JP5338214B2

JP5338214B2 - 印刷方法

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Publication number: JP5338214B2
Application number: JP2008233295A
Authority: JP
Inventors: 守玉越; 孝二今吉; 洋平西川
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2008-09-11
Filing date: 2008-09-11
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2028-09-11
Also published as: JP2010064380A

Description

本発明は、ガラス基材やプラスチックフィルム上へ画像パターンを形成する印刷方法に係わり、特には印刷工程上で画像パターンの欠陥検査・修正をするタイミングを適切に設定することで印刷効率を向上させた印刷方法に関する。

近年、フラットパネルディスプレイの発展の中で、液晶ディスプレイも大型化、薄型化が進められ、それに伴い高コントラスト、広視野角など画質の面でも改善が進められてきた。そして今尚、カラーフィルタや薄膜トランジスタなどの液晶ディスプレイを構成する部材は高精細なものを低価格で製造することを求められている。

従来、微細な画像パターンを形成する方法として、染色法や顔料分散法などのフォトリソグラフィー技術が一般的に用いられてきた。特に最近のカラーフィルタの製造方法としては顔料分散法が最も広範に使用されており、顔料を含むインキを基板に塗布し、乾燥させた後、露光装置により露光して現像という工程を経て画像パターンを得ることができる。

また、顔料分散法に代わるカラーフィルタ製造技術として特許文献１では、版胴に巻き付けたブランケット上にインキを塗工・予備乾燥してインキ膜を形成し、その後、画像パターンを凹部として形成された凸版をインキ膜に押圧し引き離すことにより、凸部に当接した部位のインキ膜がブランケットから剥離され、ブランケット上に画像パターンを残置形成し、最後に、ブランケット上に残置した画像パターンを被印刷基材上に転写し、被印刷基材上に画像パターンを形成する印刷技術が開示されている。

さらに、特許文献２では、印刷の安定性を向上させる目的と、アライメント作業を容易にする目的から、ブランケットとして版胴に巻き付けたシリコーンゴムまたはシリコーン樹脂を用いる代わりに、インキ剥離性を有するように表面処理を施した平板のガラス板やプラスチックフィルムを用いる技術が開示されている。

しかし、フォトリソグラフィー法や印刷法などでカラーフィルターや薄膜トランジスタなどを製造する場合、基板の大型化が進むことによって、工程上で様々な欠陥が生じやすくなり、高い歩留りを維持することは困難となっている。

例えば、カラーフィルタの製造工程における欠陥をみてみると、不必要な部位に異物が残存する「面積欠陥」、異物の混入などが突起となり高さムラとなってしまう「突起欠陥」、塗工欠陥や異物の混入などによりパターンの連続性が損なわれた「付着欠陥」、色抜けやハジキ等から発生する「色欠陥」など様々なものが存在し、歩留まりに大きな影響を与えている。

したがって、カラーフィルターや薄膜トランジスタなどの液晶ディスプレイを構成する部材の欠陥を減らす技術の開発も必要不可欠ではあるが、それとともに、発生した欠陥を修正して良品化する技術が重要になっている。

発生した欠陥を修正する一般的な方法は、まず、基板上に形成された画像パターンを顕微鏡などで形状検査し、接触式もしくは非接触式のセンサーにより画像パターンの線幅などの形状や高さを計測した後に、欠陥の種類を識別した上で、各欠陥ごとで適宜修正を行うものである。

例えば突起欠陥は接触式もしくは非接触式のセンサーによって正確に高さや面積を測定した上で、研磨ヘッドによる突起部位の研磨で高さの調整を行う。突起欠陥修正後は高さ精度と平坦性が求められるが、研磨と高さ測定を繰り返し行うことによって、高さ精度を出している。

面積欠陥は本来パターンが存在しない部分に異物とインキが付着しているような状態であるが、このような欠陥に対しては紫外〜赤外レーザーやＹＡＧレーザーなどを用いて付着物を破砕除去（以下、カットとも記す）する。

付着欠陥や色欠陥の修正においても、まず最初に修正箇所をレーザーカットして何もない状態にした後に、新たにインキ液膜を塗布して修正するか、もしくはさらに画像パターン形成と整形を行って修正とする。

ただし、レーザーカットにより欠陥部分を除去する場合は、基板の材質によってはレーザーにより表面を傷付けてしまう可能性があるため、プラスチックフィルムなどを用いる場合はレーザーカットを行うことは困難となる。

修正箇所に新たにインキ液を塗着する際には、狭い範囲に精度良くインキ液を塗布する必要があるうえに、膜厚などの制御も求められるが、塗布方法として様々な方法が開示されている。

例えば、適切な色濃度を有する修正用インキを修正用針先につけた後、修正部に塗布して乾燥させて修正する方法（特許文献３参照）や、修正用インキの供給にインクジェットやディスペンサを用いる方法が知られている（特許文献４、５参照）。

修正用のインキとしては、ＵＶ硬化性のレジストが広く用いられる。色欠陥部分などにはレーザーカット後にインキを塗布しＵＶ硬化して修正完了となるが、付着欠陥部分など画像パターンの修正が必要となる場合はＵＶ硬化後にレーザー加工などを行い画像パターンを整形する。

このように複雑で長い工程を得て基板上のカラーフィルタの欠陥は修正されるが、検査技術、欠陥除去技術、塗布技術、パターン整形など、高い技術とそれなりの設備が必要となる。
特開２００１−５６４０５号公報特開２００７−１８５７７８号公報特開平８−１８２９４９号公報特開平１１−２７１７５２号公報特開平６−１０９９１９号公報

上記の通り、歩留まりの向上のために画像パターンの修正技術の開発は重要な課題であるが、基板に形成した画像パターンを修正するのは大変な手間と高い技術を要する。例えば、基板上の欠陥に対して、突起欠陥か付着欠陥かを識別する欠陥識別システムが必要となり、さらに各欠陥に合わせて高精度で欠陥を修正する技術が必要になる。

さらに、基板の大型化とともに、画像パターンの高精細化が進んでいる状況のため、欠陥修正の技術は一段と高いものが要求される。例えば、付着欠陥をレーザーカットしようとした際に、除去するべき箇所だけを狭い範囲でカットする技術が必要になるように、高
精細化が進むほど修正が困難になってくる。

また、欠陥の中には修正不可能な欠陥も存在するが、修正不可能と判断された基板はそれまでの工程が無駄となってしまい、コストと時間の面から考えてもロスが多くなってしまう。

そこで本発明は、印刷法を用いて被印刷基板に欠陥のない画像パターンを形成するに当たり、高度な欠陥識別システムが不要で、容易に高精度な欠陥修正が可能で、被印刷基板のロスが少ない検査・修正技術を備える印刷方法を提供するものである。

前記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、少なくとも、ブランケット上にインキ液を塗布し、該インキ液を予備乾燥し予備乾燥インキ膜を形成する工程と、画像パターンを凹部とした凸版を予備乾燥インキ膜に押し当て引き離すことで当接部位の予備乾燥インキ膜を該凸版の凸部に転移させ、前記ブランケット上に予備乾燥インキ膜の画像パターンを残置する工程と、前記ブランケット上に残置した予備乾燥インキ膜の画像パターンを被印刷基板に転写する工程と、を有する印刷方法において、
前記ブランケット上に残置した予備乾燥インキ膜の画像パターンを被印刷基板に転写する前記工程の前に、残置した予備乾燥インキ膜の画像パターンの欠陥を検出し、該予備乾燥インキ膜の画像パターンの欠陥を修正する工程、を含み、
前記欠陥を修正する工程が、前記欠陥部分のみの予備乾燥インキ膜の画像パターンを除去し、該部分へ新たにインキ液を塗布し直し、該インキ液を予備乾燥し予備乾燥インキ膜を再形成して後、前記凸版を該予備乾燥インキ膜に押し当て引き離すことで前記画像パターンの形状補正を行う工程であり、
前記欠陥部分の予備乾燥インキ膜を除去する際に粘着性を有するテープを用いて除去することを特徴とする印刷方法としたものである。

また請求項２に記載の発明は、前記予備乾燥インキ膜の画像パターンを除去した前記部分へ新たにインキ液を塗布し直す際の塗布の方法が、前記インキ液よりも速く乾燥する速乾性インキ液をインクジェット装置によりブランケット上に塗布する方法であることを特徴とする請求項１に記載の印刷方法としたものである。

また請求項３に記載の発明は、前記ブランケットが、ガラスもしくはプラスチックフィルムであって、表面に離型剤を塗布されインキ剥離性を有するものであり、
前記インキ液を前記ブランケットの前記表面へ滴下した際の接触角が、２０°以上７０°以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の印刷方法としたものである。

通常、画像パターンの欠陥検出と修正は、基板上に画像パターンを形成した後に行われる。これに対し、本発明では、ブランケット上の画像パターンを被印刷基板に転写する前に画像パターンを検査し、修正が必要な欠陥が発見された場合はブランケット上で修正を行う。この場合には、ブランケットは被印刷基板に比べインキ剥離性を有するように設計できるため、粘着性を有するテープなどで容易に欠陥部分の画像パターンを除去することができる。そのためレーザーカットのような高価な装置と高度な技術は必要がない。

また、突起欠陥でも付着欠陥でも、欠陥の種類に関わらず、その部分の画像パターンを粘着性を有するテープなどで除去した上で、新たに画像パターンを形成するという共通の
修正方法を用いることができる。

さらにまた、基板上での修正と異なり、ブランケット上での修正は単色パターンの状態で修正がなされるため、高精細な画像パターンであっても欠陥検出と修正が容易になる。すなわち、ブランケット上で検査を行う方が、先に印刷した画像パターンが存在しないので欠陥の識別と発見が容易となり、且つ周囲に他の画像パターンがない状態で欠陥部分を除去修正をすることになるので、作業性も向上する。

また、基板上に修正不可能な欠陥が発見された場合、それまでの工程や基板は無駄になってしまうが、本発明では修正不可能な欠陥があったとしても、被印刷基板に転写する前に検知され、その修正不可能な欠陥を含む画像パターンは破棄されて転写されることはないので、それまで製造してきた被印刷基板が無駄になることはない。

このように本発明になる検査・修正方法を内在する印刷法は、歩留まりの向上、コスト削減という大きな効果を期待できる。

以下に、本発明に係る印刷方法を具体的に説明する。

本発明で用いるブランケットとしては、シリンダー状のゴム製ブランケットやインキ剥離性を有する平板表面からなるガラスやプラスチックフィルムを用いることができる。

シリンダー状のゴム製ブランケットの材料としては、ジメチルシロキサン、メチルビニルシロキサン、メチルフルオロビニルシロキサン、メチルフェニルビニルシロキサン等や、上記ポリマーとＮＢＲ、ＥＰＤＭ、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）とのブレンド及び共重合系、フッ素ゴム、シリコーンゴム、及びＮＢＲ、ＥＰＤＭ、ＳＢＲ等にシリコーンオイル等を混合したものを用いることができる。

インキ剥離性を有する表面からなるガラスやプラスチックフィルムは、各基材へシリコーンオイル、シリコーンワニスで代表される離型剤を塗布することにより、又はシリコーンゴムの薄膜層を形成することで製造することができる。またフッ素系樹脂、フッ素系ゴム等も使用することができるし、フッ素樹脂微粉末をシリコーンゴムあるいは、アクリルゴムやウレタンゴムのような一般的な合成ゴムに混ぜて剥離性を出すなどの使い方をしてもかまわない。

上記いずれの構成であっても、ブランケットは適度のインキ受容性を有すると同時に、一度受容した半乾燥インキ膜の完全なインキ剥離性を有する必要がある。剥離性の目安として表面へインキ液を滴下した際の接触角を指標とすると、接触角が１０°以上９０°以下の程度となることが好ましく、２０°以上７０°以下であることがより好ましい。

インキに関しては特に限定されるものではないが、一般的な顔料・樹脂・溶剤と補助剤からなる様々なインキを用いることができる。

画像パターンを形成するための凸版は、無アルカリガラス等の低膨張ガラス表面に感光性樹脂を塗布し、パターン露光・現像処理行った後、定法のドライエッチング処理やウエットエッチング処理、もしくはサンドブラスト処理を用いて、２μｍから３０μｍの版深を設けた凸版を用いることができる。

凸版の材料としては、ナイロン、アクリル、シリコーン樹脂、スチレン−ジエン共重合体などからなるものを用いることもできる。またエチレン−プロピレン系、ブチル系、ウ
レタン系ゴムなどのゴム製の凸版を用いることもできる。このような樹脂製の凸版は、すでに凸版印刷やフレキソ印刷用に用いられており、予め作製した型に所定の樹脂を流し込んで版とする、あるいは彫刻によっても製造することができるが、感光性樹脂を用いる方法がより高精度のものを製造できる。

ブランケット上で検査・修正を行った画像パターンを転写する被印刷基板としては、ガラス、プラスチックフィルム、金属など様々なものを用いることができる。それらは特に制限されるものではない。画像パターンの修正を基板上で行う場合は、プラスチックフィルムなどを基板として用いているとレーザーカットで基板を傷付けてしまうなどの不具合があったが、本発明での修正方法を用いれば、被印刷基板の材質の制限はなくなる。

本発明では、上記に示したブランケット、インキ、凸版を用いてブランケット上に画像パターンを形成した後に、顕微鏡などにより画像パターンの検査を行うが、その検査は、光学顕微鏡、ＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）顕微鏡などにより行うことができる。機能としては、オートフォーカス、電気的に制御可能な手動焦点制御機構のいずれか、もしくはその両方を有し、顕微鏡で捉えた画像を、外部に設置したモニターや位置補正のための画像処理装置へ出力できることが望ましい。

修正すべき欠陥が発見された場合には、ブランケット上で修正を行うが、画像パターンの欠陥部分の除去は、粘着性を有するテープで容易に行える。

欠陥部分の画像パターンを除去した後に新たにインキを塗布して欠陥のない画像パターンを再現する方法は、インキを先端部に付着させた針による針塗布、インクジェット装置による塗布、ディスペンサ装置による塗布などで行うことができる。

針塗布は、針がブランケットに接触するときにブランケットを傷付けないように、エアシリンダで衝撃を緩和する構造になっている。また、針の太さや、インキに針をディップする際のコントロールによってインキの塗布量を調整することが可能となっている。

インクジェット装置による塗布では、エネルギー発生素子として電気熱変換体を用いたバブル方式、或いは、圧電素子を用いたピエゾ方式が使用可能であるが、修正に用いる液体への熱の影響が無いピエゾ方式の方が欠陥修正に用いる材料の選択の幅が広く好ましい。

ディスペンサ装置による塗布では、修正用インキを充填させたディスペンスノズルを基板に接触させてインキを塗布する。圧力の調整により塗布量を制御でき、狭い範囲への塗布も行うことができる。

いずれの方法を用いたとしても、新たに塗布して予備乾燥したインキ液膜が、元々ブランケット上に塗布してあるインキの膜厚と同等になるようにしておけば、高さムラのない画像パターンを形成することができる。

また、新たに塗布するインキに関しては、始めにブランケット上に塗布したインキと同じインキである必要はなく、例えば、乾燥性が速いものを選択することにより被印刷基材への転写時の乾燥状態を近づけることもできる。新たにインキを塗布する方法に合わせて、粘度などの物性が異なるインキを選択することは言うまでもない。

新たにインキを塗布して予備乾燥させた後に、所望の画像パターンを形成する際には、始めに画像パターンを形成するために用いた凸版と同じ凸版を用いて形状の補正をすることができ、そのときには凸版上に形成したアライメントマークなどにより位置合わせを行
えばよい。

ブランケットとして、０．１％の塩酸４．０ｇとテトラエチルシリケート１７０ｇ（Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄、日本コルコート化学社製、製品名エチルシリケート２８）とをイソプロパノール１２００ｍｌに溶かし、この溶液を室温で約２時間攪拌しながら加水分解したものをスピンコーターによりガラス基板上に０．５μｍ厚で塗工したものを用いた。

カラーフィルタを形成するための赤色インキは以下のように製造した。メタクリル酸２０部、メチルメタクリレート１０部、ブチルメタクリレート５５部、ヒドロキシエチルメタクリレート１５部を、乳酸ブチル３００部に溶解し、窒素雰囲気下でアゾビスイソブチルニトリル０．７５部を加えて７０℃にて５時間の反応によりアクリル共重合樹脂を得た後に、アクリル共重合樹脂を樹脂濃度が１０％になるようにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＡＣ）で希釈し、アクリル共重合樹脂液とした。このアクリル共重合樹脂液８０．１ｇに対し、赤色顔料を１９．０ｇ、分散剤０．９ｇを添加し、３本ロールにて混練し、赤色ペーストを得た。さらに赤色ペーストにＰＧＭＥ、を加え、顔料濃度が１２〜１５％になるよう調整し、レベリング剤としてメガファックＦ−４８３ＳＦ（大日本インキ化学工業社製）を０．２％重量部添加し赤色インキを製造した。

赤色インキをブランケット表面に塗工し予備乾燥させた後に、Ｌ／Ｓ＝２０μｍ／８０μｍのストライプパターンで構成されたアクリル系樹脂凸版を押し当てて、非画像部を転移させて、ブランケット上に赤色のストライプパターンを形成した。

既にブラックマトリクスの画像パターンが形成されたガラス基板に、赤色のストライプパターンを転写する前に、光学顕微鏡を用いて赤色のストライプパターンの検査を行った結果、図１（ａ）に示すような付着欠陥が存在した。

付着欠陥が存在するストライプパターン部分に粘着性を有するテープを接触させ、パターンの一部分を図１（ｂ）のように除去した。付着欠陥を除去した部分に、新たに前記と同様の赤色インキを針塗布によって図１（ｃ）のように塗布し、予備乾燥させた後に、前記のアクリル系樹脂凸版を位置合わせして接触させることにより、図１（ｄ）のように修正したストライプパターンを形成することができた。

ブランケット上の赤色のストライプパターンの検査を再び行い、欠陥がないことを確認して、ブラックマトリクスの画像パターンが形成されたガラス基板に赤色のストライプパターンを転写することにより、図１（ｅ）のような欠陥のない画像パターンを得ることができた。
（比較例）

カラーフィルタを形成するためのブランケットや赤色インキなどは前記と同様の部材を用いた。

赤色インキをブランケット表面に塗工し予備乾燥させた後に、アクリル系樹脂凸版を押し当てて、ブランケット上に赤色のストライプパターンを形成し、既にブラックマトリクスの画像パターンが形成されたガラス基板に赤色のストライプパターンを転写した。

ガラス基板上に形成された画像パターンを光学顕微鏡で検査したところ、図２（ａ）に示すような付着欠陥が存在しており、ブラックマトリクス上では突起欠陥ともなっていることが分かったが、レーザーカットにて欠陥部分を除去しようとすると、赤色のストライプパターンとブラックマトリクスの両方の画像パターンを除去する必要があり、修正が困
難となるため、この画像パターンを破棄することにした。

したがって、本発明の方法を用いた実施例においては、ブランケット上で単色の画像パターンの状態で画像修正を行ったことにより、容易に欠陥を修正でき、比較例のようにブラックマトリクスを形成したガラス基板を無駄にすることはなかった。

（ａ）〜（ｅ）本発明になる欠陥修正の工程を模式的に説明する図。従来法で発生する欠陥の様子を模式的に説明する図。

Claims

少なくとも、ブランケット上にインキ液を塗布し、該インキ液を予備乾燥し予備乾燥インキ膜を形成する工程と、画像パターンを凹部とした凸版を予備乾燥インキ膜に押し当て引き離すことで当接部位の予備乾燥インキ膜を該凸版の凸部に転移させ、前記ブランケット上に予備乾燥インキ膜の画像パターンを残置する工程と、前記ブランケット上に残置した予備乾燥インキ膜の画像パターンを被印刷基板に転写する工程と、を有する印刷方法において、
前記ブランケット上に残置した予備乾燥インキ膜の画像パターンを被印刷基板に転写する前記工程の前に、残置した予備乾燥インキ膜の画像パターンの欠陥を検出し、該予備乾燥インキ膜の画像パターンの欠陥を修正する工程、を含み、
前記欠陥を修正する工程が、前記欠陥部分のみの予備乾燥インキ膜の画像パターンを除去し、該部分へ新たにインキ液を塗布し直し、該インキ液を予備乾燥し予備乾燥インキ膜を再形成して後、前記凸版を該予備乾燥インキ膜に押し当て引き離すことで前記画像パターンの形状補正を行う工程であり、
前記欠陥部分の予備乾燥インキ膜を除去する際に粘着性を有するテープを用いて除去することを特徴とする印刷方法。
前記予備乾燥インキ膜の画像パターンを除去した前記部分へ新たにインキ液を塗布し直す際の塗布の方法が、前記インキ液よりも速く乾燥する速乾性インキ液をインクジェット装置によりブランケット上に塗布する方法であることを特徴とする請求項１に記載の印刷方法。
前記ブランケットが、ガラスもしくはプラスチックフィルムであって、表面に離型剤を塗布されインキ剥離性を有するものであり、
前記インキ液を前記ブランケットの前記表面へ滴下した際の接触角が、２０°以上７０°以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の印刷方法。