ノズル、液晶材料吐出装置、ノズル製造方法、ノズル製造装置
【課題】長期にわたって安定した液滴の精度を保つための技術を提供する。
【解決手段】液晶材料吐出装置のノズルの貫通孔２０２内には、ノズル本体２０１の表面を露出させた状態で、吐出口付近の外周側面をパーフルオロアルキル基を有する高分子化合物から成る撥液被膜で覆う。液滴がノズルの表面に接触しても拡がらないので、ノズル先端に液溜まりが生じず、吐出不良が生じない。また、貫通孔２０２内に気泡が付着せず、吐出方向不良や異物混入が生じない。
【解決手段】液晶材料吐出装置のノズルの貫通孔２０２内には、ノズル本体２０１の表面を露出させた状態で、吐出口付近の外周側面をパーフルオロアルキル基を有する高分子化合物から成る撥液被膜で覆う。液滴がノズルの表面に接触しても拡がらないので、ノズル先端に液溜まりが生じず、吐出不良が生じない。また、貫通孔２０２内に気泡が付着せず、吐出方向不良や異物混入が生じない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶材料などを液滴として吐出させるための液体材料吐出ノズルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ブラウン管を使った表示装置は広く普及しているが、大画面になるに伴いその奥行きが大きくなってしまうという欠点があり、ノート型コンピュータや携帯電話、ＰＤＡといった各種携帯用電子機器の発展に伴って、これらに適用できる軽薄短小型の平板表示装置の開発が進んでいる。
【０００３】
例えば、液晶表示装置、プラズマディスプレイ、電界放出ディスプレイ、真空蛍光ディスプレイが挙げられ、この他にもエレクトロルミネセンス（ＥＬ）や発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた手段も開発されてきている。この中で、液晶表示装置は高画質、消費電力および量産化の技術といった点で優位性が認められている。
【０００４】
液晶表示装置は液晶材料をガラス基板で挟み、さらに特定の偏光方向の光のみを透過させる偏光フィルタを前記ガラス基板の前後に配置する事で液晶パネルとし、映像を表示させる装置である。液晶材料は電圧を加える事によって液晶分子の配向が変化する特性を有し、この液晶材料の配向変化を光源からの光のシャッターとして利用する。複雑な映像を表示させる場合には、画素となるマトリクスを格子状に均等配列したドットマトリクスタイプの液晶パネルを用い、各画素に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のような駆動素子を形成することで実現される。
【０００５】
このような液晶表示装置を作製する際に、液晶材料を二枚のガラス基板を貼り合わせた液晶セルに封止する方法として以下のような方法が考案されている。
二枚のガラス基板を貼り合わせ液晶セルとした後に液晶材料を注入する方法として、液晶材料注入口を備えた液晶セルで液晶セル内外の圧力差を用いて液晶材料を注入する方法や、液晶材料注入口および排気口を備えた液晶セルで液晶注入口から液晶材料を注入する方法（特開平７−２８１２００号公報）がある。
【０００６】
しかし、前記のような二枚のガラス基板を貼り合わせた液晶セルに液晶材料を注入する方法では、液晶セルに液晶材料注入口が設けてあるためにこれを紫外線硬化樹脂などの封止材を用いて封止する必要があり、また、封止材の汚染や封止部分からの気泡の混入が生じてしまう。
【０００７】
さらには大型基板での液晶セルでは均一な液晶注入は量産性に欠ける。そこで、ガラス基板上に形成されたシール剤の内側に液晶材料を滴下し、真空容器内でもう一枚のガラス基板を貼り合わせ液晶材料を封止する方法（特開昭６３−１７９３２３号公報）が考案されている。
この方法では基板サイズに対して液晶材料の封止精度が十分満たされ、さらには液晶材料注入口を備える必要がなく液晶表示装置の製造方法として有効な手段である。
【０００８】
ガラス基板上に形成されたシール剤の内側に液晶材料を滴下するための手段として、ガスの圧力を用いて液晶材料を液滴吐出ノズルから滴下する方法（特許公開２００３−２８７７３０号公報）、ピストンを用いて液晶材料自体に圧力をかけ液滴吐出ノズルから液晶材料を吐出する方法（特許公開２００１−２７２６４０号公報）さらには、マイクロシリンジを液滴吐出ノズルとし、液晶材料の計測および吐出を行う方法（特許公開２００６−１０６１５０号公報）等が考案されている。
【特許文献１】特開平７−２８１２００号公報
【特許文献２】特開昭６３−１７９３２３号公報
【特許文献３】特許公開２００３−２８７７３０号公報
【特許文献４】特許公開２００１−２７２６４０号公報
【特許文献５】特許公開２００６−１０６１５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
液晶表示装置の高精度化に伴い、液晶材料の改善に伴う高粘度化や表面張力が低い材料に変わってきており、さらには滴下量、滴下位置の高精度化が求められている。
【００１０】
しかし、前述したようなノズルを介して液晶材料を滴下する手段においては液晶材料がノズル先端部に回り込み不均一な液溜りが生じたり、吐出時に気泡を含んでしまったりすることで、結果として液晶材料の吐出の滞り、吐出位置精度が満たされないといった問題が生じている。
【００１１】
そこで、本発明では液状材料を長期にわたって安定した吐出の精度を保つための液状材料吐出ノズルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明は、内部に貫通孔を有し、前記貫通孔を通った液晶材料が、前記貫通孔の先端の吐出口から吐出されるノズルであって、 前記貫通孔が形成されたノズル本体と、前記ノズル本体の前記吐出口の周囲の外周面に配置され、前記貫通孔の内周面よりも撥液性が高い撥液被膜とを有するノズルである。
また、本発明は、前記撥液被膜が、パーフルオロアルキル基を含む高分子化合物で構成されたノズルである。
また、本発明は、前記撥液被膜が、フッ素樹脂粒子が分散された金属膜で構成されたノズルである。
また、本発明は、上記いずれかのノズルと、前記ノズルに液晶材料を供給するシリンダとを有し、前記貫通孔内の前記液晶材料が間欠的に押し出され、前記液晶材料が液滴となって吐出される液晶材料吐出装置である。
また、本発明は、内部に貫通孔を有し、前記貫通孔を通った液晶材料が、前記貫通孔の先端の吐出口から吐出されるノズルを製造するノズル製造方法であって、前記貫通孔の前記吐出口とは反対側の供給口から、前記貫通孔内に流体を供給し、前記流体を前記吐出口から放出させながら、前記貫通孔を有するノズル本体をパーフルオロアルキル基を含む樹脂原料液中に浸漬し、前記ノズル本体の少なくとも前記吐出口の周囲の部分を前記樹脂原料液で被覆し、前記樹脂原料液を硬化させ、撥液被膜を形成するノズル製造方法である。
また、本発明は、液晶原料が配置される原料容器と、前記原料容器の上方位置で内部に貫通孔が形成されたノズル本体を保持する、保持腕と、前記保持腕を降下させ、前記保持腕に保持された一乃至複数個の前記ノズル本体の下端を前記原料容器に配置された前記液晶原料に浸漬する昇降機構と、前記ノズル本体の上端に接続され、前記貫通孔内に流体を供給するポンプとを有するノズル製造装置である。
【００１３】
液滴を吐出するノズルを構成する部材としては、ガラス、シリコン、ルビー、サファイア、酸化アルミニウム（アルミナ）、ステンレス、といった合金、鉱物、無機物等の剛性材料を用いることができる。
これら材料に機械加工やレーザ加工といった従来の加工手段によって液状材料の通るノズル孔を形成してノズルとする。これにより、液滴吐出位置および位置精度を十分満たす事ができる。
【００１４】
液状材料の吐出液量精度を保つためには、液状材料がノズル部吐出口先端部表面に回りこみ、不均一な液溜りが生じる事を防がなければならない。
この問題を解決するためには、ノズルの表面のうち、特に、吐出口に近い位置に撥液性が高い撥液被膜を形成すれば良いと考えられる。
【００１５】
撥液被膜としては、液晶材料は誘電率の低い溶媒や粘度の高い溶媒が使用されるため、フッ素樹脂やパーフルオロアルキルから構成されるシラン、シラザン等のカップリング剤もしくはポリマーの被膜を用いることができる。
【００１６】
具体的には、サイトップシリーズ（商標、旭硝子株式会社製）、メガファック（商標、大日本インキ化学工業株式会社製）、ディックガード（商標、大日本インキ化学工業株式会社製）、ＦＰＸ−３０Ｇ（商標、ＪＳＲ株式会社製）、オプツールＤＳＸ（商標、ダイキン化学工業社製）、ノベックＥＧＣ−１７２０（商標、住友３Ｍ社製）、Ｐａｔｉｎａｌシリーズ（ｓｕｂｓｔａｎｃｅ ＷＲ１，ＷＲ２，ＷＲ３）（商標、メルク株式会社製）や、この他にもフルオロアルキルシランや少なくともこれを含む樹脂原料を用いることができる。
これらの樹脂原料を重合させてポリマーを形成し、パーフルオロアルキル基を有する高分子化合物から成る撥液被膜とすることができる。
【００１７】
しかし、ノズルの外周面に加え、ノズル内部の貫通孔の表面にも撥液被膜が形成されていると、ノズルの吐出口から貫通孔内に侵入した空気が、貫通孔の内壁面に気泡となって付着してしまう。
この気泡は貫通孔内の液晶材料の流れを乱し、液滴の吐出方向がばらついてしまう。
また、貫通孔内の撥液被膜が剥離すると、細片となって液滴中に混入し、液晶表示装置の品質を悪化させる虞がある。
【００１８】
そこで、本発明の発明者等は、貫通孔内には撥液被膜を形成せずに、ノズルの少なくとも吐出口の周囲に撥液被膜を配置した。
即ち、ガラス、シリコン、ルビー、サファイア、酸化アルミニウム（アルミナ）、ステンレス、といった合金、鉱物、無機物等の剛性材料から成るノズル本体の、少なくとも吐出口に近い外周側面に撥液被膜を配置し、他方、貫通孔内はノズル本体の表面を露出させた。
【００１９】
ノズル本体の表面の撥液性に比べ、パーフルオロアルキル基を有する高分子化合物から成る撥液被膜の撥液性は高く、具体的には、水、アルコール、その他の有機溶媒の接触角は、撥液被膜の方がノズル本体よりも高く、貫通孔内では気泡が形成されず、吐出口近くの外周表面では、液晶材料が撥液被膜に接触しても拡がらず、液溜まりが形成されない。
従って、本発明によれば、吐出精度や液滴の純度を悪化させずに、液状材料のノズル先端部分表面への回り込みを防止することが可能になる。
【００２０】
貫通孔を有するノズル本体をパーフルオロアルキル基を有する樹脂原料液中に浸漬し、ノズルの表面を樹脂原料液で被覆する場合は、貫通孔の吐出口とは反対側に位置する供給口から、貫通孔内に流体を供給し、浸漬する際、浸漬中、及び樹脂原料液から引き上げる際に、吐出口から流体を放出させ、貫通孔内に樹脂原料液が侵入しないようにすることができる。流体は、液体であっても気体であってもよい。
【００２１】
気体を用いる場合、大気、窒素、酸素などをポンプによって連続的に貫通孔内に供給することができる。
液体を用いる場合、樹脂原料液と誘電率が異なり、樹脂原料液と混合しない液体を用いればよい。出来れば誘電率が５以上異なった方が良い。これは、樹脂原料液中に流体が溶解すると、樹脂原料液の濃度が低下するからであり、流体は樹脂原料中で小胞となれば、撥液被膜形成の障害とはならない。
【００２２】
樹脂原料液を構成する物質はパーフルオロアルキル基を含むため、誘電率の値は小さい。樹脂原料液に含有される溶媒も誘電率の値は小さい。
従って、流体に液体を用いる場合、誘電率の高い値を持つ純水、メタノール、アルコール、アセトン、２−プロパノール、ブタノール、アセトニトリル、酢酸などを用いることができる。
【００２３】
また、本発明のノズル製造装置には、ノズルの貫通孔内に流体を一定の速度で送り続けるためのポンプと、ノズルとポンプとを繋ぐ配管を設けることができる。
また、均一な膜厚の撥液被膜を形成するために、昇降機構が、一定速度で上下に移動することが望ましい。
【発明の効果】
【００２４】
吐出される液晶材料の液滴の位置精度および液滴特性が十分満足される。液滴中に剥離小片が混入することがない。着弾位置の精度も高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
(ノズル製造装置)
図１は、本発明のノズル製造装置を示している。
このノズル製造装置は、ボールネジ１０７と保持腕１０３と、原料容器１０８と、ポンプ１０４とを有している。
ボールネジ１０７は、鉛直に配置されており、保持腕１０３が取り付けられている。
【００２６】
ボールネジ１０７はステッピングモータ１０６に接続され、ステッピングモータ１０６の回転によって回転し、その回転に伴い、保持腕１０３が上下方向に昇降移動するように構成されている。
保持腕１０３には、複数のコネクタ１０２が固定されており、各コネクタ１０２には、ノズル１０１が、先端を下方に向けて取り付けられている。
【００２７】
各コネクタ１０２は、配管１０５によってポンプ１０４に接続されており、各コネクタ１０２内には、ポンプ１０４から気体もしくは液体の流体が、配管１０５を通って、一定量、一定速度で導入されるように構成されている。
【００２８】
図２は、ノズル１０１の概要図である。このノズル１０１は、ルビーからなるノズル本体２０１の内部に、レーザ加工によって点線で示されている直線状の貫通孔２０２が形成されている。ノズル本体２０１の上部には、外周にネジ溝２０４が形成されたステンレス製のネジ部材２０３が装着されており、このネジ部材２０３がコネクタ１０２に取り付けられている。
【００２９】
ネジ部材２０３の反対側は先窄まりに形成され、直線状の貫通孔２０２の一端は、先窄まりの先端に開放されており、開放された部分によって液晶材料を吐出するための吐出口が形成されている。
【００３０】
図３は、ノズル１０１の先窄まりの先端部分の断面図である。ルビーから成るノズル本体３０１に液状材料を吐出するための吐出口３０２が配置されている。ノズル孔の液状材料吐出口３０２の開口径は０．３ｍｍ、ノズル先端部の肉厚３０１は０．１ｍｍである。また、ノズル外形として、先端部からの傾斜角度はノズル孔に対して１０°である。
【００３１】
各ノズル１０１の下方には、原料容器１０８が配置されている。原料容器１０８の内部には、樹脂原料液１０９が配置されている(ここでは、樹脂原料液に、ダイキン工業（株）製、オプツールＤＳＸ（商標）を用いた)。
各ノズル１０１はネジ部材２０３が上、先窄まりの先端が下に向けて保持腕１０３に取り付けられており、従って、吐出口を有する先窄まりの先端が、原料容器１０８内部の樹脂原料液１０９の液面に向けられており、ポンプ１０４を動作させ、各ノズル１０１内に流体を供給して、各ノズル１０１の下端の吐出口から流体を放出させながら保持腕１０３を降下させると、ノズル１０１の下部が、樹脂原料液１０９内に浸漬され、ノズル１０１の下部の外周表面が樹脂原料液１０９と接触する。
【００３２】
一定時間浸漬した後、保持腕１０３を上昇させ、各ノズル１０１を樹脂原料液１０９の液面上に移動させた。上方への移動速度は５ｍｍ／秒にした。
浸漬する際、浸漬中、液面上に移動させる際には、各ノズル１０１の下端の吐出口から流体を放出させておき、貫通孔２０２の内部に樹脂原料液が侵入しないようにしておいた。
【００３３】
ノズル１０１の下端の吐出口から流体を放出させながら、一定時間保持し、樹脂原料液中に含まれる溶剤を蒸発させた。
ノズル１０１をコネクタ１０２から外し、さらに１０時間風乾すると、図４に示すように、ノズル本体４０１の表面に、パーフルオロアルキル基を有する高分子化合物から成る撥液被膜４０２が形成される。
貫通孔内部には、撥液被膜は形成されておらず、ノズル本体の表面が露出されている。
最後に、撥液被膜は、フッ素系溶媒であるハイドロフルオロエーテルにて１５分間超音波洗浄した。
【００３４】
なお、図４は、図３の符号Ａで示した部分である。
図５は、本発明の液晶材料吐出装置であり、符号５０３は、上記製造方法によって製造したノズルを示している。
【００３５】
この液晶材料吐出装置は、シリンジ５０１内に溜めた液状材料をピストン５０４にてシリンジ５０１内の液状材料に圧力をかけ、ノズル接続部５０２に接続しているノズル５０３から液状材料を吐出する機構となっている。
【００３６】
また、液晶材料はタンクへ接続されている配管５０５により供給される。ピストン５０４は、ステッピングモータ５０６により駆動するボールネジ５０７によってピストンコネクタ５０８部が上下に動作し駆動する機構となっている。これらは架台５０９によって一体型となっている。
ピストン５０４の上下動によって、一定量の液晶材料が液滴となって、ノズル５０３の吐出口から下方の液晶基板上に吐出される。
【実施例１】
【００３７】
φ０．３ｍｍの吐出口を有するノズル５０３を用い、液晶材料の液滴吐出試験を行った。
前記撥液被膜４０２を有さず、ルビーから成るノズル本体４０１が露出したノズルによって液晶材料を吐出すると、図６(ａ)に示すように、ノズルの側面に液晶材料が接触したときに液晶材料がノズルの表面上を広がり、ノズルの先端が液溜まり６０３で覆われた状態になってしまう。
【００３８】
実験では、液晶材料としてネマチック液晶を用い、１８６ミリ秒間隔で２μＬの吐出を２４９回連続吐出すると、ルビーから成るノズル本体が露出したノズルでは、図１１の写真に示すような液溜まりが形成された。液溜まり６０３によってノズルの吐出口が覆われると、液晶材料の液滴を吐出できなくなる。
【００３９】
本発明の液晶材料吐出装置では、ノズルの吐出口に近い外周表面が撥液被膜で被覆されているので、図６(ｂ)に示すように、液溜まりが形成されず、液晶材料の吐出量およびその位置精度が十分満たされる。本発明の液晶材料吐出装置の場合、撥液被膜を形成していないノズルと同じ条件で吐出試験を６時間行っても図１２の写真に示すように、液溜まりは生じず、液晶材料の吐出の滞りや不均一な液量での吐出は見られなかった。
さらに、吐出された液晶材料には撥液被膜に由来する微小片等の汚染は見られなかった。液滴の吐出精度も高く、着弾位置の誤差が少なかった。
【実施例２】
【００４０】
ステンレス製のノズルを用いて、実施例１に示したような液晶材料の吐出試験を行った例を記載する。
図７は、本発明のノズルの他の例であり、ステンレス製のノズル本体７０１を有している。ノズル本体７０１の内部には、貫通孔７０３が形成されており貫通孔の一端は、ノズル本体７０１の先窄まりの先端に開放されている。
【００４１】
ノズル本体７０１の上部の周囲には、ネジ溝７０２が形成されており、図１のノズル製造装置のコネクタ１０２に、先窄まりの先端を鉛直下方に向けて取り付けられるように構成されている。貫通孔７０３、及び吐出口は、φ０．４ｍｍである。このノズルは機械加工により加工され、電解研磨処理が行なわれている。
【００４２】
先窄まりの先端の拡大図を、図８に示す。
吐出口８０２の開口径は０．４ｍｍ、ノズル先端部の肉厚は０．１５ｍｍ、ノズル先端部の傾斜角度は貫通孔の中心軸線に対して３０°である。
このノズルは、上記ノズル製造装置によって、貫通孔７０３内には、ノズル本体７０１の表面が露出した状態で、ノズル本体７０１の外周表面に撥液被膜が形成されている。
【００４３】
樹脂原料液には、住友３Ｍ（株）製ノベックＥＧＣ−１７２０（商標)を用い、流体に純水を用いて形成した。純水は、ノズル１個あたり５ｍＬ／分〜１０ｍＬ／分の流速で送った。引き上げ速度は１ｍｍ／秒にした。
【００４４】
引き上げ後、ポンプを停止し、純水を放出させずに１０分間風乾した後、取り外し、１００℃で３０分間加熱処理を行い、さらに２４時間風乾して撥液被膜をノズル外側表面にコーティングした。この状態を図９に示す。少なくとも、吐出口に近い外周表面を構成する先端部分９０１に撥液被膜９０２が形成されている。図９は、図８の符号Ｂで示された部分の拡大図である。
撥液被膜が吐出口に近い外周表面に形成されていないノズルと、形成されているノズルを上記液晶材料吐出装置に装着し、エマチック液晶材料の吐出試験を行った。
【００４５】
前記撥液被膜９０２を有さず、ステンレスから成るノズル本体７０１が露出したノズルによって液晶材料を吐出すると、図１０(ａ)に示すように、ノズルの側面に液晶材料が接触したときに液晶材料がノズルの表面上を広がり、ノズルの先端が液溜まり１００３で覆われた状態になってしまう。
【００４６】
実験では、液晶材料としてネマチック液晶を用い、１９１ミリ秒間隔で５μＬの吐出を２４９回連続吐出すると、ステンレスから成るノズル本体７０１が露出したノズルでは、図１３の写真に示すような液溜まりが形成された。液溜まり１００３によってノズルの吐出口が覆われると、液晶材料の液滴を吐出できなくなる。
【００４７】
本発明のノズルは、吐出口に近い外周表面が撥液被膜で被覆されているので、図１０(ｂ)に示すように、液溜まりが形成されず、液晶材料の吐出量およびその位置精度が十分満たされる。本発明の液晶材料吐出装置の場合、撥液被膜を形成していないノズルと同じ条件で吐出試験を６時間行っても、図１４の写真に示すように、液溜まりは生じず、液晶材料の吐出の滞りや不均一な液量での吐出は見られなかった。
さらに、吐出された液晶材料には撥液被膜に由来する微小片等の汚染は見られず、また、液滴の吐出精度も高く、液滴の着弾位置の精度も高かった。
【００４８】
上記各実施例では、ルビーやステンレスのノズル本体が貫通孔内に露出されていたが、ノズル本体の表面に非撥液性の膜が配置されている場合、非撥液性の膜もノズル本体に含まれる。要するに、貫通孔内は、撥液被膜が形成されていなければよい。
【００４９】
なお、水と各材料との間の接触角を測定したところ、ステンレス上では６０．５°であり、上記の撥液被膜上では１０９°〜１１０°であった。水のルビー上の接触角は、少なくともステンレスよりも小さい。ステンレスや他の材料を被覆する非撥液性の薄膜上の接触角も少なくともステンレスよりも小さい。
【００５０】
上記のパーフルオロアルキル基を含む樹脂は、化学構造中にパーフルオロアルキル基を主鎖や側鎖に有する高分子化合物であり、単分子膜の場合も含む。パーフルオロアルキル基を有する樹脂も同じ意味である。
【実施例３】
【００５１】
ノズル孔開口径が０．３ｍｍのルビー製ノズル本体の表面に、スパッタリング法により、厚さ２０ｎｍのクロム層と、厚さ３００ｎｍのプラチナ層を記載した順番に積層した。このとき、クロム層とプラチナ層の導電膜は、ノズル本体の表面（外周面）には形成されるが、ノズル本体の貫通孔内壁面は、ノズル本体の影となってスパッタリング粒子が到達せず、導電膜が形成されない。
ニッケルと、カチオン系界面活性剤と、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエタン）粒子とが分散された樹脂原料液を作成し、導電膜が形成された状態のノズル本体３０１を樹脂原料液に浸漬し、電界メッキ法により、ニッケル金属膜中にＰＴＦＥ粒子が分散された状態の撥液被膜（膜厚２０μｍ）を導電膜のプラチナ層表面に形成してノズルを得た。
上述したように、貫通孔内壁面には導電膜は形成されず、ルビーが露出しており、電界メッキ法ではルビーのような絶縁材料に金属膜が析出しないから、貫通孔内壁面には撥液被膜が形成されない。従って、このノズルはノズル本体の表面上だけに撥液被膜が形成されている。
【００５２】
このノズルを図１の液晶材料吐出装置に取り付け、液晶材料としてネマチック液晶を用い、１８６ミリ秒間隔で２μＬの吐出を２４９回連続吐出する液晶材料吐出試験を行ったところ、ノズル先端部やその表面には不均一な液溜まりは見られず、液晶材料の吐出量及びその位置精度が十分満たされていることが分かる。
更に、上記液晶材料吐出試験と同じ条件で４時間連続液晶材料の吐出を行っても、液晶材料の吐出が滞るといった不具合は見られなかった。
以上は、撥液被膜の金属膜としてニッケル金属膜を用いる場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、他の金属膜を用いることもできる。
以上は、導電膜をスパッタリング法により成膜する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、蒸着法で成膜してもよい。蒸着法で成膜する場合も、貫通孔内壁面は、ノズル本体の影となって、導電性材料の蒸気が到達しないので、導電膜が形成されない。
要するに、真空雰囲気中で、スパッタリング粒子や蒸気のような導電材料粒子をノズル本体に到達させて導電膜を形成する方法では、ノズル本体表面には導電膜が形成されるが、貫通孔内壁面は導電材料粒子が到達せず、導電膜が形成されない。従って、導電膜形成後に、電解メッキ法で撥液被膜を形成すれば、ノズル本体表面上に撥液被膜が形成され、貫通孔内壁面には撥液被膜が形成されていないノズルが得られる。
貫通孔の内壁面には撥液被膜が形成されず、ノズル本体の構成材料が露出しており、撥液被膜は、ノズル本体の構成材料（ここではルビー）よりも撥液性が高いので、ノズル表面は貫通孔内壁面よりも撥液性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明のノズル製造装置を説明するための図
【図２】ルビーから成るノズルの概要図
【図３】そのノズルの先端部分を説明するための断面図
【図４】そのノズルの撥液被膜を説明するための図
【図５】本発明の液晶材料吐出装置を説明するための図
【図６】ルビーから成るノズルの、(ａ)：液溜まりが生じた場合の模式図 (ｂ)：液溜まりが生じない場合の模式図
【図７】ステンレスから成るノズルを説明するための図
【図８】そのノズルの先端部分を説明するための断面図
【図９】撥液被膜を説明するための先端部分の拡大図
【図１０】ステンレスから成るノズルの、(ａ)：液溜まりが生じた場合の模式図 (ｂ)：液溜まりが生じない場合の模式図
【図１１】ルビーから成るノズルの液溜まりが生じた場合の写真
【図１２】ルビーから成るノズルの液溜まりが生じない場合の写真
【図１３】ステンレスから成るノズルの液溜まりが生じた場合の写真
【図１４】ステンレスから成るノズルの液溜まりが生じない場合の写真
【符号の説明】
【００５４】
１０１、５０３……ノズル
２０１、３０１、４０１、７０１……ノズル本体
１０３……保持腕
１０８……原料容器
１０９……樹脂原料液
２０２……貫通孔
４０２……撥液被膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶材料などを液滴として吐出させるための液体材料吐出ノズルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ブラウン管を使った表示装置は広く普及しているが、大画面になるに伴いその奥行きが大きくなってしまうという欠点があり、ノート型コンピュータや携帯電話、ＰＤＡといった各種携帯用電子機器の発展に伴って、これらに適用できる軽薄短小型の平板表示装置の開発が進んでいる。
【０００３】
例えば、液晶表示装置、プラズマディスプレイ、電界放出ディスプレイ、真空蛍光ディスプレイが挙げられ、この他にもエレクトロルミネセンス（ＥＬ）や発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた手段も開発されてきている。この中で、液晶表示装置は高画質、消費電力および量産化の技術といった点で優位性が認められている。
【０００４】
液晶表示装置は液晶材料をガラス基板で挟み、さらに特定の偏光方向の光のみを透過させる偏光フィルタを前記ガラス基板の前後に配置する事で液晶パネルとし、映像を表示させる装置である。液晶材料は電圧を加える事によって液晶分子の配向が変化する特性を有し、この液晶材料の配向変化を光源からの光のシャッターとして利用する。複雑な映像を表示させる場合には、画素となるマトリクスを格子状に均等配列したドットマトリクスタイプの液晶パネルを用い、各画素に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のような駆動素子を形成することで実現される。
【０００５】
このような液晶表示装置を作製する際に、液晶材料を二枚のガラス基板を貼り合わせた液晶セルに封止する方法として以下のような方法が考案されている。
二枚のガラス基板を貼り合わせ液晶セルとした後に液晶材料を注入する方法として、液晶材料注入口を備えた液晶セルで液晶セル内外の圧力差を用いて液晶材料を注入する方法や、液晶材料注入口および排気口を備えた液晶セルで液晶注入口から液晶材料を注入する方法（特開平７−２８１２００号公報）がある。
【０００６】
しかし、前記のような二枚のガラス基板を貼り合わせた液晶セルに液晶材料を注入する方法では、液晶セルに液晶材料注入口が設けてあるためにこれを紫外線硬化樹脂などの封止材を用いて封止する必要があり、また、封止材の汚染や封止部分からの気泡の混入が生じてしまう。
【０００７】
さらには大型基板での液晶セルでは均一な液晶注入は量産性に欠ける。そこで、ガラス基板上に形成されたシール剤の内側に液晶材料を滴下し、真空容器内でもう一枚のガラス基板を貼り合わせ液晶材料を封止する方法（特開昭６３−１７９３２３号公報）が考案されている。
この方法では基板サイズに対して液晶材料の封止精度が十分満たされ、さらには液晶材料注入口を備える必要がなく液晶表示装置の製造方法として有効な手段である。
【０００８】
ガラス基板上に形成されたシール剤の内側に液晶材料を滴下するための手段として、ガスの圧力を用いて液晶材料を液滴吐出ノズルから滴下する方法（特許公開２００３−２８７７３０号公報）、ピストンを用いて液晶材料自体に圧力をかけ液滴吐出ノズルから液晶材料を吐出する方法（特許公開２００１−２７２６４０号公報）さらには、マイクロシリンジを液滴吐出ノズルとし、液晶材料の計測および吐出を行う方法（特許公開２００６−１０６１５０号公報）等が考案されている。
【特許文献１】特開平７−２８１２００号公報
【特許文献２】特開昭６３−１７９３２３号公報
【特許文献３】特許公開２００３−２８７７３０号公報
【特許文献４】特許公開２００１−２７２６４０号公報
【特許文献５】特許公開２００６−１０６１５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
液晶表示装置の高精度化に伴い、液晶材料の改善に伴う高粘度化や表面張力が低い材料に変わってきており、さらには滴下量、滴下位置の高精度化が求められている。
【００１０】
しかし、前述したようなノズルを介して液晶材料を滴下する手段においては液晶材料がノズル先端部に回り込み不均一な液溜りが生じたり、吐出時に気泡を含んでしまったりすることで、結果として液晶材料の吐出の滞り、吐出位置精度が満たされないといった問題が生じている。
【００１１】
そこで、本発明では液状材料を長期にわたって安定した吐出の精度を保つための液状材料吐出ノズルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明は、内部に貫通孔を有し、前記貫通孔を通った液晶材料が、前記貫通孔の先端の吐出口から吐出されるノズルであって、 前記貫通孔が形成されたノズル本体と、前記ノズル本体の前記吐出口の周囲の外周面に配置され、前記貫通孔の内周面よりも撥液性が高い撥液被膜とを有するノズルである。
また、本発明は、前記撥液被膜が、パーフルオロアルキル基を含む高分子化合物で構成されたノズルである。
また、本発明は、前記撥液被膜が、フッ素樹脂粒子が分散された金属膜で構成されたノズルである。
また、本発明は、上記いずれかのノズルと、前記ノズルに液晶材料を供給するシリンダとを有し、前記貫通孔内の前記液晶材料が間欠的に押し出され、前記液晶材料が液滴となって吐出される液晶材料吐出装置である。
また、本発明は、内部に貫通孔を有し、前記貫通孔を通った液晶材料が、前記貫通孔の先端の吐出口から吐出されるノズルを製造するノズル製造方法であって、前記貫通孔の前記吐出口とは反対側の供給口から、前記貫通孔内に流体を供給し、前記流体を前記吐出口から放出させながら、前記貫通孔を有するノズル本体をパーフルオロアルキル基を含む樹脂原料液中に浸漬し、前記ノズル本体の少なくとも前記吐出口の周囲の部分を前記樹脂原料液で被覆し、前記樹脂原料液を硬化させ、撥液被膜を形成するノズル製造方法である。
また、本発明は、液晶原料が配置される原料容器と、前記原料容器の上方位置で内部に貫通孔が形成されたノズル本体を保持する、保持腕と、前記保持腕を降下させ、前記保持腕に保持された一乃至複数個の前記ノズル本体の下端を前記原料容器に配置された前記液晶原料に浸漬する昇降機構と、前記ノズル本体の上端に接続され、前記貫通孔内に流体を供給するポンプとを有するノズル製造装置である。
【００１３】
液滴を吐出するノズルを構成する部材としては、ガラス、シリコン、ルビー、サファイア、酸化アルミニウム（アルミナ）、ステンレス、といった合金、鉱物、無機物等の剛性材料を用いることができる。
これら材料に機械加工やレーザ加工といった従来の加工手段によって液状材料の通るノズル孔を形成してノズルとする。これにより、液滴吐出位置および位置精度を十分満たす事ができる。
【００１４】
液状材料の吐出液量精度を保つためには、液状材料がノズル部吐出口先端部表面に回りこみ、不均一な液溜りが生じる事を防がなければならない。
この問題を解決するためには、ノズルの表面のうち、特に、吐出口に近い位置に撥液性が高い撥液被膜を形成すれば良いと考えられる。
【００１５】
撥液被膜としては、液晶材料は誘電率の低い溶媒や粘度の高い溶媒が使用されるため、フッ素樹脂やパーフルオロアルキルから構成されるシラン、シラザン等のカップリング剤もしくはポリマーの被膜を用いることができる。
【００１６】
具体的には、サイトップシリーズ（商標、旭硝子株式会社製）、メガファック（商標、大日本インキ化学工業株式会社製）、ディックガード（商標、大日本インキ化学工業株式会社製）、ＦＰＸ−３０Ｇ（商標、ＪＳＲ株式会社製）、オプツールＤＳＸ（商標、ダイキン化学工業社製）、ノベックＥＧＣ−１７２０（商標、住友３Ｍ社製）、Ｐａｔｉｎａｌシリーズ（ｓｕｂｓｔａｎｃｅ ＷＲ１，ＷＲ２，ＷＲ３）（商標、メルク株式会社製）や、この他にもフルオロアルキルシランや少なくともこれを含む樹脂原料を用いることができる。
これらの樹脂原料を重合させてポリマーを形成し、パーフルオロアルキル基を有する高分子化合物から成る撥液被膜とすることができる。
【００１７】
しかし、ノズルの外周面に加え、ノズル内部の貫通孔の表面にも撥液被膜が形成されていると、ノズルの吐出口から貫通孔内に侵入した空気が、貫通孔の内壁面に気泡となって付着してしまう。
この気泡は貫通孔内の液晶材料の流れを乱し、液滴の吐出方向がばらついてしまう。
また、貫通孔内の撥液被膜が剥離すると、細片となって液滴中に混入し、液晶表示装置の品質を悪化させる虞がある。
【００１８】
そこで、本発明の発明者等は、貫通孔内には撥液被膜を形成せずに、ノズルの少なくとも吐出口の周囲に撥液被膜を配置した。
即ち、ガラス、シリコン、ルビー、サファイア、酸化アルミニウム（アルミナ）、ステンレス、といった合金、鉱物、無機物等の剛性材料から成るノズル本体の、少なくとも吐出口に近い外周側面に撥液被膜を配置し、他方、貫通孔内はノズル本体の表面を露出させた。
【００１９】
ノズル本体の表面の撥液性に比べ、パーフルオロアルキル基を有する高分子化合物から成る撥液被膜の撥液性は高く、具体的には、水、アルコール、その他の有機溶媒の接触角は、撥液被膜の方がノズル本体よりも高く、貫通孔内では気泡が形成されず、吐出口近くの外周表面では、液晶材料が撥液被膜に接触しても拡がらず、液溜まりが形成されない。
従って、本発明によれば、吐出精度や液滴の純度を悪化させずに、液状材料のノズル先端部分表面への回り込みを防止することが可能になる。
【００２０】
貫通孔を有するノズル本体をパーフルオロアルキル基を有する樹脂原料液中に浸漬し、ノズルの表面を樹脂原料液で被覆する場合は、貫通孔の吐出口とは反対側に位置する供給口から、貫通孔内に流体を供給し、浸漬する際、浸漬中、及び樹脂原料液から引き上げる際に、吐出口から流体を放出させ、貫通孔内に樹脂原料液が侵入しないようにすることができる。流体は、液体であっても気体であってもよい。
【００２１】
気体を用いる場合、大気、窒素、酸素などをポンプによって連続的に貫通孔内に供給することができる。
液体を用いる場合、樹脂原料液と誘電率が異なり、樹脂原料液と混合しない液体を用いればよい。出来れば誘電率が５以上異なった方が良い。これは、樹脂原料液中に流体が溶解すると、樹脂原料液の濃度が低下するからであり、流体は樹脂原料中で小胞となれば、撥液被膜形成の障害とはならない。
【００２２】
樹脂原料液を構成する物質はパーフルオロアルキル基を含むため、誘電率の値は小さい。樹脂原料液に含有される溶媒も誘電率の値は小さい。
従って、流体に液体を用いる場合、誘電率の高い値を持つ純水、メタノール、アルコール、アセトン、２−プロパノール、ブタノール、アセトニトリル、酢酸などを用いることができる。
【００２３】
また、本発明のノズル製造装置には、ノズルの貫通孔内に流体を一定の速度で送り続けるためのポンプと、ノズルとポンプとを繋ぐ配管を設けることができる。
また、均一な膜厚の撥液被膜を形成するために、昇降機構が、一定速度で上下に移動することが望ましい。
【発明の効果】
【００２４】
吐出される液晶材料の液滴の位置精度および液滴特性が十分満足される。液滴中に剥離小片が混入することがない。着弾位置の精度も高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
(ノズル製造装置)
図１は、本発明のノズル製造装置を示している。
このノズル製造装置は、ボールネジ１０７と保持腕１０３と、原料容器１０８と、ポンプ１０４とを有している。
ボールネジ１０７は、鉛直に配置されており、保持腕１０３が取り付けられている。
【００２６】
ボールネジ１０７はステッピングモータ１０６に接続され、ステッピングモータ１０６の回転によって回転し、その回転に伴い、保持腕１０３が上下方向に昇降移動するように構成されている。
保持腕１０３には、複数のコネクタ１０２が固定されており、各コネクタ１０２には、ノズル１０１が、先端を下方に向けて取り付けられている。
【００２７】
各コネクタ１０２は、配管１０５によってポンプ１０４に接続されており、各コネクタ１０２内には、ポンプ１０４から気体もしくは液体の流体が、配管１０５を通って、一定量、一定速度で導入されるように構成されている。
【００２８】
図２は、ノズル１０１の概要図である。このノズル１０１は、ルビーからなるノズル本体２０１の内部に、レーザ加工によって点線で示されている直線状の貫通孔２０２が形成されている。ノズル本体２０１の上部には、外周にネジ溝２０４が形成されたステンレス製のネジ部材２０３が装着されており、このネジ部材２０３がコネクタ１０２に取り付けられている。
【００２９】
ネジ部材２０３の反対側は先窄まりに形成され、直線状の貫通孔２０２の一端は、先窄まりの先端に開放されており、開放された部分によって液晶材料を吐出するための吐出口が形成されている。
【００３０】
図３は、ノズル１０１の先窄まりの先端部分の断面図である。ルビーから成るノズル本体３０１に液状材料を吐出するための吐出口３０２が配置されている。ノズル孔の液状材料吐出口３０２の開口径は０．３ｍｍ、ノズル先端部の肉厚３０１は０．１ｍｍである。また、ノズル外形として、先端部からの傾斜角度はノズル孔に対して１０°である。
【００３１】
各ノズル１０１の下方には、原料容器１０８が配置されている。原料容器１０８の内部には、樹脂原料液１０９が配置されている(ここでは、樹脂原料液に、ダイキン工業（株）製、オプツールＤＳＸ（商標）を用いた)。
各ノズル１０１はネジ部材２０３が上、先窄まりの先端が下に向けて保持腕１０３に取り付けられており、従って、吐出口を有する先窄まりの先端が、原料容器１０８内部の樹脂原料液１０９の液面に向けられており、ポンプ１０４を動作させ、各ノズル１０１内に流体を供給して、各ノズル１０１の下端の吐出口から流体を放出させながら保持腕１０３を降下させると、ノズル１０１の下部が、樹脂原料液１０９内に浸漬され、ノズル１０１の下部の外周表面が樹脂原料液１０９と接触する。
【００３２】
一定時間浸漬した後、保持腕１０３を上昇させ、各ノズル１０１を樹脂原料液１０９の液面上に移動させた。上方への移動速度は５ｍｍ／秒にした。
浸漬する際、浸漬中、液面上に移動させる際には、各ノズル１０１の下端の吐出口から流体を放出させておき、貫通孔２０２の内部に樹脂原料液が侵入しないようにしておいた。
【００３３】
ノズル１０１の下端の吐出口から流体を放出させながら、一定時間保持し、樹脂原料液中に含まれる溶剤を蒸発させた。
ノズル１０１をコネクタ１０２から外し、さらに１０時間風乾すると、図４に示すように、ノズル本体４０１の表面に、パーフルオロアルキル基を有する高分子化合物から成る撥液被膜４０２が形成される。
貫通孔内部には、撥液被膜は形成されておらず、ノズル本体の表面が露出されている。
最後に、撥液被膜は、フッ素系溶媒であるハイドロフルオロエーテルにて１５分間超音波洗浄した。
【００３４】
なお、図４は、図３の符号Ａで示した部分である。
図５は、本発明の液晶材料吐出装置であり、符号５０３は、上記製造方法によって製造したノズルを示している。
【００３５】
この液晶材料吐出装置は、シリンジ５０１内に溜めた液状材料をピストン５０４にてシリンジ５０１内の液状材料に圧力をかけ、ノズル接続部５０２に接続しているノズル５０３から液状材料を吐出する機構となっている。
【００３６】
また、液晶材料はタンクへ接続されている配管５０５により供給される。ピストン５０４は、ステッピングモータ５０６により駆動するボールネジ５０７によってピストンコネクタ５０８部が上下に動作し駆動する機構となっている。これらは架台５０９によって一体型となっている。
ピストン５０４の上下動によって、一定量の液晶材料が液滴となって、ノズル５０３の吐出口から下方の液晶基板上に吐出される。
【実施例１】
【００３７】
φ０．３ｍｍの吐出口を有するノズル５０３を用い、液晶材料の液滴吐出試験を行った。
前記撥液被膜４０２を有さず、ルビーから成るノズル本体４０１が露出したノズルによって液晶材料を吐出すると、図６(ａ)に示すように、ノズルの側面に液晶材料が接触したときに液晶材料がノズルの表面上を広がり、ノズルの先端が液溜まり６０３で覆われた状態になってしまう。
【００３８】
実験では、液晶材料としてネマチック液晶を用い、１８６ミリ秒間隔で２μＬの吐出を２４９回連続吐出すると、ルビーから成るノズル本体が露出したノズルでは、図１１の写真に示すような液溜まりが形成された。液溜まり６０３によってノズルの吐出口が覆われると、液晶材料の液滴を吐出できなくなる。
【００３９】
本発明の液晶材料吐出装置では、ノズルの吐出口に近い外周表面が撥液被膜で被覆されているので、図６(ｂ)に示すように、液溜まりが形成されず、液晶材料の吐出量およびその位置精度が十分満たされる。本発明の液晶材料吐出装置の場合、撥液被膜を形成していないノズルと同じ条件で吐出試験を６時間行っても図１２の写真に示すように、液溜まりは生じず、液晶材料の吐出の滞りや不均一な液量での吐出は見られなかった。
さらに、吐出された液晶材料には撥液被膜に由来する微小片等の汚染は見られなかった。液滴の吐出精度も高く、着弾位置の誤差が少なかった。
【実施例２】
【００４０】
ステンレス製のノズルを用いて、実施例１に示したような液晶材料の吐出試験を行った例を記載する。
図７は、本発明のノズルの他の例であり、ステンレス製のノズル本体７０１を有している。ノズル本体７０１の内部には、貫通孔７０３が形成されており貫通孔の一端は、ノズル本体７０１の先窄まりの先端に開放されている。
【００４１】
ノズル本体７０１の上部の周囲には、ネジ溝７０２が形成されており、図１のノズル製造装置のコネクタ１０２に、先窄まりの先端を鉛直下方に向けて取り付けられるように構成されている。貫通孔７０３、及び吐出口は、φ０．４ｍｍである。このノズルは機械加工により加工され、電解研磨処理が行なわれている。
【００４２】
先窄まりの先端の拡大図を、図８に示す。
吐出口８０２の開口径は０．４ｍｍ、ノズル先端部の肉厚は０．１５ｍｍ、ノズル先端部の傾斜角度は貫通孔の中心軸線に対して３０°である。
このノズルは、上記ノズル製造装置によって、貫通孔７０３内には、ノズル本体７０１の表面が露出した状態で、ノズル本体７０１の外周表面に撥液被膜が形成されている。
【００４３】
樹脂原料液には、住友３Ｍ（株）製ノベックＥＧＣ−１７２０（商標)を用い、流体に純水を用いて形成した。純水は、ノズル１個あたり５ｍＬ／分〜１０ｍＬ／分の流速で送った。引き上げ速度は１ｍｍ／秒にした。
【００４４】
引き上げ後、ポンプを停止し、純水を放出させずに１０分間風乾した後、取り外し、１００℃で３０分間加熱処理を行い、さらに２４時間風乾して撥液被膜をノズル外側表面にコーティングした。この状態を図９に示す。少なくとも、吐出口に近い外周表面を構成する先端部分９０１に撥液被膜９０２が形成されている。図９は、図８の符号Ｂで示された部分の拡大図である。
撥液被膜が吐出口に近い外周表面に形成されていないノズルと、形成されているノズルを上記液晶材料吐出装置に装着し、エマチック液晶材料の吐出試験を行った。
【００４５】
前記撥液被膜９０２を有さず、ステンレスから成るノズル本体７０１が露出したノズルによって液晶材料を吐出すると、図１０(ａ)に示すように、ノズルの側面に液晶材料が接触したときに液晶材料がノズルの表面上を広がり、ノズルの先端が液溜まり１００３で覆われた状態になってしまう。
【００４６】
実験では、液晶材料としてネマチック液晶を用い、１９１ミリ秒間隔で５μＬの吐出を２４９回連続吐出すると、ステンレスから成るノズル本体７０１が露出したノズルでは、図１３の写真に示すような液溜まりが形成された。液溜まり１００３によってノズルの吐出口が覆われると、液晶材料の液滴を吐出できなくなる。
【００４７】
本発明のノズルは、吐出口に近い外周表面が撥液被膜で被覆されているので、図１０(ｂ)に示すように、液溜まりが形成されず、液晶材料の吐出量およびその位置精度が十分満たされる。本発明の液晶材料吐出装置の場合、撥液被膜を形成していないノズルと同じ条件で吐出試験を６時間行っても、図１４の写真に示すように、液溜まりは生じず、液晶材料の吐出の滞りや不均一な液量での吐出は見られなかった。
さらに、吐出された液晶材料には撥液被膜に由来する微小片等の汚染は見られず、また、液滴の吐出精度も高く、液滴の着弾位置の精度も高かった。
【００４８】
上記各実施例では、ルビーやステンレスのノズル本体が貫通孔内に露出されていたが、ノズル本体の表面に非撥液性の膜が配置されている場合、非撥液性の膜もノズル本体に含まれる。要するに、貫通孔内は、撥液被膜が形成されていなければよい。
【００４９】
なお、水と各材料との間の接触角を測定したところ、ステンレス上では６０．５°であり、上記の撥液被膜上では１０９°〜１１０°であった。水のルビー上の接触角は、少なくともステンレスよりも小さい。ステンレスや他の材料を被覆する非撥液性の薄膜上の接触角も少なくともステンレスよりも小さい。
【００５０】
上記のパーフルオロアルキル基を含む樹脂は、化学構造中にパーフルオロアルキル基を主鎖や側鎖に有する高分子化合物であり、単分子膜の場合も含む。パーフルオロアルキル基を有する樹脂も同じ意味である。
【実施例３】
【００５１】
ノズル孔開口径が０．３ｍｍのルビー製ノズル本体の表面に、スパッタリング法により、厚さ２０ｎｍのクロム層と、厚さ３００ｎｍのプラチナ層を記載した順番に積層した。このとき、クロム層とプラチナ層の導電膜は、ノズル本体の表面（外周面）には形成されるが、ノズル本体の貫通孔内壁面は、ノズル本体の影となってスパッタリング粒子が到達せず、導電膜が形成されない。
ニッケルと、カチオン系界面活性剤と、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエタン）粒子とが分散された樹脂原料液を作成し、導電膜が形成された状態のノズル本体３０１を樹脂原料液に浸漬し、電界メッキ法により、ニッケル金属膜中にＰＴＦＥ粒子が分散された状態の撥液被膜（膜厚２０μｍ）を導電膜のプラチナ層表面に形成してノズルを得た。
上述したように、貫通孔内壁面には導電膜は形成されず、ルビーが露出しており、電界メッキ法ではルビーのような絶縁材料に金属膜が析出しないから、貫通孔内壁面には撥液被膜が形成されない。従って、このノズルはノズル本体の表面上だけに撥液被膜が形成されている。
【００５２】
このノズルを図１の液晶材料吐出装置に取り付け、液晶材料としてネマチック液晶を用い、１８６ミリ秒間隔で２μＬの吐出を２４９回連続吐出する液晶材料吐出試験を行ったところ、ノズル先端部やその表面には不均一な液溜まりは見られず、液晶材料の吐出量及びその位置精度が十分満たされていることが分かる。
更に、上記液晶材料吐出試験と同じ条件で４時間連続液晶材料の吐出を行っても、液晶材料の吐出が滞るといった不具合は見られなかった。
以上は、撥液被膜の金属膜としてニッケル金属膜を用いる場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、他の金属膜を用いることもできる。
以上は、導電膜をスパッタリング法により成膜する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、蒸着法で成膜してもよい。蒸着法で成膜する場合も、貫通孔内壁面は、ノズル本体の影となって、導電性材料の蒸気が到達しないので、導電膜が形成されない。
要するに、真空雰囲気中で、スパッタリング粒子や蒸気のような導電材料粒子をノズル本体に到達させて導電膜を形成する方法では、ノズル本体表面には導電膜が形成されるが、貫通孔内壁面は導電材料粒子が到達せず、導電膜が形成されない。従って、導電膜形成後に、電解メッキ法で撥液被膜を形成すれば、ノズル本体表面上に撥液被膜が形成され、貫通孔内壁面には撥液被膜が形成されていないノズルが得られる。
貫通孔の内壁面には撥液被膜が形成されず、ノズル本体の構成材料が露出しており、撥液被膜は、ノズル本体の構成材料（ここではルビー）よりも撥液性が高いので、ノズル表面は貫通孔内壁面よりも撥液性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明のノズル製造装置を説明するための図
【図２】ルビーから成るノズルの概要図
【図３】そのノズルの先端部分を説明するための断面図
【図４】そのノズルの撥液被膜を説明するための図
【図５】本発明の液晶材料吐出装置を説明するための図
【図６】ルビーから成るノズルの、(ａ)：液溜まりが生じた場合の模式図 (ｂ)：液溜まりが生じない場合の模式図
【図７】ステンレスから成るノズルを説明するための図
【図８】そのノズルの先端部分を説明するための断面図
【図９】撥液被膜を説明するための先端部分の拡大図
【図１０】ステンレスから成るノズルの、(ａ)：液溜まりが生じた場合の模式図 (ｂ)：液溜まりが生じない場合の模式図
【図１１】ルビーから成るノズルの液溜まりが生じた場合の写真
【図１２】ルビーから成るノズルの液溜まりが生じない場合の写真
【図１３】ステンレスから成るノズルの液溜まりが生じた場合の写真
【図１４】ステンレスから成るノズルの液溜まりが生じない場合の写真
【符号の説明】
【００５４】
１０１、５０３……ノズル
２０１、３０１、４０１、７０１……ノズル本体
１０３……保持腕
１０８……原料容器
１０９……樹脂原料液
２０２……貫通孔
４０２……撥液被膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に貫通孔を有し、前記貫通孔を通った液晶材料が、前記貫通孔の先端の吐出口から吐出されるノズルであって、
前記貫通孔が形成されたノズル本体と、
前記ノズル本体の前記吐出口の周囲の外周面に配置され、前記貫通孔の内周面よりも撥液性が高い撥液被膜とを有するノズル。
【請求項２】
前記撥液被膜が、パーフルオロアルキル基を含む高分子化合物で構成された請求項１記載のノズル。
【請求項３】
前記撥液被膜が、フッ素樹脂粒子が分散された金属膜で構成された請求項１記載のノズル。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のノズルと、
前記ノズルに液晶材料を供給するシリンダとを有し、
前記貫通孔内の前記液晶材料が間欠的に押し出され、前記液晶材料が液滴となって吐出される液晶材料吐出装置。
【請求項５】
内部に貫通孔を有し、前記貫通孔を通った液晶材料が、前記貫通孔の先端の吐出口から吐出されるノズルを製造するノズル製造方法であって、
前記貫通孔の前記吐出口とは反対側の供給口から、前記貫通孔内に流体を供給し、前記流体を前記吐出口から放出させながら、前記貫通孔を有するノズル本体をパーフルオロアルキル基を含む樹脂原料液中に浸漬し、前記ノズル本体の少なくとも前記吐出口の周囲の部分を前記樹脂原料液で被覆し、
前記樹脂原料液を硬化させ、撥液被膜を形成するノズル製造方法。
【請求項６】
液晶原料が配置される原料容器と、
前記原料容器の上方位置で内部に貫通孔が形成されたノズル本体を保持する、保持腕と、
前記保持腕を降下させ、前記保持腕に保持された一乃至複数個の前記ノズル本体の下端を前記原料容器に配置された前記液晶原料に浸漬する昇降機構と、
前記ノズル本体の上端に接続され、前記貫通孔内に流体を供給するポンプとを有するノズル製造装置。
【請求項１】
内部に貫通孔を有し、前記貫通孔を通った液晶材料が、前記貫通孔の先端の吐出口から吐出されるノズルであって、
前記貫通孔が形成されたノズル本体と、
前記ノズル本体の前記吐出口の周囲の外周面に配置され、前記貫通孔の内周面よりも撥液性が高い撥液被膜とを有するノズル。
【請求項２】
前記撥液被膜が、パーフルオロアルキル基を含む高分子化合物で構成された請求項１記載のノズル。
【請求項３】
前記撥液被膜が、フッ素樹脂粒子が分散された金属膜で構成された請求項１記載のノズル。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のノズルと、
前記ノズルに液晶材料を供給するシリンダとを有し、
前記貫通孔内の前記液晶材料が間欠的に押し出され、前記液晶材料が液滴となって吐出される液晶材料吐出装置。
【請求項５】
内部に貫通孔を有し、前記貫通孔を通った液晶材料が、前記貫通孔の先端の吐出口から吐出されるノズルを製造するノズル製造方法であって、
前記貫通孔の前記吐出口とは反対側の供給口から、前記貫通孔内に流体を供給し、前記流体を前記吐出口から放出させながら、前記貫通孔を有するノズル本体をパーフルオロアルキル基を含む樹脂原料液中に浸漬し、前記ノズル本体の少なくとも前記吐出口の周囲の部分を前記樹脂原料液で被覆し、
前記樹脂原料液を硬化させ、撥液被膜を形成するノズル製造方法。
【請求項６】
液晶原料が配置される原料容器と、
前記原料容器の上方位置で内部に貫通孔が形成されたノズル本体を保持する、保持腕と、
前記保持腕を降下させ、前記保持腕に保持された一乃至複数個の前記ノズル本体の下端を前記原料容器に配置された前記液晶原料に浸漬する昇降機構と、
前記ノズル本体の上端に接続され、前記貫通孔内に流体を供給するポンプとを有するノズル製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００８−１７８８５２（Ｐ２００８−１７８８５２Ａ）
【公開日】平成２０年８月７日（２００８．８．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５９５０２（Ｐ２００７−５９５０２）
【出願日】平成１９年３月９日（２００７．３．９）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月７日（２００８．８．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月９日（２００７．３．９）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]