JP2008272710A - Method for manufacturing liquid crystal material discharge apparatus and nozzle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶材料などを液滴として吐出させるための液体材料吐出ノズルおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a liquid material discharge nozzle for discharging liquid crystal material or the like as droplets and a method for manufacturing the same.
ブラウン管を使った表示装置は広く普及しているが、大画面になるに伴いその奥行きが大きくなってしまうという欠点があり、ノート型コンピュータや携帯電話、ＰＤＡといった各種携帯用電子機器の発展に伴って、これらに適用できる軽薄短小型の平板表示装置の開発が進んでいる。 Display devices using cathode ray tubes are widely used, but have the drawback of increasing their depth as the screen becomes larger. With the development of various portable electronic devices such as notebook computers, mobile phones, and PDAs. Therefore, development of a thin, thin, and small flat panel display that can be applied to these is progressing.
例えば、液晶表示装置、プラズマディスプレイ、電界放出ディスプレイ、真空蛍光ディスプレイが挙げられ、この他にもエレクトロルミネセンス（ＥＬ）や発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた手段も開発されてきている。この中で、液晶表示装置は高画質、消費電力および量産化の技術といった点で優位性が認められている。 Examples include a liquid crystal display device, a plasma display, a field emission display, and a vacuum fluorescent display. In addition, means using electroluminescence (EL) or light emitting diode (LED) have been developed. Among these, liquid crystal display devices are recognized to be superior in terms of high image quality, power consumption, and mass production technology.
液晶表示装置は液晶材料をガラス基板で挟み、さらに特定の偏光方向の光のみを透過させる偏光フィルタを前記ガラス基板の前後に配置する事で液晶パネルとし、映像を表示させる装置である。液晶材料は電圧を加える事によって液晶分子の配向が変化する特性を有し、この液晶材料の配向変化を光源からの光のシャッターとして利用する。複雑な映像を表示させる場合には、画素となるマトリクスを格子状に均等配列したドットマトリクスタイプの液晶パネルを用い、各画素に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のような駆動素子を形成することで実現される。 A liquid crystal display device is a device that displays an image by sandwiching a liquid crystal material between glass substrates and further arranging a polarizing filter that transmits only light in a specific polarization direction before and after the glass substrate. The liquid crystal material has a characteristic that the orientation of liquid crystal molecules changes when a voltage is applied, and this change in the orientation of the liquid crystal material is used as a shutter for light from a light source. In the case of displaying a complicated image, a dot matrix type liquid crystal panel in which a matrix of pixels is uniformly arranged in a lattice shape is used, and a driving element such as a thin film transistor (TFT) is formed in each pixel. .
このような液晶表示装置を作製する際に、液晶材料を二枚のガラス基板を貼り合わせた液晶セルに封止する方法として以下のような方法が考案されている。
二枚のガラス基板を貼り合わせ液晶セルとした後に液晶材料を注入する方法として、液晶材料注入口を備えた液晶セルで液晶セル内外の圧力差を用いて液晶材料を注入する方法や、液晶材料注入口および排気口を備えた液晶セルで液晶注入口から液晶材料を注入する方法（特開平７−２８１２００号公報）がある。
In producing such a liquid crystal display device, the following method has been devised as a method of sealing a liquid crystal material in a liquid crystal cell in which two glass substrates are bonded.
As a method of injecting a liquid crystal material after bonding two glass substrates to form a liquid crystal cell, a method of injecting a liquid crystal material using a pressure difference between the inside and outside of the liquid crystal cell in a liquid crystal cell having a liquid crystal material injection port, or a liquid crystal material There is a method (Japanese Patent Laid-Open No. 7-281200) in which a liquid crystal material is injected from a liquid crystal injection port in a liquid crystal cell having an inlet and an exhaust port.
しかし、前記のような二枚のガラス基板を貼り合わせた液晶セルに液晶材料を注入する方法では、液晶セルに液晶材料注入口が設けてあるためにこれを紫外線硬化樹脂などの封止材を用いて封止する必要があり、また、封止材の汚染や封止部分からの気泡の混入が生じてしまう。 However, in the method of injecting a liquid crystal material into a liquid crystal cell having two glass substrates bonded together as described above, a liquid crystal material injection port is provided in the liquid crystal cell. It is necessary to use and seal, and the contamination of a sealing material and the bubble mixing from a sealing part will arise.
さらには大型基板での液晶セルでは均一な液晶注入は量産性に欠ける。そこで、ガラス基板上に形成されたシール剤の内側に液晶材料を滴下し、真空容器内でもう一枚のガラス基板を貼り合わせ液晶材料を封止する方法（特開昭６３−１７９３２３号公報）が考案されている。 Furthermore, in a liquid crystal cell with a large substrate, uniform liquid crystal injection lacks mass productivity. Therefore, a method of dropping a liquid crystal material inside a sealing agent formed on a glass substrate and bonding another glass substrate in a vacuum container to seal the liquid crystal material (Japanese Patent Laid-Open No. 63-179323) Has been devised.
この方法では基板サイズに対して液晶材料の封止精度が十分満たされ、さらには液晶材料注入口を備える必要がなく液晶表示装置の製造方法として有効な手段である。
ガラス基板上に形成されたシール剤の内側に液晶材料を滴下するための手段として、ガスの圧力を用いて液晶材料を液滴吐出ノズルから滴下する方法（特許公開２００３−２８７７３０号公報）、ピストンを用いて液晶材料自体に圧力をかけ液滴吐出ノズルから液晶材料を吐出する方法（特許公開２００１−２７２６４０号公報）さらには、マイクロシリンジを液滴吐出ノズルとし、液晶材料の計測および吐出を行う方法（特許公開２００６−１０６１５０号公報）等が考案されている。
As a means for dripping the liquid crystal material inside the sealing agent formed on the glass substrate, a method of dripping the liquid crystal material from the droplet discharge nozzle using gas pressure (Japanese Patent Publication No. 2003-287730), piston A method of discharging a liquid crystal material from a droplet discharge nozzle by applying pressure to the liquid crystal material itself using a liquid crystal (Japanese Patent Publication No. 2001-272640). Further, a microsyringe is used as a droplet discharge nozzle to measure and discharge the liquid crystal material. A method (Japanese Patent Publication No. 2006-106150) has been devised.
液晶表示装置の高精度化に伴い、液晶材料の改善に伴う高粘度化や表面張力が低い材料に変わってきており、さらには滴下量、滴下位置の高精度化が求められている。しかし、前述したようなノズルを介して液晶材料を滴下する手段においては液晶材料がノズル先端部に回り込み不均一な液溜りが生じたり、吐出時に気泡を含んでしまったりすることで、結果として液晶材料の吐出の滞り、吐出位置精度が満たされないといった問題が生じている。
そこで、本発明では長期にわたって安定した液滴の精度を保つための技術を提供することを目的とする。
As the accuracy of liquid crystal display devices increases, the liquid crystal materials have been changed to materials having a higher viscosity and a lower surface tension due to the improvement of the liquid crystal material, and further, higher accuracy of the dropping amount and dropping position is required. However, in the means for dropping the liquid crystal material through the nozzle as described above, the liquid crystal material wraps around the tip of the nozzle, resulting in non-uniform liquid accumulation or bubbles during discharge, resulting in liquid crystal. There is a problem that the discharge of the material is delayed and the discharge position accuracy is not satisfied.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a technique for maintaining stable droplet accuracy over a long period of time.
上記課題を解決するため、本発明は、ノズル本体に貫通孔が形成され、液晶材料が前記貫通孔を通って、前記貫通孔先端の吐出口から吐出される液晶材料吐出装置であって、前記ノズル本体の表面には撥液被膜が形成され、前記撥液被膜の表面にはダイヤモンドとダイヤモンドライクカーボンのいずれか一方又は両方を含有するダイヤモンド薄膜が露出し、前記貫通孔の内壁面には前記ノズル本体が露出する液晶材料吐出装置である。
本発明は液晶材料吐出装置であって、前記貫通孔の内壁面にはセラミック材料が露出する液晶材料吐出装置である。
本発明は液晶材料吐出装置であって、前記撥液被膜は、表面にダイヤモンド又はダイヤモンドライクカーボンの結晶が成長可能な下地膜を有し、前記下地膜は前記ノズル本体表面に形成され、前記ダイヤモンド薄膜は前記下地膜の表面に形成された液晶材料吐出装置である。
本発明は、ノズル本体に形成された貫通孔に吐出液を通し、前記貫通孔先端の吐出口から前記吐出液を吐出するノズルの製造方法であって、前記貫通孔が形成された状態の前記ノズル本体の表面にスパッタ法又は蒸着法により下地膜を形成した後、前記下地膜が形成された前記ノズル本体を、真空雰囲気に配置した状態で、前記真空雰囲気中で炭化水素ガスを含む原料ガスをプラズマ化させ、前記下地膜の表面に、ダイヤモンドとダイヤモンドライクカーボンのいずれか一方又は両方を含有するダイヤモンド薄膜を成膜するノズルの製造方法である。
本発明はノズルの製造方法であって、前記ノズル本体として、前記貫通孔の内壁面にセラミック材料が露出するものを用い、前記下地膜として、ダイヤモンド又はダイヤモンドライクカーボンの結晶が成長可能な材料の膜を形成するノズルの製造方法である。
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention provides a liquid crystal material discharge device in which a through hole is formed in a nozzle body, and the liquid crystal material is discharged from the discharge port at the tip of the through hole through the through hole. A liquid repellent film is formed on the surface of the nozzle body, a diamond thin film containing either one or both of diamond and diamond-like carbon is exposed on the surface of the liquid repellent film, and the inner wall surface of the through-hole This is a liquid crystal material discharge device in which the nozzle body is exposed.
The present invention is a liquid crystal material discharge device, wherein the ceramic material is exposed on the inner wall surface of the through hole.
The present invention is the liquid crystal material ejection device, wherein the liquid repellent coating has a base film on which diamond or diamond-like carbon crystals can grow on the surface, the base film is formed on the surface of the nozzle body, and the diamond The thin film is a liquid crystal material discharge device formed on the surface of the base film.
The present invention is a method of manufacturing a nozzle for passing a discharge liquid through a through hole formed in a nozzle body and discharging the discharge liquid from a discharge port at a tip of the through hole, wherein the through hole is formed. After forming a base film on the surface of the nozzle body by sputtering or vapor deposition, the nozzle body on which the base film is formed is placed in a vacuum atmosphere, and a raw material gas containing hydrocarbon gas in the vacuum atmosphere Is converted to plasma, and a diamond thin film containing either one or both of diamond and diamond-like carbon is formed on the surface of the base film.
The present invention is a method for manufacturing a nozzle, wherein the nozzle body is made of a ceramic material exposed on the inner wall surface of the through hole, and the base film is made of a material capable of growing diamond or diamond-like carbon crystals. It is a manufacturing method of the nozzle which forms a film | membrane.
本発明は上記のように構成されており、下地膜の成膜は、スパッタ法や蒸着法等、スパッタ粒子や蒸着材料の蒸気等の微粒子を真空雰囲気中に放出させ、該微粒子をノズル本体の表面に到達させる方法で行われる。
微粒子はノズル本体の表面には到達して下地膜が形成されるが、貫通孔の内壁面はノズル本体の影となって、原料微粒子がノズル本体で遮蔽され、下地膜が形成されない。従って、貫通孔の内壁面はノズル本体が露出する状態が維持される。
The present invention is configured as described above, and the formation of the base film is performed by discharging fine particles such as sputtered particles or vapor of a vapor deposition material into a vacuum atmosphere, such as a sputtering method or a vapor deposition method. This is done in a way that reaches the surface.
The fine particles reach the surface of the nozzle body and form a base film. However, the inner wall surface of the through hole becomes a shadow of the nozzle body, and the raw material fine particles are shielded by the nozzle body, so that the base film is not formed. Therefore, the inner wall surface of the through hole is maintained in a state where the nozzle body is exposed.
ダイヤモンド又はダイヤモンドライクカーボンは、合金、鉱物、無機物等のセラミック材料（例えば、ガラス、シリコン、ルビー、サファイア、酸化アルミニウム（アルミナ）、ステンレス等の剛性材料）の表面に対して密着性が乏しく、安定した膜が得られない。しかし、TiやＣｒ等の金属表面に対しては密着性が高く、安定した膜が得られる。 Diamond or diamond-like carbon is stable due to poor adhesion to the surface of ceramic materials such as alloys, minerals, and inorganic materials (eg, rigid materials such as glass, silicon, ruby, sapphire, aluminum oxide (alumina), and stainless steel). Film cannot be obtained. However, it has high adhesion to metal surfaces such as Ti and Cr, and a stable film can be obtained.
従って、ノズル本体全部を該セラミック材料で構成するか、少なくとも貫通孔の内壁面に露出する部分を該セラミック材料で構成しておき、下地膜を金属や炭化物等のダイヤモンド薄膜を成膜可能な材料で構成すれば、ダイヤモンド薄膜はノズル本体の表面上には形成されるが、貫通孔の内壁面には形成されない。
ダイヤモンド薄膜は、上述したセラミック材料に比べて、液晶材料等の吐出液に対する撥液性が高く、ノズル本体の表面（ノズル本体の先端及び側面を含む）に吐出液の液溜りができない。
Therefore, the entire nozzle body is made of the ceramic material, or at least the portion exposed on the inner wall surface of the through hole is made of the ceramic material, and the base film can be formed of a diamond thin film such as metal or carbide. In this case, the diamond thin film is formed on the surface of the nozzle body, but is not formed on the inner wall surface of the through hole.
The diamond thin film has higher liquid repellency with respect to a discharge liquid such as a liquid crystal material than the above-described ceramic material, and the discharge liquid cannot accumulate on the surface of the nozzle body (including the tip and side surfaces of the nozzle body).
貫通孔の内壁面はセラミック材料が露出しているから、吐出液は貫通孔の内壁面で弾かれずに貫通孔内を流れる。従って、本発明により製造されたノズルは吐出性に優れている。
本発明に用いるノズル本体は、上述したセラミック材料に、機械加工やレーザ加工といった加工手段によって直線状の貫通孔を形成し、その先端を吐出口とする。これにより、液滴吐出位置および位置精度を十分満たす事ができる。
Since the ceramic material is exposed on the inner wall surface of the through hole, the discharge liquid flows through the through hole without being repelled by the inner wall surface of the through hole. Therefore, the nozzle manufactured by this invention is excellent in discharge property.
In the nozzle body used in the present invention, a straight through hole is formed in the above-described ceramic material by a machining means such as machining or laser machining, and its tip is used as a discharge port. Thereby, the droplet discharge position and the position accuracy can be sufficiently satisfied.
尚、液晶材料のノズル表面への回り込みを防ぐためにはノズルの先端部分の形状も重要である。液晶材料吐出口であるノズル先端部の肉厚は、吐出口のサイズに比べ３／４以下である事が好ましい。また、ノズル形状として、吐出開口部からの角度が４５°以上である事が望ましい。 Note that the shape of the tip of the nozzle is also important in order to prevent the liquid crystal material from entering the nozzle surface. The wall thickness of the nozzle tip, which is the liquid crystal material discharge port, is preferably 3/4 or less than the size of the discharge port. Further, as the nozzle shape, it is desirable that the angle from the discharge opening is 45 ° or more.
本発明の液晶材料吐出装置のノズルは、表面にダイヤモンド薄膜が露出する撥液被膜が形成されており、ノズル先端の吐出口から液晶材料が液滴となって吐出する際に、液滴がノズルの表面に接触しても拡がらないので、ノズル先端に液溜まりが生じず、吐出不良や吐出方向不良が生じない。この結果、吐出される液状材料液滴の位置精度および液滴特性が十分満足されるノズルを提供することが可能となる。ダイヤモンド薄膜は物理的衝撃に強いので、本発明のノズルは耐久性にも優れている。 The nozzle of the liquid crystal material discharge device of the present invention has a liquid repellent coating on which the diamond thin film is exposed, and when the liquid crystal material is discharged as droplets from the discharge port at the nozzle tip, Since the liquid does not expand even if it contacts the surface of the nozzle, no liquid pool is produced at the tip of the nozzle, and no defective discharge or defective discharge direction occurs. As a result, it is possible to provide a nozzle that sufficiently satisfies the positional accuracy and droplet characteristics of the discharged liquid material droplets. Since the diamond thin film is resistant to physical impact, the nozzle of the present invention is also excellent in durability.
本発明の液晶材料吐出装置を説明する。
図１は、本発明の液晶材料吐出装置を示しており、ノズル１０３を有している。ノズル１０３の構造については後述する。
この液晶材料吐出装置はシリンジ１０１内に溜めた液晶材料をピストン１０４にてシリンジ１０１内の液晶材料に圧力をかけ、ノズル接続部１０２に接続しているノズル１０３から液晶材料を吐出する機構となっている。
The liquid crystal material discharge device of the present invention will be described.
FIG. 1 shows a liquid crystal material discharge device of the present invention, which has a nozzle 103. The structure of the nozzle 103 will be described later.
This liquid crystal material discharge device is a mechanism that applies liquid crystal material stored in the syringe 101 to the liquid crystal material in the syringe 101 with the piston 104 and discharges the liquid crystal material from the nozzle 103 connected to the nozzle connection portion 102. ing.
また、液晶材料はタンクへ接続されている配管１０５により供給される。ピストン１０４は、ステッピングモータ１０６により駆動するボールネジ１０７によってピストンコネクタ１０８部が上下に動作し駆動する機構となっている。これらは架台１０９によって一体型となっている。 The liquid crystal material is supplied by a pipe 105 connected to the tank. The piston 104 has a mechanism in which a piston connector 108 is moved up and down by a ball screw 107 driven by a stepping motor 106. These are integrated by a gantry 109.
ノズル１０３はルビー製で、図２、図３は、その構造を説明するための拡大図である。ノズル１０３の吐出口３０２の反対にはネジ部２０２が配置されており、シリンジ１０１のノズル接続部１０２とネジ接続される。
ノズル１０３は、ルビーで構成されたノズル本体３０１を有しており、ノズル本体３０１には液晶材料を吐出するための直線状の貫通孔が形成されている。
The nozzle 103 is made of ruby, and FIGS. 2 and 3 are enlarged views for explaining the structure. A screw portion 202 is disposed on the opposite side of the discharge port 302 of the nozzle 103 and is screw-connected to the nozzle connection portion 102 of the syringe 101.
The nozzle 103 has a nozzle main body 301 made of ruby, and the nozzle main body 301 is formed with a linear through hole for discharging a liquid crystal material.
図２に点線で示しているのはφ０．３ｍｍのノズル孔（貫通孔）２０３で、ここではレーザ加工により形成されている。
貫通孔２０３は一端の開口がノズル１０３のネジ部２０２と反対側の先端に位置し、他端はシリンジ１０１に接続されており、上述したように液晶材料に圧力がかかると、液晶材料は貫通孔２０３内部を通って、ノズル１０３先端の開口（吐出口）から吐出される。
A dotted line shown in FIG. 2 is a nozzle hole (through hole) 203 having a diameter of φ0.3 mm, which is formed by laser processing here.
The opening of one end of the through hole 203 is located at the tip of the nozzle 103 opposite to the threaded portion 202, and the other end is connected to the syringe 101. When the liquid crystal material is pressurized as described above, the liquid crystal material penetrates. It passes through the inside of the hole 203 and is discharged from the opening (discharge port) at the tip of the nozzle 103.
図３(ａ)は、ノズル１０３の拡大断面図であり、同図(ｂ)は、ノズル１０３を吐出口３０２側から見た平面図である。
ここでは、吐出口３０２の開口径は０．３ｍｍ、ノズル本体３０１の肉厚は０．１ｍｍである。また、ノズル１０３の外形形状として、吐出口３０２に接続された傾斜面の貫通孔２０３の中心軸線と成す傾斜角度は１０°である。ノズル本体３０１の先端の面と貫通孔２０３とは垂直である。
3A is an enlarged cross-sectional view of the nozzle 103, and FIG. 3B is a plan view of the nozzle 103 viewed from the discharge port 302 side.
Here, the opening diameter of the discharge port 302 is 0.3 mm, and the thickness of the nozzle body 301 is 0.1 mm. Further, as an outer shape of the nozzle 103, an inclination angle formed with the central axis of the through hole 203 of the inclined surface connected to the discharge port 302 is 10 °. The tip surface of the nozzle body 301 and the through hole 203 are perpendicular.
このノズルには、図４に示すように、撥液被膜４０２が形成されている。図４は図３（ａ）の符号Aに示すノズル先端部の拡大断面図であり、同図符号４０１は、ノズル本体３０１の先端部分である。 As shown in FIG. 4, a liquid repellent film 402 is formed on this nozzle. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the nozzle tip portion indicated by symbol A in FIG. 3A, and the symbol 401 is a tip portion of the nozzle body 301.
撥液被膜の成膜方法の一例を説明すると、撥液被膜４０２が形成されておらず、ノズル本体３０１が露出する状態のノズル１０３を、スパッタ装置の真空槽内部に搬入し、真空雰囲気に配置する。
真空槽内部を真空排気しながら、Ar、Kｒ等のスパッタガスを供給し、真空槽内部で金属ターゲット（ここではTiターゲット）をスパッタし、下地膜（ここではチタン薄膜）を形成する。
An example of a method for forming a liquid repellent film will be described. The nozzle 103 in which the liquid repellent film 402 is not formed and the nozzle body 301 is exposed is carried into the vacuum chamber of the sputtering apparatus and placed in a vacuum atmosphere. To do.
While evacuating the inside of the vacuum chamber, a sputtering gas such as Ar or Kr is supplied, and a metal target (here, Ti target) is sputtered inside the vacuum chamber to form a base film (here, a titanium thin film).
図４の符号４０３は下地膜を示しており、下地膜４０３はノズル本体３０１の貫通孔２０３外部に露出する表面（先端表面、側面等）には形成されるが、上述したように貫通孔２０３の内壁面４０６には形成されず、内壁面４０６にはノズル本体３０１の構成材料であるルビーが露出している。 Reference numeral 403 in FIG. 4 indicates a base film, and the base film 403 is formed on the surface (tip surface, side surface, etc.) exposed to the outside of the through hole 203 of the nozzle body 301. Ruby which is a constituent material of the nozzle body 301 is exposed on the inner wall surface 406.
下地膜４０３が形成された状態のノズル１０３をCVD装置の真空槽内部に搬入し、真空雰囲気に置く。該真空槽内部を真空排気しながら、原料ガス（例えばメタンと水素の混合ガス、文献：Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｓｔａｔｕｓ Ｓｏｌｉｄ（ａ）（２００６）２０３，Ｎｏ．１３，３２４５−３２７２を参照）を真空槽内部に導入し、真空槽を接地電位に置いた状態で、真空槽内部に配置された電極に電圧を印加し、該原料ガスをプラズマ化する。 The nozzle 103 with the base film 403 formed is carried into the vacuum chamber of the CVD apparatus and placed in a vacuum atmosphere. While evacuating the inside of the vacuum chamber, a raw material gas (for example, a mixed gas of methane and hydrogen, literature: Physical Status Solid (a) (2006) 203, No. 13, 3245-3272) is introduced into the vacuum chamber. Then, in a state where the vacuum chamber is placed at the ground potential, a voltage is applied to the electrode disposed inside the vacuum chamber, and the source gas is turned into plasma.
下地膜４０３はＴｉやＣｒ等、原料ガスのプラズマが到達したときに、ダイヤモンドやダイヤモンドライクカーボンが結晶成長可能な材料で構成されているため、下地膜４０３の表面にダイヤモンド薄膜４０５が成長する。
このとき、原料ガスのプラズマは貫通孔２０３内部にも入り込むが、貫通孔２０３の内壁面４０６にはルビー等、ダイヤモンドもダイヤモンドライクカーボンも結晶成長しないセラミック材料が露出しているから、ダイヤモンド薄膜は形成されず、内壁面４０６が露出する状態が維持される。
Since the base film 403 is made of a material capable of crystal growth of diamond or diamond-like carbon when the source gas plasma reaches, such as Ti or Cr, a diamond thin film 405 grows on the surface of the base film 403.
At this time, the plasma of the raw material gas also enters the inside of the through-hole 203. However, since the ceramic material in which neither diamond nor diamond-like carbon grows is exposed on the inner wall surface 406 of the through-hole 203, the diamond thin film is It is not formed and the state where the inner wall surface 406 is exposed is maintained.
ここでは、Tiからなる下地膜４０３（膜厚３０ｎｍ）と、ダイヤモンドからなるダイヤモンド薄膜４０５（膜厚２００ｎｍ）とで撥液被膜４０２を構成し、撥液被膜４０２が形成された状態のノズル１０３と、ルビー製のノズル本体３０１が露出する未処理のノズルを、それぞれ図１に示した液状液滴吐出装置に備え、液晶材料の吐出試験結果おこなった。 Here, the base film 403 (thickness 30 nm) made of Ti and the diamond thin film 405 (thickness 200 nm) made of diamond constitute the liquid repellent coating 402, and the nozzle 103 in a state where the liquid repellent coating 402 is formed. The unprocessed nozzles from which the ruby nozzle body 301 is exposed were provided in the liquid droplet discharge device shown in FIG. 1, respectively, and liquid crystal material discharge tests were conducted.
ここでは、液晶材料としてネマチック液晶を用いて１８６ｍ秒間隔で２μＬの吐出を２４９回連続吐出する吐出試験を行った。
この結果、撥液被膜を備えていないノズルでは、図５（ａ）に示すように、液晶材料がノズルの側面に接触したときに、液晶材料がルビー製のノズル本体５０２表面に吸着してしまい、液溜り５０３ができてしまう。図６はルビー製のノズル本体５０２の表面に液溜り５０３ができた状態を撮影した写真である。液溜り５０３によってノズルの吐出口が覆われると、液晶材料の液滴を吐出できなくなる。
Here, a discharge test was performed in which nematic liquid crystal was used as the liquid crystal material, and 2 μL of discharge was continuously discharged 249 times at intervals of 186 milliseconds.
As a result, in the nozzle not provided with the liquid repellent coating, as shown in FIG. 5A, when the liquid crystal material comes into contact with the side surface of the nozzle, the liquid crystal material is adsorbed on the surface of the nozzle body 502 made of ruby. The liquid pool 503 is formed. FIG. 6 is a photograph of a state in which a liquid pool 503 is formed on the surface of a ruby nozzle body 502. When the discharge port of the nozzle is covered with the liquid reservoir 503, liquid crystal material droplets cannot be discharged.
これに対し、撥液被膜４０２が形成されたノズル１０３では、吐出口に近い外周表面（ノズル先端及び先端部分の側面）でノズル本体３０１が露出せず、撥液被膜４０２で覆われているため、図５（ｂ）に示すように、ノズル１０３表面に液晶材料の液溜りや不均一な付着が生じず、液晶材料の吐出量およびその位置精度が十分満たされる事が分かった。
撥液被膜４０２を供えた本発明のノズル１０３を用い、上記吐出試験と同じ吐出条件で、６時間連続して液晶材料の吐出を行ったところ、液晶材料の吐出の滞りや不均一な液量での吐出は見られず、安定した液晶材料の吐出が認められた。
In contrast, in the nozzle 103 on which the liquid repellent coating 402 is formed, the nozzle body 301 is not exposed on the outer peripheral surface (nozzle tip and side surfaces of the tip portion) close to the discharge port, and is covered with the liquid repellent coating 402. As shown in FIG. 5B, it was found that the liquid crystal material did not accumulate on the surface of the nozzle 103 and non-uniform adhesion did not occur, and the discharge amount of liquid crystal material and its positional accuracy were sufficiently satisfied.
Using the nozzle 103 of the present invention provided with the liquid repellent coating 402, the liquid crystal material was discharged continuously for 6 hours under the same discharge conditions as in the above discharge test. No stable discharge of liquid crystal material was observed.
以上は原料ガスとしてメタンガスと水素ガスの混合ガスを用いる場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、ＣＨ4と、Ｃ6Ｈ6と、Ｃ2Ｈ2とからなる炭化水素ガス群より選択される少なくとも１種類の炭化水素ガスを含有し、必要に応じてＨ2ガス等の添加ガスが添加された原料ガスを用いることができる。 The above has described the case where a mixed gas of methane gas and hydrogen gas is used as the raw material gas, but the present invention is not limited to this, and a hydrocarbon gas group consisting of CH 4 , C 6 H 6 , and C 2 H 2. It is possible to use a raw material gas containing at least one type of hydrocarbon gas selected from the above, and an additive gas such as H 2 gas added as necessary.
下地膜はTi膜に限定されず、Ti以外の金属膜（例えばＣｒ）等を用いることが可能である。また、その成膜方法もスパッタ法に限定されず、吐出口内部に下地膜が形成されないのであれば、蒸着法で成膜することもできる。
ダイヤモンド薄膜の成膜方法はＣＶＤ法に限定されず、スパッタ法で成膜することができる。いずれも真空雰囲気中でノズルに原料微粒子を付着させて成膜する方法である。
The base film is not limited to a Ti film, and a metal film other than Ti (for example, Cr) or the like can be used. Further, the film formation method is not limited to the sputtering method, and if a base film is not formed inside the discharge port, the film formation method can also be performed by an evaporation method.
The method for forming the diamond thin film is not limited to the CVD method, and can be formed by a sputtering method. Both are methods in which raw material fine particles are attached to a nozzle in a vacuum atmosphere to form a film.
以上は、撥液被膜４０２が下地膜４０３とダイヤモンド薄膜４０５で構成される場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。ノズル本体が、ダイヤモンド又はダイヤモンドライクカーボンを結晶成長可能な材料で構成されている場合には、下地膜４０３を設けずダイヤモンド薄膜４０５を直接形成することができる。しかし、この場合は、予め貫通孔２０３の内壁面４０６を、ダイヤモンド又はダイヤモンドライクカーボンが結晶しない材料の膜で覆っておく必要がある。 The case where the liquid repellent coating 402 is composed of the base film 403 and the diamond thin film 405 has been described above, but the present invention is not limited to this. When the nozzle body is made of a material capable of crystal growth of diamond or diamond-like carbon, the diamond thin film 405 can be formed directly without providing the base film 403. However, in this case, the inner wall surface 406 of the through hole 203 needs to be covered in advance with a film of a material that does not crystallize diamond or diamond-like carbon.
１０３……ノズル、３０１…ノズル本体 ３０２……吐出口 ４０２……撥液被膜 ４０３……下地膜 ４０５……ダイヤモンド薄膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 103 ... Nozzle, 301 ... Nozzle main body 302 ... Discharge port 402 ... Liquid-repellent coating 403 ... Base film 405 ... Diamond thin film
Claims (5)
前記ノズル本体の表面には撥液被膜が形成され、
前記撥液被膜の表面にはダイヤモンドとダイヤモンドライクカーボンのいずれか一方又は両方を含有するダイヤモンド薄膜が露出し、
前記貫通孔の内壁面には前記ノズル本体が露出する液晶材料吐出装置。 A liquid crystal material discharge device in which a through hole is formed in the nozzle body, and the liquid crystal material is discharged from the discharge port at the tip of the through hole through the through hole,
A liquid repellent film is formed on the surface of the nozzle body,
A diamond thin film containing either one or both of diamond and diamond-like carbon is exposed on the surface of the liquid repellent coating,
A liquid crystal material discharge device in which the nozzle body is exposed on an inner wall surface of the through hole.
前記下地膜は前記ノズル本体表面に形成され、
前記ダイヤモンド薄膜は前記下地膜の表面に形成された請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の液晶材料吐出装置。 The liquid repellent film has a base film on which diamond or diamond-like carbon crystals can grow on the surface,
The base film is formed on the surface of the nozzle body,
The liquid crystal material ejection device according to claim 1, wherein the diamond thin film is formed on a surface of the base film.
前記貫通孔が形成された状態の前記ノズル本体の表面にスパッタ法又は蒸着法により下地膜を形成した後、
前記下地膜が形成された前記ノズル本体を、真空雰囲気に配置した状態で、前記真空雰囲気中で炭化水素ガスを含む原料ガスをプラズマ化させ、前記下地膜の表面に、ダイヤモンドとダイヤモンドライクカーボンのいずれか一方又は両方を含有するダイヤモンド薄膜を成膜するノズルの製造方法。 A method for manufacturing a nozzle for passing a discharge liquid through a through hole formed in a nozzle body and discharging the discharge liquid from a discharge port at a tip of the through hole,
After forming a base film by sputtering or vapor deposition on the surface of the nozzle body with the through holes formed,
In a state where the nozzle body on which the base film is formed is disposed in a vacuum atmosphere, a raw material gas containing a hydrocarbon gas is converted into plasma in the vacuum atmosphere, and diamond and diamond-like carbon are formed on the surface of the base film. A method for producing a nozzle for forming a diamond thin film containing either one or both.
前記下地膜として、ダイヤモンド又はダイヤモンドライクカーボンの結晶が成長可能な材料の膜を形成する請求項４記載のノズルの製造方法。 As the nozzle body, a ceramic material is exposed on the inner wall surface of the through hole,
The nozzle manufacturing method according to claim 4, wherein a film of a material capable of growing a diamond or diamond-like carbon crystal is formed as the base film.
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