JP2008243611A - Pattern formation device and manufacturing method of masking plate - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、例えば、平面型画像表示装置、配線基板、ICタグなどの製造に用いるパターン形成装置、およびこのパターン形成装置で使用するマスキング版の製造方法に関する。 The present invention relates to, for example, a pattern forming apparatus used for manufacturing a flat image display device, a wiring board, an IC tag, and the like, and a method for manufacturing a masking plate used in the pattern forming apparatus.
従来、基材の表面に微細なパターンを形成する技術として、フォトリソグラフィー技術が中心的な役割を果たしている。しかし、このフォトリソグラフィー技術は、その解像度やパフォーマンスを高めつつある反面、巨大で高額な製造設備を必要とするとともに、パターン以外に塗布した材料の再利用が難しく、パターン形成に要するコストを低く抑えることが難しい。 Conventionally, a photolithography technique plays a central role as a technique for forming a fine pattern on the surface of a substrate. However, while this photolithography technology is increasing its resolution and performance, it requires huge and expensive manufacturing equipment, and it is difficult to reuse materials other than patterns, and the cost required for pattern formation is kept low. It is difficult.
これに対し、例えば、インクジェット技術は、装置の簡便さや非接触パターニングといった特徴を生かした比較的安価なパターニング技術として実用化され始めている。しかし、このインクジェット技術も、高解像度化や高生産性には限界があることが露呈されつつある。 On the other hand, for example, the ink jet technology has begun to be put into practical use as a relatively inexpensive patterning technology that makes use of features such as simplicity of the apparatus and non-contact patterning. However, this ink-jet technology is also being exposed to limitations in high resolution and high productivity.
つまり、これらの点において、電子写真技術、とりわけ液体トナーを用いた電子写真技術は、優れた可能性を有している。 That is, in these respects, the electrophotographic technology, particularly the electrophotographic technology using liquid toner, has an excellent possibility.
従来、このような電子写真技術を用いて、フラットパネルディスプレイ用の前面基板の蛍光体層やブラックマトリックス、カラーフィルターなどを形成するパターン形成方法が提案されている。例えば、平面型画像表示装置の前面基板に蛍光体スクリーンを形成する装置として、感光体ドラムの表面にパターン状の静電潜像を形成し、この静電潜像に帯電した現像剤を供給して現像し、このように現像した各色の現像剤像を転写ドラムへ順次転写し、転写ドラム上で重ねられた各色の現像剤像を基板に一括転写して定着させるパターン形成装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a pattern forming method for forming a phosphor layer, a black matrix, a color filter and the like on a front substrate for a flat panel display using such an electrophotographic technique has been proposed. For example, as a device for forming a phosphor screen on the front substrate of a flat-type image display device, a patterned electrostatic latent image is formed on the surface of a photosensitive drum, and a charged developer is supplied to the electrostatic latent image. A pattern forming apparatus is known in which the developer images of each color developed in this manner are sequentially transferred to a transfer drum, and the developer images of each color superimposed on the transfer drum are collectively transferred to a substrate and fixed. (For example, refer to Patent Document 1).
しかし、この種の複数のドラムを用いた装置では、感光体ドラムの湾曲した周面に形成したパターン状の現像剤像を転写ドラムの湾曲した周面に転写し、且つこの転写ドラム周面のパターンを平らな基板上へ転写するため、感光体ドラムと転写ドラムとの間の位置精度、および転写ドラムと基板との間の位置精度を高精度に維持することが極めて困難であり、微細なパターンを基板に形成することが極めて難しい。 However, in this type of apparatus using a plurality of drums, a pattern-like developer image formed on the curved peripheral surface of the photosensitive drum is transferred to the curved peripheral surface of the transfer drum, and Since the pattern is transferred onto a flat substrate, it is extremely difficult to maintain the positional accuracy between the photosensitive drum and the transfer drum and the positional accuracy between the transfer drum and the substrate with high precision. It is very difficult to form a pattern on a substrate.
また、このパターン形成装置では、基板にパターンを形成するために多くの工程を必要とし、処理時間が長くなり、処理効率が悪く、コスト高につながることが考えられる。
この発明の目的は、装置構成を簡略化でき、パターン形成の工程数を少なくでき、フォトリソグラフィー技術と同程度の高い位置精度で高精細なパターンを短時間で安価に形成できるパターン形成装置、およびマスキング版の製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a pattern forming apparatus capable of simplifying the apparatus configuration, reducing the number of pattern forming steps, and forming a high-definition pattern at a low cost in a short time with high positional accuracy comparable to that of photolithography technology, and It is to provide a method for manufacturing a masking plate.
上記目的を達成するため、この発明のパターン形成装置は、被印刷媒体の表面に形成する印刷パターンに相当するパターン状の貫通孔を有し、上記被印刷媒体に対向した表面のうち少なくとも上記貫通孔の周縁部、上記貫通孔の内面、および上記被印刷媒体から離間した裏面を被覆した絶縁層を有するマスキング版と、このマスキング版の上記絶縁層を現像剤粒子と同極性に帯電させる帯電装置と、上記マスキング版を上記被印刷媒体の表面に近接対向せしめた状態で、絶縁性液体中に帯電した現像剤粒子を分散させた液体現像剤を上記マスキング版の裏面側に供給し、上記貫通孔を通る電界を形成して上記現像剤粒子を上記貫通孔内に集めて上記被印刷媒体の表面に上記印刷パターンを現像する現像装置と、を有し、上記マスキング版の表面と上記貫通孔の内面との間で連続した絶縁層の曲率半径Rは、当該絶縁層の厚さをTとした場合、R≦T/2を満たすことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a pattern forming apparatus of the present invention has a pattern-shaped through hole corresponding to a print pattern formed on the surface of a printing medium, and at least the through hole on the surface facing the printing medium. A masking plate having an insulating layer covering a peripheral portion of the hole, an inner surface of the through-hole, and a back surface separated from the printing medium, and a charging device for charging the insulating layer of the masking plate with the same polarity as the developer particles And supplying the liquid developer, in which charged developer particles are dispersed in an insulating liquid, to the back side of the masking plate with the masking plate in close proximity to the surface of the printing medium, A developing device for forming an electric field passing through the holes to collect the developer particles in the through-holes and developing the print pattern on the surface of the printing medium. The curvature radius R of the continuous insulating layer between the inner surface of the through hole, when the thickness of the insulating layer is T, and satisfies the R ≦ T / 2.
上記発明によると、マスキング版が被印刷媒体に対向する表面と貫通孔の内面との間で連続した絶縁層の曲率半径Rを、絶縁層の厚さをTとしたとき、R≦T/2を満たす値に設定したため、マスキング版の貫通孔と表面との間のエッジを介して現像剤粒子が漏れる現象を抑制でき、被印刷媒体の表面に形成される印刷パターンの輪郭がぼやけることがなく、フォトリソグラフィー技術と同程度の高い位置精度で高精細なパターンを形成できる。 According to the above invention, when the radius of curvature R of the insulating layer where the masking plate is continuous between the surface facing the printing medium and the inner surface of the through hole is T, and the thickness of the insulating layer is T, R ≦ T / 2 Since it is set to a value that satisfies the above, it is possible to suppress the phenomenon of developer particles leaking through the edge between the through hole of the masking plate and the surface, and the outline of the print pattern formed on the surface of the printing medium is not blurred. High-definition patterns can be formed with high positional accuracy comparable to that of photolithography technology.
また、この発明のマスキング版の製造方法は、被印刷媒体の表面に形成する印刷パターンに相当するパターン状の貫通孔を有し、上記被印刷媒体に対向した表面のうち少なくとも上記貫通孔の周縁部、上記貫通孔の内面、および上記被印刷媒体から離間した裏面を被覆した絶縁層を有するマスキング版を製造する方法であって、上記マスキング版の基板に上記パターン状の貫通孔を形成する工程と、上記基板にドライフィルムレジストをラミネートして加圧することで上記貫通孔の内部までレジスト材料を押し込む工程と、上記貫通孔より小さいマスク領域を有する焼付け版を介して上記ドライフィルムレジストを露光する工程と、上記露光したドライフィルムレジストを現像する工程と、を有する。 The masking plate manufacturing method of the present invention has a pattern-shaped through hole corresponding to a print pattern formed on the surface of the printing medium, and at least the periphery of the through hole among the surfaces facing the printing medium. Part, an inner surface of the through-hole, and a masking plate having an insulating layer covering the back surface separated from the printing medium, the step of forming the patterned through-hole in the substrate of the masking plate And laminating the dry film resist on the substrate and applying pressure to the resist material into the through hole, and exposing the dry film resist through a printing plate having a mask area smaller than the through hole. And a step of developing the exposed dry film resist.
上記発明によると、マスキング版の基板にドライフィルムレジストをラミネートして加圧することで貫通孔の内部までレジスト材料を押し込み、貫通孔より小さいマスク領域を有する焼付け版を介してドライフィルムレジストを露光および現像するようにしたため、基板の表面と貫通孔の内面との間の絶縁層のエッジを立たせることができ、パターン形成時に、貫通孔のエッジから現像剤粒子が漏れることを抑制でき、高精細なパターンを形成できるマスキング版を提供できる。 According to the above invention, the dry film resist is laminated on the substrate of the masking plate and pressed to push the resist material into the through hole, and the dry film resist is exposed and exposed through the printing plate having a mask area smaller than the through hole. Because it is developed, the edge of the insulating layer between the surface of the substrate and the inner surface of the through hole can be raised, and the developer particles can be prevented from leaking from the edge of the through hole during pattern formation. A masking plate capable of forming a simple pattern.
この発明のパターン形成装置は、上記のような構成および作用を有しているので、装置構成を簡略化でき、パターン形成の工程数を少なくでき、フォトリソグラフィー技術と同程度の高い位置精度で高精細なパターンを短時間で安価に形成できる。 Since the pattern forming apparatus of the present invention has the above-described configuration and operation, the apparatus configuration can be simplified, the number of pattern forming steps can be reduced, and the position accuracy can be as high as that of the photolithography technique. A fine pattern can be formed in a short time at a low cost.
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態に係るパターン形成装置について詳細に説明する。ここでは、パターン形成装置の一例として、液晶表示装置やプラズマ表示装置などの平面型画像表示装置のフロントパネル内面に蛍光体スクリーンを印刷するためのパターン形成装置100について説明する。
Hereinafter, a pattern forming apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Here, as an example of a pattern forming apparatus, a
図1に示すように、パターン形成装置100は、フロントパネル10(被印刷媒体)の背面10bを吸着して保持する吸着板12、フロントパネル10の図中下方に水平な姿勢で配置されたマスキング版20、および、マスキング版20の図中下方に配置され図中左右方向に移動可能に設けられた3つのユニット(現像ユニット30、乾燥ユニット40、および洗浄ユニット50)を有する。
As shown in FIG. 1, a
3つのユニット30、40、50は、図中破線矢印で示すように、マスキング版20に対して離接する方向およびマスキング版20と平行な方向に可変速で移動可能に設けられている。なお、現像ユニット30は本発明の現像装置として機能する。また、3つのユニット30、40、50をフロントパネル10に沿って移動させる代りにフロントパネル10を水平方向に移動させるようにしても良い。
The three
図2に示すように、パターン形成装置100の動作を制御する制御部200には、後述する位置決め用の4台のカメラ61、62、63、64、これらのカメラによって撮影した画像をオペレータに対して表示する表示パネル66、オペレータによる各種操作入力を受け付ける操作入力部68、上述した吸着板12を保持するとともに面方向に移動させてフロントパネル10をマスキング版20に対して位置合わせするための位置合わせ機構72、マスキング版20を張設した矩形の枠体21を保持するとともにマスキング版20をフロントパネル10に対して離接させる方向に枠体21を昇降移動させる昇降機構74、吸着板12による保持力を生じさせるようにフロントパネル10に対する吸着力を生じせしめる吸着機構14、フロントパネル10の内面10a(表面)とマスキング版20の内面20a(表面)を密着させるための磁力を生じせしめる電磁石16、および上述した3つのユニット30、40、50が接続されている。
As shown in FIG. 2, the
吸着機構14は、フロントパネル10の背面10bに静電気力を作用させてパネル10を吸着板12に吸着せしめるようにしても良く、フロントパネル10の背面10bに吸着板12から負圧を作用させて吸着せしめるようにしても良い。また、電磁石16は、例えば、吸着板12に内蔵され、フロントパネル10を通して磁性金属により形成された基板を有するマスキング版20に磁力を作用させて、吸着板12とマスキング版20との間でフロントパネル10を挟持することで、フロントパネル10とマスキング版20を密着させる本発明の密着機構として機能する。
The
図3に部分的に拡大して示すように、フロントパネル10は、矩形のガラス板1の表面に透明な電極層11および格子状のブラックマトリックス13を形成して構成されている。言い換えると、フロントパネル10の内面10aには、ブラックマトリックス13によって区画された3色の蛍光体層を形成するための略矩形の多数の凹部15がマトリックス状に整列して形成されている。すなわち、各凹部15は表示装置の1画素に相当し、その底部には電極層11が設けられていることになる。なお、電極層11は図1に示すように接地されている。
As shown partially enlarged in FIG. 3, the
電極層11は、ナガセケムテックス社製のDenatrron G−115Sをガラス板1の表面にスプレー塗布し、乾燥させて膜厚0.2[μm]に成膜して形成される。或いは、電極層11は、酸化アンチモンのスパッタ膜などの無機材料によって形成することもできる。
The
図4に部分的に拡大して示すように、マスキング版20は、フロントパネル10に形成する3色の蛍光体層の印刷パターン15に相当するパターン状の貫通孔22を有する。本実施の形態では、このマスキング版20を用いて3色の蛍光体層を1色ずつフロントパネル10の内面10aに印刷するため、マスキング版20は、内面10aに形成された凹部15の数の1/3の数の貫通孔22を有する。しかしながら、半導体基板など他のパターンを1回で印刷する場合、マスキング版の貫通孔の形状は、印刷パターンと略一致する形状となる。なお、1つの貫通孔22は、フロントパネル10の表面10aに形成された凹部15の開口面積より小さい開口面積を有することを特徴としている。
As shown in a partially enlarged view in FIG. 4, the
本実施の形態では、1色分の蛍光体層の印刷が終了した後、マスキング版20を必要に応じて洗浄し、その後、同じマスキング版20を1色分ずらすようにフロントパネル10に対して相対的に移動させて、次の色の蛍光体層を印刷するようにマスキング版20を運用する。このため、マスキング版20は、フロントパネル10の内面10aに形成する凹部15の数の1/3の数の貫通孔22しか持たない。また、洗浄工程を省いた場合、3種類の色毎のマスキング版20を用意することになる。
In the present embodiment, after printing of the phosphor layer for one color is completed, the
本実施の形態のマスキング版20は、50[μm]厚のNi−Fe合金の基板24をフォトエッチングによって孔開け加工した後、その表面20a側および裏面20b側から厚さ30[μm]のドライフィルムレジストをそれぞれラミネートして図示しないゴムローラで加圧し、後述するマスク領域を有する焼付け版を介して必要な部位を露光して現像することで絶縁層26を被覆して形成される。マスキング版20の製造方法については後に詳述する。
In the
絶縁層26は、マスキング版20の裏面20b全体を被覆するとともに、貫通孔22の内面およびマスキング版20の表面20aのうち貫通孔22の周縁部をも環状に被覆する。マスキング版20は、上述した電磁石16による磁着が可能な磁性材料(本実施の形態では基板24)を含み、且つ表面を帯電可能な高抵抗材料で被覆したものであれば良く、本実施の形態の構造に限定されるものではない。或いは、マスキング版20を帯電が可能な高抵抗材料によって形成しても良い。なお、後述する現像剤粒子の離型性を高めるため、マスキング版20の表面に離型材を塗布しても良い。
The
ここで、図5に示すフローチャートとともに図6乃至図9を参照して、上記構造のパターン形成装置100によるパターン形成動作を説明する。
まず、ガラス板10の表面に予め電極層11とブラックマトリックス13を形成したフロントパネル10を用意する。そして、このフロントパネル10の背面10bに吸着板12を吸着せしめて、吸着板12を位置合わせ機構72にセットする(図5、ステップ1)。このとき、フロントパネル10の内面10aが下方を向く姿勢で吸着板12が位置合わせ機構72に取り付けられる。これにより、フロントパネル10の内面10aが下方にセットされたマスキング版20の内面20aに対向した状態となる。このとき、フロントパネル10の内面10aとマスキング版20の内面20aとの間には隙間がある(例えば、図4(a)の状態)。
Here, the pattern forming operation by the
First, the
この状態で、図6に示すように、4台のカメラ61、62、63、64を介して撮影した画像を、表示パネル66を介して表示し、この表示画像を見たオペレータによって位置合わせ機構72が操作されてフロントパネル10が面方向に移動されて位置合わせされる(ステップ2)。図1および図6に示すように、フロントパネル10の4角には位置合わせ用のマークMが予め形成されており、図6では図示を省略した吸着板12の対応する部位には貫通孔12h(図1)が形成されている。そして、吸着板12の背面側に設置したカメラ61、62、63、64を介して、フロントパネル10のマークMとマスキング版20の対応する位置合わせ用のマークMを重ね合わせて検出することで、フロントパネル10とマスキング版20の面方向のズレを検出し、位置合わせ機構72によってフロントパネル10とマスキング版20の面方向の位置合わせを実施する。
In this state, as shown in FIG. 6, images taken via the four
すなわち、この位置合わせ工程では、後述する密着工程でフロントパネル10とマスキング版20を密着させたときに、フロントパネル10の現像すべき色の凹部15の内側にマスキング版20の貫通孔22が位置決め(図7の状態)されるように、フロントパネル10をマスキング版20に対して比較的ラフに位置合わせする。
That is, in this alignment step, when the
ステップ2の位置合わせの後、昇降機構74が動作されてマスキング版20がフロントパネル10の内面10aに向けて上昇され、フロントパネル10の内面10aとマスキング版20の内面20aが密着される。このとき、吸着板12に内蔵された電磁石16がONにされ、その磁力によって、磁性材料を含むマスキング版20がフロントパネル10の内面10aに密着される(ステップ3)。なお、マスキング版20を高抵抗材料によって形成した場合、磁性材料を混ぜても十分な吸着力を生じさせることができないため、マスキング版20の裏面20b側でパターン形成領域の外側に枠状の磁性体からなる持具を配置して、電磁石16との間でフロントパネル10とマスキング版20を挟持するようにしても良い。
After the alignment in
マスキング版20は、上述したように薄い金属板の表面に絶縁層を被覆して形成されているため、パネルサイズが大きくなる程、水平な姿勢に配置した際の撓み量が多くなり、昇降機構74によってマスキング版20を上昇させただけではフロントパネル10と完全に密着しない。このため、本実施の形態では、電磁石16の磁力を利用してフロントパネル10の内面10aにマスキング版20の内面20aを密着させる工夫をした。この状態を図7に部分的に拡大して示す。
Since the masking
つまり、ステップ3で電磁石16をONにして図7に示すようにフロントパネル10の内面10aとマスキング版20の内面20aを密着させると、ステップ2で位置合わせしたフロントパネル10の内面10aに形成されている凹部15とマスキング版20の貫通孔22が繋がって1つの連続した現像凹部82が形成される。このとき、マスキング版20の内面20aであって貫通孔22の周縁部に被覆された環状の絶縁層がシール部材として機能し、貫通孔22と凹部15との間の隙間を埋める。
That is, when the
本実施の形態では、後述する現像工程のため、フロントパネル10とマスキング版20を図7のように密着させた際に、マスキング版20の貫通孔22がフロントパネル10の対応する凹部15の内側に配置される必要があるが、貫通孔22の開口を凹部15の開口より小さくしてあるため、ステップ2の位置合わせにおいて、その精度を低くできる。つまり、位置合わせ精度をある程度低くしても、貫通孔22が対応する凹部15の内側に収まれば問題は無い。
In this embodiment, when the
この後、制御部200は、図8に示す現像ユニット30を動作させてマスキング版20の裏面20bを被覆した絶縁被覆層26を現像剤粒子と同極性に帯電させる(ステップ4)。本実施の形態では、帯電装置として、コロナ帯電器32を用いた。なお、ここでは、ステップ3の密着工程の後にステップ4の帯電工程を実施するようにしたが、帯電工程は、密着工程より前のどのタイミングで実施しても良い。また、本実施の形態では、ステップ4の帯電工程において、絶縁層26の表面の電位を400[V]に帯電させるようにした。
Thereafter, the
現像ユニット30は、図8に示すように、マスキング版20の裏面20bに向けて開口したケース31を有する。図6に示すように、現像ユニット30は、マスキング版20と略同じ幅を有する。ケース31の開口の上端縁部には、その移動方向(図中矢印方向)と直交する幅方向に延びた2本の押付ローラ33が回転可能に取り付けられている。これら押付ローラ33は、現像ユニット30を図8の矢印方向に移動させるとき、マスキング版20の裏面20bに押し付けられるとともに裏面20bに転接する。これにより、現像ユニット30が通過する現像領域において、マスキング版20がフロントパネル10に対してより強い力で密着される。
As shown in FIG. 8, the developing
現像ユニット30のケース31内には、上述したコロナ帯電器32の他に、現像ローラ34(供給部材)とスクイーズローラ36(除去部材)を収容した現像器38が配置されている。この現像器38も、幅方向に延び、パターン形成領域の全幅をカバーする。図9には、現像器38の現像ローラ34とスクイーズローラ36を部分的に拡大して示してある。現像ローラ34およびスクイーズローラ36は、マスキング版20の裏面20bに対して、それぞれ一定のギャップを介して対向する。
In the
ステップ4の帯電工程に続いて、フロントパネル10の全ての凹部15のうち1色分の凹部15が現像される(ステップ5)。本実施の形態では、現像ユニット30がコロナ帯電器32と現像器38をケース31内に一緒に収容しているため、帯電工程と現像工程が略同時に実施される。
Subsequent to the charging step in
ステップ5の現像工程では、不図示の供給系によって供給された液体現像剤が回転する現像ローラ34の周面を介してマスキング版20の裏面20b側に供給される。このとき、現像ローラ34に現像バイアスが印加され、現像ローラ34とフロントパネル10の電極層11の間に電位差が形成される。つまり、フロントパネル10の電極層11は上述したように接地されており、現像ローラ34にはプラスの現像バイアスが印加されるため、正帯電している現像剤粒子には現像凹部82に向かう電界が作用される。これにより、液体現像剤中に分散している現像剤粒子が絶縁性液体中を泳動されて現像凹部82に集められる。本実施の形態では、ステップ5の現像工程において、現像ローラ34に300[V]のバイアス電圧を印加するようにした。
In the developing process of
このとき、マスキング版20の裏面20bおよび貫通孔22の表面に被覆された絶縁層26の表面も、上述した帯電工程において現像剤粒子と同極性に帯電されているため、泳動する現像剤粒子がマスキング版20の表面に付着することがない。なお、このとき、現像バイアスをコントロールすることで、凹部15内に集める現像剤粒子の充填量を制御できる。これ以外に、液体現像剤中の現像剤粒子の濃度や現像ユニット30の移動速度をコントロールすることでも、凹部15を現像する現像剤粒子の量を制御できる。
At this time, since the
また、このとき、現像器38のスクイーズローラ36が逆方向に回転されて余剰の現像剤粒子とともに絶縁性液体が一部回収される。スクイーズローラ36には、現像ローラ34より低い電位で現像剤粒子と同極性の電圧が印加され、スクイーズローラ36から凹部15の電極層11に向かう電界が形成される。このため、凹部15に集められた現像剤粒子がより強固に凝集されるとともに、絶縁性液体中に浮遊している余剰の現像剤粒子がスクイーズローラ36の表面に吸着される。なお、本実施の形態では、ステップ5の現像工程において、スクイーズローラ36に200[V]の電圧を印加するようにした。
At this time, the
ところで、上述したように液体現像剤がマスキング版20の裏面20b側に供給されると、貫通孔22と連続したフロントパネル10の凹部15、即ち現像凹部82内にムラ無く液体現像剤が供給され、電気泳動によって現像剤粒子を当該凹部15の角部にまで供給することができる。このため、本実施の形態のパターン形成方法を採用すると、凹部15の形状と殆ど一致する形状の印刷パターンを形成できる。すなわち、例えば、プラズマディスプレイのフロントパネルに形成するリブ構造の内面に蛍光体粒子を付着させる場合に本発明が有効であると言える。
By the way, as described above, when the liquid developer is supplied to the
また、この現像工程において、マスキング版20をフロントパネル10に密着させることが重要である。つまり、マスキング版20の表面20aとフロントパネル10の表面10aとの間に隙間があると、この隙間に液体現像剤が流れてしまい、フロントパネル10に形成される印刷パターンの輪郭がぼやけてしまう。このため、本発明では、マスキング版20の表面20aの貫通孔22の周縁部にまで環状の絶縁層26を被覆し、且つ、電磁石16を用いてフロントパネル10とマスキング版20を磁力によって密着させるとともに、現像ユニット30の押付ローラ33をマスキング版20の裏面20bに押し付けて、少なくとも現像領域においてフロントパネル10とマスキング版20を強固に密着させるようにした。
In this development process, it is important that the masking
ステップ5の現像工程の後、制御部200は、図10に示す乾燥ユニット40を動作させて、ステップ5でマスキング版20の裏面20b側に供給した液体現像剤のうち絶縁性液体を乾燥させる(ステップ6)。このとき、まず、スポンジ42がマスキング版20の裏面20bに摺接されて絶縁性液体の大部分がスポンジ42に吸収される。そして、ドライヤー44を介してマスキング版20の裏面20bにエアーを吹き付けて残りの絶縁性液体を乾燥させる。なお、スポンジ42の代りに吸引ノズルを有する吸引装置を利用してエアーにより絶縁性液体の大部分を吸引するようにしても良い。また、スポンジ42や吸引ノズルを用いずに、ドライヤー44によるエアーの吹き付けだけで絶縁性液体を所望する状態まで乾燥させるようにしても良い。
After the developing process in
そして、制御部200は、ステップ6で絶縁性液体を乾燥させた後、昇降機構74を動作させて、マスキング版20(枠体21)をフロントパネル10から引き離す方向に下降させ、フロントパネル10とマスキング版20を剥離する(ステップ7)。このとき、マスキング版20は、フロントパネル10に対してゆっくりとした速度で徐々に引き剥がされることが望ましく、マスキング版20の一端側から少しずつ傾斜を付けて剥離することが望ましい。なお、ステップ6の乾燥工程でマスキング版20およびフロントパネル10の構造物を濡らしていた絶縁性液体がある程度乾燥されているため、ステップ7の剥離工程では、絶縁性液体の液流によって現像剤粒子が拡散することがなく、現像後の現像剤粒子が破壊される心配がない。
Then, after drying the insulating liquid in
最後に、制御部200は、洗浄ユニット50を動作させて、フロントパネル10から剥離されたマスキング版20に残留した液体現像剤を洗浄する(ステップ8)。このとき、例えば、マスキング版20の表面20aおよび裏面20bの両面から図示しないノズルを介して洗浄液をマスキング版20にスプレーする。なお、このステップ8の洗浄工程は、必要に応じて実施されれば良く、必ずしも必要な工程とは限らない。例えば、多色印刷を必要としないパターン印刷の場合には、版を必ずしも毎回洗浄する必要はない。また、この洗浄工程では、例えば、洗浄液をシャワーのように降りかけたり、ブラシを用いてマスキング版20を洗浄したり、超音波を用いてマスキング版20を洗浄したりすることもできる。
Finally, the
ステップ8の洗浄工程で洗浄されたマスキング版20は、次の色の蛍光体層をフロントパネル10の表面10aに形成する際に利用される。このとき、表示パネル66を介してカメラ61、62、63、64で撮影したマークMを観察して位置合わせ機構72を動作させ、フロントパネル10をその面方向に僅かに移動させて、マスキング版20に対してフロントパネル10を1画素分だけずらして位置合わせする。そして、次の色の現像剤粒子を含む液体現像剤を用いて次の色のパターンを形成する。
The masking
以上のように、本実施の形態によると、パターン状の貫通孔22を有するマスキング版20を介して液体現像剤によってフロントパネル10に直接パターンを形成するようにしたため、パターン形成に要する工程数を極めて少なくでき、その分、装置構成を簡略化でき、且つ現像剤の使用量を必要最小限に抑えることができ、パターン形成に要するコストを極めて低く抑えることができる。また、パターン形成装置の構成を簡略化できることから、その設置スペースも小さくできる。その上、パターン形成の工程数を少なくすることで、パターン形成に要する処理時間を極めて短くでき、処理効率を高めることができ、コストを低減することができる。
As described above, according to the present embodiment, the pattern is directly formed on the
また、本実施の形態のパターン形成方法は、マスキング版20を介して現像剤粒子をフロントパネル10の凹部15内に現像するため、蛍光体層など比較的厚いパターンの形成に適しており、パターンの高精細化にも十分に対応できる。また、フロントパネル10の内面に凹部15を形成する際には、フォトリソグラフィー技術を利用できるため、本実施の形態の方法によると、この凹部15の位置および形状に依存するパターンをフォトリソグラフィー技術と同程度に高精度に形成できる。
The pattern forming method of the present embodiment is suitable for forming a relatively thick pattern such as a phosphor layer because the developer particles are developed in the
ところで、上述したマスキング版20を用いたパターン形成方法を採用した場合、上述した密着工程でも説明したが、ガラス板10の表面に形成するパターンの輪郭をはっきりさせるためには、ガラス板10とマスキング版20を貫通孔22の周縁部においてしっかりと密着させる必要がある。このため、本実施の形態では、磁石による密着機構を設けるとともに、貫通孔22の周縁部にもシール部材として機能する環状の絶縁層26を設けたが、パターンの輪郭は、この環状の絶縁層26の形状にも依存することが分かっている。
By the way, when the pattern formation method using the masking
つまり、理想的には、図11に部分拡大断面図を示すように、マスキング版20の貫通孔22の内面とガラス板10に対向したマスキング版20の表面20aとの間で連続して延びた絶縁層26のエッジ91が直角であることが望ましい。この場合、マスキング版20の表面20a側に形成された環状の絶縁層26aの部分が例えば図9に示すようにガラス板10の凹部15の周縁部にあるブラックマトリックス13に密着した状態で、両者の間に隙間が形成されることがない。このため、環状の絶縁層26aのエッジ91を略直角にすれば、ガラス板10側に形成されるパターンの輪郭を鮮明にできる。
That is, ideally, as shown in a partially enlarged cross-sectional view in FIG. 11, it continuously extends between the inner surface of the through
しかしながら、数十ミクロン単位の径を有する微細な貫通孔22の周縁部に被覆する環状の絶縁層26aのエッジ91を直角にすることは極めて困難であり、本願発明者等は、エッジ91を直角に近付けるための試行錯誤を繰り返した。その結果、パターンの輪郭の“ぼやけ”を許容できる絶縁層26aのエッジ91の曲率半径Rと絶縁層26の厚さTとの間に一定の関係を見出した。つまり、結論を言うと、環状の絶縁層26aのエッジ91をR≦1/2Tを満たす曲率半径にした場合に、パターンの“ぼやけ”が許容範囲に収まることを見出した。
However, it is extremely difficult to make the
絶縁層26に使用する材料によってその帯電特性は異なるが、その違いは絶縁層の厚さを調節することで均一化できる。言い換えると、マスキング版20の裏面20bおよび貫通孔22の内面を所望する電位に良好に帯電させるためには、絶縁層26の厚さは、その材質に合った適切な厚さがある。つまり、良好な帯電特性を得るためには、絶縁層26の厚さを一定の厚さ以上にする必要がある。絶縁層26に薄い部分があると、その部分に現像剤粒子が付着してしまう。
The charging characteristics vary depending on the material used for the insulating
図12には、環状の絶縁層26aのエッジ91の曲率半径を種々変更したマスキング版20を作成してガラス板10にパターンを形成した場合におけるパターンの輪郭について評価した結果を示してある。ここでは、エッジ91の曲率半径RをT/5〜4Tまで変化させた場合におけるパターンの“ぼやけ”を評価した。
FIG. 12 shows a result of evaluating the contour of the pattern when the masking
これによると、エッジ91の曲率半径Rを絶縁層の厚さTの3/4倍以上にした場合には、エッジ91に付着する現像剤粒子の量が許容値を超えて多くなり、ガラス板10に形成されるパターンの輪郭にも許容できない“ぼやけ”が見られた。また、エッジ91の曲率半径Rをさらに大きくして2T以上にした場合には、許容範囲を超えた領域まで現像剤粒子の飛散も多く見られた。つまり、この評価によると、環状の絶縁層26aのエッジ91の曲率半径Rを絶縁層26の厚さの半分、すなわちT/2以下にした場合に、輪郭に“ぼやけ”の無い良好なパターンが形成できることが分かった。
According to this, when the radius of curvature R of the
しかし、絶縁層26の厚さを本実施の形態のように30[μm]にした場合、パターンの輪郭に“ぼやけ”を生じない絶縁層エッジ91の曲率半径Rは15[μm]以下ということになり、従来のようにスプレー塗布や浸漬によって絶縁層26を被覆した場合、この程度の曲率半径を達成することはできない。このため、本実施の形態では、基板24の両面にドライフィルムレジストをラミネートして露光・現像するといった絶縁層26の被覆方法を採用した。
However, when the thickness of the insulating
すなわち、マスキング版20を製造する場合、図13に示すように、多数の貫通孔22を形成した基板24の表面24aおよび裏面24bにドライフィルムレジスト92、94をそれぞれラミネートして図示しないゴムローラで両面から加圧し、多数の貫通孔22の内部までレジスト材料を押し込む。そして、表面24a側に配置した焼付け版96を介してドライフィルムレジスト92を露光するとともに、裏面24b側に配置した焼付け版98を介してドライフィルムレジスト94を露光し、焼付け版96、98でマスキングした非露光部分をエッチングにより除去して絶縁層26を現像する。この状態を図14に示す。或いは、図15に示すように、裏面側に配置した焼付け版98を介して露光・現像した後に、表面側に焼付け版96を配置して露光・現像するようにしても良い。
That is, when the masking
いずれにしても、基板24の両面にドライフィルムレジスト92、94をラミネートして焼付け版96、98を介して露光・現像することで、表面側の環状の絶縁層26aのエッジ91を直角に近付けることができ、パターンの輪郭をはっきりさせることができた。なお、この方法で作成したマスキング版20の環状の絶縁層26aのエッジ91の曲率半径Rを調べたところ、絶縁層26の厚さTに対して、R≦T/2を満たす値であったことは言うまでも無い。
In any case, by laminating dry film resists 92 and 94 on both surfaces of the
以上のように、本実施の形態によると、マスキング版20を被覆した絶縁層26のガラス板10に対向する表面20a側の環状部分26aと貫通孔22の内面との間のエッジ91を略直角にすることで、ガラス板10とマスキング版20を密着させたときに両者の間の隙間を殆ど無くすことができ、ガラス板10に形成されるパターンの輪郭を鮮明にできる。また、このとき、ガラス板10に密着する環状の絶縁層26aがシール部材として機能することで、ガラス板10とマスキング版20の密着性をより高めることができる。さらに、ガラス板10に対向するマスキング版20の表面20a側において、環状の絶縁層26a以外の部分に絶縁層26を設けないことで、環状部分26aのみがガラス板10に接触する状態を作ることができ、接触圧が環状部分26aにのみかかることになり、よりシール性を向上させることができる。
As described above, according to the present embodiment, the
以下、本発明のマスキング版20の製造方法について、図16のフローチャートとともに、図17乃至図21を参照して、より詳細に説明する。なお、ここでは、マスキング版20の貫通孔22を含む露出した表面全体に絶縁層26を被覆する場合について説明する。マスキング版20の表面側に環状の絶縁層26aを形成する代りに表面全体を絶縁層26で被覆しても、本発明の効果を奏することができる。
Hereinafter, the manufacturing method of the masking
このマスキング版20を製造する場合、まず、厚さ50[μm]の矩形の磁性金属板を用意し、この金属板、すなわち基板24に多数のパターン状の貫通孔22を形成する(図16、ステップ1)。本実施の形態では、基板24として、Ni−Fe合金を用い、フォトエッチングによって多数の貫通孔22を形成した。
When manufacturing the
そして、この基板24の一方の面に、図17に示すように、厚さ30[μm]のドライフィルムレジスト92をラミネートして、図示しないゴムローラでこのドライフィルムレジスト92を加圧し(ステップ2)、基板24の多数の貫通孔22内までレジスト材料を押し込む。さらに、基板24の他方の面にもドライフィルムレジスト94をラミネートして加圧し(ステップ2)、図18に示すように、貫通孔22の部位で表裏がつながった絶縁層を被覆する。
Then, as shown in FIG. 17, a dry film resist 92 having a thickness of 30 [μm] is laminated on one surface of the
この後、図19に示すように、基板24の一方の面側に焼付け版96を配置して絶縁層を一方側から露光する(ステップ3)。このとき、貫通孔22の径より50[μm]小さいマスク領域96aを有する焼付け版96を用いて絶縁層を露光する。これにより、貫通孔22の内面にも絶縁層を形成できる。また、この後、図20に示すように、基板24の他方側にも同じ焼付け版96を配置して絶縁層を露光する。
Thereafter, as shown in FIG. 19, a
さらに、両面を露光した絶縁層(ドライフィルムレジスト)を現像して(ステップ4)、図21に示すように、基板24の両面でつながった多数の貫通孔22を有するマスキング版20を形成する。
Further, the insulating layer (dry film resist) exposed on both sides is developed (step 4) to form a masking
或いは、図22乃至図27を用いて以下に説明する方法によってマスキング版20を製造しても良い。
つまり、図22に示すように、基板24の一方の面にドライフィルムレジスト92をラミネートして加圧し、図23に示すように、一方の面に配置した焼付け版96を介してレジスト材料を露光する。そして、図24に示すように、露光したレジスト材料をエッチングにより現像する。
Alternatively, the masking
That is, as shown in FIG. 22, a dry film resist 92 is laminated on one surface of the
この後、同様にして、図25〜図27に示すように、基板24の他方の面にドライフィルムレジスト94をラミネートして加圧し、焼付け版96を介して露光して現像する。これにより、基板24の両面および多数の貫通孔22の内面を絶縁材料によって被覆したマスキング版20を得ることができる。
Thereafter, similarly, as shown in FIGS. 25 to 27, a dry film resist 94 is laminated and pressed on the other surface of the
なお、この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above-described embodiments. For example, you may delete some components from all the components shown by embodiment mentioned above.
例えば、上述した実施の形態では、平面型画像表示装置のフロントパネル10に蛍光体層をパターニングする場合について説明したが、これに限らず、ブラックマトリックスやカラーフィルターをパターニングする際にも本発明を適用できる。また、半導体基板のパターニングやICタグの製造にも、本発明のパターン形成装置およびパターン形成方法を採用できる。
For example, in the above-described embodiment, the case where the phosphor layer is patterned on the
また、上述した実施の形態では、被印刷媒体(フロントパネル10)に印刷する印刷パターンに相当するパターン状の貫通孔を有するマスキング版を用いたが、この「相当する」とは、印刷パターンと貫通孔のパターンが一致する場合も含む。つまり、被印刷媒体の表面にパターン状の凹部15を形成しない場合には、マスキング版20の貫通孔22の形状がそのまま印刷パターンの形状となる。
In the above-described embodiment, the masking plate having a pattern-shaped through hole corresponding to the print pattern to be printed on the print medium (front panel 10) is used. This includes cases where the patterns of the through holes match. That is, when the pattern-
反対に、この「相当する」とは、上述した実施の形態のように、印刷パターン(すなわち凹部15)の輪郭より小さい開口を有する貫通孔22であっても該当する。つまり、図7に示すように、フロントパネル10とマスキング版20を密着させたときに、凹部15の内側に貫通孔22の開口が収まる状態であればパターンを正常に形成できる。さらに言えば、貫通孔22の開口形状は凹部15の形状に合わせて矩形にする必要はなく、例えば円形などでも良い。
On the contrary, this “corresponding” corresponds to the through-
また、凹部15の形状が本実施の形態のようにドット状ではなく、例えば、配線パターンのように、より複雑な形状である場合には、パターンに
沿った飛び飛びの位置に複数の貫通孔を配置して液体現像剤を供給しても良い。液体現像剤を使用することで、凹部内を流れて隅々まで行き渡るため、貫通孔の形状は比較的自由度が高い。言い換えると、貫通孔の開口部をパターン凹部の内側に位置決めする際には、上述したように、高い位置合わせ精度は必要ない。
In addition, when the shape of the
1…ガラス板、10…フロントパネル、11…電極層、12…吸着板、13…ブラックマトリックス、15…凹部、16…電磁石、20…マスキング版、22…貫通孔、24…基板、26…絶縁被覆層、26a…環状部分、30…現像ユニット、40…乾燥ユニット、91…エッジ、92、94…ドライフィルムレジスト、96、98…焼付け版、100…パターン形成装置、200…制御部。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
このマスキング版の上記絶縁層を現像剤粒子と同極性に帯電させる帯電装置と、
上記マスキング版を上記被印刷媒体の表面に近接対向せしめた状態で、絶縁性液体中に帯電した現像剤粒子を分散させた液体現像剤を上記マスキング版の裏面側に供給し、上記貫通孔を通る電界を形成して上記現像剤粒子を上記貫通孔内に集めて上記被印刷媒体の表面に上記印刷パターンを現像する現像装置と、を有し、
上記マスキング版の表面と上記貫通孔の内面との間で連続した絶縁層の曲率半径Rは、当該絶縁層の厚さをTとした場合、
R≦T/2
を満たすことを特徴とするパターン形成装置。 A through-hole having a pattern corresponding to a print pattern formed on the surface of the printing medium, and at least a peripheral portion of the through-hole, an inner surface of the through-hole, and the printing target, of the surface facing the printing medium A masking plate having an insulating layer covering the back surface away from the medium;
A charging device for charging the insulating layer of the masking plate to the same polarity as the developer particles;
With the masking plate in close proximity to the surface of the printing medium, a liquid developer in which charged developer particles are dispersed in an insulating liquid is supplied to the back side of the masking plate, and the through holes are formed. A developing device that forms an electric field passing therethrough and collects the developer particles in the through-holes to develop the printed pattern on the surface of the printing medium;
The radius of curvature R of the insulating layer continuous between the surface of the masking plate and the inner surface of the through hole is, when the thickness of the insulating layer is T,
R ≦ T / 2
The pattern formation apparatus characterized by satisfy | filling.
上記密着機構は、上記被印刷媒体とマスキング版を磁力により密着させる磁石を有することを特徴とする請求項2に記載のパターン形成装置。 The masking plate is formed by coating the insulating layer on a magnetic metal plate,
The pattern forming apparatus according to claim 2, wherein the adhesion mechanism includes a magnet that adheres the printing medium and the masking plate by magnetic force.
上記マスキング版の基板に上記パターン状の貫通孔を形成する工程と、
上記基板にドライフィルムレジストをラミネートして加圧することで上記貫通孔の内部までレジスト材料を押し込む工程と、
上記貫通孔より小さいマスク領域を有する焼付け版を介して上記ドライフィルムレジストを露光する工程と、
上記露光したドライフィルムレジストを現像する工程と、
を有することを特徴とするマスキング版の製造方法。 A through-hole having a pattern corresponding to a print pattern formed on the surface of the printing medium, and at least a peripheral portion of the through-hole, an inner surface of the through-hole, and the printing target, of the surface facing the printing medium A method for producing a masking plate having an insulating layer covering a back surface separated from a medium,
Forming the pattern-shaped through-hole in the masking plate substrate;
Pressing the resist material into the through hole by laminating and pressurizing a dry film resist on the substrate; and
Exposing the dry film resist through a printing plate having a mask area smaller than the through hole;
Developing the exposed dry film resist;
A method for producing a masking plate, comprising:
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