JP6097551B2 - 液晶表示装置の製造方法および配向膜印刷装置 - Google Patents

Description

本発明は液晶表示装置に係り、特に、狭額縁の液晶表示装置における配向膜の印刷方法および配向膜の印刷装置に関する。

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、オフセット印刷（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、これを版胴に巻きつけられた印刷版に転写し、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、フレキソ印刷した配向膜の膜厚が周辺において厚くなるのと防止するために、印刷版の凸版部の端部をテーパ加工した構成が記載されている。「特許文献２」には、基板における印刷された配向膜の位置を正確に決めるために、基板に形成した位置決めマークと印刷版に形成した位置合わせマークを利用して配向膜の位置ずれを軽減する構成が記載されている。

特開平５−１５０２４１号公報 特開平８−１０１３６４号公報

図５は、配向膜のフレキソ印刷の構成を示す模式図である。図５において、図示しない注入ノズルから配向膜材料がアニックスロール１５に滴下される。アニックスロール１５は矢印の方向に回転するが、このとき、図示しないドクターブレードを揺動することによって、配向膜材料をアニックスロールの軸方向に均一に分布させる。

アニックスロール１５に塗布された配向膜材料は、アニックスロール１５および版胴１６が各々矢印の方向に回転することによって、版胴１６の周りに貼り付けられた印刷版３９に転写される。一方、ＴＦＴ基板あるいは対向基板が複数形成されたマザー基板４０が図５の矢印の方向に進行し、印刷版３０と接触することによってマザー基板４０に配向膜１４０が転写される。

印刷版３０がマザー基板４０と離れる側を印刷入側Pin、印刷版３０がマザー基板４０と最後に接触する側を印刷出側Poutと定義する。印刷版３０は弾性を有するアクリル樹脂で形成されているので、印刷版３０とマザー基板４０が印刷のために接触すると、印刷版３０が版胴１６の回転方向と逆側に伸びてくる。この印刷版３０の伸びは、印刷入側Pinでは小さいが、印刷出側Poutで大きくなる。このような印刷版３０の伸びは制御が困難である。したがって、印刷出側Pout側では、塗布寸法のばらつきが大きくなる。

図６は、マザー基板４０に１２個の配向膜１４０が形成された状態を示す平面図である。図６において、配向膜１４０の各々が1個のＴＦＴ基板あるいは１個の対向基板に対応している。すなわち、図６のマザー基板４０から１２個のＴＦＴ基板あるいは対向基板が形成される。

図６において、点線で囲った部分が印刷版３０の伸びの影響で、配向膜１４０の寸法のばらつきが最も大きくなる領域である。液晶表示装置の表示領域には必ず配向膜１４０が存在しなければならず、かりに表示領域の周辺において、配向膜１４０が存在しなければその液晶表示装置は不良になる。また、配向膜１４０の寸法が大きすぎて、ＴＦＴ基板と対向基板を接着するシール材の領域に広く形成されると、シール材の接着力に悪影響を与え、信頼性を低下させることになる。

一方、最近は、液晶表示装置の外形を一定にしたまま、表示領域を大きくとることが要求されている。液晶表示装置の外形を一定にしたまま、表示領域を大きくすると、いわゆる額縁を小さくしなければならない。そうすると、配向膜１４０の寸法公差を小さくしなければならない。しかし、図６に示すように、印刷出側Poutにおける配向膜寸法のばらつきは避けられないために、配向膜寸法のばらつきに起因する歩留まりの低下、あるいは液晶表示装置のシール部の信頼性の低下が生じていた。

本発明の課題は、狭額縁の液晶表示装置において、配向膜の寸法のばらつきが生じても、液晶表示装置の製造歩留まりが低下することを防止し、かつ、液晶表示装置の信頼性の低下を防止した液晶表示装置の製造方法、あるいは、配向膜の塗布装置を実現することである。

本発明はこのような課題を解決するものであり、具体的な手段は次のとおりである。

（１）ＴＦＴと画素電極と走査線と映像信号線と配向膜を有する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ＴＦＴ基板と前記対向基板が重なった部分に表示領域が形成され、前記ＴＦＴ基板が１枚になっている部分には端子部が形成され、前記端子部側の前記表示領域の辺と前記対向基板の辺までの距離ｄ２は、前記端子部が形成されていない辺における前記表示領域の辺と前記対向基板の辺までの距離ｄ１よりも大きく、前記ＴＦＴ基板または前記対向基板の前記配向膜は、印刷版から配向膜材料をＴＦＴ基板に転写するフレキソ印刷によって形成され、前記配向膜において、前記印刷版が前記ＴＦＴ基板または前記対向基板に先に接する側を印刷入側とし、前記印刷版が前記ＴＦＴ基板または前記対向基板から離れる側を印刷出側とした場合、前記配向膜における前記端子部側の辺は、前記印刷出側側の辺と一致させることを特徴とする液晶表示装置の製造方法である。

（２）他の主な手段は、複数のＴＦＴ基板または対向基板が形成されたマザー基板の個々のＴＦＴ基板または対向基板にフレキソ方式によって配向膜を印刷する配向膜印刷装置であって、前記配向膜印刷装置は、印刷版から前記マザー基板に配向膜を印刷する印刷装置部と、前記印刷装置部の基板投入側に前記マザー基板を、前記マザー基板の長軸を前記印刷装置内の進行方向に対して０°、９０°、１８０°、２７０°のいずれの向きにおいても、印刷装置に対してセッティング可能な第１の基板旋回部を有し、前記０°、９０°、１８０°、２７０°のいずれの向きにおいても、位置合わせ可能なアライメント機構を有する基板保持部とアライメントカメラを有し、前記マザー基板に対してフレキソ印刷によって前記配向膜の印刷を行う印刷部と、前記配向膜印刷を終わった前記マザー基板の長軸を前記進行方向に対して０°、９０°、１８０°、２７０°のいずれの向きに対しても旋回可能な第２の基板旋回部を有することを特徴とする配向膜印刷装置である。

本発明によれば、液晶表示装置において、表示領域の辺と対向基板の辺の間の距離が大きい端子部に対応する配向膜の辺を、フレキソ印刷において塗布ばらつきが大きくなる、印刷版と基板とが離れる側に設定する。したがって、配向膜において、塗布ばらつきが大きい辺が存在しても、このばらつきが液晶表示装置の製造歩留まりを低下させることや製品の信頼性を低下させることを防止することが出来る。

本発明における配向膜塗布装置の斜視図である。 本発明による配向膜塗布の工程図である。 本発明の配向膜塗布装置において、マザー基板がその長軸方向に進行する場合のマザー基板と印刷版の配置図である。 本発明の配向膜塗布装置において、マザー基板がその短軸方向に進行する場合のマザー基板と印刷版の配置図である。 フレキソ印刷方法を示す断面図である。 マザー基板において、配向膜の塗布ばらつきが大きい部分を示す平面図である。 本発明が適用される液晶表示装置の平面図である。 本発明における表示領域と配向膜の関係を示す平面図である。 マザー基板がその長軸方向に進行する場合のフレキソ印刷による塗布ばらつきが大きい領域を示す平面図である。 マザー基板がその短軸方向に進行する場合のフレキソ印刷による塗布ばらつきが大きい領域を示す平面図である。

図７は、携帯電話等に使用される液晶表示装置の平面図である。図７において、走査線１０１、映像信号線１０２、画素電極、ＴＦＴ等が形成されたＴＦＴ基板１００にシール材１５０を介してカラーフィルタ等が形成された対向基板２００が接着している。ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間には図示しない液晶層が挟持されている。ＴＦＴ基板１００は対向基板２００よりも大きく形成され、ＴＦＴ基板１００が１枚になっている部分には、ＩＣドライバ１２０等が搭載される端子部１１０となっている。

図７において、端子部１１０には、映像信号線１０２および走査線１０１等からの引出し線１０３がＩＣドライバ１２０側に延在している。端子部１１０の外側端部には図示しないフレキシブル配線基板が接続される。図７におけるＴＦＴ基板１００と対向基板２００が重なった部分に表示領域１３０が形成されている。表示領域１３０の全域を覆い、かつ、表示領域１３０よりもやや大きな面積に配向膜１４０がフレキソ印刷によって形成されている。

狭額縁製品の場合、図７における表示領域１３０の端部から液晶表示装置の外側、すなわち、対向基板２００の端部までの距離ｄ１は１ｍｍ程度である。ただし、端子部１１０側の辺においては、表示領域１３０の端部と対向基板２００の端部までの距離ｄ２は１．５ｍｍ程度である。端子部１１０側には、引き出し線１０３が形成されており、かつ、額縁の幅は液晶表示装置の外形サイズには直接影響しないので、端子部１１０側の辺においては、表示領域１３０から対向基板２００の端部までの距離が大きくなっている。一方、シール材１５０の幅は各辺とも同じであるので、端子部１１０側において表示領域１３０から対向基板２００の端部までの距離が大きい分、配向膜１４０の塗布ばらつきの公差を大きくすることが出来る。

図８は、この様子を示す平面図である。図８は、図７における表示領域１３０と配向膜塗布領域１４０の関係を示す平面図である。図８において、配向膜１４０は、表示領域１３０よりも若干大きく形成されている。図７で説明したように、端子部１１０側の辺においては、配向膜１４０の塗布面積を他の辺よりも大きく形成することが出来る。図８において、表示領域１３０の端部から配向膜１４０の端部までの距離は、端子部１１０側の辺においてｓ２、他の３辺においてｓ１であり、ｓ２＞ｓ１である。

端子部１１０側の辺では、表示領域１３０の端部から配向膜１４０の端部までの距離ｓ２が大きい分、配向膜１４０の塗布ばらつきの公差Δｓ２も、他の辺における配向膜１４０の塗布ばらつきの公差Δｓ１よりも大きくすることが可能である。本発明は、フレキソ印刷による配向膜１４０の塗布ばらつきが大きい辺を、液晶表示装置の端子部１１０側の辺と一致させることによって、液晶表示装置の製造歩留まりの低下を抑え、かつ、シール部の信頼性の低下を抑えている。

図９は印刷版３０の展開図である。フレキソ印刷するときは、印刷版３０は版胴に巻きつけられている。図９において、印刷版３０に配向膜１４０の印刷パターンが形成されている。この配向膜１４０の印刷パターンは、点線で示すマザー基板４０が矢印の方向に進行するにつれてマザー基板４０に転写される。図９のマザー基板４０では、横長のマザー基板４０に横長の配向膜１４０が印刷される例である。

図９において、右側が、印刷が始まる印刷入側Pinであり、左側が、印刷が終わる印刷出側Poutである。印刷出側Poutでは、印刷版３０の伸び等のために、配向膜１４０の塗布ばらつきが大きくなる。特に図９の点線で示すＡ領域において、塗布寸法のばらつきが大きい。本発明は、図９におけるＡ領域の配向膜１４０の辺を図７における端子部１１０側の辺と一致させることによって、配向膜１４０の塗布ばらつきの公差のばらつきが、製造歩留まりの低下、あるいは、製品の信頼性の低下に影響を及ぼすことを防止するものである。

図１０は印刷版３０の他の例である。図１０は、縦長のマザー基板４０に横長の配向膜１４０が印刷される例である。図１０は印刷版３０の展開図である。フレキソ印刷するときは、印刷版３０は版胴に巻きつけられていることは図９の場合と同じである。図１０において、印刷版３０に配向膜１４０の印刷パターンが形成されている。この配向膜１４０の印刷パターンは、点線で示すマザー基板４０が矢印の方向に進行するにつれてマザー基板４０に転写される。

図１０において、右側が、印刷が始まる印刷入側Pinであり、左側が、印刷が終わる印刷出側Poutである。印刷出側Poutでは、印刷版３０の伸び等のために、配向膜１４０の塗布ばらつきが大きくなる。特に図１０の点線で示すＡ領域において、塗布寸法のばらつきが大きい。図９で説明したのと同様、本発明では、図１０におけるＡ領域の配向膜１４０の辺を図７における端子部１１０側の辺と一致させることによって、配向膜１４０の塗布ばらつきが、製造歩留まりの低下、あるいは、製品の信頼性の低下に影響を及ぼすことを防止することが出来る。

図９と図１０を比較するとわかるように、本発明では、長方形の配向膜１４０の印刷パターンの向きによって、フレキソ印刷するときのマザー基板４０の向きを変化させる。すなわち、液晶表示装置における端子部側の辺をフレキソ印刷における印刷出側Poutの辺、すなわち、図９および図１０のＡ領域と一致させるようにしている。

以下の実施例では、以上説明したような本発明にかかる液晶表示装置の製造方法を可能にする製造装置について説明する。

図１は、本発明における配向膜印刷装置の斜視図である。図２は、図１の配向膜印刷装置におけるフローを示す図である。図１に示す本発明の配向膜印刷装置が従来の配向膜印刷装置と異なる第１の特徴は、印刷装置１０の前後に基板旋回部２０を有していることである。この基板旋回部２０において、長方形のマザー基板４０の長軸に対して、０°、９０°、１８０°、２７０°のいずれの向きにおいても、印刷装置１０に対してセッティング可能としている。

マザー基板４０はまず、基板旋回部２０に投入され、基板旋回部２０の動作によって、図７〜図１０の説明において述べたように、印刷出側Poutの配向膜１４０の辺を図７に示す液晶表示装置の端子部１１０側の辺に一致させる。これが図２における「基板旋回」である。図１の基板旋回部２０において、マザー基板４０が基板旋回によって、マザー基板４０の長軸が基板の進行方向と一致する場合と、基板の進行方向と直角の方向になる場合とが記載されている。

マザー基板４０が基板旋回部２０において、所定の向きにセットされた後、印刷装置１０の基板保持台１１にセッティングされる。これが図２の「印刷装置へ搭載」である。図１に示すように、基板保持台１１にはアライメントピン等のアライメント機構１２が存在している。印刷装置１０に付属のアライメントカメラ１４によって、目合わせマーク等を用いて、基板保持台１１に対してマザー基板４０を所定の位置にセッティングする。これが図２のアライメントである。

図３の左側はこのアライメントの状態を示す平面図である。図３は、マザー基板４０の長軸方向が基板の進行方向と一致する場合であり、図３には０°/１８０°と記載されている。図３において、マザー基板４０がハーフトーンの丸で示すいアライメントピン等のアライメント機構１２によって、所定の位置にセッティングされている状態を示している。

アライメント機構１２によって、マザー基板４０を所定の位置にセッティングするために、ハーフトーンの四角で示すアライメントカメラ１４によって、マザー基板４０および基板保持台１１の目合わせマーク等を読み取り、位置制御機構にアライメント制御情報を取得する。なお、図３における白抜きの丸あるいは四角は、マザー基板４０が短軸方向に移動する場合に使用するアライメント機構１２あるいはアライメントカメラ１４の位置であり、マザー基板４０が図３のような方向に移動する場合は、アライメント機構１２等は、基板保持台１１内に収容されている。

基板保持台１１において、位置決めされたマザー基板４０は図１に示す印刷部に移動して、配向膜印刷される。図１において、版胴１６に巻きつけられた印刷版３０にアニックスロール１５から液体の配向膜材料が供給される。印刷版３０が回転すると同時にマザー基板４０を載置した基板保持台１１が進行し、マザー基板４０に配向膜１４０が印刷される。これが、図２に示す「印刷」である。

図３の右側は、版胴１６と版胴１６に巻きつけられる印刷版３０の展開図が示されている。図３において、印刷版３０には、長軸が進行方向と一致している配向膜１４０のパターンが形成されている。配向膜１４０の塗布ばらつきが大きい辺を図７の端子部１１０側の辺と一致させるためである。図３の印刷版３０内の点線は、マザー基板４０の外形に対応している。

図４は、個々の配向膜１４０の長軸がマザー基板４０の短軸方向と一致し、マザー基板４０がマザー基板４０の短軸方向に移動する場合である。図４の左側は、基板保持台１１にマザー基板４０がセッティングされている状態を示し、９０°/２７０°と記されている。基板保持台１１におけるハーフトーンの丸はアライメントピン等のアライメント機構１２であり、ハーフトーンの四角はアライメントカメラ１４に対応している。図４におけるハーフトーンの丸および四角は、図３における白抜きの丸および四角に対応している。逆に図４における白抜きの丸および四角は図３におけるハーフトーンの丸および四角に対応している。

図４の右側は、版胴１６と版胴１５に巻きつけられる印刷版３０の展開図が示されている。図４において、印刷版３０には、マザー基板４０の短軸方向と個々の配向膜１４０の長軸方向が一致する配向膜１４０のパターンが形成されている。これによって、配向膜パターン１４０の長軸をマザー基板４０の進行方向と一致させている。つまり、配向膜１４０の塗布ばらつきが大きい辺を図７の端子部１１０側の辺と一致させるためである。図４の印刷版３０内の点線は、マザー基板４０の外形に対応している。

このように、マザー基板４０の長軸の向きが０°、９０°、１８０°、２７０°のいずれの向きにおいてもマザー基板４０を基板保持台１１にセッティングすることが可能であり、印刷版３０との位置合わせが可能であることが本発明の配向膜塗布装置の第２の特徴である。

このようにして、配向膜印刷が終わったマザー基板４０は印刷装置１０から基板旋回部２０に搬出される。これが図２における「印刷装置から搬出」である。印刷装置１０から基板旋回部２０に搬出されたマザー基板４０は、必要に応じて、旋回され、次の工程に搬出される。出口におけるマザー基板４０の旋回は、例えば次の工程におけるマザー基板４０の向きと一致させるためであり、マザー基板４０は出口において常に旋回されるわけではない。

以上説明したように、本発明では、印刷装置１０の前後に基板旋回部２０を有し、また、基板保持台１１は、マザー基板４０の進行方向がマザー基板４０の長軸方向と一致する場合にも、短軸方向と一致する場合にも対応できるよう、アライメント機構１２、アライメントカメラ１４を配置している。本発明による配向膜印刷装置によって、配向膜１４０の塗布ばらつきが大きい辺を液晶表示装置の配向膜１４０の塗布公差を大きくできる辺と一致させて配向膜塗布を行うことが出来る。これによって、液晶表示装置の製造歩留まりの低下防止、液晶表示装置のシール部の信頼性の低下を防止することが出来る。

１０…印刷装置、 １１…基板保持台、 １２…アライメント機構、 １４…アライメントカメラ、 １５…アニックスロール、 １６…版胴、 ２０…基板旋回部、 ３０…印刷版、 ４０…マザー基板、 １００…ＴＦＴ基板、 １０１…走査線、 １０２…映像信号線、 １０３…引出し線、 １１０…端子部、 １２０…ＩＣドライバ、 １３０…表示領域、 １４０…配向膜、 １５０…シール材、 Pin…印刷入側、 Pout…印刷出側

Claims (6)

1. 複数のＴＦＴ基板または対向基板が形成されたマザー基板に配向膜を印刷する配向膜印刷装置であって、
   印刷版から前記マザー基板に配向膜を印刷するフレキソ印刷部と、
   前記フレキソ印刷部の基板投入側に、前記マザー基板の長軸を前記フレキソ印刷部内の進行方向に対して０°、９０°、１８０°、２７０°のいずれの向きにおいても、印刷装置に対してセッティング可能な第１の基板旋回部と、を有していることを特徴とする配向膜印刷装置。
2. 配向膜印刷装置は、前記マザー基板を保持する基板保持部を有し、
   前記基板保持部は、前記０°、９０°、１８０°、２７０°のいずれの向きにセッティングされた場合においても、位置合わせ可能なアライメント機構を有している、ことを特徴とする請求項１に記載の配向膜印刷装置。
3. 前記印刷を終わった前記マザー基板の長軸を、前記進行方向に対して０°、９０°、１８０°、２７０°のいずれの向きに対しても旋回可能な第２の基板旋回部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の配向膜印刷装置。
4. 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基板と前記対向基板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ＴＦＴ基板と前記対向基板とが重なった部分に表示領域が形成され、前記ＴＦＴ基板が前記対向基板と重なっていない部分に端子部が形成され、
   前記端子部側の前記表示領域の辺から前記対向基板の辺までの距離ｄ２は、前記端子部が形成されていない辺における前記表示領域の辺から前記対向基板の辺までの距離ｄ１よりも大きく、
   前記ＴＦＴ基板または前記対向基板の前記配向膜は、印刷版から配向膜材料をＴＦＴ基板または対向基板に転写するフレキソ印刷によって形成され、
   前記配向膜において、前記印刷版が前記ＴＦＴ基板または前記対向基板に先に接する側を印刷入側とし、前記印刷版が前記ＴＦＴ基板または前記対向基板から離れる側を印刷出側とした場合、
   前記配向膜における前記端子部側の辺は、前記印刷出側の辺と一致させることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
5. 前記端子部側の前記表示領域の辺から前記配向膜の辺までの距離ｓ２は、前記端子部が形成されていない辺における前記表示領域の辺から前記配向膜の辺までの距離ｓ１よりも大きく設定することを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置の製造方法。
6. 前記ＴＦＴ基板または前記対向基板は、マザー基板に複数形成されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の液晶表示装置の製造方法。

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