(57)【要約】【課題】  スペーサ粒子を適正に配置することにより高品質な液晶表示装置を製造することが可能な液晶表示装置の製造方法を提供すること。【解決手段】  透明基板上にインクジェット方式によりスペーサ粒子を分散させた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を含むスペーサ領域を形成するスペーサ領域形成工程と、スペーサ領域が形成された透明基板を加熱することにより、スペーサ粒子分散液から揮発成分を蒸発させるとともに、スペーサ領域のスペーサ粒子を透明基板に固着させる乾燥工程と、スペーサ粒子が固着した透明基板を液体で洗浄することにより、スペーサ領域以外に存在するスペーサ粒子を除去する洗浄除去工程とを備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板間にスペーサ粒子を介在させることにより液晶層封入用のギャップを形成する液晶表示装置の製造方法であって、
基板上にインクジェット方式によりスペーサ粒子を分散させた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を含むスペーサ領域を形成するスペーサ領域形成工程と、
前記スペーサ領域が形成された基板を乾燥させることにより、スペーサ粒子分散液から揮発成分を蒸発させるとともに、前記スペーサ領域のスペーサ粒子と基板を固着させる乾燥工程と、
前記スペーサ粒子が固着した基板を液体で洗浄することにより、前記スペーサ領域以外に存在するスペーサ粒子を除去する洗浄除去工程と、
を備えることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法において、
前記洗浄除去工程においては、基板に対して、前記スペーサ領域のスペーサ粒子の大部分は除去されないが、前記スペーサ領域以外に存在するスペーサ粒子は除去される程度の圧力の液体を基板の表面に吐出する液晶表示装置の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の液晶表示装置の製造方法において、
前記液体は純水であり、前記洗浄除去工程においては、基板を水平方向に搬送しながら基板に向けて高圧の純水を噴出する液晶表示装置の製造方法。
【請求項４】
請求項２に記載の液晶表示装置の製造方法において、
前記液体は純水中に気体を混合させたものであり、前記洗浄除去工程においては、基板を水平方向に搬送しながら基板に向けて気体を混合させた高圧の純水を噴出する液晶表示装置の製造方法。
【請求項５】
請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法において、
前記乾燥工程は、基板を第１の温度で加熱するプリベーク工程と、基板を前記第１の温度よりも高い第２の温度で加熱するポストベーク工程とから構成される液晶表示装置の製造方法。
【請求項６】
請求項２乃至請求項５のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法において、
前記スペーサ領域形成工程において必要な量より多量のスペーサ分散液を吐出することにより、乾燥工程終了後に必要な量より多量のスペーサ粒子を基板に固着させるとともに、前記洗浄除去工程において前記必要な量を越えた余分なスペーサ粒子を前記スペーサ領域以外に存在するスペーサ粒子とともに除去する液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板間にスペーサ粒子を介在させることにより液晶層封入用のギャップを形成する液晶表示装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、２枚の基板の間に、透明電極、カラーフィルターおよびブラックマトリックスが配置され、さらに透明電極間の空間に液晶が封入された構成を有する。このときに、２枚の基板の間隔を規制し、液晶層の厚みを適正にするために、スペーサが形成される。
【０００３】
従来、このスペーサは、フォトリソ法を利用して形成されていたが、マスクを使用した工程が必要となり作業工程が煩雑となるばかりではなく、材料の使用効率が悪いという問題がある。このため、基板にインクジェット方式でスペーサ粒子を分散させたスペーサ粒子分散液を吐出することにより、スペーサ粒子でスペーサを形成する液晶表示装置の製造方法が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−４０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
インクジェット方式で液体を吐出したときには、サテライトと呼称される主液滴とは分離した微小な液滴が発生する。インクジェット方式においては、インクジェットノズルと基板とを相対的に移動させながら液体を吐出する方式であるため、サテライトと呼称される液滴は、主液滴とは異なる位置に滴下される。
【０００６】
このため、スペーサ粒子を分散させたスペーサ粒子分散液をインクジェットヘッドにより吐出した場合、スペーサとなるスペーサ領域以外の領域に滴下したサテライトにスペーサ粒子が存在する場合がある。このようなスペーサ粒子が液晶表示装置におけるカラーフィルター部分に存在すると、その部分の液晶分子が正常な配向動作を実行できないことから、光漏れや光抜けといった品質低下の原因となる。
【０００７】
この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、スペーサ粒子を適正に配置することにより高品質な液晶表示装置を製造することが可能な液晶表示装置の製造方法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】
請求項１に記載の発明は、基板間にスペーサ粒子を介在させることにより液晶層封入用のギャップを形成する液晶表示装置の製造方法であって、基板上にインクジェット方式によりスペーサ粒子を分散させた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を含むスペーサ領域を形成するスペーサ領域形成工程と、前記スペーサ領域が形成された基板を乾燥させることにより、スペーサ粒子分散液から揮発成分を蒸発させるとともに、前記スペーサ領域のスペーサ粒子と基板を固着させる乾燥工程と、前記スペーサ粒子が固着した基板を液体で洗浄することにより、前記スペーサ領域以外に存在するスペーサ粒子を除去する洗浄除去工程とを備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記洗浄除去工程においては、基板に対して、前記スペーサ領域のスペーサ粒子の大部分は除去されないが、前記スペーサ領域以外に存在するスペーサ粒子は除去される程度の圧力の液体を基板の表面に吐出する。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記液体は純水であり、前記洗浄除去工程においては、基板を水平方向に搬送しながら基板に向けて高圧の純水を噴出する。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記液体は純水中に気体を混合させたものであり、前記洗浄除去工程においては、基板を水平方向に搬送しながら基板に向けて気体を混合させた高圧の純水を噴出する。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の発明において、前記乾燥工程は、基板を第１の温度で加熱するプリベーク工程と、基板を前記第１の温度よりも高い第２の温度で加熱するポストベーク工程とから構成される。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項２乃至請求項５のいずれかに記載の発明において、前記スペーサ領域形成工程において必要な量より多量のスペーサ分散液を吐出することにより、乾燥工程終了後に必要な量より多量のスペーサ粒子を基板に固着させるとともに、前記洗浄除去工程において前記必要な量を越えた余分なスペーサ粒子を前記スペーサ領域以外に存在するスペーサ粒子とともに除去する。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１および請求項２に記載の発明によれば、スペーサ粒子を適正に配置することができ、高品質な液晶表示装置を製造することが可能となる。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、高圧の純水により、スペーサ領域のスペーサ粒子の大部分を残したまま、スペーサ領域以外に存在するスペーサ粒子を良好に除去することが可能となる。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、高圧の気体を混合させた純水により、スペーサ領域のスペーサ粒子の大部分を残したまま、スペーサ領域以外に存在するスペーサ粒子を良好に除去することが可能となる。
【００１７】
請求項５に記載の発明によれば、スペーサ粒子分散液から揮発成分を蒸発させるてスペーサ粒子を十分に凝縮させた後、それらのスペーサ粒子と基板を十分に固着させることが可能となる。
【００１８】
請求項６に記載の発明によれば、スペーサ領域以外に存在するスペーサ粒子を除去するときに、スペーサ領域以外に存在するスペーサ粒子とともにスペーサ領域に存在する必要な量を越えた余分なスペーサ粒子が除去されても、スペーサ領域において必要な量のスペーサ粒子を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明に係る液晶表示装置の製造方法を示すフローチャートである。
【図２】表面にスペーサ粒子分散液が吐出された後の透明基板１の一部を示す部分表面図である。
【図３】透明基板１を洗浄装置により洗浄する状態を示す模式図である。
【図４】透明基板１を洗浄装置により洗浄する状態を示す平面図である。
【図５】純水吐出ノズル３と透明基板１との距離Ｈ１を示す説明図である。
【図６】この発明の第２実施形態において透明基板１を洗浄装置により洗浄する状態を示す模式図である。
【図７】この発明の第２実施形態において透明基板１を洗浄装置により洗浄する状態を示す平面図である。
【図８】二流体ノズル８を備えたスプレーパイプ２の概要図である。
【図９】二流体ノズル８の一部を破断した斜視図である。
【図１０】二流体ノズル８と透明基板１との距離Ｈ２を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、この発明に係る液晶表示装置の製造方法を示すフローチャートである。
【００２１】
この液晶表示装置の製造方法は、液晶の封入工程等の前工程として実行されるものであり、透明基板間にスペーサ粒子を介在させることにより液晶層封入用のギャップを形成するためのものである。
【００２２】
この発明に係る液晶表示装置の製造方法を実行するときには、最初に、スペーサ領域生成工程を実行する（ステップＳ１）。このスペーサ領域生成工程においては、透明基板上にインクジェット方式によりスペーサ粒子を分散させた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を含むスペーサ領域を形成する。このときには、多数のインクジェットノズルを列設したインクジェットヘッドを透明基板に対して相対的に移動することにより、透明基板の表面にスペーサ粒子分散液を吐出するインクジェット方式の画像記録装置が使用される。
【００２３】
図２は、表面にスペーサ粒子分散液が吐出された後の透明基板１の一部を示す部分表面図である。
【００２４】
この透明基板１の表面には、それぞれレッドのカラーフィルターの領域Ｒと、グリーンのカラーフィルターの領域Ｇと、ブルーのカラーフィルターの領域Ｂと、これらの領域を区画するブラックマトリックス７の領域とが構成される。そして、スペーサ粒子分散液は、ブラックマトリックス７の領域に向けて吐出され、そこにスペーサ領域５が形成される。
【００２５】
このとき、インクジェット方式でスペーサ粒子分散液を吐出したときには、サテライトと呼称される主液滴とは分離した極微小な液滴が発生する。そして、インクジェットノズルと透明基板とを相対的に移動させながらスペーサ粒子分散液を吐出することから、サテライトと呼称される液滴は主液滴とは異なる位置に滴下される。この液滴にスペーサ粒子が存在していた場合には、図２における拡大図に示すように、スペーサ領域５から分離したスペーサ粒子６が透明基板１上に存在することになる。このようなスペーサ粒子６がカラーフィルター領域に存在すると、その部分の液晶分子が正常な配向動作を実行できないことから、光漏れや光抜けといった品質低下の原因となる。このため、この発明においては、後段の洗浄工程において、このスペーサ粒子６を除去するようにしている。
【００２６】
再度、図１を参照して、スペーサ領域生成工程に引き続き、乾燥工程を実行する（ステップＳ２）。この乾燥工程においては、透明基板１をホットプレートに搬送し、この透明基板１をホットプレート上で摂氏１００度〜摂氏２００度程度まで加熱することにより、スペーサ粒子分散液から揮発成分を蒸発させるとともに、スペーサ領域５のスペーサ粒子を透明基板１に固着させる工程である。
【００２７】
この工程においては、最初にスペーサ粒子分散液から揮発成分が蒸発することから、表面張力によりスペーサ領域５のスペーサ粒子同士が互いに集まって接触する。そして、それらが焼成されて互いに固着するとともに、透明基板１の表面に対しても強い力で固着する。このとき、スペーサ領域５以外に存在するスペーサ粒子は、単一でそこに存在することから、透明基板１の表面に固定はされるが強い力で固着することはない。
【００２８】
なお、この乾燥工程は、基板を第１の温度で加熱するプリベーク工程と、基板を前記第１の温度よりも高い第２の温度で加熱するポストベーク工程とから構成されることが好ましい。このような構成とすることにより、スペーサ粒子分散液から揮発成分を蒸発させるてスペーサ粒子を十分に凝縮させた後、それらのスペーサ粒子と基板を十分に固着させることが可能となる。
【００２９】
乾燥工程が終了すれば、洗浄除去工程を実行する（ステップＳ３）。この洗浄除去工程は、透明基板１を洗浄装置まで搬送し、乾燥焼成後の透明基板１を高圧の純水で洗浄することにより、スペーサ領域５以外に存在するスペーサ粒子６を除去する工程である。
【００３０】
図３は透明基板１を洗浄装置により洗浄する状態を示す模式図であり、図４はその平面図である。また、図５は、純水吐出ノズル３と透明基板１との距離Ｈ１を示す説明図である。
【００３１】
乾燥焼成後の透明基板１は、複数の搬送ローラ４により図３および図４で示す矢印方向に搬送される。そして、その透明基板１の上方に配置された複数の純水吐出ノズル３を備えたスプレーパイプ２から、搬送中の透明基板１の表面に高圧の純水が噴出される。なお、図４においては、純水吐出ノズル３の位置を模式的に示しているが、この純水吐出ノズル３は、スプレーパイプ２の下面に配設されている。
【００３２】
このとき透明基板１に吐出される純水の圧力は、図２に示すスペーサ領域５のスペーサ粒子の大部分は除去されないが、スペーサ領域５以外に存在するスペーサ粒子６は除去される程度の圧力である。すなわち、スペーサ領域５においては、乾燥工程においてスペーサ粒子が互いに強く固着するとともに、透明基板１の表面に対しても強い力で固着する。これに対して、スペーサ領域５以外に存在するスペーサ粒子６は、透明基板１の表面に固定はされるが強い力で固着することはない。このため、透明基板１に吐出される純水の圧力、透明基板１の搬送速度、および、図５に示す透明基板１の表面と純水吐出ノズル３との距離Ｈ１等を適切に制御することにより、スペーサ領域５以外に存在するスペーサ粒子６を選択的に除去することが可能となる。
【００３３】
実際には、例えば、透明基板１を毎秒３ｍｍの速度で搬送しながら、透明基板１の表面と純水吐出ノズル３との距離Ｈ１を５０ｍｍとして、純水吐出ノズル３から圧力が５ＭＰａ（メガパスカル）の純水を噴出した場合に、スペーサ領域５のスペーサ粒子の大部分を除去することなく、スペーサ領域５以外に存在するスペーサ粒子６を除去することが可能であった。
【００３４】
また、別の実験によれば、スペーサ領域５のスペーサ粒子の大部分を除去することなく、スペーサ領域５以外に存在するスペーサ粒子６を好適に除去するための条件として、透明基板１の搬送速度は毎分５０ｃｍ乃至３００ｃｍとすることが好ましく、純水の圧力は２．５ＭＰａ乃至１０．０ＭＰａとすることが好ましく、透明基板１の表面と純水吐出ノズル３との距離Ｈ１は１５ｍｍ乃至６０ｍｍとすることが好ましいことが確認されている。
【００３５】
なお、上述したスペーサ領域生成工程においては、スペーサ領域５に対して必要な量より多量のスペーサ分散液を吐出することにより、乾燥工程終了後に必要な量より多量のスペーサ粒子を基板に固着させている。そして、洗浄除去工程において必要な量より多量のスペーサ粒子をスペーサ領域５以外に存在するスペーサ粒子６とともに除去している。
【００３６】
洗浄除去工程においては、スペーサ領域５におけるスペーサ粒子の一部も除去されるが、除去されるスペーサ粒子はスペーサ領域５の最も外側に配置されたスペーサ粒子であることが多い。このため、スペーサ領域５に対して必要な量より多量のスペーサ分散液を吐出した後、スペーサ粒子分散液から揮発成分を蒸発させてスペーサ粒子を凝縮させたときに、スペーサ粒子の占める面積を必要な面積より大きくしておく。このような状態で洗浄除去工程を実行した場合には、スペーサ領域５以外に存在するスペーサ粒子６とともにスペーサ領域５の最も外側に配置されたスペーサ粒子も除去されることになる。このため、スペーサ領域において必要な量のスペーサ粒子を確保することができる。
【００３７】
以上の工程が完了すれば、透明基板１上には、スペーサ領域５のみにスペーサ粒子が存在することになる。このため、スペーサ粒子を適正に配置することが可能となる。そして、その後連続して、液晶表示装置の製造工程を順次実行することにより、高品質な液晶表示装置を製造することが可能となる。
【００３８】
次に、この発明の他の実施形態について説明する。図６は、この発明の第２実施形態において透明基板１を洗浄装置により洗浄する状態を示す模式図であり、図７はその平面図である。
【００３９】
上述した実施形態においては、高圧の純水を透明基板１の表面に噴出して、スペーサ領域５以外に存在するスペーサ粒子６を洗浄除去している。これに対して、この第２実施形態においては、気体と純水とが混合された流体を形成する二流体ノズル８を使用し、高圧の気体と高圧の純水とが混合された流体により、透明基板１を洗浄除去処理するようにしている。
【００４０】
乾燥焼成後の透明基板１は、複数の搬送ローラ４により図６および図７で示す矢印方向に搬送される。そして、その透明基板１の上方に配置された複数の二流体ノズル８を備えたスプレーパイプ２から、搬送中の透明基板１の表面に高圧の気体を混合させた高圧の純水が噴出される。なお、図７においては、二流体ノズル８の位置を模式的に示しているが、この二流体ノズル８は、スプレーパイプ２の下面に配設されている。
【００４１】
図８は二流体ノズル８を備えたスプレーパイプ２の概要図であり、図９は二流体ノズル８の一部を破断した斜視図である。さらに、図１０は、二流体ノズル８と透明基板１との距離Ｈ２を示す説明図である。
【００４２】
図８に示すように、二流体ノズル８は、スプレーパイプ２に、下を向く状態で１６個配設されている。そして、スプレーパイプ２には、気体の流入管８５と純水の流入管８６とが配設されている。図９に示すように、二流体ノズル８は、流入管８５から供給された気体と、流入管８６から供給された純水とを混合して、吐出口８４より吐出する構成を有する。
【００４３】
このような二流体ノズル８から透明基板１に吐出される気体を混合させた純水の圧力は、上述した実施形態と同様、図２に示すスペーサ領域５のスペーサ粒子の大部分は除去されないが、スペーサ領域５以外に存在するスペーサ粒子６は除去される程度の圧力である。
【００４４】
実際には、例えば、透明基板１を毎分２００ｃｍの速度で搬送しながら、透明基板１の表面と二流体ノズル８との距離Ｈ２を５０ｍｍとして、二流体ノズル８から圧力が０．４ＭＰａの純水と圧力が０．４ＭＰａの空気とを混合したものを噴出する動作を２回繰り返した後に透明基板１を観察したところ、スペーサ領域５以外に存在するスペーサ粒子６が除去される確率は５１．０％であり、スペーサ領域５のスペーサ粒子が除去されずに残っている確率は９９．２％であった。
【００４５】
また、これと同一の条件で、透明基板１の搬送速度を毎分１００ｃｍとしたところ、スペーサ領域５以外に存在するスペーサ粒子６が除去される確率は７９．０％であり、スペーサ領域５のスペーサ粒子が除去されずに残っている確率は９５．４％であった。
【００４６】
また、別の実験によれば、スペーサ領域５のスペーサ粒子の大部分を除去することなく、スペーサ領域５以外に存在するスペーサ粒子６を好適に除去するための条件として、透明基板１の搬送速度は毎分５０ｃｍ乃至３００ｃｍとすることが好ましく、純水および気体の圧力は０．１ＭＰａ乃至１．０ＭＰａとすることが好ましく、透明基板１の表面と純水吐出ノズル３との距離Ｈ１は１５ｍｍ乃至６０ｍｍとすることが好ましいことが確認されている。
【００４７】
なお、上述した実施形態においては、基板を純水で洗浄することによりスペーサ領域５以外に存在するスペーサ粒子６を除去する洗浄除去工程において、透明基板１に対して、スペーサ領域５のスペーサ粒子の大部分は除去されないがスペーサ領域５以外に存在するスペーサ粒子６は除去される程度の圧力の純水または気体を混合させた純水を透明基板１の表面に吐出するようにしている。しかしながら、この発明はそのような形態に限定されるものではない。
【００４８】
すなわち、微細な気体を純水中に溶かし込んだマイクロバブル洗浄液を利用して透明基板１を洗浄除去処理するようにしてもよい。また、超音波振動が付与された純水により透明基板１を洗浄除去処理することも可能である。さらには、純水以外の薬液等の液体を用いてもよい。
【００４９】
さらに、上述した実施形態における乾燥工程では、透明基板１をホットプレートに搬送して加熱することによりスペーサ粒子分散液から揮発成分を蒸発させるとともに、スペーサ領域５のスペーサ粒子を透明基板１に固着させたが、本発明の乾燥工程はこれに限らず、真空乾燥やその他の乾燥方法により透明基板１におけるスペーサ粒子分散液から揮発成分を蒸発させた後に、透明基板１を加熱することによりスペーサ領域５のスペーサ粒子を透明基板１に固着させるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１      透明基板
２      スプレーパイプ
３      純水吐出ノズル
４      搬送ローラ
５      スペーサ領域
６      スペーサ粒子
７      ブラックマトリックス
８      二流体ノズル
８４    吐出口
８５    気体の流入管
８６    液体の流入管
【図１】
2009265639.tif 000003
【図２】
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【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】
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【図１０】
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