Warning: copy(htaccessbak): failed to open stream: No such file or directory in /home/jtokkyo/public_html/header.php on line 10
パターン形成装置 - 特開2008−12388 | j-tokkyo
トップ :: B 処理操作 運輸 :: B05 霧化または噴霧一般;液体または他の流動性材料の表面への適用一般

【発明の名称】 パターン形成装置
【発明者】 【氏名】曽根原 章夫

【氏名】高橋 達見

【氏名】小幡 博之

【要約】 【課題】フィルム上に塗布されたインクの流動によるパターンの変化を防止することが可能なパターン形成装置を提供する。

【構成】ロール状に巻かれたフィルム2を巻き出す巻き出し部3aと、巻き出し部3aにより巻き出されたフィルム2にインクジェットノズル70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7と、フィルム2に形成されたパターンを乾燥する乾燥部71と、乾燥部71によりパターンの乾燥されたフィルム2をロール状に巻き取る巻き取り部11aと、を備え、乾燥部71は、パターンの形成されたフィルム2を水平に保ちながら乾燥する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ロール状に巻かれたフィルムを巻き出す巻き出し部と、前記巻き出し部により巻き出された前記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、前記フィルムに形成された前記パターンを乾燥する乾燥部と、前記乾燥部により前記パターンの乾燥された前記フィルムをロール状に巻き取る巻き取り部と、を備え、
前記乾燥部は、前記パターンの形成された前記フィルムを水平に保ちながら乾燥することを特徴とするパターン形成装置。
【請求項2】
前記乾燥部には、前記巻き出し部と前記巻き取り部との間の前記フィルムの搬送経路に沿って分割された複数のゾーンが設けられ、前記フィルムの搬送方向下流側のゾーン程、乾燥温度が高く設定されてい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。
【請求項3】
前記乾燥部に対して前記フィルムの搬送方向下流側には、前記フィルム上の前記パターンに紫外線を照射する紫外線照射部が設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載のパターン形成装置。
【請求項4】
前記紫外線照射部は、前記紫外線を照射するための光源と、前記光源より射出された前記紫外線の光路を変更して前記パターン方向へ向ける光路変更部材と、を有し、前記光路変更部材は前記フィルムの表面の法線方向に対して斜めに傾いた方向から前記紫外線を照射可能であることを特徴とする請求項3に記載のパターン形成装置。
【請求項5】
前記光路変更部材は前記光路を変更させる光路変更面を有し、前記光路変更面の法線方向に対して直交し、かつ互いに直交する2方向の軸線のそれぞれの回りに前記光路変更面が偏向可能であることを特徴とする請求項4に記載のパターン形成装置。
【請求項6】
前記パターン形成部に対して前記フィルムの搬送方向上流側には、前記フィルムの表面を改質して親水性を付与する表面改質部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。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
従来、液晶ディスプレイ用のカラーフィルタの基板としてガラス基板が用いられている。その基板上に、ITO(indium tin oxide インジウムスズ酸化物)膜や、配向膜等のパターンを形成する際、真空蒸着法やスパッタリング法を用いて成膜を行った後、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングを行っている。近年、ガラス基板に換えてプラスチックフィルムを基板として用いることが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【特許文献1】特開2000−284303号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
プラスチックフィルムにパターンの形成を行う方法として、インクを噴射して塗布するインクジェット方式を用いることが検討されている。しかし、インクがフィルムに滲みこまないため、インクの流動によってパターンが変化するおそれがある。
【0004】
そこで、本発明はフィルム上に塗布されたインクの流動によるパターンの変化を防止すること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。
【課題を解決するための手段】
【0005】
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(2)を巻き出す巻き出し部(3a)と、前記巻き出し部(3a)により巻き出された前記フィルム(2)にインクジェットノズル(70)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(75)と、前記フィルム(2)に形成された前記パターンを乾燥する乾燥部(71)と、前記乾燥部(71)により前記パターンの乾燥された前記フィルム(2)をロール状に巻き取る巻き取り部(11a)と、を備え、
前記乾燥部(71)は、前記パターンの形成された前記フィルム(2)を水平に保ちながら乾燥することにより上記課題を解決する。
【0006】
フィルム上に、インクジェットノズルから噴射されて塗布されたインクにより形成される機能性のパターンは、乾燥部で水平状態を保ちながら乾燥される。乾燥時にフィルムが水平に保たれることにより、インクジェットノズルを用いて形成したパターンの形状を保持したまま、フィルム上にパターンを定着することができる。
【0007】
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(71)には、前記巻き出し部(3a)と前記巻き取り部(11a)との間の前記フィルム(2)の搬送経路に沿って分割された複数のゾーン(71a、71b、71c、71d)が設けられ、前記フィルム(2)の搬送方向下流側のゾーン程、乾燥温度が高く設定されていてもよい。この形態によれば、フィルムは、乾燥部の複数のゾーンを順次通過しながら水平に搬送される。搬送方向の下流側のゾーン程、乾燥温度が高く設定されているため、急激な温度変化によるパターンの変化を防止することが可能となる。
【0008】
また、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(71)に対して前記フィルム(2)の搬送方向下流側には、前記フィルム(2)上の前記パターンに紫外線を照射する紫外線照射部(72)が設けられていてもよい。この形態によれば、乾燥して定着した後、フィルム上に形成されたパターンに紫外線を照射することで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。
【0009】
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(72)は、前記紫外線を照射するための光源(30)と、前記光源(30)より射出された前記紫外線の光路を変更して前記パターン方向へ向ける光路変更部材(32)と、を有し、前記光路変更部材(32)は前記フィルム(2)の表面の法線方向に対して斜めに傾いた方向から前記紫外線を照射可能であってもよい。この形態によれば、光源から射出された紫外線は、光路変更部材によって光路を変更されて、フィルムの表面の法線方向に対して斜めに傾いた方向からの照射が可能である。偏向した紫外線がパターンに照射されることで、パターン内の分子を再配列させて、パターンに配向機能を与えることが可能となる。
【0010】
本発明のパターン形成装置の一形態において、前記光路変更部材(32)は前記光路を変更させる光路変更面(33)を有し、前記光路変更面(33)の法線方向に対して直交し、かつ互いに直交する2方向の軸線(軸A、軸B)のそれぞれの回りに前記光路変更面(33)が偏向可能であってもよい。この形態によれば、光路変更面を2方向の軸線の回りに偏向させることにより、フィルムに対して任意の照射方向及び照射角度で紫外線を照射することが可能となる。これにより、配向膜内の配向を制御して、パターン内で配向の向きが異なる複数の領域を形成することができる。従って、液晶ディスプレイの視野角が向上する。
【0011】
本発明のパターン形成装置の一形態において、前記パターン形成部(75)に対して前記フィルム(2)の搬送方向上流側には、前記フィルム(2)の表面を改質して親水性を付与する表面改質部(73)が設けられていてもよい。この形態によれば、表面改質部により、フィルムの表面に親水性を付与することでフィルムの表面がインクとなじみやすくなる。表面改質部を設けない場合と比べて、乾燥にかかる時間が短くなるので、乾燥部の搬送路長を短くすることができ、装置の小型化が可能となる。
【0012】
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。
【発明の効果】
【0013】
以上に説明したように、本発明のパターン形成装置によれば、乾燥部でフィルムを水平に保ちながら機能性のパターンを乾燥するので、フィルム上に塗布されたインクの流動によるパターンの変化を防止することができる。従って、例えば、プラスチックフィルムを基板として用いた液晶ディスプレイのカラーフィルタにITO膜や配向膜を精度良く形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
図1は、本発明の一形態に係るパターン形成装置が組み込まれた液晶ディスプレイの生産システムの一例を示す。生産システム1は、液晶ディスプレイ用のカラーフィルタ基板に加工を施すものであって、カラーフィルタ基板はウェブフィルム2に連続的に形成されている。
【0015】
生産システム1は、ウェブフィルム2の搬送方向上流側より、ウェブフィルム2を巻き出す巻き出し装置3と、カラーフィルタ基板上にITO膜11を形成するITO膜形成装置4と、カラーフィルタ基板上にカラムスペーサ(以下、CSと表記する)21を形成するCS形成装置5と、ウェブフィルム2を洗浄する洗浄装置6と、カラーフィルタ基板上に光配向膜22を形成する光配向膜形成装置7と、カラーフィルタ基板上に液晶25をシールするためのシール剤24及び液晶25を塗布するシール剤・液晶塗布装置8と、TFT(thin film transistor 薄膜トランジスタ)アレイ基板23とカラーフィルタ基板とを貼合するアライメント貼合装置9と、ウェブフィルム2からTFTアレイ基板23が貼合されたカラーフィルタ基板を切り抜く切り抜き装置10と、切り抜かれたウェブフィルム2を巻き取る巻き取り装置11とを順次備える。
【0016】
ITO膜形成装置4は、機能性パターンとしてのITO膜20をカラーフィルタ基板上に形成するインクジェットノズル40と、ITO膜20を乾燥させる乾燥部41とを備える。CS形成装置5は、液晶25の厚みを均一に保つCS21のもととなるCS材塗料組成物層50が形成されたCSドライフィルムを巻き出すCSドライフィルム巻き出し部51と、カラーフィルタ基板にCS材塗料組成物層50を転写するCS転写部52と、フォトリソグラフィ法によりCS21を形成するための露光部53、現像部54及びベーク部55と、形成されたCS21を検査する検査部56とを備える。洗浄装置6は、ウェブフィルム2を洗浄する洗浄部60を備える。光配向膜形成装置7は、機能性パターンとしての光配向膜22をカラーフィルタ基板上に形成するインクジェットノズル70と、光配向膜22を乾燥させる乾燥部71と、光配向膜22に紫外線を照射する紫外線照射部72とを備える。シール剤・液晶形成装置8は、シール剤24を塗布するインクジェットノズル80と、液晶25を塗布するインクジェットノズル81とを備える。アライメント貼合装置9は、TFTアレイ基板23を貼合する貼合部90を備える。パターン形成装置は、機能性のパターンであるITO膜20と光配向膜22とを形成するITO膜形成装置4及び光配向膜形成装置7の一部として構成される。ITO膜20は透明導電性薄膜の電極としての機能を持ち、光配向膜20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。なお、図1ではウェブフィルム2を巻き出し装置3から全工程を経て巻き取り装置11まで連続的に搬送しているが、工程間の適宜の位置にてウェブフィルム2を一旦ロール状に巻き取り、その巻き取られたフィルムロールを他の巻き出し装置から次工程に送り出してもよい。
【0017】
以上の生産システム1においては、ITO膜形成装置4、及び光配向膜形成装置7に関して、本形態の一形態に係るパターン形成装置が使用されている。図2は、そのパターン形成装置を光配向膜形成装置7として構成した例を示す。図2の光配向膜形成装置7は、
上述したインクジェットノズル70を設置したパターン形成部75と、乾燥部71と、紫外線照射部72に加え、巻き出し装置3と同様の構成でありロール状に巻かれたフィルム2を巻き出す巻き出し部3aと、フィルム2の表面を改質して親水性を付与する表面改質部としてのコロナ装置73と、巻き取り装置11と同様の構成であり光配向膜22が形成されたフィルム2をロール状に巻き取る巻き取り部11aとを備える。フィルム2は、巻き出し部3aと巻き取り部11a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。乾燥部71はその搬送経路上に設けられている。乾燥部71では、フィルム2の表面は水平を保ちながら搬送されている。
【0018】
パターン形成部75は、インクジェットノズル70と、図示しないインクタンクとを備えている。インクタンクからインクとしての光反応性を有する液状の光配向膜材料がインクジェットノズル70に供給される。インクジェットノズル70は、フィルム2を搬送するローラ74に対向して設置されている。なお、インクジェットノズル70に代えて、又は追加して、インクジェットノズル70a、70bを設けてもよい。
【0019】
乾燥部71は、乾燥ゾーン71a、71b、71c、71dに分割されている。各乾燥ゾーン71a、71b、71c、71dには、フィルム2上の光配向膜22に熱風を吹き付ける熱風ノズルがフィルム2の上面及び下面にそれぞれ複数設けられている。電気、ガス、スチームなど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に送り込み、フィルム2の上面及び下面から熱風を吹き付ける。熱風の風速は乾燥ゾーン71a、71b、71c、71d毎に設定が可能である。また、乾燥ゾーン71a、71b、71c、71d毎に乾燥させるための温度が設定されている。一例として、乾燥ゾーン71aでは40℃、71bでは60℃、71cでは80℃、71dでは120℃と設定されている。このように、熱風の設定温度は、フィルム2の搬送方向下流側の乾燥ゾーン程、高く設定されている。
【0020】
紫外線照射部72は、フィルム2の表面に対向して設置される。紫外線照射部72では、紫外線をフィルム2の表面の法線方向に対して斜めに傾いた方向から照射することが可能である。図3に、紫外線照射部72においてフィルム2の表面に紫外線を照射させる構成を示す。紫外線照射部72は、紫外線Lを照射するための光源30と、光源30からの紫外線Lを反射して平行にする凹面鏡31と、光路変更部材としてのミラー32とを備える。ミラー32の光路変更面33は、凹面鏡31からの紫外線Lの光路をフィルム2の方向へ変更する。ミラー32からの紫外線Lは、フィルム2の表面及びフィルム2の表面上の光配向膜22の法線方向に対して斜めに傾いた方向から照射されている。
【0021】
図4Aにミラー32の詳細を示す。ミラー32は、光路変更面33の法線方向Nに対して直交し、かつ互いに直交する2方向の軸線としての軸A及び軸Bが設けられている。光路変更面33は、各軸A、Bのそれぞれの回りに偏向することができる。
【0022】
次に光配向膜形成装置7の動作を説明する。フィルム2上のカラーフィルタ基板は、巻き出し部3aより巻き出されて、コロナ装置73へ搬送される。コロナ装置73は、大気中にコロナ放電を発生させてフィルム2の表面を改質する。コロナ装置102を設けた場合、フィルム2上のカラーフィルタ基板の表面の親水性が向上し、インクがなじみやすくなる。
【0023】
パターン形成部75では、インクジェットノズル70により、光配向膜材料がフィルム2上のカラーフィルタ基板に噴射されて塗布される。インクジェットノズル70は、フィルム2上に任意のパターンを形成する。そして、光配向膜22の形成されたカラーフィルタ基板は乾燥部71に搬送される。
【0024】
乾燥部71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22を乾燥させて定着させる。フィルム2の表面は、水平を保ちながら搬送される。搬送方向下流側の乾燥ゾーン程、乾燥温度が高く設定されているので、急激な温度変化による光配向膜の膜厚や形状の変化が起こらない。
【0025】
紫外線照射部72では、紫外線Lをフィルム2の表面の法線方向に対して斜めに傾いた方向から、カラーフィルタ基板上に定着された光配向膜22に照射する。これにより、紫外線Lは偏向し、光配向膜22に光反応性を持つ光配向膜材料を用いているため、光配向膜内分子の再配列が起こる。よって、光配向膜22には配向機能が付与される。
【0026】
図4A、図4B、図4Cに、ミラー32の動作と光配向膜22への紫外線Lの入射の関係を示す。図4A、図4B、図4Cにおいて、ミラー32の光路変更面33とフィルム2の表面との関係は、比較のため全て同じ状態で設置されているものとする。ミラー32に入射した紫外線Lの反射紫外線Laは、フィルム2の表面に対し、入射角θで入射する。
【0027】
図4Bは、軸Bの回りに光路変更面33を偏向させた様子を示す。軸Bの回りに光路変更面33を偏向させたものが光路変更面33aである。光路変更面33aは、フィルム2の表面に対し、入射角θ1で紫外線Lbを入射させる。軸Bの回りに光路変更面33を偏向させることでフィルム2への紫外線Lの照射角度を制御する。
【0028】
図4Cは、軸Aの回りに光路変更面33を偏向させた様子を示す。軸Aの回りに光路変更面33を偏向させたものが光路変更面33bである。光路変更面33bは、フィルム2の表面に対し、入射角θは変化させずに紫外線の照射方向を変更する。軸Aの回りに光路変更面33を偏向させることでフィルム2への紫外線Lの照射方向を制御する。
【0029】
上述のように、紫外線Lの照射角度と照射方向を任意に設定可能であるので、異なる方向に配向した複数の領域が光配向膜22に形成される。光配向膜22に配向機能を付与した後は、巻き取り部11aによりロール状に巻き取られる。
【0030】
以上、光配向膜形成装置7として本形態の一形態に係るパターン形成装置を使用した形態について説明した。ITO膜形成装置4としてパターン形成装置を使用する場合、ITO膜形成装置4は、図1に示すインクジェットノズル40を設置したパターン形成部と、乾燥部41とに加えて、巻き出し装置3と同様の構成の巻き出し部と、巻き取り装置11と同様の構成の巻き取り部とを備えればよい。インクとして、光配向膜材料に換えてITO膜材料を使用し、フィルム2に対してインクジェットノズル40からITO膜材料を噴射して塗布することでパターンを形成すればよい。また、光配向膜形成装置7においては紫外線照射部72が設置されていたが、ITO膜20の形成には設けなくともよい。コロナ装置73についても機能性のパターンの形成工程での必要に応じて適宜設ければよく、設置の有無は問わない。
【0031】
なお、本発明の好適な形態について説明したが、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、光配向膜形成装置7及びITO膜形成装置4としてパターン形成装置を使用した例を説明したが、単独の装置の構成でなくとも、生産システム1のようにシステムの一部として利用されていてもよい。生産システム1は、巻き出し装置3と、インクジェットノズル70を設置したパターン形成部75と、乾燥部71と、紫外線照射部72と、巻き取り装置11とを備え、パターン形成装置を有している。
【0032】
また、光配向膜22やITO膜20に限定されず、保護膜や、カラーフィルタを形成するものであってもよい。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。
【0033】
光配向膜形成装置7において、インクジェットノズル70、70a、70bは、ローラ74にフィルム2が掛け回されている位置に対向して設置した例で説明したが、これに限定されず、例えば、水平に搬送されるフィルム2に対向して設置してもよい。また、インクジェットノズル70に対向するフィルム2の表面が、垂直や、斜めであってもよい。いずれも乾燥部71がフィルム2を水平に保ちながらパターンを乾燥すればよい。パターンのインクは乾燥時に流動することなくパターンを定着することができる。
【0034】
また、乾燥部71は、フィルム2を水平に搬送しながら機能性のパターンとしての光配向膜22を乾燥する例を説明したが、これに限定されず、例えば、乾燥部71でフィルム2の搬送を停止して、フィルム2を水平に保ちながらパターンを乾燥させてもよい。また、各乾燥ゾーン71a、71b、71c、71dで搬送を停止してフィルム2を水平に保ちながらパターンを乾燥させてもよい。本形態では、乾燥ゾーンを4つ設けた例で説明したが、これに限定されず、例えば、2つ、5つといった任意の複数の乾燥ゾーンが設けられていてもよい。また、設定温度についてもフィルム2の搬送方向下流側のゾーン程、乾燥温度が高く設定されていれば、任意の温度を設定してもよく、限定されない。
【0035】
紫外線照射部72は、フィルム2の搬送方向は任意の方向でもよい。乾燥部71において、パターンはフィルム2上のカラーフィルタ基板に定着されているので、フィルム2の水平搬送箇所に設けてもよいし、垂直搬送箇所に設けてもよい。特に、図2で示すように垂直方向に搬送されるフィルム2に対向して紫外線照射部72を設けた場合は、光配向膜形成装置7は水平方向に大きくなることがなく、装置の小型化が可能となる。
【0036】
紫外線照射部72では、フィルム2の表面の法線方向に対して斜めに傾いた方向から紫外線Lを照射する例で説明したが、これに限定されず、例えば、直線偏光で垂直方向から紫外線を照射しても同様の効果が得られる。
【0037】
配向膜の形成として、光配向膜22の形成で説明したが、ラビング法を用いて配向膜を形成してもよく、この場合、紫外線照射部72は設けなくともよい。
【0038】
インクジェット方式は、インク粒を連続的に発生させて、パターン形成に必要な部分だけ選択的に利用する連続方式や、パターン形成に必要なときだけインク粒を噴射させるオンデマンド方式等、周知の技術を利用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【0039】
【図1】本発明の一形態に係るパターン形成装置が組み込まれた生産システムの概略図。
【図2】光配向膜形成装置としてのパターン形成装置の一形態の構成を示す概略図。
【図3】紫外線照射部の構成を示す図。
【図4A】フィルムの表面と光路変更部材の関係を示す図。
【図4B】フィルムの表面と光路変更部材の関係を示す図。
【図4C】フィルムの表面と光路変更部材の関係を示す図。
【符号の説明】
【0040】
1 生産システム
2 ウェブフィルム(フィルム)
3a 巻き出し部
4 ITO膜形成装置(パターン形成装置)
7 光配向膜形成装置(パターン形成装置)
11a 巻き取り部
20 ITO膜(機能性のパターン)
22 光配向膜(機能性のパターン)
70 インクジェットノズル
71 乾燥部
72 紫外線照射部
73 コロナ装置
75 パターン形成部
【出願人】 【識別番号】000002897
【氏名又は名称】大日本印刷株式会社
【出願日】 平成18年7月3日(2006.7.3)
【代理人】 【識別番号】100099645
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 晃司

【識別番号】100101203
【弁理士】
【氏名又は名称】山下 昭彦

【識別番号】100104499
【弁理士】
【氏名又は名称】岸本 達人


【公開番号】 特開2008−12388(P2008−12388A)
【公開日】 平成20年1月24日(2008.1.24)
【出願番号】 特願2006−183711(P2006−183711)