(57)【要約】【課題】  透明基板の所定の位置に三次元構造物を選択的に形成する方法を実現すると共に、所定の位置に選択的に三次元構造物が形成されている透明基板を実現する。【解決手段】  遮光部２０が形成された透明基板８に対して、ネガ型感光性樹脂７を塗布した後、透明基板８におけるネガ型感光性樹脂７を塗布した面と反対の面側より紫外線を照射する。これにより遮光部２０によって紫外線が遮られない領域である透光領域９のネガ型感光性樹脂７は硬化する。そして、ビーズ１２を透明基板８におけるネガ型感光性樹脂７を塗布した面に散布して、ネガ型感光性樹脂７を塗布した面側から紫外線を照射し、遮光部２０で遮光される領域である遮光領域６上に存在する未硬化のネガ型感光性樹脂９を硬化させて、遮光領域６上に配置されたビーズ１２のみ透明基板８に固定する。【選択図】  図１
2006323110.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に形成された遮光部に三次元構造物を形成する方法であって、
ネガ型感光性樹脂を上記透明基板に塗布する塗布工程と、
上記透明基板における、ネガ型感光性樹脂を塗布した面に背向する面側から、上記透明基板を介して紫外線を照射して、遮光部で遮光されていない領域に塗布されたネガ型感光性樹脂を硬化する第一の硬化工程と、
上記透明基板における、ネガ型感光性樹脂を塗布した面に、ビーズを散布する散布工程と、
上記透明基板における、ネガ型感光性樹脂を塗布した面側から、紫外線を照射して、上記第一の硬化工程で硬化されなかった領域のネガ型感光性樹脂を硬化させて、ビーズを透明基板に固定させる第二の硬化工程と、
上記第二の硬化工程で透明基板に固定されなかったビーズを透明基板上から除去する除去工程とを有することを特徴とする三次元構造物の形成方法。
【請求項２】
透明基板上に形成された遮光部に三次元構造物を形成する方法であって、
ポジ型感光性樹脂を上記透明基板に塗布する塗布工程と、
上記透明基板における、ポジ型感光性樹脂を塗布した面に背向する面側から、上記透明基板を介して紫外線を照射して、遮光部で遮光されていない領域に形成したポジ型感光性樹脂を可溶化する可溶化工程と、
上記可溶化工程で可溶化されたポジ型感光性樹脂を溶剤によって除去する除去工程と、
上記除去工程で除去されなかったポジ型感光性樹脂を焼成する工程とを有することを特徴とする三次元構造物の形成方法。
【請求項３】
上記塗布工程は、インクジェット法を用いることを特徴とする請求項１または２記載の三次元構造物の形成方法。
【請求項４】
上記塗布工程は、インクジェット法を用いて、ポジ型感光性樹脂の中心部分が遮光部で遮光されている領域に配置されるように、上記ポジ型感光性樹脂を吐出することを含む請求項２記載の三次元構造物の形成方法。
【請求項５】
液晶表示素子用スペーサを形成する方法であって、
請求項１ないし４の何れか１項に記載の形成方法を用いて、遮光部が形成された透明基板上に、液晶層の厚さを制御するための三次元構造物であるスペーサを形成することを特徴とする液晶表示素子用スペーサの形成方法。
【請求項６】
上記遮光部は液晶駆動素子の金属配線であることを特徴とする請求項５記載の液晶表示素子用スペーサの形成方法。
【請求項７】
遮光部と、三次元構造物とを備え、
上記遮光部で遮光されている遮光領域にネガ型感光性樹脂が塗布されており、上記ネガ型感光性樹脂を介して遮光領域にのみ三次元構造物が形成されていることを特徴とする透明基板。
【請求項８】
遮光部と、ポジ型感光性樹脂からなる三次元構造物とを備え、
上記三次元構造物は、上記遮光部で遮光されている遮光領域に、ポジ型感光性樹脂の中心部分が配置されることによって形成されていることを特徴とする透明基板。
【請求項９】
被処理基板に紫外線を照射する紫外線照射装置と、
上記紫外線を反射させて上記被処理基板に照射する反射装置と、
上記紫外線照射装置と上記反射装置との間に被処理基板を搬送する搬送手段とを備え、
上記反射装置を、被処理基板に紫外線を照射する状態と、被処理基板に紫外線を照射しない状態とに切り替える切替手段をさらに備えていることを特徴とする紫外線照射システム。
【請求項１０】
上記切替手段は、上記反射装置を回転させることによって上記両状態を切り替えるようになっていることを特徴とする請求項９記載の紫外線照射システム。
【請求項１１】
上記切替手段は、上記反射装置を遮光する遮光部材を備えていることを特徴とする請求項９記載の紫外線照射システム。
【請求項１２】
上記切替手段は、上記反射装置を、紫外線を照射する位置と紫外線を照射しない位置とに移動させるようになっていることを特徴とする請求項９記載の紫外線照射システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元構造物が形成された透明基板および三次元構造物の形成方法に関するものであり、特に、透明基板に三次元構造物を形成する方法を用いた液晶表示装置の遮光領域に選択的にスペーサを形成する方法および当該形成方法に好適に使用できる紫外線照射システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示素子は、パーソナルコンピュータ、テレビ、電子手帳、携帯電話など、さまざまな電子機器に幅広く用いられている。一般的に液晶表示素子は、透明ガラス基板等から成る２枚の絶縁性基板を対向するように貼り合わせ、当該２枚の絶縁性基板の間隙に、液晶組成物から成る液晶層を配置し、前記絶縁性基板同士の周縁部を貼合わせるシール部材によって、液晶層を封止するように構成される。
【０００３】
通常、２枚の絶縁性基板の一方には、薄型トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）などの液晶駆動素子が形成され、他方には、カラーフィルタ（ＣＦ）が形成される。上記の絶縁性基板の間隙（以後、「セルギャップ」と呼ぶ）、すなわち液晶層の厚みにむらがあると、液晶表示素子に表示むらが発生する。従って、セルギャップを、液晶層全体にわたって精度良く均一に保つ必要がある。
【０００４】
通常、セルギャップは２〜５μｍ程度と狭く、該セルギャップを均一に保つために、たとえば、直径がほぼ均一のプラスチックビーズを絶縁性基板上に噴霧して、プラスチックビーズを絶縁性基板上に分散させることが行なわれる。すなわち、セルギャップを均一に保持するためのいわゆるスペーサとして、このプラスチックビーズを用いる方法がある。
【０００５】
しかしながら、上記の方法では、プラスチックビーズはシール部材中でランダムに分散し、その分散を制御することは困難であるので、絶縁性基板上で局所的にプラスチックビーズの分布の濃淡が発生する。特に、光源からの光を透過して表示に使用される領域（以下「透光領域」と呼ぶ）に多数のスペーサが凝集すれば、液晶表示素子の使用時に、透光領域に形成されたスペーサが透明な場合には輝点として、またスペーサが黒色の場合には黒点として観測されることになり、光漏れなどに起因する表示むらが生じ、表示品位が低下するという問題がある。
【０００６】
そこで、光を透過させない領域（以下「遮光領域」と呼ぶ）に選択的にスペーサを形成する方法が提案されている。遮光領域にスペーサを配置できれば、スペーサに起因した表示むらを抑制できるので表示品位の良い液晶表示素子を提供できる。
【０００７】
上記のように選択的に遮光領域にスペーサを形成する方法としては、例えば特許文献１に、フォトリソグラフィを用いてフォトレジストからなるスペーサを遮光領域に形成する方法が挙げられる。しかしながら、上記の方法によると、スペーサを形成するときに、フォトレジストを安定的に塗布するために、必要以上にフォトレジストを塗布して、その結果、フォトレジストの塗布量が多くなり、コストが高くなるという問題があった。
【０００８】
そこで、特許文献２には、硬化型樹脂組成物をインクジェット法によって、選択的に遮光領域上に吐出し、吐出した上記樹脂組成物を硬化させてスペーサを形成する方法が提案されている。
【０００９】
また、特許文献３には、インクジェット法によって基板上に接着剤を塗布し、次いでビーズを散布して接着剤にビーズを付着させ、接着剤に付着しなかったビーズを基板上より除去することにより、スペーサを形成する方法が開示されている。
【００１０】
上記のように、インクジェット法は所定領域にスペーサを形成するためのマスクを必要としないため、フォトリソグラフィによってスペーサを形成する場合に比べて安価にスペーサを形成できる。
【特許文献１】特開平６−１７５１３３号公報（１９９４年６月２４日公開）
【特許文献２】特開２００１−８３５２５号公報（２００１年３月３０日公開）
【特許文献３】特開２００１−８３９０６号公報（２００１年３月３０日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献２の構成では、インクジェット法を用いて硬化型樹脂組成物などを基板の所定の位置（例えば、遮光領域）に吐出したとき、所定の位置より硬化型樹脂組成物などがはみ出してしまうという問題を生じる。
【００１２】
通常、上記インクジェット法においては、樹脂（インク）を吐出するインクジェットヘッドのノズル部付近で樹脂の目詰まりを防止するため、ノズル径を細くすることができず、樹脂の吐出量（体積）を減らすことができない。そのため、吐出する樹脂の体積は概ね１ｐｌ以上になる。また、安定して吐出動作を確保するには４〜５ｐｌ以上の吐出量を必要とするのが現状である。
【００１３】
しかしながら、上記の４〜５ｐｌなる樹脂の吐出量に比べ、通常、遮光領域は２０〜３０μｍ幅程度と狭いので、塗布された樹脂を上記遮光領域内に配置することは難しい。このため、遮光領域に隣接する透光領域に樹脂がはみ出る虞がある。これにより、上記樹脂を硬化して形成するスペーサは透光領域にはみ出て形成されることとなる。その結果、液晶表示素子の使用時に、光漏れなどに起因する表示むらが生じ、液晶表示素子の表示品位の劣化を発生してしまう。
【００１４】
特許文献３に記載のインクジェット法によって基板上に接着剤を塗布する方法においても、類似した課題が発生する。すなわち、インクジェット法を用いて接着剤を基板上に塗布するとき、塗布すべき遮光領域の面積に比べて吐出量が多いため、接着剤の塗布領域が拡がり、透光領域にも接着剤が塗布されることとなる。
【００１５】
このため、上記接着剤を吐出する工程の後に、ビーズを散布すれば、透光領域に塗布された接着剤上にもビーズが配置され、つまりビーズからなるスペーサが透光領域上に配置されることとなる。
【００１６】
以上のように、インクジェット法は一般に微量の樹脂を吐出できるという特徴を有しているものの、例えば上記液晶表示素子用のスペーサを形成する用途では不十分であり、遮光領域に選択的にスペーサを形成することが難しいという問題を生じる。
【００１７】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、透明基板の遮光領域のみに選択的に三次元構造物を形成する方法を実現すると共に、当該形成方法を用いた透明基板、および当該形成方法を用いて液晶表示素子用のスペーサを選択的に液晶表示素子用の透明基板の遮光領域にのみ選択的に形成する方法を実現することにある。また、上記形成方法に好適に使用できる紫外線を照射する装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明に係る三次元構造物の形成方法は、上記課題を解決するために、透明基板上に形成された遮光部に三次元構造物を形成する方法であって、ネガ型感光性樹脂を上記透明基板に塗布する塗布工程と、上記透明基板における、ネガ型感光性樹脂を塗布した面に背向する面側から、上記透明基板を介して紫外線を照射して、遮光部で遮光されていない領域に塗布されたネガ型感光性樹脂を硬化する第一の硬化工程と、上記透明基板における、ネガ型感光性樹脂を塗布した面に、ビーズを散布する散布工程と、上記透明基板における、ネガ型感光性樹脂を塗布した面側から、紫外線を照射して、上記第一の硬化工程で硬化されなかった領域のネガ型感光性樹脂を硬化させて、ビーズを透明基板に固定させる第二の硬化工程と、上記第二の硬化工程で透明基板に固定されなかったビーズを透明基板上から除去する除去工程とを有することを特徴としている。
【００１９】
上記の構成によれば、遮光部を備えた透明基板に、ネガ型感光性樹脂を塗布する。
【００２０】
ここで、ネガ型感光性樹脂とは、ある特定の波長を有する光によって硬化する樹脂を意味する。また、説明のため便宜上、透明基板における、ネガ型感光性樹脂が塗布された面を上面、透明基板の上面に反対の面を下面という。
【００２１】
次いで、透明基板の下面側から、紫外線を照射する。これにより、遮光部をマスクとして遮光される領域（以下、遮光領域という）に存在するネガ型感光性樹脂に紫外線が照射されず、遮光部によって遮光されていない領域（以下、透光領域という）に存在するネガ型感光性樹脂に紫外線が照射されることになる。よって、透光領域に存在するネガ型感光性樹脂のみ硬化することができる。すなわち、遮光領域に存在するネガ型感光性樹脂は、紫外線が照射されず、塗布したときと同じ状態を維持することができる。
【００２２】
次いで、透明基板の上面側からビーズを散布して、続いて、透明基板の上面側から紫外線を照射する。
【００２３】
これにより、遮光領域に存在するネガ型感光性樹脂が硬化する。また、遮光領域に存在するネガ型感光性樹脂は硬化するときに、ネガ型感光性樹脂と接触するビーズを透明基板に固定して硬化する。従って、ネガ型感光性樹脂は、透明基板にビーズを固定する接着剤として作用する。このとき、透光領域のネガ型感光性樹脂は、透明基板の下面からの紫外線の照射により、硬化しているので、透光領域に散布された三次元構造物は固定されない。つまり、透明基板の遮光領域にのみビーズが固定されることになる。
【００２４】
そして、固定されなかったビーズを除去すれば、遮光領域に選択的にビーズを配置することとなる。
【００２５】
上記の構成によれば、ネガ型感光性樹脂が遮光領域からはみ出し、透光領域にも塗布されたとしても、ビーズを散布する前に、透光領域に塗布されたネガ型感光性樹脂を先に硬化することができるので、透光領域にビーズが固定することがない。従って、遮光領域のみ選択的にビーズを配置できる。従って、遮光領域にのみビーズからなる三次元構造物が形成することができる。つまり、選択的に遮光領域に三次元構造物を形成する形成方法を提供することができる。
【００２６】
本発明に係る三次元構造物の形成方法では、透明基板上に形成された遮光部に三次元構造物を形成する方法であって、ポジ型感光性樹脂を上記透明基板に塗布する塗布工程と、上記透明基板における、ポジ型感光性樹脂を塗布した面に背向する面側から、上記透明基板を介して紫外線を照射して、遮光部で遮光されていない領域に塗布したポジ型感光性樹脂を可溶化する可溶化工程と、上記可溶化工程で可溶化されたポジ型感光性樹脂を溶剤によって除去する除去工程と、上記除去工程で除去されなかったポジ型感光性樹脂を焼成する工程とを有することを特徴としている。
【００２７】
上記の構成によれば、遮光部を備えた透明基板に、ポジ型感光性樹脂を塗布する。
【００２８】
なお、ここで、ポジ型感光性樹脂とは、ある特定の波長を有する光によって可溶化する樹脂を意味する。また、説明のため便宜上、透明基板における、ポジ型感光性樹脂が塗布された面を上面、透明基板の上面に反対の面を下面という。
【００２９】
次いで、透明基板の下面側から紫外線を照射する。これにより、遮光領域に存在するポジ型感光性樹脂に紫外線が照射されず、透光領域に存在するポジ型感光性樹脂にのみ紫外線が照射されることになる。よって、透光領域に存在するポジ型感光性樹脂のみ可溶化することができる。すなわち、遮光領域に存在するポジ型感光性樹脂は、紫外線が照射されず、塗布したときと同じ状態を維持することができる。
【００３０】
そして、可溶化されたポジ型感光性樹脂を溶剤によって除去することにより、ポジ型感光性樹脂を遮光領域に選択的に残留させることができる。すなわち、透明基板における遮光領域にのみポジ型感光性樹脂からなる三次元構造物を形成することが可能となる。従って、ポジ型感光性樹脂が遮光領域からはみ出して透光領域まで塗布されても、遮光領域にのみ選択的に三次元構造物を配置できるという効果を奏する。
【００３１】
また、遮光領域のポジ型感光性樹脂を焼成することにより、さらにポジ型感光性樹脂を透明基板に密着固定することができる。さらにポジ型感光性樹脂を硬化することができる。また、焼成することによりポジ型感光性樹脂を収縮することができる。これにより、焼成するときの温度および時間等の条件を変更することにより、ポジ型感光性樹脂の収縮状態を制御できる。つまり、形成される三次元構造物を所望の高さに制御することができる。
【００３２】
また、上記の構成によれば、ポジ型感光性樹脂を透明基板にパターニングして三次元構造物を形成しながらも、リソグラフィに使用される高額な露光装置を用いることなく簡便にパターニングが可能となり、低コストで三次元構造物を形成することが可能となる。
【００３３】
本発明に係る三次元構造物の形成方法では、上記塗布工程は、インクジェット法を用いることが好ましい。
【００３４】
上記の構成によれば、インクジェット法を用いてネガ型感光性樹脂またはポジ型感光性樹脂の微小な液滴を吐出するので、スピンコート法など基板全面に樹脂を塗布する方法と異なり、所定の位置にネガ型感光性樹脂またはポジ型感光性樹脂を塗布できる。従って、ネガ型感光性樹脂またはポジ型感光性樹脂を無駄にせず、製造コストを削減できる。さらに、所定の位置に、ネガ型感光性樹脂またはポジ型感光性樹脂を容易に塗布できるので、安定的に三次元構造物を形成することができる。
【００３５】
本発明に係る三次元構造物の形成方法では、上記塗布工程は、インクジェット法を用いて、ポジ型感光性樹脂の中心部分が遮光部で遮光されている領域に配置されるように、上記ポジ型感光性樹脂を吐出することを含むことが好ましい。
【００３６】
上記の構成によれば、インクジェット法を用いて、ポジ型感光性樹脂を吐出するときに、ポジ型感光性樹脂の中心部分が遮光領域に配置されるように、ポジ型感光性樹脂を吐出する。これにより、ポジ型感光性樹脂の遮光領域よりはみ出した部分を除去しても、ポジ型感光性樹脂の吐出量を同一にする限り、遮光領域に形成される三次元構造物の高さを等しくすることができる。従って、所定の高さを有する三次元構造物を再現性良く形成することが可能となる。なお、「ポジ型感光性樹脂の中心部分」とは、ポジ型感光性樹脂を透明基板に吐出したときに、透明基板におけるポジ型感光性樹脂の形成面から、ポジ型感光性樹脂の一番高く盛り上がっている部分をいう。
【００３７】
本発明に係る液晶表示素子用スペーサの形成方法は、上記の三次元構造物の形成方法を用いて、遮光部が形成された透明基板上に、液晶層の厚さを制御するための三次元構造物であるスペーサを形成することを特徴としている。
【００３８】
上記の構成によれば、液晶層の厚さを制御するための三次元構造物であるスペーサを、透明基板に形成された遮光部で遮光されている遮光領域に選択的に形成することが可能となる。従って、透光領域では、スペーサが形成されないので、液晶表示素子において、スペーサに起因する表示むらを防止することができる。
【００３９】
本発明に係る液晶表示素子用スペーサの形成方法では、上記遮光部は液晶駆動素子の金属配線であることが好ましい。
【００４０】
上記の構成によれば、上記三次元構造物の形成方法を用いて、上記透明基板上に形成された液晶駆動素子の金属配線を遮光部として、三次元構造物であるスペーサを形成することができる。したがって、三次元構造物を形成するために、新たな遮光領域を必要とせず、液晶表示素子の透光領域を大きく確保することができる。つまり、透光領域の開口率を大きくすることができるので、液晶表示素子において高精度の表示が可能となる。
【００４１】
本発明に係る透明基板では、遮光部と、三次元構造物とを備え、上記遮光部で遮光されている遮光領域にネガ型感光性樹脂が塗布されており、上記ネガ型感光性樹脂を介して遮光領域にのみ三次元構造物が形成されていることを特徴としている。
【００４２】
上記の構成によれば、三次元構造物は透明基板の遮光領域にのみ形成されている。つまり、透光領域には三次元構造物が形成されていないので、例えば、上記透明基板を、液晶表示素子用のスペーサが形成された透明基板として提供することができる。
【００４３】
本発明に係る透明基板では、遮光部と、ポジ型感光性樹脂からなる三次元構造物とを備え、上記三次元構造物は、上記遮光部で遮光されている遮光領域に、ポジ型感光性樹脂の中心部分が配置されることによって形成されていることを特徴としている。
【００４４】
上記の構成によれば、ポジ型感光性樹脂は、吐出されたときに遮光領域にポジ型感光性樹脂の中心部分が配置されるようにして、遮光領域に形成されている。したがって、形成された三次元構造物の高さは、複数の三次元構造物が形成されているとしても、互いに等しくなる。したがって、例えば、上記透明基板を、高さが等しいスペーサが固定された液晶表示素子用の基板として提供することができる。
【００４５】
本発明に係る紫外線照射システムでは、被処理基板に紫外線を照射する紫外線照射装置と、上記紫外線を反射させて上記被処理基板に照射する反射装置と、上記紫外線照射装置と上記反射装置との間に被処理基板を搬送する搬送手段とを備え、上記反射装置を、被処理基板に紫外線を照射する状態と、被処理基板に紫外線を照射しない状態とに切り替える切替手段をさらに備えていることを特徴としている。
【００４６】
上記の構成によれば、被処理基板に紫外線を照射する紫外線照射装置と、上記紫外線を反射させて上記被処理基板に照射する反射装置と、上記紫外線照射装置と上記反射装置との間に被処理基板を搬送する搬送手段とを備えている。これにより、例えば、紫外線照射装置から照射された紫外線と、当該紫外線の反射装置によって反射されて照射された紫外線とによって、被処理基板のある面と被処理基板のある面に背向する面との両面に紫外線を照射することも可能となる。しかも、搬送できるので、所定の位置に紫外線を照射しやすくなる。したがって、紫外線照射装置を透明基板の両面側に配置する必要がなく、さらに、安価で、省スペースを実現した紫外線照射システムを実現できることとなる。
【００４７】
また、上記の構成によれば、上記反射装置を、被処理基板に紫外線を照射する状態と、被処理基板に紫外線を照射しない状態とに切り替える切替手段を備えている。これにより、所望とする場合にのみ、被処理基板の両面側から紫外線を照射できる。
【００４８】
本発明に係る紫外線照射システムでは、上記切替手段は、上記反射装置を回転させることによって上記両状態を切り替えるようになっていることが好ましい。
【００４９】
上記の構成によれば、切替手段によって、反射装置を回転させて、上記両状態（つまり被処理基板に紫外線を照射する状態と、被処理基板に紫外線を照射しない状態）、を切り替えることができるので、所望とする場合にのみ、反射装置によって反射光を被処理基板に照射することができる。
【００５０】
本発明に係る紫外線照射システムでは、上記切替手段は、上記反射装置を遮光する遮光部材を備えていることが好ましい。
【００５１】
上記の構成によれば、切替手段は、反射装置を遮光する遮光部材を備えているので、所望とする場合にのみ、反射装置によって反射光を被処理基板に照射することができる。
【００５２】
本発明に係る紫外線照射システムでは、上記切替手段は、上記反射装置を、紫外線を照射する位置と紫外線を照射しない位置とに移動させるようになっていることが好ましい。
【００５３】
上記の構成によれば、反射装置を、紫外線を照射する位置と紫外線を照射しない位置とに移動させることによって、所望とする場合にのみ、反射装置によって反射光を被処理基板に照射することができる。
【発明の効果】
【００５４】
本発明に係る三次元構造物の形成方法は、以上のように、ネガ型感光性樹脂を上記透明基板に塗布する塗布工程と、上記透明基板における、ネガ型感光性樹脂を塗布した面に背向する面側から、上記透明基板を介して紫外線を照射して、遮光部で遮光されていない領域に塗布されたネガ型感光性樹脂を硬化する第一の硬化工程と、上記透明基板における、ネガ型感光性樹脂を塗布した面に、ビーズを散布する散布工程と、上記透明基板における、ネガ型感光性樹脂を塗布した面側から、紫外線を照射して、上記第一の硬化工程で硬化されなかった領域のネガ型感光性樹脂を硬化させて、ビーズを透明基板に固定させる第二の硬化工程と、上記第二の硬化工程で透明基板に固定されなかったビーズを透明基板上から除去する除去工程とを有する構成である。
【００５５】
また、本発明に係る三次元構造物の形成方法は、以上のように、ポジ型感光性樹脂を上記透明基板に塗布する塗布工程と、上記透明基板における、ポジ型感光性樹脂を塗布した面に背向する面側から、上記透明基板を介して紫外線を照射して、遮光部で遮光されていない領域に塗布したポジ型感光性樹脂を可溶化する可溶化工程と、上記可溶化工程で可溶化されたポジ型感光性樹脂を溶剤によって除去する除去工程と、上記除去工程で除去されなかったポジ型感光性樹脂を焼成する工程とを有する構成である。
【００５６】
本発明に係る液晶表示素子用スペーサの形成方法は、以上のように、上記の三次元構造物の形成方法を用いて、遮光部が形成された透明基板上に、液晶層の厚さを制御するための三次元構造物であるスペーサを形成する構成である。
【００５７】
これにより、液晶層の厚さを制御するための三次元構造物であるスペーサを、透明基板に形成された遮光部で遮光されている遮光領域に選択的に形成することが可能となる。従って、透光領域では、スペーサが形成されないので、液晶表示素子において、スペーサに起因する表示むらを防止することができる。
【００５８】
それゆえ、遮光部で遮光されていない領域（透光領域）に、ネガ型感光性樹脂またはポジ型感光性樹脂が塗布されたとしても、上記領域には三次元構造物が形成されない。つまり遮光部で遮光されている領域のみ選択的に三次元構造物を形成することができるという効果を奏する。
【００５９】
本発明に係る透明基板は、以上のように、遮光部で遮光されている遮光領域にネガ型感光性樹脂が塗布されており、上記ネガ型感光性樹脂を介して遮光領域にのみ三次元構造物が形成されている構成である。
【００６０】
また、本発明に係る透明基板は、以上のように、三次元構造物が、上記遮光部で遮光されている遮光領域に、ポジ型感光性樹脂の中心部分が配置されることによって形成されている構成である。
【００６１】
それゆえ、透光領域には三次元構造物が形成されていないので、例えば、上記透明基板を、液晶表示素子用のスペーサが形成された透明基板として提供することができるという効果を奏する。
【００６２】
また、本発明に係る紫外線照射システムは、以上のように、反射装置を、被処理基板に紫外線を照射する状態と、被処理基板に紫外線を照射しない状態とに切り替える切替手段をさらに備えている構成である。
【００６３】
それゆえ、紫外線照射装置からの紫外線を反射装置により反射して、反射した紫外線を被処理基板の所定の場所に容易に照射することができる。したがって、透明基板に三次元構造物を形成するときに好適に使用することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６４】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図１ないし図４に基づいて説明すると以下の通りである。
【００６５】
図３は、液晶駆動素子である薄型トランジスタ（ＴＦＴ）が形成された透明基板（ＴＦＴ基板）の一絵素分の概略構成を示す平面図ある。図中、各部材に付している参照番号のうち、１はドレイン電極、２は絵素電極、３はゲート配線、４はソース配線、５はコンデンサ配線、８は透明基板、１２はビーズ、および１９はＴＦＴを示している。
【００６６】
ＴＦＴ基板２３の一絵素分の構成として、透明基板８にＴＦＴ１９が一つ配置され、ＴＦＴ１９のドレイン電極１に絵素電極２が接続されている。そして、ＴＦＴ１９、ドレイン電極１、および絵素電極２の周囲をゲート配線３と、ソース配線４とが囲むように形成されている。また、絵素電極２を横断するように、コンデンサ容量を調整するためのコンデンサ配線５が配置されている。
【００６７】
ここで、ゲート配線３、ソース配線４、およびコンデンサ配線５は、金属等の導電性材料からなる配線（金属配線）である。つまり上記金属配線は光を遮る遮光部となっている。
【００６８】
また、ゲート配線３、ソース配線４、およびコンデンサ配線５の上に、ネガ型感光性樹脂を介して、ビーズ１２が固定されている。つまり、遮光部に球状のビーズ１２が固定されている。ここで、ビーズ１２は、液晶表示素子を製造したとき、ＴＦＴ基板２３と図示しない他の基板との間隙（セルギャップ）、すなわちＴＦＴ基板２３と他の基板とによって挟持される液晶層の厚みを調整するスペーサ（三次元構造物）として使用される。また、ビーズ１２はシリカ、アルミナ、合成樹脂等からなる粒子である。なお、ビーズ１２の材質および形状は、スペーサとしての機械的強度を有しておれば、特に限定されるものではなく、円柱状であってもよい。また、その色等も特に限定されるものではない。また、ネガ型感光性樹脂とは、特有の波長を有する光によって硬化する樹脂を意味し、含有する樹脂等の組成については後に詳述する。
【００６９】
また、上記ＴＦＴ基板２３には、ＴＦＴ１９等を保護するための保護膜や、液晶分子を一定方向に配向するための配向膜なども形成されているが、ここでは説明の便宜上、図３への表示を省略している。
【００７０】
上記の構成によれば、スペーサであるビーズ１２は遮光領域（金属配線）にのみ固定されている。したがって、透光領域、つまり液晶表示素子の画素領域にスペーサが存在しないため、スペーサに起因する、画素領域での表示むらを防止することができるという効果を奏する。また、透光領域での開口率を、大きく維持できるので、光を通しやすく高精度の表示が可能となる。
【００７１】
なお、以下に示す実施の形態で、上記図３に示す、液晶表示素子を構成するＴＦＴ基板２３において、上記の配線（例えばゲート配線３、ソース配線４およびコンデンサ配線５等）を遮光部とし、遮光部上に三次元構造物であるスペーサを形成する方法について、図１（ａ）〜図１（ｅ）、および図２を参照しながら説明する。
【００７２】
図１（ａ）〜図１（ｅ）は、本発明の一実施形態に係る三次元構造物の形成方法の工程図である。図２は本発明の一実施形態に係る三次元構造物の形成方法を説明する断面図であり、紫外線の照射方向を示している。図中、各部材に付している参照番号のうち、６は遮光領域、７はネガ型感光性樹脂、８は透明基板、９は透光領域、１０は紫外線、１１は紫外線硬化済み樹脂、１２はビーズ、および２０は遮光部を示している。なお、ここで、遮光部２０は、ＴＦＴ基板２３におけるゲート配線３、ソース配線４およびコンデンサ配線５を総称している。
【００７３】
本実施形態の三次元構造物（スペーサ）の形成方法は、塗布工程、第一の硬化工程、散布工程、第二の硬化工程、および除去工程を含んでいる。
【００７４】
（塗布工程）
図１（ａ）は、透明基板の遮光領域と透光領域との構成を示した平面図および断面図であり、透明基板上に遮光部が形成された状態を示している。
【００７５】
図１（ａ）に示すように、透明基板８上に形成された遮光部２０に、インクジェット法を用いて、インクジェットヘッドのノズルから、紫外線によって硬化する樹脂成分を含有する樹脂（以下、ネガ型感光性樹脂という）７を吐出する。すなわち、ネガ型感光性樹脂７によって、遮光部２０を被覆して、遮光部２０上にネガ型感光性樹脂７からなる薄膜を形成する。このとき、吐出されたネガ型感光性樹脂７は遮光部２０のみを被覆することが望ましいが、遮光部２０からはみ出ていても良い。
【００７６】
しかし、遮光部２０からはみ出したネガ型感光性樹脂７は残留するため（後で詳述する）、ネガ型感光性樹脂７の吐出量を低減することが望ましい。従って、ネガ型感光性樹脂７の吐出方法として、微量な樹脂量を安定して吐出可能なインクジェット法を採用した。なお、微量の樹脂を吐出可能であれば、インクジェット法に限定されるものではなく、ディスペンサ等を用いることができる。
【００７７】
通常、インクジェット法によるインク吐出方式は、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）に代表される圧電体を用い、該圧電体の歪みによりインク室の体積を変化させ、力学的な作用によってインクをノズルから吐出させるピエゾ方式が挙げられる。また、ノズル内に配置したヒータを通電過熱することによって、瞬間的に気泡を発生させ、その圧力によってインクを吐出させる熱変換方式が挙げられる。なお、微小量の樹脂を吐出できるものであればよく、特に吐出方式は限定されない。本実施形態では、インクジェット法の原理を用いて、インクの代わりにネガ型感光性樹脂７を吐出する。
【００７８】
また、ネガ型感光性樹脂７を吐出するためのインクジェットヘッドの駆動周波数も特に限定されないが、１ｋＨｚから１００ｋＨｚ、好ましくは１０ｋＨｚから３０ｋＨｚに指定すれば、良好にネガ型感光性樹脂７を吐出することが可能である。
【００７９】
また、ネガ型感光性樹脂７の吐出量は、１ｐｌ程度に設定すると、ノズル径を狭めなければならず、ノズルがネガ型感光性樹脂７によって詰まってしまい、ネガ型感光性樹脂７が不吐出となる危険性が高まるので、４ｐｌ〜５ｐｌ程度以上に設定することが望ましい。
【００８０】
また、インクジェットヘッドのノズルから透明基板までの距離は、５００μｍ程度に設定することが望ましい。上記距離が長くなれば、着弾位置の精度が低下する傾向にある。また、上記距離が短くなればノズルと透明基板８とが接触する危険性が高くなる。
【００８１】
また、ネガ型感光性樹脂７の吐出速度は、ノズルよりネガ型感光性樹脂７が吐出された時点で５〜１０ｍ／ｓｅｃに設定すればよい。上記吐出速度が遅ければ、空気抵抗の影響が強くなり、透明基板８にネガ型感光性樹脂７が着弾する着弾精度が低下する傾向がある。また、上記吐出速度を早くすれば、透明基板８にネガ型感光性樹脂７が着弾した際に跳ね返りが生じ、所望の領域外にネガ型感光性樹脂７が飛散する問題が発生する。
【００８２】
以上のように、駆動周波数、インクジェットヘッドのノズルから透明基板８までの距離、樹脂吐出速度は、概ね上記に記載した条件に設定すれば好適に樹脂吐出が可能となるが、上記条件は特に本発明を限定するものではなく、適宜所望の条件を考慮して設定して構わない。
【００８３】
また、透明基板８としては、ガラス基板が使用される。なお、透明基板として使用に耐えられる程度の、光を透過させる透明性、機械的強度、耐熱性等を有するならば、ガラス基板に限定されるものではなく、プラスチック基板等を使用することができる。
【００８４】
また、遮光部２０は、光を透過しない、つまり光を遮り、また機械的強度、および耐熱性を有するものを使用することができる。また、本実施の形態では、上述した通り、遮光部２０は、ＴＦＴ基板２３におけるゲート配線３、ソース配線４およびコンデンサ配線５を総称している。
【００８５】
また、ネガ型感光性樹脂７は、紫外線硬化性を有する樹脂を含んでいる。本実施の形態では、ネガ型感光性樹脂７において、紫外線を照射した領域のみ選択的に反応が進む必要があり、ラジカル重合タイプの紫外線硬化性の樹脂を選択すればよい。
【００８６】
ラジカル重合タイプの紫外線硬化性の樹脂は、例えば、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、エステルアクリレートなどの光重合性を有するオリゴマーなどを主成分とし、光重合開始剤などが添加された樹脂を使用できる。
【００８７】
また、ネガ型感光性樹脂７は、ガラス基板８の表面に薄膜状に微量に残留することが望ましく、大量の溶媒で希釈した樹脂を用いることが望ましい。
【００８８】
ここで、樹脂を希釈するための溶媒は特に限定されない。しかしながら、インクジェット法では、インクジェットヘッドのノズル面において溶媒が蒸発すると不吐出の原因となりうる。また、溶媒と、紫外線硬化性の樹脂との組成が変動する問題も発生する。従って、樹脂中の溶媒の蒸発を防止するため、インクジェットヘッドが動作する温度（例えば室温）での蒸気圧が低い有機溶媒を選定することが望ましい。例えば、カルビトール、ブチルカルビトール、メチルカルビトール、カルビトールアセタート、ブチルカルビトールアセタートなどを使用することが望ましい。あるいは、インクジェット法によって正常に吐出できる樹脂の粘度範囲に納まるように、比較的粘度の高いジエチレングリコールを混合しても良い。
【００８９】
なお、ネガ型感光性樹脂７の粘度は、例えば２〜５０ｃＰ、望ましくは５〜３０ｃＰ程度に調整すべきである。粘度が高ければインクジェットヘッドよりネガ型感光性樹脂７を吐出することができなくなる。一方、ネガ型感光性樹脂７の粘度が低ければ、吐出したときにネガ型感光性樹脂７が飛散し、微小な飛沫が複数噴出され、所望の位置以外に樹脂７が着弾することになり、所望とする位置にネガ型感光性樹脂７を吐出することが困難となる。
【００９０】
なお、ネガ型感光性樹脂７は、後述する「散布工程」で散布するビーズ１２（三次元構造物であるスペーサとして作用する）を透明基板８に固定するために用いられる。つまり、ビーズ１２の厚さを一定とすると、このネガ型感光性樹脂７の厚さは、形成するスペーサの高さ（厚さ）に影響を与えることになる。よって、そのネガ型感光性樹脂７が大量に遮光部２０に塗布されると、樹脂膜自体の厚さが厚くなり、スペーサの高さ（厚さ）がより高くなる。また、使用する樹脂量が多くなり、遮光部２０よりはみ出しやすくなり、無駄が多くなる。従って、ネガ型感光性樹脂７の厚さは薄いほうが良く、例えば０．１μｍ以下程度が望ましい。また、０．１μｍ以下程度の厚さで、ビーズ１２は十分にネガ型感光性樹脂７を介して遮光部２０に固定される。なお、ビーズ１２を遮光部２０に固定する工程については、後で詳述する。
【００９１】
そして、ネガ型感光性樹脂７を透明基板８上にごく微量だけ残留させるには、ネガ型感光性樹脂７として、大量の溶媒に希釈（例えば９０％以上の希釈率）した樹脂を採用し、吐出した樹脂を乾燥させて溶媒を蒸発すればよい。これにより、基板上にネガ型感光性樹脂７を薄膜状に薄く残留することが可能となる。
【００９２】
そして以上のような条件を設定して、微量のネガ型感光性樹脂７を吐出し、希釈した溶媒を乾燥することによって、図１（ａ）に示すように、遮光部２０上にネガ型感光性樹脂７を薄膜状に残留させる。すなわち、ネガ型感光性樹脂７を透明基板８上に塗布できる。
【００９３】
なお、ここでは、遮光部２０の幅（Ｗ）方向の両側の透光領域９にも塗布したネガ型感光性樹脂７がはみ出して塗布された状態を示している。ただし、ネガ型感光性樹脂７がはみ出している部分は遮光部２０の両側である必要は無く、片側であっても構わない。透光領域９に塗布したネガ型感光性樹脂７がはみ出た場合に本願発明は好適に用いられる。
【００９４】
なお、説明のため、以下では、透明基板８における、ネガ型感光性樹脂７を塗布する面を上面（または表面）、上面に背向する面を下面（または裏面）という。また、透明基板８おける、ネガ型感光性樹脂７を塗布する面側を上側（または表側）、上面に背向する面側を下側（または裏側）という。
【００９５】
（第一の硬化工程）
次に、図１（ｂ）に示すように、上記ネガ型感光性樹脂７を塗布した透明基板８の裏面より、紫外線１０を照射する。詳しくは、図２に示すように、紫外線１０を透明基板８の裏面より照射すると、遮光領域６では紫外線１０が遮光部２０によって遮光され、透光領域９のみ紫外線１０が透過することになる。従って、遮光部２０からはみ出たネガ型感光性樹脂７のみが選択的に硬化し、硬化樹脂１１となる。
【００９６】
なお、図３では紫外線１０は平行光として透明基板８面に垂直に入射するように示しているが、透明基板８面に対して斜めの成分の光を有していても、極度に斜め成分の光が多くない限り問題とならない。つまり、透明基板８に対して垂直方向から傾斜して斜め方向に進行する紫外線によって、遮光部２０上に塗布されたネガ型感光性樹脂７の端部が硬化しても、十分に後述するビーズ１２を付着することができる。例えば、遮光部２０の幅（Ｗ）が２０μｍ程度であるとき、遮光領部２０上のネガ型感光性樹脂７の端部が５μｍ以下程度硬化しても構わない。
【００９７】
また、透明基板８を透過した紫外線１０は、反射によって再度透明基板８に入射しないように留意して、紫外線照射システムの構成を決定すると良い。本実施の形態に適した紫外線照射システムについては別途説明する。
【００９８】
なお、紫外線１０の波長は、透明基板８がガラス製である場合、概ね３００ｎｍ〜４００ｎｍ程度であることが望ましい。より好ましくは３５０ｎｍ〜４００ｎｍである。例えば３００ｎｍ以下程度の紫外線１０は、ガラスなどを材質とする透明基板８に対する透過率が低く、透明基板８上のネガ型感光性樹脂７に十分に紫外線１０を照射することが難しくなる。また、４００ｎｍ程度以上の長波長（可視光）では、ネガ型感光性樹脂７の硬化処理速度が遅くなる。なお、透明基板８の材質がガラスではなく他の材質である場合、波長特性がガラスと異なることにより、紫外線１０の波長を適宜決定すればよい。
【００９９】
（散布工程）
図１（ｃ）に示すように、第一の硬化工程が終了した後に、ビーズ１２を透明基板８の上面に散布する。すなわち、遮光領域６および透光領域９の区別なく、ビーズ１２を散布する。これにより、ビーズ１２を透明基板８の表面にランダムに配置する。
【０１００】
なお、ビーズ１２の散布は、通常用いられる散布方式により散布すれば良く、例えば、窒素や空気を用いて散布する乾式の散布装置を用いれば良い。
【０１０１】
また、ビーズ１２は本実施の形態においてはスペーサとして使用される。ビーズ１２は球形状または円筒形状のシリカ、アルミナ、合成樹脂等を使用することができる。
【０１０２】
また、ビーズ１２のサイズは特に限定されないが、液晶表示素子に使用される液晶層の厚みに直接関わるので、所望の液晶層の厚みに対応させて、ビーズ１２のサイズ（直径）を決定することが望ましい。そこで、例えば直径が３．５μｍの球形状のビーズを使用することができる。
【０１０３】
なお、ビーズ１２は、次の「第二の硬化工程」で、遮光領域６に存在するビーズ１２直下のネガ型感光性樹脂７に紫外線１０を照射するために、紫外線１０を透過できる透明のビーズであることが望ましい。あるいは、後述するように、照射された紫外線１０が乱反射を繰り返してビーズ１２直下へと到達するように、白色のビーズであっても良い。
【０１０４】
（第二の硬化工程）
図１（ｄ）に示すように、ビーズ１２を散布した工程の後に、ビーズ１２を散布した透明基板８の上側より紫外線１０を照射し、遮光領域６に存在した未硬化のネガ型感光性樹脂７を硬化する。
【０１０５】
この時、ビーズ１２が透明であれば紫外線１０がビーズ１２を透過して、ビーズ１２直下のネガ型感光性樹脂７を硬化することができる。また、ビーズ１２が白色であっても、遮光部２０が金属配線など反射率の高い材料によって形成されており、かつ透明基板８面に対して斜めに入射する紫外線成分があれば、金属配線の反射や、ビーズ１２での乱反射によって、ビーズ１２直下のネガ型感光性樹脂７を硬化できる。
【０１０６】
ただしこの場合、ビーズ１２の影となるためにビーズ１２の直下では紫外線１０の照射量が低下するので、ネガ型感光性樹脂７が所望の通りに硬化するように十分な照射強度および照射時間を設定する必要がある。
【０１０７】
そして、上記の紫外線１０照射によって、遮光領域６上の未硬化のネガ型感光性樹脂７が硬化して、その上に配置されたビーズ１２を透明基板８に固定することができる。
【０１０８】
一方、透光領域９に存在するネガ型感光性樹脂７は、「第一の照射工程」によって既に硬化されていることにより、透明基板８の透光領域９に散布されたビーズ１２は、透明基板８の透光領域９において固定されることはない。
【０１０９】
（除去工程）
図１（ｅ）に示すように、透光領域９に散布され、「第二の硬化工程」にて透明基板８に固定されなかったビーズ１２を除去することに３２よって、所望とする、透明基板８の遮光領域６すなわち遮光部２０上にのみ選択的に配置されたビーズ１２、つまりスペーサを形成することができる。
【０１１０】
なお、付着しなかったビーズ１２を除去する方法は特に限定されないが、ガスの吸引口などを近づけて、ビーズ１２を吸い取っても良いし、透明基板８を傾ける、あるいは裏返して除去しても良い。例えば２枚の透明基板を貼り合わせて形成する液晶表示素子用透明基板であれば、貼り合わせるために上記透明基板を傾けるタイミングに併せて、ビーズ１２の除去工程を行っても良い。
【０１１１】
以上に示した工程により、透明基板８上に形成された遮光部２０に選択的に三次元構造物であるビーズ１２を形成することが可能となる。
【０１１２】
すなわち、上記の工程を用いて、ＴＦＴ基板２３の遮光部２０であるゲート配線３、ソース配線４、およびコンデンサ配線５の上にビーズ１２を形成することが可能となる。つまり、選択的に遮光領域６にビーズ１２、すなわち三次元構造物であるスペーサを形成することが可能となる。なお。コンデンサ配線５は透光領域である絵素電極２を横断するように配置しているので、ネガ型感光性樹脂７を塗布しないことが望ましい。これにより、スペーサであるビーズ１２が形成されることを防止でき、スペーサに起因する表示むらを防止することができる。
【０１１３】
また、上記の構成によると、遮光領域６外、すなわち透光領域９まで、ネガ型感光性樹脂７がはみ出しても、はみ出たネガ型感光性樹脂７部分にビーズ１２が固定されることは無く、ビーズ１２に起因する液晶表示素子の光漏れを防止することができる。従ってビーズ１２に起因する表示ムラを防止できるので、表示品位の良い液晶表示素子を提供できる。
【０１１４】
また、上記の構成によれば、遮光領域６と透光領域９とで選択的にネガ型感光性樹脂７を硬化できるので、使用するインクジェットヘッドの精度が低く、基板への樹脂の塗布位置がずれた場合でも対処しやすい。従って、特別なインクジェットヘッドは必要ではなく、汎用のインクジェットヘッドを使用できるという効果を奏する。
【０１１５】
また、インクジェット法では、微小量の樹脂を吐出できるので、遮光領域６における所望の位置にネガ型感光性樹脂７吐出することができる。つまり、遮光領域６における所望の位置にスペーサを形成することができる。したがって、遮光領域６に均等にスペーサを配置できる。
【０１１６】
なお、上述の説明では、透明基板８に形成された遮光部２０の上にポジ型感光性樹脂７を塗布してビーズ１２を固定して三次元構造物を形成する場合について説明したが、これに限るものではない。透明基板８における遮光部２０が形成された面と反対の面に、ポジ型感光性樹脂７を塗布してビーズ１２を固定しても良い。この場合も遮光部２０は紫外線１０を遮光するマスクとして作用するため、選択的に遮光部２０によって遮光される遮光領域にビーズ１２を固定することができる。従って、遮光部２０が透明基板８に形成されている限り、遮光領域が存在し、選択的にビーズ１２を固定することが可能となる。
【０１１７】
これにより、例えば、透明基板８上に形成された遮光部２０の上に、液晶表示素子で使用される保護膜等が形成されているとしても、保護膜等の上からビーズ１２を選択的に遮光領域６に固定することができる。つまり、三次元構造物であるスペーサを選択的に遮光領域６に形成することができる。
【０１１８】
また、本実施の形態では、ＴＦＴ基板２３にスペーサを形成した場合について説明したが、本実施の形態の三次元構造物の形成方法によれば、カラーフィルタ（ＣＦ）が形成された基板（ＣＦ基板）に、三次元構造物（つまりスペーサ）を形成することも可能である。この場合、ＣＦ基板に形成されたブラックマトリック等によって遮光される遮光領域に、三次元構造物を形成すれば良い。
【０１１９】
次に、本実施の形態に好適に用いられる紫外線照射システムについて説明する。
【０１２０】
図４（ａ）、および図４（ｂ）は、該紫外線照射システムの要部構成を示す断面図である。図４（ａ）、および図４（ｂ）に示すように、紫外線照射システムは、透明基板８を搬送するコロ１３（基板搬送手段）と、透明基板８の下面から紫外線を照射するための円筒状の紫外線照射ランプ（紫外線照射装置）１４と、紫外線を反射するための反射装置１５と、紫外線の反射を抑えた黒色の遮光カバー１６と、透明基板８に効率よく紫外線を入射させるための第二の反射ミラー２１とから構成されている。
【０１２１】
紫外線照射システムには、透明基板８を挟んで、下側にはコロ１３、紫外線照射ランプ１４、および第二の反射ミラー２１が配置され、上側には、反射装置１５および遮光カバー１６が配置されている。
【０１２２】
次に、各部材について説明する。
【０１２３】
コロ１３は、透明基板８を搬送するための車輪であり、複数個、回転可能に設けられており、透明基板８をコロ１３の上に載せることによって、所定の方向に透明基板８を搬送することができる。なお、図中、矢印はコロ１３の回転方向を示している。
【０１２４】
また、紫外線照射ランプ１４は、搬送されてきた透明基板８の下面から紫外線を照射するものであり、コロ１３同士の間に設けられている。
【０１２５】
また、反射装置１５は、光を反射させる反射面１５ａを有している。反射装置１５は、透明基板８を介して紫外線照射ランプ１４と対向して配置されている。そして反射装置１５は、図示しない切替手段によって、透明基板８に対して、反射面１５ａが対向するように平行な状態から垂直な状態に９０度回転できるように設けられている。そして、また、調整手段によって、反射装置１５を回転させることにより、反射面１５ａに入射した紫外線を反射して、反射した紫外線を所定の方向に照射することができる。
【０１２６】
また、遮光カバー１６は、紫外線照射ランプ１４から紫外線が照射され、遮光カバー１６に達したときに、紫外線の反射を抑えるように、黒色に着色されている。そして、遮光カバー１６は反射装置１５の周囲を取り囲むように設けられており、紫外線が乱反射することを防止することができる。従って、乱反射された紫外線が透明基板８における所望の位置と異なる位置に入射することを防止できる。
【０１２７】
また、第二の反射ミラー２１は、透明基板８に効率よく紫外線を入射させるためのものであり、紫外線照射ランプ１４の周囲を取り囲むように設けられている。
【０１２８】
図４（ａ）は、反射面１５ａを、透明基板８に対して略垂直になるように設定している断面図である。図４（ａ）に示すように、反射面１５ａは透明基板８に対して垂直であるので、紫外線照射ランプ１４から透明基板８に照射された紫外線は、透明基板８を透過した後、反射面１５ａに到達せず、遮光カバー１６に到達する。または、紫外線が反射面１５ａ到達して反射しても、透明基板８には入射せず、遮光カバー１６に進入することになる。すなわち、透明基板８を透過した紫外線は遮光カバー１６に進入することになる。遮光カバー１６では、紫外線がさらに反射しないため、透明基板８を透過した紫外線が再び透明基板８の表面に入射することを抑制できる。
【０１２９】
従って、上記の構成によれば、上述した「第一の硬化工程」において、透光領域９に塗布されたネガ型感光性樹脂７を選択的に硬化させる工程を有効に行うことが可能となる。
【０１３０】
次に、図４（ｂ）は反射面１５ａを、透明基板８の処理される面（紫外線が照射される面）に対向して略平行になるように設定している断面図である。図４（ｂ）に示すように、反射面１５ａを透明基板８の紫外線が照射される面と対向するように略平行、あるいは微小角度傾斜させれば、紫外線照射ランプ１４から透明基板８を透過して透明基板８の上方に出射する紫外線を、反射面１５ａにより反射させて、再び透明基板８へと紫外線を入射することができる。
【０１３１】
このとき、紫外線照射ランプ１４から透明基板８を透過して透明基板８の上方に出射する紫外線は、透明基板８の紫外線が照射される面に対して、傾斜した成分の光も有している。よって、反射面１５ａが上記透明基板８に対して対向するように平行に配置されていても、反射面１５ａで紫外線が反射するときに、反射面１５ａに入射する紫外線の入射方向と反射方向とが異なることになる。したがって、透明基板８を透過した紫外線を再度透明基板８の所望の位置（例えば遮光領域）に入射させることも可能になる。また、上記反射装置１５の反射面１５ａを透明基板８に対して意図的に微小角度傾斜させても良い。また、上記反射装置１５の反射面１５ａを透明基板８に対して平行状態から微小角度の傾斜状態まで、傾斜角度を変更しつつ紫外線照射の処理を行っても良い。これにより、遮光部上のネガ型感光性樹脂に対して紫外線を集光することが可能となり、ネガ型感光性樹脂を硬化させることが可能となる。
【０１３２】
従って、上記の構成によれば、上述した「第二の硬化工程」において、遮光領域６に塗布されたネガ型感光性樹脂７を選択的に硬化させる工程を有効に行うことが可能となる。
【０１３３】
また、上記の構成により、本紫外線照射システムでは、基板の裏面からの照射と、表面からの照射を、切り替えることが可能となり、円筒状の紫外線照射ランプ１４の形状に応じて、透明基板８の透光領域９および遮光領域６に対して紫外線照射処理を行うことが可能となる。
【０１３４】
そして、コロ１３（搬送手段）を用いて、透明基板８を移動することにより、透明基板８の全面に紫外線照射処理を行うことができる。
【０１３５】
なお、上記紫外線照射システムでは反射装置１５が回転する機能を有する場合を示したが、反射装置１５は、紫外線照射ランプ１４を光源とする紫外線に対する反射の様態が変化できるものであれば良い。
【０１３６】
例えば、透明基板８の紫外線が照射される面に平行に反射面１５ａが形成された反射装置１５を、上記紫外線照射ランプ１４からの紫外線が到達しない位置まで移動する機能を付加し、実質的に下方より出射する紫外線を反射させない構成としても良い。言い換えれば、反射装置１５を、紫外線を照射する位置と紫外線を照射しない位置とに移動できればよい。つまり、反射装置１５から反射された紫外線が透明基板８に照射されないように、透明基板８と反射装置１５とを相対的に移動させるものであればよい。
【０１３７】
あるいは、透明基板８の紫外線が照射される面に平行に反射面１５ａが形成された反射装置１５の反射面１５ａに開閉機能を有する黒色のシャッター（切替手段）を付加し、シャッターを開閉することによって、紫外線を照射する状態と紫外線を照射しない状態とに切り替えられる構成としても良い。
【０１３８】
また、図４（ａ）および図４（ｂ）では、透明基板８であるガラス基板単体をコロ１３によって搬送する形態について説明しているが、紫外線が透過する透明の材質で形成された基板ホルダーに透明基板８を載置して搬送しても良い。
【０１３９】
また、本実施の形態の構成によれば、基板面の片側にのみ紫外線照射ランプを配置しながらも、透明基板８の両面から紫外線を照射できる。
【０１４０】
また、上記の構成によれば、反射装置１５を回転する機能を有するなど、紫外線照射ランプ１４からの紫外線の反射する状態と反射しない状態とに切り替えることができるので、所望とする場合にのみ、透明基板８の両面側から紫外線を照射できる。
【０１４１】
〔実施の形態２〕
以下、図面を参照しながら本発明の他の実施の形態を説明する。ただし、実施の形態１と重複する内容については説明を省略する。
【０１４２】
図５（ａ）〜図５（ｅ）は、本発明の他の実施形態に係る三次元構造物の形成方法の工程図である。図中、各部材に付している参照番号のうち、１７はポジ型感光性樹脂、および１８は可溶化樹脂を示している。なお、実施の形態１と同様の効果を示す部材には、同じ番号を付け、その説明を省略する。
【０１４３】
本実施形態の三次元構造物の形成方法は、塗布工程、可溶化工程、除去工程、および焼成工程を含んでいる。
【０１４４】
（塗布工程）
図５（ａ）に示すように、透明基板８上に形成された遮光部２０に、紫外線によって可溶化する樹脂を含有するポジ型感光性樹脂１７を遮光部２０上にインクジェット法によって吐出する。すると、遮光部２０上において、吐出されたポジ型感光性樹脂１７は液滴として存在する。このとき、ポジ型感光性樹脂１７の液滴の有する表面エネルギーが最小となるような液滴形状が形成される。そして、ポジ型感光性樹脂１７に含まれる溶媒を蒸発させることによって、遮光領域６における遮光部２０上にポジ型感光性樹脂１７が固定される。なお、ポジ型感光性樹脂１７は遮光部２０からはみ出ていても構わない。
【０１４５】
また、ポジ型感光性樹脂１７の吐出方法は実施の形態１と同様であり、その説明は省略する。
【０１４６】
ポジ型感光性樹脂１７として、ポジ型のフォトレジストを含有する樹脂を用いる。ポジ型のフォトレジストの種類は特に限定されず、一般的に使用されるノボラック樹脂をベースレジンとしたポジレジストなどから適宜選定すればよい。また、インクジェット法によって微少量のポジ型感光性樹脂１７を吐出する場合には、インクジェットのノズル径に応じて、有機溶媒を混合して所定の粘度に調整すればよい。
【０１４７】
溶媒の種類などは実施の形態１と同様であるが、本実施の形態においてはポジ型感光性樹脂１７を三次元構造物であるスペーサとするため、溶媒によるポジ型感光性樹脂１７の希釈率は比較的低く設定されることが望ましい。例えば、上記希釈率は２０〜８０％程度でよく、残留して三次元構造物となるスペーサに対して所望とする体積や、インクジェットの吐出体積を勘案して決定すればよい。
【０１４８】
なお、上記溶媒を蒸発するには、通常の加熱処理を行えばよい。例えば、通常のポジ型のフォトレジストを使用するならば、８０〜１００℃程度の温度で１０分程度以上の加熱を行うのが一般的であり、ポジ型感光性樹脂１７の樹脂成分や溶媒の蒸発状態に応じて適宜設定すれば良い。
【０１４９】
（可溶化工程）
次に、図５（ｂ）に示すように、ポジ型感光性樹脂１７を塗布した透明基板８の裏面より、紫外線１０を照射する。この時遮光領域６（遮光部２０）では紫外線１０が遮光されるので、透光領域９にはみ出たポジ型感光性樹脂１７のみが選択的に露光されることとなる。これにより、ポジ型感光性樹脂１７は薬剤に対して可溶性となる。ここでは可溶性となったポジ型感光性樹脂１７のことを可溶化樹脂１８と称する。
【０１５０】
なお、紫外線１０は平行光のみ斜め成分の光も含んでいるので、紫外線１０が回り込み、遮光部２０上のポジ型感光性樹脂１７の端部付近も露光されうるが、塗布されたポジ型感光性樹脂１７の最も透明基板からの高さが高い部分に上記の露光範囲が及ばなければ良い。
【０１５１】
（除去工程）
図５（ｃ）に示すように、上記の可溶化工程が終了した後に、ポジ型感光性樹脂１７の樹脂成分であるポジレジストに対応する現像液によって薬液処理を行い現像する。すなわち、可溶化樹脂１８を透光領域９から除去する。
【０１５２】
一般的にはポジレジストの現像液としては強アルカリ性の薬液が使用されており、ポジ型感光性樹脂１７の樹脂成分であるポジレジストに併せて適宜ポジレジスト現像用の薬液を選択する。これにより、遮光部２０上にのみポジ型感光性樹脂１７を残留できる。つまり遮光領域６にポジ型感光性樹脂１７を残留できる。
【０１５３】
（焼成工程）
図５（ｄ）に示すように、ポジ型感光性樹脂１７と透明基板８との密着性を向上するために、ポジ型感光性樹脂１７をさらに加熱処理して焼成する。そして、焼成されたポジ型感光性樹脂１７は焼成ポジ型感光性樹脂２２となる。なお、焼成するための温度は、上記塗布工程の溶媒を蒸発させるために設定した温度よりも２０℃程度以上高い温度を設定すると良い。
【０１５４】
以上の工程によって、図５（ｄ）のように三次元構造物であるスペーサを透明基板８の遮光領域６に選択的に形成できる。
【０１５５】
また、上記焼成工程において、加熱温度や加熱時間を変更することによってポジ型感光性樹脂１７の収縮量を調整することができる。したがって、所望の高さに揃えるべきスペーサの高さを、加熱温度や加熱時間によっても制御可能となる。例えば、遮光領域６にのみポジ型感光性樹脂１７を形成した工程、すなわち、図５（ｃ）の状態で、ポジ型感光性樹脂１７の高さを測定し、所望とする収縮量を見積もり、それに対応した焼成条件にて焼成を行うならば、スペーサの高さを所望とする高さに制御することが容易となる。またさらにその後に、形成したスペーサの高さが所望の高さよりも高い場合は、追加焼成することによって所望の高さへと調整することも可能である。すなわち、高さをモニターしてその結果をフィードバックできる、高さ精度の良いスペーサ形成方法を提供できる。
【０１５６】
また本手法は液晶表示素子の製造時において、スペーサ高さの仕様が異なる液晶表示素子の製造を容易にする。すなわち、スペーサの高さが変更になった場合、焼成条件によってスペーサの高さを調整できるので、ポジ型感光性樹脂１７の吐出量や、ポジ型感光性樹脂１７に含まれる樹脂成分の種類を変更してスペーサの高さを調整することを必ずしも必要としない。従って特に少量多品種の液晶表示素子を製造する工程において、それぞれの品種に応じて頻繁に樹脂吐出等の条件設定を変更する必要が無くなるので、簡便なスペーサ形成方法を提供できる。
【０１５７】
なお、ポジ型感光性樹脂１７が透明基板８に十分固定されているとき、かつ高さを調整することが不要のとき、上記焼成工程を省略することができる。
【０１５８】
また、本実施の形態では、塗布工程で、ポジ型感光性樹脂１７を吐出するときに、ポジ型感光性樹脂１７の中心部分が遮光領域６に配置されるように、ポジ型感光性樹脂１７を吐出することが好ましい。これにより、除去工程で、ポジ型感光性樹脂１７の一部を除去しても、除去されてないポジ型感光性樹脂１７の高さは変わらない。したがって、吐出量を一定にする限り、高さが均一なポジ型感光性樹脂１７からなるスペーサを遮光領域６に形成することが可能となる。
【０１５９】
また、本実施の形態によれば、三次元構成物が形成された透明基板および他の基板によって液晶表示素子を形成したときに、三次元構造物における他の基板と接する部分は、他の基板に平行な略平面となる。従って、液晶表示素子の製造時に、三次元構造物に他の基板が配置され押し当てられたとしても、三次元構造物には、押し当てられた方向のみにしか負荷を受けることがない。つまり、他の方向（例えば基板と平行な方向）に作用する負荷を受けることがない。よって、三次元構造物が上記他の方向に変形することを防止できる。つまり、セルギャップを均一に保つことが可能となる。
【０１６０】
また、本実施の形態によれば、インクジェット法で吐出されたポジ型感光性樹脂の数だけスペーサが形成されることになる。つまり、形成するスペーサの数を任意に制御可能であるので、液晶表示素子の各絵素に対して決まった数のスペーサを形成でき、液晶表示素子の遮光領域に均等にスペーサを配置できる。
【０１６１】
また、本実施の形態によれば、透明基板８の表面状態などを変化させることにより、或いは表面エネルギーの異なる樹脂を用いることにより、ポジ型感光性樹脂１７と透明基板８との濡れ性を変化させることができる。これにより、透明基板８上に形成された三次元構造物の高さを変えることなく、三次元構造物における透明基板８と接する面の面積（底面積）を変化させることができる。或いは、三次元構造物の底面積を変えることなく、三次元構造物の高さを変化させることができる。したがって、三次元構造物の弾性率を変化させることができる。さらに、三次元構造物の大きさを変えることなく、作製する三次元構造物の密度を変化させることによって、三次元構造物全体としての弾性率を変化させることができる。したがって、三次元構造物にかかる外部からの応力に対応して、三次元構造物の弾性率を制御することができる。
【０１６２】
また、上記三次元構造物は、三次元構成物の最も高い部分から透明基板８に向かって、徐々に三次元構造物の占める領域が増加する。したがって、三次元構造物の弾性率、すなわち応力に対する変形量が変化する。したがって、変形量の変化に伴い外部からの応力を変化させることが可能になる。さらに、形成された三次元構造物を球体の一部として近似した場合、三次元構造物の弾性率を、近似される球体のサイズによって制御できる。
【０１６３】
また、フォトリソグラフィを用いた従来のスペーサ形成方法のように基板全面にポジ型感光性樹脂を塗布する必要がないので少量のポジ型感光性樹脂１７にて三次元構造物であるスペーサを形成でき、材料コストを削減することができる。
【０１６４】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１６５】
本発明によると、透明基板の遮光領域に選択的に三次元構造物を形成できるので、液晶表示素子のスペーサを形成するときに好適に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１６６】
【図１】本発明の一実施形態に係る三次元構造物の形成方法の工程図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る三次元構造物の形成方法を説明する断面図である。
【図３】本発明に一実施形態に係る液晶表示素子を構成する透明基板の一絵素分の概略構成を示す平面図ある。
【図４】本発明の一実施形態に係る紫外線照射システムの概略構成を示す断面図であり、（ａ）は、反射装置の反射面が透明基板に対して略垂直な状態を示し、（ｂ）は反射装置の反射面が透明基板に対して略平行な状態を示す。
【図５】本発明の他の実施形態に係る三次元構造物の形成方法の工程図である。
【符号の説明】
【０１６７】
１      ドレイン電極
２      絵素電極
３      ゲート配線（金属配線）
４      ソース配線（金属配線）
５      コンデンサ配線（金属配線）
６      遮光領域
７      ネガ型感光性樹脂
８      透明基板
９      透光領域
１０    紫外線
１１    硬化樹脂
１２    ビーズ（三次元構造物）
１３    コロ（搬送手段）
１４    紫外線照射ランプ（紫外線照射装置）
１５    反射装置
１５ａ  反射面
１６    遮光カバー
１７    ポジ型感光性樹脂
１８    可溶化樹脂
１９    薄型トランジスタ（ＴＦＴ）
２０    遮光部
２１    反射ミラー
２２    焼成ポジ型感光性樹脂（三次元構造物）
２３    ＴＦＴ基板
Ｗ      遮光部の幅
【図１】
2006323110.tif 000003
【図２】
2006323110.tif 000004
【図３】
2006323110.tif 000005
【図４】
2006323110.tif 000006
【図５】
2006323110.tif 000007