JPWO2011118517A1 - Method and apparatus for manufacturing liquid crystal element - Google Patents

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Abstract

ラビング処理に代わる液晶分子の配向法を用いて配向処理と液晶層の形成を同時に行い、生産性に優れ大幅な工程短縮をする液晶素子の製造方法および製造装置であって、基板を口金のスリット方向に対して直角方向に相対移動させる工程と、スリット状の口金から基板に液晶を塗布するとともにスリット状の口金の液晶の出口部分に向けて重合開始手段によりエネルギー波を照射する工程と、を有する液晶素子の製造方法および製造装置。A method and apparatus for manufacturing a liquid crystal element that simultaneously performs alignment processing and formation of a liquid crystal layer by using an alignment method of liquid crystal molecules instead of rubbing processing, and has excellent productivity and greatly shortens the process. A step of relatively moving in a direction perpendicular to the direction, and a step of applying a liquid crystal from the slit-shaped base to the substrate and irradiating an energy wave by a polymerization initiating means toward the liquid crystal outlet portion of the slit-shaped base. Manufacturing method and manufacturing apparatus for liquid crystal element.

Description

本発明は、液晶素子の製造方法および製造装置に関し、配向処理と液晶層形成技術に関する。   The present invention relates to a method and an apparatus for manufacturing a liquid crystal element, and relates to an alignment treatment and a liquid crystal layer forming technique.

従来、液晶素子の配向処理として、次のような工程が行われている。まず、配向膜が塗布されている基板に、不織布ロールを回転させながら擦りつける。配向膜に、微小な溝が形成される(ラビング処理)。溝が形成された配向膜を洗浄し、液晶を滴下(基板の貼り合わせの場合は基板間に注入)し、溝に沿って液晶が整列し配向処理が完了する。   Conventionally, the following processes are performed as alignment processing of a liquid crystal element. First, the nonwoven fabric roll is rubbed against the substrate on which the alignment film is applied while rotating. A minute groove is formed in the alignment film (rubbing treatment). The alignment film in which the grooves are formed is washed, and liquid crystal is dropped (in the case of bonding the substrates, injected between the substrates), the liquid crystals are aligned along the grooves, and the alignment process is completed.

一方、ラビング処理に代わる配向処理として特許文献1に記載される方法が知られている。特許文献1に示されている液晶素子の製造装置の概略構成図を図9に示す。図9に示すように、液晶素子の製造装置は、基板11を水平移動させる基板ステージ20と、基板11の移動に合わせて基板11に液晶5を転写する転写ロール21と、液晶供給部タンク22から供給された液晶5を転写ロール21に均一厚みで拡がるように液晶5を延伸させるドクターブレード23とグラビアロール24と、紫外線照射手段25と、電界発生用電源26とから構成されている。   On the other hand, a method described in Patent Document 1 is known as an alignment process instead of the rubbing process. FIG. 9 shows a schematic configuration diagram of a liquid crystal element manufacturing apparatus disclosed in Patent Document 1. In FIG. As shown in FIG. 9, the liquid crystal element manufacturing apparatus includes a substrate stage 20 that horizontally moves the substrate 11, a transfer roll 21 that transfers the liquid crystal 5 to the substrate 11 in accordance with the movement of the substrate 11, and a liquid crystal supply unit tank 22. A doctor blade 23, a gravure roll 24, an ultraviolet irradiation means 25, and an electric field generating power supply 26 for stretching the liquid crystal 5 so as to spread the liquid crystal 5 supplied from the liquid to the transfer roll 21 with a uniform thickness.

紫外線照射手段25は、基板11下側から塗布された液晶5に紫外線を照射する。液晶5には重合開始剤6が添加されている。   The ultraviolet irradiation means 25 irradiates the liquid crystal 5 applied from the lower side of the substrate 11 with ultraviolet rays. A polymerization initiator 6 is added to the liquid crystal 5.

電界用発生電源26は転写ロール21に電極27を介して、基板ステージ20に電極28を介してそれぞれ接続されている。転写ロール21に形成された液晶層29が、移動している基板11に接触したとき電極27と電極28との間に交流電圧を印加する。印加電圧の強さによって液晶層29の液晶5の配向方向が決まる。図10に示すように、液晶5の方向を維持し整列させながら、基板11の下方から紫外線照射手段25によって紫外線を照射する。紫外線照射により、重合開始剤6が反応し、基板11に転写された液晶層29の基板界面が配向した状態で基板11上に固定される。   The electric field generating power supply 26 is connected to the transfer roll 21 via an electrode 27 and to the substrate stage 20 via an electrode 28. When the liquid crystal layer 29 formed on the transfer roll 21 contacts the moving substrate 11, an AC voltage is applied between the electrode 27 and the electrode 28. The orientation direction of the liquid crystal 5 of the liquid crystal layer 29 is determined by the strength of the applied voltage. As shown in FIG. 10, ultraviolet rays are irradiated from below the substrate 11 by the ultraviolet irradiation means 25 while maintaining the direction of the liquid crystal 5 to be aligned. The polymerization initiator 6 reacts by the ultraviolet irradiation, and is fixed on the substrate 11 in a state where the substrate interface of the liquid crystal layer 29 transferred to the substrate 11 is oriented.

このように、図9の製造装置は、ラビング処理による静電気や塵の発生が無い。また、従来ラビング処理後に行っていた基板洗浄の工程も不要となり工程短縮となる。   Thus, the manufacturing apparatus of FIG. 9 does not generate static electricity or dust due to the rubbing process. In addition, the substrate cleaning process which has been conventionally performed after the rubbing process is unnecessary, and the process is shortened.

特開2009−175247号公報JP 2009-175247 A

特許文献1に記載されている様な、転写ロール方式では、次のような問題がある。まず、転写ロール21本体のローラ自身の摩耗により、転写ロール21と基板11との間の傾きが時間と共に微妙に変化する問題である。また、転写ロール21本体の製作精度の維持や、転写ロール21の取り付けや転写ロール21と基板11間のギャップ調整が困難であり、特に大型の液晶パネルの量産化には不向きであるという問題がある。また、転写ロール21と基板11間に液晶5の液溜まりが形成され、液溜まり部分の液晶5が紫外線照射により重合反応してしまう問題もある。これらの問題により、基板上に均一な厚みで液晶を塗布し紫外線により基板上に固定することが困難となっている。   The transfer roll system as described in Patent Document 1 has the following problems. First, there is a problem that the inclination between the transfer roll 21 and the substrate 11 slightly changes with time due to wear of the roller itself of the transfer roll 21 body. In addition, it is difficult to maintain the manufacturing accuracy of the transfer roll 21 main body, attach the transfer roll 21, and adjust the gap between the transfer roll 21 and the substrate 11, and are particularly unsuitable for mass production of large liquid crystal panels. is there. There is also a problem that a liquid pool of the liquid crystal 5 is formed between the transfer roll 21 and the substrate 11, and the liquid crystal 5 in the liquid pool portion undergoes a polymerization reaction due to ultraviolet irradiation. Due to these problems, it is difficult to apply liquid crystal with a uniform thickness on the substrate and fix it on the substrate with ultraviolet rays.

そこで、上記問題点に鑑み、本発明の目的は、特許文献1に記載されるようなラビング処理に代わる液晶の配向法を用いて配向処理と液晶層の形成を同時に行い、生産性に優れ、大幅な工程短縮ができる液晶素子の製造方法および製造装置を提供することを目的とする。   Therefore, in view of the above problems, the object of the present invention is to perform alignment treatment and liquid crystal layer formation simultaneously using a liquid crystal alignment method instead of rubbing as described in Patent Document 1, and has excellent productivity. An object of the present invention is to provide a manufacturing method and a manufacturing apparatus of a liquid crystal element that can greatly reduce the process.

上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、
高分子液晶に重合開始剤が添加された液晶を、スリット状の口金から、基板上に塗布する液晶素子の製造方法であって、
基板を口金のスリット方向に対して直角方向に相対移動させる工程と、
スリット状の口金から基板に液晶を塗布するとともに、スリット状の口金の液晶の出口部分に向けて重合開始手段によりエネルギー波を照射する工程と、を有する液晶素子の製造方法である。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in claim 1
A method of manufacturing a liquid crystal element in which a liquid crystal in which a polymerization initiator is added to a polymer liquid crystal is applied on a substrate from a slit-shaped base,
Moving the substrate in a direction perpendicular to the slit direction of the die; and
And applying a liquid crystal to the substrate from the slit-shaped base, and irradiating an energy wave toward the liquid crystal outlet portion of the slit-shaped base by a polymerization initiating means.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、
前記口金が、液晶を基板に塗布する方向において、上流側ブロックと下流側ブロックとから構成され、上流側ブロックと下流側ブロックでスリット状の口金を形成し、上流側ブロックと下流側ブロックは電気的に絶縁され、電圧を印加する電源装置の一方の電極が上流側ブロックのフレームに接続され、他方の電極が下流側ブロックのフレームに接続されている口金であって、
スリット状の口金から、液晶を基板上に塗布する工程が、
口金を構成する上流側ブロックと下流側ブロックとの間に電界を発生させながら、液晶を口金から基板上に塗布する工程である液晶素子の製造方法である。
The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1,
The base is composed of an upstream block and a downstream block in the direction in which the liquid crystal is applied to the substrate. The upstream block and the downstream block form a slit-shaped base, and the upstream block and the downstream block are electrically connected. A base having one electrode of a power supply device that is electrically insulated and applies a voltage connected to the frame of the upstream block and the other electrode connected to the frame of the downstream block,
The process of applying the liquid crystal on the substrate from the slit-shaped base,
This is a method for manufacturing a liquid crystal element, which is a step of applying a liquid crystal from a base onto a substrate while generating an electric field between an upstream block and a downstream block constituting the base.

請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、
前記電源装置が、口金と基板の相対移動の開始から終了までの間に電源装置の発生させる電界の強度を可変させる工程を含む液晶素子の製造方法である。
The invention according to claim 3 is the invention according to claim 2,
In the method of manufacturing a liquid crystal element, the power supply device includes a step of varying an intensity of an electric field generated by the power supply device between a start and an end of relative movement of the base and the substrate.

請求項4に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、
前記口金が、液晶を基板に塗布する方向において、上流側ブロックと下流側ブロックとから構成され、上流側ブロックと下流側ブロックでスリット状の口金を形成し、上流側ブロックと下流側ブロックは電気的に絶縁され、電圧を印加する電源装置の一方の電極が上流側ブロックもしくは下流側ブロックに接続され、他方の電極が基板を保持する基板ステージに接続される構成であって、
スリット状の口金から、液晶を基板上に塗布する工程が、
口金を構成する上流側ブロックもしくは下流側ブロックと、基板ステージとの間に電界を発生させながら、液晶を口金から基板上に塗布する工程である液晶素子の製造方法である。
The invention according to claim 4 is the invention according to claim 1,
The base is composed of an upstream block and a downstream block in the direction in which the liquid crystal is applied to the substrate. The upstream block and the downstream block form a slit-shaped base, and the upstream block and the downstream block are electrically connected. One of the electrodes of the power supply device that is electrically insulated and applies the voltage is connected to the upstream block or the downstream block, and the other electrode is connected to the substrate stage that holds the substrate,
The process of applying the liquid crystal on the substrate from the slit-shaped base,
This is a method for manufacturing a liquid crystal element, which is a process of applying liquid crystal from a base onto a substrate while generating an electric field between an upstream block or downstream block constituting the base and a substrate stage.

請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の発明において、
前記電源装置が、口金と基板の相対移動の開始から終了までの間に電源装置の発生させる電界の強度を可変させる工程を含む液晶素子の製造方法である。
The invention according to claim 5 is the invention according to claim 4,
In the method of manufacturing a liquid crystal element, the power supply device includes a step of varying an intensity of an electric field generated by the power supply device between a start and an end of relative movement of the base and the substrate.

請求項6に記載の発明は、
高分子液晶に重合開始剤が添加された液晶を基板上に塗布する液晶素子の製造装置であって、
液晶を基板上に塗布するスリット状の口金と、
前記口金のスリットの方向に対して直角に基板を相対移動させる基板ステージと、
前記口金から塗布される液晶に向けてエネルギー波を照射する重合開始手段と、を備え、
スリット状の口金から基板に液晶を塗布しながら、スリット状の口金の液晶の出口部分に向けて重合開始手段によりエネルギー波を照射する構成であることを特徴とする液晶素子の製造装置である。
The invention described in claim 6
An apparatus for manufacturing a liquid crystal element for applying a liquid crystal in which a polymerization initiator is added to a polymer liquid crystal on a substrate,
A slit-shaped base for applying liquid crystal on the substrate;
A substrate stage that relatively moves the substrate at right angles to the slit direction of the die;
Polymerization initiation means for irradiating an energy wave toward the liquid crystal applied from the base, and
An apparatus for manufacturing a liquid crystal element, characterized in that an energy wave is irradiated by a polymerization initiating means toward a liquid crystal outlet portion of a slit-shaped base while applying liquid crystal to a substrate from the slit-shaped base.

請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の発明において、
前記口金が、液晶を基板に塗布する方向において、上流側ブロックと下流側ブロックとから構成され、上流側ブロックと下流側ブロックでスリット状の口金を形成し、上流側ブロックと下流側ブロックは電気的に絶縁され、電圧を印加する電源装置の一方の電極が上流側ブロックのフレームに接続され、他方の電極が下流側ブロックのフレームに接続されている液晶素子の製造装置である。
The invention according to claim 7 is the invention according to claim 6,
The base is composed of an upstream block and a downstream block in the direction in which the liquid crystal is applied to the substrate. The upstream block and the downstream block form a slit-shaped base, and the upstream block and the downstream block are electrically connected. 1 is a liquid crystal device manufacturing apparatus in which one electrode of a power supply device that is electrically insulated and applies a voltage is connected to a frame of an upstream block, and the other electrode is connected to a frame of a downstream block.

請求項8に記載の発明は、請求項7に記載の発明において、
前記電源装置が、基板への液晶の塗布の開始から終了までの間に前記上流側ブロックと下流側ブロックとの間に発生させる電界の強度を可変させる機能を有した液晶素子の製造装置である。
The invention according to claim 8 is the invention according to claim 7,
An apparatus for manufacturing a liquid crystal element, wherein the power supply device has a function of varying the intensity of an electric field generated between the upstream block and the downstream block from the start to the end of application of liquid crystal to a substrate. .

請求項9に記載の発明は、請求項6に記載の発明において、
前記口金が、液晶を基板に塗布する方向において、上流側ブロックと下流側ブロックとから構成され、上流側ブロックと下流側ブロックでスリット状の口金を形成し、上流側ブロックと下流側ブロックは電気的に絶縁され、電圧を印加する電源装置の一方の電極が上流側ブロックもしくは下流側ブロックに接続され、他方の電極が基板を保持する基板ステージに接続されている液晶素子の製造装置である。
The invention according to claim 9 is the invention according to claim 6,
The base is composed of an upstream block and a downstream block in the direction in which the liquid crystal is applied to the substrate. The upstream block and the downstream block form a slit-shaped base, and the upstream block and the downstream block are electrically connected. 1 is an apparatus for manufacturing a liquid crystal element in which one electrode of a power supply device that is electrically insulated and applies a voltage is connected to an upstream block or a downstream block, and the other electrode is connected to a substrate stage that holds a substrate.

請求項10に記載の発明は、請求項9に記載の発明において、
前記電源装置が、基板への液晶の塗布の開始から終了までの間に前記上流側ブロックもしくは下流側ブロックと基板ステージとの間に発生させる電界の強度を可変させる機能を有した液晶素子の製造装置である。
The invention according to claim 10 is the invention according to claim 9,
Manufacture of a liquid crystal element having a function in which the power supply device varies the intensity of an electric field generated between the upstream block or the downstream block and the substrate stage from the start to the end of the application of liquid crystal to the substrate Device.

請求項1に記載の発明によれば、スリット状の口金から塗布された液晶は、スリット方向に対して直角に相対移動する基板に接触することにより、基板の移動方向に引っ張られるようになる。そのため、スリット状の口金付近の液晶の流動方向が一方向となる。そうすると、口金から塗布された液晶全体が流動方向と同じ方向を向く現象を生じるようになる。基板に接触した液晶は、重合開始手段によりエネルギー照射され、液晶に添加された重合開始剤の重合が開始する。これにより基板界面の液晶層の配向状態を基板に固定させるようになる。   According to the first aspect of the present invention, the liquid crystal applied from the slit-shaped base comes to be pulled in the moving direction of the substrate by coming into contact with the substrate moving relatively at right angles to the slit direction. Therefore, the flow direction of the liquid crystal near the slit-shaped base is one direction. Then, a phenomenon occurs in which the entire liquid crystal applied from the base is directed in the same direction as the flow direction. The liquid crystal in contact with the substrate is irradiated with energy by the polymerization initiating means, and polymerization of the polymerization initiator added to the liquid crystal starts. As a result, the alignment state of the liquid crystal layer at the substrate interface is fixed to the substrate.

スリット状の口金は、高精度の加工精度で製作することが出来る。また、大型の基板への塗布にも容易に対応することが出来る。転写ドラムのように、時間の経過にともなう取り付け角度の変化も発生しないし、塗布時の液溜まりも発生しない。装置への取り付けや基板とのギャップ調整も容易にできる。このような、スリット状の口金を用いて、基板上に液晶を塗布することにより塗布膜の厚みが均一となる。口金の出口部分で液晶を重合開始手段で紫外線照射しているので、配向された液晶を短時間で基板上に固定することができる。   The slit-shaped base can be manufactured with high precision. In addition, it can be easily applied to a large substrate. Unlike the transfer drum, there is no change in the mounting angle with time, and there is no liquid pool during application. Attachment to the device and adjustment of the gap with the substrate can be easily performed. By using such a slit-shaped base and applying liquid crystal on the substrate, the thickness of the coating film becomes uniform. Since the liquid crystal is irradiated with ultraviolet rays by the polymerization initiating means at the outlet portion of the die, the aligned liquid crystal can be fixed on the substrate in a short time.

請求項2に記載の発明によれば、スリット状の口金から基板上に塗布される液晶に、口金を形成する上流側ブロックと下流側ブロックとの間に、電界が付与されるので、塗布直前に液晶を効率的に配向させることが出来るようになる。   According to the second aspect of the present invention, since an electric field is applied between the upstream block and the downstream block forming the die to the liquid crystal applied on the substrate from the slit-like die, immediately before application. Thus, the liquid crystal can be efficiently aligned.

請求項4に記載の発明によれば、スリット状の口金から基板上に塗布される液晶に、口金と基板との間に電界が付与されるので、塗布直後に液晶を効率的に配向させることが出来るようになる。   According to the invention described in claim 4, since the electric field is applied between the base and the substrate to the liquid crystal applied on the substrate from the slit-shaped base, the liquid crystal is efficiently aligned immediately after the application. Will be able to.

請求項3もしくは5に記載の発明によれば、液晶分子の特性の違いに応じて電界の強度を可変できる。液晶分子の特性の違いは、例えば、基板への液晶の塗布開始時の特性、定常塗布時(連続塗布)の特性などの違いである。塗布開始時は、液晶の流動速度が遅いと考えられる。一方、定常塗布時は、液晶の流動が安定している。そのため、液晶の流動速度の特性に合わせて良質な液晶素子の製造を行うことが出来る。   According to the invention described in claim 3 or 5, the intensity of the electric field can be varied according to the difference in the characteristics of the liquid crystal molecules. The difference in the characteristics of the liquid crystal molecules is, for example, the characteristics at the start of application of the liquid crystal to the substrate, the characteristics at the time of steady application (continuous application), and the like. At the start of application, the liquid crystal flow rate is considered to be slow. On the other hand, the liquid crystal flow is stable during steady application. Therefore, a high-quality liquid crystal element can be manufactured in accordance with the characteristics of the liquid crystal flow rate.

請求項6に記載の発明によれば、スリット状の口金から塗布される液晶が基板の相対移動により移動方向に引っ張られるようになる。そうすると、口金の出口付近の液晶が配向する。配向した液晶にエネルギー波を照射する構成にしているので、基板上に塗布された液晶に含まれている重合開始剤が重合を開始し、基板の移動方向に沿って固定される。そのため、大型の基板であっても液晶の厚みを均一にして塗布し配向させることが出来る。   According to the sixth aspect of the present invention, the liquid crystal applied from the slit-shaped base is pulled in the moving direction by the relative movement of the substrate. Then, the liquid crystal near the outlet of the base is aligned. Since the oriented liquid crystal is irradiated with energy waves, the polymerization initiator contained in the liquid crystal coated on the substrate starts to be polymerized and fixed along the moving direction of the substrate. Therefore, even a large substrate can be applied and oriented with a uniform liquid crystal thickness.

請求項7に記載の発明によれば、スリット状の口金から基板上に塗布される液晶に、口金を形成する上流側ブロックと下流側ブロックとの間に、電界が付与されるので、塗布直前に液晶を効率的に配向させることが出来るようになる。   According to the invention described in claim 7, since an electric field is applied between the upstream block and the downstream block forming the die to the liquid crystal to be coated on the substrate from the slit-shaped die, immediately before coating. Thus, the liquid crystal can be efficiently aligned.

請求項9に記載の発明によれば、スリット状の口金から基板上に塗布される液晶に、口金と基板との間に電界が付与されるので、塗布直前に液晶を効率的に配向させることが出来るようになる。   According to the invention described in claim 9, since an electric field is applied between the base and the substrate to the liquid crystal applied on the substrate from the slit-shaped base, the liquid crystal is efficiently aligned immediately before the application. Will be able to.

請求項8もしくは10に記載の発明によれば、液晶分子の特性の違いに応じて電界の強度を可変できる。液晶分子の特性の違いは、例えば、基板への液晶の塗布開始時の特性、定常塗布時(連続塗布)の特性などの違いである。塗布開始時は、液晶の流動速度が遅いと考えられる。一方、定常塗布時は、液晶の流動が安定している。そのため、液晶の流動速度の特性に合わせて良質な液晶素子の製造を行うことが出来る。   According to the invention described in claim 8 or 10, the strength of the electric field can be varied according to the difference in the characteristics of the liquid crystal molecules. The difference in the characteristics of the liquid crystal molecules is, for example, the characteristics at the start of application of the liquid crystal to the substrate, the characteristics at the time of steady application (continuous application), and the like. At the start of application, the liquid crystal flow rate is considered to be slow. On the other hand, the liquid crystal flow is stable during steady application. Therefore, a high-quality liquid crystal element can be manufactured in accordance with the characteristics of the liquid crystal flow rate.

本発明の第1の実施の形態の液晶素子の製造装置の概略斜視図である。It is a schematic perspective view of the manufacturing apparatus of the liquid crystal element of the 1st Embodiment of this invention. 第1の実施の形態の液晶素子の製造方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the manufacturing method of the liquid crystal element of 1st Embodiment. 液晶層と口金と基板との間の状態を説明する概略側面図である。It is a schematic side view explaining the state between a liquid crystal layer, a nozzle | cap | die, and a board | substrate. 本発明の第2の実施の形態の液晶素子の製造装置の概略斜視図である。It is a schematic perspective view of the manufacturing apparatus of the liquid crystal element of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態の液晶素子の製造装置の概略斜視図である。It is a schematic perspective view of the manufacturing apparatus of the liquid crystal element of the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態の液晶素子の製造装置の概略斜視図である。It is a schematic perspective view of the manufacturing apparatus of the liquid crystal element of the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施の形態で使用するマスクの概略斜視図である。It is a schematic perspective view of the mask used in the 5th Embodiment of this invention. 電界強度のパターンを説明するグラフである。It is a graph explaining the pattern of electric field strength. ラビング処理を用いない液晶素子の製造装置の概略斜視図である。It is a schematic perspective view of the manufacturing apparatus of the liquid crystal element which does not use a rubbing process. 液晶層の転写ロールと基板との間の状態を説明する概略側面図である。It is a schematic side view explaining the state between the transfer roll of a liquid crystal layer, and a board | substrate.

<第1の実施の形態>
以下、本発明の第1の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、第1の実施の形態の液晶素子の製造装置の概略斜視図である。なお、背景技術を説明する際に用いた符号について、本実施の形態と同様の部分については同じ符号を用いる。図1において、直交座標系の3軸をX,Y,Zとし、XY平面は水平面、Z軸方向は鉛直方向とする。
<First Embodiment>
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, a first embodiment of the invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic perspective view of the liquid crystal device manufacturing apparatus according to the first embodiment. In addition, about the code | symbol used when describing background art, the same code | symbol is used about the part similar to this Embodiment. In FIG. 1, the three axes of the orthogonal coordinate system are X, Y, and Z, the XY plane is the horizontal plane, and the Z-axis direction is the vertical direction.

図1に示すように、液晶素子の製造装置1は、基板11を保持する基板ステージ20と、基板ステージ20の下部に配置されている紫外線照射手段25と、スリットノズル30と、スリットノズル30に液晶5を供給するディスペンサー31とから構成されている。   As shown in FIG. 1, the liquid crystal element manufacturing apparatus 1 includes a substrate stage 20 that holds a substrate 11, an ultraviolet irradiation unit 25 that is disposed below the substrate stage 20, a slit nozzle 30, and a slit nozzle 30. The dispenser 31 supplies the liquid crystal 5.

基板ステージ20は透明板なガラステーブルなどを用いることが出来る。基板ステージ20は、水平方向(X方向)に移動可能で、保持している基板11をスリットノズル30からの液晶5の塗布に同期して移動する。   The substrate stage 20 can be a transparent glass table or the like. The substrate stage 20 is movable in the horizontal direction (X direction), and moves the substrate 11 held in synchronization with the application of the liquid crystal 5 from the slit nozzle 30.

紫外線照射手段25は、基板ステージ20の下方で、スリットノズル30のノズル方向に向けて、紫外線を照射する。紫外線に限らず液晶5に添加されている重合開始剤6を活性化させる活性化エネルギー光線を用いればよい。紫外線照射手段25は、本発明の重合開始手段に対応する。   The ultraviolet irradiation means 25 irradiates ultraviolet rays below the substrate stage 20 toward the nozzle direction of the slit nozzle 30. An activation energy beam that activates the polymerization initiator 6 added to the liquid crystal 5 as well as ultraviolet rays may be used. The ultraviolet irradiation means 25 corresponds to the polymerization start means of the present invention.

スリットノズル30は、基板11に塗布される液晶層29の塗布方向に対して上流側ブロック32と下流側ブロック33に分割されている。上流側ブロック32と下流側ブロック33は、側面を連結部材34a、34bで連結されている(図中の丸枠内に示す)。上流側ブロック32,下流側ブロック33は、導電体で、連結部材34a,34bは絶縁体で構成されている。上流側ブロック32と下流側ブロック33は、所定の間隔で配置されており、液晶5を塗布するスリット状の口金35を形成している。   The slit nozzle 30 is divided into an upstream block 32 and a downstream block 33 with respect to the application direction of the liquid crystal layer 29 applied to the substrate 11. Side surfaces of the upstream block 32 and the downstream block 33 are connected by connecting members 34a and 34b (shown in a round frame in the figure). The upstream block 32 and the downstream block 33 are made of a conductor, and the connecting members 34a and 34b are made of an insulator. The upstream block 32 and the downstream block 33 are arranged at a predetermined interval, and form a slit-shaped base 35 for applying the liquid crystal 5.

ディスペンサー31は、重合開始剤6が添加された液晶5を所定量だけスリットノズル30に供給する。ディスペンサー31の代わりにシリンジポンプや精密ポンプを用いることが出来る。ディスペンサー31とスリットノズル30は、ノズルパイプ36で接続されている。   The dispenser 31 supplies the liquid crystal 5 added with the polymerization initiator 6 to the slit nozzle 30 by a predetermined amount. Instead of the dispenser 31, a syringe pump or a precision pump can be used. The dispenser 31 and the slit nozzle 30 are connected by a nozzle pipe 36.

このような構成の液晶素子の製造装置1を用いて基板に液晶を配向させる方法について、図2のフローチャートを用いて説明する。   A method of aligning liquid crystal on the substrate using the liquid crystal element manufacturing apparatus 1 having such a configuration will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、重合開始剤6の添加された液晶5をディスペンサー31に充填する(ステップST10)。   First, the liquid crystal 5 to which the polymerization initiator 6 has been added is filled in the dispenser 31 (step ST10).

次に、基板11を基板ステージ20に吸着保持する。基板11には配向膜10が塗布されていない(ステップST11)。   Next, the substrate 11 is sucked and held on the substrate stage 20. The alignment film 10 is not applied to the substrate 11 (step ST11).

次に、ディスペンサー31から液晶5をスリットノズル30に供給する。スリットノズル30と基板11の間隔(ギャップ)を所定値に調整し、基板11をスリットノズル30のスリット状の口金35に対して直角方向(図1のX方向)に所定速度で移動させる(ステップST12)。   Next, the liquid crystal 5 is supplied from the dispenser 31 to the slit nozzle 30. The gap (gap) between the slit nozzle 30 and the substrate 11 is adjusted to a predetermined value, and the substrate 11 is moved at a predetermined speed in a direction perpendicular to the slit-shaped base 35 of the slit nozzle 30 (X direction in FIG. 1) (step). ST12).

次に、スリット状の口金35から液晶5を基板11に塗布する。スリット状の口金35から塗布される液晶5に向けて、基板11の下方から紫外線照射手段25を用いて紫外線を照射する。この状態を、図3に示す(ステップST13)。スリット状の口金35から塗布された液晶5は、スリット方向に対して直角に相対移動する基板11に接触することにより、基板11の移動方向に引っ張られるようになる。そのため、スリット状の口金35付近の液晶5の流動方向が一方向となる。そうすると、口金から塗布された液晶全体が流動方向と同じ方向を向く現象を生じるようになる。   Next, the liquid crystal 5 is applied to the substrate 11 from the slit-shaped base 35. Ultraviolet rays are irradiated from below the substrate 11 using the ultraviolet irradiation means 25 toward the liquid crystal 5 applied from the slit-shaped base 35. This state is shown in FIG. 3 (step ST13). The liquid crystal 5 applied from the slit-shaped base 35 comes to be pulled in the moving direction of the substrate 11 by coming into contact with the substrate 11 moving relatively at right angles to the slit direction. Therefore, the flow direction of the liquid crystal 5 in the vicinity of the slit-shaped base 35 is one direction. Then, a phenomenon occurs in which the entire liquid crystal applied from the base is directed in the same direction as the flow direction.

次に、基板11上に塗布された液晶層29の基板11側の重合開始剤6が重合反応する(ステップST14)。基板11界面の液晶層29の配向状態が基板11に固定させるようになる。基板11の所定領域に液晶5が塗布されると、液晶5の配向処理が完了する。   Next, the polymerization initiator 6 on the substrate 11 side of the liquid crystal layer 29 applied on the substrate 11 undergoes a polymerization reaction (step ST14). The alignment state of the liquid crystal layer 29 at the interface of the substrate 11 is fixed to the substrate 11. When the liquid crystal 5 is applied to a predetermined region of the substrate 11, the alignment process of the liquid crystal 5 is completed.

<第2の実施の形態>
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。図4は、第2の実施の形態の液晶素子の製造装置の概略斜視図である。上述した第1の実施の形態の液晶素子の製造装置に電界発生用電源26が追加されている。
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a schematic perspective view of a liquid crystal device manufacturing apparatus according to the second embodiment. An electric field generating power supply 26 is added to the liquid crystal element manufacturing apparatus of the first embodiment described above.

電界発生用電源26は、スリットノズル30の上流側ブロック32と下流側ブロック33に設けられた電極27,28にケーブルを介して接続している。そのため、口金35のスリットから基板11上に塗布される液晶5に電界が付与されるので、塗布直前に液晶5を効率的に配向させることが出来るようになる。   The electric field generating power source 26 is connected to electrodes 27 and 28 provided in the upstream block 32 and the downstream block 33 of the slit nozzle 30 via a cable. Therefore, an electric field is applied to the liquid crystal 5 applied onto the substrate 11 from the slit of the base 35, so that the liquid crystal 5 can be efficiently aligned immediately before the application.

<第3の実施の形態>
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。図5は、第3の実施の形態の液晶素子の製造装置の概略斜視図である。第2の実施の形態において用いた電界発生用電源26の配線を変更している。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a schematic perspective view of a liquid crystal device manufacturing apparatus according to the third embodiment. The wiring of the electric field generating power supply 26 used in the second embodiment is changed.

電界発生用電源26の一方の極は、スリットノズル30の上流側ブロック32もしくは下流側ブロック33に設けられた電極27に接続され、他方の極は、基板ステージ20に設けられた電極28に接続されている。そのため、第2の実施の形態と同様に、口金35のスリットから基板11上に塗布される液晶5に電界が付与されるので、塗布直前に液晶5を効率的に配向させることが出来るようになる。   One pole of the electric field generating power supply 26 is connected to the electrode 27 provided on the upstream block 32 or the downstream block 33 of the slit nozzle 30, and the other pole is connected to the electrode 28 provided on the substrate stage 20. Has been. Therefore, as in the second embodiment, an electric field is applied to the liquid crystal 5 applied onto the substrate 11 from the slit of the base 35, so that the liquid crystal 5 can be efficiently aligned immediately before application. Become.

なお、第2、第3の実施の形態において、電界発生用電源26から付与される電界の強度は、図8に示すように、基板11への塗布開始から塗布終了までの間、可変させて所定のパターン(プロファイル)になるように制御しても良い。   In the second and third embodiments, the intensity of the electric field applied from the electric field generating power source 26 is varied from the start of application to the end of application to the substrate 11 as shown in FIG. You may control so that it may become a predetermined pattern (profile).

図8において、塗布前の待機中は、付与される電界の強度をほとんど与えていない。塗布を開始すると、電界の強度を短時間に与える。図8の場合、0.1secで約12Vの電圧を付与する。塗布が開始された液晶の流動が発生し、一方向に短時間で並ぶようになる。定常塗布中は、液晶の流動が安定状態となり電界の強度を下げる。塗布終了時は、再度、電界の強度を増加して液晶の特性の変化に対応する。図8の場合、0.1secで約10Vの電圧を付与するようにする。   In FIG. 8, the strength of the applied electric field is hardly given during standby before coating. When the application is started, the electric field strength is given in a short time. In the case of FIG. 8, a voltage of about 12 V is applied in 0.1 sec. The liquid crystal flow that has been applied is generated, and is aligned in a short time in one direction. During steady application, the liquid crystal flow becomes stable and the electric field strength is lowered. At the end of coating, the electric field strength is increased again to cope with changes in liquid crystal characteristics. In the case of FIG. 8, a voltage of about 10 V is applied in 0.1 sec.

このようにすると、液晶分子の特性の違いに応じて電界の強度を可変できる。液晶分子の特性の違いは、例えば、基板11への液晶5の塗布開始時の特性、定常塗布時(連続塗布)の特性などの違いである。そのため、良質な液晶素子の製造を行うことが出来る。   In this way, the electric field strength can be varied according to the difference in the characteristics of the liquid crystal molecules. Differences in the characteristics of the liquid crystal molecules are, for example, differences in characteristics at the start of application of the liquid crystal 5 to the substrate 11, characteristics in steady application (continuous application), and the like. Therefore, a high quality liquid crystal element can be manufactured.

<第4の実施の形態>
次に、本発明の第4の実施の形態について説明する。図6は、第4の実施の形態の液晶素子の製造装置の概略斜視図である。第1〜3の実施の形態において用いた紫外線照射手段25の配置をスリットノズル30のノズル下方位置Aから、基板11への液晶5の塗布が完了した搬送下流位置Bに変更している。搬送下流位置Bにて紫外線照射手段25にて紫外線を液晶5の塗布が完了した基板11に向けて照射する。図6は、基板11の下側から照射しているが、上側から照射しても良い。
<Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a schematic perspective view of a liquid crystal device manufacturing apparatus according to the fourth embodiment. The arrangement of the ultraviolet irradiation means 25 used in the first to third embodiments is changed from the nozzle lower position A of the slit nozzle 30 to the transport downstream position B where the application of the liquid crystal 5 to the substrate 11 is completed. At the transport downstream position B, the ultraviolet irradiation means 25 irradiates ultraviolet rays toward the substrate 11 on which the liquid crystal 5 has been applied. In FIG. 6, irradiation is performed from the lower side of the substrate 11, but irradiation may be performed from the upper side.

そうすると、口金35から基板11に塗布された液晶5が、垂直方向(Z方向)に整列(垂直配向)するようになる。さらに、基板11上に塗布された液晶層29の基板11側の重合開始剤6が重合反応し、基板11界面の液晶層29の配向状態が基板11に固定されるようになる。なお、第1〜3の実施の形態では、液晶5は、水平方向に整列(水平配向)している。   Then, the liquid crystal 5 applied to the substrate 11 from the base 35 is aligned (vertically aligned) in the vertical direction (Z direction). Further, the polymerization initiator 6 on the substrate 11 side of the liquid crystal layer 29 applied on the substrate 11 undergoes a polymerization reaction, and the alignment state of the liquid crystal layer 29 at the interface of the substrate 11 is fixed to the substrate 11. In the first to third embodiments, the liquid crystal 5 is aligned in the horizontal direction (horizontal alignment).

<第5の実施の形態>
次に、本発明の第5の実施の形態について説明する。図7は、第5の実施の形態で使用するマスク37の概略斜視図である。マスク37には、開口部37aと遮蔽部37bが設けられている。マスク37は、第1の実施の形態で用いた液晶素子の製造装置1の基板11の下方に配置され、基板11の搬送と共に移動する。そのため、スリット状の口金35から塗布された液晶5のうち、マスク37の開口部37aに位置する部分のみが水平配向され、重合開始剤6が重合反応し、基板11に固定される。
<Fifth embodiment>
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a schematic perspective view of a mask 37 used in the fifth embodiment. The mask 37 is provided with an opening 37a and a shielding part 37b. The mask 37 is disposed below the substrate 11 of the liquid crystal element manufacturing apparatus 1 used in the first embodiment, and moves together with the transport of the substrate 11. Therefore, in the liquid crystal 5 applied from the slit-shaped base 35, only the portion located in the opening 37 a of the mask 37 is horizontally aligned, and the polymerization initiator 6 undergoes a polymerization reaction and is fixed to the substrate 11.

次に、基板11の下方に配置しているマスク37を取り外し、基板11の上方もしくは下方より紫外線照射手段25にて紫外線を照射する。既に水平配向として液晶5が基板11に固定されている部分以外は、第4の実施の形態のように垂直配向され、重合開始剤6の重合反応により基板11に固定される。このようにマスク37を用いることにより、基板11に水平配向部分と、垂直配向部分を形成することができる。   Next, the mask 37 disposed below the substrate 11 is removed, and ultraviolet rays are irradiated by the ultraviolet irradiation means 25 from above or below the substrate 11. Except for the portion where the liquid crystal 5 has already been fixed to the substrate 11 as horizontal alignment, it is vertically aligned as in the fourth embodiment, and is fixed to the substrate 11 by the polymerization reaction of the polymerization initiator 6. By using the mask 37 in this way, a horizontal alignment portion and a vertical alignment portion can be formed on the substrate 11.

1 液晶素子製造装置
5 液晶
6 重合開始剤
11 基板
20 基板ステージ
21 転写ロール
22 液晶供給タンク
23 ドクターブレード
24 グラビアロール
25 紫外線照射手段
26 電界発生用電源
27 電極
28 電極
29 液晶層
30 スリットノズル
31 ディスペンサー
32 上流側ブロック
33 下流側ブロック
34a,34b 連結部材
35 口金
36 ノズルパイプ
37 マスク
37a 開口部
37b 遮蔽部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Liquid crystal element manufacturing apparatus 5 Liquid crystal 6 Polymerization initiator 11 Substrate 20 Substrate stage 21 Transfer roll 22 Liquid crystal supply tank 23 Doctor blade 24 Gravure roll 25 Ultraviolet irradiation means 26 Electric power generating power source 27 Electrode 28 Electrode 29 Liquid crystal layer 30 Slit nozzle 31 Dispenser 32 Upstream block 33 Downstream block 34a, 34b Connecting member 35 Base 36 Nozzle pipe 37 Mask 37a Opening 37b Shielding portion

Claims (10)

高分子液晶に重合開始剤が添加された液晶を、スリット状の口金から、基板上に塗布する液晶素子の製造方法であって、
基板を口金のスリット方向に対して直角方向に相対移動させる工程と、
スリット状の口金から基板に液晶を塗布するとともに、スリット状の口金の液晶の出口部分に向けて重合開始手段によりエネルギー波を照射する工程と、を有する液晶素子の製造方法。
A method of manufacturing a liquid crystal element in which a liquid crystal in which a polymerization initiator is added to a polymer liquid crystal is applied on a substrate from a slit-shaped base,
Moving the substrate in a direction perpendicular to the slit direction of the die; and
And applying a liquid crystal to the substrate from the slit-shaped base and irradiating an energy wave toward the liquid crystal outlet of the slit-shaped base by a polymerization initiating means.
請求項1に記載の発明において、
前記口金が、液晶を基板に塗布する方向において、上流側ブロックと下流側ブロックとから構成され、上流側ブロックと下流側ブロックでスリット状の口金を形成し、上流側ブロックと下流側ブロックは電気的に絶縁され、電圧を印加する電源装置の一方の電極が上流側ブロックのフレームに接続され、他方の電極が下流側ブロックのフレームに接続されている口金であって、
スリット状の口金から、液晶を基板上に塗布する工程が、
口金を構成する上流側ブロックと下流側ブロックとの間に電界を発生させながら、液晶を口金から基板上に塗布する工程である液晶素子の製造方法。
In the invention of claim 1,
The base is composed of an upstream block and a downstream block in the direction in which the liquid crystal is applied to the substrate. The upstream block and the downstream block form a slit-shaped base, and the upstream block and the downstream block are electrically connected. A base having one electrode of a power supply device that is electrically insulated and applies a voltage connected to the frame of the upstream block and the other electrode connected to the frame of the downstream block,
The process of applying the liquid crystal on the substrate from the slit-shaped base,
A method for manufacturing a liquid crystal element, which is a step of applying a liquid crystal from a base onto a substrate while generating an electric field between an upstream block and a downstream block constituting the base.
請求項2に記載の発明において、
前記電源装置が、口金と基板の相対移動の開始から終了までの間に電源装置の発生させる電界の強度を可変させる工程を含む液晶素子の製造方法。
In the invention of claim 2,
A method of manufacturing a liquid crystal element, comprising: a step in which the power supply device varies the intensity of an electric field generated by the power supply device between the start and end of relative movement of the base and the substrate.
請求項1に記載の発明において、
前記口金が、液晶を基板に塗布する方向において、上流側ブロックと下流側ブロックとから構成され、上流側ブロックと下流側ブロックでスリット状の口金を形成し、上流側ブロックと下流側ブロックは電気的に絶縁され、電圧を印加する電源装置の一方の電極が上流側ブロックもしくは下流側ブロックに接続され、他方の電極が基板を保持する基板ステージに接続される構成であって、
スリット状の口金から、液晶を基板上に塗布する工程が、
口金を構成する上流側ブロックもしくは下流側ブロックと、基板ステージとの間に電界を発生させながら、液晶を口金から基板上に塗布する工程である液晶素子の製造方法。
In the invention of claim 1,
The base is composed of an upstream block and a downstream block in the direction in which the liquid crystal is applied to the substrate. The upstream block and the downstream block form a slit-shaped base, and the upstream block and the downstream block are electrically connected. One of the electrodes of the power supply device that is electrically insulated and applies the voltage is connected to the upstream block or the downstream block, and the other electrode is connected to the substrate stage that holds the substrate,
The process of applying the liquid crystal on the substrate from the slit-shaped base,
A method for manufacturing a liquid crystal element, which is a step of applying liquid crystal from a base onto a substrate while generating an electric field between an upstream block or downstream block constituting the base and a substrate stage.
請求項4に記載の発明において、
前記電源装置が、口金と基板の相対移動の開始から終了までの間に電源装置の発生させる電界の強度を可変させる工程を含む液晶素子の製造方法。
In the invention of claim 4,
A method of manufacturing a liquid crystal element, comprising: a step in which the power supply device varies the intensity of an electric field generated by the power supply device between the start and end of relative movement of the base and the substrate.
高分子液晶に重合開始剤が添加された液晶を基板上に塗布する液晶素子の製造装置であって、
液晶を基板上に塗布するスリット状の口金と、
前記口金のスリットの方向に対して直角に基板を相対移動させる基板ステージと、
前記口金から塗布される液晶に向けてエネルギー波を照射する重合開始手段と、を備え、
スリット状の口金から基板に液晶を塗布しながら、スリット状の口金の液晶の出口部分に向けて重合開始手段によりエネルギー波を照射する構成であることを特徴とする液晶素子の製造装置。
An apparatus for manufacturing a liquid crystal element for applying a liquid crystal in which a polymerization initiator is added to a polymer liquid crystal on a substrate,
A slit-shaped base for applying liquid crystal on the substrate;
A substrate stage that relatively moves the substrate at right angles to the slit direction of the die;
Polymerization initiation means for irradiating an energy wave toward the liquid crystal applied from the base, and
An apparatus for manufacturing a liquid crystal element, characterized in that an energy wave is irradiated by a polymerization initiating means toward a liquid crystal outlet portion of a slit-shaped base while applying liquid crystal to the substrate from the slit-shaped base.
請求項6に記載の発明において、
前記口金が、液晶を基板に塗布する方向において、上流側ブロックと下流側ブロックとから構成され、上流側ブロックと下流側ブロックでスリット状の口金を形成し、上流側ブロックと下流側ブロックは電気的に絶縁され、電圧を印加する電源装置の一方の電極が上流側ブロックのフレームに接続され、他方の電極が下流側ブロックのフレームに接続されている液晶素子の製造装置。
In the invention of claim 6,
The base is composed of an upstream block and a downstream block in the direction in which the liquid crystal is applied to the substrate. The upstream block and the downstream block form a slit-shaped base, and the upstream block and the downstream block are electrically connected. The device for manufacturing a liquid crystal element, in which one electrode of a power supply device that is electrically insulated and applies a voltage is connected to the frame of the upstream block and the other electrode is connected to the frame of the downstream block.
請求項7に記載の発明において、
前記電源装置が、基板への液晶の塗布の開始から終了までの間に前記上流側ブロックと下流側ブロックとの間に発生させる電界の強度を可変させる機能を有した液晶素子の製造装置。
In the invention of claim 7,
An apparatus for manufacturing a liquid crystal element, wherein the power supply device has a function of varying the intensity of an electric field generated between the upstream block and the downstream block from the start to the end of application of liquid crystal to a substrate.
請求項6に記載の発明において、
前記口金が、液晶を基板に塗布する方向において、上流側ブロックと下流側ブロックとから構成され、上流側ブロックと下流側ブロックでスリット状の口金を形成し、上流側ブロックと下流側ブロックは電気的に絶縁され、電圧を印加する電源装置の一方の電極が上流側ブロックもしくは下流側ブロックに接続され、他方の電極が基板を保持する基板ステージに接続されている液晶素子の製造装置。
In the invention of claim 6,
The base is composed of an upstream block and a downstream block in the direction in which the liquid crystal is applied to the substrate. The upstream block and the downstream block form a slit-shaped base, and the upstream block and the downstream block are electrically connected. Manufacturing apparatus of a liquid crystal element in which one electrode of a power supply device that is electrically insulated and applies a voltage is connected to an upstream block or a downstream block, and the other electrode is connected to a substrate stage that holds a substrate.
請求項9に記載の発明において、
前記電源装置が、基板への液晶の塗布の開始から終了までの間に前記上流側ブロックもしくは下流側ブロックと基板ステージとの間に発生させる電界の強度を可変させる機能を有した液晶素子の製造装置。
In the invention of claim 9,
Manufacture of a liquid crystal element having a function in which the power supply device varies the intensity of an electric field generated between the upstream block or the downstream block and the substrate stage from the start to the end of the application of liquid crystal to the substrate apparatus.
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