(57)【要約】【課題】インクジェット方式によってスペーサ粒子を基板上の任意の位置に正確にかつ安定的に配置することができるスペーサ粒子配置装置を提供する。【解決手段】スペーサ粒子が媒体中に分散し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上に吐出させるスペーサ粒子配置装置であって、前記スペーサ粒子分散液の接する接液部が、前記スペーサ粒子の有する電荷と同符号に帯電しているスペーサ粒子配置装置。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スペーサ粒子が媒体中に分散し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上に吐出させるスペーサ粒子配置装置であって、
前記スペーサ粒子分散液の接する接液部が、前記スペーサ粒子の有する電荷と同符号に帯電されている
ことを特徴とするスペーサ粒子配置装置。
【請求項２】
スペーサ粒子が媒体中に分散し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上に吐出させるスペーサ粒子配置装置であって、
前記スペーサ粒子分散液を吐出するヘッド部の接液部が、前記スペーサ粒子の有する電荷と同符号に帯電されている
ことを特徴とする請求項１記載のスペーサ粒子配置装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット方式によってスペーサ粒子を基板上の任意の位置に正確に、かつ、安定的に配置することができるスペーサ粒子配置装置に関し、特にインクジェット装置の配管やヘッド部のような接液部にスペーサ粒子が付着しないスペーサ粒子配置装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、液晶表示装置は、パソコン、携帯電子機器等に広く用いられている。
図１に液晶表示装置の一例を示す断面図を示した。図１に示されるように、一般に、液晶表示装置は、内側に透明電極３、配向膜８、カラーフィルタ４、ブラックマトリクス５等が配置され、外側に偏光板２が配置された２枚の透明基板１が、これらの周囲に配設されたシール材９を介して対向配置され、形成された空隙に液晶６が封入された構成となされている。また、透明基板１は、更に画素電極が配置された表示部となる画素領域と、画素電極の配置されない遮光領域とに分けられる。この液晶表示装置において、２枚の透明基板１の間隔を規制し、適正な液晶層の厚み（セルギャップ）を維持する目的で使用されているのがスペーサ粒子７である。
【０００３】
スペーサ粒子７を配置する方法としては、従来は、画素電極が形成された基板上にスペーサ粒子をランダムかつ均一に散布していた。しかし、この方法では、画素電極上、すなわち、液晶表示装置の表示部にもスペーサ粒子が配置されてしまう。スペーサ粒子は、通常、合成樹脂やガラス等からなることから、画素電極上にスペーサ粒子が配置されると、偏光が乱されて偏光性を失ういわゆる消偏現象が生じて、スペーサ粒子部分が光り漏れを起こしたり、スペーサ粒子表面での液晶の配向が乱れて光抜けが起こりコントラストや色調が低下したりして表示品質が悪化することがあるという問題点があった。とりわけ、ＴＦＴ液晶表示装置においては、基板に圧力がかかった時にＴＦＴ素子を破損させてしまうという重大な問題点が発生することがあった。
【０００４】
このようなスペーサ粒子のランダム散布に伴う問題点を解決するために、スペーサ粒子を遮光層（画素領域を画する部分、以下非画素領域ともいう）下に配置する種々の試みがなされている。
【０００５】
スペーサ粒子を特定の位置にのみ配置する方法として、例えば、特許文献１には、スペーサ粒子が媒体中に分散したスペーサ粒子分散液を、インクジェット装置を用いて吐出することによりスペーサ粒子を配置する方法が開示されている。この方法では、基板そのものにマスクや感光体が直接接触することがなく、任意の位置に任意のパターンでスペーサ粒子を配置できるので極めて有効な方法であると考えられていた。
【０００６】
しかしながら、インクジェット装置を用いて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の配置を行うと、吐出されたスペーサ粒子分散液中のスペーサ粒子の数が不均一となったり、目詰まりや吐出不良等が生じたりすることがあるという問題があった。
【特許文献１】特開昭５７−５８１２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記現状に鑑み、インクジェット方式によってスペーサ粒子を基板上の任意の位置に正確に、かつ、安定的に配置することができるスペーサ粒子配置装置を提供し、特にインクジェット装置の配管やヘッド部のような接液部にスペーサ粒子が付着しないスペーサ粒子配置装置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】
本発明は、スペーサ粒子が媒体中に分散し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上に吐出させるスペーサ粒子配置装置であって、前記スペーサ粒子分散液の接する接液部が、前記スペーサ粒子の有する電荷と同符号に帯電されているスペーサ粒子配置装置である。
以下、本発明を詳細に説明する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のスペーサ粒子配置装置は、スペーサ粒子が媒体中に分散し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上に吐出させるものであり、上記スペーサ粒子分散液の接する接液部（以下、単に接液部ともいう）に、上記スペーサ粒子分散液中のスペーサ粒子が付着することがない。ここで、従来のインクジェットプリンタ等のインクジェット方式によるスペーサ粒子配置装置に、接液部へのスペーサ粒子の付着が生じていた理由は、以下の通りであると考えられる。
すなわち、液晶表示装置等のギャップ材として用いられるスペーサ粒子は、通常、有機系粒子が用いられており、この有機系粒子は、その製造時に使用した界面活性剤等に起因する電荷を帯びているものであった。また、スペーサ粒子を溶液中で分散させておくためには表面を帯電させておく必要があった。このようにスペーサ粒子表面を帯電させることによって同荷電の粒子同士は反発し粒子合着を防止していた。しかしながら、このような帯電したスペーサ粒子を含有するスペーサ粒子分散液がスペーサ粒子配置装置内に充填されると、スペーサ粒子がスペーサ粒子配置装置の接液部に静電引力によって引きつけられ、付着していたものと考えられる。
これに対して、本発明のスペーサ粒子配置装置は、上記接液部が上記スペーサ粒子の有する電荷と同符号に帯電されているため、上記接液部とスペーサ粒子とは電気的に反発し、上記スペーサ粒子が本発明のスペーサ粒子配置装置の接液部に付着することがない。従って、本発明のスペーサ粒子配置装置によると、インクジェット方式によってスペーサ粒子を基板上の任意の位置に正確に、かつ、安定的に配置することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を実施の形態に即して説明する。
本発明のスペーサ粒子配置装置は、スペーサ粒子が媒体中に分散したスペーサ粒子分散液を使用する。
【００１１】
上記スペーサ粒子の材料としては特に限定されず、液晶表示装置においてギャップ制御特性を有する従来公知のものが挙げられ、例えば、有機系粒子、無機系粒子及びこれらのハイブリッド粒子が挙げられる。なかでも、液晶表示装置の基板上に形成された配向膜を傷つけない適度の硬度を有し、熱膨張や熱収縮による厚みの変化に追随しやすく、更に、セル内部でのスペーサ粒子の移動が比較的少ないという長所を持つため有機高分子等の有機系粒子が好適である。
【００１２】
上記有機系粒子からなるスペーサ粒子は、上述した通り、その製造工程使用された界面活性剤等に起因して、上記スペーサ粒子分散液中で帯電した状態にある。上記スペーサ粒子の帯電の状態としては、例えば、上記界面活性剤としてカチオン系のものを使用すると、上記スペーサ粒子は正に帯電した状態となり、上記界面活性剤としてアニオン系のものを使用すると、上記スペーサ粒子は負に帯電した状態となる。
上記無機系粒子からなるスペーサ粒子は、シリカ等が挙げられる。
【００１３】
上記スペーサ粒子の粒径としては、液晶表示装置の基板間ギャップに合わせて適宜設定され得るが、好ましい下限は１μｍ、好ましい上限は２０μｍである。１μｍ未満であると、対向する基板同士が接触して液晶表示装置のスペーサとして充分機能しないことがあり、２０μｍを超えると、スペーサ粒子を配置すべき基板上の遮光領域等からはみ出しやすくなり、また、対向する基板間の距離が大きくなって近年の液晶表示装置の小型化等の要請に充分に応えられなくなる。
【００１４】
上記スペーサ粒子を分散させる媒体としては特に限定されないが、イオン交換水、純水、地下水、水道水、工業用水等の水等の水系媒体が挙げられる。上記水系媒体は表面張力が大きく、このような水系媒体に上述したスペーサ粒子を分散させたスペーサ粒子分散液は、後述するように基板上に着弾した後の乾燥工程において、水系媒体の乾燥に伴ってスペーサ粒子が液滴の中央付近に移動しやすいものとなる。
【００１５】
また、その他に水に溶解可能な溶剤を併用してもよい。このような水に溶解可能な溶剤としては特に限定されず、例えば、エタノール、ｎ−プロパノール、２−プロパノール、１−ブタノール、２−ブタノール、１−ヘキサノール、１−メトキシ−２−プロパノール、フルフリルアルコール、テトラヒドロフルフリルアルコール等のモノアルコール類；エチレングリコール、ジエチレングリコールリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール等のエチレングリコールの多量体；プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、テトラプロピレングリコールなどのプロピレングリコールの多量体；グリコール類のモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノイソプロピルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテル等の低級モノアルキルエーテル類；ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジプロピルエーテル等の低級ジアルキルエーテル類；モノアセテート、ジアセテート等のアルキルエステル類、１，３−プロパンジオール、１，２−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、３−ヘキセン−２，５−ジオール、１，５−ペンタンジオール、２，４−ペンタンジオール、２−メチル−２，４−ペンタンジオール、２，５−ヘキサンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール等のジオール類、ジオール類のエーテル誘導体、ジオール類のアセテート誘導体、グリセリン、１，２，４−ブタントリオール、１，２，６−ヘキサントリオール、１，２，５−ペンタントリオール、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ペンタエリスリトール等の多価アルコール類又はそのエーテル誘導体、アセテート誘導体、ジメチルスルホキシド、チオジグリコール、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン、γ−ブチロラクトン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジン、スルフォラン、ホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、アセトアミド、Ｎ−メチルアセトアミド、α−テルピネオール、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ビス−β−ヒドロキシエチルスルフォン、ビス−β−ヒドロキシエチルウレア、Ｎ，Ｎ−ジエチルエタノールアミン、アビエチノール、ジアセトンアルコール、尿素等が挙げられる。
【００１６】
上記水系媒体は、表面張力の好ましい下限が３０ｍＮ／ｍである。３０ｍＮ／ｍ未満であると、基板上に吐出して着弾した液滴の着弾径が大きくなり、スペーサ粒子が集まりにくくなることがある。より好ましい下限は３５ｍＮ／ｍである。
【００１７】
本発明のスペーサ粒子配置装置において、上記スペーサ粒子分散液には分散剤を併用しないことが好ましい。これにより、基板に対する濡れ性が悪くなって基板上に吐出した際に広がってしまうことがなく、また、基板上に吐出した後の乾燥が容易となる。
【００１８】
本発明のスペーサ粒子配置装置において、上記スペーサ粒子分散液は、基板上に着弾させた際の着弾径よりも、乾燥後のスペーサ粒子付着径が小さくなることが好ましい。
【００１９】
上記「基板上に着弾させた際の着弾径よりも、乾燥後のスペーサ粒子付着径が小さくなる」とは、インクジェット方式により吐出したスペーサ粒子分散液が、基板上に着弾した後その乾燥工程においてスペーサ粒子分散液中のスペーサ粒子が着弾液滴の中央付近に集まることを意味する。このようなスペーサ粒子分散液を用いることにより、例えば、スペーサ粒子を配置すべき基板上の遮光領域の幅が非常に微小であっても、インクジェット方式により吐出したスペーサ粒子分散液の液滴を乾燥させることで、スペーサ粒子を遮光領域内に配置することが容易となる。なお、本明細書においてスペーサ粒子分散液の着弾径とは、基板上に着弾したスペーサ粒子分散液の液滴の外径を意味し、スペーサ粒子付着径とは、スペーサ粒子分散液を乾燥させたときに基板上に残るスペーサ粒子の付着範囲の外径を意味する。スペーサ粒子分散液が水系で表面張力が高いと着弾径が小さくなるのでより好ましいことは前述した通りである。
ただし、上記乾燥後のスペーサ粒子付着径が、スペーサ粒子を配置すべき基板上の遮光領域の幅内に収まるのであれば、該乾燥後のスペーサ粒子付着径は、基板上に着弾させた際の着弾径よりも大きくなければよい。
【００２０】
本発明のスペーサ粒子配置装置は、上記スペーサ粒子分散液をインクジェット方式により基板上に吐出させるものである。
本発明のスペーサ粒子配置装置は、上記スペーサ粒子分散液の接する接液部が、上記スペーサ粒子の有する電荷と同符号に帯電している。
上記接液部とは、本発明のスペーサ粒子配置装置に上記スペーサ粒子分散液を充填したときに該スペーサ粒子分散液が接する全ての部分を指し、本発明のスペーサ粒子配置装置の構造により適宜決定される。
【００２１】
上記接液部の帯電の状態としては、上記スペーサ粒子の有する電荷と同符号であれば特に限定されないが、例えば、後述するピエゾ素子等が誤作動を起こすことを防止するため、また、スペーサ粒子分散液が帯電してしまうことを防止するために、可能な限り微小な電荷であることが好ましい。
【００２２】
上記接液部を上記スペーサ粒子の有する電荷と同符号に帯電させる方法としては特に限定されず、例えば、上記接液部がＳＵＳ等の金属で構成されている場合、該接液部に直流電源の一方の極を接続し、他方の極をアース等に接続する方法等が挙げられる。また、例えば、上記接液部が非導電性セラミック等の絶縁材料で構成されている場合、該絶縁材料上に金属膜等の導電材料を設けて該導電材料に直流電源の一方の極を接続し、他方の極をアース等に接続する方法等が挙げられる。更に、上記接液部が有機系の樹脂材料で構成されている場合、該樹脂材料に界面活性剤を練り込んだり、界面活性剤でコーティングしたりする方法等が挙げられる。
【００２３】
本発明のスペーサ粒子配置装置おいて、上記スペーサ粒子分散液を基板上に吐出する方式としては特に限定されず、例えば、ピエゾ素子の振動によって液体を吐出するピエゾ方式、急激な加熱による液体の膨張を利用して液体を吐出させるサーマル方式によるインクジェット装置が用いられる。なかでも、上記スペーサ粒子分散液に対して熱的な影響の少ないピエゾ方式が好適に用いられる。
【００２４】
本発明のスペーサ粒子配置装置がピエゾ方式により上記スペーサ粒子分散液を基板上に吐出する場合、該スペーサ粒子配置装置は、例えば、上記スペーサ粒子分散液を基板上に吐出するヘッド部を有する。
【００２５】
上記ヘッド部としては特に限定されず、その内部に上述したスペーサ粒子分散液が供給される共通インク室と圧力インク室とからなるインク室が形成され、該インク室に連通し、吐出面に吐出孔が開口した構造であることが好ましく、例えば、従来公知のインクジェットプリンタのインクを吐出するヘッド部と同様の構造を有するものが挙げられる。なお、このようなヘッド部において、上記インク室及び該インク室と吐出孔とをつなぐ流路が上述した接液部となる。
【００２６】
図２にヘッド部の一例を示す模式的部分断面斜視図を示した。図２においては、吐出孔の位置においてヘッド部を切断した断面を示している。すなわち、図２に示したヘッド部１０は、スペーサ粒子分散液が供給される共通インク室１１と圧力インク室１２とからなるインク室、ピエゾ素子２６を有し、吐出面１３に吐出孔１４が開口した構造をしている。更に、ヘッド部を取り囲むように後述する温度制御手段１５が備えられている。
【００２７】
このような構造のヘッド部は、少なくとも接液部、すなわち、上記インク室の圧力インク室（図２における１２）及び共通インク室（図２における１１）等のスペーサ粒子分散液が供給される部分、及び、吐出孔につながる流路は、ＳＵＳ材料等の親水性無機材料で構成されている。このようなヘッド部を有する本発明のスペーサ粒子配置装置では、上記接液部を帯電させるため、上記インク室等に直流電源の一方の極を接続させて、上記インク室や上記流路等を帯電させている。なお、図２においては、直流電源２７の正極を上記インク室に接続し、負極をアースに接続することで、上記インク室等を正に帯電させている。このようなスペーサ粒子分散液を吐出するヘッド部の接液部が、上記スペーサ粒子の有する電荷と同符号に帯電されているスペーサ粒子配置装置もまた、本発明の１つである。
【００２８】
また、上記接液部を構成するＳＵＳ等の親水性無機材料は、上述したスペーサ粒子分散液が表面張力の高い水系媒体にスペーサ粒子を分散させたものであっても、該スペーサ粒子分散液に対する濡れ性が良好であり、ヘッド部へのスペーサ粒子分散液の充填性が優れたものとなり、気泡がヘッド部内に残留して吐出性を低下させたり、スペーサ粒子分散液未吐出の吐出孔が生じたりすることがない。
【００２９】
また、上記接液部とスペーサ粒子分散液との濡れ性としては特に限定されないが、これらの接触角の好ましい上限は２０°である。接触角が２０°を超えると、上記スペーサ粒子分散液のヘッド部内への充填性が劣ることとなり、気泡がヘッド部内に残留して吐出性が低下したり、スペーサ粒子分散液未吐出の吐出孔が生じたりすることがある。より好ましくは１０°以下である。
【００３０】
図２に示す本発明のスペーサ粒子配置装置において、吐出孔１４は、スペーサ粒子分散液中に含有されるスペーサ粒子の粒子径の７倍以上であることが好ましい。７倍未満であると、引き打ち法により吐出を行う場合に、吐出直前に引き込んだメニスカス近傍にスペーサ粒子があるとメニスカスが軸対称に引き込まれないため、引き込みの後の押し出しの際、液滴は直進せず曲がってしまい、吐出精度が低下することがある。ただし、不必要に吐出径を大きくすると、吐出される液滴が大きくなり着弾径も大きくなるのでスペーサ粒子分散液を配置する精度が粗くなってしまうことがある。
【００３１】
上記ヘッド部には、吐出孔が、複数個、一定の配置方式（ヘッド部の移動方向に対して直交する方向に等間隔で複数個（例えば６４個や１２８個等）設けられている。これらが２列等複数列設けられている場合もある）で配置されている。吐出孔の間隔は、ピエゾ素子等の構造や吐出孔の径等の制約を受ける。従って、スペーサ粒子分散液を上記の吐出孔が配置されている間隔以外の間隔で基板に吐出する場合には、その吐出間隔それぞれにヘッド部を準備するのは難しいので、ヘッド部の間隔より小さい場合は、通常はヘッド部のスキャン方向に直角に配置されているヘッド部を（基板と平行を保ったまま基板と平行な面内で）傾けて（回転させ）吐出し、ヘッド部の間隔より大きい場合は、全ての吐出孔で吐出するのではなく一定の吐出孔のみで吐出したり、加えてヘッド部を傾けたりして吐出する。また、生産性を上げる等のために、このようなヘッド部を複数個取り付けることも可能であるが、取り付ける数を増やすと制御の点で複雑になるので注意を要する。
【００３２】
また、上記ヘッド部は、スペーサ粒子分散液の吐出面（図２における１３）に撥水処理が施されていることが好ましい。上記ヘッド部の吐出面の親水性が中途半端であると、吐出孔周りにおけるスペーサ粒子分散液による濡れが不均一となって片側濡れが起こる等して、吐出孔から吐出されたスペーサ粒子分散液の吐出方向が曲がり、所望の位置にスペーサ粒子分散液の液滴を着弾させることができなくなることがあり、一方、上記ヘッド部の吐出面の親水性を高くすると、吐出面にスペーサ粒子分散液の液溜まりができ吐出面でスペーサ粒子の凝集が発生してしまうことがある。撥水加工された吐出面とスペーサ粒子分散液との接触角は１０°以上であることが好ましい。
【００３３】
なお、上記撥水処理としては特に限定されず、フッ素化合物を塗布したり蒸着したりする等の従来公知の方法を用いることができる。
このような撥水処理を施した撥水面は、ワイピングに対する耐性、溶剤に対する耐性を有することが好ましい。
【００３４】
更に、上記ヘッド部は、該ヘッド部を冷却及び／又は加熱する温度制御手段（図２における１５）が設けられていることが好ましい。ヘッド部に温度制御手段を設けることにより上記スペーサ粒子分散液の粘度の好ましい範囲を吐出に適当な範囲（通常０．５〜１５ｍＰａ・ｓ）に調整することができる。
【００３５】
上記スペーサ粒子分散液は、使用する媒体の種類によっては、粘度が低すぎてヘッド部から吐出することができないことがある。このような場合に、上記温度制御手段によりヘッド部を冷却することで、上記低粘度のスペーサ粒子分散液の粘度をヘッド部から吐出可能な程度に増粘させることができる。なお、後で詳述するが、この場合、ヘッド部への結露を防止するとともに、基板上に着弾後の乾燥速度が速すぎることによるスペーサ粒子の寄り集まり性の低下を防止するために、処理時の雰囲気の温度及び湿度を適正値制御することが好ましい。
【００３６】
また、上記スペーサ粒子分散液の粘度を高くすることでスペーサ粒子の沈降を防止することができるが、粘度の高いスペーサ粒子分散液は、ヘッド部から吐出させることができないことがある。このような場合に、上記温度制御手段によりヘッド部を加熱することで、ヘッド部から吐出する際のスペーサ粒子の粘度を低くすることができ、吐出不良が発生することがなくなる。
【００３７】
上記温度制御手段としては、上記ヘッド部を冷却及び／又は加熱することができるものであれば特に限定されず、例えば、ヒーター、ペルチェ素子、冷却水、クーラー等従来公知の装置を用いることができる。
【００３８】
本発明のスペーサ粒子配置装置は、上記スペーサ粒子分散液を貯蔵する貯蔵部から上記ヘッド部に供給路を通して上記スペーサ粒子分散液を供給する供給手段を有する。なお、本発明のスペーサ粒子配置装置は、上記貯蔵部や供給路の上記スペーサ粒子分散液と接する接液部も、上述した方法と同様にしてスペーサ粒子の同符号に帯電されている。
【００３９】
図３は、本発明のスペーサ粒子配置装置を説明する模式図である。
図３に示す本発明のスペーサ粒子配置装置１６は、上記スペーサ粒子分散液を貯蔵する貯蔵部１８からヘッド部１７に供給路１９を通してスペーサ粒子分散液を供給する供給手段を有しており、貯蔵部１８からヘッド部１７へ供給されたスペーサ粒子分散液は、インクジェット方式によりステージ１１２上に載置した基板（図示せず）に吐出され、ステージ１１２は、図中矢印で示したようにヘッド部１７の吐出面と平行な方向に自由に移動させることができ、ステージ１１２上に載置した基板の任意の位置にスペーサ粒子分散液を吐出できるようになっている。また、ヘッド部１７は、図４に示したような構造になっていてもよい。
なお、図３に示す本発明のスペーサ粒子配置装置１６には、図示しないが、貯蔵部１８、供給路１９及びヘッド部の接液部をスペーサ粒子分散液中のスペーサ粒子と同符号に帯電させるための直粒子電源が設けられている。
【００４０】
上記供給手段の貯蔵部１８は、上述のヘッド部１７に供給するスペーサ粒子分散液を貯蔵するための容器であり、その内部に貯蔵したスペーサ粒子分散液を攪拌する攪拌手段（図示せず）を有することが好ましい。
【００４１】
上述したように、本発明のスペーサ粒子配置装置ではスペーサ粒子分散液は、粒径の大きなスペーサ粒子が水系媒体に分散していることが好ましいが、このような粒径の大きなスペーサ粒子が分散されたスペーサ粒子分散液は、貯蔵部１８に貯蔵中にスペーサ粒子の凝集や沈降が発生することがある。スペーサ粒子分散液に分散剤を含有させることで、このようなスペーサ粒子の凝集、沈降を防止することはできるが、上述したように、分散剤を含有したスペーサ粒子分散液は、基板上に着弾した後の乾燥工程において、媒体の乾燥に伴ってスペーサ粒子が液滴の中央付近に移動するという効果が得られなくなったり、乾燥に長時間を要したり、配向膜や液晶の汚染の原因となることがある。
【００４２】
これに対し、貯蔵部１８内に貯蔵したスペーサ粒子分散液を攪拌する攪拌手段を有すると、該攪拌手段によりスペーサ粒子分散液は、貯蔵部１８内で攪拌されて上記スペーサ粒子が均一に分散した状態が保たれ、また、スペーサ粒子分散液の基板上に着弾した後の乾燥工程において、媒体の乾燥に伴ってスペーサ粒子が液滴の中央付近に移動するという効果を損なうこともなく、乾燥時間を短時間とすることができ、更に、配向膜や液晶の汚染もなく、スペーサ粒子の散布密度のばらつきも少なくなる。
【００４３】
上記攪拌手段としては、貯蔵部１８内に貯蔵されたスペーサ粒子分散液を攪拌することができるものであれば特に限定されず、例えば、貯蔵部１８内に攪拌翼や攪拌片等を設置して直接スペーサ粒子分散液を攪拌する手段や、貯蔵部１８を振動させる手段、及び、貯蔵部１８内に貯蔵されたスペーサ粒子分散液に超音波を照射する手段等任意の方法が挙げられる。
【００４４】
また、図３に示したように、上記供給手段は、貯蔵部１８からヘッド部１７にスペーサ粒子分散液を供給する供給路１９と、ヘッド部１７から貯蔵部１８へ上記スペーサ粒子分散液を戻す循環路２０とを有することが好ましい。このように貯蔵部１８とヘッド部１７とを供給路１９及び循環路２０で連絡することで、上記スペーサ粒子分散液を循環させることができ、スペーサ粒子分散液中でのスペーサ粒子の凝集、沈降を防止することができる。なお、本発明のスペーサ粒子配置装置では、循環路２０の接液部も上記スペーサ粒子分散液中のスペーサ粒子と同符号に帯電されていることが好ましい。循環路２０の接液部にスペーサ粒子が静電引力により付着することを防止できるからである。
【００４５】
上記スペーサ粒子分散液を循環させる方法としては、例えば、ヘッド部の吐出面でのスペーサ粒子分散液のメニスカスに対する圧力変動をコントロールしながら連続的に循環させる方法や、スペーサ粒子分散液を吐出しない間（休止時間）のみ循環させる方法等が挙げられる。
【００４６】
供給路１９及び循環路２０は、その内部にスペーサ粒子分散液を流通させることができる管状部材であれば特に限定されないが、後述するように、ヘッド部１７は自由に移動できることが好ましいことから、その内部が閉塞することなくある程度自由に変形することができる柔軟な材料からなることが好ましい。このような柔軟な管状部材としては、従来塩化ビニル系材料、シリコーン系材料からなるものが知られているが、これらの材料は、内壁面にスペーサ粒子が凝集、固着することがあった。しかしながら、本発明のスペーサ粒子分散装置では、上述した通り、供給路１９及び循環路２０は、スペーサ粒子分散液中のスペーサ粒子と同符号に帯電させるため、スペーサ粒子が凝集、固着することがない。
【００４７】
また、図３に示したように、供給路１９には、スペーサ粒子分散液中の異物を除去するためのフィルター１１０が設けられていることが好ましい。このようなフィルター１１０としては、スペーサ粒子分散液中の異物のみを捕集し、スペーサ粒子を捕らえることのないものであれば特に限定されず、従来公知のものを用いることができる。なお、このような用に供されるフィルターとしては、従来ＳＵＳ製のフィルターが知られているが、ＳＵＳ製のフィルターは、スペーサ粒子が吸着して凝集が発生するおそれがあるため、例えば、ポリフッ化エチレン系繊維等からなるフィルターであることが好ましい。
【００４８】
また、本発明のスペーサ粒子配置装置１６において、上記供給手段は、ヘッド部１７の吐出面におけるスペーサ粒子分散液にかかる水頭圧を調整する水頭圧調整装置２１を有することが好ましい。
【００４９】
ヘッド部１７の吐出面におけるスペーサ粒子分散液にかかる水頭圧を調整することは、上記吐出面からの液ダレを防止するとともに、吐出安定性を向上させるために重要であり、本発明のスペーサ粒子配置装置１６では、上記水頭圧制御装置は、密封された貯蔵部１８内の気体部分の圧力を調整する装置であることが好ましい。
【００５０】
従来のインクジェット装置において、ヘッド部の吐出面におけるインクの水頭圧を制御は、インクを貯蔵する開放状態の容器をヘッド部に対して所定の高さとなるように固定し、インクの液面の高さを調整することで行われていたが、この方法では液面の高さの管理が必要であり、また、貯蔵部の配置位置が限られて装置の設計の自由度がほとんどないものであった。これに対して、密封された貯蔵部１８の気体部分の圧力を調整する水頭圧制御装置２１は、貯蔵部１８の気体部分の圧力を調整することで、貯蔵部１８内に貯蔵されたスペーサ粒子分散液にかかる圧力を調整することかでき、その結果、貯蔵部１８と連通したヘッド部１７の吐出面におけるスペーサ粒子分散液の水頭圧を調整することができ、貯蔵部１８のスペーサ粒子分散液の液面の高さを管理する必要はなく、また、貯蔵部１８の配置位置が限定されることもないため、装置の設計の自由度が高くなる。
【００５１】
上記水頭圧制御装置２１としては特に限定されず、例えば、貯蔵部１８に連結した真空ポンプや、貯蔵部１８に連結された環状の配管内に空気を流通させて空気の巻き込み作用を利用して貯蔵部１８の気体部分を減圧し、逆に、上記環状の配管から空気を貯蔵部１８の気体部分に送り込んで加圧する装置等従来公知の装置が挙げられる。なかでも、微小な圧力の制御が安定して可能な環状の配管内に流通させた空気を用いた装置が好ましい。
【００５２】
本発明のスペーサ粒子配置装置において、上述したようにヘッド部には、温度制御手段が設けられていることが好ましいが、この場合、上記供給手段からヘッド部のインク室内に供給されたスペーサ粒子分散液が温度変化等により過飽和となって気体が発生することがある。そうすると、スペーサ粒子分散液の吐出面での吐出安定性が劣ることとなる。そのため、本発明のスペーサ粒子配置装置では、図３に示したように、スペーサ粒子分散液がヘッド部１７に供給される前に供給路１９に脱気装置１１１を設け、この脱気装置１１１によりスペーサ粒子分散液中の気体を脱気することが好ましい。これにより、ヘッド部１７での温度変化等によってスペーサ粒子分散液が過飽和となり気体が発生することを防止することができ、ヘッド部１７の吐出面での吐出安定性が優れたものとなる。
【００５３】
脱気装置１１１としては、供給管１９内を流通するスペーサ粒子分散液を脱気することができる装置であれば特に限定されず、従来公知の真空ポンプ等が挙げられる。
【００５４】
更に、上記供給手段は、貯蔵部以外、及び、ヘッド部を洗浄する洗浄液を導入する液切替手段を有することが好ましい。上記液切替手段としては特に限定されないが、例えば、図３に示したように、供給路１９に設けられた液切替弁２４等が好適である。液切替弁２４は、上記洗浄液を貯蔵した洗浄タンク２２とつながっており、液切替弁２４を切り換えることで、洗浄タンク２２内の洗浄液を上記供給手段へ導入することができ、貯蔵部１８以外、及び、ヘッド部１７を容易に洗浄することができる。
【００５５】
上記洗浄液としては、ヘッド部１７のインク室内への充填性が高く、安価で上記スペーサ粒子分散液と相溶する溶剤であることが好ましい。ヘッド部１７等の洗浄後、液切替弁２４を切り換えてスペーサ粒子分散液を供給路１９内に流通させた際に気泡が混入することを容易に防止することができる。
【００５６】
このような洗浄液としては特に限定されず、例えば、上述したスペーサ粒子を分散させる媒体としての水に溶解可能な溶剤が挙げられ、なかでも、表面張力の低いエタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール等のモノアルコール類や、スペーサ粒子分散液に用いるものと同じ水系媒体が好適に用いられる。
【００５７】
更に、本発明のスペーサ粒子配置装置１６において、循環路２０には廃液タンク２３に連絡している廃液切替弁２５が設けられていることが好ましい。このような廃液切替弁２５を設けることで、貯蔵部１８とヘッド部１７とを循環させて使用するスペーサ粒子分散液を廃液として供給手段から除去する際に、廃液切替弁２５を開閉することで容易に上記供給手段からスペーサ粒子分散液を除去することができる。また、上記洗浄液を上記供給手段からの除去も容易となる。
【００５８】
本発明のスペーサ粒子配置装置は、基板上にスペーサ粒子分散液を吐出しないときは、図３に示したように、ヘッド部１７が待機ステージ１１３上に移動できるようになっていることが好ましい。このようにヘッド部１７が移動可能であると、ヘッド部１７の吐出孔から吐出される液滴の状態を確認や、上記洗浄液による供給手段及びヘッド部１７の洗浄を、ステージ１１２やその上に載置した基板を汚染することなく行うことができる。
【００５９】
また、吐出面をキャップイング１１４を用いてキャップすると、吐出面でのスペーサ粒子分散液の乾燥を防止することができる。
【００６０】
本発明のスペーサ粒子配置装置を使用する際において、例えば、上述したように、スペーサ粒子分散液の粘度を高くする目的等でヘッド部を冷却した場合、スペーサ粒子配置装置の雰囲気とヘッド部との温度差があるとヘッド部に結露が発生したり、また、基板が常温であると、基板上に着弾したスペーサ粒子分散液の液滴の乾燥速度が速くなりすぎ、水系媒体を用いたスペーサ粒子分散液を用いた場合であっても、基板上に着弾した後の乾燥工程において、水系媒体の乾燥に伴ってスペーサ粒子が液滴の中央付近に移動する効果を得ることができないことがある。そのため、本発明のスペーサ粒子配置装置を使用する環境を、インクジェット方式により基板上にスペーサ粒子分散液を吐出する際の雰囲気をヘッド部の温度とし、その温度での湿度の下限が８０ＲＨ％、上限が９０ＲＨ％程度にすることが好ましい。
【００６１】
また、スペーサ粒子分散液が基板上に着弾してから、分散液中の媒体（溶剤、溶媒）を乾燥させる方法としては、基板が置かれたステージを加熱したり、熱風を吹き付けたり、遠赤外線等種々の方法で、基板を加熱したり、減圧乾燥することが挙げられ、特に限定されないが、スペーサ粒子を乾燥過程で着弾液滴の中央付近に寄せ集めるために、媒体の沸点、乾燥温度、乾燥時間、媒体の表面張力、媒体の配向膜に対する接触角、スペーサ粒子の濃度等を適当な条件に設定することが好ましい。この中では、基板に熱を加えず乾燥させる方法として減圧乾燥は、基板や、基板上の配向膜、スペーサ粒子にダメージを与えない点で好ましい。
【００６２】
上記乾燥させる方法の具体的な手段としては、図３に示すステージ１１２に基板加熱用の装置を取り付けたり、ステージ１１２に熱風を吹き付ける装置を設置する方法、遠赤外線等の熱線を照射する装置を設置する方法、また、熱風や、遠赤外線等により乾燥させる乾燥装置を別途設置する方法があげられる。また、減圧乾燥させる場合は、スペーサ粒子を吐出した基板を減圧装置に入れて乾燥させる、或いはスペーサ粒子配置装置１６自体を減圧乾燥機中に設置しても良い。これによって基板上に吐出された乾燥スペーサ粒子分散液の乾燥速度を調整することができる。減圧装置としては、基板をいれる減圧室に、その減圧室に比べ容量の大きい（あらかじめ減圧された）減圧タンクが、接続されているものが、急速減圧することが容易に可能なので好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明によれば、インクジェット方式によってスペーサ粒子を基板上の任意の位置に正確にかつ安定的に配置することができるスペーサ粒子配置装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】液晶表示装置の一例を示す断面図である。
【図２】ヘッド部の一例を示す模式的部分断面斜視図である。
【図３】本発明のスペーサ粒子配置装置を説明する模式図である。
【図４】本発明のスペーサ粒子配置装置におけるヘッド部周辺の別の態様を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６５】
１、３  透明樹脂
２  偏光板
４  カラーフィルタ
５  ブラックマトリックス
６  液晶
７  スペーサ粒子
８  配向膜
９  シール材
１０  ヘッド部
１１  共通インク室
１２  圧力インク室
１３  吐出面
１４  吐出孔
１５  温度制御手段
１６  スペーサ粒子配置装置
１７  ヘッド部
１８  貯蔵部
１９  供給路
２０  循環路
２１  水頭圧制御装置
２２  洗浄タンク
２３  廃液タンク
２４  液切替弁
２５  廃液切替弁
２６  ピエゾ素子
２７  直流電源
１１０  フィルター
１１１  脱気装置
１１２  待機ステージ
１１４  キャップイング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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