JP2011161663A - スクリーン印刷用スキージおよび当該スキージ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】本発明は、広範囲のスクリーン印刷であっても、コート時のスキージからのペースト落下を防止し、ペースト落下起因のパターン不良なしによる歩留の向上、スクリーン印刷工程の製造効率をあげるスキージおよびプラズマディスプレイパネルの製造方法を提供する。
【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、基板にペーストを印刷する為に用いられるスキージであって、前記スキージの印刷時進行方向の側面に撥水・撥油性を有した層を形成し、前記スキージの印刷版に接する領域には前記層を形成していないことを特徴とする。ここで、この層は、フッ素を主成分とすることを特徴とすることが望ましい。
【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用スキージ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。

一方、印刷装置はスクレッパーとスキージが同一稼動軸上に取り付けられており、スクレッパーがスクリーンにペーストを塗布している際（この工程をコートと称する）、スキージはスクリーンに接触しない位置でスクレッパーと同様の方向に移動する構造は従来通りである。

このような構造で印刷塗布領域が広範囲になることによって、コート時のスキージからのペーストの落下が課題となっている。つまり、塗布領域の広範囲化に伴い、必要ペースト量が増大する。その為、印刷時にスキージに接触するペースト位置はより上方となる。その結果、スキージでの印刷終了後、スキージ上方に付着したペーストが次のコート動作中にスクリーン面へ落下してくる。また、塗布領域の広範囲化に伴い、コート動作時間も長くなってくる為、さらにペーストが落下する機会が増加する。

そして、コートの際、ペースト落下位置では落下したペーストが影響し、スクリーン開口部への十分なペースト充填が行われない。その結果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、結果的にペースト落下位置では基板上へのペースト塗布が不十分となる。

この基板への塗布不良は、例えば導体配線の場合、断線となり製品不良を発生させ、歩留を上げることができなくなる。

また、このペースト落下を防止する為に、コート前での装置一時停止が考えられるが、印刷工程における製造タクトを長大化させ、生産効率を上げることができなくなる。

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、コート時のスキージからのペースト落下を防止し、歩留、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では、基板にペーストを印刷する為に用いられるスキージであって、前記スキージの印刷時進行方向の側面に撥水・撥油性を有した層を形成し、前記スキージの印刷版に接する領域には前記層を形成していないことを特徴とする。ここで、この層は、フッ素を主成分とすることを特徴とすることが望ましい。また本発明のＦＰＤの製造方法は、スクリーン印刷法による工程を有するＦＰＤの製造方法であって、スクリーン印刷工程では、上記の印刷用スキージを用いることを特徴とする。ここで、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、このコートステップ前にスキージに付着したペーストを落下させることが望ましい。

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、コート時のスキージからのペースト落下を防止し、ペースト落下起因のパターン不良なしによる歩留の向上、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 本発明の実施形態における印刷工程での各ステップを示す説明図 本発明の実施形態におけるスキージを示す説明図 従来技術における印刷工程での各ステップを示す説明図 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６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ＰＤＰは、例えば図６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印刷用スキージとなる。

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、ナイロン、ポリエステルなどからなる細線が網目状に形成されたスクリーン１６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、スキージ２２の印刷方向の側面の一部に、撥水または撥油性を有した層（以下、コーティング層３０とする）を形成している。このコーティング層３０はフッ素またはテフロン（登録商標）を主成分とすることが望ましい。そしてこのコーティング層３０は、スキージ２２と、以下に述べるスクリーン版とが接する領域には形成されていない。

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たままスクレッパー１９と同一に移動している（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、スキージ２２から塗布領域へのペーストの落下を防止する。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たままスキージ２２と同一に移動している（図３（ｄ））。

次に本発明の実施形態におけるスキージ２２とコートステップにおけるスキージ２２からのペースト落下を防止するコーティング層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キージを示しており、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、スキージ２２は装置に固定され、印刷方向の側面の一部にコーティング層３０を有している。コーティング層３０はフッ素またはテフロン（登録商標）を主成分としており、ペーストのはじきが良い。

そして、スキージ２２のプリントステップでの進行方向の側面一部にコーティング層３０を有すスキージ２２を使用するため、プリントステップ（図３（ｄ））においてコーティング層３０に付着したペーストはスキージ２２にコーティング層が無い場合に比較し、早くスキージ２２下部まで落下する。その為、プリントステップ終了時点ではスキージ２２上部へのペースト付着は少ない状態となり、スキージからのペースト切り動作（例えば塗布領域外のスクリーン端へ断続的にスキージ２２を接触させる動作）で十分にペースト付着を除くことが可能となる。また、コーティング層３０はフッ素以外でもペーストに対して撥水・撥油性の良い成分であればよい。

また本発明の実施形態では、スキージ２２がスクリーン１６に接する領域にはコーティング層３０を形成していない。スキージがスクリーンに接する領域にまでコーティング層を形成していた場合、プリントステップ時にコーティング層が磨耗、剥離し、塗布領域に不純物が残存し、塗布膜の品質を悪化することになる。本発明の実施形態ではこの現象を防止するため、このような形態としている。

一方、図５は従来技術における印刷工程の各ステップについて示している。同図では本発明の実施形態と同様である部位に関しては同じ図番で示す。

このように従来技術ではスキージ１２２には、コーティング層３０は設けられていない。このため、先に述べたように、プリントステップにおいてスキージ１２２上部に付着したペースト（図５（ｄ））がプリントステップ終了時に十分にスキージ１２２下部まで落下せず、コートステップ中（図５（ｂ））にスクリーン１６上へ落下してしまう。

このペーストが落下した箇所では、スクレッパー１１９によるスクリーン１６へのペースト充填を阻害することになり、スクリーンへのペーストの充填が不十分な領域ができてしまう。結果、プリントステップにおいて、ペーストの基板への塗布が不十分な領域（ペーストが抜けた領域）が存在し、印刷不良となる。

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。例えば印刷距離やペースト量が増大しても、コーティング層３０を有したスキージ２２を用いることで、プリントステップ終了時点においては、印刷距離やペースト量の少ない枚葉式印刷と同様の効果を奏することができる。

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キージを用いることで、広範囲のスクリーン印刷であっても、コート時のスキージからのペースト落下を防止し、歩留、製造効率をあげることができる。

なお、本発明の実施形態では、スキージにコーティング層を形成する技術について説明したが、スクレッパーにもスキージと同様の形態にてコーティング層を形成することにより、さらに本発明の効果が期待できる。

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歩留、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 前面ガラス基板
３ 背面ガラス基板
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 コーティング層

Claims (4)

1. 基板にペーストを印刷する為に用いられるスキージであって、前記スキージの印刷時進行方向の側面に撥水・撥油性を有した層を形成し、前記スキージの印刷版に接する領域には前記層を形成していないことを特徴とする印刷用スキージ。
2. 前記層は、フッ素を主成分とすることを特徴とする請求項１に記載の印刷用スキージ。
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、請求項１に記載の印刷用スキージを用い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前にスキージに付着したペーストを落下させ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。

Images