JP2009233539A - パターン形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度に紫外線の入射角度の調整が可能なパターン形成装置を提供する。
【解決手段】ロール状に巻かれたウェブフィルムＷを巻き出す巻出し部２と、巻出し部２により巻き出されたウェブフィルムＷにノズル４１からインクを噴射して塗布することで機能性のパターンを形成するパターン形成部４と、形成されたパターンを乾燥する乾燥部５と、乾燥後のパターンに紫外線を照射する紫外線照射部６と、紫外線照射後のウェブフィルムＷをロール状に巻き取る巻取り部７と、を備え、紫外線照射部６には、紫外線の入射方向に対するウェブフィルムＷの紫外線照射面Ａの傾斜角を変更するガイドロール６３ａが設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、フィルム上に機能性のパターンを形成するパターン形成装置に関する。

ウェブフィルム上に光配向膜材料を塗布し、形成したパターンに対して紫外線を照射することにより、配向機能を付与するパターン形成装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
特開２００８−１２３８８号公報

配向機能の制御は、フィルム表面への紫外線の入射角度の調整により行われるが、紫外線の光源側の構成を変更して入射角度を調整すると、光軸のずれによる配向精度の低下のおそれがある。

そこで、本発明は高精度に紫外線の入射角度の調整が可能なパターン形成装置を提供することを目的とする。

本発明のパターン形成装置は、ロール状に巻かれたフィルム（Ｗ）を巻き出す巻出し部（２）と、前記巻出し部により巻き出されたフィルムにインクジェットノズル（４１）からインクを噴射して塗布することで機能性のパターンを形成するパターン形成部（４）と、形成された前記パターンを乾燥する乾燥部（５）と、乾燥後の前記パターンに紫外線を照射する紫外線照射部（６）と、紫外線照射後のフィルムをロール状に巻き取る巻取り部（７）と、を備え、前記紫外線照射部には、紫外線の入射方向に対する前記フィルムの紫外線照射面（Ａ）の傾斜角を変更する傾斜角変更手段（６３ａ）が設けられていることにより上記課題を解決する。

本発明のパターン形成装置によれば、紫外線の入射方向に対してフィルムの紫外線照射面を傾けることにより、紫外線の入射角度が変更される。これにより、配向機能を有するパターンを形成することが可能となる。特に、入射角度の変更によって、パターン上に形成される駆動液晶のプレチルト角を変更する自由度が高まる。よって、高精度に光軸調整された紫外線光源側構成を変更することなく高精度に紫外線の入射角度の調整が可能となる。

本発明のパターン形成装置の一形態において、前記傾斜角変更手段は、前記フィルムを巻き掛けて前記紫外線照射面を形成する複数本のガイドロール（６３ａ、６３ｂ）の回転軸の位置を変更することにより、前記傾斜角を変更してもよい。この形態によれば、ガイドロールの回転軸の位置を調整することで容易に、且つ高精度に光軸調整された紫外線光源側構成を変更することなく、紫外線照射面の傾斜角を調節することができる。

ガイドロールの回転軸の位置を変更する形態において、前記傾斜角変更手段は、前記ガイドロールの回転軸を前記紫外線の入射方向に対して進退させてもよい。この形態によれば、ガイドロールが一次元方向にのみ動く機構であるため、簡易な構成で且つ、より高精度に傾斜角の調節ができる。

本発明のパターン形成装置の一形態において、前記紫外線照射部には、前記紫外線照射面と紫外線を照射する光源との間の前記紫外線照射面側の近傍に遮光板（６２ｂ）が設けられていてもよい。この形態によれば、フィルムの進行方向に対して前後に可変的に開口できる遮光板を設けることによって、紫外線の照射量を調整することができ、最適な照射量を得ることができる。

本発明のパターン形成装置の一形態において、前記紫外線照射部には、紫外線を偏光する偏光板（６２ａ）が設けられ、前記偏光板は、照射される紫外線の光軸の回りに回転可能であってもよい。この形態によれば、偏光板が回転することにより、紫外線の偏光角度を調整することができる。従って、パターン内の配向方向を制御して、パターン内で配向方向が異なる複数の領域を形成することができ、液晶ディスプレイの視野角を向上させることができる。

本発明のパターン形成装置の一形態において、前記紫外線照射部には、前記紫外線照射面を通過した紫外線を吸収する無反射板（６２ｃ）が設けられていてもよい。この形態によれば、偏光紫外線がフィルムを透過したあと、背面の部品に当たって反射し、再度フィルムに戻り、配向膜制御に影響を与えることを防ぐことができる。

本発明のパターン形成装置の一形態において、前記乾燥部には、乾燥風を送風する送風機構（５１）が設けられ、前記送風機構は、前記乾燥風の送風方向が前記フィルムの搬送方向と平行となるように送風してもよい。この形態によれば、フィルムの搬送方向と平行となるように乾燥風が送風される。従って、フィルムに沿った方向の気流を発生させることで、乾燥風によるパターン崩れを防止することができる。

送風機構が設けられた形態において、前記送風機構の送風速度が、前記フィルムの搬送速度と同速度以上に設定されていてもよい。この形態によれば、パターン崩れを防止しつつ、乾燥効率を向上させることができる。

なお、以上の説明では本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記したが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

以上、説明したように、本発明のパターン形成装置においては、紫外線の入射方向に対してフィルムの紫外線照射面を傾けることにより、紫外線の入射角度が変更される。これにより、配向機能を有するパターンを形成することが可能となる。特に、入射角度の変更によって、パターン上に形成される駆動液晶のプレチルト角を変更する自由度が高まる。よって、高精度に光軸調整された紫外線光源側構成を変更することなく高精度に紫外線の入射角度の調整が可能となる。

図１に本発明の一形態に係るパターン形成装置の概略図を示す。パターン形成装置１は、所定の処理が施されたカラーフィルタ基板（以下、ＣＦ基板と省略する。）に対して、光配向膜を形成する。ＣＦ基板は、ウェブフィルムＷの長手方向に連続的に形成されている。光配向膜は、液晶分子の配列を一定に揃える機能を持つ機能性のパターンである。パターン形成装置１は、ウェブフィルムＷを巻き出す巻出し部としての巻出し装置２と、ウェブフィルムＷの表面を改質して親水性を付与するコロナ装置３と、光配向膜をＣＦ基板上に形成するパターン形成部４と、光配向膜を乾燥させる乾燥部５と、光配向膜に紫外線を照射する紫外線照射部６と、ウェブフィルムＷを巻き取る巻取り部としての巻取り装置７とを備えている。

巻出し装置２は、ロール状に巻かれたウェブフィルムＷを巻き出す。ウェブフィルムＷは、ロール状に巻かれた状態で巻出し装置２に供給され、巻出し装置２と巻取り装置７との間を複数のガイドローラに掛け回されて図示しない駆動源により動力を得て搬送される。コロナ装置３は大気中にコロナ放電を発生させてウェブフィルムＷの表面を改質する。コロナ装置３を設けた場合、ＣＦ基板表面の親水性が向上し、光配向膜材料がなじみやすくなる。

パターン形成部４は、インクとしての光反応性を有する液状の光配向膜材料を吐出するノズル４１と、ノズル４１に対向して設けられウェブフィルムＷを支持するバックアップロール４２と、光配向膜材料を貯留する図示しないタンクとを備えている。タンクから光配向膜材料がノズル４１に供給される。ノズル４１として、インクジェットノズルが利用される。図２にノズル４１とバックアップロール４２との位置関係を示す。バックアップロール４２の中心Ｏから鉛直方向上側に延びる基準線Ｌと、中心Ｏとノズル４１の吐出先端４１ａとを結ぶ線とのなす角度が−５度〜＋３０度の範囲にノズル４１が設けられている。なお、乾燥部５側に傾く方向をプラス側とする。−５度よりもマイナス側に大きくなると、バックアップロール４２にウェブフィルムＷが抱かれる影響が大きくなり、塗布した光配向膜が液だれし、崩れやすくなる。一方、＋３０度よりもプラス側に大きくなると、バックアップロール４２から離れすぎてしまい、ウェブフィルムＷのばたつきが起こりやすく、ノズル４１からの塗布精度が低下するおそれがある。従って、上述の範囲にノズル４１を設置することで、パターン位置精度の向上とパターン崩れの防止を図ることができる。

また、ウェブフィルムＷは、パターン形成部４から乾燥部５へ搬送されるウェブフィルムＷの表面と、水平面とのなす角度が−１０度〜＋１０度の範囲となるように搬送される。なお、水平面に対して上側へ傾く方向をプラス側とする。−１０度〜＋１０の範囲に限ることにより、ウェブフィルムＷ上に形成されて乾燥前のパターンが液だれによって崩れにくくなる。例えば、パターン形成部４と乾燥部５との間にガイドローラを設けたり、バックアップロール４２の位置を調整したりすることにより、ウェブフィルムＷの角度調整をすることができる。

乾燥部５は、複数の乾燥ゾーン５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄに分割されて設けられている。各乾燥ゾーン５ａ〜５ｄには、ウェブフィルムＷ上の光配向膜に乾燥風としての熱風を吹き付ける送風機構としての熱風ノズル５１がウェブフィルムＷの上面及び下面に位置するようにそれぞれ複数設けられている。電気、ガス、スチーム等により加熱された空気を図示しないファンでそれぞれ熱風ノズル５１に送り込み、ウェブフィルムＷの上面及び下面から熱風を吹き付ける。熱風の送風方向を、ウェブフィルムＷの搬送方向と平行にしてもよく、この場合には、風速をウェブフィルムＷの搬送速度と同等、あるいはそれ以上の速度に設定することが好ましい。なお、熱風の温度及び風速は乾燥ゾーン５ａ〜５ｄ毎に設定可能である。一例として、乾燥ゾーン５ａでは４０度、５ｂでは６０度、５ｃでは８０度、５ｄでは１２０度と設定される。熱風の設定温度は、ウェブフィルムＷの搬送方向下流側の乾燥ゾーン程、高く設定される。

紫外線照射部６は、ウェブフィルムＷの光配向膜形成面に対して対向して設置される。図３に紫外線照射部６の構成を模式的に示す。紫外線照射部６は、紫外線を照射するための光源部６１と、紫外線を偏光する偏光板６２ａと、紫外線の照射量を調節する遮光板６２ｂと、紫外線を吸収する無反射板６２ｃと、紫外線照射部６に面するウェブフィルムＷの紫外線照射面Ａを形成するガイドロール６３ａ、６３ｂとを備えている。光源部６１には、紫外線を照射する光源６１ａ、特定の周波数を通過させるバンドパスフィルター６１ｂと、シャッター６１ｃと、紫外線の光線の向きを変更する反射ミラー６１ｄとが設けられている。光源６１ａとして、各種公知の紫外線光源が利用できる。偏光板６２ａは、光源６１ａとウェブフィルムＷとの間に設けられている。図３では、紫外線の入射方向に対して垂直に設けられるが、傾斜角を持って設けられてもよい。偏光板６２ａは、照射される紫外線の光軸の回りに回転可能に構成される。偏光板６２ａが回転することにより、紫外線の偏光角度が変更される。紫外線照射面Ａと紫外線を照射する光源６１ａとの間の紫外線照射面Ａ側の近傍には、遮光板６２ｂが設けられている。遮光板６２ｂは、フィルムの進行方向に対して前後に可変的に開口できるように構成される。遮光板６２ｂを設けることによって、紫外線の照射量を調整することができ、最適な照射量を得ることができる。無反射板６２ｃは、紫外線照射面Ａの裏面側、つまり、ウェブフィルムＷの裏面側に設けられている。無反射板６２ｃとしてはカーボン系の塗料を塗布し、表面を粗面化したもの等が挙げられる。無反射板６２ｃを設けることによって、偏光紫外線がウェブフィルムＷを透過したあと、背面の部品に当たって反射し、再度ウェブフィルムＷに戻り、配向膜制御に影響を与えることを防ぐことができる。

ガイドロール６３ａには、ガイドロール６３ａの回転軸の位置を移動させる移動機構が設けられ、傾斜角変更手段として機能する。ガイドロール６３ｂを固定し、ガイドロール６３ａの回転軸の位置を紫外線照射面Ａに対して後退、あるいは前進させることにより、紫外線照射面Ａを傾けることができる。ガイドロール６３ａの回転軸を紫外線の入射方向に対して進退させてもよい。なお、ガイドロール６３ｂについても同様に、回転軸の位置を移動する移動機構を設けてもよい。２つのガイドロールを調整することにより、紫外線照射面Ａを調整して傾斜角を変更することができる。２つのガイドロールのいずれか一方のみに移動機構を設けてもよい。なお、移動機構は、モータ、ねじ等で構成される公知の各種移動機構を利用してよい。この場合、上記２本のガイドロール６３ａ、６３ｂの回転軸の位置の移動が、上記紫外線光源６１ａの光軸に対して、ウェブフィルムＷが回転軸中心になるように、調整されることが好ましい。つまり、ガイドロール６３ａ、６３ｂの中間に紫外線の光軸が位置するように調整するとよい。このようにすると、紫外線照射面Ａに対する紫外線照射量の不均一を最小にすることができるからである。このことによって、インクジェットによって形成された光配向膜層が液晶のプレチルド角度を制御できることになる。

パターン形成装置１の動作について説明する。ロール状に巻かれたウェブフィルムＷが巻出し装置２にて巻き出されて、コロナ装置３にて表面改質処理がなされる。パターン形成部４では、ノズル４１により光配向膜材料がウェブフィルムＷ上のＣＦ基板に噴射されて塗布される。ノズル４１は、ＣＦ基板上に光配向膜として任意のパターンを形成する。光配向膜の形成されたＣＦ基板は、順次乾燥部５に搬送される。

乾燥部５では、光配向膜材料の溶剤を蒸発させて除去することで光配向膜を乾燥させて定着させる。ウェブフィルムＷの表面は、水平を保ちながら搬送される。各乾燥ゾーン５ａ〜５ｄでは、ウェブフィルムＷの搬送方向と平行に熱風が送風される。ウェブフィルムＷに沿った方向の気流を発生させることで、乾燥風によるパターン崩れが防止される。

紫外線照射部６では、光配向膜に紫外線を照射する。光源６１ａから照射される紫外線は、偏光板６２ａを通過して光配向膜に入射する。偏光板６２ａを回転させることにより、偏光角度を調整することができる。従って、光配向膜内の配向方向を制御して、パターン内で配向方向が異なる複数の領域を形成することができ、液晶ディスプレイの視野角を向上させることができる。また、ガイドロール６３ａの位置を変更することにより、紫外線照射面Ａの傾斜角が変更され、紫外線照射面Ａが紫外線の入射方向に対して傾く。紫外線照射面Ａに入射する紫外線の入射角θを調節することができ、配向膜上に形成される駆動液晶のプレチルト角を変更する自由度が高まる。なお、ガイドロール６３ａの位置を移動することにより変更可能な紫外線入射角は、−４５度〜＋４５度の範囲が好ましい。なお、ウェブフィルムＷの搬送方向下流側へ傾く方向をプラス側とする。この範囲を外れると、ガイドロール６３ａに抱かれるウェブフィルムＷの量が少なくなり、ウェブフィルムＷがガイドロール６３ａに対して滑りやすくなるおそれがある。

本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本形態では、光配向膜を形成するパターン形成装置で説明したがこれに限定されない。例えば、ＩＴＯ膜や保護膜等のパターンを形成する装置にも適用できる。液晶ディスプレイに限定されるものではなく、プラスチックフィルムに機能性のパターンを形成するものであれば、本発明に係るパターン形成装置は使用できる。本形態では、紫外線照射面Ａを形成するガイドロール６３ａにて紫外線照射面Ａを傾けたが、これに限られず、例えば、紫外線照射面Ａを傾けるための調整部材をウェブフィルムＷの表面側、あるいは裏面側に設けてもよい。調整部材をウェブフィルムＷに押し付けて紫外線照射面Ａを傾け、入射角θを変更することができる。調整部材は、ローラ、ガイド部材等で構成することができる。

本発明の一形態に係るパターン形成装置の概略図。 ノズルとバックアップロールとの位置関係を示す図。 紫外線照射部の模式図。

符号の説明

１ パターン形成装置
２ 巻出し部
４ パターン形成部
５ 乾燥部
６ 紫外線照射部
７ 巻取り部
４１ ノズル（インクジェットノズル）
６３ａ ガイドロール（傾斜角変更手段）
Ａ 紫外線照射面
Ｗ ウェブフィルム（フィルム）

Claims (8)

1. ロール状に巻かれたフィルムを巻き出す巻出し部と、前記巻出し部により巻き出されたフィルムにインクジェットノズルからインクを噴射して塗布することで機能性のパターンを形成するパターン形成部と、形成された前記パターンを乾燥する乾燥部と、乾燥後の前記パターンに紫外線を照射する紫外線照射部と、紫外線照射後のフィルムをロール状に巻き取る巻取り部と、を備え、
   前記紫外線照射部には、紫外線の入射方向に対する前記フィルムの紫外線照射面の傾斜角を変更する傾斜角変更手段が設けられていることを特徴とするパターン形成装置。
2. 前記傾斜角変更手段は、前記フィルムを巻き掛けて前記紫外線照射面を形成する複数本のガイドロールの回転軸の位置を変更することにより、前記傾斜角を変更することを特徴とする請求項１に記載のパターン形成装置。
3. 前記傾斜角変更手段は、前記ガイドロールの回転軸を前記紫外線の入射方向に対して進退させることを特徴とする請求項２に記載のパターン形成装置。
4. 前記紫外線照射部には、前記紫外線照射面と紫外線を照射する光源との間の前記紫外線照射面側の近傍に遮光板が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のパターン形成装置。
5. 前記紫外線照射部には、紫外線を偏光する偏光板が設けられ、前記偏光板は、照射される紫外線の光軸の回りに回転可能であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のパターン形成装置。
6. 前記紫外線照射部には、前記紫外線照射面を通過した紫外線を吸収する無反射板が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のパターン形成装置。
7. 前記乾燥部には、乾燥風を送風する送風機構が設けられ、前記送風機構は、前記乾燥風の送風方向が前記フィルムの搬送方向と平行となるように送風することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のパターン形成装置。
8. 前記送風機構の送風速度が、前記フィルムの搬送速度と同速度以上に設定されていることを特徴とする請求項７に記載のパターン形成装置。

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