を塗布した後、液滴の乾燥後に周辺の凹凸部にスペーサが移動してしまう場合がある。
このように、吐出されたスペーサが正常に配置されないと、セルギャップが変化し、パネルを作製した際に表示ムラが発生してしまう。
なお、スペーサを配置する液晶表示装置用パネルにレーザ光を照射する技術は下記特許文献２に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２４０８３号公報
【特許文献２】特開２００６−２９３１４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、かかる問題を解決し、インクジェット装置を用いてスペーサ粒子を液晶表示装置用基板の非表示部分に高い精度で選択的に配置することができるスペーサ塗布方法及びスペーサ塗布装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、基板上にブラックマトリクスが配置され、前記ブラックマトリクス表面に積層膜が配置された液晶表示装置用パネルの、前記ブラックマトリクス上にスペーサが分散された吐出液を吐出し、前記ブラックマトリクス上に前記スペーサを配置するスペーサ配置方法であって、前記積層膜にレーザ光を照射して凹部を形成し、前記吐出液は前記凹部内に吐出し、前記凹部の底面上に前記スペーサを配置するスペーサ配置方法である。
また、本発明は、前記積層膜は、透明導電膜と配向膜とが前記ブラックマトリクス上にこの順序で積層されたスペーサ配置方法である。
また、本発明は、前記凹部は前記積層膜を貫通する深さに形成し、前記凹部の底面に前記ブラックマトリクスを露出させるスペーサ配置方法である。
また、本発明は、前記凹部は前記配向膜の膜厚よりも浅く形成し、前記凹部の底面に前記配向膜を露出させるスペーサ配置方法である。
また、本発明は、前記凹部は前記配向膜の膜厚以上の深さで前記積層膜の膜厚よりも浅く形成し、前記凹部の底面に前記透明導電膜を露出させるスペーサ配置方法である。
また、本発明は、ポリイミド薄膜を形成し、前記ポリイミド薄膜を前記配向膜にするスペーサ配置方法である。
また、本発明は、ＩＴＯ薄膜を形成し、前記ＩＴＯ薄膜を前記透明導電膜にするスペーサ配置方法である。
【０００８】
本発明は上記のように構成されており、ポリイミドはレーザ光が照射されると改質され、表面に置かれる水滴の接触角が小さくなり、親水性化したと言うことができる。
従って、レーザ光によって凹部を形成すると、凹部からはみ出した水性の吐出液は凹部内の一点を中心に収縮し、凹部外に位置したスペーサは凹部内に落下し、一点に集まるようになっている。
【発明の効果】
【０００９】
吐出液が乾燥する際に凹部外のスペーサは凹部内に落下するので、スペーサが集中して配置される。凹部の段差により、凹部内のスペーサが凹部外に出ることはない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ブラックマトリクスを説明するためのパネルの平面図
【図２】積層膜を説明するためのパネルの断面図
【図３】(ａ)：底面に配向膜が露出する凹部を形成した状態のパネルの断面図    (ｂ)：その凹部に吐出液を吐出した状態のパネルの断面図    （ｃ）：吐出液が乾燥された状態の断面図
【図４】(ｄ)：底面に透明導電膜が露出する凹部にスペーサが配置されたパネル    (ｅ)：底面にブラックマトリクスが露出する凹部にスペーサが配置されたパネルの断面図
【図５】(ａ)、(ｂ)：パネルにスペーサを配置する吐出装置を説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１(ａ)は、本発明によってスペーサを配置する液晶表示装置用のパネル１０の平面図、図２はその一部の断面図である。
この図２に示すように、パネル１０はガラス基板等の透明な基板２６を有しており、基板２６上には、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の複数のカラーフィルタ２８と、黒色の有機膜等の不透明なブラックマトリクス２７とが設けられている。
ブラックマトリクス２７はカラーフィルタ２８を取り囲むように配置されている。ここでは、カラーフィルタ２８は、複数個が行列状に配置されており、ブラックマトリクス２７は、細長の黒色薄膜がカラーフィルタ２８の間に配置され、格子状になっている。
カラーフィルタ２８とブラックマトリクス２７の表面には、ＩＴＯ膜から成る透明導電膜２１が形成されており、透明導電膜２１上には、配向膜２３が形成されている。
カラーフィルタ２８上では、透明導電膜２１と配向膜２３との間にオーバーコート層２２が配置されており、ブラックマトリクス２７上では、ブラックマトリクス２７の端部を除いてオーバコート層２２は配置されておらず、透明導電膜２１と配向膜２３とが接触して、二層構造の積層膜２０が形成されている。透明導電膜２１はブラックマトリクス２７と接触している。
【００１２】
図５(ａ)、(ｂ)の符号５０は、パネル１０にスペーサを配置する吐出装置である。この吐出装置５０は、吐出台５１を有している。
吐出台５１には移動装置が設けられており(不図示)、吐出台５１上の始点位置にパネル１０を置き、移動装置によってパネル１０を移動させると、パネル１０は始点位置から終点位置まで、吐出台５１上を直線的に移動する。
吐出台５１の上方位置には、レーザ光照射装置５３と吐出ヘッド５４とが配置されている。
ここではレーザ光照射装置５３と吐出ヘッド５４は、吐出台５１上の水平面内で、パネル１０の移動方向とは直角な方向に移動するようにされており、レーザ光照射装置５３はパネル１０表面の所望位置にレーザ光を照射することができ、吐出ヘッド５４は、パネル１０表面の所望位置に吐出液を着弾させることができる。
ここでは、レーザ光５５は、ブラックマトリクス２７上の積層膜２０に照射されるようになっている。
【００１３】
レーザ光照射装置５３は、ブラックマトリクス２７の線幅よりも小さい範囲にレーザ光５５を照射できるようにされており、パネル１０とレーザ光照射装置５３が移動して、レーザ光照射装置５３の真下にブラックマトリクス２７が位置するときに、図５(ｂ)に示すように、レーザ照射装置５３からブラックマトリクス２７に向けてレーザ光５５が射出される。
レーザ光５５はブラックマトリクス２７上の積層膜２０に照射され、積層膜２０には、レーザ光照射位置に、図３に示すような凹部３１が形成される。
レーザ光照射装置５３がパネル１０の移動方向と直角な方向に移動することで、その方向に沿って並ぶ複数の凹部３１がブラックマトリクス２７上の積層膜２０に形成される。
ここでは、図３(ａ)に示すように、積層膜２０表面に位置する配向膜２３が、レーザ光５５によって膜厚よりも浅く除去され、底面に配向膜２３が露出する凹部３１が形成される。
【００１４】
吐出ヘッド５４は、スペーサ４０が分散された吐出液が蓄液されたタンクに接続されており、真下方向に向けて吐出液を吐出できるようになっている。
吐出ヘッド５４は、レーザ光照射装置５３よりもパネル１０の終点位置側に配置されており、レーザ光照射装置５３と同様に、パネル１０の移動方向とは直角な方向に移動することで、パネル１０の移動方向と直角な方向に並ぶ各凹部３１内に吐出液を吐出して着弾させる。
ブラックマトリクス２７上の複数の位置に形成された各凹部３１内に吐出液が着弾された後、パネル１０は終了位置に移動し、加熱されて凹部３１内に着弾した吐出液が乾燥し蒸発される。
配向膜２３はポリイミド膜であり、配向処理された表面は疎水性を有しているが、凹部３１の底面はレーザ光５５の照射によって親水性化しており、吐出液３５が乾燥して体積が小さくなるときに、一つの液滴を構成する吐出液は凹部３１内の底面上の一点に向かって収縮し、その収縮と一緒に、液滴中の複数のスペーサ４０も収縮が向かう一点に向けて移動する。
【００１５】
図３(ｂ)に示すように、着弾した吐出液３５の一部が凹部３１の外側に拡がり、その吐出液３５にスペーサ４０が含まれていた場合でも、凹部３１の底面上の一点に向かって収縮する。
凹部３１の底面の面積は、一個凹部３１に向けて吐出された吐出液に含有される個数のスペーサ４０が凹部３１からはみ出ない大きさになっており、凹部３１外のスペーサ４０は、吐出液３５の収縮に伴って移動し、凹部３１外から凹部３１内に落下し、凹部３１内の一点に向かって移動する。
図３(ｃ)に示すように吐出液が全部乾燥すると、凹部３１に位置するスペーサ４０は凹部３１の底面上に固定される。
なお、各スペーサ４０は凹部３１の底面と接触しており、凹部３１の底面高さは凹部３１間で等しいから、スペーサ４０の直径が一定であれば、スペーサ４０の高さは、異なる凹部３１間でも一定になる。
【００１６】
上記実施例では、積層膜２０へのレーザ光５５の照射によって、配向膜２３の膜厚よりも薄い凹部３１を形成し、凹部３１の底面に配向膜２３を露出させたが、図４(ｄ)に示すように、配向膜２３の膜厚以上であって、積層膜２０の膜厚よりも浅い凹部３２を形成し、凹部３２の底面に透明導電膜２１を露出させ、凹部３２の底面に吐出液を着弾させて、スペーサ４０を配置してもよい。
また、同図(ｅ)に示すように、積層膜２０を部分的に除去して積層膜２０の膜厚以上の深さであって、底面にブラックマトリクス２７が露出する凹部３３を形成し、凹部３３の底面に吐出液を着弾させてスペーサ４０を配置してもよい。この場合、ブラックマトリクス２７もレーザ光５５によって浅く掘削される。
ブラックマトリクス２７はアクリル系の有機物薄膜であり、表面は親水性を有している。
【００１７】
上記実施例で使用したレーザ光５５は、波長２６６〜３５５ｎｍの短波長レーザであり、レーザ照射強度を強くすることで、凹部３１〜３３を深くすることができる。上記実施例では積層膜２０にレーザ光５５を大気中で照射しているが、波長を２６６ｎｍよりも小さくする場合は、大気中では吸収されてしまうため、真空中で照射する必要がある。
凹部３１〜３３の平面形状は円形でも、多角形(例えば四角形)でもよく、四角形の場合の一辺や、円形の場合の直径は、１０〜２０μｍである。スペーサ４０は円形であり、その直径は、３〜５μｍである。
ポリイミドから成る配向膜２３の膜厚は、５０〜９０ｎｍ、ＩＴＯから成る透明導電膜２１の膜厚は１５０〜１８０ｎｍである。
【００１８】
以上の工程によってスペーサ４０が凹部３１〜３３内に配置されたパネル１０は、配向膜を有するパネルと配向膜を対向して貼り合わされ、パネル間に液晶が注入されると配向膜によって液晶が配向され、液晶表示パネルが形成される。
本発明によってスペーサ４０が配置されたパネル１０では、ブラックマトリクス２７上の凹部３１〜３３にスペーサ４０が配置され、凹部３１〜３３外に位置するスペーサ４０は無くなるので、スペーサ４０が視認性を悪化させることがなくなる。
【符号の説明】
【００１９】
１０……パネル
２１……透明導電膜
２３……配向膜
２７……ブラックマトリクス
３１〜３３……凹部
３５……吐出液
４０……スペーサ
【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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