JPS6253347B2

JPS6253347B2 -

Info

Publication number: JPS6253347B2
Application number: JP6888279A
Authority: JP
Inventors: Toyoichi Ueda; Nobuhiro Sato; Tomoe Takamura; Tadashi Ito; Yoshitaka Tamura
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1979-06-04
Filing date: 1979-06-04
Publication date: 1987-11-10
Also published as: JPS55161650A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は薄膜の形成に係り、さらに詳しくはガ
ラス等のち密な表面を有する平板状基体上に、無
機物もしくは有機物からなる薄膜を所望の形状に
均一に形成するための印刷装置に関する。液晶表示素子（以下、液晶セルと称す）は、内
面に少なくとも導電性被膜からなる電極を有する
とともに液晶を一定の方向に配列させるための処
理（以下、配向処理と称す）を施された２枚の対
向する基板間に、液晶物質を挾持して成つてい
る。上記配向処理は、以前には導電性被膜の形成
されている面を布などでこする方法によつた。し
かし、この方法では液晶の配向一様性が得られな
いために、現在は該導電性被膜上に無機質または
有機質薄膜を形成し、該薄膜表面を布などを用い
一定方向にこする方法が広く行なわれている。このような目的を用いる薄膜材料としては、例
えばアルコキシシランの加水分解物である縮合ケ
イ酸（Si（OH）₄、Si₂（OH）₆、Si₃O₂（OH）₈な
ど）の薄膜を焼成して得られる酸化ケイ素などのようなアルミニウムキレート化合物の焼成
によつて得られる酸化アルミニウム、フエノール
樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、シリコーン
樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル、ポリ塩化ビ
ニル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、
ポリビニルブチラール、ポリスチレン、ポリアク
リレート、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミド
イミド、ポリスルホンなどが知られている。これらの材料を液晶配向膜として用いるには、
導電性被膜を有する基板上に厚さ0.01〜２μｍの
一様な膜をまず形成せねばならない。上記の膜厚
範囲が推奨されるのは、0.01μｍより薄い膜では
液晶の配向の一様性が得難くなり、また２μｍよ
り厚い場合には、表示を行うために液晶セルに印
加された電圧は該膜部分において大幅に降下し、
ために液晶層に印加される実効的な電圧が低くな
り、好ましくない故である。このような薄膜を形成する手段として、従来回
転塗布法および浸せき塗布法が用いられている。
ところで、液晶セルにおいては、内面に形成され
ている導電性被膜からなる電極を外部電源に接続
するための端子部が設けられている。そして前記
配向膜材料はいずれも電気絶縁性物質であり、こ
れらが上記端子部表面に薄膜として存在すること
は、電気的接続を阻害するため不都合である。そ
れ故、回転塗布法あるいは浸せき塗布法を適用す
るに当つては、端子部表面に該薄膜の形成される
ことを防止せねばならない。そのために、例えば
次のような方法が採られていた。 (1) 予め端子部表面に例えば粘着テープ、ゴムシ
ート、プラスチツクフイルム等を張りつける
か、あるいは未加硫ゴム、ビニル系樹脂等の溶
液をスクリーン印刷法等によつて端子部表面に
塗布することによつて可剥性の保護皮膜を形成
し、次いで配向膜として用いるべき材料を基板
面に薄膜状に形成したのちに、さきに端子部に
形成しておいた可剥性保護膜を機械的に剥し
て、端子部表面を露出させる方法。 (2) 基板の全面（端子部を含む）に液晶配向用の
薄膜を形成し、次いで端子部を除く部分の該薄
膜表面を、粘着テープ等を張り付け、あるいは
フオトレジスト法がスクリーン印刷法などを用
いて高分子の被膜を形成する等によつて保護す
る。そして端子部の該薄膜を適当な溶剤によつ
て溶解し去るか、あるいは減圧酸素雰囲気中に
おいてプラズマ放電により焼去することによつ
て端子部表面を露出させ、その後に端子部以外
の液晶配向用薄膜上に施された保護被膜を機械
的もしくは化学的手段によつて除去する方法。このように、従来の液晶配向用薄膜の形成方法
は極めて繁雑な工程からなつており、多量産性に
適していない。さらに、前記(1)の方法では、端子
部の保護被覆材を除去しても、その一部が取り残
されて端子部を汚染しがちで、外部電源との電気
的接続の信頼性を低下させることになる。一方、
(2)の方法では、上述の端子部表面の汚染と同時
に、液晶配向膜の汚染をも生じて液晶の配向を妨
害しやすいため、表示特性の質的低下を招くとい
う問題がある。上記のような従来の薄膜形成方法のもつ欠点を
解決するため、本発明者らは先に印刷法による薄
膜形成方法を提案した（特願昭53−109641）。即
ち、その骨子とするところは、回転し得る版胴の
表面に、所望の印刷形状に対応した形状の凸部を
有する凸版を設置し、該凸版表面に薄膜となすべ
き材料を溶剤等に溶解してなるインキを均一に付
着させ、しかる後に凸版を被印刷体たるべき基体
表面上に転動圧着することによつて、該基体表面
上に所望の形状に選択的に印刷形成された薄膜を
得るものである。この方法によつて得られた薄膜
の寸法（長さ）精度は±50μｍ、厚さ精度は
0.005〜１μｍの厚さの範囲で±20％であつた。
通常、卓上時計用、卓上電子計算機用の液晶表示
素子においては上記の寸法及び膜厚精度はほぼ満
足すべき値である。そして、上記の精度を得るためには、印刷工程
においてインキを付着させた凸版を被印刷体であ
る基体表面上に圧着する時の圧力（以下、印圧と
いう）をできるだけ一定の値に制御する必要があ
る。それは、一般に凸版材料として適当とされて
いるゴム、プラスチツクスなどの可撓性材料から
なる凸版が、基体表面上に圧着されたときに印圧
によつて変形（伸長）し、印刷されたパターンの
寸法が凸版の寸法に比べて若干大となる現象が生
ずる傾向があり、その程度が印圧の大小によつて
異なるためである。他の理由は、形成された薄膜
の厚さが、印圧によつて左右され、印圧が小さい
場合は膜厚が大となり、印圧大の場合は膜厚小と
なるためである。具体的には前記寸法及び膜厚精
度を得るためには、印圧0.1〜５Kg／cm²の範囲か
ら選ばれた印圧に対して±0.5Kg／cm²の精度で制
御しなければならない。それ故、従来の印刷装置においては、基体の平
均厚さに応じて版胴と定盤間の相対位置を調整、
固定することによつて必要な印圧を与えている
が、多数個の基体に印刷する場合に、それぞれの
基体間の厚さのばらつきに応じて各個に印圧を調
整することは、実際上不可能であつた。そのた
め、印刷面の寸法、膜厚にばらつきが生じ、所望
の精度を得ることは困難であつた。本発明は、上述のような従来技術にみられる欠
点を排除して、印圧を実際上一定に保護し、寸
法、厚さ精度の高い薄膜、例えば液晶配向用薄膜
を効率的に形成するための印刷装置並びに方法を
提供することを目的とする。その特徴は、版胴表
面に所望の印刷パターンに対応した形状の凸部を
有する凸版を設けたフレキソグラフ印刷装置にお
いて、 (1) 気体だまりをそなえ動力触媒によつて満され
たシリンダもしくはベローズを作用力源とし、 (2) その力の作用方向が一方向であり、かつ (3) 直線運動をなす荷重印加機構を介して、被印刷体支持台が印刷装
置本体にとりつけられているものにある。また、
このような荷重印加機構によつて被印刷基体を支
持して印刷することにより、薄膜を形成すること
にある。ここで、気体だまりをそなえるということは、
シリンダもしくはベローズとこれに通ずる管路系
内容積の少なくとも一部を気体あるいは液体が占
有することを意味する。次に、本発明の装置と機構について説明する。図は、本発明の実施態様例であるフレキソグラ
フ印刷装置の荷重印加機構を含む主要部の断面を
示す。図において、平台ベツド１は、電力、油圧もし
くは空気圧などを駆動力として、矢印の示す方向
に移動可能であつて、その移動は後述する版胴１
１の回転と常に同期している。その同期は、例え
ば平台ベツド１に斜めラツクを設け、それと版胴
１１に設けたピニオンとを噛み合せるなどの方法
によつて達することができる。該ベツド１上には、動力媒体を入れたシリンダ
２および該媒体を介して加えられる力の作用で直
線的に往復運動し得るプランジヤ３が設置されて
いる。さらに、該ベツド１上に立てられた支柱４
をガイドにし、その下部を前記プランジヤ３に連
接している上下移動台５が設けられ、それは、支
柱４との間に例えば双葉電子(株)製DR型ダイセツ
トのようなボールブツシユをはめ込むなどして、
前記プランジヤ３の運動に伴つて支柱４に沿い円
滑かつ迅速に上下運動できる機構を備えている。そのうえシリンダ２には、シリンダ側から順次
に気体だまり６、圧力制御弁７が設けられた管路
８が連結され、それらの内部を満している動力媒
体とともに、被印刷体・刷版間に対する荷重印加
機構の主要部を構成する。該管路の他端は加圧装
置に導かれる。前記上下移動台５の上には、被印刷体１０を載
せる載物台９が置かれている。該載物台９には、
Ｘ方向、Ｙ方向ならびにＸ−Ｙ面内の角度を微動
調整できる装置を用いることができ、また印刷時
に被印刷体１０がずれないように、ピンを備えた
真空吸着テーブルを用いてもよい。一方、載物台９の上方に版胴１１が配置され、
その表面には、直接あるいはアンダブランケツト
などを介して、凸版１２がとりつけられる。そし
て、該凸版１２と同じ周速度で回転する彫刻ロー
ル１３が、版胴１１に対向して設置され、その一
部は、インキだまり１４に入れられた高分子溶液
１５（以下、インキと言う）に浸つている。この
ようなロール１３として、例えば旭ロール(株)製プ
レシジヨンロールなどを用いることができる。該
ロール１３に付着したインキ１５は、ロールの回
転につれ、ドクターブレイド１６によつて過剰分
を掻落されたのちロールの溝内に入り込んだイン
キのみが、凸版１２に接触し転写される。この凸版１２や転写されたインキは次いで、図
において、平台ベツドに乗つて右方向に移動して
くる被印刷体１０の表面に転写される。その際、
凸版１２の周速度は、平台ベツド１の移動、従つ
て被印刷体１０の移動の速さと同期しており、印
刷パターンの位置ずれを生ずることはない。なお
該印刷は、被印刷体１０が図において右方向に移
動する過程でのみ、行なわれる。本発明における重要な特徴は、前述したように
その荷重印加機構にある。管路８を経てシリンダ
２内に圧入された動力媒体のシリンダヘツドすな
わちプランジヤ３に及ぼす圧力は、圧力制御弁７
によつて、所望の一定値を保持するごとく設定さ
れる。そして、被印刷体１０の厚さ変動や反り、
刷版１２の凹凸によつて起り得べき印圧の変動
は、シリンダ２から圧力制御弁７に到る領域内の
媒体に伝わる。その際、動力媒体の少なくとも一
部に気体を用い、気体だまり６を設けておくこと
によつて、印圧に応じて該媒体は微少な容積変動
を行い、極めて無理なく起り得べき印圧変動を吸
収することができるので、凸版と被印刷体上の間
の印圧は実際上不変に保たれる。その結果、所望
のパターンを位置や寸法について高精度をもつて
印刷することができる。なお、前述のように本発
明は、気体だまり６を図の如く特定箇処に設ける
ことを限定するものではなく、シリンダ２および
それから圧力制御弁７に至る管路内に、気体の専
有する部分を存在させることによつても達せられ
る。本発明において、動力媒体としては慣用されて
いる各種の液状媒体、および空気、窒素などの気
体を用いることができる。なお、図におけるシリンダとプランジヤの代り
にベローズを用いることや、あるいは平台ベツド
を含む装置全体を傾斜させて設置するなど、所要
に従い改変を加え得ることは言うまでもない。前記のような印刷装置を用いることによつて、
例えば液晶セル用基板に液晶配向用薄膜をすぐれ
た精度で高能率に形成できる。次に実施例によつて具体的に説明する。実施例１液晶配向用薄膜材料としてフエノールノボラツ
ク樹脂（日立化成(株)HP203N）を、イソプロピル
アルコール溶液（濃度96重量％、粘度２ポイズ）
を用い、透明電極パターンの設けられた電解効果
型液晶セル用ガラス基板（表示部寸法5.0mm×
10.0mm、厚さ0.55±0.07mm）に印刷した。印刷に
当つては、ニトリルゴムを原料とし、モールド法
によつて印刷パターンに従い凸部が形成されてな
るシヨアHs硬度40を有する凸版１２を、粘着剤
を介して版胴１１に張りつけて用いた。また、彫
刻ロール１３には、200線／インチのピツチで格
子型セルが形成されたロールを用いた。印刷条件
のうち印圧は0.4Kg／cm²に調整し、印刷速度
10m／分とした。印刷後、250℃、30分間加熱処理して、印刷体
（HP203N）を硬化させて、厚さ700±70Åの薄膜
を形成した。印刷パターンの寸法精度は、縦、横
ともに±50μｍ以下であつた。次に、該薄膜面をガーゼを用いてラビングし
た。その際上部基板と下部基板とで、ラビング方
向が直交するように行つた。そして、上下２枚の
基板を間隔10μｍに保ち、液晶封入口の微少部分
を除いて、エポキシ樹脂接着剤で封止し、液晶セ
ルの外囲器を構成した。その中に、減圧下でアゾキシ系液晶（メルク社
ネマチツクフエーズ５〜ｐ−シアノフエニル
p′−ブチルベンゾエート 100：10重量部）を封
入し、封入口を前記接着剤で封じた。このように構成した液晶セルを、２枚の偏光板
を用いて観察したところ、全面にわたつて液晶層
がツイスト配列していることが認められた。次に、本例において得られた液晶配向用薄膜の
厚さと寸法に関する精度を、印圧自動調整機能を
もたない従来の印刷法および回転塗布法（2000r.
p.m、30秒）によつて形成された薄膜のそれと対
照して第１表に示す。回転塗布法による薄膜の寸
法精度は、表示部以外の塗膜をエツチングによつ
て除去した結果の値である。

【表】また、液晶セルとしての特性試験結果を第２表
に示す（試料数20個）。同表で、配向劣化時間と
は、55℃において12V、32Hz印加した際に液晶配
向特性に劣化が認められるまでの時間であり、消
費電流増加率は、3.0V、32Hz印加、70℃、1000
時間放置後の値である。

【表】第１、２表から明らかなように、参考例に比べ
て、実施例は薄膜の形成精度に優れており、液晶
セルとしての諸特性も良好である。特に駆動しき
い値電圧のばらつきが少なく、これは薄膜の膜圧
偏差が小さいためと認められる。実施例２印刷インキとして、ローヌ・プーラン社製
KERIMID 500のＮ−メチル−２−ピロリドン溶
液（濃度３重量％、粘度1.4ポイズ）を用い、実
施例１と同様の条件でガラス基板上に配向膜パタ
ーン（寸法5.0mm×10.0mm）を印刷した。それか
ら、300℃で30分焼成した。形成された膜の厚さ
を、テイラーロブソン社製膜厚計、タリステツプ
を用いて測定し、400±40Åという値を得た。ま
た、印刷パターンの寸法精度は縦、横ともに±50
μｍ以下であつた。次に、該薄膜に実施例１と同様にラビングを施
したのち、上下２枚の基板の間隙10.0μｍにし
て、エレクトロサイエンスラボラトリ社（米）製
シーリングガラス4022−Ｃで液晶封入口部分を除
く部分をシールして、液晶セル用外囲器を作成し
た。なお、該ガラスの適用はスクリーン印刷法に
より、焼成は最高430℃で１時間行つた。この外囲器に実施例１と同組成の液晶を封入
し、２枚の偏光板を用い観察したところ、全面に
わたつてツイスト配向していることが認められ
た。配向膜の形成精度、およびセルの諸特性は第
１、２表における値と同程度であつた。なお、比較のため自動印圧調整機構を用いずに
印刷して形成した配向膜を用いた液晶セルでは、
20個中４個のセルのシール部にピンホールが認め
られた。これは、配向膜の一部がシール部と重な
つた結果、シールガラス焼成時に配向膜材料であ
るKERIMID500が発泡したためと推定される。
しかし発泡の確たる原因は不明である。このピン
ホールのあるセルの配向膜の寸法精度は＋230μ
ｍであつた。また、このガラス基板の板厚は0.62mmであつ
て、中心値0.55mmに対し0.07mm厚かつた。すなわ
ち板厚が70μｍ厚い場合には、自動印圧調整機構
なしで印刷すると、規定の寸法よりも230μｍも
大きく印刷される。従つて、ガラスシールを用い
た液晶セルの場合には、製造プロセスにおける歩
留りが著るしく悪くなることを避けられない。本発明はこのようなガラスシール膜ラビング方
式の小型液晶セルの配向膜形成に有用である。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明の印刷装置の主要部の構成を示す
断面図である。１……平台ベツド、２……シリンダ、３……プ
ランジヤ、４……支柱、５……上下移動台、６…
…気体だまり、７……圧力制御弁、８……管路、
９……載物台、１０……被印刷体、１１……版
胴、１２……凸版、１３……彫刻ロール、１４…
…インキだまり、１５……インキ、１６……ドク
ターブレイド。

Claims

【特許請求の範囲】１版胴表面に所望の印刷パターンに対応した形
状の凸部を有する凸版を設けたフレキソグラフ印
刷装置において、 (1) 気体だまりをそなえ動力媒体により満された
シリンダもしくはベローズを作用力源とし、 (2) その力の作用方向が一方向であり、かつ (3) 直線運動をする、荷重印加機構を介して、被印刷体支持台が印刷装
置本体に取付けられていることを特徴とするフレ
キソグラフ印刷装置。