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JP2004126424A - Device and method for forming film, display device and manufacturing method therefor - Google Patents

Device and method for forming film, display device and manufacturing method therefor Download PDF

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JP2004126424A
JP2004126424A JP2002293490A JP2002293490A JP2004126424A JP 2004126424 A JP2004126424 A JP 2004126424A JP 2002293490 A JP2002293490 A JP 2002293490A JP 2002293490 A JP2002293490 A JP 2002293490A JP 2004126424 A JP2004126424 A JP 2004126424A
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Takao Fujii
藤井 隆雄
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Sony Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a film forming device whose film thickness is uniform and even, whose patterning precision is exellent and can suppress tact time, and to provide a film forming method, a display device and a manufacturing method of the display device. <P>SOLUTION: When an orientation film of a liquid crystal display device is manufactured, an ink jet head 2 of the film forming device 10 jets liquid droplets different in sizes in accordance with command signals from a computer 5 and an ink jet head driver 3. Thus, stripe-like first impact lines where the liquid droplets in first sizes are arranged and stripe-like impact lines which are arranged between the first impact lines, which complement regions between the liquid droplets of the first impact lines and in which the liquid droplets in second sizes smaller than the liquid droplets in the first sizes are are arranged formed on a substrate 7. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大きさの異なる液滴を塗布することによって、膜厚の均一性とパターンニング精度を両立することが可能な、インクジェット方式の成膜装置および成膜方法に関する。また、本発明は、大きさの異なる液滴を塗布するインクジェット方式によって、配向膜の膜厚を均一化し、パターンニング精度を向上させた表示装置とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
たとえば液晶表示装置の配向膜を形成する場合に、膜の材料の有効利用や、粉塵等の不用物の付着を防止する等の理由のために、インクジェット方式によって成膜することが知られている。
【0003】
インクジェット方式による成膜においては、膜の原料を細かい液滴として塗布するため、膜厚を均一に制御することが重要である。
特許文献1においては、カラーフィルターを形成する着色層の高さに差が存在する場合にも、着色層上に形成する配向膜の表面を平坦にすることを目的とした液晶表示素子とその製造方法が開示されている。
そこでは、厚い膜厚の配向膜が必要な領域においては塗布する液滴の量を増やし、薄い膜厚の配向膜が必要な領域においては塗布する液滴の量を減らすことによって、最終的に形成される配向膜の表面の平坦化を図っている。
【0004】
また、特許文献2においては、液滴を噴射する噴射孔が所定ピッチでライン状に配列されているインクジェットノズルを用いて成膜する場合に、ある行の噴射孔の配列のピッチを、その行に隣接する行における噴射孔の配列のピッチとは半ピッチずらした配向膜形成方法が開示されている。この手法により、上記文献においては、液滴のオーバーラップ量のばらつきを抑制し、平坦な基板上に成膜する配向膜の膜厚の均一化を図っている。
【0005】
その他にも、インクジェット方式を用いて成膜する場合に、材料液滴を噴射後、配向膜の膜厚を測定し、膜厚が所定値未満の箇所にインクジェットノズルを用いて材料液滴を再び塗布する手法が知られている(たとえば、特許文献3参照。)。
【0006】
【特許文献1】
特開平9−127509号公報(図5,6)
【特許文献2】
特開平9−138410号公報(図1,5)
【特許文献3】
特開平9−166783号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献1に記載の方法では、着色層の高さに応じて液滴の量を変化させているため、平坦な基板上に均一な膜厚の平坦な配向膜を形成することはできない。
また、特許文献2に記載の方法においては、塗布する液滴の大きさが全て同じである。したがって、膜厚を薄くし、かつ均一化させるために液滴の大きさを大きくした場合には、液滴が大きいため、配向膜を所定の形状にパターンニングする際のパターンニング精度が犠牲になる。逆に、液滴を小さくすると、パターンニング精度は向上するものの、液滴の密度を上げる必要があり、配向膜形成のためのタクトタイムが長くなる。
【0008】
特許文献3に記載の内容のように、膜厚を測定しながら成膜する場合には、塗布した液滴が測定中に乾き始め、新たに液滴を噴射した場合にむらが発生する可能性が高い。また、膜厚測定や液滴再噴射のために、配向膜液が塗布された基板を動かす場合には、その動きによって、形成中の配向膜の膜厚にむらが発生する可能性もある。
【0009】
したがって、本発明においては、膜厚が均一でむらがなく、パターンニング精度が良好でタクトタイムも抑制可能な成膜装置を提供することを目的とする。
膜厚が均一でむらが発生せず、パターンニング精度が良好でタクトタイムも抑制可能な成膜方法を提供することも本発明の目的である。
また、本発明においては、配向膜の膜厚が均一でむらがなく、パターンニング精度が良好で、製造のためのタクトタイムも抑制可能な表示装置を提供することをも目的とする。
配向膜の膜厚が均一でむらがなく、パターンニング精度が良好で、タクトタイムも抑制可能な、表示装置の製造方法を提供することも本発明の目的である。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る成膜装置は、指令信号を受けて、所定のピッチで原料溶液の液滴を着弾させて対象物に前記溶液を塗布する塗布手段と、当該塗布手段に、着弾した前記液滴の大きさを指示する前記指令信号を出力する制御手段とを有し、前記塗布手段は、前記指令信号に応じて、第1の大きさの前記液滴を配列したストライプ状の第1の着弾ラインと、前記第1の着弾ラインの間に配置され、当該第1の着弾ラインの各液滴間の領域を補完する、前記第1の大きさの液滴よりも小さい第2の大きさの液滴を配列したストライプ状の第2の着弾ラインとを形成する成膜装置である。
【0011】
また、本発明に係る成膜方法は、第1の大きさの原料液滴を対象物に所定のピッチで着弾させてなるストライプ状の第1の着弾ラインと、前記第1の着弾ラインの間に配置され、当該第1の着弾ラインの各液滴間の領域を補完する、前記第1の大きさの液滴よりも小さい第2の大きさの液滴を着弾させてなるストライプ状の第2の着弾ラインとを形成させて、前記対象物に所定の厚さの膜を生成する成膜方法である。
【0012】
本発明に係る表示装置は、電極を備える一対の基板間に被配向素子を保持し、前記電極への電圧印加によって前記被配向素子の配向方向を変化させて、光量の調整を行なって画像を表示する表示装置であって、第1の大きさの原料液滴を前記基板に所定のピッチで着弾させてなるストライプ状の第1の着弾ラインと、前記第1の着弾ラインの間に配置され、当該第1の着弾ラインの各液滴間の領域を補完する、前記第1の大きさの液滴よりも小さい第2の大きさの液滴を着弾させてなるストライプ状の第2の着弾ラインとが形成されて生成され、前記被配向素子を挟持して所定の方向に配向させる配向膜を有する表示装置である。
【0013】
また、本発明に係る表示装置の製造方法は、電極を備える一対の基板間に被配向素子を保持し、前記電極への電圧印加によって前記被配向素子の配向方向を変化させて、光量の調整を行なって画像を表示する表示装置の製造方法であって、
前記基板に前記電極を形成する工程と、第1の大きさの原料液滴を、前記電極が形成された前記基板に所定のピッチで着弾させてなるストライプ状の第1の着弾ラインと、当該第1の着弾ラインの各液滴間の領域を補完する、前記第1の大きさの液滴よりも小さい第2の大きさの液滴を、前記第1の着弾ラインの間に着弾させてなるストライプ状の第2の着弾ラインとを形成して配向膜を生成する工程と、前記一対の基板を、前記配向膜が形成された面を対向させて組立て、前記配向膜間に前記被配向素子を封入して所定の方向に配向させる工程とを有する、表示装置の製造方法である。
【0014】
本発明においては、対象物に対して、塗布手段が所定のピッチで膜の原料溶液の液滴を着弾させる。表示装置を製造する場合には、この対象物は電極が形成された基板に相当し、膜は被配向素子を挟持して所定の方向に配向させる配向膜に相当する。
塗布手段は、制御手段から出力される指令信号を受けて、対象物に着弾させる液滴の大きさを変化させる。
【0015】
塗布手段は、第1の大きさの液滴を所定ピッチでストライプ状に配列した第1の着弾ラインと、第1の着弾ラインの間に配置され、第1の着弾ラインの各液滴間の領域を補完する、第1の大きさの液滴よりも小さい第2の大きさの液滴を所定ピッチで配列したストライプ状の第2の着弾ラインとを形成する。
対象物に着弾した第1の大きさの液滴が広がり、それらの間の領域を補完するように第2の大きさの液滴が広がることにより、厚さが均一でむらのない膜が形成される。
【0016】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら述べる。
なお、以下では、インクジェット方式によって配向膜を形成する液晶表示装置を例に挙げて、本発明の実施の形態について述べる。
【0017】
第1実施形態
図1は、本発明の第1実施形態に係る成膜装置の概略構成図である。
図1に示す成膜装置10は、配向膜液供給装置1と、インクジェットヘッド2と、インクジェットヘッドドライバ3と、X−Yテーブル4と、X−Yテーブルドライバ6と、コンピュータ5とを有している。
【0018】
配向膜液供給装置1は、インクジェットヘッド2に接続されている。
インクジェットヘッド(以下、ヘッドと略記する)2が、本発明における塗布手段の一実施態様に相当する。
ヘッド2は、ヘッドドライバ3を介してコンピュータ5に接続されている。
ヘッドドライバ3とコンピュータ5によって、本発明における制御手段の一実施態様が構成される。
【0019】
また、コンピュータ5は、X−Yテーブルドライバ6を介して、X−Yテーブル4にも接続される。
X−Yテーブル4のテーブル上には、配向膜を形成すべき対象物としての基板7が載置される。
基板7の配向膜形成面に対向するように、ヘッド2が配置される。
なお、本実施形態においてはヘッド2が固定されており、X−Yテーブル4上の基板7を平面的に移動させる形態にしているが、基板7を固定して、ヘッド2を平面的に移動させる形態であってもよいことは言うまでもない。また、ヘッド2と基板7の両方を移動させる形態にすることもできる。
【0020】
配向膜液供給装置1は、配向膜の原料である配向膜液をヘッド2に供給する。配向膜としては、ポリイミド等の有機高分子材料の膜を用いる。
【0021】
ヘッド2は、好適には複数のノズル20に設けられている微小な噴射孔から、配向膜液供給装置によって供給された配向膜液を噴射して塗布するインクジェット方式の塗布手段である。本実施形態においては、好適にはピエゾ方式のインクジェットヘッドを用いる。
ヘッド2は、ヘッドドライバ3からの指令信号を受けて、配向膜液を基板7に塗布する。
ヘッド2の詳細な構造および機能については後述する。
【0022】
ヘッドドライバ3は、ヘッド2の各ノズル20に所定のタイミングで吐出開始信号、吐出停止信号を出力して、液滴を噴射させる。
配向膜を所定の形状にパターンニングする必要があるために、従来においても、これらの吐出開始信号、停止信号等の吐出制御用の指令信号を出力するタイミングに関してはノズル20ごとに個別に制御可能であった。しかし、指令信号のパルス幅、パルス数、傾き等の駆動波形については、従来は全てのノズル20において共通していた。
それに対し、本実施形態においては、吐出制御指令信号の出力タイミングだけでなく、その駆動波形についても、ノズル20ごとに個別に制御可能にしている。
【0023】
X−Yテーブル4は、たとえばボールねじによるテーブルの移動機構を備えており、X−Yテーブルドライバ6からの制御信号を受けて、基板7が載置されたテーブルを、X−Y平面上において移動させる。
X−Yテーブルドライバ6は、コンピュータ5からの情報に基づいて、X−Yテーブル4に、その移動量、移動方向、移動タイミング等の指示を与える指令信号を出力する。
【0024】
コンピュータ5は、配向膜液の性質や配向膜のパターンニング形状、ヘッド2の特性等の情報に基づいて、ヘッド2とX−Yテーブル4との協働により、所定の膜厚、形状の配向膜が形成されるようにヘッド2とX−Yテーブル4とを駆動させる指令信号を、ヘッドドライバ3およびX−Yテーブルドライバ6に出力する。
【0025】
ここで、ノズル20の構造および機能について、図2を参照して述べる。図2(a)に図解のように、ピエゾ方式のインクジェットヘッド2のノズル20は、噴射管21にピエゾ素子22を備えている。
噴射管21内部のキャビティ23には、ピエゾ素子22の変位に応じて、配向膜供給装置1からの配向膜液が供給される。
【0026】
ヘッドドライバ3からの指令信号を受けて、ピエゾ素子22に電圧が印加されると、ピエゾ素子22に変位が発生する。図2(b)においては、ピエゾ素子22が縦方向に伸びた場合が例示されている。
図2(b)に示すように、ピエゾ素子22の変位によって噴射管21が押圧されて変形し、配向膜液が液滴Dp1となって噴射管21の噴射孔21aから吐出される。
【0027】
吐出液滴の大きさ、即ち吐出量は、噴射孔21aの形状と大きさ、キャビティ23の形状ならびに容量、ピエゾ素子22の形状ならびに変位量、および、ピエゾ素子22へ与えられる駆動電圧の波形によって決定される。
駆動波形の違いによって吐出量が変化する例を、図3を参照して以下に述べる。
【0028】
図3(a)に示すように、パルスの数が1つのシングルパルスSをノズル20のピエゾ素子22に与える。このとき、ピエゾ素子22は、パルスSの面積SA分の配向膜液をキャビティ23内に吸入して吐出するように変位し、面積SAに基づいた量の液滴Dp1を吐出する。
液滴Dp1よりも小さい液滴を吐出させる場合には、たとえば、図3(b)に示すような2つのパルスを有するダブルパルスWをピエゾ素子22に与える。
ピエゾ素子22は、パルスWのうちの第1のパルスW1が与えられると、その面積W1A分に相当する配向膜液をキャビティ23内に吸入して吐出するように変位する。配向膜液を吐出する態勢に入った後に与えられる第2のパルスW2によって、ピエゾ素子22は液滴を噴射孔21aからキャビティ23内に引き戻すように変位する。この引き戻しの動作が加わることによって、同じ形状・大きさの噴射孔21aであっても、液滴Dp1よりも量が少ない小さな液滴Dp2を吐出することが可能になる。
【0029】
このように、ピエゾ素子22に印加する駆動電圧波形を変化させることによって、本実施形態においては同一のノズル20によって約2倍の量の差(一例として240ng対110ng)の液滴を実現することができる。
キャビティ23の容量や、ピエゾ素子22の形状ならびに変位量を変更することによって、さらに大きな差を実現することも可能である。
また、本実施形態においては、ヘッドドライバ3を介して駆動電圧波形のパルス幅、駆動電圧値を変更することによって、吐出液滴の大きさをノズル20ごとに個別に制御することが可能である。
駆動波形の立ち上がり、立ち下り時間を調整することによって、ノズル20ごとに吐出量をより細かく調整することもできる。
【0030】
本第1実施形態においては、上述のようなピエゾ式のインクジェットノズル20を、図4に示すように所定ピッチで一方向に配列した、インライン型のノズル列200を有するヘッド2を用いる。
図4に図解のように、ノズル列200における円形の噴射孔21aの中心間のピッチをPとする。ノズル列200における噴射孔21aの数は、一例として2500個である。
【0031】
本実施形態においては、ノズル列200のノズルの配列方向とは直交する、図4中のY方向に、ヘッド2と基板7との相対位置をピッチPずつずらしながら、配向膜原料の液滴を塗布して基板7に配向膜を形成する。ピッチPの大きさは、配向膜のパターンや噴射孔21aの大きさ等の条件に応じて適宜変更する。
配向膜形成の際に、ヘッド2は、Y方向へ相対的に移動されるとともに、X方向へも移動される。X方向への移動ピッチを、ピッチPとする。一例として、ヘッド2は、初期位置PL1から、Y方向にピッチP分移動した位置PL2においては、X方向にピッチP分ずれる。位置PL2からY方向にさらにピッチP分ずれた位置PL3においては、ヘッド2は、X方向においては、位置PL1から位置PL2への移動方向とは反対方向にピッチP分ずれて、X方向の初期位置に戻る。
ヘッド2は、再びY方向にずれて位置PL4に移動する際には、X方向にも再びピッチP分ずれる。
このように、ヘッド2は、X方向において初期位置からピッチPずれて再び初期位置に戻ることを繰り返しながら、Y方向に相対的にピッチP分ずれながら進む。なお、ピッチPの大きさは、一例として、ピッチPの大きさの1/2とする。
【0032】
このとき、ヘッドドライバ3は、ヘッド2の動きに応じて、パルスSとパルスWを交互にヘッド2に与える。
一例として、ヘッドドライバ3は、ヘッド2が位置PL1に位置したときにはパルスSを与え、位置PL2に位置したときにはパルスWを与える。ヘッド2が位置PL3に位置したときには、パルスSが再び与えられる。
【0033】
このように、吐出される液滴の大きさを指示する指令信号が交互に与えられることによって、図5に示すように、基板7に着弾した液滴の大きさが、着弾ラインごとに異なることになる。
また、図4において、ヘッド2をX方向にも移動させながら液滴を吐出しているため、液滴の着弾ピッチも、着弾ライン間においてずれることになる。
【0034】
図5においては、パルスSが印加されることによって液滴Dp1が基板7に塗布されて形成された第1の着弾ラインL1が、ストライプ状に形成された状態が示されている。そして、第1の着弾ラインL1の間に、パルスWが印加されることによって液滴Dp2が塗布されて、第2の着弾ラインL2がストライプ状に形成される。
着弾ラインL2の液滴Dp2の着弾ピッチは、前述のように液滴Dp1の着弾ピッチとはずれている。このため、液滴Dp2は、着弾ラインL1の各液滴Dp1間の領域を補完する位置に着弾する。
【0035】
このように、着弾ピッチがずれ、かつ大きさの異なる液滴が広がって互いにつながることによって、均一な膜厚の配向膜が形成される。
パルスSとパルスWによって変化する液滴の大きさは、図5に示すように各液滴が円形に着弾した場合に、大きい液滴Dp1の直径rd1が、それよりも小さい液滴Dp2の直径rd2の、少なくとも2倍、好適には3倍以上であることが、均一な膜厚の配向膜を形成する点で好ましい。
本実施形態によれば、配向膜の厚みむらを、基準とする膜厚の±5%以内に抑制することが可能である。環境温度や濡れ性、配向膜液の組成等の条件によっては、厚みむらを±3%に以内に抑制することもできる。
【0036】
次に、上述した方式の成膜装置10を用いて配向膜を形成した液晶表示装置と、その製造方法について以下に述べる。
図6〜8は、本実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を示す概略断面図である。
【0037】
1対のパネル間に液晶を挟持して組立てられる液晶表示装置のうち、画素の表示・非表示の切換えに用いるスイッチング素子が形成される背面パネルは、以下のように製造される。
まず、図6(a)に図解のように、背面基板30に、表示電極31と、図示しないスイッチング素子および配線32を形成する。
背面基板30としては、たとえばホウ珪酸ガラスや石英ガラス等のガラス基板を用いる。
表示電極31としては、ITO(Indium Tin Oxide)等の透明電極を用いる。この表示電極31を、公知の手法によって画素ごとに所定の形状にパターンニングして背面基板30に形成する。
【0038】
スイッチング素子としては、好適にはTFT(Thin Film Transistor:薄膜トランジスタ)を用いるが、MIM(Metal Insulator Metal)等の他のスイッチング素子を用いてもよい。
表示電極31間に形成される配線32には、スイッチング素子としてTFTを用いた場合には、TFTのゲート電極およびソース電極が含まれる。表示電極31に接続されるこれらゲート電極およびソース電極によって、表示画素が規定される。
これらのスイッチング素子および配線32も、公知の材料、製造方法によって背面基板30上に形成する。
【0039】
背面基板30の、表示電極31、スイッチング素子、および配線32が形成された面に対して、インライン型のヘッド2を用いて配向膜液を塗布する(図6(b)参照。)。
ヘッド2の各ノズル20の吐出、吐出停止を制御することにより、表示電極32の表面31a上にのみ、配向膜をパターンニングして形成することも可能である。
表示電極32および配線32が形成された背面基板30が、成膜装置10における基板7に相当する。
【0040】
このとき、配向膜液は、前述の着弾ラインL1と着弾ラインL2を交互に形成するように塗布される。塗布された液滴が広がって相互につながることによって形成された配向膜液の膜を、乾燥後、焼成して、所定の膜厚の配向膜33を形成する。
【0041】
このようにして形成された配向膜33に対してラビング処理することによって、背面パネル40が完成する。
ラビング処理とは、図6(c)に示すように、ローラー34にフェルトや木綿等のラビング布を巻いたラビングローラー36を回転させることによって配向膜33表面を擦ることである。
【0042】
次に、カラーフィルター層が形成される前面パネルの製造方法について述べる。
赤色フィルター51r、緑色フィルター51g、青色フィルター51bからなるカラーフィルター層51は、染料、または顔料を用いる染色法、分散法、電着法等の公知の手法によって、前面基板50に形成される(図7(d)参照。)。
前面基板50としては、たとえば、背面基板30と同様のガラス基板を用いる。
必要に応じて、各フィルター51r,51g,51bの間には、ブラックマトリクスが形成される。ブラックマトリクスは、コントラスト向上、フィルター材料における混色防止、TFTの遮光等の目的のために設けられる。
【0043】
前面基板50のカラーフィルター層51が形成された面には、図7(e)に示すように、保護膜52を介して共通電極53が形成される。
共通電極53にはたとえばITO等の透明電極を用い、スパッタリングや蒸着等の公知の手法によって形成する。
【0044】
共通電極53にはさらに、背面パネル40の場合と同様に、ヘッド2を用いたインクジェット方式によって配向膜液を塗布し、乾燥後焼成して配向膜54を形成する。この場合には、共通電極53が形成された前面基板50が、図1における基板7に対応することになる。
形成した配向膜54には、ラビングローラー36を用いてラビング処理を行なう。
以上により、前面パネル55が完成する(図7(f)参照。)。
【0045】
なお、図7(d)〜(f)においては、前面パネルの製造プロセスであることを示すために、図中下側に向けて各構成要素を配置した状態が描かれている。しかしながら、実際に前面パネル55を製造する場合には、図7(d)〜(f)に示す状態で製造するとは限らないことは言うまでもない。
【0046】
完成した背面パネル40と前面パネル55とは、図8(g)に図解の通り、スペーサ57を介して配向膜33と配向膜54とが対向するように配置される。
スペーサ57としては、メラミン樹脂や尿素樹脂等の樹脂、あるいはガラス等の材料が用いられる。
【0047】
図8(h)に図解のように、配向膜33,54間には、たとえば真空吸引によって液晶60が注入される。表示領域の周辺部において、図示しないシール剤を用いて背面パネル40と前面パネル55とを接着することによって、液晶60が封止される。
背面基板30と前面基板50の露出している表面には、偏光板62および64がそれぞれ取付けられる。
このようにして製造された液晶パネルに、駆動用の電子部品をたとえばTAB(Tape Automated Bonding)方式を用いて接続することによって、液晶表示装置70が完成する。
なお、液晶表示装置70が本発明における表示装置の一実施態様に相当し、液晶60が本発明における被配向素子の一実施態様に相当する。
【0048】
液晶表示装置70においては、TFTのゲート電極とソース電極を適宜選択して電圧を印加することによって、電圧を印加する表示電極31が選択される。
選択された表示電極31と共通電極54との間に印加される電界によって液晶分子の配列方向が変化し、印加する電圧の値に応じて光の透過率が変化することによって、画像が表示される。
【0049】
本第1実施形態においては、液滴の着弾ピッチが着弾ラインごとにずれており、かつ液滴の大きさも着弾ラインごとに異なっている。
従来のように、着弾ピッチはずれていても液滴の大きさが同じである場合には、膜厚を均一にするために、液滴が広がることによって均一な膜厚の配向膜が形成されることを期待して、濡れ性を良くして液滴を大きくすることが考えられる。しかしながら、この方法では、配向膜の形成領域の周縁部において、パターンニング精度が悪化する。
逆に、小さな液滴を接近させて塗布する場合には、液滴同士の重なりが大きくなり、膜厚が厚くなる。また、膜厚の均一性も悪化しやすい。さらには、タクトタイムが長くなり、生産性が低下する。
【0050】
従来の手法において、液滴の大きさは適宜変更されるが、着弾ピッチは着弾ラインごとにずれていない場合には、液滴の広がりにむらが発生しやすい。したがって、平坦な基板上に成膜する場合には、均一な膜厚の配向膜を形成することは困難である。
【0051】
しかしながら、本実施形態においては、液滴Dp1同士が重なりにくい領域に、配向膜液を補充する、液滴Dp1よりも小さい液滴Dp2を塗布することによって、濡れ性条件が同一の領域においては、膜厚の均一性とパターンニング精度とを高精度に制御することができる。配向膜33,54形成のタクトタイムの増加を抑制可能であり、ひいては液晶表示装置70の生産性を向上させることも可能である。また、均一性を保ちながら、配向膜33,54の膜厚を従来よりも薄くすることもできる。
【0052】
第2実施形態
ピエゾ素子22に印加する電圧の駆動波形を変化させることだけでなく、ノズル20の噴射孔21aの大きさを変化させることによっても、液滴の大きさを変えることができる。以下では、異なる大きさの液滴を可変ノズルによって実現する、本発明の第2実施形態について述べる。
【0053】
図9(a),(b)は、本第2実施形態に係るノズルの要部の構造を示す断面図である。
図9(a)に示すノズル25は、図2(a)に示すノズル20の噴射管21の側面にも、ピエゾ素子27をさらに取付けたものである。その他の構成はノズル20と同じであるため、同一構成要素には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
【0054】
ピエゾ素子27に、変位を発生させる電圧のパルスCを印加することによって、噴射管21の側壁が押圧されて微小に弾性変形する。その結果、噴射孔21aは、より小さい噴射孔21bとなる。
一方、ピエゾ素子22には、パルスSと同様の、配向膜液をキャビティ23内に吸入して吐出するためのシングルパルスS’を印加する。ただし、噴射孔21bは噴射孔21aよりも小さいため、パルスS’の面積は、パルスSの面積よりも小さい。
【0055】
このように、パルスS’とパルスCを両方印加して噴射管21の変形量を調整することによって、第1実施形態においてパルスWを印加した場合と同じ大きさの液滴Dp2を吐出することが可能になる(図9(b)参照。)。
ピエゾ素子27へのパルスCの印加を停止すると、噴射管21の側壁も元の位置に戻り、噴射孔21bも噴射孔21aへ戻る。
なお、パルスS’とパルスCの印加タイミングは、所望の大きさの液滴Dp2が吐出されるように、適宜調整する。
【0056】
上記のノズル25は、図10に示すように、ヘッド2において、第1実施形態の場合と同様にインライン型に配列される。このときの噴射孔21aの配列ピッチも、図4に示す第1実施形態の場合の配列ピッチPと同じである。また、噴射孔21aの数も、同じくたとえば2500個である。
ノズル25を用いたインライン型のノズル列200を有するヘッド2は、配向膜の成膜時にも、第1実施形態の場合と同様に、Y方向にピッチPずつずれる。
X方向には、Y方向への動きに伴って、ピッチPずつずれては戻る動作を繰返す。
【0057】
その際に、たとえば図10における初期位置PL1においてはパルスSをヘッド2に与え、初期位置PL1からY方向にピッチP分ずれた位置PL2においてはパルスS’とパルスCの両方を与えるように、パルスSと、パルスS’およびパルスCのペアを、交互にヘッド2に与える。
これにより、ノズル列200がY方向に移動するたびに、噴射孔が、噴射孔21aから噴射孔21bへ交互に変化する。その結果、吐出される液滴によって形成される着弾パターンは、第1実施形態の場合と同じく、図5のようになる。
【0058】
円形の噴射孔21aの大きさは微小であり、この微小な噴射孔21aが変形して噴射孔21bとなった場合にも、その形はほぼ円形であると考えることができる。このとき、噴射孔21aの口径rは、噴射孔21bの口径rの少なくとも2倍、好適には3倍以上であることが、液滴Dp1と液滴Dp2の大きさを変える点で好ましい。
成膜装置、ならびにそれを用いて配向膜を形成した液晶表示装置およびその製造方法に関するその他の点においては、第1実施形態の場合と同じであるため、記述の繰返しは省略する。
【0059】
以上のように、本第2実施形態においても、第1実施形態の場合と同様に、着弾ラインごとに液滴の着弾ピッチがずれており、かつ液滴の大きさが異なる着弾パターンを実現することができる。したがって、膜厚の均一性とパターンニング精度とを高精度に制御することができる。また、配向膜33,54形成のタクトタイムの増加を抑制可能であり、ひいては液晶表示装置70の生産性を向上させることも可能である。さらに、均一性を保ちながら、配向膜33,54の膜厚を従来よりも薄くすることもできる。
【0060】
第3実施形態
インクジェットヘッド2のノズル列は、1本である必要はなく、複数であってもよい。
図11においては、一例として、2本のノズル列200および210を有する、第3実施形態に係るヘッド2を、その噴射孔側から示している。
【0061】
図11に示すヘッド2においては、第1のノズル列200と並列に、噴射孔21aの配列ピッチをノズル列200とはピッチP分ずらせた第2のノズル列210が配置されている。
ノズル列200の噴射孔とノズル列210の噴射孔は、同じ噴射孔21aであり、その配列ピッチも同じピッチPである。
ノズル列200の噴射孔21aの中心と、ノズル列210の噴射孔21aの中心は、ピッチP分ずれている。
【0062】
第3実施形態においても、図11に示すヘッド2を用いて配向膜を成膜する場合には、ヘッド2を図中Y方向に所定ピッチずつずらしながら液滴を噴射する。ヘッド2の移動ピッチは、一例として、ピッチPの2倍である。
そして、ヘッドドライバ3は、ノズル列200には前述のパルスSを印加し、ノズル列210にはパルスWを印加して、配向膜液を吐出させる。
これにより、本第3実施形態においても、図5に示す着弾パターンを得ることができる。
上記以外の点は、第1、第2実施形態と同じであるため、詳細な説明は省略する。
【0063】
本第3実施形態においても、第1、第2実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。それに加えて、1度に2列分ずつ配向膜液を塗布するため、第1、第2実施形態の場合と比較してタクトタイムが短くなり、生産性が向上する。
また、X−Yテーブル4を固定して、ヘッド2を移動させる場合に、図5に示す着弾ラインL1と着弾ラインL2において液滴の着弾ピッチをずらせるためにヘッド2をX方向に移動させる必要がないため、より高精度に液滴を着弾させることができる。このため、配向膜の膜厚の均一性と、パターンニング精度を向上可能である。
【0064】
第4実施形態
図12に示す、本発明の第4実施形態に係るヘッド2は、図11に示す第3実施形態に係るヘッド2のノズル列210を、噴射孔21bを所定ピッチで配列したノズル列220に変更したものである。
円形の噴射孔21bの配列ピッチは、ノズル列200の噴射孔21aの配列ピッチと同じピッチPとする。
第2実施形態においては、ピエゾ素子27にパルスCを印加することによって噴射孔の口径を変化させた。しかし、本実施形態においてはピエゾ素子27を用いず、ノズル列220の噴射孔21bの口径rと、ノズル列200の噴射孔21aの口径rは不変である。
【0065】
ヘッドドライバ3を介して、ノズル列200にはパルスSが印加され、ノズル列220には前述のパルスS’が印加される。これにより、ノズル列200からは液滴Dp1が吐出され、ノズル列220からは液滴Dp2が吐出される。
上記以外の点においては、本第4実施形態はこれまでの実施形態と同じである。図12に図解のヘッド2は、図中Y方向にたとえばピッチPの2倍のピッチで移動しながら、原料液滴を噴射する。噴射孔21aの口径rも、第2実施形態の場合と同じく、噴射孔21bの口径rの2倍、好適には3倍以上であることが、液滴Dp1と液滴Dp2をそれぞれ吐出する点から好ましい。
その他の詳細な説明は、ここでは省略する。
【0066】
本第4実施形態によっても、これまでと同様に、図5に示す着弾パターンを得ることができる。したがって、前述の実施形態の場合と同じ効果を得ることができる。
それに加えて、本実施形態においては、噴射孔21a,21bの口径r,rが不変であるため、液滴Dp1,Dp2の大きさをより高精度に規定することができ、膜厚のさらなる均一化を達成することができる。
【0067】
第5実施形態
ヘッド2の吐出量は、吐出のサイクル、即ち繰返し周波数によって、同一ヘッドであっても変動する。
図13は、繰返し周波数と吐出量の関係を示したグラフである。図13において、横軸が繰返し周波数[kHz]を表わし、縦軸がノズル20の1個ごとの吐出量[ng]を表わしている。
【0068】
図13から、繰返し周波数が高くなると、吐出量は減少することが分かる。この繰返し周波数と吐出量の反比例の関係から、必要量の配向膜液を広範囲にわたって塗布する場合には、ヘッド2と基板7の相対的な移動速度が遅くなり、タクトタイムが長くなるという不利益が生じることがある。
この不利益を解決するために、本第5実施形態においては、図14に示すように、第3実施形態に係るヘッド2を複数結合したヘッドを用いる。
【0069】
図14に示すヘッド2においては、図11に示す第3実施形態に係るノズル列200とノズル列210のペアを、2組並列に配置している。
各ノズル列における噴射孔21aの配列ピッチや、ノズル列間のピッチ等の条件は、第3実施形態の場合と同じである。
ノズル列200にはパルスSが印加され、ノズル列210にはパルスWが印加される。
これにより、本第5実施形態に係るノズル2を用いても、図5に示す着弾パターンを得ることができる。
【0070】
本第5実施形態においては、配向膜液を吐出するノズル20の数が前述の実施形態の場合よりも増えているため、一度に広範囲にわたって配向膜を形成することができる。したがって、前述の実施形態の場合よりも配向膜形成のタクトタイムを短縮することが可能である。
結合するノズル列の数をさらに増やすことによって、タクトタイムをさらに短縮可能であることは言うまでもない。
また、ノズル列210の代わりに、図12に示すノズル列220を用い、ノズル列220にパルスS’を印加することによって、同様の効果が得られることも言うまでもない。
【0071】
また、上記実施形態は本発明を説明するための一例であり、本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変更が可能である。たとえば、上記実施形態においては、ノズル列ごとに異なる駆動波形を与えたものの、1つのノズル列の各ノズルに対しては、同じ駆動波形を共通して与えていた。しかしながら、本発明においては、ノズルごとに個別に異なる駆動波形を与えることも可能である。
ピエゾ方式のインクジェットノズルにおいては、吐出作業開始時と、吐出開始から所定時間後の駆動安定後では、同じ1つのノズルに同一の駆動波形を与えた場合であっても、図15(a)に示すように、吐出される液滴Dpの大きさが異なることが知られている。
また、同一のノズル20を配列したノズル列の各ノズル20に同一の駆動波形を共通して与えた場合であっても、吐出により形成される着弾ラインL3の各液滴Dpの大きさには、図15(b)に示すようにノズル20ごとにばらつきが存在することが知られている。
本発明においては、このような液滴Dpの大きさのばらつきを考慮して、与える駆動波形をノズル20ごとに変化させることによって、吐出条件の変動やばらつきを吸収して、より高精度な成膜を実現することができる。
【0072】
また、ヘッド2を交換した時に試験吐出を行ない、上記の液滴Dpの大きさを測定して観察し、その結果をフィードバックしてヘッドドライバ3の駆動パラメータに反映させることもできる。これにより、吐出作業開始直後の液滴Dpの大きさの変動を予め抑制することができ、成膜品質の安定化、メンテナンス時間短縮、吐出条件割出し時間の削減等の効果を達成することができる。
さらに、本発明は、配向膜の製造のみに限らず、インクジェット方式を用いるあらゆる膜の製造に適用することができる。また、表示装置に関しても、液晶表示装置に限らず、配向膜を用いるあらゆる表示装置とその製造方法に本発明は適用することができる。
【0073】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、膜厚が均一でむらがなく、パターンニング精度が良好でタクトタイムも抑制可能な成膜装置を提供することができる。
膜厚が均一でむらが発生せず、パターンニング精度が良好でタクトタイムも抑制可能な成膜方法を提供することもできる。
また、本発明によれば、配向膜の膜厚が均一でむらがなく、パターンニング精度が良好で、製造のためのタクトタイムも抑制可能な表示装置を提供することができる。
さらに、配向膜の膜厚が均一でむらがなく、パターンニング精度が良好で、タクトタイムも抑制可能な、表示装置の製造方法を提供することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の一実施形態に係る成膜装置の概略構成図である。
【図2】図2(a)は、本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッドのノズルの要部の概略構造を示す断面図であり、図2(b)は、図2(a)に示すノズルを用いて液滴を吐出する状態を示した断面図である。
【図3】図3(a)は、図2に図解のノズルに対して、パルスが1つの駆動電圧を与えて第1の大きさの液滴を吐出させる状態を示した図であり、図3(b)は、パルスが2つの駆動電圧を与えて第2の大きさの液滴を吐出させる状態を示した図である。
【図4】図4は、本発明の第1実施形態に係るインクジェットヘッドと、その成膜時の動きを、液滴の噴射孔側から示した図である。
【図5】図5は、本発明によって得られる液滴の着弾パターンの一例である。
【図6】図6(a)〜(c)は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の製造方法の一例を示す断面図である。
【図7】図7(d)〜(f)は、図6(a)〜(c)に続き、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の製造方法の一例を示す断面図である。
【図8】図8(g),(h)は、図7(d)〜(f)に続き、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の製造方法の一例を示す断面図である。
【図9】図9(a)は、本発明の第2実施形態に係るインクジェットヘッドのノズルの要部の概略構造を示す断面図であり、図9(b)は、図9(a)に示すノズルを用いて液滴を吐出する状態を示した断面図である。
【図10】図10は、本発明の第2実施形態に係るインクジェットヘッドと、その成膜時の動きを、液滴の噴射孔側から示した図である。
【図11】図11は、本発明の第3実施形態に係るインクジェットヘッドを、液滴の噴射孔側から示した図である。
【図12】図12は、本発明の第4実施形態に係るインクジェットヘッドを、液滴の噴射孔側から示した図である。
【図13】図13は、本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッドの吐出の繰返し周波数と吐出量の関係を示したグラフである。
【図14】図14は、本発明の第5実施形態に係るインクジェットヘッドを、液滴の噴射孔側から示した図である。
【図15】図15(a)は、従来のインクジェットヘッドを用いた場合の、吐出開始時と駆動安定後の液滴の大きさの変動を示す図であり、図15(b)は、同一ノズルを配列したノズル列に、従来の同一駆動波形を印加した場合の液滴の大きさのばらつきを示した図である。
【符号の説明】
1…配向膜供給装置、2…インクジェットヘッド、3…インクジェットヘッドドライバ、4…X−Yテーブル、5…コンピュータ、6…X−Yテーブルドライバ、7…基板、10…成膜装置、20,25…ノズル、21…噴射管、21a,21b…噴射孔、22,27…ピエゾ素子、23…キャビティ30…背面基板、31…表示電極、31a…電極表面、32…配線、33,54…配向膜、34…ローラー、35…ラビング布、36…ラビングローラー、40…背面パネル、50…前面基板、51…カラーフィルター層、51r…赤色フィルター、51g…緑色フィルター、51b…青色フィルター、52…保護膜、53…共通電極、55…前面パネル、57…スペーサ60…液晶、62,64…偏光板、70…液晶表示装置、200,210,220…ノズル列、Dp,Dp1,Dp2…液滴、L1〜3…第1〜3の着弾ライン
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an inkjet type film forming apparatus and a film forming method capable of achieving both uniformity of film thickness and patterning accuracy by applying droplets having different sizes. In addition, the present invention relates to a display device in which the thickness of an alignment film is made uniform and the patterning accuracy is improved by an ink-jet method of applying droplets having different sizes, and a method of manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
For example, when an alignment film of a liquid crystal display device is formed, it is known that the film is formed by an ink-jet method for reasons such as effective use of the material of the film and prevention of adhesion of unnecessary substances such as dust. .
[0003]
In film formation by the ink jet method, it is important to uniformly control the film thickness in order to apply the material of the film as fine droplets.
Patent Document 1 discloses a liquid crystal display element which aims at flattening the surface of an alignment film formed on a colored layer even when there is a difference in the height of a colored layer forming a color filter, and manufacturing the same. A method is disclosed.
Here, by increasing the amount of liquid droplets to be applied in a region where a thick alignment film is required, and decreasing the amount of the liquid droplet to be applied in a region where a thin alignment film is required, finally, The surface of the formed alignment film is planarized.
[0004]
Further, in Patent Document 2, when film formation is performed using an inkjet nozzle in which ejection holes for ejecting droplets are arranged in a line at a predetermined pitch, the pitch of the arrangement of the ejection holes in a certain row is changed to the row. A method for forming an alignment film, which is shifted by a half pitch from the pitch of the arrangement of the injection holes in a row adjacent to the row. According to this technique, in the above-mentioned literature, variation in the amount of overlap of droplets is suppressed, and the thickness of the alignment film formed on a flat substrate is made uniform.
[0005]
In addition, when forming a film using an inkjet method, after ejecting the material droplet, the thickness of the alignment film is measured, and the material droplet is again applied to a portion where the film thickness is less than a predetermined value using an inkjet nozzle. A coating method is known (for example, see Patent Document 3).
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-9-127509 (FIGS. 5 and 6)
[Patent Document 2]
JP-A-9-138410 (FIGS. 1 and 5)
[Patent Document 3]
JP-A-9-166873
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the method described in Patent Document 1, since the amount of the droplet is changed according to the height of the colored layer, it is not possible to form a flat alignment film having a uniform thickness on a flat substrate. Can not.
Further, in the method described in Patent Literature 2, the sizes of droplets to be applied are all the same. Therefore, when the size of the droplet is increased in order to make the film thickness thinner and uniform, the droplet size is large, and the patterning accuracy when patterning the alignment film into a predetermined shape is sacrificed. Become. Conversely, when the size of the droplet is reduced, the patterning accuracy is improved, but the density of the droplet needs to be increased, and the tact time for forming the alignment film increases.
[0008]
When the film is formed while measuring the film thickness as described in Patent Document 3, the applied droplet may start drying during the measurement, and unevenness may occur when a new droplet is ejected. Is high. Further, when the substrate on which the alignment film liquid is applied is moved for film thickness measurement or droplet re-ejection, the movement may cause unevenness in the thickness of the alignment film being formed.
[0009]
Therefore, an object of the present invention is to provide a film forming apparatus having a uniform film thickness, no unevenness, good patterning accuracy, and a reduced tact time.
It is also an object of the present invention to provide a film forming method that is uniform in film thickness, does not cause unevenness, has good patterning accuracy, and can suppress tact time.
Another object of the present invention is to provide a display device in which the thickness of the alignment film is uniform and uniform, the patterning accuracy is good, and the tact time for manufacturing can be suppressed.
It is also an object of the present invention to provide a method for manufacturing a display device in which the thickness of the alignment film is uniform and uniform, the patterning accuracy is good, and the tact time can be suppressed.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The film forming apparatus according to the present invention comprises: a coating unit that receives a command signal, lands droplets of a raw material solution at a predetermined pitch, and applies the solution to an object, and the droplet lands on the coating unit. Control means for outputting the command signal for instructing the size of the liquid droplets, and wherein the coating means responds to the command signal so that the first landing of the stripe in which the droplets of the first size are arranged A second size droplet, smaller than the first size droplet, which is located between the line and the first landing line and complements the area between each droplet of the first landing line. This is a film forming apparatus for forming a stripe-shaped second landing line in which droplets are arranged.
[0011]
Further, the film forming method according to the present invention is characterized in that a stripe-shaped first landing line formed by landing a raw material droplet of a first size on a target at a predetermined pitch, and the first landing line And a stripe-shaped second droplet formed by landing a droplet of a second size smaller than the droplet of the first size, which complements an area between the droplets of the first landing line. 2 is a film formation method for forming a film having a predetermined thickness on the object by forming two landing lines.
[0012]
The display device according to the present invention holds an element to be aligned between a pair of substrates provided with electrodes, changes the alignment direction of the element to be aligned by applying a voltage to the electrode, adjusts the amount of light, and displays an image. A display device for displaying, wherein a first droplet of a first size is formed between a first landing line in a stripe shape and a first droplet of a raw material having a first size landed on the substrate at a predetermined pitch. A second landing in the form of a stripe formed by landing droplets of a second size smaller than the droplets of the first size, which complements an area between the droplets of the first landing line. A display device having an alignment film formed by forming lines and orienting the element to be aligned in a predetermined direction.
[0013]
Further, in the method for manufacturing a display device according to the present invention, the amount of light to be aligned is adjusted by holding the element to be aligned between a pair of substrates having electrodes and changing the alignment direction of the element to be aligned by applying a voltage to the electrodes. A method of manufacturing a display device for displaying an image by performing
A step of forming the electrode on the substrate, a first landing line in a stripe shape formed by landing a raw material droplet of a first size at a predetermined pitch on the substrate on which the electrode is formed, Dropping a droplet of a second size smaller than the droplet of the first size, which complements an area between droplets of the first landing line, between the first landing lines. Forming a second landing line in a stripe shape to form an alignment film, and assembling the pair of substrates with the surfaces on which the alignment film is formed facing each other, and forming the alignment target between the alignment films. Enclosing the element and orienting the element in a predetermined direction.
[0014]
In the present invention, the application unit causes the droplets of the raw material solution of the film to land on the object at a predetermined pitch. In the case of manufacturing a display device, the object corresponds to a substrate on which electrodes are formed, and the film corresponds to an alignment film that sandwiches an element to be aligned and aligns the element in a predetermined direction.
The application unit receives the command signal output from the control unit and changes the size of the droplet that lands on the target object.
[0015]
The coating means is disposed between a first landing line in which droplets of a first size are arranged in a stripe pattern at a predetermined pitch, and a first landing line. A stripe-shaped second landing line in which droplets of a second size smaller than the droplets of the first size are arranged at a predetermined pitch to complement the region is formed.
The first size droplet lands on the object spreads, and the second size droplet spreads to complement the area between them, thereby forming a uniform film with a uniform thickness. Is done.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
In the following, embodiments of the present invention will be described using a liquid crystal display device in which an alignment film is formed by an inkjet method as an example.
[0017]
First embodiment
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a film forming apparatus according to the first embodiment of the present invention.
The film forming apparatus 10 illustrated in FIG. 1 includes an alignment film liquid supply device 1, an inkjet head 2, an inkjet head driver 3, an XY table 4, an XY table driver 6, and a computer 5. ing.
[0018]
The alignment film liquid supply device 1 is connected to the inkjet head 2.
An ink jet head (hereinafter, abbreviated as a head) 2 corresponds to an embodiment of a coating unit in the present invention.
The head 2 is connected to a computer 5 via a head driver 3.
The head driver 3 and the computer 5 constitute one embodiment of the control means in the present invention.
[0019]
The computer 5 is also connected to the XY table 4 via the XY table driver 6.
A substrate 7 as an object on which an alignment film is to be formed is placed on the XY table 4.
The head 2 is arranged so as to face the alignment film forming surface of the substrate 7.
In this embodiment, the head 2 is fixed, and the substrate 7 on the XY table 4 is moved in a plane. However, the substrate 7 is fixed and the head 2 is moved in a plane. Needless to say, it may be in a form in which it is performed. Further, it is also possible to adopt a mode in which both the head 2 and the substrate 7 are moved.
[0020]
The alignment film liquid supply device 1 supplies an alignment film liquid, which is a raw material of an alignment film, to the head 2. As the alignment film, a film of an organic polymer material such as polyimide is used.
[0021]
The head 2 is preferably an ink jet type application unit that ejects and applies the alignment film liquid supplied by the alignment film liquid supply device from fine injection holes provided in the plurality of nozzles 20. In the present embodiment, a piezo-type inkjet head is preferably used.
The head 2 receives a command signal from the head driver 3 and applies an alignment film liquid to the substrate 7.
The detailed structure and function of the head 2 will be described later.
[0022]
The head driver 3 outputs an ejection start signal and an ejection stop signal to each nozzle 20 of the head 2 at a predetermined timing to eject the droplet.
Since it is necessary to pattern the alignment film into a predetermined shape, the timing for outputting the ejection control command signals such as the ejection start signal and the stop signal can be individually controlled for each nozzle 20 in the related art. Met. However, drive waveforms such as the pulse width, pulse number, and inclination of the command signal have been common to all nozzles 20 in the past.
On the other hand, in the present embodiment, not only the output timing of the ejection control command signal but also the driving waveform thereof can be individually controlled for each nozzle 20.
[0023]
The XY table 4 includes a table moving mechanism using, for example, a ball screw, and receives a control signal from the XY table driver 6 to move the table on which the substrate 7 is placed on the XY plane. Move.
The XY table driver 6 outputs, based on information from the computer 5, a command signal for giving an instruction such as a movement amount, a movement direction, and a movement timing to the XY table 4.
[0024]
The computer 5 cooperates with the head 2 and the XY table 4 on the basis of information such as the properties of the alignment film liquid, the patterning shape of the alignment film, and the characteristics of the head 2, and performs alignment of a predetermined thickness and shape. A command signal for driving the head 2 and the XY table 4 to form a film is output to the head driver 3 and the XY table driver 6.
[0025]
Here, the structure and function of the nozzle 20 will be described with reference to FIG. As illustrated in FIG. 2A, the nozzle 20 of the piezo-type inkjet head 2 includes a piezo element 22 in an ejection pipe 21.
The alignment film liquid from the alignment film supply device 1 is supplied to the cavity 23 inside the injection tube 21 according to the displacement of the piezo element 22.
[0026]
When a voltage is applied to the piezo element 22 in response to a command signal from the head driver 3, displacement occurs in the piezo element 22. FIG. 2B illustrates a case where the piezo element 22 extends in the vertical direction.
As shown in FIG. 2B, the ejection tube 21 is pressed and deformed by the displacement of the piezo element 22, and the alignment film liquid is discharged from the ejection hole 21a of the ejection tube 21 as a droplet Dp1.
[0027]
The size of the ejection droplet, that is, the ejection amount, depends on the shape and size of the ejection hole 21a, the shape and capacity of the cavity 23, the shape and displacement of the piezo element 22, and the waveform of the driving voltage applied to the piezo element 22. It is determined.
An example in which the ejection amount changes due to the difference in the driving waveform will be described below with reference to FIG.
[0028]
As shown in FIG. 3A, a single pulse S having one pulse is given to the piezo element 22 of the nozzle 20. At this time, the piezo element 22 is displaced such that the alignment film liquid corresponding to the area SA of the pulse S is sucked into the cavity 23 and discharged, and discharges a droplet Dp1 in an amount based on the area SA.
When discharging a droplet smaller than the droplet Dp1, for example, a double pulse W having two pulses as shown in FIG. 3B is applied to the piezo element 22.
When the first pulse W1 of the pulses W is given, the piezo element 22 is displaced so that the alignment film liquid corresponding to the area W1A is sucked into the cavity 23 and discharged. The piezo element 22 is displaced by the second pulse W2 given after the state in which the alignment film liquid is discharged, so that the droplet is pulled back from the ejection hole 21a into the cavity 23. By adding the pull-back operation, it is possible to discharge a small droplet Dp2 having a smaller amount than the droplet Dp1, even if the ejection holes 21a have the same shape and size.
[0029]
As described above, by changing the drive voltage waveform applied to the piezo element 22, in the present embodiment, the same nozzle 20 can realize droplets having a difference of about twice the amount (for example, 240 ng versus 110 ng). Can be.
By changing the capacity of the cavity 23, the shape of the piezo element 22, and the amount of displacement, it is possible to realize a larger difference.
In the present embodiment, the size of the ejected droplet can be individually controlled for each nozzle 20 by changing the pulse width and the drive voltage value of the drive voltage waveform via the head driver 3. .
By adjusting the rise and fall times of the drive waveform, the ejection amount can be more finely adjusted for each nozzle 20.
[0030]
In the first embodiment, a head 2 having an in-line type nozzle row 200 in which the above-described piezo type inkjet nozzles 20 are arranged in one direction at a predetermined pitch as shown in FIG. 4 is used.
As illustrated in FIG. 4, the pitch between the centers of the circular injection holes 21a in the nozzle row 200 is P0And The number of the injection holes 21a in the nozzle row 200 is 2500 as an example.
[0031]
In the present embodiment, the relative position between the head 2 and the substrate 7 is set at a pitch P in the Y direction in FIG.2The alignment film is formed on the substrate 7 by applying the liquid droplets of the alignment film raw material while shifting each other. Pitch P2Is appropriately changed according to conditions such as the pattern of the alignment film and the size of the injection hole 21a.
When forming the alignment film, the head 2 is relatively moved in the Y direction and also moved in the X direction. The moving pitch in the X direction is the pitch P1And As an example, the head 2 has a pitch P from the initial position PL1 in the Y direction.2At the position PL2 moved by the distance P, the pitch P1I know. Further pitch P in Y direction from position PL22At the position PL3 shifted by a distance, the head 2 moves in the X direction by a pitch P in the direction opposite to the moving direction from the position PL1 to the position PL2.1After a minute shift, it returns to the initial position in the X direction.
When the head 2 shifts again to the position PL4 in the Y direction, the pitch P is again shifted in the X direction.1I know.
As described above, the head 2 is shifted from the initial position by the pitch P in the X direction.1While repeatedly shifting and returning to the initial position, the pitch P is relatively increased in the Y direction.2Proceed while shifting. Note that the pitch P1Is, for example, the pitch P01/2 of the size of
[0032]
At this time, the head driver 3 gives the pulse S and the pulse W to the head 2 alternately according to the movement of the head 2.
As an example, the head driver 3 gives a pulse S when the head 2 is located at the position PL1, and gives a pulse W when the head 2 is located at the position PL2. When the head 2 is located at the position PL3, the pulse S is given again.
[0033]
In this way, by alternately giving the command signals indicating the size of the droplet to be ejected, the size of the droplet landed on the substrate 7 is different for each landing line as shown in FIG. become.
In FIG. 4, since the droplets are ejected while moving the head 2 also in the X direction, the landing pitch of the droplets is also shifted between the landing lines.
[0034]
FIG. 5 shows a state in which the first landing line L1 formed by applying the pulse S to the droplet Dp1 on the substrate 7 is formed in a stripe shape. The droplet Dp2 is applied by applying the pulse W between the first landing lines L1, so that the second landing lines L2 are formed in a stripe shape.
The landing pitch of the droplet Dp2 on the landing line L2 is different from the landing pitch of the droplet Dp1 as described above. Therefore, the droplet Dp2 lands at a position that complements the area between the droplets Dp1 on the landing line L1.
[0035]
In this manner, the landing pitch is shifted, and the droplets having different sizes are spread and connected to each other, whereby an alignment film having a uniform film thickness is formed.
As shown in FIG. 5, when each droplet lands in a circular shape, the diameter rd1 of the large droplet Dp1 becomes smaller than the diameter rd1 of the smaller droplet Dp2, as shown in FIG. It is preferable that rd2 be at least twice, preferably three times or more, in order to form an alignment film having a uniform thickness.
According to the present embodiment, it is possible to suppress the thickness unevenness of the alignment film to within ± 5% of the reference thickness. Depending on the conditions such as environmental temperature, wettability, and composition of the alignment film solution, thickness unevenness can be suppressed to within ± 3%.
[0036]
Next, a liquid crystal display device in which an alignment film is formed using the film forming apparatus 10 of the above-described method and a method for manufacturing the same will be described below.
6 to 8 are schematic sectional views illustrating the method for manufacturing the liquid crystal display device according to the present embodiment.
[0037]
In a liquid crystal display device assembled by sandwiching liquid crystal between a pair of panels, a back panel on which a switching element used for switching display / non-display of a pixel is formed is manufactured as follows.
First, as illustrated in FIG. 6A, a display electrode 31, a switching element and a wiring 32 (not shown) are formed on a rear substrate 30.
As the back substrate 30, a glass substrate such as borosilicate glass or quartz glass is used.
As the display electrode 31, a transparent electrode such as ITO (Indium Tin Oxide) is used. The display electrode 31 is patterned on a predetermined shape for each pixel by a known method, and is formed on the rear substrate 30.
[0038]
As the switching element, a TFT (Thin Film Transistor) is preferably used, but another switching element such as a MIM (Metal Insulator Metal) may be used.
When a TFT is used as a switching element, the wiring 32 formed between the display electrodes 31 includes a gate electrode and a source electrode of the TFT. A display pixel is defined by the gate electrode and the source electrode connected to the display electrode 31.
These switching elements and wirings 32 are also formed on the back substrate 30 by a known material and a manufacturing method.
[0039]
The alignment film liquid is applied to the surface of the rear substrate 30 on which the display electrodes 31, the switching elements, and the wirings 32 are formed, using the in-line type head 2 (see FIG. 6B).
By controlling the discharge of each nozzle 20 of the head 2 and the stop of the discharge, the alignment film can be formed by patterning only on the surface 31 a of the display electrode 32.
The rear substrate 30 on which the display electrodes 32 and the wirings 32 are formed corresponds to the substrate 7 in the film forming apparatus 10.
[0040]
At this time, the alignment film liquid is applied so as to alternately form the landing lines L1 and the landing lines L2. The film of the alignment film liquid formed by spreading and connecting the applied droplets is dried and baked to form an alignment film 33 having a predetermined thickness.
[0041]
The back panel 40 is completed by performing a rubbing process on the alignment film 33 thus formed.
The rubbing treatment is to rub the surface of the alignment film 33 by rotating a rubbing roller 36 in which a rubbing cloth such as felt or cotton is wound around the roller 34 as shown in FIG. 6C.
[0042]
Next, a method for manufacturing a front panel on which a color filter layer is formed will be described.
The color filter layer 51 including the red filter 51r, the green filter 51g, and the blue filter 51b is formed on the front substrate 50 by a known method such as a dyeing method using a dye or a pigment, a dispersion method, and an electrodeposition method (FIG. 7 (d)).
As front substrate 50, for example, a glass substrate similar to rear substrate 30 is used.
As required, a black matrix is formed between the filters 51r, 51g, and 51b. The black matrix is provided for the purpose of improving contrast, preventing color mixing in a filter material, shielding light from a TFT, and the like.
[0043]
As shown in FIG. 7E, a common electrode 53 is formed on the surface of the front substrate 50 on which the color filter layer 51 is formed, with a protective film 52 interposed therebetween.
The common electrode 53 is formed by a known method such as sputtering or vapor deposition using a transparent electrode such as ITO.
[0044]
Further, as in the case of the back panel 40, an alignment film liquid is applied to the common electrode 53 by an inkjet method using the head 2, dried, and fired to form an alignment film 54. In this case, the front substrate 50 on which the common electrode 53 is formed corresponds to the substrate 7 in FIG.
The formed alignment film 54 is subjected to a rubbing process using a rubbing roller 36.
Thus, the front panel 55 is completed (see FIG. 7F).
[0045]
FIGS. 7D to 7F show a state in which the respective components are arranged toward the lower side in the figure in order to indicate that the manufacturing process is the front panel. However, when the front panel 55 is actually manufactured, it goes without saying that the front panel 55 is not necessarily manufactured in the state shown in FIGS. 7D to 7F.
[0046]
The completed rear panel 40 and front panel 55 are arranged such that the alignment films 33 and 54 face each other via the spacer 57 as illustrated in FIG.
As the spacer 57, a resin such as a melamine resin or a urea resin, or a material such as glass is used.
[0047]
As illustrated in FIG. 8H, a liquid crystal 60 is injected between the alignment films 33 and 54 by, for example, vacuum suction. At the periphery of the display area, the liquid crystal 60 is sealed by bonding the back panel 40 and the front panel 55 using a sealing agent (not shown).
Polarizing plates 62 and 64 are attached to the exposed surfaces of the rear substrate 30 and the front substrate 50, respectively.
The liquid crystal display device 70 is completed by connecting electronic components for driving to the liquid crystal panel manufactured in this manner by using, for example, a TAB (Tape Automated Bonding) method.
Note that the liquid crystal display device 70 corresponds to one embodiment of the display device of the present invention, and the liquid crystal 60 corresponds to one embodiment of the alignment element of the present invention.
[0048]
In the liquid crystal display device 70, the display electrode 31 to which the voltage is applied is selected by appropriately selecting the gate electrode and the source electrode of the TFT and applying the voltage.
An image is displayed by changing the arrangement direction of the liquid crystal molecules by the electric field applied between the selected display electrode 31 and the common electrode 54, and changing the light transmittance according to the value of the applied voltage. You.
[0049]
In the first embodiment, the landing pitch of the droplet is shifted for each landing line, and the size of the droplet is also different for each landing line.
In the case where the droplet size is the same even if the landing pitch is shifted, as in the related art, in order to make the film thickness uniform, an orientation film having a uniform film thickness is formed by spreading the droplet. In view of this, it is conceivable to improve the wettability and increase the size of the droplet. However, in this method, the patterning accuracy is deteriorated in the peripheral portion of the formation region of the alignment film.
Conversely, when small droplets are applied close to each other, the overlap between the droplets increases and the film thickness increases. In addition, the uniformity of the film thickness tends to deteriorate. Further, the tact time becomes longer and the productivity decreases.
[0050]
In the conventional method, the size of the droplet is appropriately changed. However, if the landing pitch is not shifted for each landing line, unevenness in the spread of the droplet is likely to occur. Therefore, when forming a film on a flat substrate, it is difficult to form an alignment film having a uniform thickness.
[0051]
However, in this embodiment, by applying a droplet Dp2 smaller than the droplet Dp1 to replenish the alignment film liquid in a region where the droplets Dp1 are unlikely to overlap with each other, in a region having the same wettability condition, The uniformity of the film thickness and the patterning accuracy can be controlled with high accuracy. It is possible to suppress an increase in the tact time for forming the alignment films 33 and 54, and it is also possible to improve the productivity of the liquid crystal display device 70. Further, the thickness of the alignment films 33 and 54 can be made smaller than before while maintaining uniformity.
[0052]
Second embodiment
The size of the droplet can be changed not only by changing the driving waveform of the voltage applied to the piezo element 22 but also by changing the size of the ejection hole 21a of the nozzle 20. Hereinafter, a second embodiment of the present invention in which droplets of different sizes are realized by a variable nozzle will be described.
[0053]
FIGS. 9A and 9B are cross-sectional views showing the structure of the main part of the nozzle according to the second embodiment.
The nozzle 25 shown in FIG. 9A is obtained by further attaching a piezo element 27 to the side surface of the injection pipe 21 of the nozzle 20 shown in FIG. The other configuration is the same as that of the nozzle 20, and therefore, the same components are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.
[0054]
By applying a pulse C of a voltage causing a displacement to the piezo element 27, the side wall of the injection pipe 21 is pressed and slightly deformed elastically. As a result, the injection hole 21a becomes a smaller injection hole 21b.
On the other hand, the piezo element 22 is applied with a single pulse S ′ similar to the pulse S for sucking and discharging the alignment film liquid into the cavity 23. However, since the injection hole 21b is smaller than the injection hole 21a, the area of the pulse S 'is smaller than the area of the pulse S.
[0055]
As described above, by applying both the pulse S ′ and the pulse C to adjust the amount of deformation of the injection tube 21, the droplet Dp2 having the same size as that when the pulse W is applied in the first embodiment can be discharged. (See FIG. 9B).
When the application of the pulse C to the piezo element 27 is stopped, the side wall of the injection tube 21 returns to the original position, and the injection hole 21b returns to the injection hole 21a.
The application timing of the pulse S 'and the pulse C is appropriately adjusted so that the droplet Dp2 having a desired size is ejected.
[0056]
As shown in FIG. 10, the nozzles 25 are arranged in an in-line type in the head 2 as in the case of the first embodiment. The arrangement pitch of the injection holes 21a at this time is also the arrangement pitch P in the case of the first embodiment shown in FIG.0Is the same as The number of the injection holes 21a is also, for example, 2500.
The head 2 having the in-line type nozzle row 200 using the nozzles 25 has a pitch P in the Y direction even when the alignment film is formed, as in the first embodiment.2Deviate by one.
In the X direction, the pitch P1If it shifts by one, the returning operation is repeated.
[0057]
At this time, for example, a pulse S is applied to the head 2 at the initial position PL1 in FIG.2The pulse S and the pair of the pulse S 'and the pulse C are alternately applied to the head 2 such that both the pulse S' and the pulse C are applied at the position PL2 shifted by a minute.
Thus, each time the nozzle row 200 moves in the Y direction, the injection holes alternately change from the injection holes 21a to the injection holes 21b. As a result, the landing pattern formed by the discharged droplets is as shown in FIG. 5, as in the case of the first embodiment.
[0058]
The size of the circular injection hole 21a is minute, and even when the minute injection hole 21a is deformed to become the injection hole 21b, the shape can be considered to be substantially circular. At this time, the diameter r of the injection hole 21a0Is the diameter r of the injection hole 21b.1It is preferable that the size of the droplets Dp1 and Dp2 be at least two times, preferably three times or more.
The other points related to the film forming apparatus, the liquid crystal display device in which the alignment film is formed using the film forming apparatus, and the method of manufacturing the same are the same as those in the first embodiment, and thus the description is not repeated.
[0059]
As described above, also in the second embodiment, similarly to the first embodiment, a landing pattern in which the landing pitch of droplets is shifted for each landing line and the size of the droplet is different is realized. be able to. Therefore, the uniformity of the film thickness and the patterning accuracy can be controlled with high accuracy. Further, it is possible to suppress an increase in the tact time for forming the alignment films 33 and 54, and it is also possible to improve the productivity of the liquid crystal display device 70. Furthermore, the thickness of the alignment films 33 and 54 can be made smaller than before while maintaining uniformity.
[0060]
Third embodiment
The nozzle row of the inkjet head 2 does not need to be one, and may be plural.
In FIG. 11, as an example, the head 2 according to the third embodiment having two nozzle rows 200 and 210 is shown from the injection hole side.
[0061]
In the head 2 shown in FIG. 11, the arrangement pitch of the injection holes 21a is set in parallel with the first nozzle row 200 by the pitch P1A second nozzle row 210 that is separated is arranged.
The injection holes of the nozzle row 200 and the injection holes of the nozzle row 210 are the same injection holes 21a, and the arrangement pitch is the same.0It is.
The center of the injection hole 21a of the nozzle row 200 and the center of the injection hole 21a of the nozzle row 2102Are off by minutes.
[0062]
Also in the third embodiment, when forming an alignment film using the head 2 shown in FIG. 11, droplets are ejected while shifting the head 2 by a predetermined pitch in the Y direction in the figure. The moving pitch of the head 2 is, for example, a pitch P2It is twice as large as
Then, the head driver 3 applies the above-described pulse S to the nozzle row 200 and applies the pulse W to the nozzle row 210 to discharge the alignment film liquid.
Thereby, also in the third embodiment, the impact pattern shown in FIG. 5 can be obtained.
The other points are the same as those of the first and second embodiments, and the detailed description is omitted.
[0063]
Also in the third embodiment, the same effects as in the first and second embodiments can be obtained. In addition, since the alignment film liquid is applied two rows at a time, the tact time is shorter than in the first and second embodiments, and the productivity is improved.
When the XY table 4 is fixed and the head 2 is moved, the head 2 is moved in the X direction in order to shift the landing pitch of the droplets in the landing line L1 and the landing line L2 shown in FIG. Since there is no need, droplets can be landed with higher precision. For this reason, the uniformity of the thickness of the alignment film and the patterning accuracy can be improved.
[0064]
Fourth embodiment
In the head 2 according to the fourth embodiment of the present invention shown in FIG. 12, the nozzle row 210 of the head 2 according to the third embodiment shown in FIG. 11 is changed to a nozzle row 220 in which the injection holes 21b are arranged at a predetermined pitch. It was done.
The arrangement pitch of the circular injection holes 21b is the same pitch P as the arrangement pitch of the injection holes 21a of the nozzle row 200.0And
In the second embodiment, the diameter of the injection hole is changed by applying the pulse C to the piezo element 27. However, in the present embodiment, the piezo element 27 is not used, and the diameter r of the injection hole 21 b of the nozzle row 220 is set.1And the diameter r of the injection hole 21a of the nozzle row 2000Is immutable.
[0065]
The pulse S is applied to the nozzle row 200 via the head driver 3, and the above-described pulse S ′ is applied to the nozzle row 220. As a result, the droplet Dp1 is ejected from the nozzle row 200, and the droplet Dp2 is ejected from the nozzle row 220.
Except for the above, the fourth embodiment is the same as the previous embodiments. The head 2 illustrated in FIG. 12 has, for example, a pitch P2The raw material droplets are ejected while moving at a pitch twice as large as the above. The diameter r of the injection hole 21a0Also, as in the case of the second embodiment, the diameter r of the injection hole 21b is1It is preferably at least twice, preferably at least three times, from the viewpoint of discharging the droplets Dp1 and Dp2, respectively.
Other detailed description is omitted here.
[0066]
According to the fourth embodiment as well, the impact pattern shown in FIG. 5 can be obtained as before. Therefore, the same effect as in the above-described embodiment can be obtained.
In addition, in the present embodiment, the diameter r of the injection holes 21a and 21b0, R1Is constant, the sizes of the droplets Dp1 and Dp2 can be defined with higher precision, and the film thickness can be further uniformed.
[0067]
Fifth embodiment
The ejection amount of the head 2 varies depending on the ejection cycle, that is, the repetition frequency, even for the same head.
FIG. 13 is a graph showing the relationship between the repetition frequency and the discharge amount. In FIG. 13, the horizontal axis represents the repetition frequency [kHz], and the vertical axis represents the discharge amount [ng] for each nozzle 20.
[0068]
FIG. 13 shows that the ejection amount decreases as the repetition frequency increases. Due to the inverse relationship between the repetition frequency and the discharge amount, when a required amount of the alignment film liquid is applied over a wide range, the relative moving speed of the head 2 and the substrate 7 becomes slow and the tact time becomes long. May occur.
In order to solve this disadvantage, in the fifth embodiment, as shown in FIG. 14, a head in which a plurality of heads 2 according to the third embodiment are combined is used.
[0069]
In the head 2 shown in FIG. 14, two pairs of the nozzle row 200 and the nozzle row 210 according to the third embodiment shown in FIG. 11 are arranged in parallel.
Conditions such as the arrangement pitch of the injection holes 21a in each nozzle row and the pitch between the nozzle rows are the same as in the case of the third embodiment.
A pulse S is applied to the nozzle row 200, and a pulse W is applied to the nozzle row 210.
Thereby, even if the nozzle 2 according to the fifth embodiment is used, the impact pattern shown in FIG. 5 can be obtained.
[0070]
In the fifth embodiment, since the number of nozzles 20 for discharging the alignment film liquid is larger than in the above-described embodiment, the alignment film can be formed over a wide range at a time. Therefore, it is possible to shorten the tact time for forming the alignment film as compared with the case of the above-described embodiment.
Needless to say, the tact time can be further reduced by further increasing the number of nozzle rows to be combined.
It is needless to say that a similar effect can be obtained by using the nozzle row 220 shown in FIG. 12 instead of the nozzle row 210 and applying the pulse S ′ to the nozzle row 220.
[0071]
The above embodiment is an example for describing the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible. For example, in the above embodiment, different drive waveforms are given for each nozzle row, but the same drive waveform is given to each nozzle of one nozzle row in common. However, in the present invention, it is also possible to give a different drive waveform to each nozzle individually.
In the case of the piezo-type inkjet nozzle, even when the same drive waveform is given to the same one nozzle at the start of the discharge operation and after the drive is stabilized after a predetermined time from the start of the discharge, FIG. As shown, it is known that the size of the discharged droplet Dp is different.
Further, even when the same drive waveform is commonly applied to the nozzles 20 of the nozzle row in which the same nozzles 20 are arranged, the size of each droplet Dp of the landing line L3 formed by ejection is limited. It is known that there is variation for each nozzle 20 as shown in FIG.
In the present invention, by taking into account such a variation in the size of the droplet Dp, the applied drive waveform is changed for each nozzle 20 to absorb fluctuations and variations in the ejection conditions, thereby achieving higher precision formation. A membrane can be realized.
[0072]
Further, a test ejection may be performed when the head 2 is replaced, the size of the droplet Dp may be measured and observed, and the result may be fed back to be reflected in the driving parameters of the head driver 3. This makes it possible to suppress in advance the fluctuation in the size of the droplet Dp immediately after the start of the discharge operation, and to achieve effects such as stabilization of film formation quality, reduction of maintenance time, and reduction of discharge condition indexing time. it can.
Further, the present invention can be applied not only to the production of an alignment film but also to the production of any film using an inkjet method. Further, the present invention is not limited to a liquid crystal display device, and the present invention can be applied to any display device using an alignment film and a method for manufacturing the same.
[0073]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a film forming apparatus having a uniform film thickness, no unevenness, good patterning accuracy, and a reduced tact time.
It is also possible to provide a film forming method which is uniform in film thickness, does not cause unevenness, has good patterning accuracy, and can suppress tact time.
Further, according to the present invention, it is possible to provide a display device in which the thickness of the alignment film is uniform and uniform, the patterning accuracy is good, and the tact time for production can be suppressed.
Further, it is possible to provide a method for manufacturing a display device, in which the thickness of the alignment film is uniform and uniform, the patterning accuracy is good, and the tact time can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a film forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2A is a cross-sectional view illustrating a schematic structure of a main part of a nozzle of an inkjet head according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a cross-sectional view illustrated in FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a state in which droplets are discharged using a nozzle.
FIG. 3A is a diagram illustrating a state in which a pulse is applied to the nozzle illustrated in FIG. 2 to discharge one droplet of a first size by applying one driving voltage; FIG. 3B is a diagram illustrating a state in which a pulse applies two drive voltages to eject a droplet of a second size.
FIG. 4 is a diagram showing the ink jet head according to the first embodiment of the present invention and the movement at the time of film formation from the side of the droplet ejection holes.
FIG. 5 is an example of a droplet landing pattern obtained by the present invention.
FIGS. 6A to 6C are cross-sectional views illustrating an example of a method for manufacturing a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 7 (d) to 7 (f) are cross-sectional views illustrating an example of a method for manufacturing a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention, following FIGS. 6 (a) to 6 (c).
FIGS. 8G and 8H are cross-sectional views, following FIGS. 7D to 7F, illustrating an example of a method for manufacturing a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
9A is a cross-sectional view illustrating a schematic structure of a main part of a nozzle of an inkjet head according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 9B is a cross-sectional view of FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a state in which droplets are ejected using the illustrated nozzle.
FIG. 10 is a diagram showing an ink jet head according to a second embodiment of the present invention and the movement during film formation from the side of the droplet ejection holes.
FIG. 11 is a diagram illustrating an inkjet head according to a third embodiment of the present invention, as viewed from a droplet ejection hole side.
FIG. 12 is a diagram illustrating an inkjet head according to a fourth embodiment of the present invention, as viewed from a droplet ejection hole side.
FIG. 13 is a graph showing a relationship between a discharge repetition frequency and a discharge amount of the inkjet head according to one embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram illustrating an ink jet head according to a fifth embodiment of the present invention, as viewed from a droplet ejection hole side.
FIG. 15 (a) is a diagram showing a change in droplet size at the start of ejection and after drive stabilization when a conventional inkjet head is used, and FIG. 15 (b) is the same. FIG. 9 is a diagram showing variations in droplet size when the same conventional drive waveform is applied to a nozzle row in which nozzles are arranged.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Orientation film supply apparatus, 2 ... Ink jet head, 3 ... Ink jet head driver, 4 ... XY table, 5 ... Computer, 6 ... XY table driver, 7 ... Substrate, 10 ... Film forming apparatus, 20, 25 ... Nozzle, 21 ... Injection tube, 21a, 21b ... Injection hole, 22, 27 ... Piezo element, 23 ... Cavity 30 ... Back substrate, 31 ... Display electrode, 31a ... Electrode surface, 32 ... Wiring, 33, 54 ... Alignment film , 34: roller, 35: rubbing cloth, 36: rubbing roller, 40: rear panel, 50: front substrate, 51: color filter layer, 51r: red filter, 51g: green filter, 51b: blue filter, 52: protective film 53, common electrode, 55, front panel, 57, spacer 60, liquid crystal, 62, 64, polarizing plate, 70, liquid crystal display device, 200, 2 0,220 ... nozzle array, Dp, Dp1, Dp2 ... droplets, L1~3 ... first to third landing line

Claims (12)

指令信号を受けて、所定のピッチで原料溶液の液滴を着弾させて対象物に前記溶液を塗布する塗布手段と、
前記塗布手段に、着弾した前記液滴の大きさを指示する前記指令信号を出力する制御手段と
を有し、
前記塗布手段は、前記指令信号に応じて、
第1の大きさの前記液滴を配列したストライプ状の第1の着弾ラインと、
前記第1の着弾ラインの間に配置され、当該第1の着弾ラインの各液滴間の領域を補完する、前記第1の大きさの液滴よりも小さい第2の大きさの液滴を配列したストライプ状の第2の着弾ラインと
を形成する
成膜装置。
Receiving a command signal, applying means for applying the solution to a target object by landing droplets of the raw material solution at a predetermined pitch,
The coating unit has a control unit that outputs the command signal that indicates the size of the landed droplet,
The application unit is configured to respond to the command signal,
A first landing line in a stripe shape in which the droplets of the first size are arranged,
A second size droplet, smaller than the first size droplet, is disposed between the first landing lines and complements the area between each droplet of the first landing line. A film forming apparatus for forming an arranged stripe-shaped second landing line.
前記塗布手段は、複数の噴射孔が所定の方向に所定のピッチで等間隔に配列されたノズル列を有し、
前記制御手段は、前記第1の着弾ラインを形成する場合には、前記ノズル列から前記第1の大きさの液滴を噴射させる前記指令信号を前記塗布手段に出力し、前記第2の着弾ラインを形成する場合には、前記ノズル列から前記第2の大きさの液滴を噴射させる前記指令信号を前記塗布手段に出力する
請求項1に記載の成膜装置。
The coating means has a nozzle row in which a plurality of injection holes are arranged at equal intervals in a predetermined direction at a predetermined pitch,
When forming the first landing line, the control unit outputs the command signal for ejecting the droplets of the first size from the nozzle row to the coating unit, and the second landing line 2. The film forming apparatus according to claim 1, wherein when forming a line, the command signal for ejecting the droplet of the second size from the nozzle row is output to the coating unit. 3.
前記塗布手段は、複数の噴射孔が所定の方向に所定のピッチで等間隔に配列され、前記噴射孔の口径が前記指令信号に応じて変化する可変ノズル列を有し、
前記制御手段は、前記第1の着弾ラインを形成する場合には、前記可変ノズル列の口径を大きくさせて前記第1の大きさの液滴を噴射させ、前記第2の着弾ラインを形成する場合には、前記可変ノズル列の口径を小さくさせて前記第2の大きさの液滴を噴射させる前記指令信号を前記塗布手段に出力する
請求項1に記載の成膜装置。
The application means has a variable nozzle row in which a plurality of injection holes are arranged at regular intervals in a predetermined direction at a predetermined pitch, and the diameter of the injection holes changes according to the command signal.
When forming the first landing line, the control unit increases the diameter of the variable nozzle row and ejects the droplet of the first size to form the second landing line. 2. The film forming apparatus according to claim 1, wherein in the case, the command signal for causing the diameter of the variable nozzle row to be small and ejecting the droplet of the second size is output to the coating unit.
前記塗布手段は、複数の噴射孔が所定の方向に所定のピッチで等間隔に配列された第1のノズル列と、当該第1のノズル列に対し、噴射孔が所定ピッチずれて並列に配置された第2のノズル列を有し、
前記制御手段は、前記第1のノズル列から前記第1の大きさの液滴を噴射させ、前記第2のノズル列から前記第2の大きさの液滴を噴射させる前記指令信号を前記塗布手段に出力する
請求項1に記載の成膜装置。
The coating means includes: a first nozzle row in which a plurality of injection holes are arranged at regular intervals at a predetermined pitch in a predetermined direction; and the injection holes are arranged in parallel with the first nozzle row at a predetermined pitch. A second nozzle row,
The control unit is configured to apply the command signal for ejecting the droplets of the first size from the first nozzle row and ejecting the droplets of the second size from the second nozzle row. 2. The film forming apparatus according to claim 1, wherein the film is output to a means.
前記第2のノズル列の各噴射孔の口径は、前記第1のノズル列の各噴射孔の口径よりも小さい
請求項4に記載の成膜装置。
The film forming apparatus according to claim 4, wherein the diameter of each injection hole of the second nozzle row is smaller than the diameter of each injection hole of the first nozzle row.
着弾した前記液滴は円形状をなし、着弾した前記第1の大きさの液滴の直径は、着弾した前記第2の大きさの液滴の直径の2倍以上である
請求項1に記載の成膜装置。
2. The landed droplet having a circular shape, and the diameter of the landed first size droplet is at least twice the diameter of the landed second size droplet. 3. Film forming equipment.
第1の大きさの原料液滴を対象物に所定のピッチで着弾させてなるストライプ状の第1の着弾ラインと、前記第1の着弾ラインの間に配置され、当該第1の着弾ラインの各液滴間の領域を補完する、前記第1の大きさの液滴よりも小さい第2の大きさの液滴を着弾させてなるストライプ状の第2の着弾ラインとを形成させて、前記対象物に所定の厚さの膜を生成する
成膜方法。
A first droplet of a first size is disposed between a first landing line in a stripe shape formed by landing a raw material droplet of a first size on a target at a predetermined pitch, and the first landing line is arranged between the first landing line and the first landing line. Forming a second landing line in the form of a stripe formed by landing droplets of a second size smaller than the droplets of the first size to complement a region between the droplets, A film forming method for forming a film having a predetermined thickness on an object.
着弾した前記液滴は円形状をなし、着弾した前記第1の大きさの液滴の直径は、着弾した前記第2の大きさの液滴の直径の2倍以上である
請求項7に記載の成膜方法。
8. The landed droplet having a circular shape, and the diameter of the landed first size droplet is at least twice the diameter of the landed second size droplet. 9. Film formation method.
電極を備える一対の基板間に被配向素子を保持し、前記電極への電圧印加によって前記被配向素子の配向方向を変化させて、光量の調整を行なって画像を表示する表示装置であって、
第1の大きさの原料液滴を前記基板に所定のピッチで着弾させてなるストライプ状の第1の着弾ラインと、前記第1の着弾ラインの間に配置され、当該第1の着弾ラインの各液滴間の領域を補完する、前記第1の大きさの液滴よりも小さい第2の大きさの液滴を着弾させてなるストライプ状の第2の着弾ラインとが形成されて生成され、前記被配向素子を挟持して所定の方向に配向させる配向膜
を有する
表示装置。
A display device that holds an element to be aligned between a pair of substrates including electrodes, changes the alignment direction of the element to be aligned by applying a voltage to the electrode, adjusts the amount of light, and displays an image,
A first landing line having a stripe shape formed by landing material droplets of a first size on the substrate at a predetermined pitch, and a first landing line; A second landing line in a stripe shape formed by landing a droplet of a second size smaller than the droplet of the first size, which complements an area between the droplets, is formed and generated. And a display device having an alignment film that holds the element to be aligned and aligns the element in a predetermined direction.
前記被配向素子は液晶である
請求項9に記載の表示装置。
The display device according to claim 9, wherein the element to be aligned is a liquid crystal.
電極を備える一対の基板間に被配向素子を保持し、前記電極への電圧印加によって前記被配向素子の配向方向を変化させて、光量の調整を行なって画像を表示する表示装置の製造方法であって、
前記基板に前記電極を形成する工程と、
第1の大きさの原料液滴を、前記電極が形成された前記基板に所定のピッチで着弾させてなるストライプ状の第1の着弾ラインと、当該第1の着弾ラインの各液滴間の領域を補完する、前記第1の大きさの液滴よりも小さい第2の大きさの液滴を、前記第1の着弾ラインの間に着弾させてなるストライプ状の第2の着弾ラインとを形成して配向膜を生成する工程と、
前記一対の基板を、前記配向膜が形成された面を対向させて組立て、前記配向膜間に前記被配向素子を封入して所定の方向に配向させる工程と
を有する
表示装置の製造方法。
A method for manufacturing a display device that holds an element to be aligned between a pair of substrates provided with electrodes, changes the alignment direction of the element to be aligned by applying a voltage to the electrode, adjusts the amount of light, and displays an image. So,
Forming the electrode on the substrate;
A stripe-shaped first landing line formed by landing, at a predetermined pitch, a raw material droplet having a first size on the substrate on which the electrode is formed, and between the droplets of the first landing line. A second landing line having a stripe shape formed by landing a droplet of a second size smaller than the droplet of the first size, which complements an area, between the first landing lines. Forming and forming an alignment film;
And assembling the pair of substrates with the surfaces on which the alignment films are formed facing each other, enclosing the element to be aligned between the alignment films and aligning the devices in a predetermined direction.
前記被配向素子は液晶である
請求項11に記載の表示装置の製造方法。
The method for manufacturing a display device according to claim 11, wherein the alignment target element is a liquid crystal.
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