CN102419498A - 喷墨涂敷装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够有效防止间隔粒子引起的不均匀的喷墨涂敷装置。喷墨头控制部(60)具有：与各压电元件相对应的压电控制部(61、62……)，具有压电控制电路(72)、波形数据存储器(73)、随机数发生器(71)，其中，压电控制电路(72)通过对各压电元件施加规定波形的驱动信号来驱动各压电元件，波形数据存储器(73)存储多个波形数据，随机数发生器(71)用于选择该波形数据存储器(73)中所存储的多个波形数据中的一个波形；数据生成单元(63)，生成初始值数据，其中，所述初始值数据用于从波形数据存储器(73)所存储的多个波形数据中选择不同的波形数据。

Description

喷墨涂敷装置
技术领域
本发明涉及一种喷墨涂敷装置，为了在制造液晶显示装置时，通过使间隔粒子夹在基板间来形成用于封入液晶层的间隙，通过喷墨方式在基板上涂敷使间隔粒子分散存在的间隔粒子分散液，形成含有间隔粒子的间隔区域。
背景技术
液晶显示装置形成如下的结构，在2个基板之间配置有透明电极、滤色片以及黑色矩阵(black matrix)，而且液晶封入在透明电极间的空间中。在这种情况下，为了对2个基板的间隔进行限制，且将液晶层的厚度形成得适当，形成隔板。
以往，利用光刻法形成该隔板，但是需要使用掩模的工序，不仅作业工序变得繁杂，而且存在材料的使用效率差的问题。因此，提出了如下的液晶显示装置的制造方法，即，通过以喷墨方式向基板喷出使间隔粒子分散存在的间隔粒子分散液，由间隔粒子形成隔板(参照专利文献1)。
在这样的液晶显示装置的制造方法中，使用喷墨涂敷装置。即，通过使具有多个喷出口的喷墨头相对于液晶显示装置用的透明基板移动，并从这些喷墨头向透明基板喷出使间隔粒子分散存在的间隔粒子分散液，而在透明基板的表面形成含有间隔粒子的间隔区域。
但是，在这样的喷墨涂敷装置中使用的喷墨头具有用于喷出涂敷液的多个压电元件。在这样的喷墨涂敷装置中，在使用压电元件来喷出间隔粒子分散液时，由于因喷墨头的制造工艺所产生的偏差，所以难以使构成喷墨头的各喷嘴的特性恒定。因此，在现有的喷墨头中，按照每个压电元件，调整施加在各压电元件上的电压波形，来调整各喷嘴的喷出量(参照非专利文献1)。
专利文献1：JP特开2005-4094号公报；
非专利文献1：柯尼卡美能达技术汇编(Konica Minolta TechnologyReport)VOL.3(2006)第129页用于制造显示器的高精度喷墨头的开发
如非专利文献1所记载，即使在按每个压电元件分别调整施加在各压电元件上的电压波形，来调整各喷嘴的喷出量的情况下，也难以完全消除针对每个压电元件且在每个喷出间隔分散液的时间内所产生的间隔粒子分散液的喷出倾向，或者，在使用多个喷墨头的情况下，也难以完全消除每个喷墨头上所产生的间隔粒子分散液的喷出倾向。因此，存在如下问题，即，由于该喷出倾向的微小差异，在最终制造出的液晶显示装置上产生间隔粒子所引起的不均匀。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供能够有效防止因间隔粒子而引起的不均匀的喷墨涂敷装置。
技术方案1记载的发明为一种喷墨涂敷装置，在制造液晶显示装置时，为了通过使间隔粒子夹在基板间来形成用于封入液晶层的间隙，通过喷墨方式在基板上涂敷使间隔粒子分散存在的间隔粒子分散液，由此形成含有间隔粒子的间隔区域，其特征在于，具有：喷墨头，沿一个方向排列设置有多个喷出间隔粒子分散液的喷出口，并且具有与各所述喷出口对应的多个压电元件，所述多个压电元件用于使各所述喷出口喷出间隔粒子分散液，喷墨头控制部，用于控制所述喷墨头喷出间隔粒子分散液的状态；所述喷墨头控制部具有：与各所述压电元件相对应的压电控制部，具有压电控制电路、波形数据存储部及波形选择装置，其中，所述压电控制电路通过向各所述压电元件施加规定波形的驱动信号来驱动各所述压电元件，所述波形数据存储部用于存储有多个波形数据，所述波形选择装置用于在所述波形数据存储部所存储的多个波形数据中选择一个波形，数据生成单元，将初始值数据发送至所述波形选择装置，其中，所述初始值数据用于在所述波形数据存储部所存储的多个波形数据中选择按各所述压电元件控制部分别不同的波形数据。
技术方案2记载的发明的喷墨涂敷装置，在技术方案1记载的发明中，所述压电控制部的波形选择装置具有随机数发生器，该随机数发生器向所述压电控制电路发送随机数。
技术方案3记载的发明的喷墨涂敷装置，在技术方案2记载的发明中，所述随机数发生器是产生伪随机数的伪随机数发生器，所述数据生成单元以能够选择按各所述压电元件分别不同的波形数据的方式，生成用于对伪随机数的初始值进行设定的初始值数据。
技术方案4记载的发明的喷墨涂敷装置，在技术方案1记载的发明中，所述压电控制部的波形选择装置具有向所述压电控制电路发送函数的函数控制器。
技术方案5记载的发明的喷墨涂敷装置，在技术方案4记载的发明中，所述函数控制器向所述压电元件发送正弦函数或余弦函数，所述数据生成单元以能够选择按各所述压电元件分别不同的波形数据的方式，生成对正弦函数或余弦函数的初始值和振幅进行设定的初始值数据。
根据技术方案1记载的发明，因为选择按各压电元件分别不同的波形数据来喷出间隔粒子分散液，所以能够使间隔粒子分散液的喷出量变化，从而能够有效防止间隔粒子引起的不均匀。
根据技术方案2记载的发明，通过利用随机数选择波形数据，能够使间隔粒子分散液的喷出量变化。
根据技术方案3记载的发明，能够利用伪随机数随机地选择波形数据。
根据技术方案4记载的发明，通过利用函数选择波形数据，能够使间隔粒子分散液的喷出量变化。
根据技术方案5记载的发明，能够利用正弦函数或余弦函数随机地选择波形数据。
附图说明
图1是表示向表面上喷出了间隔粒子分散液后的透明基板1的一部分的局部表面图。
图2是本发明的喷墨涂敷装置的立体图。
图3是从支架13的下表面观察到的支架13的立体图。
图4是从喷墨头单元12的下表面观察到的喷墨头单元12的立体图。
图5是从喷墨头18的下表面观察到的喷墨头18的一部分的立体图。
图6是喷出单元的概略图。
图7是表示喷墨头单元12的移动机构的立体图。
图8是表示透明基板1上的黑色矩阵7的间距与喷墨头18上的间隔粒子分散液的喷出口19的配置关系的说明图。
图9是本发明的第一实施方式的喷墨头控制部60的框图。
图10是示意地表示存储在各波形数据存储器73中的波形数据的说明图。
图11A、11B是表示通过2个喷墨头18喷出间隔粒子分散液时的喷出结果的示意图。
图12是本发明的第二实施方式的喷墨头控制部60的框图。
图13A、13B是表示通过2个喷墨头18喷出间隔粒子分散液时的喷出结果的示意图。
具体实施方式
下面，基于附图说明本发明的实施方式。首先对利用本发明的喷墨涂敷装置的液晶显示装置的制造方法进行说明，通过喷墨方式在基板上涂敷使间隔粒子分散存在的间隔粒子分散液，形成含有间隔粒子的间隔区域，而形成用于封入液晶层的间隙。
图1是表示向表面喷出了间隔粒子分散液后的透明基板1的一部分的局部表面图。
该液晶显示装置的制造方法是作为液晶的封入工序等的前一工序来执行的，通过使间隔粒子夹在透明基板间来形成用于封入液晶层的间隙。
在执行该液晶显示装置的制造方法时，首先进行间隔区域生成工序。在该间隔区域生成工序中，通过喷墨方式向透明基板喷出使间隔粒子分散存在的间隔粒子分散液，来形成含有间隔粒子的间隔区域。此时使用本发明的喷墨涂敷装置，该喷墨涂敷装置通过使排列设置有多个喷墨头的喷墨头单元相对于透明基板1移动，来向透明基板的表面上喷出间隔粒子分散液。
在该透明基板1的表面上具有作为像素区域的红色滤色片的区域R、绿色滤色片的区域G、蓝色滤色片的区域B，以及具有用于划分这些像素区域的黑色矩阵7。然后，朝向黑色矩阵7喷出间隔粒子分散液，在黑色矩阵7上形成间隔区域5。
紧接着间隔区域生成工序，进行干燥工序。在该干燥工序中，通过将透明基板1搬运至加热板上，在加热板上加热该透明基板1，使挥发成分从间隔粒子分散液中蒸发出去，并且将间隔区域5的间隔粒子固定在透明基板1上。
在该工序中，因为首先挥发成分从间隔粒子分散液中蒸发出去，所以借助表面张力，间隔区域5的间隔粒子彼此相互集中并接触。然后，间隔区域5的间隔粒子被烧结而相互固定，并且以大的力固定在透明基板1的表面上。因此，能够通过该间隔区域5的间隔粒子形成用于封入液晶层的间隙。
接着，说明本发明的喷墨涂敷装置的结构。图2是本发明的喷墨涂敷装置的立体图。
该喷墨涂敷装置具有支撑透明基板1的工作台11、支撑12个喷墨头单元12的支架13。工作台11受到配设在基座14上的线性马达15的驱动，在被一对引导构件16引导的状态下，沿与支架13上的喷墨头单元12的排列方向垂直的主扫描方向往复移动。因此，一边使装载有透明基板1的工作台11沿主扫描方向移动一边通过12个喷墨头单元12喷出间隔粒子分散液，就能够在透明基板1上形成含有间隔粒子的间隔区域。
在支架13的两端部配设有一对线性马达21，支架13经由所述的线性马达21支撑在基座14上。因此，支架13的结构为，通过单独地驱动上述的线性马达21，能够改变支架13与工作台11搬运透明基板1的搬运方向之间的交叉角度。
在基座14的一端配设有用于清洗喷墨头单元12的清洗部22。该清洗部22能够沿与工作台11搬运透明基板1的搬运方向垂直的方向往复移动。另外，沿着该清洗部22的移动路径配设有12个用于防止喷墨头单元12干燥的防干燥部23。后述的各喷墨头18配置成在待机时与上述的防干燥部23相向。
图3是从支架13的下表面观察到的支架13的立体图。另外，图4是从喷墨头单元12的下表面观察到的喷墨头单元12的立体图。进一步，图5是从喷墨头18的下表面观察到的喷墨头18的一部分的立体图。
如这些图所示，在支撑在支架13上的12个喷墨头单元12上配设有喷墨头支撑板17，在该喷墨头支撑板17上配设有5个喷墨头18。如图5所示，在该喷墨头18上沿一个方向排列设置有多个间隔粒子分散液的喷出口19。
图6是用于从喷墨头18上的间隔粒子分散液的喷出口19喷出间隔粒子分散液的喷出单元的概略图。
该喷出单元具有间隔粒子分散液的供给口52、上述的间隔粒子分散液的喷出口19，在该喷出单元的内部具有贮存间隔粒子分散液的贮存部51。该贮存部51被接受驱动电压而驱动的压电元件53按压，从而喷出间隔粒子分散液的液滴100。
图7是表示喷墨头单元12的移动机构的立体图。此外，在图7中，仅示出了12个喷墨头单元12中的1个。
在支架13的处于透明基板1的搬运方向上的两端部，使长度方向朝向与透明基板1的搬运方向交叉的方向地配设有直线导轨24、直线检测元件25和线性马达26。并且，在支撑喷墨头单元12的支撑板27的下表面设置有未图示的线性马达26的可动件。
因此，各支撑板27，在其两端被直线导轨24引导的状态下，通过线性马达26的驱动，在与透明基板1的搬运方向交叉的方向上移动。并且，各支撑板27的移动量由直线检测元件25测定。因此，通过该喷墨头单元12的移动机构，使各喷墨头单元12在与透明基板1的搬运方向交叉的方向上移动已设定了的移动量，从而能够改变喷墨头单元12的间距。
如上所述，通过单独地驱动一对线性马达21，能够改变支架13与工作台11搬运透明基板1的搬运方向之间的交叉角度。并且，通过改变支架13的角度，支撑在支架13上的喷墨头单元12的角度也被改变，随之，配设在喷墨头单元12上的喷墨头18上的间隔粒子分散液的喷出口19的排列方向与透明基板1的搬运方向之间的交叉角度也被改变。
此外，由于以下原因采用如上所述的结构，即，对喷墨头单元12的间距，以及喷墨头18上的间隔粒子分散液的喷出口19的排列方向与透明基板1的搬运方向之间的交叉角度进行改变的结构。
图8是表示透明基板1上的黑色矩阵7的间距与喷墨头18上的间隔粒子分散液的喷出口19的配置关系的说明图。
黑色矩阵7的间距因液晶显示装置的种类和其制造商等的不同而不同。如图8所示，只要改变喷墨头18上的间隔粒子分散液的喷出口19的排列方向与透明基板1的搬运方向之间的交叉角度，就能够应对这样的黑色矩阵7的间距的变化。并且，只要在相邻的喷墨头单元12间，改变喷墨头单元12彼此的距离，就能够在多个喷墨头18间调整间隔粒子分散液的喷出口19的间距。因为这样的原因，在该喷墨涂敷装置中，采用对喷墨头单元12的间距，以及支架13与透明基板1的搬运方向之间的交叉角度进行改变的结构。
在使用具有上述结构的喷墨涂敷装置来在透明基板1上涂敷间隔粒子分散液时，首先，将透明基板1定位固定在工作台11上。另外，与透明基板1上的黑色矩阵7的间距相对应地改变喷墨头18上的间隔粒子分散液的喷出
19的排列方向与透明基板1的搬运方向的交叉角度，以及喷墨头单元12的间距。
在该状态下，一边使工作台11与透明基板1一起在主扫描方向上移动，一边从12个喷墨头单元12上的各喷墨头18喷出间隔粒子分散液，从而能够在透明基板1的黑色矩阵7上形成含有间隔粒子的间隔区域。
接着，说明对来自上述的喷墨头18的间隔粒子分散液的喷出状态进行控制的喷墨头控制部的结构。图9是本发明的第一实施方式的喷墨头控制部60的框图。
该喷墨头控制部60具有分别与喷墨头18上的多个压电元件53(参照图6)连接的压电控制部61、62……(在图9中仅图示了2个)和数据生成单元63。另外，各压电控制部61、62……各自具有随机数发生器71、压电控制电路72和波形数据存储器73。
各压电控制电路72，对各压电元件53施加规定波形的驱动信号，来驱动各压电元件53，从而使贮存在各喷出单元的贮存部51中的间隔粒子分散液从各喷出口19喷出。另外，各波形数据存储器73中存储用于发送至各压电控制电路72的多个波形数据。
图10是示意地表示存储在各波形数据存储器73中的波形数据的说明图。
在压电控制部61的波形数据存储器73(波形数据存储器1)中存储有序号1的波形数据至序号n的波形数据共n个波形数据。另外，在压电控制部62的波形数据存储器73(波形数据存储器2)中也存储有序号1的波形数据至序号n的波形数据共n个波形数据。而且，在其他的压电控制部的波形数据存储器73中也存储有序号1的波形数据至序号n的波形数据共n个波形数据。这些波形数据按照各波形数据存储器73分别不同。
各随机数发生器71由产生伪随机数的伪随机数发生器构成。即，各随机数发生器71基于从数据生成单元63收到的初始值数据(随机数种子)产生一定的随机数，然后将该随机数发送至各压电控制电路72。然后，各压电控制电路72按照各随机数发生器71发送来的随机数，选择存储在各波形数据存储器73中的n个波形数据中的某个波形数据，基于所选择的波形数据生成要发送至各压电元件53的驱动信号。
此外，数据生成单元63以使各随机数发生器71产生的随机数的初始值相互不同的方式，即以选择按各压电控制部分别不同的波形数据的方式设定并发送初始值数据。该数据生成单元63和各随机数发生器71发挥波形选择装置的功能，用于选择存储在波形数据存储器73中的多个波形数据中的一个波形的。
在该喷墨头控制部60中，各随机数发生器71基于从数据生成单元63接收到的初始值数据产生随机数。该伪随机数与各波形数据存储器73中所存储的波形数据的序号一致。例如，在n为10的情况下，在从随机数发生器71发送来的随机数的数据为1时，压电控制电路72将波形数据存储器73中的序号1的波形数据的存储地址发送至波形数据存储器73。与此相对应地，波形数据存储器73将序号1的波形数据发送至压电控制电路72。
在每次要从压电控制电路72发送间隔粒子分散液的喷出信号时，随机数发生器71就向压电控制电路72发送随机数，在每次要发送喷出信号时，压电控制电路72就从波形数据存储器73接收新的波形数据。然后，由基于该波形数据的驱动信号驱动各压电元件53。
图11A、11B是表示从2个喷墨头18喷出间隔粒子分散液时的喷出结果的示意图。在此，图11A表示通过现有的方式喷出间隔粒子分散液的情况，图11B表示通过上述的喷墨头控制部60的指令喷出间隔粒子分散液的情况。另外，在图11A、11B中，示出了从相互不同的喷墨头18对点划线左右的区域喷出了间隔粒子分散液的情况。
在各喷墨头18喷出间隔粒子分散液的倾向互相不同的情况下，如图11A所示，在各喷墨头18的喷出区域之间会产生不均匀。但是，在使用了应用本发明的喷墨头控制部60的情况下，如图11B所示，因为各液滴的大小随机地不同，所以每个各喷墨头18的喷出区域的不均匀几乎不明显。
在此，虽然在通常印刷用的喷墨打印机中，为了表达颜色，不希望墨的液滴的大小随机地变化，但是如本发明，在制造液晶显示装置时，在为了使间隔粒子夹在基板间来形成用于封入液晶层的间隙，而通过喷墨方式在基板上涂敷使间隔粒子分散存在的间隔粒子分散液的情况下，即使在图1所示的黑色矩阵7上的各间隔区域5的液滴的大小随机地变化的情况下，也不会妨碍间隔区域5的作为隔板的功能，从而优选采用上述的结构。
此外，在图11A、11B中，说明了各喷墨头18喷出间隔粒子分散液的倾向不同的情况，但是在同一个喷墨头18中各喷出口19喷出间隔粒子分散液的倾向不同的情况下，也同样能够防止在现有技术中所产生的不均匀。
接着，说明喷墨头控制部60的其他实施方式。图12是本发明的第二实施方式的喷墨头控制部60的框图。此外，与上述的第一实施方式相同的构件标注相同的附图标记，省略详细的说明。
该第二实施方式的喷墨头控制部60，使用正弦波控制器74来代替第一实施方式的随机数发生器71，这一点与上述的第一实施方式不同。
正弦波控制器74基于从数据生成单元63接收到的初始值数据产生周期不同的正弦波，并将该正弦波发送至各压电控制电路72。然后，各压电控制电路72按照从各正弦波控制器74发送来的正弦波来选择各波形数据存储器73中所存储的n个波形数据中的某个波形数据，并基于所选择的波形数据生成要发送至各压电元件53的驱动信号。
此外，数据生成单元63设定并发送使正弦波的初始值和周期按各正弦波控制器74分别不同的初始值数据，使得各正弦波控制器74产生的正弦波的初始值相互不同，即，使得选择按各压电控制部分别不同的波形数据。该数据生成单元63和正弦波控制器74发挥波形选择装置的功能，用于对存储在波形数据存储器73的多个波形数据中的一个波形进行选择。
在该第二实施方式的喷墨头控制部60中，正弦波控制器74基于从数据生成单元63接收到的初始值数据产生正弦波。然后，各压电控制电路72按照从正弦波控制器74发送来的正弦波的值来选择存储在各波形数据存储器73中的波形数据的序号。例如，在n为10的情况下，将正弦波控制器74产生的正弦波的值分为10级，在该正弦波的值相当于10级中的第一级的情况下，压电控制电路72将波形数据存储器73中的序号1的波形数据的存储地址发送至波形数据存储器73。与此相对应地，波形数据存储器73将序号1的波形数据发送至压电控制电路72。
在每次要从压电控制电路72发送喷出间隔粒子分散液的信号时，正弦波控制器74就向压电控制电路72发送正弦波的值，在每次要发送喷出信号，压电控制电路72就从波形数据存储器73接收新的波形数据。然后，由基于该波形数据的驱动信号驱动各压电元件53。
图13A、13B是表示从2个喷墨头18喷出间隔粒子分散液时的喷出结果的示意图。在此，图13A示出通过现有的方式喷出间隔粒子分散液的情况，图13B表示根据第二实施方式的喷墨头控制部60的指令喷出间隔粒子分散液的情况。另外，在图13A、13B中，表示从相互不同的喷墨头18向点划线左右的区域喷出间隔粒子分散液的情况。
在各喷墨头18喷出间隔粒子分散液的倾向不同的情况下，如图13A所示，在各喷墨头18的喷出区域之间产生不均匀。但是，在使用了应用本发明的喷墨头控制部60的情况下，如图13B所示，各液滴的大小周期性地不同，因而每个喷墨头18的喷出区域的不均匀几乎不明显。
在该实施方式中，在制造液晶显示装置时，在为了使间隔粒子夹在基板间来形成用于封入液晶层的间隙，而通过喷墨方式在基板上涂敷使间隔粒子分散存在的间隔粒子分散液的情况下，即使在图1所示的黑色矩阵7上的各间隔区域5的液滴的大小规则地变化的情况下，也不会阻碍间隔区域5作为隔板的功能，从而优选采用上述的结构。
此外，在上述的第二实施方式中，利用正弦波控制器74产生的正弦函数，也可以利用余弦函数来代替正弦函数。另外，也能够利用值周期地变化的连续函数或其他函数。

Claims (5)

1.一种喷墨涂敷装置，在制造液晶显示装置时，为了通过使间隔粒子夹在基板间来形成用于封入液晶层的间隙，通过喷墨方式在基板上涂敷使间隔粒子分散存在的间隔粒子分散液，由此形成含有间隔粒子的间隔区域，其特征在于，
具有：
喷墨头，沿一个方向排列设置有多个喷出间隔粒子分散液的喷出口，并且具有与各所述喷出口对应的多个压电元件，所述多个压电元件用于使各所述喷出口喷出间隔粒子分散液，
喷墨头控制部，用于控制所述喷墨头喷出间隔粒子分散液的状态；
所述喷墨头控制部具有：
与各所述压电元件相对应的压电控制部，具有压电控制电路、波形数据存储部及波形选择装置，其中，所述压电控制电路通过向各所述压电元件施加规定波形的驱动信号来驱动各所述压电元件，所述波形数据存储部用于存储多个波形数据，所述波形选择装置用于在所述波形数据存储部所存储的多个波形数据中选择一个波形，
数据生成单元，将初始值数据发送至所述波形选择装置，其中，所述初始值数据用于在所述波形数据存储部所存储的多个波形数据中选择按各所述压电元件控制部分别不同的波形数据。
2.如权利要求1所述的喷墨涂敷装置，其特征在于，所述压电控制部的波形选择装置具有随机数发生器，该随机数发生器向所述压电控制电路发送随机数。
3.如权利要求2所述的喷墨涂敷装置，其特征在于，
所述随机数发生器是产生伪随机数的伪随机数发生器，
所述数据生成单元以能够选择按各所述压电元件分别不同的波形数据的方式，生成用于对伪随机数的初始值进行设定的初始值数据。
4.如权利要求1所述的喷墨涂敷装置，其特征在于，所述压电控制部的波形选择装置具有向所述压电控制电路发送函数的函数控制器。
5.如权利要求4所述的喷墨涂敷装置，其特征在于，
所述函数控制器向所述压电元件发送正弦函数或余弦函数，
所述数据生成单元以能够选择按各所述压电元件分别不同的波形数据的方式，生成对正弦函数或余弦函数的初始值和振幅进行设定的初始值数据。
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