JP6035137B2 - 配向膜印刷版および液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は表示装置に係り、特に配向膜をフレキソ印刷によって形成する液晶表示装置の歩留まりを向上させることが出来る製造方法およびフレキソ印刷に用いる印刷版に関する。

液晶表示装置に使用される液晶表示パネルは、画素電極および薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等を有する画素がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板に対向して、ＴＦＴ基板の画素電極と対応する場所にカラーフィルタ等が形成された対向基板が配置され、ＴＦＴ基板と対向基板の間に液晶が挟持されている。そして液晶分子による光の透過率を画素毎に制御することによって画像を形成している。

液晶表示装置では、ＴＦＴ基板と対向基板に形成された配向膜によって、液晶分子の初期配向を行い、この液晶分子の初期配向の状態を、画素電極に映像信号を印加することにより、画素電極と対向電極との間に形成された電界によって変化させることによって、液晶表示パネルを透過する光の量をコントロールしている。液晶分子の初期配向の向きは配向膜をラビング処理あるいは光配向処理することによって規定している。

配向膜は、所定の粘度の液体の有機材料を例えば、フレキソ印刷によってＴＦＴ基板あるいは対向基板に塗布し、その後、配向膜材料を焼成してイミド化し、配向膜としている。配向膜のフレキソ印刷は、次のようにして行われる。すなわち、注入ノズルから配向膜材料を円筒状のアニックスロールに滴下し、配向膜材料を液展開手段（ドクターブレード）を用いてアニックスロールに均一に塗布し、これを印刷版に転写し、印刷版からＴＦＴ基板あるいは対向基板に印刷する。

「特許文献１」には、印刷版において、アニックスロールから供給された配向膜液を保持する格子交差点上に形成する凸部の平面形状を円形ではなく、十字形状とすることによって、配向膜厚のばらつきを軽減する構成が記載されている。

「特許文献２」には、配向膜の厚さが周辺において大きくなることを防止するために、印刷版における網点または格子点に形成される凸部の密度を、周辺において、中央よりも密にする構成が記載されている。

特開平６−３０５１１７号公報 特開２００４−７８２２２号公報

図８は印刷版に多数形成される個々の液晶表示装置に対応する配向膜印刷パターン２０の平面図である。図８において、配向膜印刷パターン２０には、配向膜液を保持するために、多数の凸部２１が形成されている。凸部２１と凸部２１の間に配向膜液が保持され、これが、マザー基板に転写されて配向膜が形成される。図９は、図８の拡大図であり、実際の配向膜印刷パターン２０における凸部２１の形状および密度に近い平面形状となっている。

印刷版は、配向膜印刷をする前に表面を清浄化するために、拭き取り作業が行われる。印刷版は、弾性を有するアクリル樹脂によって形成されているので、強度は十分ではなく、拭き取り作業をしたときに、凸部が剥離し、欠損してしまうという問題が生じていた。拭き取り作業は、図８あるいは図９の矢印の方向から行われる。

この場合、凸部２１の欠落あるいは剥離は、特に、拭き取りが開始される配向膜印刷パターン２０の端部付近において生じやすい。凸部２１が剥離すると、剥離した凸部２１が異物不良の原因となって、液晶表示装置の歩留まりの低下をきたす。

拭き取り作業は、配向膜印刷の開始時に行われるほか、配向膜印刷作業が中断し、再開する前にも行われる。配向膜印刷が９０秒程度中断しただけで、配向膜印刷パターンの拭き取り作業が必要になるので、拭き取り作業の頻度は多くなる。

本発明の課題は、配向膜印刷パターン２０の拭き取り作業において、配向膜印刷パターン２０に形成されている凸部２１が拭き取り作業によって欠落あるいは剥離することを防止し、液晶表示装置の異物不良を防止することである。

本発明は上記問題を克服する液晶表示装置の製造方法であり、具体的な手段は次のとおりである。

（１）アニックスロールから供給される配向膜液を保持し、基板に配向膜をフレキソ印刷する配向膜印刷版であって、前記配向膜印刷版には、複数の配向膜印刷パターンが形成され、前記配向膜印刷パターンは、マトリクス状に形成された凸部と、周辺の少なくとも１辺に形成された線状の土手を有し、前記凸部の径は、前記配向膜印刷パターンの中央よりも周辺において小さく、前記周辺の前記凸部と前記線状の土手との間にはスペースが形成されていることを特徴とする配向膜印刷版。

（２）前記線状の土手は、前記１辺を含む４辺に形成されていることを特徴とする（１）に記載の印刷版。

（３）前記配向膜印刷パターンの中央における前記凸部の径をｄ１とし、周辺における前記凸部の径をｄ２とした場合、ｄ２/ｄ１は、２０％〜７０％であることを特徴とする（１）または（２）に記載の配向膜印刷版。

（４）前記配向膜印刷パターンの中央における前記凸部の径をｄ１とし、周辺における前記凸部の径をｄ２とした場合、ｄ２/ｄ１は、３０％〜５０％であることを特徴とする（３）に記載の配向膜印刷版。

（５）ＴＦＴと画素電極と配向膜を有するＴＦＴ基板と、配向膜を有する対向基板と、前記ＴＦＴ基板の前記配向膜と前記対向基板の前記配向膜との間に液晶層が挟持された液晶表示装置の製造方法であって、前記配向膜は、フレキソ印刷によって形成し、前記フレキソ印刷は、（１）乃至（４）のいずれかに記載の配向膜印刷版を用いて行うことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。

本発明によれば、印刷版の配向膜印刷パターンにおいて、少なくとも１辺に線状の土手を形成するので、配向膜印刷パターン周辺における凸部の欠落を防止することが出来、異物による液晶表示装置の製造歩留まりの低下を防止することが出来る。

また、本発明によれば、配向膜印刷パターンの凸部の径を周辺において、中央よりも小さくし、かつ、周辺の凸部と線状の土手との間にスペースを形成するので、周辺に形成した土手に起因して配向膜膜厚が不均一となることを防止することが出来る。

フレキソ印刷の構成を示す斜視図である。 配向膜印刷版の展開図である。 本発明による配向膜印刷パターンの平面図である。 本発明による配向膜印刷パターンの拡大図である。 本発明による配向膜印刷パターンの断面図である。 本発明による配向膜印刷パターンの凸部の径のグレーディングを示すグラフである。 本発明の実施例２による配向膜印刷パターンの平面図である。 従来例による配向膜印刷パターンの平面図である。 従来例による配向膜印刷パターンの拡大図である。

以下に本発明の内容を実施例を用いて詳細に説明する。

図１は、配向膜のフレキソ印刷の構成を示す模式図である。図１において、注入ノズル５から配向膜材料６がアニックスロール１に滴下される。注入ノズル５はアニックスロール１の軸方向に走査され、アニックスロール１上に配向膜材料６が均一に塗布されるようにしている。アニックスロール１は回転するが、このとき、ドクターブレード４を矢印の方向に揺動することによって、配向膜材料６がアニックスロール１にさらに均一に形成されるようにしている。

アニックスロール１に塗布された配向膜材料６は版胴３に巻きつけられた印刷版２に転写され、これをマザー基板１０に転写することによって配向膜２００がマザー基板１０に印刷されることになる。印刷版２は矢印の方向に回転しながら、矢印の方向に進行するマザー基板１０に配向膜を転写する。

ここで、マザー基板１０とは、ＴＦＴ基板が多数形成されたマザーＴＦＴ基板、あるいは、対向基板が多数形成されたマザー対向基板の総称をいう。図１に示すように、マザー基板１０には、印刷版２から多数の配向膜２００が印刷される。個々の配向膜２００が個々のＴＦＴ基板あるいは個々の対向基板の配向膜２００になる。

図２は版胴３に巻きつけられる前の印刷版２の展開図である。図２において、印刷版２には多数の配向膜印刷パターン２０が形成されている。図３は、図２における個々の配向膜印刷パターン２０の詳細図であり、本発明における配向膜印刷パターン２０の特徴を示す平面図である。図２において、配向膜印刷パターン２０の１辺の外側には線状の土手２２が形成されている。

配向膜印刷作業の初期、あるいは、配向膜印刷作業の中断から再開するときに行われる配向膜印刷パターン２０の拭き取り作業は、図３における矢印の方向から行われる。線状の土手２２が存在しているために、配向膜印刷パターン２０内の個々の凸部２１には、強い力が加わらないので、拭き取り作業によって凸部２１が剥離する現象は免れることになる。

一方、土手２２は線状に形成されているので、剥離に対しては強く、拭き取り作業によって欠落することは無い。したがって、本発明の配向膜印刷パターン２０を用いることによって、異物不良を防止することが出来る。しかしながら、土手２２を形成したことによって、配向膜に厚さむら等が生ずる。

これに対して本発明は、配向膜印刷パターン２０内の凸部２１の平面的な径を配向膜印刷パターン２０内の周辺において中央よりも小さくすることと、土手２２と凸部２１の間にスペース２３を存在させることによって、配向膜の厚さむらを防止している。すなわち、配向膜印刷パターン２０の周辺に存在する土手２２の部分には配向膜材料（以下配向膜液という）は存在することが出来ないので、周辺において、配向膜の厚さが小さくなる傾向になる。

これに対して、配向膜印刷パターン２０の周辺において、凸部２１の径を小さくすることによって、凸部２１と凸部２１の間の面積が大きくなり、保持する配向膜液の量を多くすることが出来る。また、凸部２１と線状の土手２２との間にスペース２３を形成し、このスペース２３に配向膜液を保持することによって、配向膜周辺に塗布される配向膜液の量を多くすることが出来る。このような構成によって、配向膜の厚さが周辺において薄くなる現象を防止することが出来る。

ここで、マトリクス状に形成された凸部２１と線状の土手２２との間のスペース２３は図３では誇張して大きく描いているが、実際のスペース２３は配向膜液を保持することが目的なので、小さくてもよい。すなわち、このスペースは、凸部２１と線状の土手２２とが連続しない程度の間隔が存在していればよいという意味である。

図４は、図３に示した配向膜印刷パターン２０の、実際の形状に近い拡大図である。図４において、凸部２１の径は中央付近よりも周辺において小さくなっている。したがって、凸部２１と凸部２１の間の面積が中央に比較して周辺において大きくなり、その分、配向膜液をより多く保持することが出来る。凸部２１の列と線状の土手２２との間にはスペースが存在し、この部分に配向膜液が保持されることになる。このように、凸部２１の径が周辺において小さくなっていることと、線状の土手２２と周辺の凸部２１の間にスペースが存在することによって、線状の土手２２が存在することによる配向膜周辺における厚さが小さくなる現象を防止し、均一な膜厚の配向膜を形成することが出来る。

図５は本発明による配向膜印刷パターン２０の断面図である。図５において、ベース２５の上に凸部２１あるいは土手２２が形成されている。凸部２１あるいは土手２２は、ベース２５の上に感光性のアクリル樹脂を塗布し、この感光性樹脂に紫外線を照射して、必要な部分を所定の溶液に対して非溶性とすることによって形成される。

図５において、配向膜印刷パターン２０の中央付近における凸部２１の径ｄ１は周辺における凸部２１の径ｄ２よりも小さい。なお、凸部２１の径は、テーパが付いている場合は、上部の径をいう。中央付近の凸部２１の径は例えば６０μｍであり、周辺における凸部２１の径は例えば２５μｍである。凸部２１の中央の径ｄ１に対する周辺の凸部の径ｄ２の割合、ｄ２/ｄ１は、２０％〜７０％であり、より好ましくは３０％〜５０％である。凸部２１のピッチは配向膜印刷パターン２０の中央部と周辺部では変化なく、例えば１２０μｍ程度である。

最外周の凸部２１と土手２２との間にはスペース２３が存在している。配向膜印刷時には、このスペース２３にも配向膜液が保持される。土手２２の厚さは例えば、２０μｍである。このように土手２２の幅は小さくとも、土手２２は線状に形成されているので、拭き取りに対する耐性は強く、拭き取り作業時に土手２２が欠落してしまうということは無い。

一方、凸部２１の高さｈは、配向膜印刷パターンの中央付近でも周辺でも同じ高さであり、例えば、２０μｍ程度である。また、周辺に形成された土手２２の高さも凸部２１の高さと同じである。同じ感光性樹脂を露光することによって形成されるからである。

図６は、配向膜印刷パターン２０に形成されている凸部２１の径の変化を示すグラフである。図６の横軸は配向膜印刷パターン２０の中央からの距離ｒ（ｍｍ）であり、縦軸は、凸部２１の図５に定義する凸部２１の径ｄ（μｍ）である。図６において、凸部２１の径は中央から周辺２０ｍｍ程度までは一定の６０μｍであり、２０ｍｍよりも外側ｐｒにおいて、凸部２１の径にグレーディングがついており、このｐｒの間に凸部２１の径は例えば、６０μｍから２５μｍ程度にまで小さくなっている。ｐｒの長さは、０．１ｍｍ〜０．４ｍｍ程度である。

すなわち、凸部２１の径は、配向膜印刷パターン２０においてほぼ一定であり、極周辺において、径が中央部の径の４０％程度にまで変化している。線状の土手２２が存在することによる配向膜の膜厚への影響は、配向膜印刷パターン２０の極周辺にのみ及ぶからである。

実施例１では、配向膜印刷パターン２０の拭き取りを図３に示すように、１方向からのみ行う場合である。しかし、実際の装置では、配向膜印刷パターン２０の拭き取りをいずれの方向からでもできるようにしておく必要がある場合もある。図７はこれに対応する配向膜印刷パター２０の例である。図７において、凸部２１を有する配向膜印刷パターン２０を囲むようにして、線状の土手２２が形成されている。土手２２と凸部２１の間にはスペース２３が形成されている。このスペース２３は図７では誇張して描かれているが、実際は、凸部２１と土手２２とが連続して形成されていない程度のスペースでよい。

図７において、凸部２１の径は中央付近では大きく、周辺では小さくなっている。凸部２１の径の変化の仕方は実施例１の図５および図６に示したのと同じである。すなわち、実施例１では、凸部２１の径は配向膜印刷パターンの中央から１方向にのみ変化しているが、本実施例では、４方に変化しているという点が異なるのみである。

つまり、凸部２１の径を変化させるのは、周辺に線状の土手２２を形成したことにより、配向膜が周辺で薄くなる現象を対策するものであるから、凸部２１の径が小さくなる領域も周辺の領域ｐｒの範囲内、すなわち、０，１ｍｍ〜０．４ｍｍの範囲でよい。また、各辺において、スペース２３を形成することも、実施例１において、説明したのと同じ理由である。

このように、本実施例によれば、配向膜印刷工程の初期、あるいは、印刷作業を中断した後再開するときに行う拭き取り作業を配向膜印刷パターンのいずれの方向からも行うことが出来るので、作業効率を向上させることが出来る。

１…アニックスロール、 ２…印刷版、 ３…版胴、 ４…ドクターブレード、 ５…注入ノズル、 ６…配向膜液、 １０…マザー基板、 ２０…配向膜印刷パターン、 ２１…凸部、 ２２…土手、 ２３…スペース、 ２５…印刷版ベース、 ２００…配向膜

Claims (9)

1. 配向膜印刷パターンが形成された配向膜印刷版であって、
   前記配向膜印刷パターンは、マトリクス状に形成された凸部と、周辺の少なくとも１辺に形成された線状の土手を有し、
   前記凸部の径は、前記配向膜印刷パターンの中央よりも周辺において小さく、前記周辺の前記凸部と前記線状の土手との間にはスペースが形成されていることを特徴とする配向膜印刷版。
2. 前記線状の土手は、前記１辺を含む４辺に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の配向膜印刷版。
3. 前記配向膜印刷パターンの中央における前記凸部の径をｄ１とし、周辺における前記凸部の径をｄ２とした場合、ｄ２/ｄ１は、２０％〜７０％であ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版。
4. 前記配向膜印刷パターンの中央における前記凸部の径をｄ１とし、周辺における前記凸部の径をｄ２とした場合、ｄ２/ｄ１は、３０％〜５０％であることを特徴とする請求項３に記載の配向膜印刷版。
5. ＴＦＴと画素電極と配向膜を有するＴＦＴ基板と、配向膜を有する対向基板と、前記ＴＦＴ基板の前記配向膜と前記対向基板の前記配向膜との間に液晶層が挟持された液晶表示装置の製造方法であって、
   前記配向膜は、フレキソ印刷によって形成し、
   前記フレキソ印刷は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の配向膜印刷版を用いて行うことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
6. 前記凸部は配向液を保持し、前記配向膜印刷パターンの周辺における配向液保持量は、前記配向膜印刷パターンの中央における配向液保持量よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の配向膜印刷版。
7. 前記凸部のピッチは、前記配向膜印刷パターンの中央と周辺において実質的に同等であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の配向膜印刷版。
8. 前記凸部の高さは、前記配向膜印刷パターンの中央と周辺において実質的に同等であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか1項に記載の配向膜印刷版。
9. 前記凸部の高さと前記土手の高さは実質的に同等であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の配向膜印刷版。

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