JP4094872B2 - 溶液噴射ヘッドとこれを用いた機能膜形成装置、及び液晶表示装置とその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置の製造装置及び製造方法に係り、特に、液晶表示装置の液晶表示素子の製造に際しての機能膜を形成するための機能膜溶液噴射ヘッド及びこれを用いた機能膜形成装置，製造された液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子における液晶表示素子の製造工程においては、液晶表示素子の基板に配向膜や絶縁膜といった機能膜を形成する工程があるが、かかる機能膜の形成方法として、従来、基板上に配向膜や絶縁膜などの機能膜の材料を極性溶媒に溶解させた溶液（配向膜溶液や絶縁膜溶液であって、以下、これらを機能膜溶液という）の薄膜を基板上に形成するようにして機能膜を形成する方法が提案されている。
【０００３】
その中で最も一般的な方法はフレキソ印刷法であるが、これが特開平６−２３８８７６号公報（従来例１）に開示されており、この方法を図９で説明する。
【０００４】
同図において、この方法は、主にアニロックスロール１７と呼ばれる表面全体に微細な凹模様が設けられた金属ロールと、ドクターロール１６と呼ばれる樹脂ロールと、樹脂製の凸版１８と、この凸版１８を固定した版胴１９と、機能膜溶液の薄膜２２を形成する基板２０を搬送する印刷テーブル２１とから構成される機能膜形成装置を用いるものである。
【０００５】
かかる機能膜形成装置を用いて基板２０上に配向膜溶液あるいは絶縁膜溶液といった機能膜溶液の薄膜２２を形成する場合には、まず、アニロックスロール１７の表面に可溶性ポリイミドやポリアミック酸ワニスなどからなる配向膜溶液あるいはシリカ系絶縁膜溶液といった機能膜溶液を供給ノズル１５から滴下し、しかる後、アニロックスロール１７を回転させるが、アニロックスロール１７に近接して回転するドクターロール１６により、アニロックスロール１７の表面に滴下された配向膜溶液や絶縁膜溶液が薄く延ばされ、機能膜溶液の薄膜が形成される。
【０００６】
基板２０は印刷テーブル２１上に真空固定されており、その印刷位置の補正が行なわれた後、印刷テーブル２１を前進させて基板２０を移動させる。この移動に同期してアニロックスロール１７と版胴１９を回転させる。このとき、アニロックスロール１７の表面に形成された機能膜溶液の薄膜は版胴１９上の凸版１８に転写され、さらに、それが基板２０上に転写されて機能膜の薄膜２２が形成される。機能膜の薄膜２２が形成された基板２０は、次の乾燥装置に移送され、以後、この繰り返しにより、配向膜や絶縁膜の形成処理が行なわれている。
【０００７】
また、配向膜や絶縁膜を形成する他の方法として、非接触で形成するスプレー法が提案されている。これには、特開昭５４−２１８６２号公報（従来例２）や特開昭６３−１０６７２７号公報（従来例３）に開示されている。この方法によると、非接触で機能膜を成膜するため、基板への損傷がなく、配向膜溶液や絶縁膜溶液の使用効率が良いが、上記のフレキソ印刷のように、ドクターロール１６などの間接部材上で膜厚を平坦化させる手段がないため、均一な膜厚分布を得ることが困難である。
【０００８】
そこで、フレキソ印刷やスプレー法による問題を解消するものとして、近年、特開平９−１６６７８３号公報（従来例４）に記載のようなインクジェットを用いて配向膜や絶縁膜を形成方法が提案されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
液晶表示装置に用いられる、極性溶媒に溶解させた機能膜溶液により形成される薄膜は何種類かあるが、中でも膜厚が薄く、均一性を求められる配向膜や絶縁膜の形成は、従来例１に示すように、フレキソ印刷法によるものが多い。しかし、フレキソ印刷法は以下のような問題がある。
【００１０】
まず、第１の問題として、基板２０の洗浄不足によるダストの持込みや機能膜形成装置からのダストの発生により、ダストが凸版１８の表面に付着して基板２０上に配向膜溶液や絶縁膜溶液が塗布できない不良がリピートして発生することである。このリピート不良の発生防止対策としては、配向膜や絶縁膜の形成後の画像処理による検査装置を設置したり、ナトリウムランプで膜表面を目視評価したりするのが一般的であるが、完全に検出できないのが現状であり、これが液晶表示素子の製造における歩留まりを低下させている要因となっている。但し、近年では、不良となった基板２０から配向膜を剥離し、再利用する試みも行なわれている。
【００１１】
第２の問題として、配向膜溶液や絶縁膜溶液の使用量が多いことである。均一な薄膜を形成するために、アニロックスロール１７とドクターロール１６との表面に配向膜溶液や絶縁膜溶液を塗布する必要があるとともに、それらの表面における配向膜溶液や絶縁膜溶液の乾燥を防止するために、一定の間隔で配向膜溶液や絶縁膜溶液を供給しなければならないことなどにより、配向膜溶液や絶縁膜溶液の使用効率が悪くなっている。
【００１２】
第３の問題として、連続印刷中にトラブルなどで、ある程度の時間、機能膜形成装置を停止させてその復帰を行なう場合、アニロックスロール１７や凸版１８などの洗浄が必要なために、復帰できるまでに時間を要して装置の稼働率を低下させることである。
【００１３】
第４の問題として、フレキソ印刷には、投入する機種毎にサイズや形状，取り数の異なる樹脂製の凸版１８が必要であることである。このために、設計や依頼，作製，入荷における凸版１８の手配の手間や機種毎に使用する版の保管管理，生産計画に合せた凸版１８の追加手配，機種切替時の版清掃など、多くの人の手間と時間と凸版１８の作製費用が必要である。
【００１４】
一方、配向膜溶液や絶縁膜溶液を基板の表面に散布して薄膜を形成するスプレー法は、非接触で成膜するため基板への損傷がなく、配向膜溶液や絶縁膜溶液の使用効率も良いが、フレキソ印刷のように間接部材（図９でのアニロックスロール１７）上で平坦化させる工程がないため、均一な膜厚分布を得ることが困難である。
【００１５】
近年、有望と見られているインクジェットによる機能膜の成膜法については、従来例４のように、ライン型インクジェットノズルを用いた液晶表示素子での配向膜形成方法及び装置など様々な提案がなされている。しかしながら、これら提案されているインクジェットの多くは、後述のように、配向膜溶液や絶縁膜溶液などに含まれる極性溶媒に対する溶解性への具体的考慮や、構造の具体化がなされておらず、事実上実現できるものではない。
【００１６】
図１０はかかるインクジェットによる機能膜の成膜法に用いられる機能膜溶液噴射ヘッドとしての通常のインクジェットヘッドを示す断面構成図であって、１はヘッド本体、２は圧電素子、３は支持体、４は加圧部、５は溶液供給口、６は溶液吐出口、７は吐出口プレート、８は加圧室プレート、８ａは貫通孔、９は供給口プレート、１０は加圧室、１１は接着剤である。なお、この図１０はインクジェットヘッドを使用時とは上下逆転して示している。
【００１７】
同図において、支持体３上に枠状のヘッド本体１が接着剤１１によって接合され、また、このヘッド本体１内の支持体３上に圧電素子２が接合されており、このようにして、ヘッド本体１と圧電素子２とが支持体３によって支持されている。そして、ヘッド本体１内を塞ぐようにして、ポリイミドフィルムからなる加圧部４がヘッド本体１の端面に接着剤１１によって接合されており、この加圧部４の面に圧電素子２の端面が接している。圧電素子２は電圧が印加されると、変形し、この変形によって加圧部４を矢印Ａ方向に押し上げる（なお、説明の便宜上上下方向は図面上でのこととする）。
【００１８】
加圧部４上には、ヘッド本体１の端面に対向するようにして、枠状の供給口プレート９が接着剤１１によって接合されて設けられており、この供給プレート９の壁面の加圧部４側に溶液供給口５が設けられている。この供給口プレート９上には、貫通孔８ａを有する加圧室プレート８が接着剤１１で接合されて設けられており、この加圧室プレート８と供給口プレート９とで加圧室１０が形成されている。そして、さらに、加圧室プレート８上に、溶液吐出口６を有する吐出口プレート７が接着剤１１によって接合されて設けられている。ここで、溶液吐出口６は、加圧室プレート８の貫通孔８ａを介して、加圧室１０に連通している。
【００１９】
かかる構成において、溶液供給口５から加圧室１０に配向膜溶液あるいは絶縁膜溶液といった機能膜溶液が供給され、充填される。かかる状態で圧電素子２に電圧が印加され、この圧電素子２が変形して加圧部４が加圧室１０側に持ち上げられると、これによって加圧室１０内の機能膜溶液に圧力が掛かり、この圧力によって加圧室１０から加圧プレート８の貫通孔８ａを通って溶液吐出口６から機能膜溶液が吐出され、図示しない基板上に塗布されることになる。
【００２０】
ところで、かかる従来の溶液噴射ヘッドでは、各プレート間をエポキシ樹脂系の接着剤を用いて接着・接合している。エポキシ樹脂系接着剤は接着剤として比較的安価に製造することができるため、溶液噴射ヘッドでは、最も一般的に使用されているものである。
【００２１】
しかし、液晶表示装置を製造する際に必要な配向膜溶液としては、可溶性ポリイミドやポリアミック酸をＮ−メチルピロリドンやγ―ブチロラクトン，Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドなどの極性溶媒に溶解した溶液が一般に使用されており、かかる極性溶媒はエポキシ樹脂系接着剤を溶解する。そのため、上記の溶液噴射ヘッドで配向膜溶液や絶縁膜溶液を吐出しようとすると、各プレートの接合部もしくは接合部からはみ出したエポキシ樹脂系接着剤が配向膜溶液や絶縁膜溶液に含まれる極性溶媒と接液して溶解し、この溶解した接着剤が溶液吐出口６の目詰まりの原因となる。また、加圧部４が樹脂やゴム系の材料で形成されている場合でも、同様に、これが配向膜溶液や絶縁膜溶液に含まれる極性溶媒によって溶解してしまうため、目詰まりの原因となる。
【００２２】
本発明は、これらの事情を考慮してなされたものであって、その目的は、製造コストの上昇を招くことなく、溶液吐出口での目詰まりなどの発生を防止し、溶液の吐出を常に安定して行なうことができて、対象物への非接触による溶液の塗布を高速かつ高精度で行なうことができるようにした溶液噴射ヘッド，機能膜形成装置及びこの機能膜形成装置を用いて製造する液晶表示装置とその製造方法を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、溶液の加圧室と、該加圧室に連通した複数の溶液吐出口と、該加圧室に該溶液を供給する溶液供給口と、圧電素子と、該加圧室の壁の一部を形成して該圧電素子によって該加圧室内に押し込まれることによって該加圧室内の該溶液に圧力を加える加圧部とを備えた溶液噴射ヘッドであって、該加圧部が熱可塑性のポリイミドフィルムで形成され、該加圧室に押し込まれない状態にあるときの該加圧部が表面に接することにより、該状態にある該加圧部を補強するステンレスプレートが設けられて、該圧電素子の端部が該ステンレスプレートが有する開口部に入り込んで該加圧部と接合され、該圧電素子により、該加圧部での該ステンレスプレートの開口部の部分と該ステンレスプレートの該表面で補強される部分とが該加圧室内に押し込まれ、かつ加圧部とともに該加圧室を形成する該溶液供給口プレートと加圧室プレートとの接合、該加圧室プレートと溶液吐出口プレートとの接合を夫々、熱圧接もしくは該溶液に対して耐溶解性の接着剤でなされているものである。
【００２５】
そして、本発明による溶液噴射ヘッドは、上記接着剤をポリイミド樹脂系接着剤とするものである。
【００２６】
上記目的を達成するために、本発明による機能膜形成装置は、薄膜を形成するための基板を保持して搬送する搬送テーブルと、該搬送テーブルに保持された該基板と対向するようにして配置され、複数の溶液吐出口を備えた請求項１または２に記載の溶液噴射ヘッドとを備え、該基板が保持された該搬送テーブルを移動させながら、該溶液噴射ヘッドの該溶液吐出口から溶液を吐出させることにより、該基板上に該溶液の薄膜を形成するようにしたものである。
【００２７】
上記目的を達成するために、本発明は、少なくとも１層以上の機能層と透明電極と配向膜とが形成された２枚の基板が、該配向膜側を対向させて、スペーサとシール剤を挾んで貼り合わされてなり、該貼り合わせた基板間に液晶材料が注入されている液晶表示装置であって、該配向膜が上記の機能膜形成装置によって形成されているものである。
【００２８】
上記目的を達成するために、本発明は、上記の表示装置の製造方法であって、上記の機能膜形成装置から絶縁膜溶液を吐出させて基板上に該絶縁膜溶液の薄膜を形成する工程と、該絶縁膜溶液を乾燥させてその極性溶媒を除去し、絶縁膜を形成する工程と、該絶縁膜上に上記の機能膜形成装置から配向膜溶液を吐出し、該配向膜溶液の薄膜を形成する工程と、該配向膜溶液を乾燥させてその極性溶媒を除去し、配向膜を形成する工程と、該絶縁膜と該配向膜とを同時に焼成成膜させる工程とからなるものである。
【００２９】
このように、加圧室に圧力を発生させる加圧部を熱可塑性のポリイミドフィルムで形成し、溶液と直接接触する加圧室及び溶液吐出口を形成する各部材の接合をポリイミドフィルムを加熱・加圧して行なう構成とするものであり、加圧部を形成するポリイミドフィルムは、配向膜材料に使用されるポリイミドの前駆体である可溶性ポリイミドやポリアミック酸などのワニスと異なり、高温で焼き付け、溶媒除去とともにイミド化したフィルムであるため、機能膜溶液に含有する極性溶媒にも溶解しない。加圧部を形成する部材として、ステンレスプレートを用いてもよく、これは機能膜溶液に含有する極性溶媒に溶解しない。
【００３０】
かかる溶液噴射ヘッドを機能膜形成装置に用いることにより、配向膜溶液に用いる有機溶剤は極性溶媒であるが、接液する接合部分に溶解性がないため、溶液吐出口に目詰まりなどの発生がなく、配向膜溶液を安定して吐出させることができる。これにより、現在フレキソ印刷の課題である基板に接触して配向膜を形成する方式から、非接触で配向膜を形成する方法が実施できるものである。
【００３１】
また、上記の機能膜形成装置を用いて液晶表示装置を製造することにより、材料費や工数の低減、及び良品率の向上が図れて低価格化が可能になる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図１は本発明による溶液噴射ヘッドの第１の実施形態を示す断面構成図であって、１２はステンレスプレート、１２ａは開口部、１３は接合部であり、図１０に対応する部分には同一符号を付けて重複する説明を省略する。
【００３３】
同図において、ヘッド本体１と圧電素子２とが、図１０に示す従来の溶液噴射ヘッドと同様にして、支持体３上に接合されて支持されているが、加圧部４はポリイミドフィルムからなり、ステンレスプレート１２を介してヘッド本体１の上端面に接合されている。そして、このポリイミドフィルムの加圧部４上に、図１０に示す従来の溶液噴射ヘッドと同様にして、供給口プレート９，加圧室プレート８，吐出口プレート７が設けられる。機能膜溶液も、上記従来のものを用いるものである。
【００３４】
ステンレスプレート１２には、開口部１２ａが設けられており、圧電素子２の上端部がこの開口部１２ａに入り込み、この圧電素子２の上端面がポリイミドフィルムの加圧部４に接合されている。圧電素子２に電圧が印加されず、この圧電素子２が変形しないときには、この圧電素子２の上端面に接合されてポリイミドフィルムの加圧部４は、開口部１２ａを除いて、ステンレスプレート１２の表面に接しているが、圧電素子２に電圧が印加されてこの圧電素子２が変形すると、ポリイミドフィルムからなる加圧部４が加圧室１０内で矢印Ａ方向に持ち上げられる。溶液供給口５から加圧室１０に上記のような機能膜溶液が供給され、加圧室１０内にこの機能膜溶液が充填された状態で圧電素子２に電圧が印加されると、ポリイミドフィルムの加圧部４が矢印Ａ方向に加圧室１０内に押し込まれ、これにより、機能膜溶液が加圧されて、加圧プレート８の貫通孔８ａを介し、吐出口プレート７の溶液吐出口６から吐出される。
【００３５】
なお、図示しないが、溶液供給口５や溶液吐出口６に、加圧室１０内での機能膜溶液への加圧力に応じて開閉する弁を設けてもよい。即ち、圧電素子２による加圧力がないときには、溶液吐出口６の弁が閉じて機能膜溶液が漏れないようにし、溶液供給口５の弁が開いて加圧室１０内に機能膜溶液が供給されるようにし、圧電素子２によって加圧力が生じたときには、逆に、溶液吐出口６の弁が開いて機能膜溶液が吐出できるようにし、溶液供給口５の弁が閉じるようにする。
【００３６】
また、ここでは、加圧室１０から貫通孔８ａを介して溶液吐出口６にいたる溶液通路は、１個のみを示しているが、かかる溶液通路は、１個以上、紙面に垂直方向に並んで設けられている。
【００３７】
次に、図１に示すこの溶液噴射ヘッドの製造工程を図２を用いて説明する。
【００３８】
ヘッド本体１の一方の端面にステンレスプレート１２が予め接合されており、まず、ヘッド本体１のステンレスプレート１２と供給口プレート９とを、ポリイミドフィルムの加圧部４を挟んで、加圧・加熱処理し、かかるポリイミドフィルムの加圧部４を介してこれらステンレスプレート１２と供給口プレート９とを接合する（ステップ１００）。使用するポリイミドフィルムは、例えば、ユーピレックスＶＴ（宇部興産製）であって、加熱温度３３０℃，加圧圧力１．９６ＭＰａとして２０分間加圧・加熱処理することにより、ステンレスプレート１２と供給口プレート９との間でポリイミドフィルムがポリイミド樹脂系接着剤となってこれらステンレスプレート１２と供給口プレート９とを接合できる。なお、ステンレスプレート１２は、ポリイミドフィルムの加圧部４を補強するために設けたものである。
【００３９】
次に、ステンレスプレート１２に接合した供給口プレート９に加圧室プレート８と吐出口プレート７とを順次または同時に接合する（ステップ１０１）。供給口プレート９と加圧室プレート８との接合、加圧室プレート８と吐出口プレート７との接合には夫々、上記のようにポリイミドフィルムの加圧部４をこれらプレート間に挟んで用い、ポリイミド樹脂系接着剤で接着する方法を用いてもよいし、また、熱圧接による方法を用いてもよい。熱圧接で接合する場合には、接合するプレート同士の熱膨張係数が同じである必要があるため、これらプレート７，８，９は同一の材質のものを選択するようにした方がよい。
【００４０】
次に、ポリイミドフィルムの加圧部４と圧電素子２を、圧電素子２がヘッド本体１側に位置するようにして、接合する（ステップ１０２）。この圧電素子２とポリイミドフィルムの加圧部４との接合は、かかる接合部が機能膜溶液と接液しないので、ポリイミドフィルムを用い、ポリイミド樹脂系接着剤で接着する方法や熱圧接以外の、例えば、エポキシ樹脂系接着剤を用い、エポキシ樹脂系接着剤で接着する方法であってもよい。
【００４１】
そして、最後に、ヘッド本体１及び圧電素子２を支持体３に接合する（ステップ１０３）。ここでも、ヘッド本体１と支持体３との接合部１１は、ポリイミドフィルムを用い、ポリイミド樹脂系接着剤で接着する方法を用いてもよいし、機能膜溶液と接液しないので、熱圧接以外の、例えば、エポキシ樹脂系接着剤を用い、エポキシ樹脂系接着剤で接合するようにしてもよい。
【００４２】
以上のように、この実施形態では、機能膜溶液が接液する供給口プレート９と加圧室プレート８との接合部１３や加圧室プレート８と吐出口プレート７との接合部１３，ポリイミドフィルムの加圧部４と供給プレート９との接合にこの機能膜溶液に溶解しないポリイミドフィルムによるポリイミド系接着剤が用いられるので、接着剤が機能膜溶液に溶解して溶液吐出口６やこれに連通する貫通孔８ａに目詰まりが生ずるようなことはない。実際に、かかる溶液噴射ヘッドを用いて機能膜溶液を吐出させたところ、目詰まりなどの発生もなく、機能膜溶液を常時安定して吐出させることができた。
【００４３】
図３は本発明による溶液噴射ヘッドの第２の実施形態を示す断面構成図であって、図１に対応する部分には同一符号を付けて重複する説明を省略する。
【００４４】
図１に示した溶液噴射ヘッドの第１の実施形態では、ポリイミドフィルムの加圧部４を用いたが、図３に示す溶液噴射ヘッドの第２の実施形態では、薄い板厚のステンレスプレートからなる加圧部４を用いており、このステンレスプレートの加圧部４がヘッド本体１の上端面とエポキシ樹脂系接着剤による接合部１１で、また、供給口プレート９とポリイミド系接着剤からなる接合部１３で接着されている。このステンレスプレートの加圧部４は、図１におけるステンレスプレート１２のような補強部材が用いられておらず、ヘッド本体１と供給口プレート９とによって挟持されて保持されている。そして、圧電素子２の上端面がステンレスプレートの加圧部４に接合されており、圧電素子４ａに電圧が印加されると、その変形により、ステンレスプレートの加圧部４が加圧室１０内に押し込まれてこの加圧室１０内の機能膜溶液に圧力が加えられ、この機能膜溶液が吐出口６から外部に吐出される。以上以外の構成は、図１に示した第１の実施形態と同様である。
【００４５】
また、この第２の実施形態の製造方法も、ステンレスプレートの加圧部４がエポキシ樹脂系接着剤による接合部１１でヘッド本体１に接合され、また、ポリイミド系接着剤による接合部１３で供給口プレート９と接合されること以外、図１に示した第１の実施形態と同様である。
【００４６】
ここで、使用するポリイミドフィルムは、上記の第１の実施形態と同様に、ユーピレックスＶＴ（宇部興産製）を用い、接合条件も、第１の実施形態と同様の条件とした。また、加圧部４と圧電素子２の接合も、ポリイミドフィルムによるポリイミド樹脂系接着剤での接合方法や、エポキシ樹脂系接着剤での接合方法のどちらを用いてもよい。他の部分の接合手順や接合方法は、上記の第１の実施形態と同様であるので、説明は省略する。
【００４７】
このように、ステンレスプレートを加圧部４として用いることにより、機能膜溶液との接液部は溶解することがないので、配向膜溶液や絶縁膜溶液を常に安定に吐出させることができる。但し、この第２の実施形態では、圧電素子２に印加する電圧は、図１に示した第１の実施形態での圧電素子２に比べて大きくなるが、加圧部４として使用するステンレスプレートの厚さを調整することにより、圧電素子２に印加する電圧を低電圧化することができる。
【００４８】
なお、以上の実施形態では、加圧部４としてポリイミドフィルムを用い、加圧部４としてステンレスプレートを用いたが、機能膜溶液に溶解しないものであれば、これら以外の材料によるフィルムまたは薄いプレートを用いるようにしてもよい。
【００４９】
以上の溶液噴射ヘッドの第１，第２の実施形態で、次の表１に配向膜に関する条件を、次の表２に絶縁膜に関する条件を夫々示している。
【００５０】
【表１】
【表２】
かかる表１及び表２に示す条件を基に、配向膜溶液や絶縁膜溶液を吐出したところ、目詰まりなどの発生もなく、安定して配向膜溶液と絶縁膜溶液を吐出することができた。そのときの評価結果を上記表１，表２に示す。
【００５１】
図４は図１，図３に示した以上の溶液噴射ヘッドの実施形態を用いた機能膜形成装置の一実施形態を示す斜視図であって、２１は印刷テーブル、２２ａ，２２ｂは支持部材、２３は搬送テーブル、２４は上記の溶液噴射ヘッドの実施形態、２５は基板、２６は機能膜溶液、２７は溶液吐出口、２８はＸ軸モータ、２９はＹ軸モータである。
【００５２】
同図において、印刷テーブル２１上に支持部材２２ａが設けられ、この支持部材２２ａに搬送テーブル２３をＸ軸方向に移動するためのＸ軸モータ２８が取り付けられており、この支持部材２２ａ上に、このＸ軸モータ２８によってＸ軸方向に移動する支持部材２２ｂが載置されている。支持部材２２ｂには、搬送テーブル２３をＹ軸方向に移動させるためのＹ軸モータ２９が取り付けられており、この支持部材２２ｂ上に基板２５を保持する保持テーブルを兼ねた搬送テーブル２３が載置されている。この搬送テーブル２３には、図示しないが、真空吸着機構が設けており、その真空吸着により、基板２５を搬送テーブル２３上に保持している。
【００５３】
さらに、基板２５の上方には、溶液噴射ヘッド２４が設けられており、この溶液噴射ヘッド２４には、図１，図３では説明しなかったが、機能膜溶液噴射ノズルとしての溶液吐出口２７（図１及び図３での溶液吐出口６）が複数アレー状に設けられている。この溶液噴射ヘッド２４は、これら溶液吐出口２７から基板２５上に機能膜溶液２６を塗布する。
【００５４】
次に、図５により、図４に示した機能膜形成装置による機能膜形成方法の一具体例について説明する。
【００５５】
図４及び図５において、まず、基板２５を洗浄し（ステップ２００）、搬送テーブル２３上に載置する（ステップ２０１）。この場合、この搬送テーブル２３での図示しない真空吸着機構により、基板２５はその反りが低減されるようにして、搬送テーブル２３に保持される。次に、基板２５の上面と溶液噴射ヘッド２４との間隙をレーザフォーカス変位計（図示しない）を用いて測定し、その測定結果に応じて溶液噴射ヘッド２４を上下に移動することにより、基板２５の上面と溶液噴射ヘッド２４との間隙を最適値に調整し、溶液噴射ヘッド２４を固定する（ステップ２０２）。そして、基板２５の位置をＸ軸モータ２８及びＹ軸モータ２９を駆動して位置決めし、基板２５を保持した搬送テーブル２３を溶液噴射ヘッド２４での溶液吐出口２７の配列方向（ここでは、Ｘ軸方向とする）に対して直交するＹ軸方向に、Ｙ軸モータ２９の駆動により、移動させながら、溶液噴射ヘッド２４の溶液吐出口２７から機能膜溶液２６（例えば、ＪＡＬＳ−９００８（ＪＳＲ社製）の２．０及び２．３重量％溶液）を噴射し、基板２５上に塗布する（ステップ２０３）。なお、搬送テーブル２３の代わりに溶液噴射ヘッド２４を移動させるようにしてもよいし、また、搬送テーブル２３と溶液噴射ヘッド２４とを移動させるようにしてもよい。
【００５６】
機能膜溶液２６を塗布した後、基板２５を図示しない加熱乾燥部に移動させ、そこで５０℃から７０℃まで徐々に昇温させながら、機能膜溶液２６の溶剤成分、例えば、Ｎ−メチルピロリドンなどを乾燥させていく(ステップ２０４)。このときの乾燥時間及び乾燥温度については、所望の膜厚値及び機能膜溶液２６の粘度などによって適宜設定する必要がある。乾燥後、基板２５を搬送テーブル２３から開放し（ステップ２０５）、図示していない焼成炉に搬送して加熱焼成する。例えば、上記の配向膜では、２５０℃で３０min以上加熱焼成する。このようにして、均一な膜厚分布を有する配向膜を形成することが可能となった。
【００５７】
図６は以上のようにして機能膜が形成された液晶表示装置の一実施形態を示す断面図であって、３０ａは下基板、３０ｂは上基板、３１ａ，３１ｂは各種機能層、３２ａ，３２ｂは透明電極、３３は絶縁膜、３４ａ，３４ｂは配向膜、３５はシール剤、３６はスペーサ、３７は液晶材料、３８ａ，３８ｂは光学フィルムである。
【００５８】
同図において、下基板３０ａ上に、まず、各種機能層３１ａが形成される。この各種機能層３１ａは、ＴＦＴ液晶におけるＴＦＴ素子、カラー液晶におけるカラーフィルタやブラックマトリクスなどの透明電極下部に形成され、その役割を果たす層である。この各種機能層３１ａの上に透明電極３２ａが形成され、この透明電極３２ａの上に、図４で説明した機能膜形成装置を用いて配向膜３４ａが形成されている。また、対向する上基板３０ｂ上には、まず、各種機能層３１ｂが形成され、この各種機能層３１ｂの上に下基板３０ａの透明電極３２ａに対向する透明電極３２ｂが形成されている。そして、この透明電極３２ｂ上に、図４で説明した機能膜形成装置を用いて絶縁膜３３が形成されており、この絶縁膜３３の上に、図４で説明した機能膜形成装置を用いて配向膜３４ｂが形成されている。このようにして形成された配向膜３４ａ，３４ｂが配向処理が施こされている。なお、この実施形態では、絶縁膜３３を形成しなくともよい。
【００５９】
このようにして各層，各膜が形成された基板３０ａ，３０ｂ側のいずれか一方にスペーサ３６が、また、これら基板３０ａ，３０ｂ側のいずれか一方にシール剤３５が夫々形成された後、スペーサ３６やシール剤３５とが間に挟まれるようにして、これら基板３０ａ，３０ｂが貼り合わされ、ホットプレスによって高温，高圧を所定の時間加えることにより、シール剤３５を硬化させる。そして、この貼り合わされた基板３０ａ，３０ｂ間に液晶材料３７が所定の方法で注入され、基板３０ａ，３０ｂ夫々の外側に各種光学フィルム３８ａ，３８ｂが貼り付けられている。
【００６０】
このように構成された液晶表示装置の性能，評価結果を、現状の技術であるフレキソ印刷方式で作製した液晶表示装置と比較して、先の表１，表２の「セル評価」として示す。特に、表１から明らかなように、表示性能的にも、また、面内の均一な仕上がりにおいても、現状の方式であるフレキソ印刷方式で作製した液晶表示装置と遜色のない仕上がりを得ることができた。
【００６１】
ここで、図４に示した機能膜形成装置による図６に示す液晶表示装置の機能膜の製造方法を図７で、これと対比して、従来のフレキソ印刷方法による製造方法を図８で夫々説明する。
【００６２】
まず、図４に示した機能膜形成装置による製造方法について説明すると、図７において、まず、基板上にＩＴＯ膜を形成し（ステップ３００）、このＩＴＯ膜が形成された基板を洗浄する（ステップ３０１）。次に、無機膜を形成し（ステップ３０２）、レべリング（ステップ３０３）を行なった後、配向膜を形成する（ステップ３０４）。その後、レべリングを行なって（ステップ３０５）、焼成を行なう（ステップ３０６）。
【００６３】
これに対して、従来のフレキソ印刷方法の場合には、図８において、まず、基板上にＩＴＯ膜を形成し（ステップ４００）、ＩＴＯ膜が形成された基板を洗浄を実施する（ステップ４０１）。次に、無機膜を印刷し（ステップ４０２）、レべリングを行なった（ステップ４０３）後、焼成を行ない（ステップ４０４）、基板を再度洗浄する（ステップ４０５）。次に、配向膜の印刷を行ない（ステップ４０６）、レべリング（ステップ４０７）した後、焼成を実行する（ステップ４０８）。
【００６４】
このように、この実施形態では、配向膜や絶縁膜といった機能膜を非接触で基板に形成することができ、これにより、図８に示した従来のフレキソ印刷による製造方法でのステップ４０４やステップ４０５の焼成工程や洗浄工程が不要になる。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、製造コストの上昇を招くことがないし、また、プレートの接着剤の機能膜溶液への溶解性がないため、機能膜溶液の吐出口での目詰まりなどが発生することがなく、液晶表示装置の安定した生産が可能であり、しかも、非接触で広い範囲に高速で少量の液滴を精度良く吐出させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による溶液噴射ヘッドの第１の実施形態を示す断面構成図である。
【図２】図１に示す溶液噴射ヘッドの製造工程を示すフローチャートである。
【図３】本発明による溶液噴射ヘッドの第２の実施形態を示す断面構成図である。
【図４】本発明による機能膜形成装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図５】図４に示した機能膜形成装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】図４に示した機能膜形成装置を用いた製造方法で作製した液晶表示装置の一具体例を示す断面図である。
【図７】図６に示した液晶表示装置の製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【図８】従来の液晶表示装置の製造方法を示すフローチャートである。
【図９】基板上に機能膜を形成するための方法の一従来例であるフレキソ印刷法の説明図である。
【図１０】基板上に機能膜を形成するための方法の他の従来例を実行するためのインクジェットヘッドを示す断面図である。
【符号の説明】
１ ヘッド本体
２ 圧電素子
３ 支持体
４ 加圧膜
５ 溶液供給口
６ 溶液吐出口
７ 吐出口プレート
８ 加圧室プレート
８ａ 貫通孔
９ 供給口プレート
１０ 加圧室
１１ 接合部
１２ ステンレスプレート
１２ａ 開口部
１３ 接合部
２１ 印刷テーブル
２２ａ，２２ｂ 支持部材
２３ 搬送テーブル
２４ 溶液噴射ヘッド
２５ 基板
２６ 機能膜溶液
２７ 機能膜溶液吐出口
２８ Ｘ軸モータ
２９ Ｙ軸モータ
３０ａ 下基板
３０ｂ 上基板
３１ａ，３１ｂ 各種機能層
３２ａ，３２ｂ 透明電極
３３ 絶縁膜
３４ａ，３４ｂ 配向膜
３５ シール剤
３６ スペーサ
３７ 液晶材料
３８ａ，３８ｂ 各種光学フィルム
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置の製造装置及び製造方法に係り、特に、液晶表示装置の液晶表示素子の製造に際しての機能膜を形成するための機能膜溶液噴射ヘッド及びこれを用いた機能膜形成装置，製造された液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子における液晶表示素子の製造工程においては、液晶表示素子の基板に配向膜や絶縁膜といった機能膜を形成する工程があるが、かかる機能膜の形成方法として、従来、基板上に配向膜や絶縁膜などの機能膜の材料を極性溶媒に溶解させた溶液（配向膜溶液や絶縁膜溶液であって、以下、これらを機能膜溶液という）の薄膜を基板上に形成するようにして機能膜を形成する方法が提案されている。
【０００３】
その中で最も一般的な方法はフレキソ印刷法であるが、これが特開平６−２３８８７６号公報（従来例１）に開示されており、この方法を図９で説明する。
【０００４】
同図において、この方法は、主にアニロックスロール１７と呼ばれる表面全体に微細な凹模様が設けられた金属ロールと、ドクターロール１６と呼ばれる樹脂ロールと、樹脂製の凸版１８と、この凸版１８を固定した版胴１９と、機能膜溶液の薄膜２２を形成する基板２０を搬送する印刷テーブル２１とから構成される機能膜形成装置を用いるものである。
【０００５】
かかる機能膜形成装置を用いて基板２０上に配向膜溶液あるいは絶縁膜溶液といった機能膜溶液の薄膜２２を形成する場合には、まず、アニロックスロール１７の表面に可溶性ポリイミドやポリアミック酸ワニスなどからなる配向膜溶液あるいはシリカ系絶縁膜溶液といった機能膜溶液を供給ノズル１５から滴下し、しかる後、アニロックスロール１７を回転させるが、アニロックスロール１７に近接して回転するドクターロール１６により、アニロックスロール１７の表面に滴下された配向膜溶液や絶縁膜溶液が薄く延ばされ、機能膜溶液の薄膜が形成される。
【０００６】
基板２０は印刷テーブル２１上に真空固定されており、その印刷位置の補正が行なわれた後、印刷テーブル２１を前進させて基板２０を移動させる。この移動に同期してアニロックスロール１７と版胴１９を回転させる。このとき、アニロックスロール１７の表面に形成された機能膜溶液の薄膜は版胴１９上の凸版１８に転写され、さらに、それが基板２０上に転写されて機能膜の薄膜２２が形成される。機能膜の薄膜２２が形成された基板２０は、次の乾燥装置に移送され、以後、この繰り返しにより、配向膜や絶縁膜の形成処理が行なわれている。
【０００７】
また、配向膜や絶縁膜を形成する他の方法として、非接触で形成するスプレー法が提案されている。これには、特開昭５４−２１８６２号公報（従来例２）や特開昭６３−１０６７２７号公報（従来例３）に開示されている。この方法によると、非接触で機能膜を成膜するため、基板への損傷がなく、配向膜溶液や絶縁膜溶液の使用効率が良いが、上記のフレキソ印刷のように、ドクターロール１６などの間接部材上で膜厚を平坦化させる手段がないため、均一な膜厚分布を得ることが困難である。
【０００８】
そこで、フレキソ印刷やスプレー法による問題を解消するものとして、近年、特開平９−１６６７８３号公報（従来例４）に記載のようなインクジェットを用いて配向膜や絶縁膜を形成方法が提案されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
液晶表示装置に用いられる、極性溶媒に溶解させた機能膜溶液により形成される薄膜は何種類かあるが、中でも膜厚が薄く、均一性を求められる配向膜や絶縁膜の形成は、従来例１に示すように、フレキソ印刷法によるものが多い。しかし、フレキソ印刷法は以下のような問題がある。
【００１０】
まず、第１の問題として、基板２０の洗浄不足によるダストの持込みや機能膜形成装置からのダストの発生により、ダストが凸版１８の表面に付着して基板２０上に配向膜溶液や絶縁膜溶液が塗布できない不良がリピートして発生することである。このリピート不良の発生防止対策としては、配向膜や絶縁膜の形成後の画像処理による検査装置を設置したり、ナトリウムランプで膜表面を目視評価したりするのが一般的であるが、完全に検出できないのが現状であり、これが液晶表示素子の製造における歩留まりを低下させている要因となっている。但し、近年では、不良となった基板２０から配向膜を剥離し、再利用する試みも行なわれている。
【００１１】
第２の問題として、配向膜溶液や絶縁膜溶液の使用量が多いことである。均一な薄膜を形成するために、アニロックスロール１７とドクターロール１６との表面に配向膜溶液や絶縁膜溶液を塗布する必要があるとともに、それらの表面における配向膜溶液や絶縁膜溶液の乾燥を防止するために、一定の間隔で配向膜溶液や絶縁膜溶液を供給しなければならないことなどにより、配向膜溶液や絶縁膜溶液の使用効率が悪くなっている。
【００１２】
第３の問題として、連続印刷中にトラブルなどで、ある程度の時間、機能膜形成装置を停止させてその復帰を行なう場合、アニロックスロール１７や凸版１８などの洗浄が必要なために、復帰できるまでに時間を要して装置の稼働率を低下させることである。
【００１３】
第４の問題として、フレキソ印刷には、投入する機種毎にサイズや形状，取り数の異なる樹脂製の凸版１８が必要であることである。このために、設計や依頼，作製，入荷における凸版１８の手配の手間や機種毎に使用する版の保管管理，生産計画に合せた凸版１８の追加手配，機種切替時の版清掃など、多くの人の手間と時間と凸版１８の作製費用が必要である。
【００１４】
一方、配向膜溶液や絶縁膜溶液を基板の表面に散布して薄膜を形成するスプレー法は、非接触で成膜するため基板への損傷がなく、配向膜溶液や絶縁膜溶液の使用効率も良いが、フレキソ印刷のように間接部材（図９でのアニロックスロール１７）上で平坦化させる工程がないため、均一な膜厚分布を得ることが困難である。
【００１５】
近年、有望と見られているインクジェットによる機能膜の成膜法については、従来例４のように、ライン型インクジェットノズルを用いた液晶表示素子での配向膜形成方法及び装置など様々な提案がなされている。しかしながら、これら提案されているインクジェットの多くは、後述のように、配向膜溶液や絶縁膜溶液などに含まれる極性溶媒に対する溶解性への具体的考慮や、構造の具体化がなされておらず、事実上実現できるものではない。
【００１６】
図１０はかかるインクジェットによる機能膜の成膜法に用いられる機能膜溶液噴射ヘッドとしての通常のインクジェットヘッドを示す断面構成図であって、１はヘッド本体、２は圧電素子、３は支持体、４は加圧部、５は溶液供給口、６は溶液吐出口、７は吐出口プレート、８は加圧室プレート、８ａは貫通孔、９は供給口プレート、１０は加圧室、１１は接着剤である。なお、この図１０はインクジェットヘッドを使用時とは上下逆転して示している。
【００１７】
同図において、支持体３上に枠状のヘッド本体１が接着剤１１によって接合され、また、このヘッド本体１内の支持体３上に圧電素子２が接合されており、このようにして、ヘッド本体１と圧電素子２とが支持体３によって支持されている。そして、ヘッド本体１内を塞ぐようにして、ポリイミドフィルムからなる加圧部４がヘッド本体１の端面に接着剤１１によって接合されており、この加圧部４の面に圧電素子２の端面が接している。圧電素子２は電圧が印加されると、変形し、この変形によって加圧部４を矢印Ａ方向に押し上げる（なお、説明の便宜上上下方向は図面上でのこととする）。
【００１８】
加圧部４上には、ヘッド本体１の端面に対向するようにして、枠状の供給口プレート９が接着剤１１によって接合されて設けられており、この供給プレート９の壁面の加圧部４側に溶液供給口５が設けられている。この供給口プレート９上には、貫通孔８ａを有する加圧室プレート８が接着剤１１で接合されて設けられており、この加圧室プレート８と供給口プレート９とで加圧室１０が形成されている。そして、さらに、加圧室プレート８上に、溶液吐出口６を有する吐出口プレート７が接着剤１１によって接合されて設けられている。ここで、溶液吐出口６は、加圧室プレート８の貫通孔８ａを介して、加圧室１０に連通している。
【００１９】
かかる構成において、溶液供給口５から加圧室１０に配向膜溶液あるいは絶縁膜溶液といった機能膜溶液が供給され、充填される。かかる状態で圧電素子２に電圧が印加され、この圧電素子２が変形して加圧部４が加圧室１０側に持ち上げられると、これによって加圧室１０内の機能膜溶液に圧力が掛かり、この圧力によって加圧室１０から加圧プレート８の貫通孔８ａを通って溶液吐出口６から機能膜溶液が吐出され、図示しない基板上に塗布されることになる。
【００２０】
ところで、かかる従来の溶液噴射ヘッドでは、各プレート間をエポキシ樹脂系の接着剤を用いて接着・接合している。エポキシ樹脂系接着剤は接着剤として比較的安価に製造することができるため、溶液噴射ヘッドでは、最も一般的に使用されているものである。
【００２１】
しかし、液晶表示装置を製造する際に必要な配向膜溶液としては、可溶性ポリイミドやポリアミック酸をＮ−メチルピロリドンやγ―ブチロラクトン，Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドなどの極性溶媒に溶解した溶液が一般に使用されており、かかる極性溶媒はエポキシ樹脂系接着剤を溶解する。そのため、上記の溶液噴射ヘッドで配向膜溶液や絶縁膜溶液を吐出しようとすると、各プレートの接合部もしくは接合部からはみ出したエポキシ樹脂系接着剤が配向膜溶液や絶縁膜溶液に含まれる極性溶媒と接液して溶解し、この溶解した接着剤が溶液吐出口６の目詰まりの原因となる。また、加圧部４が樹脂やゴム系の材料で形成されている場合でも、同様に、これが配向膜溶液や絶縁膜溶液に含まれる極性溶媒によって溶解してしまうため、目詰まりの原因となる。
【００２２】
本発明は、これらの事情を考慮してなされたものであって、その目的は、製造コストの上昇を招くことなく、溶液吐出口での目詰まりなどの発生を防止し、溶液の吐出を常に安定して行なうことができて、対象物への非接触による溶液の塗布を高速かつ高精度で行なうことができるようにした溶液噴射ヘッド，機能膜形成装置及びこの機能膜形成装置を用いて製造する液晶表示装置とその製造方法を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、溶液の加圧室と、該加圧室に連通した複数の溶液吐出口と、該加圧室に該溶液を供給する溶液供給口と、圧電素子と、該加圧室の壁の一部を形成して該圧電素子によって該加圧室内に押し込まれることによって該加圧室内の該溶液に圧力を加える加圧部とを備えた溶液噴射ヘッドであって、該加圧部が熱可塑性のポリイミドフィルムで形成され、該加圧室に押し込まれない状態にあるときの該加圧部が表面に接することにより、該状態にある該加圧部を補強するステンレスプレートが設けられて、該圧電素子の端部が該ステンレスプレートが有する開口部に入り込んで該加圧部と接合され、該圧電素子により、該加圧部での該ステンレスプレートの開口部の部分と該ステンレスプレートの該表面で補強される部分とが該加圧室内に押し込まれ、かつ加圧部とともに該加圧室を形成する該溶液供給口プレートと加圧室プレートとの接合、該加圧室プレートと溶液吐出口プレートとの接合を夫々、熱圧接もしくは該溶液に対して耐溶解性の接着剤でなされているものである。
【００２５】
そして、本発明による溶液噴射ヘッドは、上記接着剤をポリイミド樹脂系接着剤とするものである。
【００２６】
上記目的を達成するために、本発明による機能膜形成装置は、薄膜を形成するための基板を保持して搬送する搬送テーブルと、該搬送テーブルに保持された該基板と対向するようにして配置され、複数の溶液吐出口を備えた請求項１または２に記載の溶液噴射ヘッドとを備え、該基板が保持された該搬送テーブルを移動させながら、該溶液噴射ヘッドの該溶液吐出口から溶液を吐出させることにより、該基板上に該溶液の薄膜を形成するようにしたものである。
【００２７】
上記目的を達成するために、本発明は、少なくとも１層以上の機能層と透明電極と配向膜とが形成された２枚の基板が、該配向膜側を対向させて、スペーサとシール剤を挾んで貼り合わされてなり、該貼り合わせた基板間に液晶材料が注入されている液晶表示装置であって、該配向膜が上記の機能膜形成装置によって形成されているものである。
【００２８】
上記目的を達成するために、本発明は、上記の表示装置の製造方法であって、上記の機能膜形成装置から絶縁膜溶液を吐出させて基板上に該絶縁膜溶液の薄膜を形成する工程と、該絶縁膜溶液を乾燥させてその極性溶媒を除去し、絶縁膜を形成する工程と、該絶縁膜上に上記の機能膜形成装置から配向膜溶液を吐出し、該配向膜溶液の薄膜を形成する工程と、該配向膜溶液を乾燥させてその極性溶媒を除去し、配向膜を形成する工程と、該絶縁膜と該配向膜とを同時に焼成成膜させる工程とからなるものである。
【００２９】
このように、加圧室に圧力を発生させる加圧部を熱可塑性のポリイミドフィルムで形成し、溶液と直接接触する加圧室及び溶液吐出口を形成する各部材の接合をポリイミドフィルムを加熱・加圧して行なう構成とするものであり、加圧部を形成するポリイミドフィルムは、配向膜材料に使用されるポリイミドの前駆体である可溶性ポリイミドやポリアミック酸などのワニスと異なり、高温で焼き付け、溶媒除去とともにイミド化したフィルムであるため、機能膜溶液に含有する極性溶媒にも溶解しない。加圧部を形成する部材として、ステンレスプレートを用いてもよく、これは機能膜溶液に含有する極性溶媒に溶解しない。
【００３０】
かかる溶液噴射ヘッドを機能膜形成装置に用いることにより、配向膜溶液に用いる有機溶剤は極性溶媒であるが、接液する接合部分に溶解性がないため、溶液吐出口に目詰まりなどの発生がなく、配向膜溶液を安定して吐出させることができる。これにより、現在フレキソ印刷の課題である基板に接触して配向膜を形成する方式から、非接触で配向膜を形成する方法が実施できるものである。
【００３１】
また、上記の機能膜形成装置を用いて液晶表示装置を製造することにより、材料費や工数の低減、及び良品率の向上が図れて低価格化が可能になる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図１は本発明による溶液噴射ヘッドの第１の実施形態を示す断面構成図であって、１２はステンレスプレート、１２ａは開口部、１３は接合部であり、図１０に対応する部分には同一符号を付けて重複する説明を省略する。
【００３３】
同図において、ヘッド本体１と圧電素子２とが、図１０に示す従来の溶液噴射ヘッドと同様にして、支持体３上に接合されて支持されているが、加圧部４はポリイミドフィルムからなり、ステンレスプレート１２を介してヘッド本体１の上端面に接合されている。そして、このポリイミドフィルムの加圧部４上に、図１０に示す従来の溶液噴射ヘッドと同様にして、供給口プレート９，加圧室プレート８，吐出口プレート７が設けられる。機能膜溶液も、上記従来のものを用いるものである。
【００３４】
ステンレスプレート１２には、開口部１２ａが設けられており、圧電素子２の上端部がこの開口部１２ａに入り込み、この圧電素子２の上端面がポリイミドフィルムの加圧部４に接合されている。圧電素子２に電圧が印加されず、この圧電素子２が変形しないときには、この圧電素子２の上端面に接合されてポリイミドフィルムの加圧部４は、開口部１２ａを除いて、ステンレスプレート１２の表面に接しているが、圧電素子２に電圧が印加されてこの圧電素子２が変形すると、ポリイミドフィルムからなる加圧部４が加圧室１０内で矢印Ａ方向に持ち上げられる。溶液供給口５から加圧室１０に上記のような機能膜溶液が供給され、加圧室１０内にこの機能膜溶液が充填された状態で圧電素子２に電圧が印加されると、ポリイミドフィルムの加圧部４が矢印Ａ方向に加圧室１０内に押し込まれ、これにより、機能膜溶液が加圧されて、加圧プレート８の貫通孔８ａを介し、吐出口プレート７の溶液吐出口６から吐出される。
【００３５】
なお、図示しないが、溶液供給口５や溶液吐出口６に、加圧室１０内での機能膜溶液への加圧力に応じて開閉する弁を設けてもよい。即ち、圧電素子２による加圧力がないときには、溶液吐出口６の弁が閉じて機能膜溶液が漏れないようにし、溶液供給口５の弁が開いて加圧室１０内に機能膜溶液が供給されるようにし、圧電素子２によって加圧力が生じたときには、逆に、溶液吐出口６の弁が開いて機能膜溶液が吐出できるようにし、溶液供給口５の弁が閉じるようにする。
【００３６】
また、ここでは、加圧室１０から貫通孔８ａを介して溶液吐出口６にいたる溶液通路は、１個のみを示しているが、かかる溶液通路は、１個以上、紙面に垂直方向に並んで設けられている。
【００３７】
次に、図１に示すこの溶液噴射ヘッドの製造工程を図２を用いて説明する。
【００３８】
ヘッド本体１の一方の端面にステンレスプレート１２が予め接合されており、まず、ヘッド本体１のステンレスプレート１２と供給口プレート９とを、ポリイミドフィルムの加圧部４を挟んで、加圧・加熱処理し、かかるポリイミドフィルムの加圧部４を介してこれらステンレスプレート１２と供給口プレート９とを接合する（ステップ１００）。使用するポリイミドフィルムは、例えば、ユーピレックスＶＴ（宇部興産製）であって、加熱温度３３０℃，加圧圧力１．９６ＭＰａとして２０分間加圧・加熱処理することにより、ステンレスプレート１２と供給口プレート９との間でポリイミドフィルムがポリイミド樹脂系接着剤となってこれらステンレスプレート１２と供給口プレート９とを接合できる。なお、ステンレスプレート１２は、ポリイミドフィルムの加圧部４を補強するために設けたものである。
【００３９】
次に、ステンレスプレート１２に接合した供給口プレート９に加圧室プレート８と吐出口プレート７とを順次または同時に接合する（ステップ１０１）。供給口プレート９と加圧室プレート８との接合、加圧室プレート８と吐出口プレート７との接合には夫々、上記のようにポリイミドフィルムの加圧部４をこれらプレート間に挟んで用い、ポリイミド樹脂系接着剤で接着する方法を用いてもよいし、また、熱圧接による方法を用いてもよい。熱圧接で接合する場合には、接合するプレート同士の熱膨張係数が同じである必要があるため、これらプレート７，８，９は同一の材質のものを選択するようにした方がよい。
【００４０】
次に、ポリイミドフィルムの加圧部４と圧電素子２を、圧電素子２がヘッド本体１側に位置するようにして、接合する（ステップ１０２）。この圧電素子２とポリイミドフィルムの加圧部４との接合は、かかる接合部が機能膜溶液と接液しないので、ポリイミドフィルムを用い、ポリイミド樹脂系接着剤で接着する方法や熱圧接以外の、例えば、エポキシ樹脂系接着剤を用い、エポキシ樹脂系接着剤で接着する方法であってもよい。
【００４１】
そして、最後に、ヘッド本体１及び圧電素子２を支持体３に接合する（ステップ１０３）。ここでも、ヘッド本体１と支持体３との接合部１１は、ポリイミドフィルムを用い、ポリイミド樹脂系接着剤で接着する方法を用いてもよいし、機能膜溶液と接液しないので、熱圧接以外の、例えば、エポキシ樹脂系接着剤を用い、エポキシ樹脂系接着剤で接合するようにしてもよい。
【００４２】
以上のように、この実施形態では、機能膜溶液が接液する供給口プレート９と加圧室プレート８との接合部１３や加圧室プレート８と吐出口プレート７との接合部１３，ポリイミドフィルムの加圧部４と供給プレート９との接合にこの機能膜溶液に溶解しないポリイミドフィルムによるポリイミド系接着剤が用いられるので、接着剤が機能膜溶液に溶解して溶液吐出口６やこれに連通する貫通孔８ａに目詰まりが生ずるようなことはない。実際に、かかる溶液噴射ヘッドを用いて機能膜溶液を吐出させたところ、目詰まりなどの発生もなく、機能膜溶液を常時安定して吐出させることができた。
【００４３】
図３は本発明による溶液噴射ヘッドの第２の実施形態を示す断面構成図であって、図１に対応する部分には同一符号を付けて重複する説明を省略する。
【００４４】
図１に示した溶液噴射ヘッドの第１の実施形態では、ポリイミドフィルムの加圧部４を用いたが、図３に示す溶液噴射ヘッドの第２の実施形態では、薄い板厚のステンレスプレートからなる加圧部４を用いており、このステンレスプレートの加圧部４がヘッド本体１の上端面とエポキシ樹脂系接着剤による接合部１１で、また、供給口プレート９とポリイミド系接着剤からなる接合部１３で接着されている。このステンレスプレートの加圧部４は、図１におけるステンレスプレート１２のような補強部材が用いられておらず、ヘッド本体１と供給口プレート９とによって挟持されて保持されている。そして、圧電素子２の上端面がステンレスプレートの加圧部４に接合されており、圧電素子４ａに電圧が印加されると、その変形により、ステンレスプレートの加圧部４が加圧室１０内に押し込まれてこの加圧室１０内の機能膜溶液に圧力が加えられ、この機能膜溶液が吐出口６から外部に吐出される。以上以外の構成は、図１に示した第１の実施形態と同様である。
【００４５】
また、この第２の実施形態の製造方法も、ステンレスプレートの加圧部４がエポキシ樹脂系接着剤による接合部１１でヘッド本体１に接合され、また、ポリイミド系接着剤による接合部１３で供給口プレート９と接合されること以外、図１に示した第１の実施形態と同様である。
【００４６】
ここで、使用するポリイミドフィルムは、上記の第１の実施形態と同様に、ユーピレックスＶＴ（宇部興産製）を用い、接合条件も、第１の実施形態と同様の条件とした。また、加圧部４と圧電素子２の接合も、ポリイミドフィルムによるポリイミド樹脂系接着剤での接合方法や、エポキシ樹脂系接着剤での接合方法のどちらを用いてもよい。他の部分の接合手順や接合方法は、上記の第１の実施形態と同様であるので、説明は省略する。
【００４７】
このように、ステンレスプレートを加圧部４として用いることにより、機能膜溶液との接液部は溶解することがないので、配向膜溶液や絶縁膜溶液を常に安定に吐出させることができる。但し、この第２の実施形態では、圧電素子２に印加する電圧は、図１に示した第１の実施形態での圧電素子２に比べて大きくなるが、加圧部４として使用するステンレスプレートの厚さを調整することにより、圧電素子２に印加する電圧を低電圧化することができる。
【００４８】
なお、以上の実施形態では、加圧部４としてポリイミドフィルムを用い、加圧部４としてステンレスプレートを用いたが、機能膜溶液に溶解しないものであれば、これら以外の材料によるフィルムまたは薄いプレートを用いるようにしてもよい。
【００４９】
以上の溶液噴射ヘッドの第１，第２の実施形態で、次の表１に配向膜に関する条件を、次の表２に絶縁膜に関する条件を夫々示している。
【００５０】
【表１】
【００５１】
図４は図１，図３に示した以上の溶液噴射ヘッドの実施形態を用いた機能膜形成装置の一実施形態を示す斜視図であって、２１は印刷テーブル、２２ａ，２２ｂは支持部材、２３は搬送テーブル、２４は上記の溶液噴射ヘッドの実施形態、２５は基板、２６は機能膜溶液、２７は溶液吐出口、２８はＸ軸モータ、２９はＹ軸モータである。
【００５２】
同図において、印刷テーブル２１上に支持部材２２ａが設けられ、この支持部材２２ａに搬送テーブル２３をＸ軸方向に移動するためのＸ軸モータ２８が取り付けられており、この支持部材２２ａ上に、このＸ軸モータ２８によってＸ軸方向に移動する支持部材２２ｂが載置されている。支持部材２２ｂには、搬送テーブル２３をＹ軸方向に移動させるためのＹ軸モータ２９が取り付けられており、この支持部材２２ｂ上に基板２５を保持する保持テーブルを兼ねた搬送テーブル２３が載置されている。この搬送テーブル２３には、図示しないが、真空吸着機構が設けており、その真空吸着により、基板２５を搬送テーブル２３上に保持している。
【００５３】
さらに、基板２５の上方には、溶液噴射ヘッド２４が設けられており、この溶液噴射ヘッド２４には、図１，図３では説明しなかったが、機能膜溶液噴射ノズルとしての溶液吐出口２７（図１及び図３での溶液吐出口６）が複数アレー状に設けられている。この溶液噴射ヘッド２４は、これら溶液吐出口２７から基板２５上に機能膜溶液２６を塗布する。
【００５４】
次に、図５により、図４に示した機能膜形成装置による機能膜形成方法の一具体例について説明する。
【００５５】
図４及び図５において、まず、基板２５を洗浄し（ステップ２００）、搬送テーブル２３上に載置する（ステップ２０１）。この場合、この搬送テーブル２３での図示しない真空吸着機構により、基板２５はその反りが低減されるようにして、搬送テーブル２３に保持される。次に、基板２５の上面と溶液噴射ヘッド２４との間隙をレーザフォーカス変位計（図示しない）を用いて測定し、その測定結果に応じて溶液噴射ヘッド２４を上下に移動することにより、基板２５の上面と溶液噴射ヘッド２４との間隙を最適値に調整し、溶液噴射ヘッド２４を固定する（ステップ２０２）。そして、基板２５の位置をＸ軸モータ２８及びＹ軸モータ２９を駆動して位置決めし、基板２５を保持した搬送テーブル２３を溶液噴射ヘッド２４での溶液吐出口２７の配列方向（ここでは、Ｘ軸方向とする）に対して直交するＹ軸方向に、Ｙ軸モータ２９の駆動により、移動させながら、溶液噴射ヘッド２４の溶液吐出口２７から機能膜溶液２６（例えば、ＪＡＬＳ−９００８（ＪＳＲ社製）の２．０及び２．３重量％溶液）を噴射し、基板２５上に塗布する（ステップ２０３）。なお、搬送テーブル２３の代わりに溶液噴射ヘッド２４を移動させるようにしてもよいし、また、搬送テーブル２３と溶液噴射ヘッド２４とを移動させるようにしてもよい。
【００５６】
機能膜溶液２６を塗布した後、基板２５を図示しない加熱乾燥部に移動させ、そこで５０℃から７０℃まで徐々に昇温させながら、機能膜溶液２６の溶剤成分、例えば、Ｎ−メチルピロリドンなどを乾燥させていく(ステップ２０４)。このときの乾燥時間及び乾燥温度については、所望の膜厚値及び機能膜溶液２６の粘度などによって適宜設定する必要がある。乾燥後、基板２５を搬送テーブル２３から開放し（ステップ２０５）、図示していない焼成炉に搬送して加熱焼成する。例えば、上記の配向膜では、２５０℃で３０min以上加熱焼成する。このようにして、均一な膜厚分布を有する配向膜を形成することが可能となった。
【００５７】
図６は以上のようにして機能膜が形成された液晶表示装置の一実施形態を示す断面図であって、３０ａは下基板、３０ｂは上基板、３１ａ，３１ｂは各種機能層、３２ａ，３２ｂは透明電極、３３は絶縁膜、３４ａ，３４ｂは配向膜、３５はシール剤、３６はスペーサ、３７は液晶材料、３８ａ，３８ｂは光学フィルムである。
【００５８】
同図において、下基板３０ａ上に、まず、各種機能層３１ａが形成される。この各種機能層３１ａは、ＴＦＴ液晶におけるＴＦＴ素子、カラー液晶におけるカラーフィルタやブラックマトリクスなどの透明電極下部に形成され、その役割を果たす層である。この各種機能層３１ａの上に透明電極３２ａが形成され、この透明電極３２ａの上に、図４で説明した機能膜形成装置を用いて配向膜３４ａが形成されている。また、対向する上基板３０ｂ上には、まず、各種機能層３１ｂが形成され、この各種機能層３１ｂの上に下基板３０ａの透明電極３２ａに対向する透明電極３２ｂが形成されている。そして、この透明電極３２ｂ上に、図４で説明した機能膜形成装置を用いて絶縁膜３３が形成されており、この絶縁膜３３の上に、図４で説明した機能膜形成装置を用いて配向膜３４ｂが形成されている。このようにして形成された配向膜３４ａ，３４ｂが配向処理が施こされている。なお、この実施形態では、絶縁膜３３を形成しなくともよい。
【００５９】
このようにして各層，各膜が形成された基板３０ａ，３０ｂ側のいずれか一方にスペーサ３６が、また、これら基板３０ａ，３０ｂ側のいずれか一方にシール剤３５が夫々形成された後、スペーサ３６やシール剤３５とが間に挟まれるようにして、これら基板３０ａ，３０ｂが貼り合わされ、ホットプレスによって高温，高圧を所定の時間加えることにより、シール剤３５を硬化させる。そして、この貼り合わされた基板３０ａ，３０ｂ間に液晶材料３７が所定の方法で注入され、基板３０ａ，３０ｂ夫々の外側に各種光学フィルム３８ａ，３８ｂが貼り付けられている。
【００６０】
このように構成された液晶表示装置の性能，評価結果を、現状の技術であるフレキソ印刷方式で作製した液晶表示装置と比較して、先の表１，表２の「セル評価」として示す。特に、表１から明らかなように、表示性能的にも、また、面内の均一な仕上がりにおいても、現状の方式であるフレキソ印刷方式で作製した液晶表示装置と遜色のない仕上がりを得ることができた。
【００６１】
ここで、図４に示した機能膜形成装置による図６に示す液晶表示装置の機能膜の製造方法を図７で、これと対比して、従来のフレキソ印刷方法による製造方法を図８で夫々説明する。
【００６２】
まず、図４に示した機能膜形成装置による製造方法について説明すると、図７において、まず、基板上にＩＴＯ膜を形成し（ステップ３００）、このＩＴＯ膜が形成された基板を洗浄する（ステップ３０１）。次に、無機膜を形成し（ステップ３０２）、レべリング（ステップ３０３）を行なった後、配向膜を形成する（ステップ３０４）。その後、レべリングを行なって（ステップ３０５）、焼成を行なう（ステップ３０６）。
【００６３】
これに対して、従来のフレキソ印刷方法の場合には、図８において、まず、基板上にＩＴＯ膜を形成し（ステップ４００）、ＩＴＯ膜が形成された基板を洗浄を実施する（ステップ４０１）。次に、無機膜を印刷し（ステップ４０２）、レべリングを行なった（ステップ４０３）後、焼成を行ない（ステップ４０４）、基板を再度洗浄する（ステップ４０５）。次に、配向膜の印刷を行ない（ステップ４０６）、レべリング（ステップ４０７）した後、焼成を実行する（ステップ４０８）。
【００６４】
このように、この実施形態では、配向膜や絶縁膜といった機能膜を非接触で基板に形成することができ、これにより、図８に示した従来のフレキソ印刷による製造方法でのステップ４０４やステップ４０５の焼成工程や洗浄工程が不要になる。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、製造コストの上昇を招くことがないし、また、プレートの接着剤の機能膜溶液への溶解性がないため、機能膜溶液の吐出口での目詰まりなどが発生することがなく、液晶表示装置の安定した生産が可能であり、しかも、非接触で広い範囲に高速で少量の液滴を精度良く吐出させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による溶液噴射ヘッドの第１の実施形態を示す断面構成図である。
【図２】図１に示す溶液噴射ヘッドの製造工程を示すフローチャートである。
【図３】本発明による溶液噴射ヘッドの第２の実施形態を示す断面構成図である。
【図４】本発明による機能膜形成装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図５】図４に示した機能膜形成装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】図４に示した機能膜形成装置を用いた製造方法で作製した液晶表示装置の一具体例を示す断面図である。
【図７】図６に示した液晶表示装置の製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【図８】従来の液晶表示装置の製造方法を示すフローチャートである。
【図９】基板上に機能膜を形成するための方法の一従来例であるフレキソ印刷法の説明図である。
【図１０】基板上に機能膜を形成するための方法の他の従来例を実行するためのインクジェットヘッドを示す断面図である。
【符号の説明】
１ ヘッド本体
２ 圧電素子
３ 支持体
４ 加圧膜
５ 溶液供給口
６ 溶液吐出口
７ 吐出口プレート
８ 加圧室プレート
８ａ 貫通孔
９ 供給口プレート
１０ 加圧室
１１ 接合部
１２ ステンレスプレート
１２ａ 開口部
１３ 接合部
２１ 印刷テーブル
２２ａ，２２ｂ 支持部材
２３ 搬送テーブル
２４ 溶液噴射ヘッド
２５ 基板
２６ 機能膜溶液
２７ 機能膜溶液吐出口
２８ Ｘ軸モータ
２９ Ｙ軸モータ
３０ａ 下基板
３０ｂ 上基板
３１ａ，３１ｂ 各種機能層
３２ａ，３２ｂ 透明電極
３３ 絶縁膜
３４ａ，３４ｂ 配向膜
３５ シール剤
３６ スペーサ
３７ 液晶材料
３８ａ，３８ｂ 各種光学フィルム
Claims (5)
- 溶液の加圧室と、該加圧室に連通した複数の溶液吐出口と、該加圧室に該溶液を供給する溶液供給口と、圧電素子と、該加圧室の壁の一部を形成して該圧電素子によって該加圧室内に押し込まれることによって該加圧室内の該溶液に圧力を加える加圧部とを備えた溶液噴射ヘッドにおいて、
該加圧部が熱可塑性のポリイミドフィルムで形成され、
該加圧室に押し込まれない状態にあるときの該加圧部が表面に接することにより、該状態にある該加圧部を補強するステンレスプレートが設けられて、該圧電素子の端部が該ステンレスプレートが有する開口部に入り込んで該加圧部と接合され、
該圧電素子により、該加圧部での該ステンレスプレートの開口部の部分と該ステンレスプレートの該表面で補強される部分とが該加圧室内に押し込まれ、
かつ該加圧部とともに該加圧室を形成する該溶液供給口プレートと加圧室プレートとの接合、該加圧室プレートと溶液吐出口プレートとの接合を夫々、熱圧接もしくは該溶液に対して耐溶解性の接着剤でなされていることを特徴とする溶液噴射ヘッド。 - 請求項１において、
前記接着剤は、ポリイミド樹脂系接着剤であることを特徴とする溶液噴射ヘッド。 - 薄膜を形成するための基板を保持して搬送する搬送テーブルと、
該搬送テーブルに保持された該基板と対向するようにして配置され、複数の溶液吐出口を備えた請求項１に記載の溶液噴射ヘッドと
を備え、該基板が保持された該搬送テーブルを移動させながら、該溶液噴射ヘッドの該溶液吐出口から溶液を吐出させることにより、該基板上に該溶液の薄膜を形成するようにしたことを特徴とする機能膜形成装置。 - 少なくとも１層以上の機能層と透明電極と配向膜とが形成された２枚の基板が、該配向膜側を対向させて、スペーサとシール剤を挾んで貼り合わされてなり、該貼り合わせた基板間に液晶材料が注入されている液晶表示装置であって、
該配向膜が請求項３記載の機能膜形成装置によって形成されていることを特徴とする液晶表示装置。 - 請求項３記載の機能膜形成装置から絶縁膜溶液を吐出させて基板上に該絶縁膜溶液の薄膜を形成する工程と、
該絶縁膜溶液を乾燥させてその極性溶媒を除去し、絶縁膜を形成する工程と、
該絶縁膜上に請求項３記載の機能膜形成装置から配向膜溶液を吐出し、該配向膜溶液の薄膜を形成する工程と、
該配向膜溶液を乾燥させてその極性溶媒を除去し、配向膜を形成する工程と、
該絶縁膜と該配向膜とを同時に焼成成膜させる工程と
からなることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
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