JP2012008568A - 配向膜印刷用スタンパーの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶表示素子のサイズが増加または可変しても小さなサイズのスタンパーを利用して多様なサイズの液晶表示素子の配向膜印刷用スタンパーを製作することの可能な、配向膜印刷用スタンパーの製造方法を提供する。
【解決手段】配向膜印刷用スタンパーの製造方法は、目標サイズの配向膜印刷用スタンパー製作のために、上記目標サイズより小さいサイズの基本パターン１００を製作する段階と、上記目標サイズになるように、上記基本パターンをベースフィルム１２０上に整列し、ベース体１３０を製作する段階と、上記整列された基本パターン間の隣接領域に形成された離隔空間を充填樹脂１１０で充填する段階と、上記ベース体を水中に浸す段階と、上記ベース体の上記充填樹脂領域に光を照射し、上記充填樹脂を硬化させる段階と、上記ベース体を水中から取り出した後、乾燥させる段階を含む。
【選択図】図７

Description

本発明は、配向膜印刷用スタンパーの製造方法に関し、より詳細には、液晶表示素子（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ；ＬＣＤ）に用いられる配向膜印刷のためのスタンパーの製造方法に関するものである。

通常、液晶表示素子は、電界を利用して液晶の光透過率を調節することによって、画像が表示される。このために、液晶表示素子は、液晶セルがマトリックス状に配列された液晶パネルと、この液晶パネルを駆動するための駆動回路を備える。液晶パネルには、液晶セルそれぞれに電界を形成するための画素電極と共通電極が設けられる。通常、画素電極は、下部基板に液晶セル別に形成される一方、共通電極は、上部基板の全面に形成される。下部基板の各画素電極は、スイッチング素子で用いられる薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）に接続される。画素電極は、薄膜トランジスタを通じて供給されるデータ信号によって、共通電極とともに液晶セルが駆動される。

図１は、従来技術による液晶表示素子の断面図である。図１を参照すると、従来の液晶表示素子は、上部基板１１から下部基板１に向かって順次形成されたブラックマトリックス３２、カラーフィルタ３０及び透明電極２８からなる上板と、下部基板１上に形成された薄膜トランジスタと画素電極２２からなる下板と、上板と下板間に形成されたスペーサ２６と、上板及び下板のスペーサ２６によって形成される内部空間に注入された液晶３８を備える。

上板において、ブラックマトリックス３２は、上部基板１１の下部基板１側の面にマトリックス状に形成され、上部基板１１の表面をカラーフィルタ３０が形成される多数のセル領域に分離し、隣接セル間の光干渉を防止する役割がある。このブラックマトリックス３２が形成された上部基板１１の下部基板１側の面に、赤、緑、青、三原色のカラーフィルタ３０が順次に形成される。この場合、三原色のカラーフィルタ３０それぞれは、ブラックマトリックス３２が形成された上部基板１１の全面に白色光源を吸収し、特定波長（赤色、緑、または青色）の光のみを透過させる物質を塗布した後、パターニングすることによって形成される。ブラックマトリックス３２及びカラーフィルタ３０が形成された上部基板１１上にグランド電位が供給される透明導電膜である透明電極２８を塗布して上板が完成する。

下板で液晶セルの駆動をスイッチングする薄膜トランジスタは、ゲートライン及びデータラインの交差部に形成され、データライン及びゲートラインの中で少なくとも何れかの一つに重畳される画素電極２２は、マトリックス状に配列され下部基板１上に形成される。下部基板１上に金属膜を塗布した後、パターニングすることによって、ゲートラインとゲート電極とが形成される。ゲートライン及びゲート電極を覆うように下部基板上に全面蒸着してゲート絶縁膜１２が形成される。ゲート絶縁膜１２上に、第１及び第２半導体物質１４、１６を順次に蒸着した後、パターニングすることによって、活性層１４と抵抗接点層（ｏｈｍｉｃ ｃｏｎｔａｃｔ）１６とが形成される。

次いで、ゲート絶縁膜１２上に、金属膜を塗布した後、パターニングすることによって、データライン、ソース電極８及びドレイン電極１０が形成された後、所定サイズのチャンネルを形成するために抵抗接点層１６をエッチングして活性層１４を露出させる。そして、ゲート絶縁膜上に有機物保護膜１８をスピンコーティング（ｓｐｉｎ ｃｏａｔｉｎｇ）によって表面を平坦に蒸着した後、パターニングすることによって、ドレイン電極１０が露出するようにコンタクトホール（ｃｏｎｔａｃｔ ｈｏｌｅ）２０が形成される。次に、保護層１８上に透明電導性物質を塗布してパターニングすることによって、ドレイン電極１０と電気的に接続される画素電極２２が形成される。画素電極２２が形成された下部基板１の全面に配向膜２４を塗布した後、ラビング（ｒｕｂｂｉｎｇ）工程を行うことで下板が完成する。

その後、上板と下板を定位置させて合着した後、球形状のスペーサ２６を散布した後、液晶を注入して封止することによって、液晶表示素子が完成する。

上記のように、完成された液晶表示装置を光学素子に活用するためには、液晶分子を特定方向に配向させなければならないので、通常の液晶分子は局所的のみで配向する。従って、液晶分子を特定方向に配向させるために、配向膜と呼ばれる有機高分子膜をＩＴＯ電極上に人為的に形成する。このために、配向膜は配向液、例えば、ポリアミド酸（Ｐｏｌｙａｍｉｃ ａｃｉｄ）、可溶性ポリイミドなどを基板上に塗布し硬化してポリイミド化した後、ラビングすることによって形成される。

具体的に、配向膜印刷方法は、配向膜印刷装置を利用して基板上面に配向液を印刷し、上記配向液を６０℃〜８０℃程度の温度で加熱し１次硬化した後、さらに高い８０℃〜２００℃程度の温度で加熱し２次硬化する。その後、配向液の表面にラビングまたは光照射して配向膜を形成する。

従来の配向膜は、基板上にドクターロール（Ｄｏｃｔｏｒ Ｒｏｌｌ）とアニロックスロール（Ａｎｉｌｏｘ Ｒｏｌｌ）等の印刷ローラーを利用した印刷方法として製作した。勿論、他の方法としては、配向膜を印刷過程を通じて透明電極とカラーフィルタを備えた基板に印刷することができる。フレキソ印刷のように、スタンパーに対応する配向膜が印刷されるようにできる。

このような配向膜印刷用スタンパーの製造技術は、多様な技術が開発されつつある。特に、最近では、ＵＶ感光性樹脂を利用して配向膜を印刷するスタンパー製造技術が脚光を浴びている。これは、第１ガラス基板にベースフィルムを敷いて、その上部に液状のＵＶ感光性樹脂を塗布した後、薄膜の透明なカバーフィルムと透光と非透光領域を有するイメージフィルムを積層し、第２ガラス基板を積層する。次いで、上記フィルムの外側でＵＶ照射装置を通じてＵＶ光を所定時間照射する。この時、ＵＶの照射によって、イメージフィルムの透光領域内のＵＶ感光性樹脂が硬化され、非透光性領域には硬化されない。次いで、カバーフィルムとイメージフィルムを除去し、硬化されない樹脂を除去して配向膜印刷用スタンパーを製造する。

しかし、このような従来の液晶表示素子の配向膜印刷用スタンパーは、そのサイズを大きくすることができなかった。このため、液晶表示素子のサイズを大きくする場合、スタンパーのサイズも大きくしなければならないという問題があった。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、液晶表示素子のサイズが増加または可変しても小さなサイズのスタンパーを利用して多様なサイズの液晶表示素子の配向膜印刷用スタンパーを製作することが可能な、新規かつ改良された配向膜印刷用スタンパーの製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、配向膜印刷用スタンパーの目標サイズより小さいサイズの基本パターンを製作する段階と、目標サイズになるように基本パターンをベースフィルム上に整列してベース体を製作する段階と、整列された基本パターン間の隣接領域に形成された離隔空間を充填樹脂で充填する段階と、充填樹脂で充填されたベース体の離隔空間の上側領域を遮断フィルムでカバーする段階と、光を照射して充填樹脂を予備硬化する段階と、ベース体を水に浸す段階と、ベース体の充填樹脂の領域に光を照射し、充填樹脂を硬化させる段階と、ベース体を水中から取り出した後、乾燥させる段階と、を含むことを特徴とする、配向膜印刷用スタンパーの製造方法が提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、配向膜印刷用スタンパーの目標サイズより小さいサイズの基本パターンを製作する段階と、目標サイズになるように基本パターンをベースフィルム上に整列してベース体を製作する段階と、整列された基本パターン間の隣接領域に形成された離隔空間を充填樹脂で充填する段階と、充填樹脂で充填されたベース体の離隔空間の上側領域を遮断フィルムでカバーする段階と、光を照射して充填樹脂を予備硬化する段階と、遮断フィルムを除去する段階と、ベース体を水に浸す段階と、ベース体の充填樹脂の領域に光を照射し、充填樹脂を硬化させる段階と、ベース体を水中から取り出した後、乾燥させる段階と、を含むことを特徴とする、配向膜印刷用スタンパーの製造方法が提供される。

充填樹脂として基本パターン製作に用いた感光性樹脂材料を用い、ベースフィルム及び遮断フィルムとしてＰＥＴフィルムを用いてもよい。

また、水中に浸った充填樹脂領域に４０〜８０分間光を照射してもよい。

ベース体は、例えば水がある浴槽内に浸してもよい。

さらに、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、目標サイズより小さな多数の基本パターンを結合して製作された配向膜印刷用スタンパーにおいて、複数の基本パターンが目標サイズに整列されたベース体と、基本パターン間の隣接領域の離隔空間に充填された充填樹脂と、充填樹脂上側領域に位置した遮断フィルムを含み、充填樹脂として感光性樹脂材料を用い、充填樹脂を水中で露光することを特徴とする、配向膜印刷用スタンパーが提供される。

以上説明したように本発明によれば、液晶表示素子のサイズが増加または可変しても小さなサイズのスタンパーを利用して多様なサイズの液晶表示素子の配向膜印刷用スタンパーを製作することが可能な、配向膜印刷用スタンパーの製造方法を提供することができる。

従来技術による液晶表示素子の断面図である。 本発明の一実施例よる配向膜印刷用スタンパーの製造方法を説明するための断面概念図である。 同実施例よる配向膜印刷用スタンパーの製造方法を説明するための断面概念図である。 同実施例よる配向膜印刷用スタンパーの製造方法を説明するための断面概念図である。 同実施例よる配向膜印刷用スタンパーの製造方法を説明するための断面概念図である。 同実施例よる配向膜印刷用スタンパーの製造方法を説明するための断面概念図である。 同実施例よる配向膜印刷用スタンパーの製造方法を説明するための断面概念図である。 同実施例よる配向膜印刷用スタンパーの製造方法を説明するための断面概念図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

また、本発明は、以下で開示される実施例に限られるものではない、多様な形態に具現されることができ、但し、本実施例は、本発明の開示が完全になるようにし、通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものである。図面上において、同一符号は、同一な要素を指称する。

図２〜図８は、本発明の一実施例による配向膜印刷用スタンパーの製造方法を説明するための断面概念図である。

図２に図示するように、目標サイズに該当する配向膜印刷用スタンパー製作のため、多様なサイズの基本パターン１００を製作する。基本パターン１００の形態は、正方形や長方形のような多角形であるものが効果的である。これは配向膜が印刷する液晶表示素子が長方形に製作されるからである。このとき、基本パターン１００は、ベースフィルムと感光性樹脂を含んでなる。

大きいサイズ、即ち、例えば８〜１０世代液晶表示素子に用いられる配向膜印刷用スタンパーを製作するため、これより小さな世代の液晶表示素子に用いられる配向膜印刷用スタンパーをそのまま基本パターン１００としたり、所定のサイズで切断し、基本パターン１００を製作したりする。

図３に図示するように、上記のように製作された基本パターン１００を、製作しようとする配向膜のサイズに合うように並べる。図３においては、２個の基本パターン１００を隣接配置している。勿論、図示してはいないが、これより多くの基本パターン１００を用いることもできる。これは製作しようとする液晶表示素子のサイズ、即ち、目標する配向膜のサイズ、又は基本パターン１００のサイズによって多様に決定することができる。

前述したように、本実施例においては、目標するサイズが基本パターン１００の最大サイズより大きいので、少なくとも２個以上の基本パターン１００が用いられる。ここで、同一な配向膜性能のために、基本パターン１００の構成と、基本的物理的な特性は、同一なものが効果的である。また、本実施例においては、多数の基本パターン１００を隣接配置することから、少なくとも１個以上の隣接面が形成される。

次いで、図４に図示するように、基本パターン１００をベースフィルム１２０上に近接並べて目標するサイズのベース体１３０を製作する。このとき、ベースフィルム１２０間の隣接面領域には、離隔空間１４０（即ち、連結ホーム）が発生する。勿論、効果的には、ベースフィルム１２０上に配置される基本パターン１００は、隣接面部分が密着隣接されることが好ましいが、図４のように、基本パターンの一部が微細に離隔される。

そこで、上記基本パターン１００間の離隔空間１４０を液状の充填樹脂１１０で充填する。このとき、上記充填樹脂１１０で液状の未硬化された樹脂を用いるが、本実施例においては、光によって硬化される感光性樹脂を使うのが効果的である。このとき、液状の感光性樹脂は、二つ以上の基本パターン１００間に０．１〜３ｍｍの幅で基本パターン１００の高さくらい充填することが望ましい。

さらに、隣接した基本パターン１００間を連結する際、基本パターン１００と同一な材質の原料を使うことで、パターン間の異質感をなくして完全な一つのパターンとしての結合が可能である。即ち、本実施例においては、充填樹脂１１０として基本パターン１００を構成する液状の感光性樹脂物質を用いる。そして、本実施例においては、ベースフィルム１２０としてＰＥＴフィルムを用いる。勿論、他に多様な樹脂フィルムを使うことができる。このとき、上記ベースフィルム１２０のサイズは、目標する液晶表示素子のサイズ、即ち、配向膜印刷板のサイズと同様であるか、これより大きいものが効果的である。例えば、作業の便宜上、目標するサイズよりやや大きい（約５〜２０％）ものが効果的である。

次いで、図５のように、上記ベース体１３０の離隔空間１４０の上側領域に遮断フィルム１５０をカバーする。このとき、遮断フィルム１５０は、空気中の酸素から充填樹脂１１０を遮断させ、後続ＵＶ照射時、基本パターン１００と同一に硬化されるようにできる。また、遮断フィルム１５０は、充填樹脂１１０が離隔空間１４０を脱することを防止することができる。また、後続工程（水中露光）時、充填樹脂１１０の消失を防止することができる。ここで、遮断フィルム１５０としてＰＥＴフィルムを用いるのが望ましい。本実施例においては、離隔空間１４０の全領域に充填樹脂１１０が充填されるのが望ましい。従って、遮断フィルム１５０の場合も、隣接する基本パターン１００の全体隣接面領域上に形成されるものが望ましい。

次いで、図６のように、ＵＶ光をベース体１３０の離隔空間１４０領域に照射し充填樹脂１１０を予備硬化する。ＵＶ光の照射のために、ＵＶランプまたはＵＶ ＬＥＤを用いるのが望ましい。勿論、別のＵＶ硬化機を使うこともできる。このような予備硬化を通じて充填樹脂１１０が後続水中露光工程の時、洗われることを防止することもできる。

次いで、図７のように、ベース体１３０を水中に位置させる。水中に位置したベース体１３０にＵＶ光を２次照射し、離隔空間１４０の充填樹脂１１０を２次硬化させる。これを通じて液状及びジェル状の充填樹脂１１０が硬化（固体化）する。この予備硬化時に、空気中の酸素から充填樹脂１１０を保護するために付着したＰＥＴフィルムである遮断フィルム１５０を除去する。これはベース体１３０、即ち、予備硬化された充填樹脂１１０が水中に浸るからである。

このために別途の水が満たされたチャンバまたは筒のような浴槽２００を設ける。そして、上記浴槽２００のサイズは目標とする配向膜印刷板のサイズよりさらに大きいものが効果的である。このように水中にベース体１３０を位置させ、充填樹脂１１０にＵＶ光を照射し、充填樹脂１１０を完全に固着させ、基本パターン１００を結合させることができる。

これは感光性材料である充填樹脂１１０の場合、真空状態のみ固体状態に硬化させることができる。即ち、真空内で感光性材料にＵＶ光を照射する場合に固体状態になる。しかし、本実施例においては、真空方法の代わりに水を用いる方法を採択し、液状の感光性材料である充填樹脂１１０を硬化させる。このために、前述したように、浴槽２００内に水を満たしておく。このとき、浴槽２００内の水の深さは、ベース体１３０が十分に浸られる程度のものが効果的である。そして、ベース体１３０の底面が浴槽２００の底に密着されるものが効果的である。勿論、浴槽２００の底面には、所定の突起が位置し、この突起上にベース体１３０を位置させることもできる。これを通じて浴槽２００内の水の中心領域に上記ベース体１３０を位置させることができる。

本実施例においては、浴槽２００の内側面にＵＶ光を反射させる光反射膜が形成され、これを通じて浴槽２００の水の外側から照射されたＵＶ光が浴槽内で外側に広がることを防止することができる。

本実施例においては、浴槽２００内にベース体１３０を位置させた後、水を浴槽に注いでベース体１３０が水に浸るようにしたり、予め水が注がれた浴槽２００にベース体１３０を入れたりすることもできる。このとき、ベース体１３０は、別途の移送手段を利用して浴槽２００に浸られる。また、本実施例においては、浴槽２００の側面からベース体１３０を引き入れすることもできる。この場合、浴槽２００に別途の出入口が形成される。このとき、前述したように、ベース体１３０を別途の移送手段によって浴槽２００に引き入れすることもできる。これを通じてベース体１３０が曲がることを防止することができる。

なお、ベース体１３０が浴槽２００内の水に浸っているとき、別途の支えのような支持手段によって固定された後、浴槽２００に浸らせることもできる。そして、本実施例においては、図７のように、浴槽２００の外側、即ち、水の外側からＵＶ光を照射するのが効果的である。このとき、ＵＶ光を照射する照射装置、即ち、硬化装置内のＵＶ光源と基本パターン１００上側面、特に充填樹脂１１０が位置した連結面の領域との離隔距離が約５０ｃｍ以下であることが効果的である。約５０ｃｍより大きい場合、ＵＶ光を樹脂領域に集中させることができないという短所がある。

勿論、本実施例においては、上記水中に上記ＵＶ光源を位置させることもできる。このとき、ＵＶ光源としてランプを使う場合、ランプのガラス領域が浴槽２００内に位置するのが望ましい。また、本実施例においては、浴槽２００を透光性の材質で使うことができる。この場合、ＵＶ光源を浴槽２００の側面または底面に位置させることができる。このとき、浴槽２００には、その下側面に光反射膜が形成されたカバーを形成することもできる。

そして、本実施例においては、約４０〜８０分間ＵＶ光を照射し、充填樹脂１１０を固着させる。このとき、上記４０分より短く照射する場合には、接着剤表面にべたつきが残る問題がある。また、上記８０分より長く照射する場合には、経過時間によって作業性が低下する問題がある。

また、水の温度は１５〜３５・範囲内の温度が効果的である。また、硬化効果を高めるためには、水を渦流させることが可能である。勿論、本発明は、前述した水中ではなく真空チャンバ内で充填樹脂１１０を硬化させることができる。しかし、この場合、真空チャンバのかさと価格の上昇によって、全体製品の価格が上昇し、真空の危険度によって作業性が低下することもある。

次いで、図８に図示するように、浴槽２００内からベース体１３０を取り出した後、これを乾燥させる。このとき、乾燥は、自然乾燥させるのが効果的である。勿論、これに限定されず、別途の熱風乾燥を実施することもできる。乾燥時、ベース体１３０を地面に対して垂直に配置されることが効果的である。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１００ 基本パターン
１１０ 充填樹脂
１２０ ベースフィルム
１３０ ベース体
１４０ 離隔空間
１５０ 遮断フィルム

Claims (4)

1. 配向膜印刷用スタンパーの目標サイズより小さいサイズの基本パターンを製作する段階と、
   前記目標サイズになるように前記基本パターンをベースフィルム上に整列してベース体を製作する段階と、
   前記整列された基本パターン間の隣接領域に形成された離隔空間を充填樹脂で充填する段階と、
   前記充填樹脂で充填されたベース体の離隔空間の上側領域を遮断フィルムでカバーする段階と、
   光を照射して前記充填樹脂を予備硬化する段階と、
   前記ベース体を水に浸す段階と、
   前記ベース体の前記充填樹脂の領域に光を照射し、前記充填樹脂を硬化させる段階と、
   前記ベース体を水中から取り出した後、乾燥させる段階と、
   を含むことを特徴とする、配向膜印刷用スタンパーの製造方法。
2. 配向膜印刷用スタンパーの目標サイズより小さいサイズの基本パターンを製作する段階と、
   前記目標サイズになるように前記基本パターンをベースフィルム上に整列してベース体を製作する段階と、
   前記整列された基本パターン間の隣接領域に形成された離隔空間を充填樹脂で充填する段階と、
   前記充填樹脂で充填されたベース体の離隔空間の上側領域を遮断フィルムでカバーする段階と、
   光を照射して前記充填樹脂を予備硬化する段階と、
   前記遮断フィルムを除去する段階と、
   前記ベース体を水に浸す段階と、
   前記ベース体の前記充填樹脂の領域に光を照射し、前記充填樹脂を硬化させる段階と、
   前記ベース体を水中から取り出した後、乾燥させる段階と、
   を含むことを特徴とする、配向膜印刷用スタンパーの製造方法。
3. 前記充填樹脂として前記基本パターン製作に用いた感光性樹脂材料を用い、前記ベースフィルム及び前記遮断フィルムとしてＰＥＴフィルムを用いることを特徴とする、請求項１または２に記載の配向膜印刷用スタンパーの製造方法。
4. 前記水中に浸った充填樹脂領域に４０〜８０分間光を照射することを特徴とする、請求項１または２に記載の配向膜印刷用スタンパーの製造方法。
   

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