JP2008170481A - スペーサ、スペーサの形成方法、シール材、シール材の形成方法及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶に近い特性を有し、配向膜の配向性能を低下させず、所定の位置に容易に形
成することができる、スペーサ、スペーサ形成方法、シール材、シール材の形成方法、及
び、液晶表示装置を提供する。
【解決手段】キャビティ２６に供給された、熱硬化型の樹脂及び液晶が混合された機能液
Ｆｒは、液滴吐出ヘッド２０から液滴Ｆｂとなって、対向基板１１０に向かって吐出され
る。液滴Ｆｂは、対向基板１１０にスペーサを形成するためパターンを形成するように吐
出される。前記パターンが形成された対向基板１１０は、素子基板１００との間にシール
材を介して液晶を配置して貼り合わされてから、加熱処理をされると、熱硬化型の樹脂が
硬化して液晶が固定されたスペーサが形成される。前記スペーサはシール材に囲まれた部
分に封止された液晶と略同様の特性を有する。
【選択図】図７

Description

本発明は、スペーサ、スペーサの形成方法、シール材、シール材の形成方法、及び、液
晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、薄膜トランジスタが形成された素子基板と、対向電極が形成された対
向基板との間に液晶が封入されている。この液晶の封入方法の１つとして、素子基板上に
形成した四角枠状のシール材に囲まれた部分に液晶を供給した後に、同素子基板と対向基
板とを貼り合わせて液晶表示装置を製造する方法が提案されている。

液晶表示装置の表示品位を好適に維持するには、貼り合わされた素子基板と対向基板と
の間隔を一定に保つ必要がある。しかし、素子基板と対向基板との間隔は、両基板の間に
液晶を封入しただけでは一定に保つことはできないため、両基板の間には、スペーサ、例
えば、所定の粒径を有するビーズなどが配置されていた。ビーズは、基板上に略均一に撒
かれるが、配置位置を規定できないので、液晶表示装置の表示領域内にも配置される。液
晶表示装置の表示領域内に配置されたビーズは、画像のコントラストの低下などが生じさ
せて、液晶表示装置の表示品位を低下させていた。そこで、スペーサを、非表示領域に形
成する方法、例えば、フォトリソグラフィー法などが知られている。

また、素子基板と対向基板の液晶に接する面には、液晶の配向を規制するためにラビン
グ処理の行なわれた配向膜が、それぞれ形成されている。ところが、前記基板に配向膜を
形成してから、スペーサをフォトリソグラフィー法で形成した場合は、スペーサを形成す
るための感光や現像の工程において、配向膜が変質されて液晶の配向不良を生じさせる場
合があった。一方、スペーサを形成してから配向膜にラビング処理を行なうと、スペーサ
によるラビング不良が生じる虞や、ラビング処理によってスペーサに欠損が生じる虞があ
った。

そこで、スペーサをフォトリソグラフィー法で形成する際に、配向膜を変質させる虞を
抑制したスペーサ用の材料が提案されている（特許文献１）。特許文献１は、水で現像で
きる感光性樹脂による樹脂被膜をスペーサあるいはシール材の材料として用いて、有機溶
剤やアルカリを該材料の現像に使用することによる液晶の配向不良や電気特性の低下を防
いでいる。

しかし、特許文献１の材料を用いても、該材料を感光させる光によって生じる配向膜の
配向不良や、ラビング処理によるスペーサの欠損は避けられなかった。
そこで、ラビング処理に優れた耐性を備えるスペーサ用の材料が提案されている（特許
文献２）。特許文献２は、感放射線性樹脂組成物の溶液を用いて、ラビング耐性に優れ、
配向性能を低下させない液晶表示装置用のスペーサを形成した。

しかし、特許文献２のスペーサの形成方法は、材料を感光や現像する際に配向膜を変質
させて液晶の配向不良を生じさせる虞や、スペーサ形成してからラビング処理を行なうと
スペーサによるラビング不良を生じさせる虞があった。

一方、液晶表示装置の小型化や解像度向上に伴って、微小なスペーサを形成する方法も
提案されている（特許文献３）。特許文献３は、フォトリソグラフィー法によるスペーサ
の形成方法において、感光材層の各スペーサ形成領域に、露光用マスクの所定の開口幅の
第１のマスク開口による第１の露光と、前記所定の開口幅よりも小さい開口幅の第２のマ
スク開口による第２の露光を相前後して行なう。そして、第１の露光によりスペーサの幅
を決定し、第１の露光と第２の露光とが重なる部分の露光量によりスペーサの高さを決定
する。
特開平１０−１６８１３４号公報 特開平１１−１３３６００号公報 特開２００６−１９５０９６号公報

しかし、特許文献３のスペーサの形成方法では、工程が増えて製造に要する時間を増加
させるとともに、スペーサを形成する位置は露光マスクによって規定されるので自由に変
更することができなかった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、液晶に近い特
性を有し、配向膜の配向性能を低下させず、所定の位置に容易に形成することができる、
スペーサ、スペーサ形成方法、シール材、シール材の形成方法、及び、液晶表示装置を提
供することにある。

本発明のスペーサは、素子基板と、対向基板とを貼り合わせて、前記素子基板と前記対
向基板との間に配置された液晶の間隔を保持するスペーサであって、前記スペーサは、液
晶分子を硬化型樹脂にて固めて形成した。

本発明のスペーサによれば、液晶分子でできたスペーサは、その特性、例えば熱膨張率
を、素子基板と対向基板との間に配置された液晶と略同様にすることができる。従って、
温度変化に伴う、素子基板と対向基板との間に配置された液晶とスペーサとの間の物理的
な変化を相対的に小さくすることができる。

このスペーサは、前記硬化型樹脂は、熱硬化型の樹脂であると好適である。
このスペーサによれば、硬化型樹脂を硬化させるために露光する必要がないため、露光
に伴う素子基板及び対向基板にそれぞれ形成されている配向膜の配向不良を防ぐことがで
きる。

このスペーサは、前記スペーサは、微粒子状に成形されてもよい。
このスペーサによれば、微粒子状のスペーサは、その特性、例えば熱膨張率を、素子基
板と対向基板との間に配置された液晶と略同様にすることができる。

本発明のシール材は、素子基板と、対向基板とを貼り合わせて、前記素子基板と前記対
向基板との間に配置された液晶を封止するシール材であって、前記シール材は、液晶分子
を硬化型樹脂にて固めて形成した。

本発明のシール材によれば、液晶分子でできたシール材は、その特性、例えば熱膨張率
を、素子基板と対向基板との間に配置された液晶と略同様にすることができる。従って、
温度変化に伴う、液晶とシール材との間の物理的な変化を相対的に小さくすることができ
る。

このシール材は、前記硬化型樹脂は、熱硬化型の樹脂であると好適である。
このシール材によれば、硬化型樹脂を硬化させるために露光する必要がないため、露光
に伴う素子基板及び対向基板にそれぞれ形成されている配向膜の配向不良を防ぐことがで
きる。

本発明の液晶表示装置のスペーサの形成方法は、素子基板と、対向基板とを貼り合わせ
て、前記素子基板と前記対向基板との間に配置された液晶の間隔を保持する液晶表示装置
のスペーサの形成方法であって、液晶分子と硬化型樹脂を含む機能液を、液滴吐出ヘッド
にて前記素子基板と前記対向基板のいずれかに吐出した後、硬化させた。

本発明の液晶表示装置のスペーサの形成方法によれば、スペーサの形成に、例えば、フ
ォトリソグラフィー法で形成する場合のように、露光や現像を行なう必要がない。その結
果、露光や現像に伴う素子基板及び対向基板にそれぞれ形成されている配向膜の配向不良
を防ぐことができる。

この液晶表示装置のスペーサの形成方法は、前記液滴吐出ヘッドは、光を遮断する遮光
部分と対峙する位置に、機能液の液滴を吐出してスペーサを形成するとなおよい。
この液晶表示装置のスペーサの形成方法によれば、スペーサが遮光部分と対峙する位置
に配置されるため、スペーサが画像のコントラストの低下などを生じさせない。その結果
、液晶表示装置の表示品位を低下させる虞のないスペーサを形成することができる。

本発明の液晶表示装置のシール材の形成方法は、素子基板と、対向基板とを貼り合わせ
て、前記素子基板と前記対向基板との間に配置された液晶を封止する液晶表示装置のシー
ル材の形成方法であって、液晶分子と硬化型樹脂を含む機能液を、液滴吐出ヘッドにて前
記素子基板に吐出した後、硬化させた。

本発明の液晶表示装置のシール材の形成方法によれば、シール材の形成に、例えば、フ
ォトリソグラフィー法で形成する場合のように、露光や現像を行なう必要がない。その結
果、露光や現像に伴う素子基板に形成されている配向膜の配向不良を防ぐことができる。

本発明の液晶表示装置は、素子基板と、対向基板とを貼り合わせて、前記素子基板と前
記対向基板との間に配置された液晶の間隔を保持するスペーサを備えた液晶表示装置であ
って、前記スペーサを、上記のスペーサで形成した。

本発明の液晶表示装置によれば、液晶と相対的に特性の違いの小さいスペーサを備える
。従って、液晶とスペーサの熱膨張率が略同様になるので、温度変化に伴う液晶の部分と
スペーサの部分との物理的な変化を相対的に小さくなり、液晶表示装置の強度の低下を防
ぐことができる。また、フォトリソグラフィー法で形成する場合に必要な露光や現像に伴
う素子基板及び対向基板にそれぞれ形成されている配向膜の配向不良を防ぐことができる
ので表示品位の低下を防ぐことができる。

本発明の液晶表示装置は、素子基板と、対向基板とを貼り合わせて、前記素子基板と前
記対向基板との間に配置された液晶を封止するシール材を備えた液晶表示装置であって、
前記シール材を、上記のシール材で形成した。

本発明の液晶表示装置によれば、液晶と相対的に特性の違いの小さいシール材を備える
。従って、熱膨張率を、液晶と略同様にすることができて、温度変化に伴う液晶の部分と
シール材の部分との物理的な変化を相対的に小さくできるので、液晶表示装置の強度の低
下を防ぐことができる。また、フォトリソグラフィー法で形成する場合に必要な露光や現
像に伴う素子基板及び対向基板にそれぞれ形成されている配向膜の配向不良を防ぐことが
でき
るので表示品位の低下を防ぐことができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態について説明する。
まず、貼り合わせ前の、液晶表示装置の素子基板と対向基板について説明する。
図２において、素子基板１００は、ガラス基板よりなり、その上面の表示領域となる部
分には、マトリクス状に画素Ｐが区画形成され、その区画形成される各画素Ｐにそれぞれ
赤用、緑用、青用の画素電極Ｐ１、薄膜トランジスタ、走査線、データ線等が形成されて
いる。また、素子基板１００の上面には、各画素Ｐの画素電極Ｐ１、薄膜トランジスタを
覆うように、ラビング処理した配向膜１０２が形成されている。また、素子基板１００の
上面には、各画素Ｐを囲むように、四角枠状のシール材１０３が形成され、そのシール材
１０３で囲まれた部分Ｚに液晶Ｆが配置されるようになる。

シール材１０３は、液晶分子としての液晶Ｆと硬化型樹脂としての熱硬化型の樹脂Ｓを
混合した機能液であって、図１に示すパターン形成装置としての液滴吐出装置１０から液
滴Ｆｂ（図５参照）にして吐出し、四角枠状に形成される。シール材１０３に含まれる液
晶Ｆは、本実施形態では、該シール材１０３で囲まれた部分Ｚに配置される液晶Ｆ（図１
０参照）と同じものからなる。

従って、シール材１０３の膨張率は、該シール材１０３で囲まれた部分Ｚに配置される
液晶Ｆと同じ液晶Ｆを混合したものを使用したので、該部分Ｚに配置される液晶Ｆと略同
じにすることができる。

図３において、対向基板１１０は、ガラス基板よりなる。対向基板１１０の上面には、
前記素子基板１００と貼り合わせたとき、前記シール材１０３と囲まれた部分Ｚと対峙す
る位置に、図４に示すように、カラーフィルタ１２０が形成されている。カラーフィルタ
１２０は、素子基板１００の各画素Ｐと対応する矩形状の赤色フィルタ層Ｒ、緑色フィル
タ層Ｇ及び青色フィルタ層Ｂがマトリクス状に配置形成されている。そして、各画素Ｐ間
及び画素Ｐ毎に形成された各フィルタ層Ｒ，Ｇ，Ｂの間には、図４に示すように、各フィ
ルタ層Ｒ，Ｇ，Ｂを区切るようにブラックマトリクスＫが形成されている。

カラーフィルタ１２０の上面は、透明性を有する保護膜１２１が形成され、該保護膜１
２１の上面には、対向電極１２２が形成されている。対向電極１２２は、酸化インジウム
錫（Indium Tin Oxide：ＩＴＯ）などからなる透明電極である。対向電極１２２の上面に
は、ラビング処理した配向膜１２３が積層されている。

図４において、配向膜１２３の上面において、ブラックマトリクスＫの形成された部分
と相対向する予め定めた複数の位置に、それぞれ予め定めた大きさの略半球状のスペーサ
１２４が形成されている。スペーサ１２４は、前記シール材１０３と同じものであって液
晶Ｆと熱硬化型の樹脂Ｓを混合した機能液であって、図１に示す液滴吐出装置１０と同様
な液滴吐出装置から液滴にして吐出し形成される。各スペーサ１２４は、いずれも略所定
の高さ、例えば、５マイクロメートルの高さに形成されている。

これにより、素子基板１００と対向基板１１０とを貼り合わせた時、シール材１０３で
囲まれた部分Ｚに配置される液晶Ｆのギャップを保持するようになっている。
次に、素子基板１００に四角枠状のシール材１０３を形成する液滴吐出装置１０につい
て説明する。

図１は、液滴吐出装置１０を説明するための全体斜視図を示す。図１において、液滴吐
出装置１０は、直方体形状に形成された基台１１を有している。基台１１の表面には、そ
の長手方向（Ｙ矢印方向）に沿って延びる一対の案内溝１２が形成されている。案内溝１
２の上方には、案内溝１２に沿って主走査方向（Ｙ矢印方向及び反Ｙ矢印方向）に移動す
るステージ１３が備えられている。ステージ１３の上面には、載置部１４が形成されて、
素子基板１００が載置される。素子基板１００は、載置部１４において位置決め固定され
てＹ矢印方向及び反Ｙ矢印方向に搬送される。

載置部１４において位置決め固定された素子基板１００は、上面にマトリクス状に画素
Ｐが区画形成され、その区画形成される各画素Ｐにそれぞれ赤用、緑用、青用の画素電極
Ｐ１、薄膜トランジスタ、走査線、データ線などが形成されているとともにラビング処理
した配向膜１０２が形成されている。

基台１１には、主走査方向と直交する副走査方向（Ｘ矢印方向及び反Ｘ矢印方向）に跨
ぐ門型のガイド部材１５が架設されている。ガイド部材１５の上側には、Ｘ矢印方向に延
びるタンク１６が配設され、タンク１６には、シール材１０３を形成するための機能液Ｆ
ｒが収容されている。

タンク１６に収容された機能液Ｆｒは、熱硬化型の樹脂Ｓ及び液晶Ｆが混合された機能
液であって、液滴吐出ヘッド２０から、図５に示すような液滴Ｆｂとなって、吐出可能で
ある。尚、本実施形態では、熱硬化型の樹脂Ｓとしては、熱硬化性のアクリル樹脂が用い
られる。そして、熱硬化型の樹脂Ｓに対して液晶Ｆは、１０重量パーセントから９０重量
パーセントの割合で混合されていて、特に、３０重量パーセントから７０重量パーセント
の割合で混合されると好適である。

タンク１６に収容された機能液Ｆｒは、該タンク１６に接続された供給チューブＴ（図
７参照）を介して液滴吐出ヘッド２０に所定の圧力で供給されるようになっている。そし
て、液滴吐出ヘッド２０に供給された機能液Ｆｒは、該液滴吐出ヘッド２０から液滴Ｆｂ
（図７参照）となって載置部１４に載置された素子基板１００に向かって吐出されるよう
になっている。

ガイド部材１５には、そのＸ矢印方向略全長にわたって、Ｘ矢印方向に延びる上下一対
のガイドレール１８が形成されている。上下一対のガイドレール１８には、キャリッジ１
９が取り付けられている。キャリッジ１９は、ガイドレール１８に案内されてＸ矢印方向
及び反Ｘ矢印方向に移動する。キャリッジ１９には、液滴吐出ヘッド２０（以下単に、吐
出ヘッドという。）が搭載されている。

図６は、吐出ヘッド２０を素子基板１００から見た図である。吐出ヘッド２０のノズル
プレート２５は、一対のノズル列ＮＬを備えている。一対のノズル列ＮＬでは、Ｘ矢印方
向から見て、一方のノズル列ＮＬの各ノズルＮが、他方のノズル列ＮＬの各ノズルＮの間
を補完する。

図７において、吐出ヘッド２０の上部には、供給チューブＴが連結されている。供給チ
ューブＴは、タンク１６の機能液Ｆｒを吐出ヘッド２０に供給する。ノズルプレート２５
の各ノズルの上側には、供給チューブＴから連通するキャビティ２６が形成されている。
キャビティ２６は、供給チューブＴからの機能液Ｆｒを収容して、対応するノズルＮに機
能液Ｆｒを供給する。キャビティ２６の上側には、上下方向に振動してキャビティ２６内
の容積を拡大及び縮小する振動板２７が貼り付けられている。振動板２７の上側には、ノ
ズルＮに対応する圧電素子ＰＺが配設されている。圧電素子ＰＺは、上下方向に収縮及び
伸張して振動板２７を上下方向に振動させる。

上下方向に振動する振動板２７は、機能液Ｆｒを所定サイズの液滴Ｆｂにして対応する
ノズルＮから吐出させる。吐出された液滴Ｆｂは、対応するノズルＮの反Ｚ矢印方向に飛
行して、直下を通過する素子基板１００の吐出面１００ａに対して着弾するようになって
いる。

また、図６及び図７に示すように、吐出ヘッド２０のＹ矢印側の側面には、ラバーヒー
タＨが取着され、キャビティ２６に収容された機能液Ｆｒを予め定めた目標温度に加熱す
る。ここで、目標温度とは、機能液Ｆｒ中の樹脂Ｓが熱硬化することなく、しかも、吐出
ヘッド２０が機能液Ｆｒを液滴Ｆｂとして吐出することができる粘性になる機能液Ｆｒの
温度であって、本実施形態では、７０℃としている。吐出ヘッド２０の反Ｙ矢印側の側面
には、温度検出手段としての温度検出センサＳＥが取着され、吐出ヘッド２０を介してキ
ャビティ２６に収容された機能液Ｆｒの温度を検出するようになっている。

尚、対向基板１１０にスペーサ１２４を形成する液滴吐出装置は、前記シール材１０３
を形成する液滴吐出装置１０と同じ構成なので、説明の便宜上、省略する。
次に、上記のように構成した液滴吐出装置１０の電気的構成を図１２に従って説明する
。

図１２において、制御装置５０は、ＣＰＵ５０Ａ、ＲＯＭ５０Ｂ、ＲＡＭ５０Ｃなどを
有している。ＣＰＵ５０Ａは、ＲＯＭ５０Ｂに記憶された各種データ及び各種制御プログ
ラムに従って、ステージ１３の搬送処理、キャリッジ１９の搬送処理、吐出ヘッド２０の
液滴吐出処理を実行する。また、制御装置５０は、同様に、ラバーヒータＨの駆動制御を
実行する。

制御装置５０には、各種操作スイッチとディスプレイを有した入出力装置５１が接続さ
れている。入出力装置５１は、液滴吐出装置１０が実行する各種処理の処理状況を表示す
る。入出力装置５１は、素子基板１００上に液滴Ｆｂでシール材１０３を形成するための
第１のビットマップデータＢＤ１を生成し、その第１のビットマップデータＢＤ１を制御
装置５０に入力する。

第１のビットマップデータＢＤ１は、各ビットの値（０あるいは１）に応じて各圧電素
子ＰＺのオンあるいはオフを規定したデータである。第１のビットマップデータＢＤ１は
、吐出ヘッド２０（各ノズルＮ）の通過する素子基板１００の所定のパターンが配置され
る位置に、液滴Ｆｂを吐出するか否かを規定したデータである。すなわち、第１のビット
マップデータＢＤ１は、素子基板１００の上面に、予め定めた形状のパターンを形成する
ための目標形成位置に液滴Ｆｂを吐出させるためのデータである。

そして、本実施形態の第１のビットマップデータＢＤ１は、図２に示すように、素子基
板１００にシール材１０３を形成するために、シール材１０３を形成する位置に予め定め
た量の機能液Ｆｒを配置するようにしたデータである。

制御装置５０には、Ｘ軸モータ駆動回路５２が接続されている。制御装置５０は、駆動
制御信号をＸ軸モータ駆動回路５２に出力する。Ｘ軸モータ駆動回路５２は、制御装置５
０からの駆動制御信号に応答して、キャリッジ１９を移動させるためのＸ軸モータＭＸを
正転又は逆転させる。制御装置５０には、Ｙ軸モータ駆動回路５３が接続されている。制
御装置５０は、駆動制御信号をＹ軸モータ駆動回路５３に出力する。Ｙ軸モータ駆動回路
５３は、制御装置５０からの駆動制御信号に応答して、ステージ１３を移動させるための
Ｙ軸モータＭＹを正転又は逆転させる。

制御装置５０には、ヘッド駆動回路５４が接続されている。制御装置５０は、所定の吐
出周波数に同期させた吐出タイミング信号ＬＴａをヘッド駆動回路５４に出力する。制御
装置５０は、各圧電素子ＰＺを駆動するための駆動電圧ＣＯＭａを吐出周波数に同期させ
てヘッド駆動回路５４に出力する。

制御装置５０は、ビットマップデータＢＤ１を利用して所定の周波数に同期したパター
ン形成用制御信号ＳＩａを生成し、パターン形成用制御信号ＳＩａをヘッド駆動回路５４
にシリアル転送する。ヘッド駆動回路５４は、制御装置５０からのパターン形成用制御信
号ＳＩａを各圧電素子ＰＺに対応させて順次シリアル／パラレル変換する。ヘッド駆動回
路５４は、制御装置５０からの吐出タイミング信号ＬＴａを受けるたびに、シリアル／パ
ラレル変換したパターン形成用制御信号ＳＩａをラッチし、パターン形成用制御信号ＳＩ
ａによって選択される圧電素子ＰＺにそれぞれ駆動電圧ＣＯＭａを供給する。

制御装置５０には、ラバーヒータ駆動回路５５が接続されている。制御装置５０は、ラ
バーヒータ駆動回路５５に駆動制御信号を出力する。ラバーヒータ駆動回路５５は、制御
装置５０からの駆動制御信号に応答して、ラバーヒータＨを駆動制御する。そして、吐出
ヘッド２０に取着したラバーヒータＨは、吐出ヘッド２０内の機能液Ｆｒを予め定めた目
標温度にまで加熱する。即ち、ラバーヒータＨによって、吐出ヘッド２０に供給された機
能液Ｆｒは、予め定めた目標温度（本実施形態では７０℃）に加熱されるようになってい
る。

制御装置５０には、温度検出センサＳＥが接続されている。制御装置５０は、温度検出
センサＳＥからの検出信号を入力して、その時々の吐出ヘッド２０内の機能液Ｆｒの温度
を求めるようになっている。制御装置５０は、求めた機能液Ｆｒの温度と前記予め設定し
た目標温度と比較し、機能液Ｆｒの温度が目標温度になるように、ラバーヒータ駆動回路
５５を介してラバーヒータＨを駆動制御するようになっている。

尚、対向基板１１０にスペーサ１２４を形成する液滴吐出装置の電気的構成は、前記シ
ール材１０３を形成する液滴吐出装置１０の電気的構成と同じ構成である。そして、対向
基板１１０であってブラックマトリクスＫと相対向する予め定めた位置に、スペーサ１２
４を形成するための第２のビットマップデータＢＤ２（図１２にかっこで表示）に基づい
て、対向基板１１０に液滴Ｆｂが配置される点が相違するだけなので、説明の便宜上省略
する。

次に、上記液滴吐出装置１０を利用して素子基板１００に、シール材１０３を形成する
ための機能液Ｆｒを配置する方法について説明する。
いま、図１で示すように、吐出ヘッド２０は、ステージ１３から離間した反Ｘ矢印方向
の待機位置で待機している。この待機状態において、制御装置５０は、温度検出センサＳ
Ｅからの検出信号を入力し、吐出ヘッド２０内の機能液Ｆｒが目標温度になるように、ラ
バーヒータ駆動回路５５を介してラバーヒータＨを駆動して、加熱制御している。

また、素子基板１００に液滴Ｆｂによるパターンによってシール材１０３を形成するた
めのビットマップデータＢＤ１が入出力装置５１から制御装置５０に入力されている。従
って、制御装置５０は、入出力装置５１からビットマップデータＢＤ１を格納している。

そして、素子基板１００をステージ１３に載置する。このとき、素子基板１００は、ス
テージ１３の載置部１４上の反Ｙ矢印方向側に配置され、入出力装置５１から、制御装置
５０へ作業開始の指令信号が出力される。

制御装置５０は、Ｘ軸モータ駆動回路５２を介してＸ軸モータＭＸを駆動して吐出ヘッ
ド２０を待機位置からＸ矢印方向に移動（フィード）させる。そして、吐出ヘッド２０が
、素子基板１００の最も反Ｘ矢印方向側がその直下をＹ矢印方向に通過する位置まで移動
する。吐出ヘッド２０が、素子基板１００の最も反Ｘ矢印方向側がその直下をＹ矢印方向
に通過する位置まで移動すると、制御装置５０は、Ｘ軸モータ駆動回路５２を介してＸ軸
モータＭＸを停止させるとともに、Ｙ軸モータ駆動回路５３を介してＹ軸モータＭＹを駆
動して、素子基板１００をＹ矢印方向移動（スキャン）させる。

素子基板１００をＹ矢印方向に移動させると、制御装置５０は、ビットマップデータＢ
Ｄ１に基づいてパターン形成用制御信号ＳＩａを生成して、パターン形成用制御信号ＳＩ
ａと駆動電圧ＣＯＭａをヘッド駆動回路５４に出力する。すなわち、制御装置５０は、ヘ
ッド駆動回路５４を介して各圧電素子ＰＺを駆動制御して、素子基板１００が吐出ヘッド
２０の直下を通過するとき、該素子基板１００にシール材１０３を形成するために選択さ
れたノズルＮから液滴Ｆｂを吐出させる。

素子基板１００の最も反Ｘ矢印方向側の列に機能液Ｆｒ（液滴Ｆｂ）の供給が終了する
と、制御装置５０は、Ｙ軸モータ駆動回路５３を介してＹ軸モータＭＹを停止させるとと
もに、Ｘ軸モータ駆動回路５２を介してＸ軸モータＭＸを駆動する。制御装置５０はＸ軸
モータＭＸを駆動させて、吐出ヘッド２０を、素子基板１００の次のＸ矢印方向側に、そ
の直下を反Ｙ矢印方向に通過する位置まで、移動（フィード）させる。

吐出ヘッド２０がフィードされると、制御装置５０は、Ｙ軸モータ駆動回路５３を介し
てＹ軸モータＭＹを駆動して、ステージ１３を反Ｙ矢印方向に移動（スキャン）させる。
ステージ１３の反Ｙ矢印方向に移動を開始させると、制御装置５０は、ビットマップデー
タＢＤ１に基づいてパターン形成用制御信号ＳＩａを生成して、パターン形成用制御信号
ＳＩａと駆動電圧ＣＯＭａをヘッド駆動回路５４に出力する。すなわち、制御装置５０は
、ヘッド駆動回路５４を介して各圧電素子ＰＺを駆動制御して、素子基板１００が吐出ヘ
ッド２０の直下を通過するとき、該素子基板１００にシール材１０３を形成するために選
択されたノズルＮから液滴Ｆｂを吐出させる。

以後、同様な動作を繰り返して、図８に示すように、吐出ヘッド２０を、始点１０１Ｓ
から破線の矢印で示すように終点１０１ｎまで、素子基板１００に対して相対移動させる
。そして、吐出ヘッド２０は、素子基板１００の所定の位置に四角枠状のシール材１０３
を形成するための所定の量の機能液Ｆｒを配置して、一つの素子基板１００に対する機能
液Ｆｒの供給が完了する。

次に、液滴吐出装置を利用して対向基板１１０に、スペーサ１２４を形成するための機
能液Ｆｒを配置する方法について説明する。尚、説明の便宜上、スペーサ１２４を形成す
る液滴吐出装置について、図１及び図１２に示す、素子基板１００に機能液Ｆｒを配置す
る液滴吐出装置１０の符号を使って説明する。

いま、図１で示すように、吐出ヘッド２０は、ステージ１３から離間した反Ｘ矢印方向
の待機位置で待機している。この待機状態において、制御装置５０は、吐出ヘッド２０内
の機能液Ｆｒが目標温度になるように、加熱制御している。

また、対向基板１１０に液滴Ｆｂによるパターンによってスペーサ１２４を形成するた
めのビットマップデータＢＤ２が入出力装置５１から制御装置５０に入力されている。従
って、制御装置５０は、入出力装置５１からビットマップデータＢＤ２を格納している。

そして、対向基板１１０をステージ１３に載置する。このとき、対向基板１１０は、ス
テージ１３の載置部１４上の反Ｙ矢印方向側に配置され、入出力装置５１から、制御装置
５０へ作業開始の指令信号が出力される。

制御装置５０は、吐出ヘッド２０を待機位置から、吐出ヘッド２０が対向基板１１０の
最も反Ｘ矢印方向側がその直下をＹ矢印方向に通過する位置まで移動（フィード）させて
から、対向基板１１０をＹ矢印方向移動（スキャン）させる。

対向基板１１０をＹ矢印方向に移動させると、制御装置５０は、ビットマップデータＢ
Ｄ２に基づいてパターン形成用制御信号ＳＩａを生成して、パターン形成用制御信号ＳＩ
ａと駆動電圧ＣＯＭａをヘッド駆動回路５４に出力する。すなわち、制御装置５０は、ヘ
ッド駆動回路５４を介して各圧電素子ＰＺを駆動制御して、対向基板１１０が吐出ヘッド
２０の直下を通過するとき、該対向基板１１０にスペーサ１２４を形成するために選択さ
れたノズルＮから液滴Ｆｂを吐出させる。

対向基板１１０の最も反Ｘ矢印方向側の列に機能液Ｆｒ（液滴Ｆｂ）の供給が終了する
と、制御装置５０は、対向基板１１０のＹ矢印方向の移動を停止させる。対向基板１１０
の移動が停止したら、制御装置５０は、吐出ヘッド２０を、対向基板１１０の次のＸ矢印
方向側に、その直下を反Ｙ矢印方向に通過する位置まで、移動（フィード）させる。

吐出ヘッド２０がフィードされると、制御装置５０は、対向基板１１０を反Ｙ矢印方向
に移動（スキャン）させる。対向基板１１０を反Ｙ矢印方向に移動開始させると、制御装
置５０は、ビットマップデータＢＤ２に基づいてパターン形成用制御信号ＳＩａを生成し
て、パターン形成用制御信号ＳＩａと駆動電圧ＣＯＭａをヘッド駆動回路５４に出力する
。すなわち、制御装置５０は、ヘッド駆動回路５４を介して各圧電素子ＰＺを駆動制御し
て、対向基板１１０が吐出ヘッド２０の直下を通過するとき、該対向基板１１０にスペー
サ１２４を形成するために選択されたノズルＮから液滴Ｆｂを吐出させる。

以後、同様な動作を繰り返して、図９に示すように、吐出ヘッド２０を、始点１１１Ｓ
から破線の矢印で示すように終点１１１ｎまで、対向基板１１０に対して相対移動させる
。そして、吐出ヘッド２０は、対向基板１１０の所定の個所に、スペーサ１２４を形成す
るための所定の量の機能液Ｆｒを配置して、一つの対向基板１１０に対する機能液Ｆｒの
供給が完了する。

素子基板１００に機能液Ｆｒによってシール材１０３が形成されて、対向基板１１０に
機能液Ｆｒによってスペーサが形成されると、素子基板１００のシール材１０３に囲まれ
た部分Ｚに液晶Ｆを配置した状態で、両基板１００，１１０の貼り合わせが行なわれる。

図１０は、素子基板１００と対向基板１１０との貼り合わせるときの、シール材１０３
の状態を示す図である。図１１は、素子基板１００と対向基板１１０との貼り合わせると
きの、一画素分の部分のスペーサ１２４の状態を示す図である。

まず、貼り合わせは、図１０（ａ）に示すように、素子基板１００のシール材１０３で
囲まれた部分Ｚに所定の量の液晶Ｆを配置する。
次に、図１０（ｂ）に示すように、液晶Ｆの配置された素子基板１００に、対向基板１
１０を相対向させる。図１１（ａ）は、このときの、一画素分の部分の素子基板１００及
び対向基板１１０が相対向した状態を示す。

図１０（ｃ）に示すように、素子基板１００と対向基板１１０とを相対向させたまま近
づけると、素子基板１００内に配置された液晶Ｆは、素子基板１００と対向基板１１０と
に押されて広がる。また、素子基板１００のシール材１０３は、対向基板１１０に接する
。このとき、図１１（ｂ）に示すように、一画素分の部分では、素子基板１００の配向膜
１０２に対向基板１１０のスペーサ１２４が接近する。

そして、図１０（ｄ）に示すように、液晶Ｆがシール材１０３で囲まれた部分に均一に
配置された状態で、シール材１０３は、両基板１００，１１０の間に確実に液晶Ｆを封止
する。このとき、図１１（ｃ）に示すように、対向基板１１０のスペーサ１２４は、素子
基板１００に当接する。

それから、貼り合わされた両基板１００，１１０は、液晶Ｆを保持した状態で熱処理が
行なわれる。そして、シール材１０３及びスペーサ１２４は、熱硬化型の樹脂Ｓが硬化し
て該樹脂Ｓと混合している液晶Ｆが固定された状態となり貼り合わせを完了する。その結
果、素子基板１００と対向基板１１０との間であってシール材１０３に囲まれた部分Ｚに
配置された液晶Ｆは、確実に封止されるとともに、硬化したスペーサ１２４によって、所
定の間隔に保たれる。

本実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態によれば、シール材１０３は、熱硬化型の樹脂Ｓ及び液晶Ｆが混合さ
れた機能液Ｆｒによって形成した。従って、シール材１０３の特性を、シール材１０３で
囲まれた部分Ｚに封止された液晶Ｆの熱膨張率や機械的特性などと略均等にすることがで
きた。従って、シール材１０３と、シール材１０３で囲まれた部分Ｚに封止された液晶Ｆ
との熱膨張率の違いによって、素子基板１００と対向基板１１０との間隔が不均一になる
ことが抑制できるとともに、それぞれの基板１００，１１０自体が撓むことも抑制できる
。その結果、温度変化によって液晶表示装置の強度が低下する虞などを抑制することがで
きる。

（２）本実施形態によれば、スペーサ１２４は、熱硬化型の樹脂Ｓ及び液晶Ｆが混合さ
れた機能液Ｆｒによって形成した。従って、スペーサ１２４の特性を、シール材１０３で
囲まれた部分Ｚに封止された液晶Ｆの熱膨張率や機械的特性などと略均等にすることがで
きた。従って、スペーサ１２４と、素子基板１００と対向基板１１０とのシール材１０３
で囲まれた部分Ｚに封止された液晶Ｆとの熱膨張率の違いによって、素子基板１００と対
向基板１１０との間隔が不均一になることが抑制できるとともに、それぞれの基板１００
，１１０自体が撓むことも抑制できる。その結果、温度変化によって液晶表示装置の強度
が低下する虞などを抑制することができる。

（３）本実施形態によれば、スペーサ１２４は、対向基板１１０においてブラックマト
リクスＫの形成された部分と相対向する位置に形成した。従って、スペーサ１２４は、液
晶表示装置の表示領域内に配置されることがなく、スペーサ１２４によって液晶表示装置
の表示品位を低下する虞を防ぐことができる。

（４）本実施形態によれば、シール材１０３は、機能液Ｆｒを液滴吐出装置１０によっ
て素子基板１００に配置して形成した。従って、フォトリゾグラフィ法のように露光や現
像を行なわずに、シール材１０３を素子基板１００の配向膜１０２上に形成することがで
きた。その結果、配向膜１０２の形成後にシール材１０３を形成しても、配向膜１０２の
配向性能を低下させる虞がない。また、配向性能の低下を考慮して、配向膜１０２の形成
前にシール材１０３を形成することによって、ラビング不良を生じさせる虞や、シール材
１０３がラビング処理によって欠損する虞を無くすことができる。

また、フォトリソグラフィー法に比較して工程数を減らすことができるとともに、機能
液Ｆｒを配置する位置もビットマップデータＢＤ１を変更するだけで容易に変更すること
ができる。その結果、シール材１０３の形成が容易になる。

（５）本実施形態によれば、スペーサ１２４は、機能液Ｆｒを液滴吐出装置によって対
向基板１１０に配置して形成した。従って、フォトリゾグラフィ法のように露光や現像を
行なわずに、スペーサ１２４を対向基板１１０の配向膜１２３の上に形成することができ
た。その結果、配向膜１２３の形成後にスペーサ１２４を形成しても、配向膜１２３の配
向性能を低下させる虞がない。また、配向性能の低下を考慮して、配向膜１２３の形成前
にスペーサ１２４を形成することによって、ラビング不良を生じさせる虞や、スペーサ１
２４がラビング処理によって欠損する虞を無くすことができる。

また、フォトリソグラフィー法に比較して工程数を減らすことができるとともに、機能
液Ｆｒを配置する位置もビットマップデータＢＤ２を変更するだけで容易に変更すること
ができる。その結果、スペーサ１２４の形成が容易になる。

（６）本実施形態によれば、シール材１０３は、熱硬化型の樹脂Ｓが混合された機能液
Ｆｒによって形成した。従って、シール材１０３を硬化させるときに、露光させる必要が
なく、露光に伴って生じる配向膜１０２の配向特性の劣化を防ぐことができる。

（７）本実施形態によれば、スペーサ１２４は、熱硬化型の樹脂Ｓが混合された機能液
Ｆｒによって形成した。従って、スペーサ１２４を硬化させるときに、露光させる必要が
なく、露光に伴って生じる配向膜１２３の配向特性の劣化を防ぐことができる。

（８）本実施形態によれば、シール材１０３が形成された素子基板１００とスペーサ１
２４が形成された対向基板１１０とを貼り合わせて、液晶表示装置を形成した。従って、
液晶表示装置を熱処理することで、シール材１０３及びスペーサ１２４を同時に熱硬化型
の樹脂Ｓを硬化させて液晶Ｆを固定した状態にできる。その結果、シール材１０３及びス
ペーサ１２４を形成する工程及び時間を減らすことができる。

尚、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、機能液Ｆｒに混合された熱硬化型の樹脂Ｓは、熱硬化型のアクリ
ル樹脂であった。しかし、これに限らず、熱硬化型の樹脂Ｓは、ポリエチレン樹脂、ポリ
プロピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポ
リ酢酸ビニル樹脂、ABS樹脂、テフロン（登録商標）樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹
脂、メラニン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン樹
脂、ポリイミド樹脂もしくはポリアミドやポリカーボネートのようなエンジニアプラスチ
ックでもよい。

尚、これらには、液晶Ｆは、１０重量パーセントから９０重量パーセントの割合で混合
されると好ましい。
・上記実施形態では、機能液Ｆｒに熱硬化型の樹脂Ｓを混合した。しかし、これに限ら
ず、熱硬化型の樹脂Ｓは、光硬化型の樹脂（例えば、アクリル、エポキシ）などでもよい
。そうすれば、製造に好適な硬化型の樹脂を用いることができる。

・上記実施形態では、機能液Ｆｒには液晶Ｆを混合した。しかし、これに限らず、液晶
Ｆは、液晶モノマーでも良い。また、複数の液晶分子をブレンドしたものを機能液Ｆｒに
混合してもよい。

尚、液晶モノマーの場合は、熱硬化型の樹脂Ｓに対して、１０重量パーセントから９０
重量パーセントの割合で混合されると好ましい。
また、シール材１０３又はスペーサ１２４に使用される液晶Ｆは、シール材１０３で囲
まれた部分Ｚに封止された液晶Ｆと同じものであったが、互いに相違してもよい。

・上記実施形態では、スペーサ１２４は、対向基板１１０に液滴吐出装置にて配置した
。しかし、これに限らず、スペーサ１２４は、素子基板１００に配置されても良い。そう
すれば、シール材１０３とスペーサ１２４を同時に形成することができる。

また、素子基板１００に形成されたスペーサは、回路などの透光性を有しない部分の上
方に形成すれば、表示品位を低下させる虞がなく、好適である。
・上記実施形態では、シール材１０３は素子基板１００に、スペーサ１２４は対向基板
１１０に、それぞれ機能液Ｆｒにより形成した。しかし、これに限らず、シール材１０３
もしくはスペーサ１２４のいずれか一方だけを機能液Ｆｒによって形成してもよい。

・上記実施形態では、素子基板１００と対向基板１１０を貼り合わせてから、熱処理を
行い、シール材１０３及びスペーサ１２４を、一回の加熱処理によって同時に熱硬化型の
樹脂Ｓが硬化して液晶Ｆが固定された状態に形成した。しかし、これに限らず、シール材
１０３又はスペーサ１２４は、それぞれ別々の加熱処理によって、熱硬化型の樹脂Ｓが硬
化して液晶Ｆが固定された状態に形成されてもよい。

・上記実施形態では、スペーサ１２４は、配向膜１２３の上面に形成した。しかし、こ
れに限らず、配向膜１２３の下である対向電極１２２や保護膜１２１の上面に形成しても
よい。

・上記実施形態では、スペーサ１２４は、液滴吐出装置にて配置形成した。しかし、こ
れに限らず、スプレードライ法、再沈法、乳化法などの微粒子を形成する方法によって、
機能液Ｆｒから微粒子状のスペーサを形成してもよい。そして、形成された微粒子状のス
ペーサ、例えばビーズを、液晶Ｆを配置する基板、例えば、素子基板１００上に撒くよう
に配置して実施してもよい。尚、機能液Ｆｒに含まれる熱硬化型の樹脂Ｓは、前記方法に
よって微粒子状のスペーサを形成する際に好適な材料、例えば接着性のある材料、それを
含む材料に変更するとよい。

そうすれば、従来からの微粒子、例えばビーズを用いた液晶表示装置に、液晶Ｆの熱膨
張率や機械的特性などと略均等な特性を有する微粒子状のスペーサを用いて、温度変化な
どの影響を抑止して、好適に素子基板と対向基板の間隔を保持することができる液晶表示
装置を製造することができる。

・上記実施形態では、スペーサ１２４の高さは、５マイクロメートルとした。しかし、
スペーサ１２４の高さは、５マイクロメートルに限定されない。
・上記実施形態では、素子基板１００と対向基板１１０を貼り合わせて一つの液晶表示
装置を製造した。しかし、これに限らず、基板上に多数の素子基板（セル）を区画形成し
た大判のガラス基板（マザーガラス基板）と、同じく基板上に多数の対向基板（セル）を
区画形成した大判のガラス基板（マザーガラス基板）とを貼り合わせてから、カットして
多数の液晶表示装置を製造してもよい。

液滴吐出装置の全体斜視図。 素子基板を説明するための平面図。 対向基板を説明するための平面図。 図３のＡ−Ａ線から見た対向基板の要部断面図。 機能液を説明する模式図。 液滴吐出ヘッドを対向基板側から見た下面図。 液滴吐出ヘッドの要部側断面図。 素子基板に機能液を配置する順番を示す平面図。 対向基板に機能液を配置する順番を示す平面図。 素子基板と対向基板との貼り合わせを説明する図であって、（ａ）はシール材の形成された素子基板に液晶を配置した状態を示す図、（ｂ）は対向基板を相対向させた状態を示す図、（ｃ）は貼り合わせを開始した状態を示す図、（ｄ）は貼り合わせが完了した状態を示す図。 素子基板と対向基板との貼り合わせを説明する図であって、（ａ）はスペーサの形成された対向基板と素子基板とが相対向した状態を示す図、（ｂ）は貼り合わせを開始した状態を示す図、（ｃ）は貼り合わせが完了した状態を示す図。 液滴吐出装置の電気的構成を説明するための電気ブロック図。

符号の説明

Ｆ…液晶、１０…液滴吐出装置、１１…基台、１２…案内溝、１３…ステージ、１４…
載置部、１５…ガイド部材、１６…タンク、１８…ガイドレール、１９…キャリッジ、２
０…液滴吐出ヘッド、５０…制御装置、１００…素子基板、１０２…第１の配向膜、１０
３…シール材、１１０…対向基板、１２０…カラーフィルタ、１２１…保護膜、１２２…
対向電極、１２３…第２の配向膜、１２４…スペーサ。

Claims (10)

1. 素子基板と、対向基板とを貼り合わせて、前記素子基板と前記対向基板との間に配置さ
   れた液晶の間隔を保持するスペーサであって、
   前記スペーサは、液晶分子を硬化型樹脂にて固めて形成したことを特徴とするスペーサ
   。
2. 請求項１に記載のスペーサにおいて、
   前記硬化型樹脂は、熱硬化型の樹脂であることを特徴とするスペーサ。
3. 請求項１又は２に記載のスペーサにおいて、
   前記スペーサは、微粒子状に成形されることを特徴とするスペーサ。
4. 素子基板と、対向基板とを貼り合わせて、前記素子基板と前記対向基板との間に配置さ
   れた液晶を封止するシール材であって、
   前記シール材は、液晶分子を硬化型樹脂にて固めて形成したことを特徴とするシール材
   。
5. 請求項４に記載のシール材において、
   前記硬化型樹脂は、熱硬化型の樹脂であることを特徴とするシール材。
6. 素子基板と、対向基板とを貼り合わせて、前記素子基板と前記対向基板との間に配置さ
   れた液晶の間隔を保持する液晶表示装置のスペーサの形成方法であって、
   液晶分子と硬化型樹脂を含む機能液を、液滴吐出ヘッドにて前記素子基板と前記対向基
   板のいずれかに吐出した後、硬化させたことを特徴とする液晶表示装置のスペーサの形成
   方法。
7. 請求項６に記載の液晶表示装置のスペーサの形成方法において、
   前記液滴吐出ヘッドは、光を遮断する遮光部分と対峙する位置に、機能液の液滴を吐出
   してスペーサを形成する事を特徴とする液晶表示装置のスペーサの形成方法。
8. 素子基板と、対向基板とを貼り合わせて、前記素子基板と前記対向基板との間に配置さ
   れた液晶を封止する液晶表示装置のシール材の形成方法であって、
   液晶分子と硬化型樹脂を含む機能液を、液滴吐出ヘッドにて前記素子基板に吐出した後
   、硬化させたことを特徴とする液晶表示装置のシール材の形成方法。
9. 素子基板と、対向基板とを貼り合わせて、前記素子基板と前記対向基板との間に配置さ
   れた液晶の間隔を保持するスペーサを備えた液晶表示装置であって、
   前記スペーサを、請求項１〜３のいずれか１つに記載のスペーサで形成したことを特徴
   とする液晶表示装置。
10. 素子基板と、対向基板とを貼り合わせて、前記素子基板と前記対向基板との間に配置さ
    れた液晶を封止するシール材を備えた液晶表示装置であって、
    前記シール材を、請求項４又は５に記載のシール材で形成したことを特徴とする液晶表
    示装置。

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