JP2006218684A - 薄膜印刷装置及び印刷方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 大型の印刷被印刷基板に複数の基本パターン印刷を行うことのできる薄膜印刷装置を小型化すること。
【解決手段】 印刷ロール３が１回転することにより１面の基本パターン１１印刷が可能な印刷版４を印刷ロール３上に取付け、所定の回数連続して印刷ロール３を回転することにより所定数の基本パターン１１を被印刷基板６上に印刷することによって、１枚の被印刷基板上に複数の基本パターン１１を有した印刷を行うようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶パネル等の製造工程における配向膜・絶縁膜等の薄膜印刷の薄膜印刷装置並びに印刷方法に関するものである。

各種表示装置、例えば液晶パネルの製造には、配向膜・絶縁膜等の薄膜形成工程が必須である。これらは通常、薄膜印刷機を用いて形成される。その主要部構造は、表面に印刷材料を均一な厚さに保持するアニロクスロールと、印刷ロールと、印刷ロールの表面に取付けて、アニロクスロールから印刷材料を展色し、さらに所定の形状に被印刷基板に転写する印刷版と、被印刷基板を移動して転写を進行させるステージである。個々の被印刷基板に対する転写は、印刷ロール１回転の動作で実施される為、印刷版は被印刷基板とほぼ同一寸法となる。また、印刷ロール外周長さは版と同一寸法以上が必要である。これは印刷パターン全体が、同一パターンの繰り返しで形成されている場合であっても同様である。液晶パネル製造に用いられるガラス被印刷基板はますます大型化傾向にあるが、これに対し薄膜印刷装置は、被印刷基板サイズに応じて薄膜印刷装置を大型化することにより対応している。また、印刷版も同様に大型化することにより対応している。

液晶表示パネルの製造において、近年生産効率の観点からガラス被印刷基板が大型化の一途をたどっている。液晶パネル自体が大型化し、更に複数面取り設計がなされる為、ガラス被印刷基板の寸法はますます巨大化の方向である。これに対応して、製造装置も巨大化し、設備コストが巨額となっている。

本提案は、液晶パネルの製造等に用いられる薄膜印刷装置の小型軽量化を実現することにより設備コストを低減し、また製造スペースを削減し、さらに間接材料コストをも低減することを目的としている。

上記従来技術では、大型化した被印刷基板の印刷進行方向寸法に比例して印刷ローラーの直径を大型化せざるを得ず、装置全体が極めて巨大化する。また印刷版の寸法も被印刷基板寸法にほぼ等しく大型化する必要がある。この場合まず巨大部品製作が困難となる。また装置組立て作業も巨大かつ高精度を要求されるため極めて困難となる。運搬も通常手段では不可能となり、完成装置を一旦分解して運搬する場合も生じる。パネル製造ラインにおいては、設置のため広いスペースが必要となる。印刷版も大面積化するため製作困難となる。大面積の印刷版は一括製作することができず、一般に複数枚の版を接合・一体化して製作されるが、版が大型化するほど接合数が増加し、困難かつ高価となる。

従って、本発明は、大型の印刷被印刷基板に複数の基本パターン印刷を行うことのできる薄膜印刷装置を小型化することを目的としている。

通常液晶パネル等の製造においては、１対のガラス被印刷基板から複数個の液晶パネルを取得する多面取り方式が用いられる。多面取り方式における薄膜印刷パターンは、１枚の被印刷基板について考えると、印刷進行方向に関しては基本パターンのｎ回（整数回）繰り返し面付けで形成されている場合が多い。本発明はこの場合を対象としたものである。

本発明の薄膜印刷装置には、少なくともアニロクスロールと、印刷ロールと、被印刷基板を取付け移動させる印刷ステージを有する薄膜印刷装置が必要である。さらに基本印刷パターンのみを有する印刷版を準備し、これを円周長さが印刷版の印刷進行方向長さに概略等しい印刷ロール表面に取付ける。アニロクスロール円周長さは、概略被印刷基板の印刷方向長さ以上に作成しておく。印刷ステージに被印刷基板を取付け、印刷ロールの周速度に合わせて被印刷基板を前進させる。印刷ロールはアニロクスロールから印刷材料の展色を受けつつ被印刷基板に転写印刷を行う。印刷ロール１回転で１基本パターンが印刷されるが、なおもステージを前進させ、印刷ロールをｎ回転させることにより１枚の被印刷基板に対しｎ面の基本パターン印刷を完成させるものである。

上記薄膜印刷装置および方法は、本発明の最も単純な形式である。この場合以下に述べる点が製品上顕在化する可能性があるが、その場合は請求範囲（２）の装置で対策可能となる。すなわち、印刷ロールとアニロクスロールとの分離が被印刷基板への印刷完了後に実施される構造であるため、印刷版から被印刷基板への第ｎ面の印刷が完了する以前に、アニロクスロールから印刷版へ第（ｎ＋１）回の展色が一部実施される。この為、印刷版の一部表面に印刷材料が保持されたまま残り、次回印刷被印刷基板の第１面を印刷する際、新たに版に展色される印刷材料と重なって部分的に印刷材料過多となり、印刷膜厚大の領域が発生する。この膜厚差を無くす必要がある場合は、アニロクスロールから印刷版への、第ｎ面の印刷材料展色が完了した時点で印刷版とアニロクスロールとを分離する機構を持たせる。この際、印刷版から被印刷基板への印刷材料転写を実行しつつ分離させる機構とする。これによって、第１面から第ｎ面まで膜厚の均等な印刷が実施可能となる。

従来、印刷ロールの外周長さは、被印刷基板の印刷進行方向寸法以上必要であった。本発明によれば、基本パターンをｎ面繰り返し印刷する場合、印刷ロール外周長さを、被印刷基板の印刷進行方向寸法の１／ｎに縮小可能となる。すなわち印刷ロールが大幅に小型軽量化される。これによって部品が小型化され製作が容易となり、装置組立て作業も容易となる。装置輸送・設置も容易となる。結果として装置価格を大幅に低減できる。パネル製造ラインでは設置スペースが縮小される。印刷版も小型化するため、接合数が減少し安価となる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態による薄膜印刷装置を説明する。
図１を参照すると、５は印刷ステージであり、上面に被印刷基板６を吸着固定して所定の直線方向（図１〜図９において左右方向）に往復動自在に設けられている。

３は、印刷ステージ５の上面の直近上方に印刷ステージ５の移動方向に対して垂直な軸線を中心として回転するように設けられた円筒状の印刷ロール３である。印刷ロール３の外周面には印刷版４が密着固定され、該印刷版４には基本印刷パターンが１面のみ形成されている。印刷版４を印刷ロール３に取付けた状態で、印刷面基準の円周長さは基本印刷パターンの繰返し印刷ピッチとなっている。

１は、印刷ステージ５の上方において、印刷ロール３に隣接させて該印刷ロール３の回転軸線と平行な軸線を中心として回転自在に設けられ円筒状アニロクスロールである。アニロクスロール１は、印刷材料を保持するための複数のセルが表面全体に形成されており、かつ、被印刷基板６の印刷進行方向長さに概ね等しい外周長さを有する。アニロクスロール１の表面近傍には、ドクターブレード２が設けられており、該ドクターブレード２によりアニロクスロール１の表面に塗布される印刷材料７が一定量に維持される。

以下、図２、３を参照して、本実施形態の作用を説明する。
先ず、第１枚目の被印刷基板６が印刷ステージ５上面にセットされると共に、アニロクスロール１を単独で回転させ、ドクターブレード２等を用いて表面の印刷材料保持量を充分均一化し、印刷準備がなされる。次いで、印刷が開始すると、印刷ロール３とアニロクスロール１の軸間距離が接近し、アニロクスロール１から印刷ロール３上の凸版へ印刷材料７が展色される。被印刷基板６が凸版と接触する位置まで前進すると、凸版から被印刷基板６へ印刷材料７の転写が開始される。アニロクスロール１の周速度と、印刷版４の周速度と、被印刷基板６の前進速度とは互いに同期している。なお、図２、３において、参照符号８_-1〜８_-nは、被印刷基板６上に基本パターン形状に繰返し印刷された印刷材料を示している。

図６に示す基本パターンを印刷進行方向にｎ面印刷するｎ面付けの場合、被印刷基板６上で印刷ロール３をｎ回転して第ｎ面までの印刷が完了する。図５には、図６の基本パターンを４面付けした例が示されている。この時点でアニロクスロール１と印刷版４とが離反する。これにより、ローラー断面を図７で示す通り、印刷版４への展色位置と被印刷基板６への印刷位置とは空間的にズレが有るため、第ｎ面印刷が完了した時点で、１２で示す領域において第ｎ面までの印刷に必要ない余分な印刷材料が展色されている。なお、図６において、１０は印刷版を平面に展開したものを示しており、１１は印刷版上に塗布された印刷材料を示している。また、図５において、参照符号１１′_-1〜１１′_-nは、被印刷基板６上に基本パターン形状に繰返し印刷された印刷材料を示している。

但し、本実施形態によると、第２枚目の被印刷基板６の印刷において、第１面の基本パターンに対する展色の際、１２で示す領域では前回展色済の上にさらに展色が重なり、図９に示す通り第１面基本パターンの先頭一部分の印刷膜厚が大きくなる。然しながら、用途に応じては、本実施形態による簡単な形式の装置を用いることもできる。

次に、本発明の第２の実施形態を説明する。第２の実施形態は、第１の実施形態に膜厚を全面均一化するために、カム機構（図示せず）その他の駆動機構（図示せず）により、アニロクスロール１は、印刷ロール３に対して接近、離反動作が可能となっている。

本実施形態によれば、基本パターンｎ面付けの場合、アニロクスロール１から印刷版４へ、第ｎ面の印刷に必要な展色が完了した時点で、前記機構によってアニロクスロール１を印刷ロール３から離反させ、両ロール１、３の軸間距離を拡げて互いを分離する。この時点で、印刷版から被印刷基板６への印刷は進行している。両ロール１、３の分離機構は、ステージ５が所定位置まで前進した時点でカム（図示せず）を作動させ、機械的にアニロクスロール１軸を回転軸に垂直な方向に移動させるようにできる。また、前記機構は、印刷版４又は印刷ロール３上の特定箇所を光学的・電磁気的センサーで検出して回転位置信号を取り出し、電気的に行うようにしてもよい。この装置によればアニロクスロール１から印刷版４に展色された印刷材料を、全ての被印刷基板６に印刷した状態で１サイクルの印刷が終了し、版に印刷材料が残存しないため２枚目以降の被印刷基板６への印刷においても膜厚が全面均一となる。

本発明の実施例を以下に述べる。ガラス製の被印刷基板６は１１００×１２５０mm、板厚０．７mmの寸法を有している。印刷材料は液晶配向膜形成用ポリアミック酸をＮ−メチルピロリドンを主成分とする溶媒に溶解した溶液である。固形成分濃度は５％、液粘度は６０mPa・ｓである。印刷パターンは、印刷進行方向への繰返しピッチ６００mmの２面付けである。アニロクスロール１の直径は４３０mm、印刷ロール３の直径は１８３mmである。印刷版４は裏面にマグネットシートを貼り付けた総厚３．８mmのＡＰＲ樹脂凸版であり、鉄製の印刷ロール３の表面に磁力で固定した。印刷時の、被印刷基板６に対する印刷版４の印圧は０．２mmの押込みであった。

上記印刷機で印刷を実施した結果、印刷形状は位置ズレやパターン変形のない印刷が得られた。本発明の装置の場合、乾燥・焼成後のポリイミド膜厚は、大部分の領域で５７０ű９０Åであったが、２面印刷のうち第１面パターンの先頭部分に、膜厚９００〜１０００Åの領域が生じた。本発明の装置で実施した場合は、全面に亘って９００〜９５０Åの膜厚が得られた。

薄膜印刷装置に被印刷基板をセットした状態の断面図である。 本発明請求範囲２の装置による、印刷版への展色完了時の断面図である。 本発明請求範囲２の装置による、第１枚目被印刷基板印刷完了時の断面図である。 本発明請求範囲２の装置による、第２枚目以降の被印刷基板の印刷状態の断面図である。 被印刷基板に対する全印刷パターンを示す図である。 印刷版正面図である。 本発明請求範囲１の装置による、印刷版への展色継続中の断面図である。 本発明請求範囲１の装置による、第１枚目被印刷基板印刷完了時の断面図である。 本発明請求範囲１の装置による、第２枚目以降の被印刷基板の印刷状態の断面図である。

符号の説明

１ アニロクスロール
２ ドクターブレード
３ 印刷ロール
４ 印刷版
５ 印刷ステージ
６ 被印刷基板
７ 印刷材料
８_-1〜８_-n 基本パターン形状に繰返し印刷された印刷材料（１枚目被印刷基板）
８′_-1〜８′_-n 基本パターン形状に繰返し印刷された印刷材料（２枚目被印刷基板以降）
９_-1〜９_-n 基本パターン形状に繰返し印刷された印刷材料（１枚目被印刷基板）
９′_-1〜９′_-n 基本パターン形状に繰返し印刷された印刷材料（２枚目被印刷基板以降）
１０ 印刷版
１１ 基本印刷パターン
１１′_-1〜１１′_-n 基本パターン形状に繰返し印刷された印刷材料
１２ 不要印刷材料展色部分
１３ 膜厚大の部分

Claims (4)

1. 被印刷基板を載置、固定するステージと、前記ステージ上面に近接させて支持され、印刷版を表面に取り付けるための印刷ロールと、前記印刷ロールに接近、離反可能に配置され、前記印刷ロール上の印刷版に印刷材料を展色するためのアニロクスロールとを具備する薄膜印刷装置において、
   前記印刷版は前記印刷ロールが１回転することにより１面の基本パターン印刷が可能となっており、所定の回数連続して前記印刷ロールを回転することにより所定数の基本パターンを前記被印刷基板上に印刷することによって、１枚の被印刷基板上に複数の基本パターンを有した印刷を行うことを特徴とした薄膜印刷装置。
2. 前記アニロクスロールから前記印刷ロール上の印刷版への所定回数の印刷材料の展色が完了したときに、前記アニロクスロールを印刷ロールから離反させる手段を具備することを特徴とした請求項１に記載の薄膜印刷装置。
3. 被印刷基板を載置、固定するステージと、前記ステージ上面に近接させて支持され、印刷版を表面に取り付けるための印刷ロールと、前記印刷ロールに接近、離反可能に配置され、前記印刷ロール上の印刷版に印刷材料を展色するためのアニロクスロールとを具備する薄膜印刷装置で印刷被印刷基板上に薄膜を印刷する方法において、
   前記印刷ロールが１回転することにより１面の基本パターン印刷が可能な印刷版を前記印刷ロール上に取付け、
   所定の回数連続して前記印刷ロールを回転することにより所定数の基本パターンを前記被印刷基板上に印刷することによって、１枚の被印刷基板上に複数の基本パターンを有した印刷を行うようにした薄膜印刷方法。
4. 前記アニロクスロールから前記印刷ロール上の印刷版への所定回数の印刷材料の展色が完了したときに、前記アニロクスロールを印刷ロールから離反させることを更に含む請求項３に記載の薄膜印刷方法。

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