JP2011104881A - スクリーン印刷版および当該スクリーン印刷版を用いたフラットパネルディスプレイの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】大画面フラットパネルディスプレイ製造工程における広範囲のスクリーン印刷であっても、かすれを防止し、版離れをし易くすることで、製造効率をあげることができるスクリーン印刷方法を提供する。
【解決手段】上記課題を解決するため本発明のスクリーン印刷版は、枠体にスクリーンを固定し、基板にペーストを印刷する用に供するスクリーン印刷版であって、前記スクリーンと前記基板との間に、前記スクリーンの前記基板側への撓みを抑制する補助部材を設けることを特徴とする。ここで補助部材は、枠体の対向する辺に亘って、枠体に設置してあることが望ましい。
【選択図】図２

Description

本発明は印刷工程に使用される印刷版および当該スクリーン印刷版を用いたフラットパネルディスプレイの製造方法に関する。

プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰとする）などのフラットパネルディスプレイ（以下、ＦＰＤとする）用基板や蛍光表示管の陽極基板等の表示デバイス用基板、厚膜配線基板やイメージセンサ等の電子デバイス用基板においては、基板上に所望の機能を持った膜、例えばリブ状隔壁や導体配線、抵抗体等が設けられる。これらの膜形成には、例えば所定パターンが描画されているスクリーン印刷版を用いる。スクリーン上に配置された印刷インクを一方向に走査することによって被印刷物である基板表面に塗布する厚膜スクリーン印刷方法を用いて行われる。

上記のスクリーン印刷方法に用いられるスクリーン印刷版の構成には、例えば矩形状の枠体に所定のパターンが形成されたスクリーンが所定のテンションを付与された状態で張り付けられてなる。そしてスクリーンには印刷用ペーストを通過させるための吐出孔となる開口部が、所望の印刷パターンに形成できるようにスクリーン面内に設けられている。

具体的なスクリーン印刷方法は、このようなスクリーン版を基板が載置される印刷ステージの上方に設置し、スクレッパーがスクリーン面内を加圧しながら移動することにより印刷用ペーストをスクリーン上に塗布する。これにより、スクリーンの上記の開口部に印刷用ペーストを充填する。なおスクレッパーはスクリーンに接する端部が直線状となった１枚の板状のブレードで構成されている。

次に、印刷ステージ上に基板を載置した後、スクリーン版を基板に対して位置合わせし所定の位置まで近づけ、ゴム製のスキージをスクリーンに押しつけながらスクリーン面内を移動させることにより、スクリーンの開口部に充填された印刷用ペーストを基板上に転写する。このようにして基板上に印刷用ペースト層が形成され、スクリーン印刷が行われる（例えば、特許文献１）。

特開２００３−２４９１７１号公報

近年ＰＤＰ等のフラットパネルディスプレイは更なる大型化が求められている。一方で製造工程の効率化を求めるため、被印刷物であるガラス基板はいわゆる多面取りとして、母材基板に一括印刷をした後に、割断によって所望のパネルサイズにすることが行われている。このためこれに伴い、スクリーン印刷工法において求められる塗布領域が広範囲になっている。

このように印刷塗布領域が広範囲になることによって、スクリーン版の張力を維持することが難しくなってくる。つまり同等の張力によってスクリーン版を固定したとしても、より大きな枠体では、例えばスクリーン版中央部では周辺部に比べ同じテンションを維持できなくなり、スクリーン版の撓みが生じる。

そして、スクレッパーによって印刷用ペーストをスクリーン版上に塗布する際(この工程をコートと称する)、スクリーン版の自重および印刷用ペーストの質量によって、スクリーン版が撓み、中央部において十分に塗布できない、いわゆる「かすれ」といった現象が生じる。このかすれ現象はスクリーン版からガラス基板にスキージによって印刷する際（この工程をプリントと称する）にも影響を及ぼし、結果的に基板中央部において印刷ができていない状態となる。

さらには、スクリーン印刷に用いられる印刷用ペーストは通常ある程度の粘性を有しており、この粘性によって印刷用ペーストを介してガラス基板に接触したスクリーンが、スキージの通過直後にガラス基板から離れない（版離れしない、版離れし難い、という）ことがある。この場合、スクリーンの版離れ速度が大きく変動し、印刷用ペーストの飛び散りまたはパターンの剥がれ等が生じてしまい、精度よく所望のパターンを印刷することができないという不具合が生じる。

また、版離れ速度はスクリーンがスクリーン版に張られる張力にも依存しており、先に述べたような広範囲のスクリーン印刷となると、さらに版離れ速度が遅くなる傾向がある。その結果、この版離れ速度はスキージの速度等に依存しているため、版離れ速度が遅ければスキージの速度を上げることができず、印刷工程における製造タクトを上げることができなくなり、製造効率が下がることになる。

本発明はこのような課題に対してなされたものであり、広範囲のスクリーン印刷であっても、かすれを防止し、版離れをし易くすることで、製造効率をあげることができるスクリーン印刷方法を提供する。

上記課題を解決するため本発明のスクリーン印刷版は、枠体にスクリーンを固定し、基板にペーストを印刷する用に供するスクリーン印刷版であって、前記スクリーンと前記基板との間に、前記スクリーンの前記基板側への撓みを抑制する補助部材を設けることを特徴とする。ここで補助部材は、枠体の対向する辺に亘って、枠体に設置してあることが望ましい。

また、本発明のＦＰＤ製造方法は、スクリーン印刷工程にて、使用するスクリーン印刷版のスクリーンと被印刷基板との間に補助部材を設け、補助部材によってスクリーンの撓みを補助することを特徴とする。ここで、このスクリーン印刷工程では、スクリーンにペーストを塗布するコートステップと、スクリーンに塗布したペーストを被印刷基板に写すプリントステップとを有し、コートステップにおいて補助部材にスクリーンの撓みを補助するための力を付与することが望ましい。

本発明を実施することによって、広範囲のスクリーン印刷であっても、かすれ現象を防止し、版離れが良好であり、スクリーン印刷工程の製造効率をあげる効果を有する。

本発明の実施形態における印刷装置の正面図 同印刷装置をＡ−Ａ線で切って示す断面図 同印刷工程での各ステップを示す説明図 同スクリーン版を示す説明図 従来技術におけるスクリーン版を示す説明図 版剥がし板の形状およびスキージとの位置関係を示す断面図および平面図 本発明の実施形態におけるＰＤＰの部分斜視図

以下、本発明の実施形態によるスクリーン印刷版およびＦＰＤの製造方法について、図１〜図７を用いて説明する。ＦＰＤの製造方法に関しては、印刷工程を有したＰＤＰの製造方法を例に挙げて説明する。

まず本発明の実施形態を用いるＰＤＰの製造方法およびその構造について説明する。薄型の表示装置に使用されるプラズマディスプレイパネルは、例えば図７に示すように、間に放電空間１を形成するように対向して配置された２つの基板である前面ガラス基板２と背面ガラス基板３とを備えている。前面ガラス基板２上には２つの表示電極４、５から構成された表示電極対が複数配列されており、表示電極対の間には遮光層（ブラックストライプ）６が形成されている。そして、表示電極４、５および遮光層６を覆って誘電体層７が形成され、誘電体層７上に酸化マグネシウムからなる保護層８が形成されている。表示電極４、５は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などからなる透明電極９とその上に形成された銀などからなるバス電極１０とにより構成されている。

また、背面ガラス基板３上には表示電極４、５と直交する方向に複数のアドレス電極１１が形成され、アドレス電極１１を覆って下地誘電体層１２が形成されている。下地誘電体層１２上には、アドレス電極１１の間に位置するように隔壁１３が形成され、下地誘電体層１２の表面および隔壁１３の側面には蛍光体層１４が形成されている。

放電空間１には、例えばネオンとキセノンの混合ガスからなる放電ガスが、所定の圧力で封入されている。表示電極対を構成する表示電極４および表示電極５の間で表示放電を起こさせたときに発生する紫外線によって蛍光体層１４を発光させてカラー画像を表示している。

次に、ＰＤＰの製造方法について説明する。まず、前面ガラス基板２上に、表示電極４、５と遮光層６とを形成する。バス電極１０はスクリーン印刷法により透明電極上に形成される。その後、所望の温度で焼成して固化する。また、遮光層６は黒色顔料を含む黒色ペーストを用いてスクリーン印刷法などにより製造する。

次に、表示電極４、５および遮光層６を覆うように前面ガラス基板２上に誘電体ペーストをダイコート法などにより塗布して誘電体ペースト層（誘電体ガラス層）を形成する。誘電体ペーストを塗布した後、所定の時間放置することによって塗布された誘電体ペースト表面がレベリングされて平坦な表面になる。その後、誘電体ペースト層を焼成固化することにより、表示電極４、５および遮光層６を覆う誘電体層７が形成される。なお、本発明の実施の形態では、これらの誘電体ペーストの塗布工程を繰り返さずに、一括で塗布、乾燥、焼成工程をする一層構造である。なお、誘電体ペーストは粉末の誘電体ガラス、バインダおよび溶剤を含む塗料である。次に、誘電体層７上に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる保護層８を真空蒸着法により形成する。以上の工程により、前面ガラス基板２上に所定の構成部材が形成されて前面板が完成する。

一方、背面板は次のようにして形成される。まず、背面ガラス基板３上に、銀（Ａｇ）材料を含むペーストをスクリーン印刷する方法や、金属膜を全面に形成した後、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングする方法などによりアドレス電極１１用の構成物となる材料層を形成し、それを所望の温度で焼成することによりアドレス電極１１を形成する。次に、アドレス電極１１が形成された背面ガラス基板３上にダイコート法などによりアドレス電極１１を覆うように誘電体ペーストを塗布して誘電体ペースト層を形成する。その後、誘電体ペースト層を焼成することにより下地誘電体層１２を形成する。なお、誘電体ペーストは粉末の誘電体ガラスとバインダおよび溶剤を含んだ塗料である。

次に、下地誘電体層１２上に隔壁材料を含む隔壁形成用ペーストを塗布して所定の形状にパターニングして隔壁材料層を形成し、その後、焼成することにより隔壁１３を形成する。ここで、下地誘電体層１２上に塗布した隔壁用ペーストをパターニングする方法としては、フォトリソグラフィ法やサンドブラスト法を用いることができる。次に、隣接する隔壁１３間の下地誘電体層１２上および隔壁１３の側面に蛍光体材料を含む蛍光体ペーストを塗布して焼成することにより蛍光体層１４が形成される。以上の工程により、背面ガラス基板３上に所定の構成部材が形成されて背面板が完成する。

このようにして所定の構成部材を備えた前面板と背面板とを表示電極４、５とアドレス電極１１とが直交するように対向配置して、その周囲をガラスフリットで封着し、放電空間１にＮｅ、Ｘｅなどを含む放電ガスを封入することによりＰＤＰが完成する。

本発明の実施形態は、この前面ガラス基板２上に遮光層６、誘電体層７またはバス電極１０を形成するとき、あるいは背面ガラス基板３上にアドレス電極１１、下地誘電体層１２、隔壁１３または蛍光体層１４を形成するときのスクリーン印刷工程およびその際に用いるスクリーン版となる。

次に本発明の実施形態で使用するスクリーン印刷装置について説明する。基板上に印刷用ペーストを塗布する際に用いる印刷装置の正面図を図１に示し、Ａ−Ａ線で切った断面図を図２に示す。このスクリーン印刷装置は、基板２１を載置するための印刷ステージ１８と、スクリーン版１７のスクリーン１６上に印刷用ペーストを塗布するためのスクレッパー１９と、スクリーン１６上に塗布された印刷用ペーストを基板２１上に転写するためのスキージ２２とを備えている。ここで同図では互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を設定し、Ｚ軸を鉛直方向とする。

スクリーン版１７は、ステンレスなどからなる細線が網目状に形成されたスクリーン１
６を、版枠１５内に高張力で張って構成したものであり、スクリーン保持台２４に固定されている。

印刷ステージ１８はスクリーン版１７の下方に配置されている。そして、印刷ステージ１８上に載置された基板２１とスクリーン版１７との距離を変えることができるように、印刷ステージ１８はＺ方向に移動できるようになっている。印刷ステージ１８上には、基板２１の各辺にそれぞれ接するようにして配置される４つの補助基板２５が設けられており、４つの補助基板２５はＸ方向およびＹ方向のうち少なくとも一方の方向に移動可能である。４つの補助基板２５のうち、例えば２つの補助基板２５が印刷ステージ１８上に固定されていてもよい。なお、印刷ステージ１８には基板２１を所定位置に位置決めするための基板位置決め手段（図示せず）と、基板２１を印刷ステージ１８に吸着固定するための吸着装置（図示せず）が設けられている。

スクレッパー１９は例えばステンレス製のブレードであり、スキージ２２は例えばゴム製である。スクレッパー１９およびスキージ２２の先端部は直線状になっている。スクレッパー１９、スキージ２２は、上下に動くことができるように、たとえばエアシリンダからなるスクレッパー保持部材２６、スキージ保持部材２７にそれぞれ取り付けられている。また、スクレッパー保持部材２６およびスキージ保持部材２７はその上方に配置された支持部材２８に取り付けられるとともに、支持部材２８はその両側に配置されたガイドレール２９に可動に保持されており、ガイドレール２９に沿って支持部材２８をＹ方向に動かすための所定の駆動装置を設けている。すなわち、スクレッパー１９およびスキージ２２を同時にＹ方向に移動させるとともに、別々にＺ方向に移動させることができる。

そして本発明の実施形態においては印刷ステージ１８および基板２１の上部であって、スクリーン版１７の下部に、版剥がし板３０を有する。版剥がし板３０はスクレッパー１９およびスキージ２２と同様にＹ方向に移動する。なお、この版剥がし板３０の移動についてはスクレッパー１９またはスキージ２２と同期して移動することも可能であるが、版離れの程度に合わせて、同期せずにＹ方向に移動することも可能である。

次に本発明の実施形態におけるスクリーン印刷工程の一連の動作について図３を用いて説明する。

まず、スクリーン版１７に設けたスクリーン１６の１辺に沿って印刷用ペースト２０を供給した後、スクレッパー１９を配置する（図３（ａ））。

続いて、スクレッパー１９の先端部をスクリーン１６に押し当てながらスクレッパー１９を矢印の方向（Ｙ方向）に移動させることにより印刷用ペースト２０をスクリーン１６上に塗布し、印刷用ペースト２０をスクリーン１６の開口部に充填する（これをコートステップとする）。このとき、スキージ２２はスクレッパー１９と干渉しないように上方に退避している（図３（ｂ））。本発明の実施形態ではこのコートステップにおいて、スクリーン１６の撓みを抑制する補助部材３０が動作する。これは後に詳述する。

次に、印刷ステージ１８上に基板２１を載置し、基板位置決めピン（図示なし）などにより基板２１を位置決めした後、補助基板２５を基板２１の周囲に配置する。そして、基板２１をスクリーン版１７の下方の所定位置まで近づけるとともに、スクリーン版１７と基板２１との相対的な位置合わせを行う（図３（ｃ））。なお、スクリーン１６上に印刷用ペースト２０を塗布している間に、印刷ステージ１８上に基板２１を載置して位置決めした後、補助基板２５を配置する一連の動作を行ってもよい。

その後、スキージ２２をスクリーン１６に押し付けながら矢印の方向（Ｙ方向）に移動させることにより、スクリーン１６の開口部に充填された印刷用ペースト２０を基板２１上に転写し、基板２１上に印刷用ペースト層２３を形成する（これをプリントステップとする）。このとき、スクレッパー１９はスキージ２２と干渉しないように上方に退避している（図３（ｄ））。本発明の実施形態ではこのプリントステップにおいて、版剥がし板３１が動作する。これは後に詳述する。

次に本発明の実施形態におけるスクリーン版１７と撓みを抑制する補助部材３０について説明する。図４は本発明の実施形態におけるスクリーン版を示しており、同図（ａ）は断面図であり、同図（ｂ）は平面図である。このように、スクリーン版１７は、四角形状の版枠１５内に、金属からなる細線が網目状に形成されたスクリーン１６を高張力で張って構成されている。そしてスクリーン版の枠体である版枠１５の対向する辺に亘って、スクリーン１６の印刷面側にスクリーン１６の撓みを抑制する補助部材３０が設置されている。

このように本発明の実施形態ではスクレッパー１９の進行方向に向けて補助部材３０が設置されているため、スクリーン１６の自重や塗布ペーストによる撓みを抑制することができ、かすれ現象を防止することができる。補助部材３０としては、ワイヤ、ピアノ線などの線材、または板ばねなどの張力を保持することができる部材であればよい。

また、版枠１５上の補助部材３０を固定する箇所を操作することによって、補助部材３０の張力を調整できる機構とすることも可能である。この場合、かすれ現象を防止するためには上記のコートステップにおいて補助部材３０に撓みを抑制するような張力を付加することが望ましい。これはプリントステップにおいてはスキージ２２によってスクリーン１６をある程度撓ませながら基板２１に印刷用ペースト層２３を形成する必要があるからである。

一方、図５は従来技術におけるスクリーン版１１７について示している。このように従来技術ではスクリーン１１６の撓みを抑制する部材は設けられていない。このため、先に述べたように、コートステップにおいて、スクリーン１１６の自重および印刷用ペーストの重量によって、スクリーン１１６が撓み、スクレッパー１９の長手方向の中央部において十分にスクリーン上に塗布できないかすれ現象が生じてしまう。

また、最近ではＰＤＰの生産能力を大幅に向上させるために、前面板または背面板の形成時において、１枚の大型基板から複数枚の単一基板を作製する、いわゆる多面取りプロセスを採用している。本発明の実施形態は、この多面取りプロセスにおける印刷工程に採用することが望ましい。例えば図４（ｂ）に示すように、各単一基板の境界の位置に相当するように補助部材３０を設置することによって、補助部材３０が存在することによる印刷領域への影響を排除することが可能である。

次に、版剥がし板３１の形状とその動作およびスキージ２２との位置関係について図６を用いて説明する。図６（ａ）はスキージ２２、スクリーン１６および版剥がし板３１のＸ方向から見た断面図を示し、図６（ｂ）はスキージ２２および版剥がし板３１をＹ方向から見た平面図を示す。

このように版剥がし板３１は、プリントステップにおいてスキージ２２の後方よりＺ方向に移動し、スクリーン１６と基板２１とが接している場合に、スクリーン１６と基板２１を剥がす役割をする。

そして、版剥がし板３１は略直線によってスクリーン１６と接する必要はなく、図６（ｂ）に示したように凸形状に湾曲しており、一部にてスクリーン１６と接することが望ましい。これによって版剥がし板３１との磨耗によってスクリーン１６が劣化することを防止することができる。

また、図６（ａ）に示したように、版剥がし板３１の断面には窪みを有していることが望ましい。これによって、スクリーン１６と接することによって版剥がし板３１に移動した印刷用ペーストが被印刷部材である基板２１に滴下することを防止することができる。

このようにＰＤＰを製造する際に本発明の実施形態によるスクリーン印刷工程およびスクリーン版を用いることで、広範囲のスクリーン印刷であっても、かすれ現象を防止して、版離れを生じやすくし、製造効率をあげることができる。

以上の説明から明らかなように、本発明を実施することで製造効率をあげることができ、大画面化が進むフラットパネルディスプレイなどの産業において、非常に有用である。

２ 前面基板
３ 背面基板
１６ スクリーン
１７ スクリーン版
１８ 印刷ステージ
１９ スクレッパー
２０ 印刷用ペースト
２１ 基板
２２ スキージ
３０ 補助部材
３１ 版剥がし板

Claims (4)

1. 枠体にスクリーンを固定し、基板にペーストを印刷する用に供するスクリーン印刷版であって、前記スクリーンと前記基板との間に、前記スクリーンの前記基板側への撓みを抑制する補助部材を設けることを特徴とするスクリーン印刷版。
2. 前記補助部材は、前記枠体の対向する辺に亘って、前記枠体に設置してあることを特徴とする請求項１に記載のスクリーン印刷版。
3. スクリーン印刷法による工程を有するフラットパネルディスプレイの製造方法において、前記スクリーン印刷工程では、使用するスクリーン印刷版のスクリーンと被印刷基板との間に補助部材を設け、前記補助部材によって前記スクリーンの撓みを補助することを特徴とするフラットパネルディスプレイの製造方法。
4. 前記スクリーン印刷工程では、スクリーンにペーストを塗布するコートステップと、スクリーンに塗布したペーストを被印刷基板に写すプリントステップとを有し、前記コートステップにおいて前記補助部材に前記スクリーンの撓みを補助するための力を付与することを特徴とする請求項３に記載のフラットパネルディスプレイの製造方法。

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