JP2006167704A - インクジェット配向膜印刷装置及び方法 - Google Patents

インクジェット配向膜印刷装置及び方法 Download PDF

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Abstract

【課題】基板が搭載される印刷台の一部を乗降及び回転可能にすることによって配向液の滴が網状に滴下されるようにし、配向液の滴間空間を縮少することができ、配向膜が平坦化される時間を短縮するインクジェット配向膜印刷装置を提供する。
【解決手段】インクジェット配向膜印刷装置は、基板上に配向液を噴射する複数のインクジェットヘッド、及び基板が搭載される印刷台を含み、印刷台の一部は乗降及び回転可能であるのが好ましい。
【選択図】 図1

Description

本発明は、インクジェット配向膜印刷装置及び方法に関するものである。
液晶表示装置は、現在最も広く用いられている平板表示装置のうちの1つであって、電界生成電極と配向膜が形成される2枚の表示板とその間に入っている液晶層とを含む。配向膜は液晶分子の初期配向を決定し、電界生成電極は、電界を生成して液晶分子の配向を変える。液晶層を通過する入射光は液晶分子の配向に依存する電気力を受け、液晶の誘電率異方性によってその偏光が変化する。偏光板を適切に配列すれば、偏光によって入射光の透過率を変化させ、所望の映像を表示することができる。
能動行列型(active matrix)液晶表示装置は、電界を生成するための複数の画素電極と共通電極、画素電極に印加されるデータ電圧を選択的に遮断するための薄膜トランジスタ(TFT)など複数のスイッチング素子、データ電圧と薄膜トランジスタを制御するための制御信号を伝達する複数の信号線、色相表示のための複数の色フィルター、及び2枚の表示板を付着して液晶を封入するための密封材を含む。
液晶表示装置のこのような構成要素は、何回かの蒸着、露光、エッチング段階を通じて形成され、これらは配向膜で覆われている。
配向膜は、回転塗布法(spin coating)やフレキソ印刷法(flexo printing)で形成する。配向膜印刷装置は、一般的に、互いに噛み合うアニロックスロール(anilox roll)と印刷ロール(printing roll)など複数の金属ロールとその上に付着されているゴム板とを含む。
しかし、フレキソ印刷法は、液晶表示装置用表示板及びその母基板が大きくなるほどロールとゴム板の大きさ及び重量が大きくなるため、配向膜印刷装置の製作が難しくなる。
本発明の技術的課題は、平坦化された配向膜を形成するインクジェット配向膜印刷装置及び方法を提供することにある。
本発明によるインクジェット配向膜印刷装置は、基板上に配向液を噴射する複数のインクジェットヘッド、前記基板が搭載される印刷台を含み、前記印刷台の一部は乗降及び回転可能であるのが好ましい。
また、前記印刷台は、前記基板を支持する支持ステージ、前記支持ステージに囲まれており、乗降及び回転可能な移送ステージを含むのが好ましい。
また、前記移送ステージは90度回転し、前記移送ステージの表面には吸着部が形成されるのが好ましい。
また、前記移送ステージの底面には支持バーが設置されており、前記支持ステージは複数の四角形ステージからなるのが好ましい。
また、前記移送ステージは四角形ステージにからなり、前記移送ステージのコーナー部に吸着部が形成されるのが好ましい。
また、本発明によるインクジェット配向膜印刷方法は、複数のインクジェットヘッド又は基板を移動させながら基板上に配向液を滴下して第1滴下ラインを形成する段階、前記基板が搭載された印刷台を回転する段階、複数のインクジェットヘッド又は基板を移動させながら基板上に配向液を滴下して第2滴下ラインを形成する段階を含むのが好ましい。
また、前記印刷台は90度回転し、前記配向液の滴の前記第1滴下ラインと前記第2滴下ラインは互いに直交するのが好ましい。
また、前記印刷台の一部は乗降及び回転可能であるのが好ましい。
また、前記インクジェットヘッドのいずれか1つの噴射口に印加される電圧パルスは、隣接する噴射口に印加される電圧パルスと所定時間の間隔をおいて印加されるのが好ましい。
また、前記第1滴下ラインと第2滴下ラインが重なる部分には、前記第2滴下ラインを形成するための電圧パルスが印加されないのが好ましい。
また、前記第2滴下ラインを形成するための第2電圧パルスパターンは、前記第1滴下ラインを形成するための第1電圧パルスパターンと重なる部分には電圧が印加されず、前記第2電圧パルスパターンの残りの部分は前記第1電圧パルスパターンと同一なパターンを有するのが好ましい。
また、前記インクジェットヘッドのいずれか1つの噴射口に印加される基本パルスパターンは、第1電圧パルスが所定時間の間隔をおいて印加されるパターンであるのが好ましい。
また、前記基本パルスパターンに応じて形成される複数の配向液の滴は同一ライン上に沿って所定部分重なるのが好ましい。
また、前記第1電圧パルスに引き続き第2電圧パルスが印加されるのが好ましい。
また、前記複数の第1電圧パルスの所定時間の間隔の中間に第2電圧パルスが印加されるのが好ましい。
また、前記複数の第1電圧パルスのうち、中間部に印加される第1電圧パルスには次いで第2電圧パルスが印加されるのが好ましい。
本発明によるインクジェット配向膜印刷装置及び方法は、基板が搭載される印刷台の一部を乗降及び回転可能にすることによって配向液の滴が網状に滴下されるようにし、配向液の滴間の空間を縮少することができる。したがって、配向膜が平坦化される時間を短縮する。
以下、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように、本発明の実施例について添付の図面を参照して詳細に説明する。しかし、本発明は多様な相違した形態で実現でき、ここで説明する実施例に限定されない。
それでは、本発明の実施例によるインクジェット配向膜印刷装置及びこれを利用した液晶表示装置の製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の1実施例によるインクジェット配向膜印刷装置の簡略な斜視図であり、図2A、図3〜図6Aは、本発明の1実施例によるインクジェット配向膜印刷装置を利用した印刷方法を順に示した図であり、図2Bは、基板上に配向液の滴を滴下する状態を示した図であり、図2Cは、本発明の1実施例によるインクジェット配向膜印刷装置のインクジェットヘッド及び複数の噴射口を示した図であり、図6Bは、本発明の1実施例によって基板を回転した後、基板上に配向液の滴を滴下する状態を示した図である。
図1に示したように、本発明の1実施例による配向膜印刷装置は、基板1上に配向液を噴射する複数のインクジェットヘッド30、基板1を搭載し、配向膜20を印刷する印刷台70を含む。
印刷台70は、基板1を支持する支持ステージ50、支持ステージ50に囲まれており、乗降及び回転可能な移送ステージ60からなる。このような印刷台は基板を搭載して固定できるように、真空チャックからなるのが好ましい。
支持ステージ50は複数の四角形ステージにからなり、このような四角形ステージは所定の間隔離間して設置される。四角形ステージの間の空間には搬送アーム(図示せず)が通過し、基板1の下で搬送アームが吸着して基板を搬送する。
移送ステージ60は1つの四角形ステージからなる。そして、移送ステージ60の底面には支持バー61が設置されていて、移送ステージ60を乗降及び回転させる。支持バー61には動力装置が設置されていて、支持バー61を上昇及び回転できるようにする。
このような四角形移送ステージ60のコーナー部の表面には吸着部60aが形成される。このような吸着部60aは、移送ステージが基板を回転させる場合に基板が滑らないように固定する粘性材質からなるのが好ましい。
図2Cに示したように、インクジェットヘッド30は、複数個が互いに所定部分重なって形成される。インクジェットヘッド30が複数で形成されるのは、基板1上に容易にかつ様々なパターンに配向膜20を形成し、基板1の大きさに対する対応を便利にするためである。
また、各々のインクジェットヘッド30の底面には複数個の噴射口(nozzle hole)(h1、h2、h3、h4)が形成される。各々のインクジェットヘッド30が互いに所定部分重なっているのは、インクジェットヘッド30の底面に形成される複数の噴射口31aの間の間隔(d)を一定化するためである。つまり、インクジェットヘッド30が互いに重ならずに連結されると、各々のインクジェットヘッド30の端部間の噴射口31aの間の間隔がさらに大きくなるからである。
このようなインクジェットヘッド30の噴射口(h1、h2、h3、h4)に対応する位置に圧電振動子(Piezoelectric actuator)が設置されており、このような圧電振動子に電流が流れれば、圧電振動子が折れ曲がりながら配向液を押し出し、配向液が噴射口を通して噴射される。
この時、インクジェットヘッド30又は印刷台70を移動しながら、基板1上に形成される複数のパネルに対応するパターンに配向膜20を形成する。
このようなインクジェットプリンティング方法による配向膜印刷法は、ロール及びゴム板が不要であるので装置の大きさが小さくなり、ソフトウェアを利用していろいろな種類の印刷パターンを容易に形成することができるので、基板の大型化に伴ってロール及びゴム板の大きさ及び重量が大きくなるフレキソ印刷法の問題点を解決することができる。
しかし、インクジェットプリンティング方法は、基板上に滴下された配向液の滴間に所定空間が発生するため、均一な配向液膜を形成するのは難しい。
これを防止するために本発明の1実施例では、乗降及び回転可能な移送部を用いて基板を回転し、配向液の滴を滴下することによって、配向液の滴が網状に滴下されるようにして均一な配向膜を形成する。
以下、本発明の実施例によるインクジェット配向膜印刷装置を利用した液晶表示装置の製造方法について詳細に説明する。
まず、図2A及び図2Bに示したように、複数のインクジェットヘッド30の下に位置する印刷台70を移動しながら、複数の配向液の滴25を基板1上に滴下して第1滴下ライン(L1)を形成する。このような配向液の滴25は噴射口の直径とほとんど同一な直径で基板上に滴下され、噴射口(h1、h2、h3、h4)の間隔(d)とほとんど同一な間隔(d)で複数の第1滴下ライン(L1)が形成される。この時、配向液の滴25同士の間には空き空間5が存在する。
印刷台70の移動速度を調節することにより、印刷台の移動方向3には緻密に調節しながら配向液の滴25の滴下が可能であるが、第1滴下ライン(L1)間の間隔は配向液の滴25の直径に比して遥かに大きいため、配向膜の平坦化は難しい。したがって、配向液の滴25の第1滴下ライン(L1)間の大きな間隔を減らすために、配向液の粘度を低くしたり、基板の洗浄条件を強化して、配向液の滴25の滴下前の基板の表面状態を良好にする方法が使用されるが、これは配向液材料及び工程上難しくなるという問題点がある。また、第1滴下ライン(L1)間の間隔を減らすために噴射口(h1、h2、h3、h4)の間隔を減らす方法もあるが、この噴射口間の間隔は、噴射口上に位置する振動子、配向液保存タンクなどの干渉により、間隔を減らすには限界がある。そして、インクジェットヘッド30を2列に配列したり、1列のヘッドを短く横方向に移動して往復する方法もあるが、費用増加、及び配向膜形成工程のタクトタイムの増加などの問題が発生する。
したがって、本発明の1実施例では、乗降及び回転可能な移送部を使用して基板を回転し、配向液の滴を滴下することによって、配向液の滴が網状に滴下されるようにして均一な配向膜を形成する。
次に、図3に示したように、移送ステージ60を上昇させて、移送ステージ60上に搭載されている基板1を上昇させる。
次に、図4に示したように、移送ステージ60を回転させて、移送ステージ60上に搭載されている基板1を回転させる。基板1は90度回転させるのが好ましい。
次に、図5に示したように、移送ステージ60を下降させて、移送ステージ60上に搭載されている基板1が下降して支持ステージ50上に搭載されるようにする。
次に、図6Aに示したように、複数のインクジェットヘッド30の下に位置する印刷台70を再び移動しながら、基板1上に複数の配向液の滴25を滴下して第2滴下ライン(L2)を形成する。このような配向液の滴25は、噴射口の直径とほとんど同一な直径で基板1上に滴下され、噴射口(h1、h2、h3、h4)の間隔(d)とほとんど同一な間隔(d)で複数の第2滴下ライン(L2)が形成される。
この場合、配向液の滴25の第2滴下ライン(L2、421、422、423、424、425、426、427、428、411、412、413、414、415、416、417、418)は、既に基板上に形成されている配向液の滴25の第1滴下ライン(L1、211、212、213、214、215、216、217、218、219、220)と垂直方向に形成されることによって、全体的に網状の滴下パターンが形成される。したがって、配向液の滴25間の空間5が減るようになり、配向膜が平坦化される時間を短縮できる。
また、第1滴下ライン(L1)及び第2滴下ライン(L2)が重なる領域に余分に滴下された配向液の滴25は、網状の配向液の滴25の滴下パターンの真中の四角空間に拡散して満たされることにより、配向膜が平坦化される時間が短縮する。
一方、配向液の滴25を滴下するために、インクジェットヘッド30の電圧振動子に印加される電圧パルスのパターンを変更することによってより、平坦化された配向膜を形成することができる。
図7Aには、複数の第1滴下ラインを形成するための第1電圧パルスパターンが示されており、陰影のある電圧パルスは、実際の電圧が印加されるパルスを示す。図7Bには、図7Aに示された第1電圧パルスパターンに応じて滴下された配向液の滴が示されている。
図7A及び図7Bに示したように、インクジェットヘッド30の第1噴射口(h1)に電圧パルス311、312が順に印加され、これにより、同一ラインに沿って配向液の滴211、212が所定部分重なって滴下される。
第2噴射口(h2)に印加される電圧パルス321、322は、第1噴射口(h1)に印加される電圧パルスと所定時間の間隔をおいて順に印加され、これにより、第1噴射口(h1)による配向液の滴211、212とdの間隔をおいて第2噴射口(h2)による配向液の滴221、222が滴下される。この場合、第2噴射口(h2)による配向液の滴211、212も、同一ラインに沿って所定部分重なって滴下される。
このように、第1噴射口(h1)に印加される電圧パルスと第2噴射口(h2)に印加される電圧パルスとの間に所定時間の間隔をおくことによって、円形の配向液の滴間の空間を減らし、拡散の進行も急速にする。
第3噴射口(h3)に印加される電圧パルス331、332による配向液の滴231、232、及び第4噴射口(h4)に印加される電圧パルス341、342による配向液の滴241、242なども前記と同一である。
そして、第1滴下ライン(L1)を形成するための第1電圧パルスパターン及び第2滴下ライン(L2)を形成するための第2電圧パルスパターンが同一なパターンである場合は、第2滴下ライン(L2)を形成する際、第1滴下ライン(L1)と第2滴下ライン(L2)との間に重なる部分が発生する。
したがって、第1滴下ライン(L1)と第2滴下ライン(L2)と間に重なる部分が発生しないようにするために、図8Aに示したような周期を有する電圧パルスをインクジェットヘッド30の圧電振動子に印加するのが好ましい。
図8Aでは、インクジェットヘッドに印加する電圧パルスの周波数が10kHzであり、噴射口別に2.5kHzの順次的周期を有し、第2滴下ラインを形成する第2電圧パルスパターンが示されており、図8Bでは、図8Aの第2電圧パルスパターンに応じて滴下される配向液の滴が示されている。
図8Aに示したように、第2滴下ライン(L2)を形成するための第2電圧パルスパターンは第1電圧パルスパターンと同一なパターンを有するが、第1滴下ライン(L1)と重なる部分を避けるために、9番目の電圧パルス510、520、521には電圧を印加しない。つまり、第2滴下ライン(L2)を形成するための第2電圧パルスパターンは、第1滴下ライン(L1)を形成するための第1電圧パルスパターンと重なる部分510、520、521には電圧が印加されず、第2電圧パルスパターンの残りの部分は第1電圧パルスパターンと同一のパターンを有する。
この場合、図8B及び図6Bに示したように、第2滴下ライン(L2)に沿って滴下される配向液の滴は、8個の配向液の滴421、422、423、424、425、426、427、428が重なって滴下された後の9番目の配向液の滴は滴下されず、再び配向液の滴が滴下される。
図6Bには、2個の第1滴下ライン(L1)と2個の第2滴下ライン(L2)が示されている。
第1滴下ライン(L1)の配向液の滴211、212、213、214、215、216、217、218、219、220が形成された後に2個の第2滴下ライン(L2)の配向液の滴421、422、423、424、425、426、427、428、411、412、413、414、415、416、417、418が形成される場合、重なる部分211、220には第2滴下ライン(L2)の配向液の滴が滴下されない。したがって、同一地点に配向液の滴が重複されて滴下されることを防止することにより、配向液材料の減少及び配向液の均一な滴下が可能になる。
また、より平坦化された配向膜を形成するために、圧電振動子に印加する電圧の基本パルスパターンを変更することができる。これは、第1滴下ライン(L1)を形成するための第1電圧パルスパターン及び第2滴下ライン(L2)を形成するための第2電圧パルスパターンにも適用できる。
図9Aには、いろいろな種類の電圧基本パルスパターンが示されており、図9Bには、図7Aに示された基本パルスパターンに応じて滴下された配向液の滴が示されている。
図9Aに示したように、インクジェットヘッド30のいずれか1つの噴射口に印加される第1基本パルスパターン(p1)は、第1電圧パルス(1〜8)が所定時間の間隔をおいて印加されるパターンである。
この場合、図9Bに示したように、第1基本パルスパターン(p1)に応じて形成される複数の配向液の滴(1〜8)は同一ラインに沿って所定部分が重なる。
そして、第2基本パルスパターン(p2)は、第1電圧パルス(1〜8)に引き続き第2電圧パルス(11〜71)が印加されるパターンである。
第1基本パルスパターン(p1)(1〜8)及び第2基本パルスパターン(p2)(1〜8、11〜71)は、配向液の滴の量を増加させて配向膜の平坦化性を向上させたり、最終の配向膜の厚さを増加しようとする場合に用いるのが好ましい。
このような第1及び第2基本パルスパターン(p1、p2)は印刷台の移動速度を遅らせることにより、同一ライン上の直前の配向液の滴と2つの配向液の滴との間の重なる領域を増加させて形成することもできる。
そして、第3基本パルスパターン(p3)は、複数の第1電圧パルス(1〜8)の所定時間の間隔の中間に第2電圧パルス(12〜72)が印加されるパターンである。
第3基本パルスパターン(p3)(1〜8、12〜72)は、第2滴下ライン(L2)を形成するための第2電圧パルスパターンの全ての中間部分に第2電圧パルス(12〜72)を印加することによって網状の4辺に滴下される配向液の滴の量を増加させ、配向液の滴の平坦化性を向上させる。
そして、第4基本パルスパターン(p4)は、複数の第1電圧パルス(1〜8)中の中間部に印加される第1電圧パルス(1〜8)には次いで第2電圧パルス(31〜61)が印加されるパターンである。
第4基本パルスパターン(p4)(1〜8、31〜61)は、第2滴下ライン(L2)を形成するための第2電圧パルスパターンの中間部分のうちの一部にだけ第2電圧パルス(31〜61)を印加することにより、配向液の滴の平坦化を向上させると同時に、配向液材料の減少も図る。
以上、本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、当該技術分野における通常の知識を有する者であればこれより様々な変形及び均等な他実施例が可能であるという点が理解できる。したがって、本発明の権利範囲はこれに限定されることではなく、本発明の請求範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者による様々な変形及び改良形態もまた本発明の権利範囲に属する。
本発明の1実施例によるインクジェット配向膜印刷装置を簡略に示した斜視図である。 本発明の1実施例によるインクジェット配向膜印刷装置を利用した印刷方法を順に示した図である。 基板上に配向液の滴を滴下する状態を示した図である。 本発明の1実施例によるインクジェット配向膜印刷装置のインクジェットヘッド及び複数の噴射口を示した図である。 本発明の1実施例によるインクジェット配向膜印刷装置を利用した印刷方法を順に示した図である。 本発明の1実施例によるインクジェット配向膜印刷装置を利用した印刷方法を順に示した図である。 本発明の1実施例によるインクジェット配向膜印刷装置を利用した印刷方法を順に示した図である。 本発明の1実施例によるインクジェット配向膜印刷装置を利用した印刷方法を順に示した図である。 本発明の1実施例によって基板を回転した後、基板上に配向液の滴を滴下する状態を示した図である。 複数の第1滴下ラインを形成するための第1電圧パルスパターンを示した図である。 図7Aに示された第1電圧パルスパターンに応じて滴下された配向液の滴を示した図である。 第2滴下ラインを形成する第2電圧パルスパターンを示した図である。 図8Aの第2電圧パルスパターンに応じて滴下される配向液の滴を示した図である。 いろいろな種類の電圧基本パルスパターンを示した図である。 図9Aに示された基本パルスパターンに応じて滴下された配向液の滴を示した図である。
符号の説明
11 基板
20 配向膜
25 配向膜の滴
30 インクジェットヘッド
31a 噴射口
50 支持ステージ
60 移送ステージ
60a 吸着部
61 支持バー

Claims (20)

  1. 基板上に配向液を噴射する複数のインクジェットヘッド及び前記基板が搭載される印刷台を含み、前記印刷台の一部は乗降及び回転可能であることを特徴とする、インクジェット配向膜印刷装置。
  2. 前記印刷台は、前記基板を支持する支持ステージ及び前記支持ステージに囲まれており、乗降及び回転可能な移送ステージを含むことを特徴とする、請求項1に記載のインクジェット配向膜印刷装置。
  3. 前記移送ステージは90度回転することを特徴とする、請求項1に記載のインクジェット配向膜印刷装置。
  4. 前記移送ステージの表面には吸着部が形成されることを特徴とする、請求項1に記載のインクジェット配向膜印刷装置。
  5. 前記移送ステージの底面には支持バーが設置されることを特徴とする、請求項1に記載のインクジェット配向膜印刷装置。
  6. 前記支持ステージは複数の四角形ステージからなることを特徴とする、請求項1に記載のインクジェット配向膜印刷装置。
  7. 前記移送ステージは四角形ステージからなることを特徴とする、請求項1に記載のインクジェット配向膜印刷装置。
  8. 前記移送ステージのコーナー部に吸着部が形成されることを特徴とする、請求項1に記載のインクジェット配向膜印刷装置。
  9. 複数のインクジェットヘッド又は基板を移動させながら基板上に配向液を滴下して第1滴下ラインを形成する段階と、
    前記基板が搭載された印刷台を回転する段階と、
    複数のインクジェットヘッド又は基板を移動させながら基板上に配向液を滴下して第2滴下ラインを形成する段階と、
    を含むことを特徴とする、インクジェット配向膜印刷方法。
  10. 前記印刷台は90度回転することを特徴とする、請求項9に記載のインクジェット配向膜印刷方法。
  11. 前記第1滴下ラインと前記第2滴下ラインは互いに直交することを特徴とする、請求項9に記載のインクジェット配向膜印刷方法。
  12. 前記印刷台の一部は乗降及び回転可能であることを特徴とする、請求項9に記載のインクジェット配向膜印刷方法。
  13. 前記インクジェットヘッドのいずれか1つの噴射口に印加される電圧パルスは、隣接する噴射口に印加される電圧パルスと所定時間の間隔をおいて印加されることを特徴とする、請求項9に記載のインクジェット配向膜印刷方法。
  14. 前記第1滴下ラインと第2滴下ラインが重なる部分には、前記第2滴下ラインを形成するための電圧パルスが印加されないことを特徴とする、請求項9に記載のインクジェット配向膜印刷方法。
  15. 前記第2滴下ラインを形成するための第2電圧パルスパターンは、前記第1滴下ラインを形成するための第1電圧パルスパターンと重なる部分には電圧が印加されず、前記第2電圧パルスパターンの残りの部分は前記第1電圧パルスパターンと同一のパターンを有することを特徴とする、請求項14に記載のインクジェット配向膜印刷方法。
  16. 前記インクジェットヘッドのいずれか1つの噴射口に印加される基本パルスパターンは、第1電圧パルスが所定時間の間隔をおいて印加されるパターンであることを特徴とする、請求項13又は14に記載のインクジェット配向膜印刷方法。
  17. 前記基本パルスパターンに応じて形成される複数の配向液の滴は同一ライン上に沿って所定部分重なることを特徴とする、請求項16に記載のインクジェット配向膜印刷方法。
  18. 前記第1電圧パルスに引き続き第2電圧パルスが印加されることを特徴とする、請求項16に記載のインクジェット配向膜印刷方法。
  19. 前記複数の第1電圧パルスの所定時間の間隔の中間に第2電圧パルスが印加されることを特徴とする、請求項16に記載のインクジェット配向膜印刷方法。
  20. 前記複数の第1電圧パルスのうち、中間部に印加される第1電圧パルスには次いで第2電圧パルスが印加されることを特徴とする、請求項16に記載のインクジェット配向膜印刷方法。
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