(57)【要約】【課題】予め定められた複数個の単一スペーサを基板上の各場所に配置できるスペーサ配置方法及びこれによる液晶表示装置を提供する。【解決手段】複数の単一スペーサ２２０を予め結合してなる結合スペーサ２３０を含むスペーサ含有液２００を基板上に付着させる付着工程と、付着したスペーサ含有液中の結合スペーサ２３０を基板１００に固着させる固着工程と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の単一スペーサを予め結合してなる結合スペーサを含むスペーサ含有液を基板上に付着させる付着工程と、
前記付着したスペーサ含有液中の結合スペーサを前記基板に固着させる固着工程と、を備えるスペーサの配置方法。
【請求項２】
前記付着工程では、前記スペーサ含有液の液滴を形成し、当該液滴を前記基板上に付着させる請求項１に記載のスペーサの配置方法。
【請求項３】
前記付着工程では、前記基板に対して相対的に移動可能なヘッド容器の開口から前記基板に向かって前記液滴を吐出する請求項２に記載のスペーサの配置方法。
【請求項４】
前記付着工程では、前記基板に対して前記スペーサ含有液の液滴を噴霧する請求項２に記載のスペーサの配置方法。
【請求項５】
前記付着工程では、前記スペーサ含有液の液膜を前記基板上に形成する請求項１に記載のスペーサの配置方法。
【請求項６】
前記固着工程では前記スペーサ含有液を乾燥させる請求項１〜５のいずれかに記載のスペーサの配置方法。
【請求項７】
前記結合スペーサの表面が樹脂により形成されている、又は、前記結合スペーサの表面に基板と結合可能な官能基が結合されている請求項６に記載のスペーサ配置方法。
【請求項８】
前記結合スペーサの表面が光の照射により硬化する樹脂により形成されており、
前記固着工程では、前記スペーサ含有液中の結合スペーサを前記基板の表面と接触させた状態で、前記結合スペーサに対して前記光を照射する請求項１〜５のいずれかに記載のスペーサ配置方法。
【請求項９】
前記固着工程では、前記基板の一部のみにマスクを介して光を照射することにより前記基板の一部の上に存在するスペーサ含有液中の結合スペーサを前記基板に固着させる請求項１〜８のいずれかに記載のスペーサの配置方法。
【請求項１０】
前記結合スペーサは、前記単一スペーサ同士を熱可塑性のバインダにより予め結合したものである請求項１〜９のいずれかに記載のスペーサの配置方法。
【請求項１１】
前記各単一スペーサの表面は熱可塑性樹脂により形成されており、前記結合スペーサは、前記単一スペーサの表面同士を予め加熱により直接結合させたものである請求項１〜１０のいずれかに記載のスペーサの配置方法。
【請求項１２】
前記固着工程の後に、前記基板上に前記結合スペーサを介して他の基板を重ねる、重ね工程をさらに備え、
前記重ね工程において前記結合スペーサを加熱する請求項１０又は１１に記載のスペーサの配置方法。
【請求項１３】
画素電極を有する液晶駆動基板と、前記液晶駆動基板と対向配置されたカラーフィルタと、前記液晶駆動基板と前記カラーフィルタとの間に配置されたスペーサと、を備え、
前記スペーサは単一スペーサを複数結合してなる結合スペーサである液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スペーサ配置方法及び液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ等の製造において、ヘッド容器内のスペーサ含有液をそのヘッド容器の開口から液滴として吐出し、基板の所望の場所に付着させるスペーサ配置方法が知られている。液滴付着後にこの液滴を乾燥させることにより、液滴中のスペーサが基板上に固着される。
【０００３】
このようにしてスペーサを基板上に配置する場合には、吐出される液滴中のスペーサの個数を、例えば、１個等の予め定められた個数とし、その予め定められた個数のスペーサを基板上の所望の場所に配置させることが望まれる。
【０００４】
従来は、スペーサ含有液中に単一スペーサを均一に分散させると共に、スペーサ含有液中の単一スペーサの濃度等を適切に調節することにより、ヘッド容器の開口から吐出される液滴中の単一スペーサの個数をほぼ１個程度に調節していた。
【特許文献１】特開２００４−１４５１０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、最近では、基板上の１つの場所に、例えば、２個、３個、４個、５個、６個程度の予め定められた複数個の単一スペーサを配置することが要求される場合がある。この場合、吐出される一つの液滴中に予め定められた複数個の単一スペーサを含有させることが必要となる。
【０００６】
しかしながら、液滴中に予め定められた複数個の単一スペーサを高精度に含ませることは困難であった。例えば、単一スペーサが分散したスペーサ含有液中のスペーサ濃度を、１つの液滴中に平均４個の単一スペーサが含まれるような濃度に調整しても、単一スペーサを４個含まない液滴、例えば、単一スペーサを１個又は０個含む液滴等がかなりの確率で生成されてしまう。したがって、基板上の１つの場所に所定の複数個の単一スペーサを配置することが困難であった。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、予め定められた複数個の単一スペーサを基板上の各場所に配置できるスペーサ配置方法及びこれにより得られる液晶表示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】
本発明に係るスペーサの配置方法は、複数の単一スペーサを予め結合してなる結合スペーサを含むスペーサ含有液を基板上に付着させる付着工程と、付着したスペーサ含有液中の結合スペーサを基板に固着させる固着工程と、を備える。
【０００９】
本発明によれば、複数の単一スペーサを予め結合してなる結合スペーサがスペーサ含有液中に含まれるので、固着工程によりこの結合スペーサがそのまま基板に固着することとなる。したがって、結合スペーサにおける単一スペーサの個数を適切に調節することにより、所定の複数個の単一スペーサを基板上の各場所に容易に配置することができる。
【００１０】
ここで、付着工程では、スペーサ含有液の液滴を形成し、当該液滴を基板上に付着させることが好ましい。
【００１１】
スペーサ含有液においては、結合スペーサがそれぞれあたかも１つの粒子として振舞う。したがって、スペーサ含有液中における結合スペーサ濃度を適切に調整することにより、形成される液滴中に１つの結合スペーサを含有させることは、結合せずに分散する単一スペーサを液滴中に所定の複数個含有させることよりもはるかに容易である。
【００１２】
特に、付着工程では、基板に対して相対的に移動可能なヘッド容器の開口から基板に向かって液滴を吐出することが好ましい。
【００１３】
これによれば、基板上の所望の各場所に容易にスペーサ含有液の液滴を配置できる。
【００１４】
一方、付着工程では、基板に対して前記スペーサ含有液の液滴を噴霧してもよい。また、付着工程では、スペーサ含有液の液膜を基板上に形成してもよい。
【００１５】
これらによれば、簡易にスペーサ含有液の液膜や液滴を基板上に付着させられる。
【００１６】
また、固着工程ではスペーサ含有液を乾燥させることが好ましい。
【００１７】
スペーサ含有液を乾燥させると、スペーサ含有液中の結合スペーサを基板に容易に固着させられる。
【００１８】
特に、結合スペーサの表面が樹脂により形成されている、又は、結合スペーサの表面に基板と結合可能な官能基が結合されていると、スペーサ周りの液体を乾燥させることによって極めて良好にスペーサを基板に対して固着できる。
【００１９】
一方、結合スペーサの表面が光の照射により硬化する樹脂により形成されている場合には、固着工程において、スペーサ含有液中の結合スペーサを基板の表面と接触させた状態で、結合スペーサに対して光を照射することも好ましい。
【００２０】
これによれば、スペーサ含有液中において基板と接触している結合スペーサの表面が光により硬化するので、スペーサ含有液を乾燥させること無く結合スペーサを基板に固着させることができる。
【００２１】
また、固着工程では、基板の一部のみにマスクを介して光を照射することにより基板の一部の上に存在するスペーサ含有液中の結合スペーサを基板に固着させることもできる。
【００２２】
これによれば、基板の一部、すなわち、所望の場所の上に存在するスペーサ含有液中の結合スペーサを選択的に基板に固着させられて好ましい。この場合、赤外光により液滴を乾燥させてもよく、また、結合スペーサ硬化用の光により結合スペーサを硬化させて固着させてもよい。
【００２３】
また、結合スペーサが、単一スペーサ同士を熱可塑性のバインダにより予め結合したものである場合や、各単一スペーサの表面が熱可塑性樹脂により形成されており、結合スペーサは、単一スペーサの表面同士を予め加熱により直接結合させたものであることが好ましい。このような結合スペーサは製造が容易である。
【００２４】
また、このような結合スペーサを用いた場合には、固着工程の後に、基板上に結合スペーサを介して他の基板を重ねる、重ね工程をさらに備え、重ね工程において結合スペーサを加熱することができる。
【００２５】
この場合、結合スペーサが加熱される事により各結合スペーサにおける単一スペーサの再配列が可能となるので、特に、４つ以上の単一スペーサを結合した立体的な結合スペーサを基板に固着させた場合でも、一対の基板間において結合スペーサの各単一スペーサが一層分の厚みに再配置させられ、基板間、例えば、カラーフィルタと駆動基板との間の間隔の均一化が容易に行える。
【００２６】
本発明に係る液晶表示装置は、画素電極を有する液晶駆動基板と、液晶駆動基板と対向配置されたカラーフィルタと、液晶駆動基板とカラーフィルタとの間に配置されたスペーサと、を備え、スペーサは単一スペーサを複数結合してなる結合スペーサである。
【００２７】
このような液晶表示装置は、結合スペーサを有するので、スペーサが移動しにくく、さらに、局部加圧によるスペーサのつぶれも起り難くなる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、予め定められた複数個の単一スペーサを基板上の各場所に配置でき、優れた液晶表示装置が実現可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明に係るスペーサの配置方法及び液晶表示装置の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明においては、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、図面においては、寸法比率は説明のものとは必ずしも一致していない。
【００３０】
（第１実施形態）
本発明においては、複数の単一スペーサを結合してなる結合スペーサを作成し、結合スペーサを含有するスペーサ含有液をヘッドの開口から液滴として吐出してカラーフィルタ上に付着させ、液滴を乾燥させ、その後、カラーフィルタ上にＴＦＴ基板を載せる。以下、詳細に説明する。
【００３１】
（結合スペーサ作成工程）
まず、図１の（ａ）に示すように、単一スペーサ２２０を用意する。単一スペーサ２２０の材料は特に限定されないが、例えば、シリカ等の珪素酸化物粒子や、シリコン変性ポリマー等のプラスチック粒子等を使用できる。また、単一スペーサ２２０の粒径も特に限定されず、例えば、粒径１〜７μｍ程度とすることができる。
【００３２】
なお、単一スペーサ２２０の表面がポリマー等の樹脂により形成されている、又は、単一スペーサの表面に、ＴＦＴ基板表面に形成され液晶を配向させる配向膜や、カラーフィルタ（特に配向膜）に対して結合可能な官能基、例えば、エポキシ基、グリシジル基、オキセタン基、酸無水物基、ラクトン基、アミド基、カルボキシル基等が結合されているとカラーフィルタとの固着力を強くできて好ましい。
【００３３】
例えば、単一スペーサ２２０の表面が樹脂により形成されていると、後述する乾燥時の熱等により単一スペーサとカラーフィルタやＴＦＴ基板表面の配向膜との固着性をより高められる。樹脂としては、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及び、光の照射により硬化する樹脂、例えば、可視光線硬化樹脂、紫外線硬化性樹脂、赤外線硬化樹脂等が挙げられる。ここで、単一スペーサ全体が樹脂から形成されていても、表層のみが樹脂から形成されていてもよい。また、単一スペーサの表面に上述の官能基がついていても、官能基とカラーフィルタやＴＦＴ基板表面の配向膜との化学的結合等により単一スペーサ２２０とカラーフィルタやＴＦＴ基板表面の配向膜との固着性を高められる。さらに、光の照射により硬化する樹脂の場合には、当該光の照射によりカラーフィルタやＴＦＴ基板表面の配向膜と固着させることも可能である。
【００３４】
続いて、複数の単一スペーサ２２０を結合して図１の（ｂ）〜（ｆ）に示すように、結合スペーサ２３０を作成する。結合スペーサ２３０が含む単一スペーサ２２０の個数は、複数であれば良く、例えば、２個、３個、４個、６個等である。
【００３５】
結合スペーサ２３０の製造方法は特に限定されないが、公知の造粒方法が使用できる。具体的には、例えば、皿型造粒機や、流動層造粒コーティング装置、スプレードライヤーを応用した造粒装置等を用いることができる。また、液中に分散剤を溶解させ、固着用の樹脂（溶解させてもスペーサより小さく分散させてもよい）とスペーサ（スペーサに固着剤が化学的に処理されていてもよい）を分散させた後、溶液の溶解度パラメータを変化させ造粒してもよい。また、上記溶液を乾燥（凍結乾燥でもよい）させた後、粉砕し分級して大きさをそろえてもよい。
【００３６】
特に、バインダを使用することにより、単一スペーサ２２０の材質を問わず結合スペーサ２３０を好適に形成することができる。バインダは特に限定されないが、特に、熱可塑性バインダを用いることが好ましい。熱可塑性バインダとしては、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリオレフィンワックス、ポリビニルピロリドン、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルエーテル樹脂等、スペーサ含有液に対して殆ど（ＬＣＤの信頼性に影響を与えない程度）又は全く溶解しない樹脂等が挙げられる。また、このような樹脂に対して、熱を加えることにより粒子と反応するような官能基を付与したり、液晶の配向乱れを防止するような官能基を持たせてもよい。バインダ２３５により３つの単一スペーサ２２０同士を結合した結合スペーサ２３０の例を図１の（ｂ）に示す。
【００３７】
また、バインダを用いないで結合スペーサ２３０を形成することもできる。例えば、単一スペーサ２２０の表面が熱可塑性樹脂により形成されている場合には、これらの単一スペーサ２２０を加熱しながら攪拌する等によって単一スペーサ２２０の表面同士を直接結合させることができ、バインダを使用しないでも結合スペーサ２３０の生成が可能である。
【００３８】
バインダ２３５を用いずに単一スペーサ２２０同士を結合してなる結合スペーサ２３０の例を図１の（ｃ）〜（ｆ）に示す。図１の（ｂ）及び（ｄ）は３個の単一スペーサ２２０を結合した結合スペーサ２３０、図１の（ｃ）は２個の単一スペーサ２２０を結合した結合スペーサ２３０、図１の（ｅ）は４個の単一スペーサ２２０を結合した結合スペーサ２３０、図１の（ｆ）は６個の単一スペーサ２２０を結合した結合スペーサ２３０の一例である。
【００３９】
ここで、上述の如き造粒方法により形成した結合スペーサ２３０の集合物において、各結合スペーサ２３０が有する単一スペーサ２２０の数はそれほど均一にはならないので、造粒後の結合スペーサ２３０の集合物を分級することが好ましい。分級方法は特に限定されないが、例えば、液中でのマルチサイクロンや静置等の比重差による造粒粒子の沈降を利用した分級方法や、ハイドロダイナミッククロマトグラフィーなどを利用した分級方法、メッシュ、篩、メンブラン等を利用した分級方法が挙げられ、これにより、所定の複数個の単一スペーサ２２０を結合してなる結合スペーサ２３０を高い割合で含む結合スペーサ２３０の集合物を得ることができる。
【００４０】
具体的には、例えば、個数基準において、全結合スペーサ２３０中に、予め定められた複数個の単一スペーサ２２０を結合してなる結合スペーサ２３０が９０％以上、好ましくは９５％以上含むようなシャープな分布を示す結合スペーサ２３０の集合物を作成することが好ましい。
【００４１】
そして、このようにして得られた結合スペーサ２３０の集合物を、スペーサキャリア液中に分散させ、結合スペーサ２３０が分散したスペーサ含有液を得る。ここでは、結合スペーサ２３０をあたかも１つの粒子として液中に分散させる。なお、スペーサ含有液中における結合スペーサ２３０の濃度は、ヘッド容器の開口（詳しくは後述）から吐出される液滴の体積Ｖ中に概ね１つの結合スペーサ２３０が含まれるような濃度に調節する。本実施形態では、図１の（ｄ）の如き３つのスペーサが結合した結合スペーサを含むスペーサ含有液を使った場合について説明する。
【００４２】
なお、結合スペーサ２３０が分散されるスペーサキャリア液１１としては、例えば、水とＩＰＡの混合液等が利用できる。また、必要に応じて分散剤を用いることもできる。
【００４３】
（配置工程）
続いて、図２に示すようなスペーサ配置装置１を用いて、スペーサ含有液１２から液滴２００を形成し、この液滴をカラーフィルタ１００の表面に付着させる。
【００４４】
まず、スペーサ配置装置１及びカラーフィルタ１００の実施例について説明する。
【００４５】
（スペーサ配置装置）
このスペーサ配置装置１は、ヘッド装置４１から上方のカラーフィルタ１００に対してスペーサ含有液をそれぞれ噴射して、カラーフィルタ１００の下面にスペーサ含有液の液滴を付着させる装置である。
【００４６】
スペーサ配置装置１は、主として、スペーサ含有液１２を攪拌する攪拌槽２０と、攪拌槽２０内から供給されるスペーサ含有液１２を上方のカラーフィルタ１００に向けて液滴２００として噴射するヘッド装置４１と、カラーフィルタ１００をヘッド装置４１の上方で移動させる基板移動ユニット８０と、ヘッド装置４１や基板移動ユニット８０等を制御するコントローラ９０と、を主として備えている。
【００４７】
ヘッド装置４１は、カラーフィルタ１００の幅方向に延在した箱状をなすヘッド容器４２を有している。ヘッド容器４２の上面には開口３７が所定のピッチ３７Ｐで多数一列に並んで形成されている。開口３７の配列方向はカラーフィルタの幅方向と平行であり、カラーフィルタの移動方向と垂直である。
【００４８】
ここで、開口３７の径は、例えば、１０〜５０μｍ程度とすることができる。また、開口３７のピッチ３７Ｐは、例えば、１００μｍ程度とすることができる。
【００４９】
ヘッド容器４２内には上から順にハンマー５２及びピエゾ素子５４が設けられている。ピエゾ素子５４の底部はヘッド容器４２の底部に固定されている。また、ピエゾ素子５４は、コントローラ９０に接続されており、コントローラ９０からの信号に応じて上下に伸縮する。ハンマー５２はピエゾ素子５４上に固定されている。ハンマー５２の上面は各開口３７に対して下から対向すると共に各開口３７に対して所定間隔離間している。
【００５０】
そして、ピエゾ素子５４が、コントローラ９０からの信号により上方に伸びると、ハンマー５２が上方に動く。したがって、開口３７近傍のスペーサ含有液１２がハンマー５２の上端面５２ｄによって開口３７から押し出され、上方に向かってスペーサ含有液１２の液滴２００が噴射される。
【００５１】
攪拌槽２０はモータ１７ａにより回転する攪拌翼１７を備え、前述の結合スペーサ２３０が分散しているスペーサ含有液１２を攪拌して結合スペーサ２３０をスペーサキャリア液１１中に分散させる。なお、攪拌強度は、結合スペーサ２３０の結合が破壊されないような強度とする。
【００５２】
ヘッド容器４２の一端はラインＬ１により攪拌槽２０と接続されている。また、ヘッド容器４２の他端は、循環ポンプ７０を備えるラインＬ２により攪拌槽２０と接続されている。循環ポンプ７０は、ヘッド容器４２内のスペーサ含有液を吸引し攪拌槽２０内に排出する。これに対応して、攪拌槽２０内のスペーサ含有液１２がラインＬ１を介してヘッド容器４２内に供給される。
【００５３】
基板移動ユニット８０は、基板吸引部８２と基板移動部８４とを有している。基板吸引部８２は、ヘッド装置４１の上方でカラーフィルタ１００を静電気や減圧等によって吸引してカラーフィルタ１００を支持する。ここでは、カラーフィルタ１００の上膜１６０（詳しくは後述）の窪み部１６０ａが下向きかつ開口３７の配列方向と平行となるように基板吸引部８２がカラーフィルタ１００を支持する。
【００５４】
また、基板移動部８４は、カラーフィルタ１００を吸引した基板吸引部８２をカラーフィルタ移動方向、すなわち、カラーフィルタの幅方向と直交する方向に水平に移動させる。すなわち、カラーフィルタ１００とヘッド装置４１の開口３７とは、カラーフィルタ１００の表面に沿って、相対的に移動することとなる。また、基板移動部８４は、カラーフィルタ１００をカラーフィルタの幅方向にも所定距離動かせるようになっており、カラーフィルタ１００のアラインメントが可能となっている。基板移動部８４としては、カラーフィルタ１００を高精度に移動可能なリニアモータ式のものが好ましい。
【００５５】
コントローラ９０は、予め定められたプログラムに基づいて処理を行うコンピュータ装置であり、基板移動ユニット８０、ピエゾ素子５４、循環ポンプ７０、及び、モータ１７ａに接続され、これらの駆動を制御する。
【００５６】
（カラーフィルタ）
続いて、液滴が付着されるべき基板としてのカラーフィルタの一例について図３を参照して説明する。液滴２００が配置されるべきカラーフィルタ１００は、透明基板１１０、ブラックマトリクス１２０、赤色着色部１３０Ｒ、緑色着色部１３０Ｇ、青色着色部１３０Ｂ、上膜１６０を備えている。
【００５７】
透明基板１１０は、ガラス等から形成された透明な平板である。
【００５８】
ブラックマトリクス１２０は、可視光を遮光する材料からなる膜である。ブラックマトリクス１２０の材料としては、例えば、クロム、クロム／酸化クロム等の金属系材料や、樹脂材料等が挙げられる。このブラックマトリクス１２０は格子形状又はストライプ形状をなし、多数の開口１２０ｐを形成している。ブラックマトリクスの幅１２０Ｗは、例えば、５〜３０μｍ程度とすることができる。また、ブラックマトリクスの高さ１２０Ｈは、例えば０．１〜２μｍ程度とすることができる。
【００５９】
赤色着色部１３０Ｒ、緑色着色部１３０Ｇ、青色着色部１３０Ｂは、それぞれ、ブラックマトリクス１２０の各開口１２０ｐ内に順に配置されている。赤色着色部１３０Ｒ、緑色着色部１３０Ｇ、青色着色部１３０Ｂは、それぞれ、各色の可視光を選択的に透過可能な透明着色材料からなり、例えば、透明着色樹脂を使用できる。各着色部１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂの幅１３０Ｗは、例えば、５〜１００μｍとすることができる。各着色部１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂの高さ１３０Ｈは、例えば、１〜２μｍとすることができる。
【００６０】
ここで、各着色部１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂの高さ１３０Ｈは、ブラックマトリクス１２０の高さ１２０Ｈよりも十分に高くされている。
【００６１】
そして、これらの各着色部１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂ及びブラックマトリクス１２０上に亘って上膜１６０が形成されている。この上膜１６０は、透明基板１１０側から順に、必要に応じて設けられる透明平坦化膜（不図示）、透明電極膜１４０、及び配向膜１５０等を有する積層体である。
【００６２】
透明電極膜１４０は、液晶ディスプレイ駆動用の液晶駆動基板の画素電極（詳しくは後述）に対向配置されるべき共通電極であり、ＩＴＯ等の透明な導電材料により形成される。透明電極膜１４０の厚みは、例えば、約０．１μｍ程度である。
【００６３】
配向膜１５０は、液晶を所望の方向に配向させるものであり、例えば、ポリイミド等の樹脂材料等により形成できる。配向膜１５０の厚みは、例えば、約０．１μｍ程度である。
【００６４】
そして、ブラックマトリクス１２０の上面と、各着色部１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂの上面と、の段差に対応して、カラーフィルタ１００の表面、すなわち、上膜１６０の表面においては、ブラックマトリクス１２０上に窪み部１６０ａが形成されている。ブラックマトリクス１２０は格子状又はストライプ状であり、この窪み部１６０ａは、ブラックマトリクス１２０に沿う溝形状となっている。また、各着色部１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂのブラックマトリクス１２０側の端部はそれぞれ盛り上がっている。
【００６５】
このようなカラーフィルタ１００は、例えば、透明基板１１０上に、フォトリソグラフィー法等によってブラックマトリクス１２０を形成した後、ブラックマトリクス１２０の開口１２０ｐに、フォトリソグラフィー法等によって順次各着色部１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂをブラックマトリクス１２０よりもそれぞれ高くなるように形成し、その後、ブラックマトリクス１２０及び各着色部１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂ上にスパッタリング法や蒸着法等によって所定の厚みの透明電極膜１４０を形成し、透明電極膜１４０の上にさらにポリイミド樹脂等の配向膜材料を所定の厚み塗布して固化し、その表面をラビングして配向膜１５０とすることにより容易に得られる。
【００６６】
（液滴吐出及び付着）
続いて、液滴の吐出及び付着工程について説明する。本実施形態では、図２に示すように、カラーフィルタ１００をカラーフィルタ移動方向に移動させつつ、ヘッド容器４２の各開口３７から液滴２００を繰り返し吐出し、複数の液滴２００からなる行（ライン）を基板表面に繰り返し付着（図３参照）させることにより、図４及び図５に示すように、カラーフィルタ１００の表面に複数の液滴２００をマトリクス状に付着させる。
【００６７】
ここでは、基板移動ユニット８０及びピエゾ素子５４を制御することにより、上膜１６０の表面のうちの窪み部１６０ａ上に液滴２００が付着するようにカラーフィルタ１００の移動を制御する。各窪み部１６０ａ上における液滴２００のピッチ３７Ｐは、ヘッド容器４２の開口３７のピッチ３７Ｐに対応する。
【００６８】
カラーフィルタ１００上における液滴２００の径は、例えば、５０〜１００μｍ程度とすることができる。したがって、液滴２００の体積Ｖは、例えば、１０〜１００ｐＬ程度となる。ここで、前述のとおり、ヘッド容器４２内のスペーサ含有液１２中の結合スペーサ２３０の濃度は、液滴２００の体積Ｖ中に結合スペーサ２３０が概ね１つ、例えば、０．９〜１．１個程度含まれる濃度とされている。したがって、ヘッド容器４２の開口３７から吐出される液滴２００の殆どには、図３〜図５に示すように、結合スペーサ２３０を１つのみ含んでいる。
【００６９】
そして、各結合スペーサ２３０は、所望の複数個の単一スペーサ２２０を結合したものであるため、所定の複数個の単一スペーサ２２０がカラーフィルタ上の所望の場所に配置されることとなる。
【００７０】
ここで、液滴２００中に結合スペーサが概ね１つ含まれることについて図６を参照して詳しく説明する。図６は、スペーサ含有液１２中に結合スペーサ２３０を単一粒子として分散させ、この結合スペーサ２３０の濃度を、Ａ：液滴の体積Ｖ中に約１個、及び、Ｂ：液滴の体積Ｖ中に約３個となるように設定した場合に、それぞれ、実際に吐出される１つの液滴２００中に含まれる結合スペーサ２３０の個数の頻度分布を示すグラフの一例である。また、このグラフは、スペーサ含有液１２中に単一スペーサ２２０を単一粒子として分散させ、この単一スペーサ２２０の濃度を、Ａ：液滴の体積Ｖ中に約１個、及び、Ｂ：液滴の体積Ｖ中に約３個となるように設定した場合に、それぞれ、実際に吐出される１つの液滴２００中に含まれる単一スペーサ２２０の個数の頻度分布を示すグラフでもある。
【００７１】
従来のようにスペーサ含有液１２中に単一スペーサ２２０を単一粒子として分散させた場合には、図６のＢのように、スペーサ含有液１２中の単一スペーサ２２０の濃度を、液滴の体積Ｖ中に３個の単一スペーサ２２０が含まれる濃度に設定しても、液滴２００中の単一スペーサ２２０の個数の頻度分布はブロードになってしまい、液滴２００中の単一スペーサ２２０の数は大きくばらつきやすくなる。
【００７２】
ところが、本実施形態のように、予め定められた複数個の単一スペーサ２２０を結合してなる結合スペーサ２３０を単一粒子としてスペーサ含有液１２に分散させた場合には、この結合スペーサ２３０があたかも１つの粒子として振舞う。そして、スペーサ含有液１２中における結合スペーサ２３０の濃度を、液滴の体積Ｖ中に結合スペーサ２３０が概ね１つ含まれる濃度に設定すると、図６のＡに示すように、吐出される液滴２００中にかなりの確率で結合スペーサ２３０を１つのみ含有させることができる。これは、スペーサ含有液１２中に単一スペーサ２２０を単一粒子として分散させ、単一スペーサ２２０の濃度を液滴の体積Ｖ中に単一スペーサ２２０が１つ含有する濃度に設定すると、比較的高精度に液滴２００中に１つの単一スペーサ２２０が含まれるようになることと共通する。
【００７３】
したがって、本実施形態によれば、所定の複数個の単一スペーサ２２０を含む液滴２００をカラーフィルタ１００上の各場所に配置できる。
【００７４】
（固着工程）
続いて、このような液滴２００中の結合スペーサ２３０をカラーフィルタ１００に固着させる。固着方法は特に限定されず、例えば、赤外線ランプ等による加熱や、送風等による乾燥法が挙げられる。液滴２００を乾燥させると、図７に示すように、液滴２００中の結合スペーサ２３０がカラーフィルタ１００上に固着する。このときに、通常、結合スペーサ２３０の各単一スペーサ２２０間の結合はほとんど破壊されない。
【００７５】
ここで、図４に点線で示すように、意図しない場所に液滴２００Ａが付着してしまった場合等に、意図しない場所へ結合スペーサ２３０Ａが固着することを防止すべく、図８に示すように、窪み部１６０ａやブラックマトリクス１２０に対応する部分が開口ＯＰとされたマスクＭを介してカラーフィルタ１００に対して赤外線を照射すると好ましい。そうすると、図９に示すように、開口ＯＰに対応する部分上の液体が乾燥し当該場所において選択的に結合スペーサ２３０が固着する一方、赤外線が照射されない液滴２００Ａは乾燥しないので、カラーフィルタ１００における意図したところ以外に結合スペーサ２３０Ａが固着することを極めて効率よく抑制できる。この場合、所望の結合スペーサ２３０を固着させた後に、図１０に示すように、カラーフィルタの表面にノズル４８０から液体、例えば、スペーサ含有液の溶媒等を流下させると、固着しなかった結合スペーサ２３０Ａのみをカラーフィルタ上から除去することができる。なお、ガス等により吹き飛ばすことや、液中に浸漬することにより、未固着の結合スペーサ２３０Ａを除去してもよい。
【００７６】
なお、乾燥により固着させる過程において、液滴２００が上向きの様態で行っても下向きの状態で行っても、最終的に、結合スペーサ２３０の各単一スペーサ２２０がカラーフィルタ１００に接触することとなる。本実施形態では、特に、３つの単一スペーサを結合した結合スペーサ２３０を用いており、通常、乾燥後に、結合スペーサ２３０のいずれの単一スペーサ２２０ともカラーフィルタ１００の表面に接触する、すなわち、固着時には、結合スペーサ２３０の高さは単一スペーサ２２０の高さと同じとなる。
【００７７】
また、乾燥以外の方法により結合スペーサを固着させることもできる。たとえば、結合スペーサ２３０の表面が光の照射により硬化する樹脂、例えば、可視光線硬化樹脂、紫外線硬化樹脂、赤外線硬化樹脂等である場合には、液滴２００中の結合スペーサ２３０がカラーフィルタ１００の表面に接触した状態で、当該樹脂を硬化させる光を照射することにより、結合スペーサ２３０をカラーフィルタ１０上に固着できる。この場合は、乾燥は必ずしも必要はない。また、意図しないところへ結合スペーサ２３０Ａが固着することを抑制すべく、マスクＭを介して光を照射することが好ましい。また、未固着の結合スペーサ２３０Ａは前述のようにして除去すればよい。
【００７８】
なお、硬化による固着と同時、又は、硬化による固着の後に、マスクＭを介してカラーフィルタ１００に対して赤外線を照射し、結合スペーサ２３０Ｇ周りの液体を乾燥させて結合スペーサ２３０Ｇとカラーフィルタ１００との固着力を増加させることも可能である。
【００７９】
（駆動基板の重ね工程）
つづいて、図１１に示すように、カラーフィルタ１００上に、結合スペーサ２３０を介して画素電極４０２（例えばＴＦＴ素子等）を有する液晶駆動基板４００を載せる。液晶駆動基板４００は、ガラス基板４０１上に、画素電極４０２や配向膜４０３等を設けたものである。
【００８０】
そして、カラーフィルタ１００液晶駆動基板４００との間が、従来のように、１つの単一スペーサ２２０によるのではなく、より精度良く数がコントロールされた複数の単一スペーサ２２０の集合体である結合スペーサ２３０によりそれぞれ支持されることになるので、パネルＧＡＰが均一になり表示がきれいになる。また、集合体であるため、スペーサが移動しにくくなり、また、局部加圧によりスペーサがつぶれることも起りにくい。
【００８１】
この後、液晶駆動基板４００とカラーフィルタ１００との間に液晶を充填すれば液晶表示装置３００が完成する。なお、カラーフィルタ１００上に液晶駆動基板４００を載せる前にカラーフィルタ１００上に液晶を滴下してもよい。
【００８２】
上述のように、本実施形態によれば、複数の単一スペーサ２２０を結合してなる結合スペーサ２３０を含むスペーサ含有液１２を用いているので、スペーサ含有液１２においては、結合スペーサ２３０がそれぞれあたかも１つの粒子として振舞う。そして、スペーサ含有液１２中における結合スペーサ２３０の濃度を調整することにより、吐出される液滴２００中におおむね１つの結合スペーサ２３０を含有させることが容易である。したがって、従来に比して、高精度に、所定の複数個の単一スペーサ２２０がカラーフィルタの所望の場所に配置される。
【００８３】
（第２実施形態）
続いて、第２実施形態について説明する。本実施形態では、図１における（ｅ）のように４つの結合スペーサが立体的に結合した結合スペーサ２３０を用いる。この場合、上述のような液滴の付着及び乾燥後に、図１２に示すような状態となる。そして、その後、カラーフィルタ１００上にカラーフィルタ１００を重ね、カラーフィルタ１００と液晶駆動基板４００とで結合スペーサ２３０を挟むことにより結合スペーサ２３０に対して所定の応力を与え、結合スペーサ２３０の各単一スペーサ２２０間の結合を解除させて、結合スペーサ２３０を構成していた各単一スペーサ２２０を１層に再配列させる。これにより、図１１のように、カラーフィルタ１００と液晶駆動基板４００との距離が単一スペーサ２２０の高さによって規定されることとなる。
【００８４】
ここで、結合スペーサ２３０が、単一スペーサ２２０同士を熱可塑性のバインダ２３５を介して結合したものである場合や、各単一スペーサ２２０の表面が熱可塑性樹脂により形成されており、結合スペーサ２３０が単一スペーサ２２０の表面同士を加熱により直接結合させたものである場合には、この重ね工程において赤外線ランプ等により結合スペーサ２３０を加熱することにより、比較的弱い応力で、単一スペーサ２２０を容易に再配列させることができ、また、再配列した状態で熱可塑性樹脂により再び単一スペーサ２２０を結合させて再配列した結合スペーサとすることができる。
【００８５】
（第３実施形態）
続いて、本発明に係る第３実施形態について説明する。第３実施形態では、図１３に示すように、第１実施形態及び第２実施形態のようなスペーサ配置装置１でなく、液滴噴霧ノズル２０２を有する噴霧装置２を用いてカラーフィルタ１００上に多数の液滴２００を噴霧により付着させる。
【００８６】
液滴噴霧ノズル２０２としては、例えば、２流体ノズル等を利用できる。この液滴噴霧ノズル２０２には、ラインＬ２０を介してブロア２０４が接続されていると共に、ラインＬ２２を介してポンプ２０６及び第１実施形態と同様の攪拌槽２０が接続されている。そして、ポンプ２０６によりスペーサ含有液１２が液滴噴霧ノズル２０２に供給されると共に、ブロア２０４によりエアーが液滴噴霧ノズル２０２に供給され、液滴噴霧ノズル２０２からスペーサ含有液の液滴２００が多数形成される。この多数の液滴２００は、液滴噴霧ノズル２０２に対向して配置されるカラーフィルタ１００の表面に付着する。なお、液滴噴霧ノズル２０２のオリフィス径、スペーサ含有液やエアーの圧力等の噴霧条件は、液滴の径が所望の大きさとなるように設定される。なお、各液滴２００は、それぞれ結合スペーサ２３０を好ましくは１個含んでいる。
【００８７】
このような噴霧法では、カラーフィルタ１００上における液滴２００の付着位置を第１実施形態のように制御することは困難であり、図１４に示すように、結合スペーサ２３０を含む液滴２００はカラーフィルタ１００上にほぼランダムに配置されることとなる。そして、液滴２００中の結合スペーサ２３０は、ブラックマトリクス１２０上に配置される結合スペーサ２３０Ｇと、ブラックマトリクス１２０以外の部分の上に配置される結合スペーサ２３０Ｈとに区別される。
【００８８】
続いて、図８に示すようなマスクＭ、すなわち、カラーフィルタ１００のブラックマトリクス１２０の部分に対応する部分が開口ＯＰとされ、他の部分が遮光部とされたストライプ状のマスクＭを介してカラーフィルタ１００のブラックマトリクス１２０に対して光を照射する。そうすると、ブラックマトリクス１２０上にある結合スペーサ２３０Ｇがブラックマトリクス１２０上に固着する一方、ブラックマトリクス１２０以外の部分には光が照射されないので、ブラックマトリクス１２０以外の部分の上にある結合スペーサ２３０Ｈはカラーフィルタ１００と固着しない。
【００８９】
固着方法としては、第１実施形態の如く、例えば、赤外線により液体を乾燥させる方法や、結合スペーサを硬化させる光を照射する等の方法が挙げられる。
【００９０】
そして、ブラックマトリクス１２０上の結合スペーサ２３０Ｇをカラーフィルタに固着させた後に、第１実施形態等と同様に、流水等により未固着結合スペーサ２３０Ｈをカラーフィルタ表面から除去すれば、図１５に示すように、ブラックマトリクス１２０上に選択的に結合スペーサ２３０Ｇを配置することができる。
【００９１】
その後、第１実施形態又は第２実施形態と同様に重ね工程を行えばよい。
【００９２】
（第４実施形態）
本実施形態では、図１６及び図１７に示すように、液滴２００でなく、スペーサ含有液１２の液膜２１０をカラーフィルタ１００上に付着させる。具体的には、公知の種々の塗布装置を用いてスペーサ含有液１２の液膜２１０をカラーフィルタ１００上に形成できる。例えば、図１６に示すダイコータ３等を用いて、液膜２１０の形成が可能である。また、第３実施形態のようなスプレーノズルによる液滴の噴霧を十分長時間行うことによっても液膜２１０の形成は可能である。
【００９３】
このような液膜２１０を形成すると、図１６及び図１７に示すように、液膜２１０中において、結合スペーサ２３０はカラーフィルタ１００上にほぼランダムに配置される。ここで、ブラックマトリクス１２０上に配置された結合スペーサを２３０Ｇとし、ブラックマトリクス１２０以外の部分の上に配置された結合スペーサを２３０Ｈとする。
【００９４】
その後、第３実施形態と同様に、マスクＭを介して光を照射すればよい。赤外線によりブラックマトリクス１２０上の結合スペーサ２３０Ｇ周りの液体を乾燥させることにより結合スペーサ２３０Ｇをカラーフィルタ１００に固着させても良く、また、光により結合スペーサ２３０Ｇの表面を硬化させて結合スペーサ２３０Ｇとカラーフィルタ１００とを固着させてもよい。そして、固着後に、未固着の結合スペーサ２３０Ｈを洗浄等により除去すればよい。これにより、図１５のように、ブラックマトリクス１２０上に選択的に結合スペーサ２３０が配置されることとなる。  その後、第１実施形態又は第２実施形態と同様に重ね工程を行えばよい。
【００９５】
なお、本発明は上記実施形態に限定されず様々な変形態様が可能である。例えば、各結合スペーサ２３０が有する単一スペーサ２２０の個数は複数であれば特に制限は無く、２個でも良いし、また、開口３７からの吐出に支障が無ければ数十個等でも良い。
【００９６】
また、上記実施形態では、ヘッド容器４２の開口３７から液滴２００を上向きに吐出しているが、下向きや横向きに吐出してもよい。
【００９７】
また、マスクＭの開口ＯＰの幅と、結合スペーサ２３０を配置させたい場所（例えば、ブラックマトリクス）の幅との関係は、概ね同等の関係とすればよく、光の種類（紫外線／可視光線／赤外線：種類によって直線性が異なる）、マスクとカラーフィルタとの距離、カラーフィルタの凹凸の程度、光源からカラーフィルタまで光がどのように到達するか（平行光か収束光か）等の性質に応じて、開口ＯＰの幅ＯＰＷ（図８参照）と、スペーサを配置させたい場所の幅（例えば、図３の１２０Ｗ）との関係は任意好適に設定できる。通常は、（開口の幅）≦（スペーサを配置させたい場所の幅）とすればよい。
【００９８】
また、カラーフィルタ以外の製造の際、例えば、TFT基板、また、球状スペーサによるセルギャップを必要とする液晶表示素子、さらにはギャップ制御を必要とするマルチモード光導波路やコネクターなどの光学デバイスなどを製造する際に、基板等に対してスペーサを配置するのに上記各実施形態の方法を用いることももちろん可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
このように、本発明によれば、所望の複数個の単一スペーサを基板上に配置できるので、より高機能の液晶ディスプレイ等の製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】図１は、単一スペーサ、及び単一スペーサを結合してなる結合スペーサを説明する模式図である。
【図２】図２は、本実施形態で使用するスペーサ散布装置の一例の概略構成図である。
【図３】図３は、本実施形態で使用するカラーフィルタの一例の断面図である。
【図４】図４は、カラーフィルタ上に液滴が散布された状態を示す上面図である。
【図５】図５は、図４のＶ−Ｖ矢視図である。
【図６】図６は、スペーサ含有液中の単一スペーサ又は結合スペーサの濃度が、Ａ：液滴体積中に約一個、及び、Ｂ：液滴体積中に約３個とした場合に、実際に１つの液滴中に含まれる単一スペーサ又は結合スペーサの個数の頻度分布を示すグラフである。
【図７】図７は、図４のカラーフィルタの液滴を乾燥させた状態を示す断面図である。
【図８】図８は、開口ＯＰを有するマスクＭを示す上面図である。
【図９】図９は、図４のカラーフィルタに対してマスクＭを介して光を照射することにより乾燥させた後の状態を示す矢視図であり、その場所は図４のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ面に対応する。
【図１０】図１０は、図９の状態のカラーフィルタ上から未固着の結合スペーサを除去する状態を示す断面図である。
【図１１】図１１は、カラーフィルタ上に液晶駆動基板を載置舌状態を示す断面図である。
【図１２】図１２は、カラーフィルタ上に４個の単一スペーサを結合した結合スペーサを固着させた状態を示す断面図である。
【図１３】図１３は、第３実施形態に係るスペーサ含有液滴散布方法を示す概念図である。
【図１４】図１４は、カラーフィルタ上に液滴が付着した状態を示す平面図である。
【図１５】図１５は、ブラックマトリクス上に選択的に結合スペーサが固着した状態を示す平面図である。
【図１６】図１６は、第４実施形態に係るスペーサ含有液膜形成方法を示す概念断面図である。
【図１７】図１７は、カラーフィルタ上に液膜が付着した状態を示す平面図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１２…スペーサ含有液、３７…開口、４２…ヘッド容器、１００…カラーフィルタ（基板）、２００…液滴（スペーサ含有液）、２０２…画素電極、２１０…液膜（スペーサ含有液）、２２０…単一スペーサ、２３０…結合スペーサ、３００…液晶表示装置、４００…液晶駆動基板（他の基板）。
【図１】
2007156182.tif 000003
【図２】
2007156182.tif 000004
【図３】
2007156182.tif 000005
【図４】
2007156182.tif 000006
【図５】
2007156182.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
2007156182.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2007156182.tif 000017
【図１６】
2007156182.tif 000018
【図１７】
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