(57)【要約】    【課題】  所望の位置にスペーサを配置できる技術を提供する。    【解決手段】  本発明のスペーサ塗布装置１１により、処理対象物５の表面に、表面改質装置２１ａからレーザ光２８1〜２９nを射出し、処理対象物５の疎水性表面のレーザ光２８1〜２８nが照射された領域を親水性に改質し、スペーサの配置位置に部分的に親水性表面４１を形成する。印刷装置２２ａから吐出液２９1〜２９nを吐出し、親水性表面４１を含む領域に着弾させる。着弾した吐出液４２中の分散液が蒸発すると、吐出液４２中のスペーサは親水性表面４１を中心に集合し、密集しあうので、レーザ光２９1〜２９nの照射位置に集合させることができる。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象物が配置される印刷台と、
処理対象物表面にレーザ光を照射する表面改質装置と、
スペーサが分散された吐出液を前記処理対象物表面に着弾させる印刷装置とを有するスペーサ塗布装置。
【請求項２】
処理対象物表面の所定位置に前記レーザ光を照射させ、前記レーザ光が照射された領域を含む領域に前記吐出液を着弾させる制御装置を有する請求項１記載のスペーサ塗布装置。
【請求項３】
前記表面改質装置と前記印刷装置は、前記印刷台に対して移動可能に構成された請求項１記載のスペーサ塗布装置。
【請求項４】
前記処理対象物は、前記印刷台に対して移動可能に構成された請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のスペーサ塗布装置。
【請求項５】
前記印刷装置は、吐出液を吐出する吐出孔が列設され、
前記表面改質装置は、前記レーザ光を射出する射出部が列設された請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載のスペーサ塗布装置であって、
前記印刷台に対する前記吐出孔の列設方向が成す角度と、前記印刷台に対する前記射出部の列設方向が成す角度とは可変に構成された請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載のスペーサ塗布装置。
【請求項６】
処理対象物表面にスペーサが分散された吐出液を吐出し、乾燥して前記スペーサを配置するスペーサ塗布方法であって、
前記処理対象物表面にレーザ光を照射し、疎水性表面を親水性に改質し、
親水性表面を含む領域に前記吐出液を着弾させるスペーサ塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置等にスペーサを配置するスペーサ塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、液晶パネルの液晶を保持する基板間には、基板間の間隔を一定にするためにスペーサが挿入されている。
【０００３】
カラーＴＶ用大型パネル対応では、現状ＯＤＦ（液晶滴下）方式が採用されており、スペーサを従来のボールスペーサの散布により形成すると、液晶滴下時にボールスペーサが流されてしまうことから、フォトスペーサが現在主流となっている。
【０００４】
フォトスペーサの欠点は、基板全面にフォトスペーサ材料をスピン塗布した後、フォトリソグラフィ工程により、カラム状のスペーサを各ピクセルの所定位置にのみ残し、溶剤処理によって有機材料を溶解除去すると、残ったスペーサが所望位置に配置される。材料の無駄、フォトリソグラフィと言う高価な工程が入る事がコスト上の問題点である。また基板の大型化に伴い、スピン塗布後のフォトスペーサ材料の基板内の膜厚の均一性を取るのも難しくなってきている。
【０００５】
インクジェットプリンタは、吐出量や吐出位置の精密制御が可能であることから、インクに替え、スペーサが分散液中に分散された吐出液を吐出させ、乾燥すると基板等の処理対象物上にスペーサを配置することができる。乾燥及び熱処理によってスペーサが処理対象物の表面に固着され、また、無駄な材料が少ないことから、フォトスペーサ方式よりも有利である。
【０００６】
しかしながら処理対象物表面に着弾した吐出液は処理対象物表面に広がるため、所望位置に正確に着弾した場合であっても、スペーサは分散液と共に広範囲に広がってしまう。
【０００７】
分散液が蒸発し、面積が縮小するのに伴い、スペーサが集合し、複数個のスペーサが一カ所に集中する。スペーサは均一な直径に形成されており、それにより、基板間は一定の隙間を保持して固定される。
【０００８】
しかしながら、分散液が最後まで残る場所が特定できず、そのため、スペーサが吐出液が着弾した範囲のどの位置に集合するかを制御することができない。
【０００９】
本発明に関連する先行技術には、下記文献がある。
【特許文献１】特開２００３−１８８４９７号公報
【特許文献２】特開２００５−５７４６号公報
【特許文献３】特開２００５−４０９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記従来技術の課題を解決するために創作されたものであり、その目的は、所望の位置にスペーサを配置できる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明は、処理対象物が配置される印刷台と、処理対象物表面にレーザ光を照射する表面改質装置と、スペーサが分散された吐出液を前記処理対象物表面に着弾させる印刷装置とを有するスペーサ塗布装置である。
また、本発明は、処理対象物表面の所定位置に前記レーザ光を照射させ、前記レーザ光が照射された領域を含む領域に前記吐出液を着弾させる制御装置を有するスペーサ塗布装置である。
また、本発明は、前記表面改質装置と前記印刷装置は、前記印刷台に対して移動可能に構成されたスペーサ塗布装置である。
また、本発明は、前記処理対象物は、前記印刷台に対して移動可能に構成されたスペーサ塗布装置である。
また、本発明は、前記印刷装置は、吐出液を吐出する吐出孔が列設され前記表面改質装置は、前記レーザ光を射出する射出部が列設された請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載のスペーサ塗布装置であって、前記印刷台に対する前記吐出孔の列設方向が成す角度と、前記印刷台に対する前記射出部の列設方向が成す角度とは可変に構成されたスペーサ塗布装置である。
【００１２】
本発明は上記のように構成されており、レーザ照射により、疎水性表面を親水性に改質した後、その親水性表面を含む親水性表面よりも広い範囲に吐出液を吐出させ、乾燥させると親水性表面を中心にスペーサが集合する。
【００１３】
表面改質装置と印刷装置は制御装置に接続されており、所望位置にレーザ光を照射できるように構成されており、また、所望位置に吐出液を着弾させることができるように構成されている。従って、レーザ光が照射された位置を目標に吐出液を着弾させ、レーザ光が照射された領域を含む範囲に吐出液を広げることができる。
印刷装置と表面改質装置は、一台のスペーサ配置装置に両方が配置されており、親水性表面が疎水性に戻らないうちに吐出液が吐出される。
【００１４】
レーザ光が照射されると親水性に改質される材料としては、ＰＩＱ(ポリイミド−イソインドロキナゾリンジオン)、ＰＭＭＡ(ポリメチルメタクリレート)等のポリイミド系樹脂、アクリレート系樹脂等が使用できる。
【００１５】
特に、スペーサを液晶配向膜上、若しくは保護膜上に配置する場合には、レーザ光で親水性に改質される材料には、ポリイミド系樹脂、アクリレート系樹脂があり、「サンエバー」シリーズ(日産化学(株)社製)、「ＬＱ」シリーズ(日立化成工業(株)社製)、「ＬＸ」シリーズ(日立化成工業(株)社製)、「ハイマル」シリーズ(日立化成工業(株)社製)、「オプトマー」シリーズ(ＪＳＲ(株)社製)、「リクソンアライナー」シリーズ(チッソ(株)社製)、「リクソンコート」シリーズ(チッソ(株)社製)がある。
酸化チタン(ＴｉＯ2)、酸化亜鉛(ＺｎＯ)等の光触媒材料で構成された薄膜や、光触媒材料を含有する薄膜も、レーザ光の照射によって親水性に改質される。
【発明の効果】
【００１６】
レーザ光の照射位置にスペーサを集合させることができるので、スペーサが散らばってしまうことがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図1 (a)、(b)の符号１１は本発明の第一例のスペーサ塗布装置を示している。図1 (a)は、該スペーサ塗布装置１を横方向から見た側面図であり、同図(b)は上方から見た平面図である。
このスペーサ塗布装置１１は、印刷台２７を有しているが、同図(b)では印刷台２７は省略されている。
【００１８】
印刷台２７上には、処理対象物５が配置されている。印刷台２７には不図示の搬送装置が設けられており、その搬送装置によって処理対象物５は印刷台２７上を移動できるように構成されている。
印刷台２７上には、表面改質装置２１ａと印刷ヘッド２２ａとが配置されている。
【００１９】
以下、処理対象物５がカラーフィルタである場合のスペーサ塗布の手順について説明する。但し、本発明の処理対象物５はカラーフィルタに限定されるものではない。
【００２０】
図９は、本スペーサ塗布装置１１によって処理する前の処理対象物５の表面を説明するための平面図である。カラーフィルタの場合、その表面には、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色に対応した赤、緑、青の窓部５５Ｒ、５５Ｇ、５５Ｂが規則正しく配置されており、各色の窓部５５Ｒ、５５Ｇ、５５Ｂは、ＢＭ(ブラックマトリクス)線５６によって区分けされている。
【００２１】
ＢＭ線５６は、ここで縦横に伸び、格子状に形成されており、横方向Ｘと縦方向Ｙの交差位置Ａx、yが、スペーサを固定するために適した配置位置Ａx、yになっている。
【００２２】
図９及び後述する図１０〜図１２では、配置位置Ａx、yの添字のｘは１〜４の範囲であり、ｙは１，２の範囲である。図１０〜図１２には、Ａ1,1からＡ4,2の８個の配置位置が示されている。
【００２３】
添字ｎによって複数個を表すものとすると、表面改質装置２１ａは、レーザ光がそれぞれ射出される複数の射出部２３1〜２３nを有している。
また、印刷装置２２ａは、スペーサが分散された吐出液が吐出される複数の吐出孔２４1〜２４nを有している。
射出部２３1〜２３nと吐出孔２４1〜２４nは、印刷台２７表面に面するように、表面改質装置２１ａと印刷装置２２ａの底面に配置されている。
【００２４】
印刷台２７上には移動枠３２が設けられている。表面改質装置２１ａと印刷装置２２ａは、その両端を移動枠３１、３２にそれぞれ取りつけられ、印刷台２７上を移動枠３１、３２に沿って移動できるように構成されている。
【００２５】
ここでは、表面改質装置２１ａと印刷装置２２ａとを静止させておき、処理対象物５を、その表面が、先ず、表面改質装置２１ａの下方を通過し、次に印刷ヘッド２２ａの下方を通過するように移動させる。
【００２６】
移動枠３１、３２間の幅は調節可能になっており、移動枠３１、３２の幅を変化させると、表面改質装置２１ａと印刷装置２２ａの印刷台２７に対する角度が変化するように構成されている。
【００２７】
射出部２３1〜２３nと吐出孔２４1〜２４nは、それぞれ表面改質装置２１ａと印刷装置２２ａの長手方向に沿って等間隔に一列に並べられており、印刷台２７に対する表面改質装置２１ａと印刷装置２２ａの姿勢が変更されると、それにより、印刷台２７に対する射出部２３1〜２３nの並び方向が成す角度と、印刷台２７に対する吐出孔２３1〜２４nの並び方向が成す角度が変化する。
【００２８】
印刷台２７の基準線を、処理対象物５の移動方向３４と垂直な方向に設定すると、図６の符号φは、処理対象物５の基準線３５に対し、互いに平行な射出部２３1〜２３nの並び方向と吐出孔２３1〜２４nの並び方向が成す傾き角を示している。
【００２９】
配置位置Ａx、yの間隔は製品によって異なるため、一般的に配置位置Ａx、yの間隔と射出部２３1〜２３nの間隔は等しくなく、また、配置位置Ａx、yの間隔と吐出孔２４1〜２４nの間隔も等しくはない。
【００３０】
第一例及び後述する各例のスペーサ塗布装置１１〜１３では、上記傾き角φを調節することで、処理対象物５の配置位置Ａx、yが、射出部２３1〜２３nの真下位置と吐出孔２４1〜２４nの真下位置を通過させる。
【００３１】
そして、配置位置Ａx、yが射出部２３1〜２３nの真下位置を通過するときに、図２(a)に示すように、配置位置Ａx、y上の射出部２３1〜２３nからレーザ光２８1〜２８nを射出させると、配置位置Ａx、yにレーザ光が照射される。配置位置Ａx、y表面には有機薄膜表面や光照射部の親水性が向上する光触媒膜表面等の疎水性表面が露出しているが、その疎水性表面のうち、レーザ光が照射された範囲が親水性に改質される。
【００３２】
レーザ光の波長は、１００ｎｍ以上６００ｎｍ以下であり、望ましくは１００ｎｍ以上４５０ｎｍ以下である。エネルギー密度は、０．０５Ｊ／ｃｍ2以上０．５Ｊ／ｃｍ2以下である。エネルギー密度が高すぎるとアブレーション等による基板へのダメージが大きくなる。
【００３３】
図１０は、レーザ光によって改質された親水性表面４１と、窓部５５Ｒ、５５Ｇ、５５Ｂの位置関係を示す平面図であり、吐出液の着弾前の状態である。図３(a)は、その状態の親水性表面４１の横方向断面図である。
【００３４】
次に、一部領域が親水性表面４１に改質された配置位置Ａx、yが、吐出孔２４1〜２４nの真下位置を通過するときに、親水性表面４１を目標にして吐出孔２４1〜２４nから吐出液を吐出させると、着弾した吐出液は、親水性表面４１を含む範囲に広がる。
【００３５】
図２(b)は、処理対象物５を処理中の、処理対象物５と表面改質装置２１ａ及び印刷装置２２ａの位置関係を説明するための平面図であり、同図(c)は、処理対象物５の表面の処理の途中の状態を示している。途中の状態では、処理対象物５は、親水性表面４１を含む範囲に着弾した吐出液４２が露出する部分と、レーザ光が照射され、親水性表面４１が露出する部分と、未処理の部分とが露出されている。
【００３６】
図３(b)の符号２９1〜２９nは、吐出孔２４1〜２４nから吐出され、着弾前の飛行中の吐出液を示している。
着弾した吐出液４２は、親水性表面４１を含み、親水性表面４１よりも広い範囲に広がっている。
【００３７】
処理対象物５を移動させ、処理すると、図１１に示すように、各配置位置Ａx、yに親水性表面４１が形成され、親水性表面４１を含み、親水性表面４１よりも広
い範囲に吐出液４２が配置される。
【００３８】
次いで、加熱処理などによって吐出液４２中の分散液を蒸発させる。分散液は、水やアルコール類、セルロソルブ類等の親水性の液体、それらを混合した親水性の液体であり、分散液の蒸発により、吐出液４２の大きさは親水性表面４１を中心として徐々に小さくなり、最後に親水性表面４１上にだけ吐出液４２が残る。
【００３９】
吐出液４２の大きさが小さくなるのに伴い、その吐出液４２中のスペーサは、親水性表面４１を中心に集合し、互いに接触する。図３(c)と図１２の符号７は、分散液が乾燥し、互いに接触したスペーサを示している。スペーサは、ポリスチレン等の有機高分子の粒子や、シリカ粒子やアルミナ粒子のような無機粒子、又は有機材料と無機材料の複合材料粒子であり、表面は、溶剤への分散性の向上、基板表面への固着性の向上のために、表面処理が施されている。
【００４０】
このスペーサ塗布装置１１及び後述のスペーサ塗布装置１２、１３では、吐出孔２４1〜２４nから吐出液が吐出しながら射出部２３1〜２３nからレーザ光２８1〜２８nを射出することができ、処理対象物５の配置位置Ａx、yが全部射出部２３1〜２３nと吐出孔２４1〜２４nの真下位置を通過し、レーザ光２８1〜２８nが照射され、吐出液が着弾されるとスペーサ配置処理は終了する。
【００４１】
なお、図３の符号θは着弾した吐出液４２の処理対象物５の表面に対する接触角を示している。
【００４２】
吐出液の体積と着弾後の直径、及び接触角の関係を下記表１に示し、吐出液(液滴)の体積と直径(液滴径)の関係を図１３のグラフに示す。
【００４３】
【表１】
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【００４４】
図１３のグラフから分かるように、体積が同じ場合は、着弾前の空中の直径(実線)よりも、着弾後の方が大きく、着弾により広がっている。着弾後は、接触角θが大きい程、直径は大きい。
【００４５】
本発明に用いる吐出液には、球形粒子のスペーサが分散されており、その直径は４μｍ程度である。
体積５ｐｌの吐出液に４μｍのスペーサが２〜３個程度入るようなスペーサ濃度の場合、５ｐｌ用のヘッドにて吐出された体積が５ｐｌの吐出液が処理対象物５上で接触角θが９０°で広がると、吐出液４２の直径は２８μｍになる。
レーザ光の直径が１２μｍの場合、その領域に直径４μｍのスペーサが集まり高さ４μｍの隔壁が形成される。
【００４６】
上記装置１１は、表面改質装置２１ａと印刷装置２２ａが一台ずつであり、処理対象物５の移動方向上流側に表面改質装置２１ａが位置し、下流側に印刷装置２２ａが位置していた。従って、表面改質装置２１ａ及び印刷装置２２ａに対する処理対象物５の移動方向は一方向で足りる。
【００４７】
それとは逆に、表面改質装置２１ａと印刷装置２２ａのいずれか一方が二台あれば、処理対象物５は、表面改質装置２１ａ及び印刷装置２２ａに対して両方向に移動させてスペーサを配置することができる。
【００４８】
図４(a)、(b)は、一台の印刷装置２２ａの両脇に表面改質装置２１ａ、２１ｂが一台ずつ配置されたスペーサ塗布装置１２であり、処理対象物５が印刷装置２２ａと表面改質装置２１ａ、２１ｂの真下位置を通過するときに、二台の表面改質装置２１ａ、２１ｂのうちの下流側に位置する方の動作は停止させ、上流側に位置する方からレーザ光２８1〜２８nを射出すると、表面改質された親水性表面４１が印刷装置２２ａの真下位置を通過するので、その親水性表面４１に吐出液を着弾させることができる。
【００４９】
図４(a)は、処理対象物５が、表面改質装置２１ａ、２１ｂ及び印刷装置２２ａに対して紙面右側から左側に向けて相対的に移動する場合であり、同図（b）は、その逆に紙面左側から右側に向けて相対的移動する場合である。
【００５０】
次に、図５は、一台の表面改質装置２１ａの両脇に印刷装置２２ａ、２２ｂが一台ずつ配置されたスペーサ塗布装置１３であり、二台の印刷装置２２ａ、２２ｂのうち、上流側に位置する方の動作を停止させて中央に位置する表面改質装置２１ａからレーザ光２８1〜２８nを照射して改質し、親水性表面４１が下流側の印刷装置２２ａ又は２２ｂの真下位置を通過するときに、その印刷装置から吐出液２９1〜２９nを吐出させ、着弾させることができる。
図５は、処理対象物５が紙面右側から左側に向けて相対的に移動する場合である。
【００５１】
以上のスペーサ塗布装置１１〜１３において、表面改質装置２１ａ、２１ｂと印刷装置２２ａ、２２ｂを静止させ、処理対象物５を移動させたが、処理対象物５を静止させ、表面改質装置２１ａ、２１ｂと印刷装置２２ａ、２２ｂを移動させても良い。また、処理対象物５を移動させながら、表面改質装置２１ａ、２１ｂと印刷装置２２ａ、２２ｂを移動させてもよい。
【００５２】
要するに、本発明は、処理対象物が、表面改質装置と印刷装置に対して相対的に移動すればよい。
以上は、処理対象物５が一方向に移動する場合、又は往復移動する場合であったが、本発明はそれに限定されるものではない。
【００５３】
例えば、一方向に移動させただけでは、処理対象物５の全ての配置位置ＡX,Yにスペーサが配置できない程処理対象物５が大きい場合は、処理対象物５の表面を複数の部分に区分けし、部分毎にスペーサを配置することができる。
図７(a)、（b）、図８(a)、（b)は、その配置手順の例であり、この例では処理対象物５の右上、左上、左下、右下の順番に分けてスペーサが配置される。
【００５４】
なお、以上のスペーサ塗布装置１１〜１３において、吐出液４２中の分散液が速やかに乾燥するように、印刷台２７の内部には加熱装置を設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】(a)：本発明のスペーサ塗布装置の側面の一部断面図（b)：平面図
【図２】(a)：スペーサの配置方法を説明するための一部断面図（b)：その平面図（c)：スペーサ配置途中の処理対象物の表面
【図３】(a)：レーザ光が照射された直後の処理対象物を説明するための断面図（b)：吐出液が着弾する状態の説明図（c)：スペーサの凝集の説明図
【図４】(a)、（b)：表面改質装置を二台有するスペーサ塗布装置の例
【図５】印刷装置を二台有するスペーサ塗布装置の例
【図６】傾き角の説明図
【図７】(a)、（b)：大きな処理対象物に対するスペーサ塗布方法を説明するための図
【図８】(a)、（b)：図７の工程に引き続き、大きな処理対象物に対するスペーサ塗布方法を説明するための図
【図９】処理対象物の塗布位置を説明するための模式的な平面図
【図１０】レーザ光の照射による親水性表面を説明するための平面図
【図１１】吐出液が着弾した状態を説明するための平面図
【図１２】スペーサが集合した状態を説明するための平面図
【図１３】吐出液の体積と直径の関係を示すグラフ
【符号の説明】
【００５６】
５……処理対象物
１１、１２、１３……スペーサ塗布装置
２１ａ、２１ｂ……表面改質装置
２２ａ、２２ｂ……印刷装置
２３1〜２３n……射出部
２３1〜２４n……吐出孔
２７……印刷台
４１……親水性表面
【図１】
2006293148.tif 000004
【図２】
2006293148.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2006293148.tif 000012
【図１０】
2006293148.tif 000013
【図１１】
2006293148.tif 000014
【図１２】
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【図１３】
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