JP4826181B2

JP4826181B2 - パターン形成方法およびパターン形成装置

Info

Publication number: JP4826181B2
Application number: JP2005263610A
Authority: JP
Inventors: 祐治久保; 智朗福原; 英生淡河
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2005-09-12
Filing date: 2005-09-12
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2025-09-12
Also published as: JP2007076040A

Description

本発明は、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタなどの微細でかつ厚みの均一性、さらには位置精度を要求されるパターンを、フィルム状の基材に形成する方法に関するものである。

従来、フィルム状の基材に微細なパターンを形成する際、例えばグラビア印刷法の場合、パターンを形成する材料を所望のパターンが凹部になっている版に盛り、版表面の前記材料をドクターでかきとり、凹部の材料パターンを直接基材に転移させる手法を行っている。また、凸版印刷法の場合は、パターンを形成する材料を供給部から元ローラに転移し、練りローラにて分布が均一化された材料を着けローラに転移した後、着けローラから版胴の凸部に転移された材料パターンを基材に転移させる手法をとっている。

特許文献は以下の通り。
特開２００１−５６４０５号公報（段落番号０００５〜００２３図４）

前述したグラビア印刷法もしくは凸版印刷法などの従来の印刷手法では、糸引きによるパターンの乱れや版から基材に材料パターンを転移する際に、版側に少なからず材料が残存してしまうことになる。そのため、微細なパターンを形成する際に要求されるパターンの解像度および材料厚みの均一性が得られない。

一方、塗布液供給手段からパターン構成材料の塗布液が供給された塗布ローラを、前記パターンのネガパターンとした凸部を有する塗布液除去版に押圧して、塗布ローラから前記ネガパターンにして塗布液を転写除去し、塗布ローラーに形成された塗布液によるパターンをフィルム状の基材に転写する印刷手法も提案されており、パターンの解像度および材料厚みの均一性は前記手法に比べ良好ではあるが、塗布ローラ上に形成された材料パターンを圧胴に巻かれた基材に転写する際、強い印圧で押圧すると材料パターンの形状の乱れとパターン位置の歪みが発生し、対して弱い印圧で押圧すると材料パターンが確実に転写されずにパターン欠けや材料厚みの均一性が悪くなり、いずれの場合も品質の低下を招く要因となる。転写する際の速度が速くなれば品質への影響はさらに顕著になる傾向にあるため、量産性、コスト性の観点から高スループットの要求が高まっている中での高速転写への対策がひとつの課題となっている。

さらには連続して印刷する際、フィルム状の基材がロール状であり塗布ローラの周長はその長さに対して短いため塗布ローラは何度も塗布、転写除去、転写の工程を繰り返すこととなる。そのため、材料パターンを確実に塗布液除去凸版および前記フィルム状の基材に転写し、塗布ローラ表面は毎回の塗布工程時には同じ状態に維持することが必要である。

本発明は、前記課題を考慮してなされたもので、塗布液供給手段からパターン構成材料の塗布液が供給された塗布ローラを、前記パターンのネガパターンとした凸部を有する塗布液除去版に押圧して、塗布ローラから前記ネガパターンにして塗布液を転写除去する除
去工程と、前記転写除去工程を経た塗布ローラーの塗布液によるパターンを基材に転写する転写工程とを備えるパターン形成方法で、基材がフィルム状であり、基材巻出し部および基材巻取り部を有しその間に配置された圧胴により基材が塗布ローラに押付けられることでパターンを転写するパターン形成方法において、前記基材巻出し部および基材巻取り部の間に配置された圧胴が複数であり、基材巻出し部および基材巻取り部の間に配置された圧胴が、最初の印圧が最後の印圧より大きい印圧に調整されていることを特徴とするパターンの形成方法を提供して、前記課題を解消するものである。

また、本発明において、前記複数の圧胴が、転写工程の中で最初に基材を塗布ローラに押圧する第一の圧胴が弾性を有しない材質であり、第一の圧胴の押圧を経たのち基材を塗布ローラに押圧する圧胴が弾性を有する材質であることが可能である。

また、本発明において、前記塗布液供給手段は塗布液を定厚で供給することが可能である。

また、本発明において、前記塗布液除去版がシリンダー状であり、塗布液除去版上に付着した塗布液を洗浄し、塗布液除去版を乾燥する手段を有することが可能である。

また、本発明において、前記塗布液供給手段から塗布ローラに供給された塗布液の乾燥を促す塗布液乾燥手段を有することが可能である。

また、本発明において、前記転写除去から前記転写工程を経た塗布ローラ上に残存した塗布液を除去し、塗布ローラを乾燥する手段を有することが可能である。

さらにもう一つの発明は、塗布液供給手段からパターン構成材料の塗布液が供給された塗布ローラを、前記パターンのネガパターンとした凸部を有する塗布液除去版に押圧して、塗布ローラから前記ネガパターンにして塗布液を転写除去する転写除去手段と、前記転写除去手段を経た塗布ローラーの塗布液によるパターンを基材に転写する転写手段とを備えるパターン形成方法で、基材がフィルム状であり、基材巻出し手段および基材巻取り手段を有しその間に配置された圧胴により基材が塗布ローラに押付けられることでパターンを転写するパターン形成装置において、前記基材巻出し手段および基材巻取り手段の間に配置された圧胴が複数であり、最初の印圧が最後の印圧より大きい印圧に調整されていることを特徴とするパターンの形成装置を提供して、前記課題を解消するものである。

また、本発明において、前記複数の圧胴が、転写手段の中で最初に基材を塗布ローラに押圧する第一の圧胴が弾性を有しない材質であり、第一の圧胴の押圧を経たのち基材を塗布ローラに押圧する圧胴が弾性を有する材質であることが可能である。

また、本発明において、前記転写除去から前記転写手段を経た塗布ローラ上に残存した塗布液を除去し、塗布ローラを乾燥する手段を有することが可能である。

（請求項１の効果）
本発明のパターン形成方法によれば、フィルム状の基材へ材料パターンを転写する際に、まず最初の圧胴により極めて小さい印圧、例えば材料厚み程度の押込み量にて前記フィルム状の基材を塗布ローラに押し当て、基材に材料パターンを転写する。その際、転写時の印圧が非常に小さいことでパターン位置の歪みの発生なく材料パターンを基材に形成できる。そして、最初の圧胴での押圧を経たのち最後の圧胴まで搬送され、最後の圧胴により塗布ローラから基材への材料パターンの転写が確実になされる程度の印圧で押圧することで、前記基材上に欠けなく材料厚みの均一性が良好な材料パターンの形成ができる。このようにして、パターン位置の歪みなくかつパターン欠けなく、材料厚みの均一性も得られたパターンの形成に効果を奏するものである。

（請求項２の効果）
また、第一の圧胴を弾性を有しない材質とし、極めて小さい印圧で基材に材料パターンを転写する。そして、弾性を有する材質である第二の圧胴により塗布ローラから基材への材料パターンの転写が確実になされる程度の印圧で押圧する。第一の圧胴を弾性を有さない材質とすることで印圧をかけた際の圧胴の変形を極力小さくし、パターン位置の歪みなく材料パターンを形成できる。また、第二の圧胴を弾性を有する材質にし強い印圧をかけることで、印圧に加え圧胴と塗布ローラ間の接触面積を広く得られることでより確実な材料パターンの転写が可能となる。さらには、フィルム状の基材が第一の圧胴から第二の圧胴に搬送される際、第一の圧胴および第二の圧胴の支持によりフィルム状の基材を塗布ローラに密着させたままにしておくことで、より確実な材料パターンの転写がなされ、かつパターン位置も歪まないまま第二の圧胴にフィルム状の基材を搬送することができる。このようにして、パターン位置の歪みなくかつパターン欠けなく、材料厚みの均一性も得られたパターンの形成により効果を奏するものである。

（請求項３の効果）
また、塗布液供給手段は塗布液を塗布ローラに定厚で供給することで、フィルム状の基材に転写された材料厚みが均一になり色ムラをより確実に防止できるとともに、塗布液除去版によるネガパターンの転写除去が適性になされ、連続して印刷する際の塗布ローラの表面を、毎回の塗布工程時に同じ状態に維持できるようになる。

（請求項４の効果）
また、塗布液除去版はシリンダー状で、塗布液除去版上に付着した塗布液を洗浄し、塗布液除去版を乾燥することで、連続して印刷する際に常時清浄な塗布液除去版に塗布ローラを押圧させることができ、よってネガパターン部分の塗布液の転写除去が毎回確実に行えるようになる。

（請求項５の効果）
また、塗布液供給手段から塗布ローラに供給された塗布液が塗布液除去版に押圧される前に、塗布液乾燥手段により塗布ローラ上の塗布液の乾燥を促し最適な転写が可能な乾燥状態に調整することで、塗布液除去版にて確実な転写除去が行えるようになる。

（請求項６の効果）
また、転写除去工程から転写工程を経た塗布ローラ上に残存した塗布液を除去し、塗布ローラを乾燥することで、連続して印刷する際の塗布ローラの表面を、毎回の塗布工程時に同じ状態に維持できるようになる。
（請求項７の効果）
本発明のパターン形成装置によれば、フィルム状の基材へ材料パターンを転写する際に、まず最初の圧胴により極めて小さい印圧、例えば材料厚み程度の押込み量にて前記フィ
ルム状の基材を塗布ローラに押し当て、基材に材料パターンを転写する。その際、転写時の印圧が非常に小さいことでパターン位置の歪みの発生なく材料パターンを基材に形成できる。そして、最初の圧胴での押圧を経たのち最後の圧胴まで搬送され、最後の圧胴により塗布ローラから基材への材料パターンの転写が確実になされる程度の印圧で押圧することで、前記基材上に欠けなく材料厚みの均一性が良好な材料パターンの形成ができる。このようにして、パターン位置の歪みなくかつパターン欠けなく、材料厚みの均一性も得られたパターンの形成に効果を奏するものである。

（請求項８の効果）
また、第一の圧胴を弾性を有しない材質とし、極めて小さい印圧で基材に材料パターンを転写する。そして、弾性を有する材質である第二の圧胴により塗布ローラから基材への材料パターンの転写が確実になされる程度の印圧で押圧する。第一の圧胴を弾性を有さない材質とすることで印圧をかけた際の圧胴の変形を極力小さくし、パターン位置の歪みなく材料パターンを形成できる。また、第二の圧胴を弾性を有する材質にし強い印圧をかけることで、印圧に加え圧胴と塗布ローラ間の接触面積を広く得られることでより確実な材料パターンの転写が可能となる。さらには、フィルム状の基材が第一の圧胴から第二の圧胴に搬送される際、第一の圧胴および第二の圧胴の支持によりフィルム状の基材を塗布ローラに密着させたままにしておくと、より確実な材料パターンの転写がなされ、かつパターン位置も歪まないまま第二の圧胴にフィルム状の基材を搬送することができる。このようにして、パターン位置の歪みなくかつパターン欠けなく、材料厚みの均一性も得られたパターンの形成により効果を奏するものである。

（請求項９の効果）
また、塗布液供給手段は塗布液を塗布ローラに定厚で供給することで、フィルム状の基材に転写された材料厚みが均一になり色ムラをより確実に防止できるとともに、塗布液除去版によるネガパターンの転写除去が適性になされ、連続して印刷する際の塗布ローラの表面を清浄に維持できるようになる。

（請求項１０の効果）
また、塗布液除去版はシリンダー状で、塗布液除去版上に付着した塗布液を洗浄し、塗布液除去版を乾燥することで、連続して印刷する際に常時清浄な塗布液除去版に塗布ローラを押圧させることができ、よってネガパターン部分の塗布液の転写除去が毎回確実に行えるようになる。

（請求項１１の効果）
また、塗布液供給手段から塗布ローラに供給された塗布液が塗布液除去版に押圧される前に、塗布液乾燥手段により塗布ローラ上の塗布液の乾燥を促し最適な転写が可能な乾燥状態に調整することで、塗布液除去版にて確実な転写除去が行えるようになる。

（請求項１２の効果）
また、転写除去手段から転写手段を経た塗布ローラ上に残存した塗布液を除去し、塗布ローラを乾燥することで、連続して印刷する際の塗布ローラの表面を清浄に維持できるようになる。

つぎに本発明を液晶表示装置用のカラーフィルタのブラックマトリクスを得る場合に用いた例を示して説明する。

図中１はパターン形成装置で、該パターン形成装置１はカラーフィルタのブラックマトリクスパターンＰをフィルム基材７０に形成するものである。パターン形成装置１は図１
に示すように塗布ローラ２、塗布液供給手段３、塗布液乾燥手段４、塗布液除去版５、版洗浄手段６、基材搬送転写部７、塗布ローラ清掃手段８とからなるものである。
（塗布液供給手段図２）
塗布液供給手段３は塗布ローラ２の回転に伴ない黒色インキＩを例えばダイヘッド３０にて塗布ローラ２、例えばシリコーンゴムが表面に形成されたものに対して定厚にてパターン構成材料である黒色インキＩを供給する。
（塗布液乾燥手段図３）
塗布ローラ２上に定厚にて塗布された黒色インキＩは塗布ローラ２の回転に従い塗布液乾燥手段４の処理位置まで移動され、回転しながら塗布液乾燥手段４により乾燥を促され、最適な転写が可能な状態まで乾燥される。ここで、塗布液乾燥手段４は、例えばエアブロアを用いエアブロアのエア風量もしくはエア温度を調整することで塗布ローラ２上の黒色インキＩを最適な転写が可能な乾燥状態にする。
（塗布液除去版、塗布液除去版図４）
塗布液乾燥手段４にて最適な転写が可能な状態に乾燥された黒色インキＩは塗布ローラ２の回転に従い、シリンダー状でかつ所望のブラックマトリクスパターンＰのネガパターンを凸部５０とする塗布液除去版５の位置まで移動され、塗布ローラ２と同期して回転する塗布液除去版５との接触によって塗布ローラ２上からブラックマトリクスパターンＰ以外の余剰な黒色インキＩを塗布液除去版５上の凸部５０に転写し取り除く。それにより塗布ローラ２上にはブラックマトリクスパターンＰが形成される。

ここで、版洗浄手段６は前記ブラックマトリクスパターンＰの形成を行うことで塗布液除去版５に転移し、塗布液除去版５の凸部５０上に残存している黒色インキＩを取り除いて塗布液除去版５を清浄にするものであり、例えば溶剤吹き付けおよび溶剤浸漬に加えエアナイフにより、洗浄とその洗浄後の乾燥とを行うものであり、転写除去に伴い塗布ローラ２と同期して回転する塗布液除去版５に対して行われる。
（基材搬送転写部図５）
塗布液除去版５にて塗布ローラ２上に形成されたブラックマトリクスパターンＰは塗布ローラ２の回転に従い、基材搬送転写部７の処理位置まで移動される。基材搬送転写部７は例えばＰＥＴのフィルム基材７０がロール状にされ、基材巻出し部７１から基材巻取り部７２まで巻き取られるようになっている。その基材巻出し部７１と基材巻取り部７２の間に、第一の圧胴７３が基材巻出し部７１に近い側に、第二の圧胴７４が基材巻取り部７２に近い側に並んで配置され、フィルム基材７０を支持したそれぞれの圧胴がともに塗布ローラに押付けられるようになっている。また、第一の圧胴７３は弾性を有しない材質、例えば鉄材でブラックマトリクスパターンＰの厚み程度の押込み量で押印し、第二の圧胴７４は弾性を有する材質、例えばゴム材（ＪＩＳＡ硬度４０度）でブラックマトリクスパターンＰを強い印圧（本実施の形態では押込み量２００μｍに設定）で押圧するように配置され、第一の圧胴７３から第二の圧胴７４まで張られたフィルム基材７０は塗布ローラ２に密着した状態になっている。前記のように構成された基材搬送転写部７の処理位置まで移動された塗布ローラ２上のブラックマトリクスパターンＰは、塗布ローラ２の回転に従い第一の圧胴７３で弱い印圧で押圧された後、第一の圧胴７３および第二の圧胴７４の支持により、フィルム基材７０に密着した状態で第二の圧胴７４に送りこまれ、強めの印圧で押圧される。それにより、パターン位置の歪みなく確実なブラックマトリクスパターンＰの転写がなされる。ブラックマトリクスパターンＰが形成されたフィルム基材７０は、ヒータ等で硬化処理が施された後、基材巻取り部７２に巻き取られ回収される。

本実施形態では圧胴が二つの例を示して説明しているが、本発明ではこれに限定されるものではなく、第一の圧胴と第二の圧胴の間にフィルム基材を支持し、フィルム基材を塗布ローラに密着した状態に維持することを目的とした一つのもしくは複数の圧胴を有していてもよい。
（塗布ローラ清掃手段）
基材搬送転写部７での転写工程が完了すると、塗布ローラ２上のブラックマトリクスパターンＰが形成されていた部分は、塗布ローラ２の回転に従って塗布ローラ清掃手段８の処理位置に移動され、回転しながら塗布ローラ清掃手段８により塗布ローラ２を塗布工程前の清浄な状態に戻す。塗布ローラ清掃手段８は、塗布ローラ２上に残存している黒色インキＩを、例えば粘着性を有したローラを接触させることで取り除き、例えばエアブロアを用いエア風量およびエア温度を調整することで塗布ローラ２表面の乾燥を行うことで塗布ローラを清浄な状態にする。

前記実施の形態では、液晶表示装置用のカラーフィルタのブラックマトリクスの例を示し、塗布液を黒色インキとして説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、形成するパターンが有色発光する物質であってもよい。即ちパターンを形成する材料がＥＬ材料であってもよい。また、本発明は塗布液が発色するものに限定され得るものではなく、パターンが機能を有する物質であってもよい。

本発明のフィルム状の基材に微細かつ厚みの均一性良くパターンを形成する方法は、カラ−フィルタ、配線パターン、抵抗パターン、電極パターン等を製造することが可能である。

本発明に係るパターン形成装置の一例を示すものである。一例において、塗布液供給状態を示す説明図である。一例において、塗布液乾燥状態を示す説明図である。一例において、塗布液除去状態および版洗浄状態を示す説明図である。一例において、基板搬送転写状態を示す説明図である。

符号の説明

１ …パターン形成装置
２ …塗布ローラ
３ …塗布液供給手段
３０…ダイヘッド
４ …塗布液乾燥手段
５ …塗布液除去版
５０…凸部
６ …版洗浄手段
７ …基材搬送転写部
７０…フィルム基材
７１…基材巻出し部
７２…基材巻取り部
７３…第一の圧胴
７４…第二の圧胴
８ …塗布ローラ清掃手段
Ｉ …黒色インキ
Ｐ …ブラックマトリクスパターン

Claims

塗布液供給手段からパターン構成材料の塗布液が供給された塗布ローラを、前記パターンのネガパターンを凸部とする塗布液除去版に押圧して、塗布ローラから前記ネガパターンにして塗布液を転写除去する転写除去工程と、前記転写除去工程を経た塗布ローラーの塗布液によるパターンを基材に転写する転写工程とを備えるパターン形成方法で、基材がフィルム状であり、基材巻出し部および基材巻取り部を有しその間に配置された圧胴により基材が塗布ローラに押付けられることでパターンを転写するパターン形成方法において、前記基材巻出し部および基材巻取り部の間に配置された圧胴が複数であり、最初の印圧が最後の印圧より小さい印圧で塗布ローラに押圧されていることを特徴とするパターン形成方法。
前記複数の圧胴が、転写工程の中で最初に基材を塗布ローラに押圧する第一の圧胴が弾性を有しない材質であり、第一の圧胴の押圧を経たのち基材を塗布ローラに押圧する第二の圧胴が弾性を有する材質であることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
前記塗布液供給手段は塗布液を定厚で供給する請求項１または２に記載のパターン形成方法。
前記塗布液除去版がシリンダー状であり、該塗布液除去版上に付着した塗布液を洗浄し、塗布液除去版を乾燥する手段を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のパターン形成方法。
前記塗布液供給手段から塗布ローラに供給された塗布液の乾燥を促す塗布液乾燥手段を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のパターン形成方法。
前記転写除去工程から前記転写工程を経た塗布ローラ上に残存した塗布液を除去し、塗布ローラを乾燥する手段を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のパターン形成方法。
塗布液供給手段からパターン構成材料の塗布液が供給された塗布ローラを、前記パターンのネガパターンを凸部とする塗布液除去版に押圧して、塗布ローラから前記ネガパターンにして塗布液を転写除去する転写除去手段と、前記転写除去手段を経た塗布ローラーの塗布液によるパターンを基材に転写する転写手段とを備えるパターン形成装置で、基材がフィルム状であり、基材巻出し手段および基材巻取り手段を有しその間に配置された圧胴により基材が塗布ローラに押付けられることでパターンを転写するパターン形成装置において、前記基材巻出し手段および基材巻取り手段の間に配置された圧胴が複数であり、最初の印圧が最後の印圧より小さい印圧で塗布ローラに押圧されていることを特徴とするパターン形成装置。
前記複数の圧胴が、転写手段の中で最初に基材を塗布ローラに押圧する第一の圧胴が弾性を有しない材質であり、第一の圧胴の押圧を経たのち基材を塗布ローラに押圧する第二の圧胴が弾性を有する材質であることを特徴とする請求項７に記載のパターン形成装置。
前記塗布液供給手段は塗布液を定厚で供給する請求項７または８のいずれか一項に記載のパターン形成装置。
前記塗布液除去版がシリンダー状であり、該塗布液除去版上に付着した塗布液を洗浄し、塗布液除去版を乾燥する手段を有することを特徴とする請求項７から９のいずれか一項に記載のパターン形成装置。
前記塗布液供給手段から塗布ローラに供給された塗布液の乾燥を促す塗布液乾燥手段を有することを特徴とする請求項７から１０のいずれか一項に記載のパターン形成装置。
前記転写除去から前記転写手段を経た塗布ローラ上に残存した塗布液を除去し、塗布ローラを乾燥する手段を有することを特徴とする請求項７から１１のいずれか一項に記載のパターン形成装置。