JP2004117609A - Method and apparatus for manufacturing pattern member - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はパターン部材の製造方法及び製造装置に係り、特に、液晶表示素子のカラーフィルタ、有機EL素子用画素等の電子ディスプレイ用途に好適に使用されるパターン部材の製造方法及び製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、液晶表示素子のカラーフィルタ、有機EL素子用画素等の電子ディスプレイ用材料として、ガラス基板、シート基材、フィルム等の面に、たとえば、赤(R)、緑(G)、青(B)等の単色又は3色の微細(μmレベル)なストライプ状又はマトリックス状のパターンを形成したパターン部材が使用されている。
【0003】
このようなパターン部材の製造方法として、これまで各種の方法が提案、採用されている。たとえば、フォトリソグラフィー、顔料分散法、電着法、印刷法等が挙げられる。これらの製造方法は、一長一短あり、各社において最適と判断される製造方法が採用されているのが現状である(たとえば、特許文献1〜6)。
【0004】
【特許文献1】
特開2000−36385
【0005】
【特許文献2】
特開平9−204984号公報
【0006】
【特許文献3】
特開昭62−85202号公報
【0007】
【特許文献4】
特開平10−153967号公報
【0008】
【特許文献5】
特開2000−246866
【0009】
【特許文献6】
特開平8−171008号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のパターン部材の製造方法では、品質(パターン精度)面とコスト面との両方を満足させることが困難であるのが現状である。
【0011】
すなわち、フォトリソグラフィー、蒸着法等(たとえば、特許文献1、2参照)では、装置が複雑であるうえに、連続可撓性支持体への加工に不適であり量産に不向きである。
【0012】
グラビヤオフセット印刷法(たとえば、特許文献3参照)では、転写の際にパターン形状が乱れ、高精度(数十μmレベル)の加工が困難であるという問題がある。
【0013】
インクジェット方式(たとえば、特許文献4参照)では、隔壁を必要とするため、開口率が小さくなるという問題があるうえに、有機の層を多層化するのが困難であるという問題がある。
【0014】
転写方式(たとえば、特許文献5参照)は、フィルム上に形成されたパターンをガラス基板等へ転写する技術であるが、パターンを連続するフィルム状の基板等へ転写することには対応できない。
【0015】
他の態様の転写方式(たとえば、特許文献6参照)としては、パターンを連続するフィルム状の基板等へ転写する技術が挙げられるが、これは版面に着色固化膜を転写した後にフィルム状の基板等へ転写する方式であり、転写を繰り返す必要がある。したがって、歩留りの低下、パターンの密着力のばらつき、等の問題点を生じる。
【0016】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、基板上に複数種類の異なる材料をパターン状に形成するパターン部材の製造において、生産性及び製品品質(パターン精度)のいずれをも向上させることができる製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、複数枚の帯状可撓性支持体それぞれの表面に各種類の異なる材料が塗布形成されている複数枚の転写シートを用いて、基板上に前記各種類の異なる材料をパターン状に形成するパターン部材の製造方法であって、外周部に前記基板が巻き掛けられている回転するドラムの円周方向の複数箇所に、前記転写シートが巻き掛けられている転写シート支持ローラを前記ドラムに近接させて設け、前記それぞれの転写シート支持ローラを前記ドラムに押圧することにより前記材料を前記基板に前記パターン状に転写し、前記基板上に前記各種類の異なる材料をパターン状に形成することを特徴とするパターン部材の製造方法、及びこれに使用される製造装置を提供する。
【0018】
本発明によれば、回転するドラムに巻き掛けられている基板に、それぞれの転写シート、たとえば、赤(R)、緑(G)、青(B)の色彩用の材料パターンが形成されている各転写シートが押圧されることにより、パターン状材料を基板に転写できる。そして、これが各転写シート支持ローラの位置で行なわれることにより、パターン部材(たとえば、有機EL素子、液晶表示素子のカラーフィルタ)を形成できる。
【0019】
したがって、本発明により、基板上に複数種類の異なる材料をパターン状に形成するパターン部材の製造において、生産性及び製品品質(パターン精度)のいずれをも向上させることができる。
【0020】
本発明において、前記それぞれの転写シート支持ローラの上流側に前記パターン状の段差を有するパターン形成ローラを設け、該パターン形成ローラにより前記転写シートに前記パターン状の段差を形成することが好ましい。
【0021】
このように、転写シート支持ローラの上流側にパターン状の段差を有するパターン形成ローラを設け、転写シートに前記パターン状の段差を形成すれば、生産性及び製品品質(パターン精度)のいずれをも向上させた状態でパターン状材料を基板に転写できるからである。
【0022】
また、本発明において、前記ドラムと前記基板との間には、無端環状の弾性体シートが配されることが好ましい。通常、ドラムは金属材料で形成されることが多く、基板の変形を吸収できにくい。このように、ドラムと基板との間に弾性体シートが配されれば、弾性体シートがクッション層となり基板の変形を吸収でき、その結果、材料が容易確実に基板に転写できるからである。
【0023】
また、本発明において、前記弾性体シートは、表層にハードコート層を有する多層構造のシートであることが好ましい。このように、弾性体シートの表層がハードコート層となっていれば、繰り返し使用による磨耗が防げる。また、転写シートの離型性を向上させることができる。
【0024】
また、本発明において、前記ドラムは、中高に形成されていることが好ましい。また、本発明において、前記弾性体シートは、幅方向中央部が幅方向両端部より肉厚に形成されていることが好ましい。このように、ドラムが中高に形成されているか、弾性体シートの、幅方向中央部が幅方向両端部より肉厚に形成されていれば、転写シート支持ローラが押圧力によって撓んでも、押圧力は幅方向で均一になり、材料が確実に基板に転写できるからである。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って本発明に係るパターン部材の製造方法及び製造装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【0026】
図1に、本発明の第1の実施態様が示される。同図において、パターン部材の製造装置10は、外周部に基板Bが巻き掛けられながら回転駆動されるドラム12と、ドラム12と基板Bとの間に配されるとともに、ドラム12とテンションドラム14とに巻き掛けられて張設される無端環状の弾性体シート16と、ロール状に巻回された帯状可撓性支持体の基板Bを繰出す送り出しローラ20と、基板Bの搬送経路上に配される複数のガイドローラ22と、処理が終了した基板Bを巻き取る巻き取りローラ24と、ドラム12の円周方向の複数箇所(3箇所)にドラム12に近接させて設けられる転写手段28と、で構成される。
【0027】
このうち、各転写手段28(28R、28G及び28B)は、それぞれ、赤(R)、緑(G)、青(B)に対応するものであり、いずれも、転写シート支持ローラ30と、帯状可撓性支持体の表面にパターン材料Pが塗布形成されている転写シート32と、転写シート32にパターン状の段差を形成させるパターン形成ローラ34とで構成される。
【0028】
なお、図示は省略したが、基板Bのテンションをコントロールするテンションローラや、基板Bの搬送を制御する駆動ローラを設けることも任意である。
【0029】
次に基板Bについて説明する。一般的に、液晶表示素子のカラーフィルタ、有機EL素子用画素等の電子ディスプレイ用途の基板材質としては、ガラス板、シリコン基板、金属板等が使用できるが、本発明の構成より、帯状可撓性支持体の基板Bが好ましく使用できる。本実施態様においては、基板Bの幅を1000mmとした。
【0030】
帯状可撓性支持体の基板Bとしては、一般に、所定幅の、長さが45〜20000m、厚さが2〜200μmのポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン−2,6 −ナフタレート、セルロースダイアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートプロピオネート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミド等のプラスチックフィルム、紙、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンブテン共重合体等の炭素数が2〜10のα−ポリオレフィン類を塗布又はラミネートした紙等からなる可撓性帯状物又は該帯状物を基材としてその表面に加工層を形成した帯状物が使用できる。
【0031】
なお、帯状可撓性支持体の基板Bは、予め別な装置によって陰極・電子輸送層をスパッタリング、真空蒸着法等により付与されたバリヤ機能を有するものであってもよい。
【0032】
ドラム12としては、基板Bの幅以上の幅を有し、真円度の出た、平滑な表面のものが好ましく使用できる。たとえば、鋼材の表面に硬質クロムメッキを施したものが使用できる。ドラム12の外径に制限はないが、円周方向に全ての転写手段28が設けられるだけのサイズのものが好ましい。図示の例では、外径を3000mmとした。また、ドラム12の幅を1200mmとした。なお、比較的小径のドラム12に対し転写手段28を1組配し、この組み合わせを複数設ける構成でも、同様の機能が得られる。
【0033】
ドラム12の回転駆動は、モータ、減速機等を組み合わせた慣用の手段が採用できる。
【0034】
弾性体シート16としては、表層にハードコート層を有し、その下層に弾性層を有する、多層構造の無端環状のシートが好ましく使用できる。片側の表面にハードコート層を有するものでも、両側の表面にハードコート層を有するものでもよい。
【0035】
このうち、弾性層としては、たとえば、厚さ100μmのPETシートが使用できる。ハードコート層としては、たとえば、厚さ10μmの二酸化珪素が使用できる。
【0036】
なお、弾性体シート16の幅方向中央部を幅方向両端部より肉厚に形成する場合には、たとえば、中央部の厚さを100μmとし、端部の厚さを80μmとし、その中間において厚さが徐々に変化するように形成すればよい。
【0037】
図示の構成では、弾性体シート16はドラム12とテンションドラム14とに巻き掛けられて張設されているが、弾性体シート16の内径をドラム12の外径と略同一にしてドラム12の外周に一体的に取付ける構成であってもよい。また、弾性体シート16と同一の材質のものをドラム12の外周にライニングする構成も採用できる。
【0038】
転写シート支持ローラ30としては、転写シート32の幅以上の幅を有し、真円度の出た、平滑な表面のものが好ましく使用できる。たとえば、鋼材の表面に硬質クロムメッキを施したものが使用できる。転写時に加熱を施す場合にはローラの内部に加熱手段を設ける構成とするのが好ましい。この加熱手段としては、熱媒を流す構成、シースヒータを設ける構成等、公知の手段が採用できる。
【0039】
転写時に転写圧をかける(ドラム12に押圧する)ためには、転写シート支持ローラ30両端を回転自在に支持する軸受手段に押圧機構を設ければよい。このような押圧機構としては、ボルト部材とナット部材との組み合わせにモータを配したもの、エアシリンダによるもの等、公知の手段が採用できる。また、転写シート支持ローラ30の幅方向中央部における、押圧反力による撓みを避ける意味で、バックアップローラを設ける構成も採用できる。
【0040】
パターン形成ローラ34としては、転写シート32の幅以上の幅を有し、真円度の出た、パターン状の凹凸が形成されたものが好ましく使用できる。たとえば、金属の表面層にフォトリソグラフィー、機械加工、放電加工、レーザ加工等、公知の各種手段によりパターン状の凹凸が形成されたものが採用できる。パターン状の凹凸形状については後で詳述する。
【0041】
このパターン形成ローラ34と転写シート支持ローラ30とで転写シート32を挟み込み、転写パターンを形成した後に転写シート支持ローラ30により基板Bへの転写がなされる。この詳細についても後で詳述する。
【0042】
パターン形成ローラ34と転写シート支持ローラ30とで転写シート32を挟み込む際の加圧(転写シート支持ローラ30に押圧する)のためには、パターン形成ローラ34両端を回転自在に支持する軸受手段に押圧機構を設ければよい。このような押圧機構としては、ボルト部材とナット部材との組み合わせにモータを配したもの、エアシリンダによるもの等、公知の手段が採用できる。
【0043】
以上に説明した機能が果たせれるのであれば、パターン形成ローラ34及び転写シート支持ローラ30の外径に制限はないが、図示の構成では、パターン形成ローラ34の外径を200mmとし、転写シート支持ローラ30の外径を300mmとした。また、パターン形成ローラ34及び転写シート支持ローラ30の幅を1200mmとした。
【0044】
転写シート32としては、帯状可撓性支持体の表面にパターン材料Pが塗布形成されているものであればよいが、図1の構成の装置には、図2に示される構成のものが使用される。すなわち、転写シート32は、基材層40、塑性変形層42、剥離層44及びパターン材料Pの4層で構成されている。本実施態様においては、転写シート32の幅を1000mmとした。
【0045】
基材層40としては、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PP(ポリプロピレン)、TAC(トリアセチルセルロース)等を採用することができる。
【0046】
塑性変形層42としては、メタクリル酸共重合体、クロトン酸共重合体、マレイン酸共重合体、イタコン酸共重合体、部分エステル化マレイン酸共重合体、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキシド、ポリビニルアルコール、ゼラチン等のポリマからなる層等を採用することができる。また、市販のフォトレジストを用いてもよい。また、膜強度改良のために、これらにアルコール可溶性ナイロン、またはエポキシ樹脂を添加したものを用いてもよい。
【0047】
塑性変形層42の上には、剥離層44が形成される。剥離層44としては、塑性変形層42に用いたポリマに、パラフィンワックス、モンタン系ワックス、ビスアマイド系ワックス等のワックス、シリコーン樹脂、フツ素系化合物等を添加してなる物質を採用することができる。剥離層44と塑性変形層42に用いられる主要ポリマは同一のものでも異なるものでも差し支えない。
【0048】
剥離層44が形成された上にパターン材料Pが塗布形成され、これが乾燥されることにより、電流を流すと各色の光を発する色材層が形成される。本実施態様においては、それぞれのパターン材料Pとして3種類(R、G、B)の顔料にバインダ、エタノール及び塗布助剤を混合・分散させて粘度を調整したものを使用して剥離層44上に塗布した。塗布時の膜厚は20μmであり、乾燥時の膜厚は2μmであった。
【0049】
以下、パターン部材の製造について説明する。パターン部材の製造装置10として、図1に示される構成のものを使用した。基板Bの搬送速度は、2m/分に設定した。
【0050】
図3は、パターン形成ローラ34と転写シート支持ローラ30とで転写シート32を挟み込み、転写パターンを形成する際における、パターン形成ローラ34と転写シート32との関係を説明する概念図である。パターン形成ローラ34の表面に形成されている凹凸パターンは、紙面に垂直方向に延びるストライプ状の段差であり、凸部35Aの幅が350μmに、凹部35Bの幅が100μmに形成されている。凸部35Aと凹部35Bとの段差は40μmとなっている。
【0051】
図4は、パターン形成ローラ34と転写シート支持ローラ30とで転写シート32を挟み込み、転写パターンを形成した後の転写シート32の断面形状を示す拡大断面図である。主に塑性変形層42が変形することにより、転写シート32にはパターン形成ローラ34の反転パターンが形成されている。すなわち、図4において凸部37Bは図3の凹部35Bに、凹部37Aは図3の凸部35Aに、それぞれ対応している。このような方法で凸部37Bを形成することにより、凸部37Bの際をシャープに形成することができる。
【0052】
図5は、パターン形成ローラ34等により凸部37Bが形成された転写シート32が、転写シート支持ローラ30に支持されながら基板Bの表面に転写されている状態を示す概念図である。転写時の押圧力は490kPa(5kg/cm2 )に設定し、転写シート支持ローラ30の表面温度は150°Cに設定した。
【0053】
このように、転写シート支持ローラ30をドラム12上の基板Bに押圧することにより、パターン材料Pを基板Bにパターン状に転写できる。この際に、転写シート32の塑性変形層42とパターン材料Pとの間に剥離層44が存在することにより、図示のように転写が良好に行なわれる。図6は、転写が行なわれた後の基板Bの断面図である。
【0054】
以上の転写工程が、パターン部材の製造装置10の各転写手段28(28R、28G及び28B)で行なわれることにより、図7に断面図で示される基板Bが形成される。同図において、赤(R)、緑(G)、青(B)の各パターンのパターン材料Pが繰り返し形成されている。既述のように各パターンの幅は100μmであり、また、各パターン同士の隙間(スペース)の幅は50μmとなっている。
【0055】
このように、パターンをストライプ状に設計した場合には、基板Bには図8(a)に示されるようなa、b、c、a、b、c…のストライプパターンが形成される。このストライプパターンは、基板Bの搬送方向に平行に形成することもでき、本実施の態様のように、基板Bの搬送方向に対し直角に形成することもできる。ただし、後者の場合には、各転写手段28(28R、28G及び28B)でパターン同士の間隔が均等となるように位置決めを的確に行なえるような装置構成とする必要がある。
【0056】
また、パターンをマトリックス状に設計することもできる。その場合には、基板Bには図8(b)に示されるようなa、b、c、a、b、c…のマトリックス状パターンが形成される。
【0057】
図9(a)は、ストライプパターンを、基板Bの搬送方向に平行に形成した場合の基板B上のストライプパターンa、b、c、a、b、c…を示し、図9(b)は、同じく基板B上のマトリックス状パターンa、b、c、a、b、c…を示す。
【0058】
上記一連の工程は、良好な無塵度及び最適な温湿度の環境下で実施されることが好ましい。したがって、クリーンルーム内で行なわれるのが好ましく、クラス100以下の環境下に設置されるのが好ましい。このためには、ダウンフローのクリーンルーム又はクリーンベンチを併用する形態が採用できる。
【0059】
特に、パターン材料Pが有機ELの発光層である場合、この発光層は水分が製品寿命に大きく影響することより、低湿度の環境に維持することが好ましい。具体的には、露点マイナス20°C以下の空気又は窒素ガス雰囲気であることが好ましい。相対湿度(RH)も可能な限り低くすることが好ましい。
【0060】
次に、本発明に係るパターン部材の製造方法及び製造装置の他の実施の形態について説明する。この実施の態様において、図1のパターン部材の製造装置10と略同様の構成が採用されるが、転写手段28(128)のみ相違して構成される。
【0061】
この転写手段128は、パターン状の段差が形成された転写シート支持ローラ130と、帯状可撓性支持体の表面にパターン材料Pが塗布形成されている転写シート132とで構成される。すなわち、4層構成の転写シート32に代えて2層構成の転写シート132が、表面が平滑な転写シート支持ローラ30に代えて表面にパターン状の段差が形成された転写シート支持ローラ130が使用され、パターン形成ローラ34は使用されない。その他の構成は、図1のパターン部材の製造装置10と同一の構成が採用されているので、説明は省略する。
【0062】
図10は、転写手段128において、転写シート支持ローラ130の凸部135Aにより転写シート132が基板Bに選択的に押し付けられることにより、パターン材料Pが基板Bの表面に転写されている状態を示す概念図である。
【0063】
すなわち、転写シート132は、基材層140及びパターン材料Pの2層で構成されている。基材層140としては、転写シート32の基材層40と同様の材質が採用できる。また、転写シート支持ローラ130の凸部135Aは、パターン形成ローラ34の表面パターン(凸部35A、凹部35B)の反転パターンが採用できる。
【0064】
このような構成の転写手段128においては、基板Bに転写されたパターン材料Pのパターンの際を、転写手段28程にはシャープに形成できないが、転写手段28より簡易な構成とできるメリットがある。
【0065】
以下に、本発明のパターン部材を有機EL素子用に適用される場合の特記事項について述べる。
【0066】
パターン材料Pが有機EL素子用画素の場合には、パターンとして発光性有機薄膜層が形成される。したがって、転写シート32、132に塗布されているパターン材料Pには、一種以上の発光性化合物及び/又は燐光発光性化合物が含有される。特に、発光輝度及び発光効率の点では、燐光発光性化合物が含有されるのが好ましい。この発光性化合物及び/又は燐光発光性化合物の塗布液中の含有率は、0.1〜70質量%が好ましく、1〜20質量%がより好ましい。
【0067】
パターン材料Pとして発光性有機薄膜層を形成する場合、製品状態での膜厚は10〜200nmとすることが好ましく、20〜80nmとすることがより好ましい。膜厚が10nm未満では断線の可能性が高く、膜厚が200nm超では駆動電圧の上昇となり、いずれも好ましくないからである。
【0068】
供給される基板Bが帯状可撓性支持体であり、予め別な装置によって陰極・電子輸送層をスパッタリング、真空蒸着法等により付与されたバリヤ機能を有するものである場合、以下の構成が一例として採用できる。
【0069】
背面電極として、金属、合金、金属酸化物又は電気伝導性化合物等により形成できる。この背面電極は、仕事関数が4.5eV以上である材料により形成されることが好ましい。
【0070】
具体的な材料としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、金、銀、鉛、アルミニウム等が挙げられる。これらの材料を単独で使用してもよいが、保存安定性と電子注入性とを両立させるためには、上記材料のうち2種以上を併用するのが好ましい。
【0071】
このうち、電子注入性の観点からは、アルカリ金属及びアルカリ土類金属が好ましく、保存安定性の観点からは、アルミニウムを主体とする材料が好ましい。このアルミニウムを主体とする材料とは、アルミニウム単体のみならず、アルミニウムと0.01〜10質量%のアルカリ金属又はアルカリ土類金属との合金又は混合物を指す。
【0072】
背面電極の厚さは、材料によって適宜の値が選択できるが、通常は10nm〜5μの値が採用でき、50nm〜1μmの値が好ましく採用できる。この背面電極は、帯状可撓性支持体の基板B上に、スパッタリング、真空蒸着法等により連続的に形成されるのが好ましい。
【0073】
以上、本発明に係るパターン部材の製造方法及び製造装置の実施形態の例について説明したが、本発明は上記実施形態の例に限定されるものではなく、各種の態様が採り得る。
【0074】
たとえば、主に図1に示されるパターン部材の製造装置10についての説明がなされたが、パターン部材の製品サイズ、製品の種別、生産数量等に応じて上記実施形態以外の各種態様が選択できる。
【0075】
図11は、パターン部材の製造装置の他の態様を示すものである。図1に示されるパターン部材の製造装置10においては、転写シート支持ローラ30とパターン形成ローラ34とで、転写シート32にパターン状の段差を形成させながら転写する構成が採用されていたが、図11の構成では、パターン形成ローラ34と支持ローラ35とで、転写シート32にパターン状の段差を形成させる構成が採用されている。この支持ローラ35には転写シート支持ローラ30と同様の材質のものが採用できる。
【0076】
また、本発明の実施形態では、赤(R)、緑(G)、青(B)の色彩用の材料パターンが形成される例について説明したが、たとえば、図7に示される各パターン同士の隙間(スペース)に、第4のパターンとしてブラックストライプを設けることもできる。
【0077】
また、たとえば、パターン部材の製造装置10において、送り出しローラ20の次に除塵機等よりなる除塵ゾーンを設けたり、巻き取りローラ24の前にEPC(エッジ位置制御装置)等を設けたりしてもよい。
【0078】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、回転するドラムに巻き掛けられている基板に、それぞれの転写シート、たとえば、赤(R)、緑(G)、青(B)の色彩用の材料パターンが形成されている各転写シートが押圧されることにより、パターン状材料を基板に転写できる。そして、これが各転写シート支持ローラの位置で行なわれることにより、パターン部材(たとえば、有機EL素子、液晶表示素子のカラーフィルタ)を形成できる。
【0079】
したがって、本発明により、基板上に複数種類の異なる材料をパターン状に形成するパターン部材の製造において、生産性及び製品品質(パターン精度)のいずれをも向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のパターン部材の製造装置の概念図
【図2】転写シートの構成を示す概念図
【図3】パターン形成ローラと転写シートとの位置関係を説明する概念図
【図4】転写シートに転写パターンを形成した後の概念図
【図5】転写シートのパターン材料が基板に転写されている状態を示す概念図
【図6】転写が行なわれた後の基板の概念図
【図7】全ての転写が終了した後の基板の概念図
【図8】パターン部材の構成図
【図9】パターン部材の構成図
【図10】本発明のパターン部材の製造方法の他の実施の形態を示す概念図
【図11】本発明のパターン部材の製造装置の他の実施の形態を示す概念図
【符号の説明】
10…パターン部材の製造装置、12…ドラム、14…テンションドラム、16…弾性体シート、20…送り出しローラ、22…ガイドローラ、24…巻き取りローラ、28…転写手段、30…転写シート支持ローラ、32…転写シート、P…パターン材料、B…基板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pattern member manufacturing method and a manufacturing apparatus, and more particularly, to a pattern member manufacturing method and a manufacturing apparatus suitably used for electronic display applications such as color filters of liquid crystal display elements and pixels for organic EL elements.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as materials for electronic displays such as color filters for liquid crystal display elements and pixels for organic EL elements, for example, red (R), green (G), blue ( A pattern member in which a single-color or three-color fine (μm level) stripe or matrix pattern such as B) is used.
[0003]
As a method for producing such a pattern member, various methods have been proposed and adopted so far. For example, photolithography, pigment dispersion method, electrodeposition method, printing method and the like can be mentioned. These manufacturing methods have merits and demerits, and the present situation is that a manufacturing method determined to be optimal in each company is employed (for example, Patent Documents 1 to 6).
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2000-36385
[0005]
[Patent Document 2]
JP-A-9-204984
[0006]
[Patent Document 3]
JP 62-85202 A
[0007]
[Patent Document 4]
JP-A-10-153967
[0008]
[Patent Document 5]
JP 2000-246866
[0009]
[Patent Document 6]
JP-A-8-171008
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional pattern member manufacturing method, it is difficult to satisfy both quality (pattern accuracy) and cost.
[0011]
That is, in photolithography, vapor deposition, and the like (see, for example, Patent Documents 1 and 2), the apparatus is complicated, and it is unsuitable for processing into a continuous flexible support and unsuitable for mass production.
[0012]
In the gravure offset printing method (for example, refer to Patent Document 3), there is a problem that the pattern shape is disturbed at the time of transfer, and high-precision (several tens of μm level) processing is difficult.
[0013]
In the ink jet system (for example, see Patent Document 4), since a partition is required, there is a problem that the aperture ratio is small, and there is a problem that it is difficult to make organic layers multi-layered.
[0014]
The transfer method (see, for example, Patent Document 5) is a technique for transferring a pattern formed on a film to a glass substrate or the like, but cannot cope with transferring the pattern to a continuous film-like substrate or the like.
[0015]
As another transfer method (for example, see Patent Document 6), there is a technique of transferring a pattern to a continuous film-like substrate or the like. This is a film-like substrate after transferring a colored solid film to a plate surface. It is necessary to repeat the transfer. Therefore, problems such as a decrease in yield and variation in pattern adhesion force occur.
[0016]
The present invention has been made in view of such circumstances, and improves both productivity and product quality (pattern accuracy) in manufacturing a pattern member in which a plurality of different materials are formed in a pattern on a substrate. An object of the present invention is to provide a manufacturing method and a manufacturing apparatus that can be used.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention uses a plurality of transfer sheets in which different types of materials are applied and formed on the surfaces of a plurality of strip-shaped flexible supports, respectively, A method of manufacturing a pattern member that forms different types of materials in a pattern, wherein the transfer sheet is wound around a plurality of locations in the circumferential direction of a rotating drum on which the substrate is wound around an outer peripheral portion. The transfer sheet support roller is provided close to the drum, and the respective transfer sheet support rollers are pressed against the drum so that the material is transferred to the substrate in the pattern, and each of the various types is transferred onto the substrate. A pattern member manufacturing method characterized by forming different materials in a pattern and a manufacturing apparatus used therefor are provided.
[0018]
According to the present invention, each transfer sheet, for example, a material pattern for red (R), green (G), and blue (B) colors is formed on a substrate wound around a rotating drum. The pattern material can be transferred to the substrate by pressing each transfer sheet. Then, by performing this at the position of each transfer sheet support roller, a pattern member (for example, an organic EL element, a color filter of a liquid crystal display element) can be formed.
[0019]
Therefore, according to the present invention, both productivity and product quality (pattern accuracy) can be improved in manufacturing a pattern member in which a plurality of different materials are formed in a pattern on a substrate.
[0020]
In the present invention, it is preferable that a pattern forming roller having the pattern step is provided on the upstream side of each transfer sheet support roller, and the pattern step is formed on the transfer sheet by the pattern forming roller.
[0021]
Thus, if a pattern forming roller having a pattern step is provided on the upstream side of the transfer sheet support roller and the pattern step is formed on the transfer sheet, both productivity and product quality (pattern accuracy) are achieved. This is because the patterned material can be transferred to the substrate in an improved state.
[0022]
In the present invention, it is preferable that an endless annular elastic sheet is disposed between the drum and the substrate. Usually, the drum is often formed of a metal material, and it is difficult to absorb the deformation of the substrate. Thus, if the elastic sheet is disposed between the drum and the substrate, the elastic sheet becomes a cushion layer and can absorb the deformation of the substrate. As a result, the material can be easily and reliably transferred to the substrate.
[0023]
In the present invention, the elastic sheet is preferably a multilayered sheet having a hard coat layer as a surface layer. Thus, if the surface layer of the elastic sheet is a hard coat layer, wear due to repeated use can be prevented. In addition, the releasability of the transfer sheet can be improved.
[0024]
In the present invention, it is preferable that the drum is formed at a medium height. Moreover, in this invention, it is preferable that the said width direction center part is formed more thickly than the width direction both ends by the said elastic body sheet. As described above, if the drum is formed at a middle height or the central portion in the width direction of the elastic sheet is thicker than both end portions in the width direction, even if the transfer sheet support roller is bent by the pressing force, This is because the pressure becomes uniform in the width direction, and the material can be reliably transferred to the substrate.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a pattern member manufacturing method and a manufacturing apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0026]
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. In the figure, a pattern
[0027]
Of these, the transfer means 28 (28R, 28G, and 28B) correspond to red (R), green (G), and blue (B), respectively. The
[0028]
Although illustration is omitted, it is optional to provide a tension roller for controlling the tension of the substrate B and a driving roller for controlling the conveyance of the substrate B.
[0029]
Next, the substrate B will be described. Generally, a glass plate, a silicon substrate, a metal plate, or the like can be used as a substrate material for an electronic display such as a color filter of a liquid crystal display element or a pixel for an organic EL element. The substrate B of the conductive support can be preferably used. In the present embodiment, the width of the substrate B is 1000 mm.
[0030]
The substrate B of the belt-like flexible support generally has polyethylene terephthalate (PET) having a predetermined width, a length of 45 to 20000 m, and a thickness of 2 to 200 μm, polyethylene-2,6-naphthalate, cellulose diacetate, Cellulose triacetate, cellulose acetate propionate, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polycarbonate, polyimide, polyamide and other plastic films, paper, polyethylene, polypropylene, ethylene butene copolymer and other α-polyolefins having 2 to 10 carbon atoms A flexible strip made of paper or the like coated or laminated on the surface or a strip having a processed layer formed on the surface of the strip can be used.
[0031]
The substrate B of the belt-like flexible support may have a barrier function in which a cathode / electron transport layer is provided in advance by another apparatus by sputtering, vacuum deposition, or the like.
[0032]
As the drum 12, a drum having a smooth surface having a width equal to or larger than the width of the substrate B and having a roundness can be preferably used. For example, a steel material having a hard chrome plated surface can be used. The outer diameter of the drum 12 is not limited, but is preferably a size that allows all transfer means 28 to be provided in the circumferential direction. In the illustrated example, the outer diameter was 3000 mm. The width of the drum 12 was 1200 mm. A similar function can be obtained even in a configuration in which one set of transfer means 28 is provided for the drum 12 having a relatively small diameter and a plurality of such combinations are provided.
[0033]
Conventional means combining a motor, a speed reducer, and the like can be used for rotational driving of the drum 12.
[0034]
As the
[0035]
Among these, as the elastic layer, for example, a PET sheet having a thickness of 100 μm can be used. As the hard coat layer, for example, silicon dioxide having a thickness of 10 μm can be used.
[0036]
In the case where the central portion in the width direction of the
[0037]
In the configuration shown in the drawing, the
[0038]
As the transfer
[0039]
In order to apply a transfer pressure at the time of transfer (press the drum 12), a pressing mechanism may be provided in the bearing means that rotatably supports both ends of the transfer
[0040]
As the pattern forming roller 34, a roller having a width equal to or larger than the width of the
[0041]
The
[0042]
In order to pressurize (press against the transfer sheet support roller 30) when the
[0043]
If the functions described above can be performed, the outer diameters of the pattern forming roller 34 and the transfer
[0044]
Any
[0045]
As the
[0046]
As the
[0047]
A
[0048]
The pattern material P is applied and formed on the
[0049]
Hereinafter, the production of the pattern member will be described. A pattern
[0050]
FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating the relationship between the pattern forming roller 34 and the
[0051]
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view illustrating a cross-sectional shape of the
[0052]
FIG. 5 is a conceptual diagram showing a state in which the
[0053]
Thus, the pattern material P can be transferred to the substrate B in a pattern by pressing the transfer
[0054]
The transfer process described above is performed by the transfer means 28 (28R, 28G, and 28B) of the pattern
[0055]
In this way, when the pattern is designed in a stripe shape, a stripe pattern of a, b, c, a, b, c... As shown in FIG. The stripe pattern can be formed in parallel with the transport direction of the substrate B, or can be formed at right angles to the transport direction of the substrate B as in this embodiment. However, in the latter case, it is necessary to adopt an apparatus configuration in which positioning can be performed accurately so that the intervals between the patterns are equal in each transfer means 28 (28R, 28G, and 28B).
[0056]
Also, the pattern can be designed in a matrix. In that case, a matrix pattern of a, b, c, a, b, c... As shown in FIG.
[0057]
FIG. 9A shows stripe patterns a, b, c, a, b, c... On the substrate B when the stripe pattern is formed in parallel with the transport direction of the substrate B, and FIG. Similarly, matrix patterns a, b, c, a, b, c... On the substrate B are shown.
[0058]
It is preferable that the above-described series of steps is performed in an environment of good dust-freeness and optimum temperature and humidity. Therefore, it is preferably performed in a clean room, and is preferably installed in an environment of
[0059]
In particular, when the pattern material P is an organic EL light-emitting layer, it is preferable to maintain the light-emitting layer in a low-humidity environment because moisture greatly affects the product life. Specifically, an air or nitrogen gas atmosphere having a dew point of minus 20 ° C. or less is preferable. It is preferable to reduce the relative humidity (RH) as much as possible.
[0060]
Next, other embodiments of the pattern member manufacturing method and manufacturing apparatus according to the present invention will be described. In this embodiment, a configuration substantially similar to that of the pattern
[0061]
The
[0062]
FIG. 10 shows a state in which the pattern material P is transferred onto the surface of the substrate B when the
[0063]
That is, the
[0064]
In the
[0065]
The special notes when the pattern member of the present invention is applied to an organic EL element will be described below.
[0066]
When the pattern material P is a pixel for an organic EL element, a luminescent organic thin film layer is formed as a pattern. Therefore, the pattern material P applied to the
[0067]
When forming a luminescent organic thin film layer as the pattern material P, the film thickness in the product state is preferably 10 to 200 nm, and more preferably 20 to 80 nm. This is because if the film thickness is less than 10 nm, the possibility of disconnection is high, and if the film thickness exceeds 200 nm, the driving voltage increases, which is not preferable.
[0068]
In the case where the substrate B to be supplied is a belt-like flexible support and has a barrier function provided in advance by sputtering, vacuum deposition or the like on the cathode / electron transport layer by another apparatus, the following configuration is an example. Can be adopted as
[0069]
The back electrode can be formed of a metal, an alloy, a metal oxide, an electrically conductive compound, or the like. This back electrode is preferably formed of a material having a work function of 4.5 eV or more.
[0070]
Specific materials include alkali metals, alkaline earth metals, gold, silver, lead, aluminum and the like. These materials may be used alone, but in order to achieve both storage stability and electron injection properties, it is preferable to use two or more of the above materials in combination.
[0071]
Of these, alkali metals and alkaline earth metals are preferable from the viewpoint of electron injection properties, and materials mainly composed of aluminum are preferable from the viewpoint of storage stability. The material mainly composed of aluminum refers not only to an aluminum simple substance but also to an alloy or a mixture of aluminum and 0.01 to 10% by mass of an alkali metal or alkaline earth metal.
[0072]
An appropriate value can be selected for the thickness of the back electrode depending on the material. Usually, a value of 10 nm to 5 μm can be adopted, and a value of 50 nm to 1 μm can be preferably adopted. This back electrode is preferably formed continuously on the substrate B of the belt-like flexible support by sputtering, vacuum deposition or the like.
[0073]
As mentioned above, although the example of embodiment of the manufacturing method and manufacturing apparatus of the pattern member which concerns on this invention was demonstrated, this invention is not limited to the example of the said embodiment, Various aspects can be taken.
[0074]
For example, the pattern
[0075]
FIG. 11 shows another aspect of the pattern member manufacturing apparatus. The pattern
[0076]
Further, in the embodiment of the present invention, the example in which the material patterns for the colors of red (R), green (G), and blue (B) are formed has been described. For example, each pattern shown in FIG. A black stripe can also be provided as a fourth pattern in the gap (space).
[0077]
Further, for example, in the pattern
[0078]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, each transfer sheet, for example, red (R), green (G), and blue (B) color materials is applied to a substrate wound around a rotating drum. By pressing each transfer sheet on which the pattern is formed, the pattern-like material can be transferred to the substrate. Then, by performing this at the position of each transfer sheet support roller, a pattern member (for example, an organic EL element, a color filter of a liquid crystal display element) can be formed.
[0079]
Therefore, according to the present invention, both productivity and product quality (pattern accuracy) can be improved in manufacturing a pattern member in which a plurality of different materials are formed in a pattern on a substrate.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram of a pattern member manufacturing apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a configuration of a transfer sheet.
FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating a positional relationship between a pattern forming roller and a transfer sheet.
FIG. 4 is a conceptual diagram after forming a transfer pattern on a transfer sheet.
FIG. 5 is a conceptual diagram showing a state in which the pattern material of the transfer sheet is transferred to the substrate.
FIG. 6 is a conceptual diagram of a substrate after transfer is performed.
FIG. 7 is a conceptual diagram of a substrate after all transfer is completed.
FIG. 8 is a configuration diagram of a pattern member.
FIG. 9 is a configuration diagram of a pattern member.
FIG. 10 is a conceptual diagram showing another embodiment of the pattern member manufacturing method of the present invention.
FIG. 11 is a conceptual diagram showing another embodiment of the pattern member manufacturing apparatus of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (9)
外周部に前記基板が巻き掛けられている回転するドラムの円周方向の複数箇所に、前記転写シートが巻き掛けられている転写シート支持ローラを前記ドラムに近接させて設け、
前記それぞれの転写シート支持ローラを前記ドラムに押圧することにより前記材料を前記基板に前記パターン状に転写し、前記基板上に前記各種類の異なる材料をパターン状に形成することを特徴とするパターン部材の製造方法。A pattern member that forms the different types of materials in a pattern on a substrate by using a plurality of transfer sheets in which different types of materials are applied and formed on the surfaces of the plurality of belt-like flexible supports. A manufacturing method of
A transfer sheet support roller around which the transfer sheet is wound is provided at a plurality of locations in the circumferential direction of the rotating drum around which the substrate is wound around the outer periphery,
The pattern is formed by transferring the material onto the substrate in the pattern by pressing the respective transfer sheet supporting rollers against the drum, and forming the different types of materials in the pattern on the substrate. Manufacturing method of member.
外周部に前記基板が巻き掛け可能な回転ドラムの円周方向の複数箇所には、前記転写シートが巻き掛け可能な転写シート支持ローラが、前記ドラムに近接して設けられており、
前記それぞれの転写シート支持ローラが前記ドラムに押圧されることにより前記材料が前記基板に転写できるようになっていることを特徴とするパターン部材の製造装置。A pattern member that forms the different types of materials in a pattern on a substrate by using a plurality of transfer sheets in which different types of materials are applied and formed on the surfaces of the plurality of belt-like flexible supports. Manufacturing equipment,
Transfer sheet support rollers on which the transfer sheet can be wound are provided close to the drum at a plurality of locations in the circumferential direction of the rotating drum on which the substrate can be wound around the outer periphery.
The pattern member manufacturing apparatus, wherein each of the transfer sheet supporting rollers is pressed against the drum so that the material can be transferred onto the substrate.
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2002
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