CN1445024A - 喷液头、功能层制作设备与液晶显示器 - Google Patents

喷液头、功能层制作设备与液晶显示器 Download PDF

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Abstract

在经其喷口喷涂溶液的喷液头中，具有带腔体的主体，连在主体上的盖子盖住腔体而形成一小室使溶液从喷口喷出前暂时储存在室中，溶液加压装置对室中的溶液加压，盖子由主体和盖子间的金属－金属连接和耐溶液溶解的粘接剂之一固定在主体上。

Description

喷液头、功能层制作设备与液晶显示器
技术领域
本发明涉及到喷液头(尤其优选地用于制作液晶显示器的功能层(如取向层、绝缘层等))、功能层制作设备和液晶显示器。
背景技术
JP-A-6-238876揭示了一种将功能层，例如，取向层、绝缘层等的材料溶液制作在基片上的苯胺印刷技术(flexographic printing)，它包含：金属外表面制作有精细凹表面图形的阿尼洛克斯(anilox)辊、合成树脂外表面的调节辊、合成树脂的凸版印刷板、使凸版印刷板保持在其外表面上的印鼓、向阿尼洛克斯辊的金属外表面供给溶液的供液喷嘴、以及使基片置于其上的移动台，其中在转动的阿尼洛克斯辊金属外表面上的溶液，受转动的调节辊合成树脂外表面挤压而散布在阿尼洛克斯辊的金属外表面上形成溶液的薄层，溶液薄层随后从阿尼洛克斯辊的金属外表面上被转移至转动的印鼓外表面的凸版印刷板上，最终，溶液薄层从转动的凸版印刷板被转移至移动的基片上。
JP-A-54-21862和JP-A-63-106727揭示了将溶液直接送至基片上而在基片上形成其薄层。
JP-A-9-166783揭示了一种喷头，用来将溶液喷涂到基片上而在基片上形成其薄层。
发明内容
本发明的目的是提供一种喷液头(可用作喷墨头)、带有喷液头的功能层制作设备以及用功能层制作设备制作的液晶显示器，其中喷液头的内表面不受溶液侵蚀。
根据本发明，在经其喷口喷涂溶液的喷液头中具有含腔体的主体和连在主体上的盖子，盖子盖住腔体而形成一小室使溶液从喷口喷出前暂时储存在室中，溶液加压装置为室中的溶液加压而经喷口喷出。
盖子由主体与盖子间的金属-金属(在主体与盖子间没有非金属件)连接和耐溶液溶解的粘接剂之一固定在主体上。
由于盖子被主体与盖子间的金属-金属(在主体与盖子间没有非金属件)连接和耐溶液溶解的粘合剂固定在主体上，喷液头的内表面不被溶液侵蚀。
为了可靠地防止喷液头内表面受溶液侵蚀，优选地，盖子和主体都是金属的，且盖子与主体间的金属-金属连接为焊接或扩散接合，或者固化后的粘接剂主要成份或其全体为聚酰亚胺，优选地为热塑性聚酰亚胺，这可用聚酰亚胺作粘接剂或可溶性聚酰亚胺作为聚酰亚胺的前体，经热处理或烘烤-冷却使之完全固化或聚合而不含溶剂来得到。在这种情形下，为简化喷液头的结构，盖子和主体之一的主要成份可为热塑性聚酰亚胺，而盖子和主体之一对着作为粘接剂的盖子和主体中另一个的部分，被粘接到作为粘接剂的盖子和主体中的另一个上。盖子与主体间的扩散接合可对其加热来使之互扩散，并对其加压以增大其接触面积，扩散进行至盖子与主体间的边界消失或不可测量为止，使得其接合强度大大提高，或者是扩散接合使盖子与主体的边界还可看到或测量到，即不使扩散进行至盖子与主体间的边界消失或不可测量，从而得到有充分接合强度的扩散接合。
盖子对着小室的部分可变形而作为溶液加压装置的一部分，使得室容积减小而对室中溶液加压。溶液加压装置可包含压电元件来推动盖子的一部分对室中溶液加压。溶液加压装置可以是加热器，使溶液加热汽化来对室中溶液加压。
当溶液含有极性溶剂时，粘合剂必须是耐极性溶剂溶解的。当溶液至少含有可溶性聚酰亚胺和聚酰胺酸之一作为制作在液晶显示器基片上某一层的材料时，用来至少溶解可溶性聚酰亚胺和聚酰胺酸之一的极性溶剂，至少包含N-甲基-吡咯烷酮、γ-丁内酯和N-二甲基甲酰胺之一，为了可靠地防止喷液头受溶液侵蚀，优选地，盖子和主体都是金属的，且盖子与主体间的金属-金属连接为焊接或扩散接合，或者固化后的粘接剂主要成份或其全体为聚酰亚胺，优选地为热塑性聚酰亚胺，这可用聚酰亚胺作粘接剂或可溶性聚酰亚胺作为聚酰亚胺的前体，经热处理或烘烤-冷却使之完全固化或聚合而不含溶剂来得到。
一种将功能层材料溶液喷涂在基片上来制作功能层的设备包含：用来经其喷口喷涂溶液的喷液头包含带有腔体的主体和与主体连接的盖子，盖子盖住腔体而形成一小室使得溶液从喷口喷出前暂时储存在室中；对室中溶液加压的溶液加压装置，其中盖子由主体与盖子间的金属-金属连接和耐溶液溶解的粘接剂之一固定在主体上；以及使基片保持在其上的台子，在溶液从喷液头喷涂至基片上时它可对于喷液头移动，使得溶液分布在基片上而形成功能层。
在液晶显示器中包含：一对基板，每个基板都包含基片、透明电极和取向层，当基板的取向层彼此相对时，有一间隔使基板彼此分开，在基板之间包有密封层使基板间形成一闭空间，液晶即含在此闭空间中。
在基片上喷涂取向层材料溶液来制作取向层的设备包含：用来经其喷口喷涂溶液的喷液头包含带有腔体的主体和与主体连接的盖子，盖子盖住腔体而形成一小室使得溶液从喷口喷出前暂时储存在室中；对室中溶液加压的溶液加压装置，其中盖子由主体和盖子间的金属-金属连接和耐溶液溶解的粘接剂之一固定在主体上；以及使基片保持在其上的台子，在溶液从喷液头喷涂至基片上时它可对于喷液头移动，使得溶液分布在基片上而形成功能层。
一种制作液晶显示器的方法使用在基片上喷涂材料层溶液来制作材料层的设备，该设备包含：用来经其喷口喷涂溶液的喷液头包含带有腔体的主体和与主体连接的盖子，盖子盖住腔体而形成一小室使得溶液从喷口喷出前暂时储存在室中；对室中溶液加压的溶液加压装置，其中盖子由主体与盖子间的金属-金属连接和耐溶液溶解的粘接剂之一固定在主体上；以及使基片保持在其上的台子，在溶液从喷液头喷涂至基片上时它可对于喷液头移动，使得溶液分布在基片上而形成功能层，此方法包括以下步骤：
由此装置向基片上喷涂作为绝缘层材料的第一溶液，以在基片上制作第一溶液膜，
使第一溶液膜干燥以除去第一溶液的极性溶剂，从而形成绝缘层，
由此装置向基片上喷涂作为取向层材料的第二溶液，以在基片上制作第二溶液膜，
使第二溶液膜干燥以除去第二溶液的极性溶剂，从而形成取向层，以及
烘烤基片上的绝缘层和取向层。
下面结合附图对本发明实施方式的描述，将使本发明的其他目的、特点和优点变得更为明显。
附图说明
图1为本发明喷液头的剖面图。
图2为制作喷液头的工艺流程图。
图3为本发明另一个喷液头的剖面图。
图4为具有本发明喷液头的功能层制作设备的示意斜投影图。
图5为制造功能层制作设备的工艺流程图。
图6为液晶显示器的示意剖面图。
图7为制造功能层制作设备的工艺流程图。
图8所含的表格表示用本发明的喷液头制作取向层的实验结果。
图9所含的表格表示用本发明的喷液头制作绝缘层的实验结果。
具体实施方式
如图1所示，喷液头具有主体1、压电元件2、经粘接剂11，例如，环氧树脂而粘接在主体1上的底板3、可变形的加压件4、入液口5、出液口6、出口板7、含有通孔8a的腔体盖8经本发明的连接件13连在出口板7上，入口板9经本发明的连接件13连在腔体盖8上，还包含腔体10和带有开孔12a的不锈钢支板12。
加压件4为粘在支板12和入口板9上的聚酰亚胺膜(例如，由Ube-Kousan Inc.供应的Yuhpilex VT)，这是将加压件4对着支板12和入口板9的部分在对支板12和入口板9间的加压件4施加1.96Mpa的压力下加热至330℃约20分钟，接着冷却使之固化而成。
压电元件2装在底板3上，其一端经开孔12a与加压件4接触。在压电元件2未被电激励时加压件4与支板12接触而支撑在其上，而当压电元件2被电激励而纵向扩张时，加压件4因压电元件2引起形变，至少使之部分沿箭头A所示方向从支板12移开，这样，由腔体10、腔体盖8和加压件4构成的溶液室所装的溶液因溶液室容积减小而受压，溶液则经通孔8a从出液口6喷出。
入液口5可含有阀门(未示出)，当压电元件2未被电激励时开启，而当压电元件2被电激励时关闭，出液口6也可含有阀门(未示出)，当压电元件2被电激励时开启，而当压电元件2未被电激励时关闭。多个出液口6可与溶液室的液流沟通。
喷液头的制作如图2所示。在步骤100中，聚酰亚胺膜加压件4被粘在支板12(以前连在主体1上)和入口板9上，这是将加压件4分别对着支板12和入口板9的部分在对支板2和入口板9间的加压件4施加1.96Mpa的压力下加热至330℃约20分钟而成的。换言之，聚酰亚胺膜加压件4起着连接支板12和入口板9的粘接剂的作用。
在步骤101中，腔体盖8经聚酰亚胺粘接剂与入口板9粘在一起(至少腔体盖8与入口板9之一可为非金属或金属的)，或只有在腔体盖8和入口板9都是金属的时候可经金属-金属(在腔体盖8与入口板9间不含非金属件)连接，例如，焊接或扩散接合使之连接起来，出口板7经聚酰亚胺粘接剂与腔体盖8粘在一起(至少腔体盖8与出口板7之一可为非金属或金属的)，或只有在腔体盖8和出口板7都是金属的时候可经金属-金属(在腔体盖8与出口板7间不含非金属件)连接，例如，焊接或扩散接合使之连接起来。出口板7、腔体盖8和入口板9由同种材料或其膨胀系数差别不大的材料制成是优选的。
在步骤102中，压电元件2的一端由粘接剂，例如，环氧树脂粘接剂或聚酰亚胺粘接剂固定在加压件4上。在步骤103中，加压件4和主体1由粘接剂，例如，环氧树脂粘接剂或聚酰亚胺粘接剂粘在底板3上。
在图3所示的另一个实施方式中，加压件4为可变形的不锈钢薄片。在这种情形下，由于不锈钢薄片的刚性大于聚酰亚胺膜，支板12可取消。不锈钢薄片的加压件4经由环氧树脂粘接剂或聚酰亚胺粘接剂粘在主体1上，并经由聚酰亚胺粘接剂粘在入口板9上。金属的加压件4可由金属-金属连接固定在金属的主体和/或入口板9上。加压件4也可由另一种耐溶液溶解材料(非不锈钢或聚酰亚胺)的薄片或薄膜制成。
如图8和9所示，由本发明的喷液头喷涂溶液制作的取向层和绝缘层不劣于由苯胺印刷技术涂敷溶液制作者。
如图4所示，在基片上喷涂功能层材料溶液来制作功能层如取向层或绝缘层的设备具有底版21、支架22a和22b、用真空抽吸使基片25保持在其上面的可动载片台23、本发明的喷液头24含有喷涂溶液26的喷液口27、以及X和Y轴的驱动马达28和29。支架22b由支架22a导向并由X轴驱动马达28沿X轴驱动。可动载片台23由支架22b导向并由Y轴驱动马达29沿Y轴驱动。
在图5所示的功能层制作过程中，首先在步骤200中清洗基片25，在步骤201中将基片25装到可动载片台23上，基片25用真空抽吸在可动载片台23的支板上使其曲率减小而平铺在支板上，在步骤202中垂直移动喷液头24使基片25与喷液口27间的距离为所需值，此距离由激光聚焦位移计(未示出)测量，在步骤203中当基片25与喷液头24间因X和Y轴驱动马达28和29产生相对移动时，溶液26(例如，由JSR公司供应的2.0-2.3％重量的JALS-9008溶液)由喷液口27喷出而使溶液26涂敷在基片25上，在步骤204中基片25被移至加热和干燥区，逐渐升高基片25的温度至50-70℃使溶液26的溶剂，例如，N-甲基-吡咯烷酮蒸发而从溶液26中除去，在步骤205中在溶液完全干燥后从可动载片台23取下基片25。接着，将带有干燥过的溶液26的基片25在250℃的环境下烘烤30分钟以上而由干燥的溶液26制成取向层。
由上述本发明喷液头制作的功能层的液晶显示器，如图6所示，包含下基片30a、上基片30b、功能层31a和31b、透明电极32a和32b、绝缘层33、取向层34a和34b、封接剂35、液晶37和光学膜38a和38b。
在下基片30a上制作功能层31a，它是在TFT液晶显示器的TFT元件透明电极、彩色液晶显示器的滤色器或黑矩阵下工作的。透明电极32a制作在功能层31a上，取向层34a由图4所示的设备制作在透明电极32a上。功能层31b制作在上基片30b上，透明电极32b制作在功能层31b上。绝缘层33由图4所示的设备制作在透明电极32b上，取向层34b由图4所示的设备制作在绝缘层33上。在取向层34a和34b上进行取向操作。绝缘层33也可取消。
带有上述各层的上、下基片30a和30b由间隔36和封接剂35连接在一起，并在保持所需位置关系时对之加压预定的时间。接着，在上、下基片30a和30b间充入液晶，并在上、下基片30a和30b的外侧涂敷光学膜38a和38b。
如图8和9所示，由本发明的喷液头或图4所示本发明的设备制作的液晶显示器不劣于由苯胺印刷技术所制作者。
图6所示的液晶显示器是用图4所示的设备经图7所示的工艺过程制作的。在步骤300中在基片上制作ITO层，在步骤301中清洗带有ITO层的基片，在步骤302中在基片上制作无机层，在步骤303中进行矫平操作，在步骤304中在基片上制作取向层，在步骤305中进行矫平操作，在步骤306中烘烤基片。因此，根据本发明，与苯胺印刷技术相比过多的烘烤和清洗步骤可以取消。
本领域的技术人员还应了解，虽然前面已对本发明的实施方式作了描述，但本发明不限于此，可做出各种改变和修改而不背离本发明的构思和所附权利要求的范围。

Claims (11)

1.一种经由出液口喷涂溶液的喷液头包含：
带有腔体的主体，
连在主体上的盖子，盖子盖住腔体而形成小室使溶液在从出液口喷出前暂时储存在室中，
溶液加压装置，用于对室中的溶液加压使之从室中经由出液口喷出，
其中盖子由主体与盖子间的金属-金属连接和耐溶液溶解的粘接剂之一固定在主体上。
2.根据权利要求1的喷液头，其中盖子和主体都是金属的，盖子与主体间的金属-金属连接为焊接和扩散接合之一。
3.根据权利要求1的喷液头，其中粘接剂的主要成份为热塑性聚酰亚胺。
4.根据权利要求1的喷液头，其中盖子和主体之一的主要成份为热塑性聚酰亚胺，盖子和主体之一对着作为粘接剂的盖子和主体中另一个的部分粘接到盖子和主体的另一个上。
5.根据权利要求1的喷液头，其中盖子对着小室的部分可变形使室容积减小而对室中的溶液加压。
6.根据权利要求5的喷液头，其中溶液加压装置包含压电元件以推动盖子的一部分对室中的溶液加压。
7.根据权利要求1的喷液头，其中的溶液含有极性溶剂，且粘接剂是耐极性溶剂溶解的。
8.一种制作功能层的设备，在基片上喷涂作为功能层材料的溶液，包含：
用于经其喷口喷涂溶液的喷液头，包含：带有腔体的主体；连在主体上的盖子盖住腔体而形成小室使溶液从喷口喷出前暂时储存在室中；溶液加压装置对室中的溶液加压，其中盖子由主体与盖子间的金属-金属连接和耐溶液溶解的粘接剂固定在主体上；
使基片保持在其上的台子，在溶液从喷液头喷涂至基片上时它可对于喷液头移动，使得溶液分布在基片上而形成功能层。
9.液晶显示器包含：
一对基板，每个都包含基片、透明电极和取向层，
间隔部，用于使基板在基板的取向层彼此相对的同时彼此隔开，
在基板间延伸的封接件，用于在基板间形成一闭空间，
包含在此闭空间中的液晶，
其中取向层由在基片上喷涂作为取向层材料溶液的设备来制作，此设备包含：
经其喷口喷涂溶液的喷液头，包含：带有腔体的主体；连在主体上的盖子，用于盖住主体而形成一小室以使溶液从喷口喷出前暂时储存在室中；溶液加压装置，用于对室中的溶液加压，其中盖子由主体和盖子间的金属-金属连接和耐溶液溶解的粘接剂固定在主体上；
使基片保持在其上的台子，在溶液从喷液头喷至基片上时它可对于喷液头移动，使得溶液分布在基片上而形成功能层。
10.一种制作液晶显示器的方法，液晶显示器是用在基片上喷涂作为某一层的材料溶液而制作该层的设备来制作的，该设备包含：
经其喷口喷涂溶液的喷液头，包含：带有腔体的主体；连在主体上的盖子，用于盖住腔体而形成小室以使溶液从喷口喷出前暂时储存在室中；溶液加压装置，用于对室中的溶液加压，其中盖子由主体与盖子间的金属-金属连接和耐溶液溶解的粘接剂固定在主体上；
使基片保持在其上的台子，在溶液从喷液头喷至基片上时它可对于喷液头移动，使得溶液分布在基片上而形成该层，此方法包含以下步骤：
由在基片上制作第一溶液膜的设备在基片上喷涂作为绝缘层材料的第一溶液，
使第一溶液膜干燥以从第一溶液除去极性溶剂而制成绝缘层，
由在基片上制作第二溶液膜的设备在基片上喷涂作为取向层材料的第二溶液，
使第二溶液膜干燥以从第二溶液除去极性溶剂而制成取向层，
烘烤基片上的绝缘层和取向层。
11.根据权利要求1的喷液头，其中的溶液至少包含可溶性聚酰亚胺和聚酰胺酸之一作为在液晶显示器基片上制作某层的材料，和至少溶解可溶性聚酰亚胺和聚酰胺酸之一的极性溶剂，极性溶剂至少包含N-甲基-吡咯烷酮、γ-丁内酯和N-二甲基甲酰胺之一。
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