专利名称：用于印刷取向膜的系统及方法
技术领域：
本发明涉及液晶显示器，更具体地，涉及一种用于印刷取向膜的装置及方法。
背景技术：
液晶显示器(LCD)是一种应用最为广泛的平面显示器之一。液晶显示器包括具有电场产生电极及在其上的取向膜的两个面板。将液晶层置于在两个面板之间。取向膜决定液晶分子初始取向，而电场产生电极产生电场以改变液晶分子的取向。通过液晶层的入射光根据液晶分子的取向在电磁力的作用下，改变由于液晶的介电各向异性而致的光的偏振。然后，适当排列的起偏器可以根据光的偏振改变入射光的透射比，从而显示所需要的图像。
有源矩阵液晶显示器包括用于产生电场的多个像素电极和共同电极、诸如用于控制施加于像素电极的数据电压的薄膜晶体管这样的多个开关元件、用于传输数据电压和用于控制薄膜晶体管的控制信号的多个信号线、用于颜色显示的多个滤色器、以及用于粘结两个面板且限制液晶的密封部分。液晶显示器的上述元件通过以下几个步骤形成沉积、光刻、和蚀刻，然后将每个面板的元件用取向膜覆盖。
通常，取向膜通过旋转涂布或印刷法制成。用于取向膜的印刷装置一般包括若干金属辊和一个橡胶板，例如，彼此接合的网纹辊和印刷辊及粘贴在印刷辊上的橡胶板。确定辊和橡胶板的尺寸，以便通过印刷辊的一次旋转将取向膜涂布在整个母玻璃基片上。
不利的方面是，随着母玻璃基片的尺寸增加，辊和橡胶板的尺寸和重量也要增加。因此，要制造和/或更改印刷装置是非常困难，并且成本也是非常高。因此，需要一种用于提供取向膜的有效且易于更改的系统和方法。
发明内容
本发明提供了一种用于方便地形成取向膜的系统和方法。利用印刷辊的多次旋转以在基片上提供取向膜，可以在各种基片上提供各种取向膜，从而提高了效率和灵活性。
根据本发明的实施例，提供了一种用于印刷取向膜的系统，包括网纹辊，与配送器可操作地接合，该配送器用于在网纹辊上提供取向材料；印刷辊，与网纹辊可操作地接合以接收取向材料；以及工作台，与印刷辊可操作地接合，工作台安装有基片，将取向材料从印刷辊传送到基片上。
根据本发明的另一实施例，提供了另一种用于印刷取向膜的系统。还包括网纹辊和印刷辊，并且将工作台与印刷辊可操作地接合，该工作台安装有基片，通过印刷辊的多次旋转将取向材料从印刷辊传送到基片上。
根据本发明的又一实施例，提供了一种印刷取向膜的方法，包括以下步骤将取向材料从配送器传送到网纹辊；将取向材料从网纹辊传送到包含印刷图案的印刷辊；以及通过印刷辊的多次旋转将取向材料从印刷辊传送到安装在工作台的基片。
根据本发明的又一实施例，提供了一种印刷取向膜的方法，包括以下步骤通过印刷辊的多次旋转将取向材料从印刷辊传送到安装在工作台的基片上以形成取向膜，然后制作取向膜图案。
通过权利要求限定本发明的保护范围，将其并入该部分作为参考。对于本领域技术人员来说，通过考虑对一个或多个实施例的下述详细描述，将能够对本发明的实施例更完全地理解，以及实现其另外的优点。首先将对附图进行简要描述。
参照附图详细说明本发明的实施例，将使本发明变得更为显而易见，其中图1和图2是根据本发明的实施例的用于形成取向膜的侧向截面图；图3示出了通过图1和2所示装置的印刷辊印刷的取向膜的示意图；图4及5是分别图1和2所示装置的印刷辊的放大截面图；图6是根据本发明实施例的用于印刷辊的橡胶板截面图；图7示出了利用根据本发明的激光工艺在图6所示的橡胶板上形成的印刷图案；图8示出了利用根据本发明的压制工艺在图6所示的橡胶板上形成的印刷图案；图9是印刷辊和包括印刷图案的橡胶板的示意性立体图；
图10及11是根据本发明另一实施例的用于印刷取向膜的装置侧向截面图；以及图12示出了通过图10及11所示装置的印刷辊印刷的取向膜示意图。
本发明的具体实施例以及它们的优点在以下的具体说明中会得到最好的体现。应该说明的是，在一个或多个图中相同的附图标号用于确定相同的元件。还应该注意的是，这些图没有根据比例进行绘制。
具体实施例方式
现将参照附图对根据本发明的用于提供取向膜的装置和方法进行更为全面的描述。然而，本发明可以多种不同的方式实施，并不局限于在此所说明的具体实施例。
现参照图1至5，对根据本发明实施例的用于印刷取向膜的装置进行更加详细的描述。图1和图2是根据本发明的实施例的用于形成取向膜的侧向截面图，图3示出了通过图1和2所示装置的印刷辊印刷的取向膜的示意图，而图4及5是分别图1和2所示装置的印刷辊的放大截面图。
现参照图1和2，根据本发明实施例的用于印刷取向膜的装置包括三个相互接合的辊，即，配送器40、吊桶(bucket)50、及印刷工作台60。
三个辊包括网纹辊(anilox roll)10、与网纹辊10接合的刮刀辊(doctor roll)20、及与网纹辊接合的印刷辊30。
将配送器40邻接网纹辊10并将取向材料配送到网纹辊10的圆周面或接触表面上。取向材料包括但不限于诸如聚酰亚胺这样的有机材料及无机材料。
刮刀辊20沿着其轴和其接触网纹辊10的圆周面的圆周面向前和向后移动，以均匀地将取向材料分配到网纹辊10的圆周面上。刮刀辊进一步从网纹辊10上将过量的取向材料刮掉，从而更好地控制油墨转移。
将吊桶50设置在网纹辊10的下面，并且在通过刮刀20分配取向材料期间，接收且收集从网纹辊10上脱落的取向材料。
网纹辊10计量供给取向材料以使印刷辊30上的材料厚度均匀。网纹辊10的表面可镂刻有极小的均匀小孔，其可以运送和沉积均匀等量的取向材料到印刷辊30上。根据印刷的需要可以改变网纹辊10的尺寸及小孔的结构以运送不同量的取向材料。
印刷辊30运送预定突出的印刷图案35到其圆周面上，并且如图1和4所示，将印刷图案35与印刷辊30结合为一体，或者如图2和5所示，在粘附于印刷辊30的圆周面的橡胶板70上形成。橡胶板70可通过粘结剂、胶带、或其它已知技术粘附于印刷辊30上。
在一个实施例中，图1和4所示的印刷辊30及图2和5所示的橡胶板70可以由合成橡胶制成。用于印刷辊30或橡胶板70的合成橡胶材料的实例是乙烯-丙烯二烯系单体(EPDM)或是三元共聚物，其包含有乙烯、丙烯、及非共轭二烯烃。乙烯-丙烯二烯系单体(EPDM)可以通过几种化学或物理过程进行硬化，包括硫化处理、过氧化处理、苯酚树脂处理、和/或放射处理。通过硫的硬化处理可以通过二烯烃实现。EPDM具有良好的耐臭氧性、耐候性、耐热、及耐溶剂性。另外，EPDM具有比其它合成橡胶更小的比重，并且提供高度的填充由于润湿性而致的装填物和油类能力。因此，EPDM是非常有成本效益的合成橡胶。
通过印刷辊30的印刷图案35与网纹辊10的表面接触将涂布在网纹辊10上取向材料移送到印刷图案35的凸起表面或凸出部。
印刷工作台60上安装基片1并且沿着垂直于印刷辊30的轴的方向3。在移动印刷工作台60的过程中，印刷辊30围绕它的轴31转动以将印刷图案35的表面上的取向材料输送到基片1，以便将取向材料涂布在基片1上。结果，基片1被具有由印刷辊30的印刷图案35确定的图案的取向膜所覆盖。因此，印刷工作台60施加适当的压力于印刷辊30，从而使印刷图案35转移到基片1上。
印刷到基片1上的取向膜在预定的温度下进行固化且用摩擦辊摩擦(未示出)。该摩擦可沿着一个方向确定或限定在印刷取向膜表面的液晶分子的预倾斜。
根据本发明，印刷辊30的圆周面，在一个实施例中包括橡胶板70，而在另一个实施例中不包括橡胶板70，其小于基片1的长度L1，以致一次以上的印刷辊30转动可完成在基片1上的取向材料的印刷。印刷辊30的圆周面周长(包括或不包括橡胶板70)可与被分成多个的基片1的长度L1基本相等，也就是说，基片1的长度L1有可等于印刷辊30的多个圆周面周长。因此，印刷辊具有基本等于可被分成整数个的基片长度的周长。在这种情况下，印刷在基片1上的取向膜图案包括沿着印刷工作台60的运动方向重复排列的图案单元。
图3示出了将印刷取向膜图案的矩形图案单元2沿着印刷工作台60的移动方向排列三次并且沿着印刷辊30的轴方向排列两次。图案单元2具有长度L和宽度W，而将沿着印刷工作台60的移动方向的邻接图案单元2以距离d1分隔开，同时沿着印刷辊30的轴方向的邻接图案单元2以距离d2分隔开。印刷辊30旋转三次以形成这样一个取向膜图案。然而，它应该被认为是印刷辊30可以根据基片长度和所需要的取向膜图案而旋转不同的次数。
为了形成这样一个取向膜图案，形成在印刷辊30上的预定印刷图案35包括排列于印刷辊30轴方向的两个相同的凸起部分35a和35b。参照图3至5，每个凸起部分35a或35b具有等于L的周长和等于W的宽度。凸起部分35a和35b以等于d2的间距沿着轴的方向相互分开，而每个凸起部分35a或35b的相对边之间的周长距离大于等于d1，其中每个凸起部分与印刷辊30的轴31是同轴的。
用于液晶显示器的基片1包括多个装置隔板，将其在形成取向膜之后沿着线路被分隔开。每个装置隔板都是作为用于液晶显示器的面板，包括显示区域1a(图3)，在这个区域上设置液晶。将每个图案单元2设置在装置分隔板的显示区域1a上，并将密封剂(未示出)分散在显示区域1a周围。显示区域1a可设置具有多个像素电极(未示出)、多个薄膜晶体管(未示出)、滤色器(未示出)、及多个信号线(未示出)。
如上所述，根据这些实施例的印刷辊30和橡胶板70是由轻质合成橡胶制成并且具有小的尺寸，以便降低制造印刷辊30和橡胶板70的成本。特别是，如图1所示的装置要求没有橡胶板，以便其进一步减少制造成本。而且，可以通过旋转印刷辊30多次将该装置用于大型基片上。
现在，将参照图6-9对图2和图5所示的包括印刷图案的橡胶板进行详细的描述。图6是根据本发明实施例的用于印刷辊的橡胶板截面图，图7示出了利用根据本发明的激光工艺在图6所示的橡胶板上形成的印刷图案，图8示出了利用根据本发明的压制工艺在图6所示的橡胶板上形成的印刷图案，而图9是印刷辊和包括印刷图案的橡胶板的示意性立体图。
参照图6，橡胶板70，在一个实施例中，由EPDM制成。橡胶板70可以使用各种途径进行机械加工。在一个实施例中，橡胶板70使用类似于通过光刻加工感光树脂板(未示出)的方式进行加工。橡胶板70通过如图7所示的激光工艺、如图8所示的压制工艺、或溅射工艺进行加工，以形成凹陷部分70b和凸起部分70a。凸起部分70a从网纹辊10接收取向材料，用于在基片上印刷取向材料图案。图7示意性地显示了来自激光束发生器100的激光束101可以照射到橡胶板70的部分，以形成凹陷部分70b。图8示意性地显示了压机200将压力施加到橡胶板70的部分，以形成凹陷部分70b。
有利地，上述机械加工不需要通常用于光刻法的分开的图案薄膜。因此，机械加工可以便利地应用于包括几个凹陷部分和凸起部分的大型橡胶板，同时成本较低且效益较高。
现在，参照图10至图12详细地说明根据本发明的另一实施例的用于在基片上印刷取向膜的装置。图10及11是根据本发明另一实施例的用于印刷取向膜的装置侧向截面图，而图12示出了通过图10及11所示装置的印刷辊印刷的取向膜示意图。
参照图10和图11，根据这些实施例的用于印刷取向膜的装置分别具有与图1和图2所示类似的结构。因此，每个装置都包括网纹辊10、刮刀辊20、印刷辊80、配送器40、吊桶50、及安装在基片1上的印刷工作台60。在一个实施例中，可将橡胶板90粘附于印刷辊80的圆周面上。
不同于图1和图2，印刷辊80和橡胶板90不具有分别如图10和图11所示的预定图案。因此，如图12所示印刷辊80涂布在基片1上不具有图案的取向膜4。
然后，在一个实施例中，通过光刻法获得印刷取向膜4的所需要的图案。更具体地说，在取向膜4上涂布感光树脂薄膜，而将带有取向膜图案的曝光掩模与基片1对准。感光树脂膜通过曝光掩模进行曝光并显像以形成感光树脂图案。然后，利用作为蚀刻掩模的感光树脂膜将取向膜4进行干蚀刻以形成所需要的图案。当取向膜4用感光树脂材料制成时，无需涂布感光树脂膜，而只通过不用干蚀刻的光刻法获得所需要的取向膜4的图案。
可供选择地，所需要的取向膜4的图案可通过照射激光束形成。
有利地，由于印刷辊80没有图案，因而印刷辊80的直径可以尽可能小，不必根据基片1的长度而定。另外，印刷辊80与基片1之间的取向可以不太明显，并且印刷辊80的清洗也非常简单。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种用于印刷取向膜的系统，包括网纹辊，与配送器可操作地接合，所述配送器用于在所述网纹辊上提供取向材料；印刷辊，与所述网纹辊可操作地接合以接收所述取向材料；以及工作台，与所述印刷辊可操作地接合，所述工作台安装有基片，将取向材料从所述印刷辊传送到所述基片上。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述取向材料选自由有机材料和无机材料组成的组。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述印刷辊由包含乙烯-丙烯二烯系单体的聚合物组成。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述印刷辊具有小于所述基片长度的周长。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述印刷辊具有一周长，以致需要所述印刷辊的多次旋转以沿着所述基片的全长印刷所述取向材料。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述印刷辊具有基本上等于可被分成整数个的所述基片长度的周长。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述印刷辊在外表面上具有印刷图案。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述印刷辊包括具有印刷图案的极板。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述极板由包含乙烯-丙烯二烯系单体的聚合物组成。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述基片包括液晶显示面板。
11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述基片包括多个液晶显示面板。
12.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，将所述基片安装在所述印刷辊和所述工作台的顶面之间。
13.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括与所述网纹辊可操作地接合的刮刀辊。
14.一种用于印刷取向膜的系统，包括网纹辊，与配送器可操作地接合，所述配送器用于在所述网纹辊上提供取向材料；印刷辊，与所述网纹辊可操作地接合以接收所述取向材料；以及工作台，与所述印刷辊可操作地接合，所述工作台安装有基片，通过所述印刷辊的多次旋转将所述取向材料从所述印刷辊传送到所述基片上。
15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述印刷辊具有基本上等于可被分成整数个的所述基片长度的周长。
16.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述印刷辊在外表面上具有印刷图案。
17.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述印刷辊包括具有印刷图案的极板。
18.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述基片包括液晶显示面板。
19.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述基片包括多个液晶显示面板。
20.一种印刷取向膜的方法，包括以下步骤将取向材料从配送器传送到网纹辊；将所述取向材料从所述网纹辊传送到包含印刷图案的所述印刷辊；以及通过所述印刷辊的多次旋转将所述取向材料从所述印刷辊传送到安装在工作台的基片。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述取向材料选自由有机材料和无机材料组成的组。
22.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述印刷辊具有小于所述基片长度的周长。
23.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述印刷辊具有基本上等于可被分成整数个的所述基片长度的周长。
24.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述印刷辊在外表面上具有印刷图案。
25.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述印刷辊包括具有印刷图案的极板。
26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，通过利用激光或压机加工所述极板形成所述印刷图案。
27.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述基片包括液晶显示面板。
28.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述基片包括多个液晶显示面板。
29.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，还包括将刮刀辊与所述网纹辊接合以在所述网纹辊上均匀分配所述取向材料。
30.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，还包括收集在所述网纹辊下部收集器中的取向材料。
31.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，还包括在所述基片上形成取向材料的所述印刷图案。
32.一种印刷取向膜的方法，包括以下步骤将取向材料从配送器上传送到网纹辊；将所述取向材料从所述网纹辊传送到印刷辊；通过所述印刷辊的多次旋转将所述取向材料从所述印刷辊传送到安装在工作台的基片上以形成取向膜；以及制作所述取向膜图案。
33.根据权利要求32所述的方法，其特征在于，通过光刻法对所述取向膜制作图案。
34.根据权利要求32所述的方法，其特征在于，通过激光照明对所述取向膜制作图案。
全文摘要
本发明提供了一种用于方便地形成取向膜的系统和方法。在包括液晶显示面板的一个实施例中，将网纹辊与印刷辊可操作地接合以在基片上印刷取向膜。利用印刷辊的多次旋转以在各种基片上印刷各种取向膜时提高效率和灵活性。
文档编号B41F17/14GK1614481SQ200410090
公开日2005年5月11日 申请日期2004年11月8日 优先权日2003年11月7日
发明者元敏荣, 金钟元, 姜正晧, 白亨烈 申请人:三星电子株式会社