JP2004094194A - スペーサー配設方法、電気光学装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】一層正確に所定位置にスペーサーを配設することが可能なスペーサーの配設方法と、そのスペーサー配設方法を用いた電気光学装置の製造方法とを提供する。
【解決手段】本発明のスペーサー配設方法は、液滴吐出装置を用いて電気光学装置用基板上の所定位置にスペーサー１２５を配設する方法であって、液滴吐出装置により電気光学装置用基板上に液滴を吐出する工程を含み、該液滴として、沸点が１５０℃〜２５０℃で、粘度が１０ｍＰａ・ｓ〜４０ｍＰａ・ｓの溶媒にスペーサーを懸濁させたものを用いたことを特徴とする。
【選択図】 図４
【解決手段】本発明のスペーサー配設方法は、液滴吐出装置を用いて電気光学装置用基板上の所定位置にスペーサー１２５を配設する方法であって、液滴吐出装置により電気光学装置用基板上に液滴を吐出する工程を含み、該液滴として、沸点が１５０℃〜２５０℃で、粘度が１０ｍＰａ・ｓ〜４０ｍＰａ・ｓの溶媒にスペーサーを懸濁させたものを用いたことを特徴とする。
【選択図】 図４
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスペーサーの配設方法及び電気光学装置の製造方法に係り、特に、所定の位置にスペーサーを配設する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶装置として、下側基板と上側基板とがそれぞれの基板の周縁部においてシール材を介して所定間隔で貼着され、これら一対の基板間に液晶層が封入された構成のものがある。このような液晶装置においては、各基板間に、これら基板間隔を基板面内で均一にするべく球状のスペーサーが多数配設されている。このようなスペーサーを基板上に配設する方法として、インクジェット装置を用いた方法が知られている。この場合、インクジェット用の溶媒が必要となるが、そのような溶媒として、例えば特許文献１には水とイソプロピルアルコールの混合液を用いた例が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−７２２１８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に、インクジェット装置を用いてスペーサーと溶媒の混合液を基板表面に吐出し、スペーサーを基板の所定位置に配設する場合、インクジェットノズルから吐出された溶媒とスペーサーの混合液は球状に近い状態で基板に向かって滴下していき、基板到達時には１つの液滴として基板表面に広がるのが理想的である。しかしながら、上記のような特許文献１に開示されたような溶媒、特に水を中心とする溶媒によると、粘度が低いため、インクジェットノズルからスペーサーと溶媒の混合液を安定して吐出する事ができない場合がある。
【０００５】
具体的には、インクジェットノズルから吐出された液滴は、粘度が低いため必ずしも１つの液滴としてまとまらず、複数の液滴に別れて基板表面に滴下していく場合があり、仮に１つの液滴として基板表面に到達しても、基板到達と同時に複数の液滴に別れ飛散する場合もある。このような場合、目的の位置にスペーサーを配設することが困難となってスペーサー配設位置にバラツキが生じ、ひいては液晶装置にセル厚ムラが生じ表示不良を生じる惧れもある。
【０００６】
また、滴下した後、溶媒を蒸発させることにより、所定位置にスペーサーが配設されることとなるが、この場合も溶媒の沸点が低いと蒸発スピードが速くなり過ぎ、最終的にスペーサーの配設される場所にバラツキが生じてしまう場合がある。さらに極端な場合には、基板表面で溶媒が沸騰し、スペーサーが基板上で飛び散る等の不具合も生じる場合がある。
【０００７】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、一層正確に所定位置にスペーサーを配設することが可能なスペーサーの配設方法と、そのスペーサー配設方法を用いた電気光学装置の製造方法とを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のスペーサー配設方法は、液滴吐出装置を用いて電気光学装置用基板上の所定位置にスペーサーを配設する方法であって、前記液滴吐出装置により前記電気光学装置用基板上に液滴を吐出する工程を含み、該液滴は、沸点が１５０℃〜２５０℃で、粘度が１０ｍＰａ・ｓ〜４０ｍＰａ・ｓの溶媒にスペーサーを懸濁させたものであることを特徴とする。
【０００９】
このような液滴吐出装置を用いたスペーサー配設方法によると、スペーサーを懸濁させる溶媒の沸点を１５０℃〜２５０℃としたため、液滴の滴下後、溶媒の蒸発速度が速過ぎず、上述したようなスペーサーの配設位置にバラツキが生じ難くなるとともに、滴下途上の基板表面で溶媒が蒸発する等の不具合も生じ難く、スペーサーを所定位置に正確に配設することが可能となる。また、溶媒の粘度を１０ｍＰａ・ｓ〜４０ｍＰａ・ｓとしたため、１つの液滴が、滴下途上において複数に別れることなく、まとまった球状の状態で滴下され、また基板到達と同時に複数に飛散する不具合も生じ難くなり、スペーサーの定点配置を確実に実現することが可能となる。
【００１０】
なお、溶媒の沸点を１５０℃未満とすると、溶媒の蒸発速度が速くなり過ぎて、スペーサーの配設位置にバラツキが生じる場合がある。一方、溶媒の沸点が２５０℃を超えるものとすると、溶媒を蒸発させるための加熱温度又は加熱時間をいたずらに増やすこととなり、電気光学装置用基板において変形等の不具合が生じる場合があり、特に電気光学物質を配向させるための配向膜を付与したものにあっては該配向膜において配向乱れが生じる場合がある。なお、溶媒の沸点が１８０℃未満の場合に、極稀ではあるが液滴が１点に集まらないことがあるため、溶媒の沸点としては好ましくは１８０℃〜２５０℃とするのが良い。
【００１１】
また、溶媒の粘度を１０ｍＰａ・ｓ未満とすると、液滴が滴下途上において複数に分散したり、基板との衝突により複数に飛散する等の不具合が生じる場合がある。一方、溶媒の粘度が４０ｍＰａ・ｓを超えるものとすると、液滴吐出装置の吐出口から液滴を安定して吐出することが困難となる場合があり、吐出口先端に液滴が溜まってしまう等の不具合が生じる場合もある。なお、溶媒の粘度が２０ｍＰａ・ｓ未満の場合には、液滴が基板に到達した後、極稀ではあるが基板上で複数に飛散する場合があり、また溶媒の粘度が３５ｍＰａ・ｓを超えると、極稀ではあるが液滴が吐出できない場合があるため、溶媒の粘度としては好ましくは２０ｍＰａ・ｓ〜３５ｍＰａ・ｓとするのが良い。
【００１２】
本発明のスペーサー配設方法においては、液滴を滴下した後、電気光学装置用基板を６０℃〜１５０℃に加熱し、溶媒を蒸発させるものとすることができる。溶媒として沸点が１５０℃〜２５０℃のものを用いたため、加熱温度を６０°〜１５０℃に設定すると、蒸発速度を適当な速さにすることができ、スペーサーの配設位置にバラツキが生じることを防止ないし抑制することができる。加熱温度を６０℃よりも低くすると、加熱時間が長くなりすぎる場合があり、加熱時間を１５０℃よりも高くすると、特に電気光学物質を配向させるための配向膜を付与したものにあっては該配向膜において配向乱れが生じる場合がある。なお、蒸発工程における基板加熱温度は、好ましくは９０℃〜１４０℃とするのが良い。
【００１３】
また、液滴を吐出する工程において、該液滴を電気光学装置用基板の非画素領域にのみ滴下するものとすることもできる。本発明のスペーサー配設方法は、液滴吐出装置を用いているため任意の位置にスペーサーを配設することが可能であるが、特に電気光学装置においては画素間の非画素領域（ブラックマトリクス）にスペーサーを配設することが好ましく、この場合、例えばスペーサー周りに生じ得る液晶配向不良の表示に対する影響を小さくすることができる。
【００１４】
本発明に用いる溶媒としては、非含水溶媒を用いることができる。水を含むと粘度低下を招く上、沸点が約１００℃ということもあって、スペーサーの配設位置にバラツキを生じる場合がある。具体的に本発明に用いることが可能な溶媒として、１−ノナノール、３，５，５−トリメチル−１−ヘキサノール、１−デカノール、１−ドデカノール、１，２−エタンジオール、２−ブテン−１，４−ジオール、２−メチル−２，４−ペンタジオール、フェノール、２−ピロリドン、２−フェノキシエタノール、２，２’−ジヒドロキシジエチルエーテル、２−（２−メトキシエトキシ）エタノールから選択される１の溶媒、若しくは選択される２以上の溶媒を混合したものを例示することができる。
【００１５】
次に、本発明の電気光学装置の製造方法は、一対の基板間に電気光学物質を挟持してなる電気光学装置の製造方法であって、一対の基板のうちの少なくとも一方に、上記記載のスペーサー配設方法によりスペーサーを配設する工程を含むことを特徴とする。このような方法により、電気光学装置においてスペーサーを所定位置に配設することが可能となり、特にスペーサーを面内で均一に配設することが可能となるため、基板間隔が面内で不均一となるような不具合発生を防止ないし抑制することができ、それに伴う表示不良も生じ難くなる。
【００１６】
なお、本発明に用いることが可能な液滴吐出装置としては、例えば入力される駆動波形に応じて伸縮可能な振動子と、該振動子により液滴を吐出する吐出部とが設けられた液滴吐出ヘッドを備え、該液滴吐出ヘッドを吐出対象物に対して相対的に移動させつつ、前記駆動波形により吐出部を駆動して液滴を吐出させる液滴吐出装置、具体的にはインクジェット装置を例示することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しつつ説明する。
本実施形態では、インクジェット装置を用いることにより、吐出される液滴の吐出位置及び吐出回数を任意に設定可能とし、電気光学装置用基板上の所定位置に所定量のスペーサー分散溶液を吐出可能としている。電気光学装置用基板上にスペーサー分散溶液を吐出した後、スペーサー分散溶液の溶媒を自然蒸発あるいは加熱蒸発させることにより、電気光学装置用基板上の所定位置に所定個数のスペーサーを配設させている。
【００１８】
図１及び図２は、本実施形態で用いたインクジェット装置におけるインクジェットノズル３００の斜視図及び断面図である。インクジェットノズル３００は、図１に示すように、例えばステンレス製のノズルプレート３１０と振動板３２０とを備え、両者は仕切部材（リザーバプレート）３３０を介して接合されている。ノズルプレート３１０と振動板３２０との間には、仕切部材３３０によって複数の空間３４０と液溜まり３５０とが形成されている。各空間３４０と液溜まり３５０の内部はスペーサー分散溶液が満たされており、各空間３４０と液溜まり３５０とは供給口３６０を介して連通している。さらに、ノズルプレート３１０には、空間３４０からスペーサー分散溶液を噴射するためのノズル孔３７０が設けられている。一方、振動板３２０には液溜まり３５０にスペーサー分散溶液を供給するための孔３８０が形成されている。
【００１９】
また、図２に示すように、振動板３２０の空間３４０に対向する面と反対側の面上には圧電素子３９０が接合されている。この圧電素子３９０は一対の電極４００の間に位置し、通電すると圧電素子３９０が外側に突出するように撓曲し、同時に圧電素子３９０が接合されている振動板３２０も一体となって外側に撓曲する。これによって空間３４０の容積が増大する。したがって、空間３４０内に増大した容積分に相当するスペーサー分散溶液が液溜まり３５０から供給口３６０を介して流入する。次に、圧電素子３９０への通電を解除すると、圧電素子３９０と振動板３２０はともに元の形状に戻る。これにより、空間３４０も元の容積に戻るため、空間３４０内部のスペーサー分散溶液の圧力が上昇し、ノズル孔３７０から電気光学装置用基板に向けてスペーサー分散溶液の液滴４１０が吐出される。
【００２０】
このようなインクジェットノズル３００を備えるインクジェット装置によれば、スペーサー分散溶液の滴下位置を制御することができ、本実施形態では電気光学装置用基板の非画素領域のみにスペーサー分散溶液を滴下するものとしている。スペーサー分散溶液を電気光学装置用基板上に滴下した後、該基板を加熱して溶媒を蒸発させ、スペーサーを基板の所定位置に配設することを可能としている。
【００２１】
本実施形態の場合、上記スペーサー分散溶液の溶媒として、沸点が１５０℃〜２５０℃で、粘度が１０〜４０ｍＰａ・ｓのものを用いており、具体的には、非水系の溶媒、例えば１−ドデカノール、１，２−エタンジオール、２−ブテン−１，４−ジオール、２−メチル−２，４−ペンタジオール、フェノール、２−ピロリドン、２−フェノキシエタノール、２，２’−ジヒドロキシジエチルエーテル、２−（２−メトキシエトキシ）エタノール、若しくはこれらの混合溶媒を用いている。
【００２２】
これら溶媒の蒸発は常温では進み難く、例えば６０℃〜１５０℃程度加熱することで、基板に対して過剰の熱を加えることなく、適当な蒸発速度で蒸発を行うことが可能となる。また、比較的高い粘度を備えるため、ノズル孔３７０から吐出される液滴４１０が、滴下途上で複数に分散されることなく１つの球状液滴のまま滴下されることとなり、さらに基板上に着弾した際にも、複数に飛散することも殆どなく、所定の位置に１の液滴を確実に滴下することが可能となる。
【００２３】
以上のようなインクジェット装置を用いたスペーサー配設方法は、種々の電気光学装置用のスペーサー配設方法として適用可能であるが、本実施の形態では液晶表示装置用のスペーサーを配設する際に適用した。以下、本発明に係るスペーサー配設方法を適用した液晶表示装置の構成について説明する。
【００２４】
図３は、上記スペーサー配設方法を適用した方法にて製造される液晶表示装置の一実施形態を示す断面模式図で、図４はスペーサーの配設位置を示す平面模式図である。なお、本実施形態においては、各図において各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。
【００２５】
液晶表示装置２００は、対向して配置された上基板１０１と下基板１０２との間にはスペーサー１２５（図４参照）を介して液晶層１０４が挟持されてなり、該液晶層１０４をシール材１０５で封止した液晶パネル１００と、この液晶パネル１００の背面側（図示下側）に配設されたバックライト（照明装置）１３０とを備えて構成されている。液晶パネル１００の上基板１０１の内面側（液晶層１０４側）には、カラーフィルタ層１１１と、カラーフィルタ層１１１の各色間に形成された遮光膜１１０と、これらカラーフィルタ層１１１及び遮光膜１１０を覆う平坦化膜１１２と、共通電極１１３と、配向膜１１５とが形成されており、上基板１０１の外面側（図示上面側）には偏光層１１９が形成されている。
【００２６】
一方、液晶パネル１００の下基板１０２の内面側（液晶層１０４側）には、基板面内においてマトリクス状に配列された画素電極１２０と、その画素電極１２０の上層に形成された配向膜１１６とが設けられ、また、下基板１０２の外面側には偏光層１２９が設けられている。
【００２７】
液晶表示装置２００においては、上基板１０１と下基板１０２との間には上述した通りスペーサー１２５が設けられているが、図４に示すように、各色のカラーフィルタ層１１１の間に形成された遮光膜１１０の形成領域に対応してスペーサー１２５が位置決めされている。言い換えると、各画素電極１２０の境界領域、すなわち非画素領域にのみスペーサー１２５が配設されている。したがって、スペーサー１２５に基づく表示への不具合発生（例えばスペーサー周りの光抜け等）は殆どないものとなる。なお、液晶表示装置２００を製造する際には、一対の基板のうちの一方について電極及び配向膜等を予め形成しておき、その上に上記インクジェット装置を用いてスペーサー分散溶液を滴下し、溶媒を蒸発させた後に、他方の基板との間に液晶を挟持させつつ各基板を封止するものとしている。
【００２８】
（実施例）
以下、本発明の実施例について説明する。
［第１実施例］
図１及び図２に示したインクジェットノズル３００を備えたインクジェット装置を用いて、スペーサーの配設を行った。
本実施例においてはノズル径を２０μｍとし、１回の液滴の吐出量を約２０ｐリットルとするとともに、当該ノズル３００と基板（下側基板１０２）との間の距離を８００μｍとして、表１に示す各溶剤にスペーサーを分散させて吐出したときの、当該ノズル３００からの吐出状態、液滴の基板到達後の形状等を調査した。ポリプロピレングリコールは粘度と吐出状態の関係を調査する為に平均分子量を振ったサンプルを用い、スペーサーの配置状態の確認は行っていない。また、吐出後、基板を１５０℃で３分乾燥を行い、溶剤蒸発後のスペーサーの配置状態について調査した。なお、基板は図３に示した下基板１０２に係るもので、電極及び配向膜（膜厚５００Å）を形成したものであり、用いたスペーサーは球径３．７５μｍの樹脂製の球状スペーサーである。
【００２９】
【表１】
【００３０】
表１において、液滴吐出性×は、基板に着弾した後に液滴が飛散する、若しくは液滴が十分に吐出できないもの、また該液滴吐出性△は、基板着弾後、極稀に液滴が飛散したもの、さらに該液滴吐出性○は、基板着弾後の飛散が発生せず安定して吐出ができたものである。一方、スペーサーの配置状態×は、スペーサーを目的位置に集めることができなかったもの、配置状態△は、極稀にスペーサーが目的位置に集まらなかったもの、配置状態○は、スペーサーを目的の１点に集めることができたものを意味している。
【００３１】
表１に示すように、粘度が１０ｍＰａ・ｓ未満の１−ヘプタノール、２−メチル−１−ペンタノール、２−ヘプタノール、３−ヘプタノール、１−オクタノールを溶剤として用いた場合、液滴が基板に到達した後に液滴が飛散し、それに伴いスペーサーも基板上で飛散して、結果的にスペーサーを所定位置に散布できなかった。また、特に粘度の低い１−ヘプタノール、２−メチル−１−ペンタノール、２−ヘプタノールを用いた場合には、滴下途上において液滴が分散して所定位置に滴下できない場合もあった。なお、粘度が１０ｍＰａ・ｓ以上であっても、２０ｍＰａ・ｓ未満の溶媒を用いた場合には、基板着弾後、極稀に液滴が飛散する場合があった。
【００３２】
また、粘度が４０ｍＰａ・ｓを超える１，２−プロパンジオール、ポリプロピレングリコール（平均分子量５５０，７５０）を溶剤として用いた場合、液滴がノズルより安定して吐出できず、ノズル先端に溜まってしまう場合があった。なお、粘度が４０ｍＰａ・ｓ以下のものであっても、３５ｍＰａ・ｓを超える溶媒を用いた場合には、極稀に液滴が安定して吐出されない場合があった。
【００３３】
一方、沸点が１５０℃未満の２−メチル−１−ペンタノールを溶剤として用いた場合、溶剤の蒸発速度が速く、全てのスペーサーを所定の位置に集めることができなかった。これは、基板を加熱することにより、溶剤は徐々に蒸発し最終的には１点に集まり蒸発して無くなるが、１つの液滴の中にスペーサーが複数存在すると、基板表面の液滴が小さくなるに従い、スペーサーも液滴の中に含まれた状態で集まってくるものの、溶剤の蒸発速度が速過ぎるために、各スペーサーが１点に集まることができなかったためと考えられる。なお、溶媒の沸点が１５０以上であっても、１８０℃未満の場合には、極稀にスペーサーが１点に集まらない場合があった。
【００３４】
また、沸点が２５０℃を超える１−ドデカノールでは、蒸発速度が遅くなり過ぎ、本実施例の過熱条件では十分に溶剤を蒸発させることができなかった。なお、加熱を余剰に行ったところ溶剤を蒸発させることができたが、基板への加熱の影響、特に配向膜の配向性悪化が生じる場合があった。
【００３５】
以上の結果から、スペーサーの配設工程においてインクジェット装置を用いる場合、インクジェット用の溶剤としては、粘度が１０ｍＰａ・ｓ〜４０ｍＰａ・ｓで、沸点が１５０℃〜２５０℃の場合に、配向膜を含む基板に対してダメージを与えずに、安定した液滴の吐出、並びにスペーサーの定点配置が可能となることが分かり、更に好ましくは、粘度が２０ｍＰａ・ｓ〜３５ｍＰａ・ｓで、沸点が１８０℃〜２５０℃の溶媒を用いれば、液滴吐出性を一層安定化することができるとともに、スペーサーの配置の確実性を一層高めることができることが分かった。
【００３６】
［第２実施例］
図１及び図２に示したインクジェットノズル３００を備えたインクジェット装置を用いて、スペーサーの配設を行った。
本実施例においてはノズル径を２０μｍとし、１回の液滴の吐出量を約２０ｐリットルとするとともに、当該ノズル３００と基板（下側基板１０２）との間の距離を８００μｍとして、表１に示す各溶剤にスペーサーを分散させて吐出したときの、当該ノズル３００からの吐出状態、液滴の基板到達後の形状等を調査した。ポリプロピレングリコールは粘度と吐出状態の関係を調査する為に平均分子量を振ったサンプルを用い、スペーサーの配置状態の確認は行っていない。また、吐出後、基板を６０℃で３分乾燥を行い、溶剤蒸発後のスペーサーの配置状態について調査した。なお、基板は図３に示した下基板１０２に係るもので、電極及び配向膜（膜厚５００Å）を形成したものであり、用いたスペーサーは球径６．０μｍの樹脂製の球状スペーサーである。
【００３７】
【表２】
【００３８】
なお、表２において、液滴吐出性及びスペーサーの配置状態に関する結果（×、△、○）は、表１と同じ内容を意味するものである。
【００３９】
表２に示すように、粘度が１０ｍＰａ・ｓ未満の１−ブタノール、２−メチル−１−ペンタノール、２−ヘプタノール、３−ヘプタノール、１−オクタノールを溶剤として用いた場合、液滴が基板に到達した後に液滴が飛散し、それに伴いスペーサーも基板上で飛散して、結果的にスペーサーを所定位置に散布できなかった。また、特に粘度の低い１−ブタノール、２−メチル−１−ペンタノール、２−ヘプタノールを用いた場合には、滴下途上において液滴が分散して所定位置に滴下できない場合もあった。なお、粘度が１０ｍＰａ・ｓ以上であっても、２０ｍＰａ・ｓ未満の溶媒を用いた場合には、基板着弾後、極稀に液滴が飛散する場合があった。
【００４０】
また、粘度が４０ｍＰａ・ｓを超える１，２−プロパンジオール、ポリプロピレングリコール（平均分子量５５０，７５０）を溶剤として用いた場合、液滴がノズルより安定して吐出できず、ノズル先端に溜まってしまう場合があった。なお、粘度が４０ｍＰａ・ｓ以下のものであっても、３５ｍＰａ・ｓを超える溶媒を用いた場合には、極稀に液滴が安定して吐出されない場合があった。
【００４１】
一方、沸点が１５０℃未満の２−メチル−１−ペンタノールを溶剤として用いた場合であっても、加熱温度が６０℃と低いため複数のスペーサーを１点に集めることが可能となったが、この場合、粘度が低いため液滴の飛散等が生じ、スペーサーを所定位置に配置させることができない場合があった。なお、沸点が１１８℃の１−ブタノールを用いた場合は、加熱温度が６０℃と低いにも拘らず、蒸発速度が速過ぎてスペーサーを１点に集めることができなかった。また、溶媒の沸点が１５０以上であっても、１８０℃未満の場合には、極稀にスペーサーが１点に集まらない場合があった。
【００４２】
また、沸点が２５０℃を超える１−ドデカノールでは、蒸発速度が遅くなり過ぎ、本実施例の過熱条件では十分に溶剤を蒸発させることができなかった。なお、加熱を余剰に行ったところ溶剤を蒸発させることができたが、基板への加熱の影響、特に配向膜の配向性悪化が生じる場合があった。
【００４３】
以上の結果から、スペーサーの配設工程においてインクジェット装置を用いる場合、インクジェット用の溶剤としては、粘度が１０ｍＰａ・ｓ〜４０ｍＰａ・ｓで、沸点が１５０℃〜２５０℃の場合に、配向膜を含む基板に対してダメージを与えずに、安定した液滴の吐出、並びにスペーサーの定点配置が可能となることが分かり、更に好ましくは、粘度が２０ｍＰａ・ｓ〜３５ｍＰａ・ｓで、沸点が１８０℃〜２５０℃の溶媒を用いれば、液滴吐出性を一層安定化することができるとともに、スペーサーの配置の確実性を一層高めることができることが分かった。
【００４４】
［第３実施例］
図１及び図２に示したインクジェットノズル３００を備えたインクジェット装置を用いて、スペーサーの配設を行った。
本実施例においてはノズル径を１２μｍとし、１回の液滴の吐出量を約４ｐリットルとするとともに、当該ノズル３００と基板（下側基板１０２）との間の距離を８００μｍとして、表１に示す各溶剤にスペーサーを分散させて吐出したときの、当該ノズル３００からの吐出状態、液滴の基板到達後の形状等を調査した。また、吐出後、基板を１５０℃で３分乾燥を行い、溶剤蒸発後のスペーサーの配置状態について調査した。ポリプロピレングリコールは粘度と吐出状態の関係を調査する為に平均分子量を振ったサンプルを用い、スペーサーの配置状態の確認は行っていない。なお、基板は図３に示した下基板１０２に係るもので、電極及び配向膜（膜厚５００Å）を形成したものであり、用いたスペーサーは球径３．７５μｍの樹脂製の球状スペーサーである。
【００４５】
【表３】
【００４６】
表３において、液滴吐出性及びスペーサーの配置状態に関する結果（×、△、○）は、表１と同じ内容を意味するものである。
【００４７】
表３に示すように、粘度が１０ｍＰａ・ｓ未満の１−ブタノール、２−メチル−１−ペンタノール、２−ヘプタノール、３−ヘプタノール、１−オクタノールを溶剤として用いた場合、液滴が基板に到達した後に液滴が飛散し、それに伴いスペーサーも基板上で飛散して、結果的にスペーサーを所定位置に散布できなかった。また、特に粘度の低い１−ブタノール、２−メチル−１−ペンタノール、２−ヘプタノールを用いた場合には、滴下途上において液滴が分散して所定位置に滴下できない場合もあった。なお、粘度が１０ｍＰａ・ｓ以上であっても、２０ｍＰａ・ｓ未満の溶媒を用いた場合には、基板着弾後、極稀に液滴が飛散する場合があった。
【００４８】
また、粘度が４０ｍＰａ・ｓを超える１，２−プロパンジオール、ポリプロピレングリコール（平均分子量５５０，７５０）を溶剤として用いた場合、液滴がノズルより安定して吐出できず、ノズル先端に溜まってしまう場合があった。なお、粘度が４０ｍＰａ・ｓ以下のものであっても、３５ｍＰａ・ｓを超える溶媒を用いた場合には、極稀に液滴が安定して吐出されない場合があった。
【００４９】
一方、沸点が１５０℃未満の２−メチル−１−ペンタノールを溶剤として用いた場合、溶剤の蒸発速度が速く、全てのスペーサーを所定の位置に集めることができなかった。また、沸点が２５０℃を超える１−ドデカノールでは、蒸発速度が遅くなり過ぎ、本実施例の過熱条件では十分に溶剤を蒸発させることができなかった。なお、加熱を余剰に行ったところ溶剤を蒸発させることができたが、基板への加熱の影響、特に配向膜の配向性悪化が生じる場合があった。また、溶媒の沸点が１５０以上であっても、１８０℃未満の場合には、極稀にスペーサーが１点に集まらない場合があった。
【００５０】
以上の結果から、スペーサーの配設工程においてインクジェット装置を用いる場合、ノズル径及び吐出量に拘らず、インクジェット用の溶剤としては粘度が１０ｍＰａ・ｓ〜４０ｍＰａ・ｓで、沸点が１５０℃〜２５０℃のものを用いることが好ましく、配向膜を含む基板に対してダメージを与えずに、安定した液滴の吐出、並びにスペーサーの定点配置が可能となることが分かり、更に好ましくは、粘度が２０ｍＰａ・ｓ〜３５ｍＰａ・ｓで、沸点が１８０℃〜２５０℃の溶媒を用いれば、液滴吐出性を一層安定化することができるとともに、スペーサーの配置の確実性を一層高めることができることが分かった。なお、ノズルと基板との距離は、８００μｍである必要はなく、５００μｍ〜２ｍｍの間であれば良い。また、使用するスペーサーの径は特に限定されるものではないが、ノズル径の１／４〜１／３程度であることが好ましい。
【００５１】
［第４実施例］
第１実施例と同様の条件で、インクジェットノズル３００を備えるインクジェット装置により、溶剤として表４に示すように２，２’−ジヒドロキシジエチルエーテル（粘度３０．０ｍＰａ・ｓ、沸点２４５℃）、３，５，５−トリメリチル−１−ヘキサノール（粘度１１．１ｍＰａ・ｓ、沸点１９４℃）を用いたスペーサー分散溶液を基板上に滴下した。その後、表４に示す各加熱温度で３分間加熱を行った後のスペーサーの配置状態、ならびに基板上の配向膜の配向状態について解析した。
【００５２】
【表４】
【００５３】
基板の加熱温度を６０℃、１５０℃とした場合、スペーサーを所定位置に配設することが可能となり、また基板上の配向膜において配向不良が生じることもなかった。一方、基板の加熱温度を５０℃とした場合には、溶剤の蒸発速度が遅過ぎて、粘度が１１．１ｍＰａ・ｓの３，５，５−トリメリチル−１−ヘキサノールを用いた場合には、５０℃の加熱により更に粘度が低下し、溶剤が蒸発する以上に溶剤が基板上に広がり、隣接する滴下液と接触してしまいスペーサーの配置位置にズレが生じる場合があった。また、基板の加熱温度を１６０℃とした場合には、配向膜の配向に乱れが生じる場合があった。以上のことから、スペーサー分散溶液滴下後の基板加熱温度は、６０〜１５０℃程度が好ましいことが分かる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、スペーサーを電気光学装置用基板に配設する方法において液滴吐出装置を用い、スペーサーを分散させるための溶媒として沸点が１５０℃〜２５０℃で、粘度が１０ｍＰａ・ｓ〜４０ｍＰａ・ｓのものを用いたため、スペーサーを所定位置に正確に配設することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、インクジェットノズルの一例を示す概略斜視図である。
【図２】図２は、図１のインクジェットノズルについての概略断面図である。
【図３】図３は、本発明に係るスペーサー配設方法を適用した方法にて製造される液晶表示装置の一実施形態を示す断面模式図である。
【図４】図４は、図３の液晶表示装置においてスペーサーの配設位置を示す平面模式図である。
【符号の説明】
１１０ 遮光膜（非画素領域、非表示領域）
１１１ カラーフィルタ層
１２５ スペーサー
２００ 液晶表示装置
３００ インクジェットノズル
３７０ ノズル孔
４１０ 液滴
【発明の属する技術分野】
本発明はスペーサーの配設方法及び電気光学装置の製造方法に係り、特に、所定の位置にスペーサーを配設する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶装置として、下側基板と上側基板とがそれぞれの基板の周縁部においてシール材を介して所定間隔で貼着され、これら一対の基板間に液晶層が封入された構成のものがある。このような液晶装置においては、各基板間に、これら基板間隔を基板面内で均一にするべく球状のスペーサーが多数配設されている。このようなスペーサーを基板上に配設する方法として、インクジェット装置を用いた方法が知られている。この場合、インクジェット用の溶媒が必要となるが、そのような溶媒として、例えば特許文献１には水とイソプロピルアルコールの混合液を用いた例が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−７２２１８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に、インクジェット装置を用いてスペーサーと溶媒の混合液を基板表面に吐出し、スペーサーを基板の所定位置に配設する場合、インクジェットノズルから吐出された溶媒とスペーサーの混合液は球状に近い状態で基板に向かって滴下していき、基板到達時には１つの液滴として基板表面に広がるのが理想的である。しかしながら、上記のような特許文献１に開示されたような溶媒、特に水を中心とする溶媒によると、粘度が低いため、インクジェットノズルからスペーサーと溶媒の混合液を安定して吐出する事ができない場合がある。
【０００５】
具体的には、インクジェットノズルから吐出された液滴は、粘度が低いため必ずしも１つの液滴としてまとまらず、複数の液滴に別れて基板表面に滴下していく場合があり、仮に１つの液滴として基板表面に到達しても、基板到達と同時に複数の液滴に別れ飛散する場合もある。このような場合、目的の位置にスペーサーを配設することが困難となってスペーサー配設位置にバラツキが生じ、ひいては液晶装置にセル厚ムラが生じ表示不良を生じる惧れもある。
【０００６】
また、滴下した後、溶媒を蒸発させることにより、所定位置にスペーサーが配設されることとなるが、この場合も溶媒の沸点が低いと蒸発スピードが速くなり過ぎ、最終的にスペーサーの配設される場所にバラツキが生じてしまう場合がある。さらに極端な場合には、基板表面で溶媒が沸騰し、スペーサーが基板上で飛び散る等の不具合も生じる場合がある。
【０００７】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、一層正確に所定位置にスペーサーを配設することが可能なスペーサーの配設方法と、そのスペーサー配設方法を用いた電気光学装置の製造方法とを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のスペーサー配設方法は、液滴吐出装置を用いて電気光学装置用基板上の所定位置にスペーサーを配設する方法であって、前記液滴吐出装置により前記電気光学装置用基板上に液滴を吐出する工程を含み、該液滴は、沸点が１５０℃〜２５０℃で、粘度が１０ｍＰａ・ｓ〜４０ｍＰａ・ｓの溶媒にスペーサーを懸濁させたものであることを特徴とする。
【０００９】
このような液滴吐出装置を用いたスペーサー配設方法によると、スペーサーを懸濁させる溶媒の沸点を１５０℃〜２５０℃としたため、液滴の滴下後、溶媒の蒸発速度が速過ぎず、上述したようなスペーサーの配設位置にバラツキが生じ難くなるとともに、滴下途上の基板表面で溶媒が蒸発する等の不具合も生じ難く、スペーサーを所定位置に正確に配設することが可能となる。また、溶媒の粘度を１０ｍＰａ・ｓ〜４０ｍＰａ・ｓとしたため、１つの液滴が、滴下途上において複数に別れることなく、まとまった球状の状態で滴下され、また基板到達と同時に複数に飛散する不具合も生じ難くなり、スペーサーの定点配置を確実に実現することが可能となる。
【００１０】
なお、溶媒の沸点を１５０℃未満とすると、溶媒の蒸発速度が速くなり過ぎて、スペーサーの配設位置にバラツキが生じる場合がある。一方、溶媒の沸点が２５０℃を超えるものとすると、溶媒を蒸発させるための加熱温度又は加熱時間をいたずらに増やすこととなり、電気光学装置用基板において変形等の不具合が生じる場合があり、特に電気光学物質を配向させるための配向膜を付与したものにあっては該配向膜において配向乱れが生じる場合がある。なお、溶媒の沸点が１８０℃未満の場合に、極稀ではあるが液滴が１点に集まらないことがあるため、溶媒の沸点としては好ましくは１８０℃〜２５０℃とするのが良い。
【００１１】
また、溶媒の粘度を１０ｍＰａ・ｓ未満とすると、液滴が滴下途上において複数に分散したり、基板との衝突により複数に飛散する等の不具合が生じる場合がある。一方、溶媒の粘度が４０ｍＰａ・ｓを超えるものとすると、液滴吐出装置の吐出口から液滴を安定して吐出することが困難となる場合があり、吐出口先端に液滴が溜まってしまう等の不具合が生じる場合もある。なお、溶媒の粘度が２０ｍＰａ・ｓ未満の場合には、液滴が基板に到達した後、極稀ではあるが基板上で複数に飛散する場合があり、また溶媒の粘度が３５ｍＰａ・ｓを超えると、極稀ではあるが液滴が吐出できない場合があるため、溶媒の粘度としては好ましくは２０ｍＰａ・ｓ〜３５ｍＰａ・ｓとするのが良い。
【００１２】
本発明のスペーサー配設方法においては、液滴を滴下した後、電気光学装置用基板を６０℃〜１５０℃に加熱し、溶媒を蒸発させるものとすることができる。溶媒として沸点が１５０℃〜２５０℃のものを用いたため、加熱温度を６０°〜１５０℃に設定すると、蒸発速度を適当な速さにすることができ、スペーサーの配設位置にバラツキが生じることを防止ないし抑制することができる。加熱温度を６０℃よりも低くすると、加熱時間が長くなりすぎる場合があり、加熱時間を１５０℃よりも高くすると、特に電気光学物質を配向させるための配向膜を付与したものにあっては該配向膜において配向乱れが生じる場合がある。なお、蒸発工程における基板加熱温度は、好ましくは９０℃〜１４０℃とするのが良い。
【００１３】
また、液滴を吐出する工程において、該液滴を電気光学装置用基板の非画素領域にのみ滴下するものとすることもできる。本発明のスペーサー配設方法は、液滴吐出装置を用いているため任意の位置にスペーサーを配設することが可能であるが、特に電気光学装置においては画素間の非画素領域（ブラックマトリクス）にスペーサーを配設することが好ましく、この場合、例えばスペーサー周りに生じ得る液晶配向不良の表示に対する影響を小さくすることができる。
【００１４】
本発明に用いる溶媒としては、非含水溶媒を用いることができる。水を含むと粘度低下を招く上、沸点が約１００℃ということもあって、スペーサーの配設位置にバラツキを生じる場合がある。具体的に本発明に用いることが可能な溶媒として、１−ノナノール、３，５，５−トリメチル−１−ヘキサノール、１−デカノール、１−ドデカノール、１，２−エタンジオール、２−ブテン−１，４−ジオール、２−メチル−２，４−ペンタジオール、フェノール、２−ピロリドン、２−フェノキシエタノール、２，２’−ジヒドロキシジエチルエーテル、２−（２−メトキシエトキシ）エタノールから選択される１の溶媒、若しくは選択される２以上の溶媒を混合したものを例示することができる。
【００１５】
次に、本発明の電気光学装置の製造方法は、一対の基板間に電気光学物質を挟持してなる電気光学装置の製造方法であって、一対の基板のうちの少なくとも一方に、上記記載のスペーサー配設方法によりスペーサーを配設する工程を含むことを特徴とする。このような方法により、電気光学装置においてスペーサーを所定位置に配設することが可能となり、特にスペーサーを面内で均一に配設することが可能となるため、基板間隔が面内で不均一となるような不具合発生を防止ないし抑制することができ、それに伴う表示不良も生じ難くなる。
【００１６】
なお、本発明に用いることが可能な液滴吐出装置としては、例えば入力される駆動波形に応じて伸縮可能な振動子と、該振動子により液滴を吐出する吐出部とが設けられた液滴吐出ヘッドを備え、該液滴吐出ヘッドを吐出対象物に対して相対的に移動させつつ、前記駆動波形により吐出部を駆動して液滴を吐出させる液滴吐出装置、具体的にはインクジェット装置を例示することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しつつ説明する。
本実施形態では、インクジェット装置を用いることにより、吐出される液滴の吐出位置及び吐出回数を任意に設定可能とし、電気光学装置用基板上の所定位置に所定量のスペーサー分散溶液を吐出可能としている。電気光学装置用基板上にスペーサー分散溶液を吐出した後、スペーサー分散溶液の溶媒を自然蒸発あるいは加熱蒸発させることにより、電気光学装置用基板上の所定位置に所定個数のスペーサーを配設させている。
【００１８】
図１及び図２は、本実施形態で用いたインクジェット装置におけるインクジェットノズル３００の斜視図及び断面図である。インクジェットノズル３００は、図１に示すように、例えばステンレス製のノズルプレート３１０と振動板３２０とを備え、両者は仕切部材（リザーバプレート）３３０を介して接合されている。ノズルプレート３１０と振動板３２０との間には、仕切部材３３０によって複数の空間３４０と液溜まり３５０とが形成されている。各空間３４０と液溜まり３５０の内部はスペーサー分散溶液が満たされており、各空間３４０と液溜まり３５０とは供給口３６０を介して連通している。さらに、ノズルプレート３１０には、空間３４０からスペーサー分散溶液を噴射するためのノズル孔３７０が設けられている。一方、振動板３２０には液溜まり３５０にスペーサー分散溶液を供給するための孔３８０が形成されている。
【００１９】
また、図２に示すように、振動板３２０の空間３４０に対向する面と反対側の面上には圧電素子３９０が接合されている。この圧電素子３９０は一対の電極４００の間に位置し、通電すると圧電素子３９０が外側に突出するように撓曲し、同時に圧電素子３９０が接合されている振動板３２０も一体となって外側に撓曲する。これによって空間３４０の容積が増大する。したがって、空間３４０内に増大した容積分に相当するスペーサー分散溶液が液溜まり３５０から供給口３６０を介して流入する。次に、圧電素子３９０への通電を解除すると、圧電素子３９０と振動板３２０はともに元の形状に戻る。これにより、空間３４０も元の容積に戻るため、空間３４０内部のスペーサー分散溶液の圧力が上昇し、ノズル孔３７０から電気光学装置用基板に向けてスペーサー分散溶液の液滴４１０が吐出される。
【００２０】
このようなインクジェットノズル３００を備えるインクジェット装置によれば、スペーサー分散溶液の滴下位置を制御することができ、本実施形態では電気光学装置用基板の非画素領域のみにスペーサー分散溶液を滴下するものとしている。スペーサー分散溶液を電気光学装置用基板上に滴下した後、該基板を加熱して溶媒を蒸発させ、スペーサーを基板の所定位置に配設することを可能としている。
【００２１】
本実施形態の場合、上記スペーサー分散溶液の溶媒として、沸点が１５０℃〜２５０℃で、粘度が１０〜４０ｍＰａ・ｓのものを用いており、具体的には、非水系の溶媒、例えば１−ドデカノール、１，２−エタンジオール、２−ブテン−１，４−ジオール、２−メチル−２，４−ペンタジオール、フェノール、２−ピロリドン、２−フェノキシエタノール、２，２’−ジヒドロキシジエチルエーテル、２−（２−メトキシエトキシ）エタノール、若しくはこれらの混合溶媒を用いている。
【００２２】
これら溶媒の蒸発は常温では進み難く、例えば６０℃〜１５０℃程度加熱することで、基板に対して過剰の熱を加えることなく、適当な蒸発速度で蒸発を行うことが可能となる。また、比較的高い粘度を備えるため、ノズル孔３７０から吐出される液滴４１０が、滴下途上で複数に分散されることなく１つの球状液滴のまま滴下されることとなり、さらに基板上に着弾した際にも、複数に飛散することも殆どなく、所定の位置に１の液滴を確実に滴下することが可能となる。
【００２３】
以上のようなインクジェット装置を用いたスペーサー配設方法は、種々の電気光学装置用のスペーサー配設方法として適用可能であるが、本実施の形態では液晶表示装置用のスペーサーを配設する際に適用した。以下、本発明に係るスペーサー配設方法を適用した液晶表示装置の構成について説明する。
【００２４】
図３は、上記スペーサー配設方法を適用した方法にて製造される液晶表示装置の一実施形態を示す断面模式図で、図４はスペーサーの配設位置を示す平面模式図である。なお、本実施形態においては、各図において各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。
【００２５】
液晶表示装置２００は、対向して配置された上基板１０１と下基板１０２との間にはスペーサー１２５（図４参照）を介して液晶層１０４が挟持されてなり、該液晶層１０４をシール材１０５で封止した液晶パネル１００と、この液晶パネル１００の背面側（図示下側）に配設されたバックライト（照明装置）１３０とを備えて構成されている。液晶パネル１００の上基板１０１の内面側（液晶層１０４側）には、カラーフィルタ層１１１と、カラーフィルタ層１１１の各色間に形成された遮光膜１１０と、これらカラーフィルタ層１１１及び遮光膜１１０を覆う平坦化膜１１２と、共通電極１１３と、配向膜１１５とが形成されており、上基板１０１の外面側（図示上面側）には偏光層１１９が形成されている。
【００２６】
一方、液晶パネル１００の下基板１０２の内面側（液晶層１０４側）には、基板面内においてマトリクス状に配列された画素電極１２０と、その画素電極１２０の上層に形成された配向膜１１６とが設けられ、また、下基板１０２の外面側には偏光層１２９が設けられている。
【００２７】
液晶表示装置２００においては、上基板１０１と下基板１０２との間には上述した通りスペーサー１２５が設けられているが、図４に示すように、各色のカラーフィルタ層１１１の間に形成された遮光膜１１０の形成領域に対応してスペーサー１２５が位置決めされている。言い換えると、各画素電極１２０の境界領域、すなわち非画素領域にのみスペーサー１２５が配設されている。したがって、スペーサー１２５に基づく表示への不具合発生（例えばスペーサー周りの光抜け等）は殆どないものとなる。なお、液晶表示装置２００を製造する際には、一対の基板のうちの一方について電極及び配向膜等を予め形成しておき、その上に上記インクジェット装置を用いてスペーサー分散溶液を滴下し、溶媒を蒸発させた後に、他方の基板との間に液晶を挟持させつつ各基板を封止するものとしている。
【００２８】
（実施例）
以下、本発明の実施例について説明する。
［第１実施例］
図１及び図２に示したインクジェットノズル３００を備えたインクジェット装置を用いて、スペーサーの配設を行った。
本実施例においてはノズル径を２０μｍとし、１回の液滴の吐出量を約２０ｐリットルとするとともに、当該ノズル３００と基板（下側基板１０２）との間の距離を８００μｍとして、表１に示す各溶剤にスペーサーを分散させて吐出したときの、当該ノズル３００からの吐出状態、液滴の基板到達後の形状等を調査した。ポリプロピレングリコールは粘度と吐出状態の関係を調査する為に平均分子量を振ったサンプルを用い、スペーサーの配置状態の確認は行っていない。また、吐出後、基板を１５０℃で３分乾燥を行い、溶剤蒸発後のスペーサーの配置状態について調査した。なお、基板は図３に示した下基板１０２に係るもので、電極及び配向膜（膜厚５００Å）を形成したものであり、用いたスペーサーは球径３．７５μｍの樹脂製の球状スペーサーである。
【００２９】
【表１】
表１において、液滴吐出性×は、基板に着弾した後に液滴が飛散する、若しくは液滴が十分に吐出できないもの、また該液滴吐出性△は、基板着弾後、極稀に液滴が飛散したもの、さらに該液滴吐出性○は、基板着弾後の飛散が発生せず安定して吐出ができたものである。一方、スペーサーの配置状態×は、スペーサーを目的位置に集めることができなかったもの、配置状態△は、極稀にスペーサーが目的位置に集まらなかったもの、配置状態○は、スペーサーを目的の１点に集めることができたものを意味している。
【００３１】
表１に示すように、粘度が１０ｍＰａ・ｓ未満の１−ヘプタノール、２−メチル−１−ペンタノール、２−ヘプタノール、３−ヘプタノール、１−オクタノールを溶剤として用いた場合、液滴が基板に到達した後に液滴が飛散し、それに伴いスペーサーも基板上で飛散して、結果的にスペーサーを所定位置に散布できなかった。また、特に粘度の低い１−ヘプタノール、２−メチル−１−ペンタノール、２−ヘプタノールを用いた場合には、滴下途上において液滴が分散して所定位置に滴下できない場合もあった。なお、粘度が１０ｍＰａ・ｓ以上であっても、２０ｍＰａ・ｓ未満の溶媒を用いた場合には、基板着弾後、極稀に液滴が飛散する場合があった。
【００３２】
また、粘度が４０ｍＰａ・ｓを超える１，２−プロパンジオール、ポリプロピレングリコール（平均分子量５５０，７５０）を溶剤として用いた場合、液滴がノズルより安定して吐出できず、ノズル先端に溜まってしまう場合があった。なお、粘度が４０ｍＰａ・ｓ以下のものであっても、３５ｍＰａ・ｓを超える溶媒を用いた場合には、極稀に液滴が安定して吐出されない場合があった。
【００３３】
一方、沸点が１５０℃未満の２−メチル−１−ペンタノールを溶剤として用いた場合、溶剤の蒸発速度が速く、全てのスペーサーを所定の位置に集めることができなかった。これは、基板を加熱することにより、溶剤は徐々に蒸発し最終的には１点に集まり蒸発して無くなるが、１つの液滴の中にスペーサーが複数存在すると、基板表面の液滴が小さくなるに従い、スペーサーも液滴の中に含まれた状態で集まってくるものの、溶剤の蒸発速度が速過ぎるために、各スペーサーが１点に集まることができなかったためと考えられる。なお、溶媒の沸点が１５０以上であっても、１８０℃未満の場合には、極稀にスペーサーが１点に集まらない場合があった。
【００３４】
また、沸点が２５０℃を超える１−ドデカノールでは、蒸発速度が遅くなり過ぎ、本実施例の過熱条件では十分に溶剤を蒸発させることができなかった。なお、加熱を余剰に行ったところ溶剤を蒸発させることができたが、基板への加熱の影響、特に配向膜の配向性悪化が生じる場合があった。
【００３５】
以上の結果から、スペーサーの配設工程においてインクジェット装置を用いる場合、インクジェット用の溶剤としては、粘度が１０ｍＰａ・ｓ〜４０ｍＰａ・ｓで、沸点が１５０℃〜２５０℃の場合に、配向膜を含む基板に対してダメージを与えずに、安定した液滴の吐出、並びにスペーサーの定点配置が可能となることが分かり、更に好ましくは、粘度が２０ｍＰａ・ｓ〜３５ｍＰａ・ｓで、沸点が１８０℃〜２５０℃の溶媒を用いれば、液滴吐出性を一層安定化することができるとともに、スペーサーの配置の確実性を一層高めることができることが分かった。
【００３６】
［第２実施例］
図１及び図２に示したインクジェットノズル３００を備えたインクジェット装置を用いて、スペーサーの配設を行った。
本実施例においてはノズル径を２０μｍとし、１回の液滴の吐出量を約２０ｐリットルとするとともに、当該ノズル３００と基板（下側基板１０２）との間の距離を８００μｍとして、表１に示す各溶剤にスペーサーを分散させて吐出したときの、当該ノズル３００からの吐出状態、液滴の基板到達後の形状等を調査した。ポリプロピレングリコールは粘度と吐出状態の関係を調査する為に平均分子量を振ったサンプルを用い、スペーサーの配置状態の確認は行っていない。また、吐出後、基板を６０℃で３分乾燥を行い、溶剤蒸発後のスペーサーの配置状態について調査した。なお、基板は図３に示した下基板１０２に係るもので、電極及び配向膜（膜厚５００Å）を形成したものであり、用いたスペーサーは球径６．０μｍの樹脂製の球状スペーサーである。
【００３７】
【表２】
なお、表２において、液滴吐出性及びスペーサーの配置状態に関する結果（×、△、○）は、表１と同じ内容を意味するものである。
【００３９】
表２に示すように、粘度が１０ｍＰａ・ｓ未満の１−ブタノール、２−メチル−１−ペンタノール、２−ヘプタノール、３−ヘプタノール、１−オクタノールを溶剤として用いた場合、液滴が基板に到達した後に液滴が飛散し、それに伴いスペーサーも基板上で飛散して、結果的にスペーサーを所定位置に散布できなかった。また、特に粘度の低い１−ブタノール、２−メチル−１−ペンタノール、２−ヘプタノールを用いた場合には、滴下途上において液滴が分散して所定位置に滴下できない場合もあった。なお、粘度が１０ｍＰａ・ｓ以上であっても、２０ｍＰａ・ｓ未満の溶媒を用いた場合には、基板着弾後、極稀に液滴が飛散する場合があった。
【００４０】
また、粘度が４０ｍＰａ・ｓを超える１，２−プロパンジオール、ポリプロピレングリコール（平均分子量５５０，７５０）を溶剤として用いた場合、液滴がノズルより安定して吐出できず、ノズル先端に溜まってしまう場合があった。なお、粘度が４０ｍＰａ・ｓ以下のものであっても、３５ｍＰａ・ｓを超える溶媒を用いた場合には、極稀に液滴が安定して吐出されない場合があった。
【００４１】
一方、沸点が１５０℃未満の２−メチル−１−ペンタノールを溶剤として用いた場合であっても、加熱温度が６０℃と低いため複数のスペーサーを１点に集めることが可能となったが、この場合、粘度が低いため液滴の飛散等が生じ、スペーサーを所定位置に配置させることができない場合があった。なお、沸点が１１８℃の１−ブタノールを用いた場合は、加熱温度が６０℃と低いにも拘らず、蒸発速度が速過ぎてスペーサーを１点に集めることができなかった。また、溶媒の沸点が１５０以上であっても、１８０℃未満の場合には、極稀にスペーサーが１点に集まらない場合があった。
【００４２】
また、沸点が２５０℃を超える１−ドデカノールでは、蒸発速度が遅くなり過ぎ、本実施例の過熱条件では十分に溶剤を蒸発させることができなかった。なお、加熱を余剰に行ったところ溶剤を蒸発させることができたが、基板への加熱の影響、特に配向膜の配向性悪化が生じる場合があった。
【００４３】
以上の結果から、スペーサーの配設工程においてインクジェット装置を用いる場合、インクジェット用の溶剤としては、粘度が１０ｍＰａ・ｓ〜４０ｍＰａ・ｓで、沸点が１５０℃〜２５０℃の場合に、配向膜を含む基板に対してダメージを与えずに、安定した液滴の吐出、並びにスペーサーの定点配置が可能となることが分かり、更に好ましくは、粘度が２０ｍＰａ・ｓ〜３５ｍＰａ・ｓで、沸点が１８０℃〜２５０℃の溶媒を用いれば、液滴吐出性を一層安定化することができるとともに、スペーサーの配置の確実性を一層高めることができることが分かった。
【００４４】
［第３実施例］
図１及び図２に示したインクジェットノズル３００を備えたインクジェット装置を用いて、スペーサーの配設を行った。
本実施例においてはノズル径を１２μｍとし、１回の液滴の吐出量を約４ｐリットルとするとともに、当該ノズル３００と基板（下側基板１０２）との間の距離を８００μｍとして、表１に示す各溶剤にスペーサーを分散させて吐出したときの、当該ノズル３００からの吐出状態、液滴の基板到達後の形状等を調査した。また、吐出後、基板を１５０℃で３分乾燥を行い、溶剤蒸発後のスペーサーの配置状態について調査した。ポリプロピレングリコールは粘度と吐出状態の関係を調査する為に平均分子量を振ったサンプルを用い、スペーサーの配置状態の確認は行っていない。なお、基板は図３に示した下基板１０２に係るもので、電極及び配向膜（膜厚５００Å）を形成したものであり、用いたスペーサーは球径３．７５μｍの樹脂製の球状スペーサーである。
【００４５】
【表３】
表３において、液滴吐出性及びスペーサーの配置状態に関する結果（×、△、○）は、表１と同じ内容を意味するものである。
【００４７】
表３に示すように、粘度が１０ｍＰａ・ｓ未満の１−ブタノール、２−メチル−１−ペンタノール、２−ヘプタノール、３−ヘプタノール、１−オクタノールを溶剤として用いた場合、液滴が基板に到達した後に液滴が飛散し、それに伴いスペーサーも基板上で飛散して、結果的にスペーサーを所定位置に散布できなかった。また、特に粘度の低い１−ブタノール、２−メチル−１−ペンタノール、２−ヘプタノールを用いた場合には、滴下途上において液滴が分散して所定位置に滴下できない場合もあった。なお、粘度が１０ｍＰａ・ｓ以上であっても、２０ｍＰａ・ｓ未満の溶媒を用いた場合には、基板着弾後、極稀に液滴が飛散する場合があった。
【００４８】
また、粘度が４０ｍＰａ・ｓを超える１，２−プロパンジオール、ポリプロピレングリコール（平均分子量５５０，７５０）を溶剤として用いた場合、液滴がノズルより安定して吐出できず、ノズル先端に溜まってしまう場合があった。なお、粘度が４０ｍＰａ・ｓ以下のものであっても、３５ｍＰａ・ｓを超える溶媒を用いた場合には、極稀に液滴が安定して吐出されない場合があった。
【００４９】
一方、沸点が１５０℃未満の２−メチル−１−ペンタノールを溶剤として用いた場合、溶剤の蒸発速度が速く、全てのスペーサーを所定の位置に集めることができなかった。また、沸点が２５０℃を超える１−ドデカノールでは、蒸発速度が遅くなり過ぎ、本実施例の過熱条件では十分に溶剤を蒸発させることができなかった。なお、加熱を余剰に行ったところ溶剤を蒸発させることができたが、基板への加熱の影響、特に配向膜の配向性悪化が生じる場合があった。また、溶媒の沸点が１５０以上であっても、１８０℃未満の場合には、極稀にスペーサーが１点に集まらない場合があった。
【００５０】
以上の結果から、スペーサーの配設工程においてインクジェット装置を用いる場合、ノズル径及び吐出量に拘らず、インクジェット用の溶剤としては粘度が１０ｍＰａ・ｓ〜４０ｍＰａ・ｓで、沸点が１５０℃〜２５０℃のものを用いることが好ましく、配向膜を含む基板に対してダメージを与えずに、安定した液滴の吐出、並びにスペーサーの定点配置が可能となることが分かり、更に好ましくは、粘度が２０ｍＰａ・ｓ〜３５ｍＰａ・ｓで、沸点が１８０℃〜２５０℃の溶媒を用いれば、液滴吐出性を一層安定化することができるとともに、スペーサーの配置の確実性を一層高めることができることが分かった。なお、ノズルと基板との距離は、８００μｍである必要はなく、５００μｍ〜２ｍｍの間であれば良い。また、使用するスペーサーの径は特に限定されるものではないが、ノズル径の１／４〜１／３程度であることが好ましい。
【００５１】
［第４実施例］
第１実施例と同様の条件で、インクジェットノズル３００を備えるインクジェット装置により、溶剤として表４に示すように２，２’−ジヒドロキシジエチルエーテル（粘度３０．０ｍＰａ・ｓ、沸点２４５℃）、３，５，５−トリメリチル−１−ヘキサノール（粘度１１．１ｍＰａ・ｓ、沸点１９４℃）を用いたスペーサー分散溶液を基板上に滴下した。その後、表４に示す各加熱温度で３分間加熱を行った後のスペーサーの配置状態、ならびに基板上の配向膜の配向状態について解析した。
【００５２】
【表４】
基板の加熱温度を６０℃、１５０℃とした場合、スペーサーを所定位置に配設することが可能となり、また基板上の配向膜において配向不良が生じることもなかった。一方、基板の加熱温度を５０℃とした場合には、溶剤の蒸発速度が遅過ぎて、粘度が１１．１ｍＰａ・ｓの３，５，５−トリメリチル−１−ヘキサノールを用いた場合には、５０℃の加熱により更に粘度が低下し、溶剤が蒸発する以上に溶剤が基板上に広がり、隣接する滴下液と接触してしまいスペーサーの配置位置にズレが生じる場合があった。また、基板の加熱温度を１６０℃とした場合には、配向膜の配向に乱れが生じる場合があった。以上のことから、スペーサー分散溶液滴下後の基板加熱温度は、６０〜１５０℃程度が好ましいことが分かる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、スペーサーを電気光学装置用基板に配設する方法において液滴吐出装置を用い、スペーサーを分散させるための溶媒として沸点が１５０℃〜２５０℃で、粘度が１０ｍＰａ・ｓ〜４０ｍＰａ・ｓのものを用いたため、スペーサーを所定位置に正確に配設することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、インクジェットノズルの一例を示す概略斜視図である。
【図２】図２は、図１のインクジェットノズルについての概略断面図である。
【図３】図３は、本発明に係るスペーサー配設方法を適用した方法にて製造される液晶表示装置の一実施形態を示す断面模式図である。
【図４】図４は、図３の液晶表示装置においてスペーサーの配設位置を示す平面模式図である。
【符号の説明】
１１０ 遮光膜（非画素領域、非表示領域）
１１１ カラーフィルタ層
１２５ スペーサー
２００ 液晶表示装置
３００ インクジェットノズル
３７０ ノズル孔
４１０ 液滴
Claims (7)
- 液滴吐出装置を用いて電気光学装置用基板上の所定位置にスペーサーを配設する方法であって、前記液滴吐出装置により前記電気光学装置用基板上に液滴を吐出する工程を含み、該液滴は、沸点が１５０℃〜２５０℃で、粘度が１０ｍＰａ・ｓ〜４０ｍＰａ・ｓの溶媒にスペーサーを懸濁させたものであることを特徴とするスペーサー配設方法。
- 液滴吐出装置を用いて電気光学装置用基板上の所定位置にスペーサーを配設する方法であって、前記液滴吐出装置により前記電気光学装置用基板上に液滴を吐出する工程を含み、該液滴は、沸点が１８０℃〜２５０℃で、粘度が２０ｍＰａ・ｓ〜３５ｍＰａ・ｓの溶媒にスペーサーを懸濁させたものであることを特徴とするスペーサー配設方法。
- 前記液滴を滴下した後、前記電気光学装置用基板を６０℃〜１５０℃に加熱し、前記溶媒を蒸発させる工程を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のスペーサー配設方法。
- 前記液滴を吐出する工程において、前記液滴を前記電気光学装置用基板の非画素領域にのみ滴下することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のスペーサー配設方法。
- 前記溶媒として、非含水溶媒を用いることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のスペーサー配設方法。
- 前記溶媒として、１−ノナノール、３，５，５−トリメチル−１−ヘキサノール、１−デカノール、１−ドデカノール、１，２−エタンジオール、２−ブテン−１，４−ジオール、２−メチル−２，４−ペンタジオール、フェノール、２−ピロリドン、２−フェノキシエタノール、２，２’−ジヒドロキシジエチルエーテル、２−（２−メトキシエトキシ）エタノールから選択される１の溶媒、若しくは選択される２以上の溶媒を混合したものを用いることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のスペーサー配設方法。
- 一対の基板間に電気光学物質を挟持してなる電気光学装置の製造方法であって、前記基板の少なくとも一方に、請求項１ないし６のいずれかの方法によりスペーサーを配設する工程を含むことを特徴とする電気光学装置の製造方法。
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-
2003
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