JP2012194313A - Method for flattening/hardening ink in aperture of patterning substrate, and flattening/hardening device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用カラーフィルター、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）ディスプレイ、無機ＥＬディスプレイ等で用いられるパターンニング基板のブラックマトリックスと呼ばれる遮光性の隔壁や光の透過する開口部にインキを塗布した後のインキを平坦固化する製造方法であって、隔壁内や開口部でインキが蒸発乾燥した際に平坦に固化させることを可能にし、結果として高品質の印刷物を得ることができるようにしたパターンニング基板の開口部におけるインキ平坦固化方法及び平坦固化装置に関するものである。 The present invention relates to a light-shielding partition called a black matrix of a patterning substrate used in a color filter for a liquid crystal display (LCD), a plasma display panel (PDP), an organic electroluminescence (EL) display, an inorganic EL display, and the like. This is a manufacturing method that flattens and solidifies the ink after applying ink to the permeation opening, and allows the ink to solidify flatly when the ink evaporates and dries in the partition or in the opening, resulting in high-quality printed matter. The present invention relates to an ink flattening solidification method and flattening solidification apparatus in an opening of a patterning substrate.
ＬＣＤ用カラーフィルター、ＰＤＰ、有機ＥＬディスプレイ、無機ＥＬディスプレイ等においては、隔壁、および隔壁で囲まれた開口部を一定間隔のパターンで配列した透明な基板が用いられる。開口部は光が透過する画素領域（カラー画素部）と呼ばれ、この領域における光の透過を制御することによって所望の画像が表示できるようになる。例えばＬＣＤ用カラーフィルターにおけるパターン基板の場合、ブラックマトリックスと呼ばれる隔壁の材料に遮光性を有する感光性樹脂を用い、開口部の形状が短冊型、正方型、あるいはブーメラン型になるように周囲を壁で囲む。各々の開口部には赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、あるいは青（Ｂ）の流動性や粘稠性のある顔料インキの薄膜層が塗布形成され、ＲＧＢの順列で配列される。最終的にはカラーフィルターをＬＣＤパネルに貼り合わせることにより、照明光がＬＣＤパネルの液晶層で偏光制御されて光が通過した画素だけが視認されて、結果として所望のカラー画像が表示される。 In LCD color filters, PDPs, organic EL displays, inorganic EL displays, and the like, a transparent substrate is used in which barrier ribs and openings surrounded by the barrier ribs are arranged in a pattern with a constant interval. The opening is called a pixel region (color pixel portion) through which light is transmitted, and a desired image can be displayed by controlling light transmission in this region. For example, in the case of a pattern substrate in an LCD color filter, a photosensitive resin having a light shielding property is used as a material for a partition called a black matrix, and the perimeter is walled so that the shape of the opening is a strip, square, or boomerang type. Surround with. In each opening, a thin layer of pigment ink having fluidity and viscosity of red (R), green (G), or blue (B) is applied and formed, and arranged in a permutation sequence of RGB. Finally, by attaching the color filter to the LCD panel, only the pixels through which the illumination light is polarization-controlled by the liquid crystal layer of the LCD panel and the light passes through are visually recognized, and as a result, a desired color image is displayed.
透明なパターンニング基板の光透過部となる開口部に薄膜を形成する方法としては、印刷方式、及び蒸着方式がある。印刷方式では流動性や粘稠性のあるインキを塗布・乾燥させるという簡便な工程であるため、設備投資が少なくて済み、大量かつ低コストで製品を生産できる製造方法と言える。一方、蒸着方式は、真空設備を必要とするため大規模な投資が必要であり、加えて、真空装置の規模により生産面積が限定されるため、製品のコスト高、および生産性低下に繋がり易い製造方法と言える。 There are a printing method and a vapor deposition method as a method of forming a thin film in the opening serving as the light transmission portion of the transparent patterning substrate. Since the printing method is a simple process of applying and drying ink having fluidity and viscosity, it can be said that it is a manufacturing method that requires less capital investment and that can produce a product in a large amount and at a low cost. On the other hand, the vapor deposition method requires a large-scale investment because it requires vacuum equipment, and in addition, because the production area is limited by the scale of the vacuum device, it tends to lead to high product cost and low productivity. It can be said that it is a manufacturing method.
印刷方式では、微細な凸部と凹部のパターンが形成された凸版を用いる。凸版を用いた印刷方式では、まずインキ供給源から版のインキ転移面である凸部上面にインキを移す。続いて凸部上面のインキを隔壁、および開口部を有するパターンニング基板の開口部に移して印刷物を完成させる。前者の過程を一次転移、後者を二次転移と呼ぶ。 In the printing method, a relief plate on which a pattern of fine convex portions and concave portions is formed is used. In a printing method using a relief plate, first, ink is transferred from an ink supply source to the upper surface of a convex portion which is an ink transfer surface of the plate. Subsequently, the ink on the upper surface of the convex portion is transferred to the openings of the patterning substrate having the partition walls and the openings to complete the printed matter. The former process is called primary transition and the latter is called secondary transition.
二次転移過程においてパターンニング基板の開口部（カラー画素部）に塗布されたインキは平坦に固化することが好ましい。しかし、実際は流動性や粘稠性のあるインキの表面張力作用により、インキの隔壁に対する濡れ性が大きい場合は、インキが隔壁を這い上がり、インキ中央部のインキ膜厚に対して隔壁近傍のインキ膜厚が厚くなる現象が生じ、結果として、開口部の底面における乾燥膜厚は隔壁により近い部分で厚く、開口部底面の中央部に向かって徐々に薄くなる傾向がある。つまり、開口部内の乾燥薄膜の形状は谷型となる。このように、開口部内のインキ乾燥膜厚の不均一性は画像の輪郭を不明瞭にするため問題になる。特に最近のパターンニング基板の開口部サイズは数１０μｍと微細になってきており、開口部内の僅かな乾燥膜厚分布が画質に大きく影響する。 The ink applied to the opening (color pixel portion) of the patterning substrate in the secondary transition process is preferably solidified flatly. However, when the wettability of the ink partition is large due to the surface tension of the fluid or viscous ink, the ink crawls up the partition, and the ink near the partition with respect to the ink film thickness at the center of the ink The phenomenon that the film thickness increases occurs, and as a result, the dry film thickness at the bottom surface of the opening tends to be thicker at a portion closer to the partition and gradually decreases toward the center of the bottom surface of the opening. That is, the shape of the dry thin film in the opening is a valley shape. Thus, the non-uniformity of the ink dry film thickness in the opening becomes a problem because the outline of the image is obscured. In particular, the opening size of recent patterning substrates has become as fine as several tens of μm, and a slight dry film thickness distribution in the opening greatly affects the image quality.
パターンニング基板の開口部（画素部）に塗布された流動性や粘稠性のあるインキ（ＬＣＤ用カラーフィルタ用インキ）を開口部領域の全体に均一成膜する方法として、開口部
にインキを塗布した後に超音波振動を基板に与えることにより、開口部内のインキを流動させて広げる方式が開示されている。しかし、この方法の場合、超音波振動によって開口部内のインキが開口部の外、例えば、隔壁（遮光性プラックマトリクスパターン）上面や基板外に飛散して周囲を汚染してしまうという問題がある。また振動を利用しているため、振動発生機から床に振動が伝わり、周囲の装置に影響を及ぼす可能性がある。特に周囲に微細な加工・操作を行う機器・装置が配置されている場合、振動は問題になる。
As a method of uniformly forming a fluid or viscous ink (LCD color filter ink) applied to the opening (pixel part) of the patterning substrate over the entire opening area, the ink is applied to the opening. A method is disclosed in which, after coating, ultrasonic vibration is applied to a substrate to cause the ink in the opening to flow and spread. However, in the case of this method, there is a problem that the ink in the opening is scattered outside the opening, for example, the upper surface of the partition wall (light-shielding plaque matrix pattern) or outside the substrate due to the ultrasonic vibration and contaminates the surroundings. Since vibration is used, vibration is transmitted from the vibration generator to the floor, which may affect surrounding devices. In particular, vibrations become a problem when devices and apparatuses that perform fine processing and operation are arranged around the device.
本発明にあっては、隔壁（遮光部）および開口部（カラー画素部）を有するパターンニング基板の開口部にインキを塗布した後に、そのインキを固化する製造方法であって、隔壁内でインキが蒸発乾燥した際に平坦に固化させて、結果として高品質の印刷物を得ることができるパターンニング基板の開口部におけるインキ平坦固化方法に関し、このような技術を利用して、パターニング基板に接触することなく、パターンニング基板の開口部のインキを平坦固化することが可能な製造装置を提供することを課題とする。 In the present invention, the ink is applied to the opening portion of the patterning substrate having the partition wall (light-shielding portion) and the opening portion (color pixel portion), and then the ink is solidified. The present invention relates to a method for flattening an ink in an opening of a patterning substrate that can be solidified flatly when evaporated and dried, and as a result, obtain a high-quality printed product. An object of the present invention is to provide a manufacturing apparatus that can flatten and solidify the ink in the opening of the patterning substrate.
上記課題を解決するための本発明の請求項１に係る発明は、透明な基板面に隔壁および開口部のパターンを有するパターンニング基板の開口部におけるインキの平坦固化方法において、その透明な基板面の開口部相当部にインキを塗布して前記開口部を形成した後に、そのインキを平坦に固化するパターンニング基板の開口部におけるインキの平坦固化方法であって、開口部に塗布されたインキの気層−液層界面における液層表面の中央部を電気的に引き上げながら前記インキを平坦に固化することを特徴とするパターンニング基板の開口部におけるインキの平坦固化方法である。
The invention according to
本発明の請求項２に係る発明は、上記請求項１に係るパターンニング基板の開口部におけるインキの平坦固化方法において、前記平坦固化方法が、インキを塗布したパターンニング基板の上下を覆うように面積の等しい２枚の金属板を平行に配置し、２枚の金属板間に電位差を与えることによってなされることを特徴とするパターンニング基板の開口部におけるインキ平坦固化方法である。 According to a second aspect of the present invention, in the flattening method of ink in the opening of the patterning substrate according to the first aspect, the flattening method covers the upper and lower sides of the patterning substrate to which the ink has been applied. An ink flattening method at an opening of a patterning substrate, wherein two metal plates having the same area are arranged in parallel and a potential difference is applied between the two metal plates.
本発明の請求項３に係る発明は、上記請求項１又は２に係るパターンニング基板の開口部におけるインキ平坦固化方法において、開口部に塗布されたインキの気層−液層界面における液層表面の中央部を電気的に引き上げながら平坦に固化する際に、開口部に塗布された前記インキを熱印加あるいは紫外線照射しながら平坦に固化することを特徴とするパターンニング基板の開口部におけるインキの平坦固化方法である。
The invention according to
本発明の請求項４に係る発明は、透明な基板面に隔壁および開口部のパターンを有するパターンニング基板の開口部におけるインキの平坦固化方法において、その透明な基板面の開口部相当部にインキを塗布して前記開口部を形成した後に、そのインキを平坦に固化するパターンニング基板の開口部におけるインキ平坦固化方法であって、上記請求項１乃至３のいずれか１項に係るパターンニング基板の開口部におけるインキ平坦固化方法を用いてパターンニング基板の開口部におけるインキを平坦に固化することを特徴とするパターンニング基板の開口部におけるインキ平坦固化方法である。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for flattening ink in an opening of a patterning substrate having a pattern of partition walls and openings on a transparent substrate surface. A patterning substrate according to any one of
本発明の請求項５に係る発明は、透明な基板面に隔壁および開口部のパターンを有する
パターンニング基板の開口部におけるインキの平坦固化装置において、透明な基板面に隔壁および開口部のパターンを有するパターンニング基板において、その透明な基板面の開口部相当部にインキを塗布して前記開口部を形成した後に、そのインキを平坦に固化するパターンニング基板の開口部におけるインキ平坦固化装置であって、インキを塗布したパターンニング基板の上下を覆う面積の等しい平行に配置され、且つその金属板間に電位差が付与可能な２枚の金属板と、パターンニング基板に塗布された前記インキを熱印加あるいは紫外線照射にて硬化乾燥させるインキ硬化乾燥手段とを備えることを特徴とするパターンニング基板の開口部におけるインキ平坦固化装置である。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an ink flattening apparatus for an opening of a patterning substrate having a pattern of partition walls and openings on a transparent substrate surface. An ink flattening device in an opening of a patterning substrate that solidifies the ink flatly after applying ink to a portion corresponding to the opening on the transparent substrate surface to form the opening. Two metal plates that are arranged in parallel with the same area covering the upper and lower sides of the patterning substrate coated with ink and that can impart a potential difference between the metal plates, and the ink applied to the patterning substrate is heated. An ink curing and drying means for curing and drying by application or ultraviolet irradiation. Ink is a flat solidification apparatus.
本発明は上記構成のパターンニング基板開口部におけるインキ平坦固化方法及びそのインキ平坦固化装置とすることにより、開口部（カラー画素部）内のインキ、特に着色インキ（レッド色、グリーン色、ブルー色、イエロー色等）の乾燥膜厚が均一になり、インキが平坦に固化されて、結果として輪郭が明瞭なカラー画像（モノクロ画像を含めて）を表示することができる。更には、開口部におけるインキの平坦固化を、パターニング基板に接触することなく行うことができるため、工程内の汚染、汚損を発生し難くすることができ、微細な開口部（カラー画素部）内に印刷方式によるインキを備えたパターンニング基板を使用するＬＣＤ用カラーフィルター、ＰＤＰ、有機ＥＬディスプレイ、無機ＥＬディスプレイ等の製品の塗布工程に極めて好適である。 The present invention provides an ink flattening method and an ink flattening solidification device in the opening portion of the patterning substrate having the above-described configuration, so that ink in the opening portion (color pixel portion), particularly colored ink (red color, green color, blue color). , Yellow color, etc.) becomes uniform, the ink is solidified flatly, and as a result, a color image (including a monochrome image) with a clear outline can be displayed. Furthermore, since the ink can be flattened in the opening without contacting the patterning substrate, it is difficult to cause contamination and fouling in the process, and the inside of the fine opening (color pixel portion). It is extremely suitable for the coating process of products such as LCD color filters, PDPs, organic EL displays, inorganic EL displays, etc., which use a patterning substrate provided with a printing method ink.
本発明のパターンニング基板上の隔壁に囲まれた開口部（画素部）におけるインキ平坦固化方法と、そのインキ平坦固化装置について説明すれば、図１は、パターンニング基板の開口部１０２（画素部）相当部にインキ１０３を塗布したパターンニング基板のパターンニング面を垂直に切ったときの状態を説明する側断面図である。 An ink flattening method and an ink flattening apparatus in an opening (pixel portion) surrounded by a partition wall on a patterning substrate of the present invention will be described. FIG. 1 shows an opening 102 (pixel portion) of a patterning substrate. FIG. 4 is a side sectional view for explaining a state when a patterning surface of a patterning substrate having ink 103 applied to a corresponding portion is cut vertically.
透明なガラス板、プラスチック板等のパターンニング基板１００の片面には、パターン
設計に対応したパターン状の隔壁部１０１と、該隔壁部１０１に囲まれた開口部１０２（画素部）相当部が設定され、その開口部１０２（画素部）相当部には、印刷方式にて、インキ、特に着色インキ１０３（レッド色、グリーン色、ブルー色、イエロー色等）が印刷塗布されて、該開口部１０２相当部内に谷型に変形したインキ１０３による開口部１０２（画素部）が形成される。
On one side of the patterning substrate 100 such as a transparent glass plate or plastic plate, a patterned
パターンニング基板１００を挟むように、電圧源１０５で電気的に繋がれた大きさの等しい２枚の金属板１０４Ａ、および１０４Ｂが、平行に定位置に配置され、開口部１０２には、既にインキ１０３が塗布されており、インキ１０３が固化する前に、２枚の金属板１０４Ａと１０４Ｂの間に電圧源１０５により所定の電圧を印加する。 Two metal plates 104A and 104B having the same size and electrically connected by the voltage source 105 are arranged in parallel at fixed positions so that the patterning substrate 100 is sandwiched between them. 103 is applied, and a predetermined voltage is applied between the two metal plates 104A and 104B by the voltage source 105 before the ink 103 is solidified.
インキ１０３（カラーインキ）は、通常、非水性系のベヒクル樹脂成分と着色剤成分（顔料又は染料）、あるいは非水性系のバインダー樹脂成分と着色剤成分（顔料又は染料）とから構成されるが、その成分や素材が誘電体（非良導体）である場合には、電界内に配置されたインキ１０３は、その内部で誘電分極が発生し、金属板１０４Ａ（電極）の電荷（＋又は−）により、気層（金属板間の大気層）と液層（インキ層）とによる気層−液層界面の液層（インキ層）表面側には、分極により、金属板１０４Ａの電荷に対して反対の電荷（−又は＋）が生じて、−又は＋に帯電した液層（インキ層）表面は、電気的に、この金属板１０４Ａの電荷（＋又は−）の方に引き付けられる。一方で、パターンニング基板１００に接している基板層−液層界面の液層（インキ層）表面側には、分極により、金属板１０４Ｂ（電極）の電荷に対して反対の電荷（＋又は−）が生じて、この金属板１０４Ｂの電荷（−又は＋）の方に引き付けられる。
The ink 103 (color ink) is usually composed of a non-aqueous vehicle resin component and a colorant component (pigment or dye), or a non-aqueous binder resin component and a colorant component (pigment or dye). When the component or material is a dielectric (non-good conductor), the ink 103 disposed in the electric field generates dielectric polarization therein, and the charge (+ or −) of the metal plate 104A (electrode). By the polarization, the liquid layer (ink layer) surface side of the gas layer-liquid layer interface between the gas layer (atmosphere layer between the metal plates) and the liquid layer (ink layer) is polarized against the electric charge of the metal plate 104A. An opposite charge (-or +) is generated, and the surface of the liquid layer (ink layer) charged to-or + is electrically attracted toward the charge (+ or-) of the metal plate 104A. On the other hand, on the liquid layer (ink layer) surface side of the substrate layer-liquid layer interface in contact with the patterning substrate 100, a charge opposite to the charge of the
そのため当初、開口部１０２内で谷型に変形していたインキ１０３は、結果として開口部１０２底面の中央部で頂点を持った山型に変形する。印加する電圧を調整することにより、山の傾斜度合いを調整し、最終的にはインキ１０３の液面を開口部１０２底面と平行にすることができる。 Therefore, the ink 103 that has initially been deformed into a valley shape in the opening 102 is deformed into a mountain shape having a vertex at the center of the bottom surface of the opening 102 as a result. By adjusting the voltage to be applied, the degree of inclination of the crest can be adjusted, and finally the liquid level of the ink 103 can be made parallel to the bottom surface of the opening 102.
加えて、図２に示すように、開口部２０２にインキ２０３を塗布した直後ではインキ２０３は開口部２０２側の隔壁２０１壁面を濡れ上がるが、２枚の金属板２０４Ａと２０４Ｂの間に電圧を印加すると、開口部２０２内のインキ２０３液面が金属板２０４Ａ方向に引き上げられて上昇するため、隔壁２０１壁面に濡れ上がっていたインキ２０３は上昇してくるインキ液面に引っ張られ、隔壁２０１壁面に沿って開口部２０２の底面方向に下降移動する。結果として、隔壁２０２壁面に濡れ上がって付着していたインキがなくなるので、隔壁２０３壁面におけるインキの付着によるインキ汚染を回避できる。
In addition, as shown in FIG. 2, immediately after the ink 203 is applied to the opening 202, the ink 203 wets the wall surface of the
続いて、図３に示すように、自然乾燥あるいは熱印加あるいは紫外線照射にて固化させる過程において、金属板３０４Ａと３０４Ｂの間に電圧を印加した状態で、インキ表面を開口部３０２底面と平行に保持したまま引き上げ続けることにより、最終的にインキが固化したときには開口部３０２内で乾燥膜厚が平坦であり、かつ、隔壁３０１においてインキ汚染のない印刷物が得られる。 Next, as shown in FIG. 3, in the process of solidification by natural drying, heat application, or ultraviolet irradiation, the surface of the ink is parallel to the bottom of the opening 302 with a voltage applied between the metal plates 304A and 304B. By continuing to pull up while being held, when the ink is finally solidified, a printed film having a flat dry film thickness in the opening 302 and free from ink contamination in the partition wall 301 is obtained.
一方で、開口部内のインキ形状を操作せず、単純に開口部内でインキを固化するまで乾燥させた場合は、図４に示すように、開口部４０２に塗布されたインキ４０３は開口部４０２の底面に次第に濡れ広がり、やがて開口部４０２を囲う隔壁４０１まで到達すると、隔壁４０１に対する液状インキの濡れ性と表面張力作用により、インキ４０３は隔壁４０１の壁面を這う様にして濡れ上がる。インキは隔壁４０１で囲まれた閉空間内でメニスカスを形成するため、開口部４０２底面のより隔壁４０１に近い領域でインキ４０３の塗布膜厚が厚くなり、開口部４０２底面の中央部に近づくにつれて薄くなる。すなわち、図４に示すように開口部４０２内において固化する前のインキ４０３の形状は谷型になる。続いて、インキの乾燥が進行すると、図５に示すように、インキ５０３は初期の隔壁５０１壁面を濡れ上がった状態の塗布膜厚の分布を反映した状態で乾燥固化するため、乾燥膜厚も開口部５０２底面のより隔壁５０１に近い領域で厚くなり，開口部５０２底面の中央部に近づくにつれて薄い状態の谷型となる。 On the other hand, when the ink shape in the opening is not manipulated and the ink is simply dried until the ink is solidified in the opening, as shown in FIG. When the ink gradually reaches the bottom surface and reaches the partition wall 401 that surrounds the opening 402, the ink 403 wets the wall surface of the partition wall 401 due to the wettability of liquid ink to the partition wall 401 and the surface tension action. Since the ink forms a meniscus in the closed space surrounded by the partition wall 401, the coating thickness of the ink 403 is thicker in the region closer to the partition wall 401 than the bottom surface of the opening 402, and approaches the center of the bottom surface of the opening 402. getting thin. That is, as shown in FIG. 4, the shape of the ink 403 before solidifying in the opening 402 is a valley shape. Subsequently, as the drying of the ink proceeds, as shown in FIG. 5, the ink 503 is dried and solidified in a state reflecting the distribution of the coating film thickness in the state where the initial partition wall 501 is wetted. It becomes thicker in the region closer to the partition wall 501 on the bottom surface of the opening 502, and becomes a valley shape that becomes thinner as it approaches the center of the bottom surface of the opening 502.
図５に示すように開口部５０２内でインキ５０３（画素インキ）が谷型の大きな膜厚分布を生じた場合、得られる画像は輪郭が明瞭でなく、滲んだようなぼやけた画質となる。最近のＬＣＤ用カラーフィルター、ＰＤＰ、有機ＥＬディスプレイ、無機ＥＬディスプレイ等のパターンニング基板の開口部サイズは数１０μｍと微細化が進み、画素数も数１００万個と膨大な数になるため、開口部内の膜厚の不均一性は画質の劣化に大きく影響を及ぼす。 As shown in FIG. 5, when the ink 503 (pixel ink) has a large valley-shaped film thickness distribution in the opening 502, the obtained image has an unclear outline and a blurred blurry image quality. Recent LCD color filters, PDPs, organic EL displays, inorganic EL displays and other patterning substrates have an opening size of several tens of μm, and the number of pixels is several millions. The non-uniformity of the film thickness in the part greatly affects the deterioration of the image quality.
図１では、２枚の金属板１０４Ａ、１０４Ｂの対向側の表面は、なるべく平坦で平滑であって、鏡面であることが適当であり、２枚の金属板１０４Ａ、１０４Ｂの間に電位差を発生させるが、電位差の高低（＋極、−極）は、金属板１０４Ａ、１０４Ｂのどちらに設定しても良く、引き上げて平坦に乾燥固化させるインキ１０３の電気的性質（誘電率など）に応じて決めることができる。電位差の大きさは、金属板間に放電スパークが発生しない範囲以下の大きさであれば特に限定されないが、インキ１０３表面を開口部１０２底面と平行に引き上げられるような値に適宜調整すれば良い。また、２枚の金属板（電極板）の間隔、金属板とパターンニング基板との離間距離に関しても、インキ１０３表面を開口部１０２底面と平行に引き上げられるような距離に適宜調整すれば良い。インキ１０３が固化するまでの間において電位差は一定値でも良いし、乾燥過程で適宜調整しても良い。最終的には、開口部１０２内でインキ１０３が固化したときにおいて、インキ乾燥膜厚が開口部１０２底面と平行になるような電位差に設定調整すれば良い。 In FIG. 1, the opposing surfaces of the two metal plates 104A and 104B are preferably as flat and smooth as possible, and are preferably mirror surfaces, and generate a potential difference between the two metal plates 104A and 104B. However, the level of the potential difference (+ pole, −pole) may be set to either of the metal plates 104A and 104B, depending on the electrical properties (such as dielectric constant) of the ink 103 that is pulled up and flattened and solidified. I can decide. The magnitude of the potential difference is not particularly limited as long as it is less than the range in which no discharge spark is generated between the metal plates, but may be appropriately adjusted to a value that allows the surface of the ink 103 to be pulled up parallel to the bottom of the opening 102. . Further, the distance between the two metal plates (electrode plates) and the distance between the metal plate and the patterning substrate may be appropriately adjusted to such a distance that the surface of the ink 103 can be pulled up parallel to the bottom surface of the opening 102. The potential difference may be a constant value until the ink 103 is solidified, or may be appropriately adjusted during the drying process. Ultimately, the potential difference may be set and adjusted so that the ink dry film thickness is parallel to the bottom surface of the opening 102 when the ink 103 is solidified in the opening 102.
２枚の金属板１０４Ａおよび１０４Ｂの大きさ（面積）は、互いに等しいことが望ましい。大きさが異なる場合、金属板間に生じる電界の均一領域は小さい金属板の面積に支配される。しかも、金属板の端部における電界の不均一性が大きくなる。結果として、インキを引き上げる力が、画素部である複数の各々開口部の位置毎に異なり、パターンニング基板１００の全体で見たとき、パターンニング基板１００の場所毎に異なった画質となってしまう。 It is desirable that the two metal plates 104A and 104B have the same size (area). When the sizes are different, the uniform region of the electric field generated between the metal plates is governed by the area of the small metal plate. Moreover, the non-uniformity of the electric field at the end of the metal plate increases. As a result, the force for pulling up the ink differs for each position of the plurality of openings that are the pixel portions, and when viewed as a whole of the patterning substrate 100, the image quality varies depending on the location of the patterning substrate 100. .
加えて、２枚の金属板１０４Ａおよび１０４Ｂは平行であることが望ましい。平行でない場合、金属板間に生じる電界が不均一になるため、パターンニング基板１００の全体で見たとき、パターンニング基板１００の場所毎に異なった画質となってしまう。 In addition, the two metal plates 104A and 104B are preferably parallel. When the patterning substrate 100 is not parallel, the electric field generated between the metal plates becomes non-uniform, so that the image quality varies depending on the location of the patterning substrate 100 when viewed from the entire patterning substrate 100.
パターンニング基板１００は、２枚の金属板１０４Ａおよび１０４Ｂの端部からある程度離して配置することが望ましい。２枚の金属板の大きさが等しく、かつ、平行に配置されていたとしても、金属板の端部周辺の電界は不均一になっているため、パターンニング基板１００の各開口部に塗布されたインキを全ての開口部の位置について等しい力で電気的に引き上げるためには、金属板１０４Ａおよび１０４Ｂの中央部にパターンニング基板１００を配置し、パターンニング基板１００の端部を、金属板１０４Ａおよび１０４Ｂの端部から離して距離を置いて配置するのが良い。 It is desirable that the patterning substrate 100 be arranged at some distance from the ends of the two metal plates 104A and 104B. Even if the two metal plates have the same size and are arranged in parallel, the electric field around the end of the metal plate is non-uniform, so that it is applied to each opening of the patterning substrate 100. In order to electrically pull up the ink with the same force for all the positions of the openings, the patterning substrate 100 is disposed at the center of the metal plates 104A and 104B, and the end of the patterning substrate 100 is placed on the metal plate 104A. And 104B may be spaced apart from the end of 104B.
また、パターンニング基板１００は金属板１０４Ａ、１０４Ｂと平行であることが望ましい。パターンニング基板１００が金属板１０４Ａ、１０４Ｂと平行でない場合、パターンニング基板１００の開口部の位置毎に、金属板間の電界の強さ、および電界の向き（平坦な金属板に対して作る角度）が異なる（少しずれる）ために、結果として、パターンニング基板面の場所毎にインキを引き上げる力が異なる等の影響が発生して、パターンニング基板１００の全体面で見たとき、基板面の場所毎に異なった画質となってしまう。 The patterning substrate 100 is preferably parallel to the metal plates 104A and 104B. When the patterning substrate 100 is not parallel to the metal plates 104A and 104B, the strength of the electric field between the metal plates and the direction of the electric field (angle formed with respect to the flat metal plate) for each position of the opening of the patterning substrate 100. ) Are different (slightly misaligned), and as a result, there is an influence such as a different force for pulling up the ink for each place on the patterning substrate surface, and when the entire surface of the patterning substrate 100 is viewed, Different locations will have different image quality.
本発明では、インキ面を電気的に引き上げている最中に、自然放置乾燥方式以外に、パターンニング基板に塗布されたインキに、乾燥固化手段として、電熱方式、高周波方式等（超音波方式を除く）にて、熱を印加して強制的にインキの溶剤成分を蒸発させ、又は紫外光線を照射して紫外線硬化型インキを硬化させてインキを固化しても良い。この場合、インキが乾燥し固化するまでの時間が自然乾燥時に較べて短くなるため、インキの溶剤成分が蒸発し切る前（流動性を保持した状態）において、速やかに電気的にインキを引き上げる必要がある。 In the present invention, while the ink surface is being pulled up electrically, in addition to the natural standing drying method, the ink applied to the patterning substrate can be dried and solidified by means of an electrothermal method, a high frequency method, etc. Except that the solvent component of the ink is forcibly evaporated by applying heat or the ultraviolet curable ink is cured by irradiating with ultraviolet light to solidify the ink. In this case, since the time until the ink dries and solidifies is shorter than that during natural drying, it is necessary to quickly pull up the ink immediately before the solvent component of the ink completely evaporates (while maintaining fluidity). There is.
加えて、インキが紫外線により硬化する性質を有しているのであれば、電気的にインキを引き上げている最中に紫外線を照射して硬化させても良い。この場合、２枚の金属板の間に紫外線ランプを設置して、直接的にパターンニング基板に塗布されたインキを照射しても良いし、あるいは紫外線ランプは２枚の金属板の外に設置し、反射鏡により２枚の金属板の間に紫外光を導いて、間接的にパターンニング基板に塗布されたインキを照射しても良い。 In addition, if the ink has a property of being cured by ultraviolet rays, the ink may be cured by being irradiated with ultraviolet rays while the ink is being pulled up. In this case, an ultraviolet lamp may be installed between the two metal plates to directly irradiate the ink applied to the patterning substrate, or the ultraviolet lamp may be installed outside the two metal plates, Ultraviolet light may be guided between two metal plates by a reflecting mirror, and the ink applied to the patterning substrate may be irradiated indirectly.
このように、開口部に塗布されたインキの気層−液層界面における液膜表面の中央部を電気的に引き上げながら固化することにより、インキがパターンニング基板の開口部において平坦に固化するため、高品質の印刷物を得ることが可能になる。加えて、電気的にインキを引き上げることにより隔壁に濡れ上がったインキを開口部の底面方向に引き下げる効果が生じるため、隔壁へのインキ汚染を回避できる。更には、インキを非接触で引き上げるため、工程内のインキによる汚染が発生し難い。結果として、最終製品であるＬＣＤ用カラーフィルター、ＰＤＰ、有機ＥＬディスプレイ、無機ＥＬディスプレイ等のパターンニング基板の塗布工程に好適に利用できる。 In this way, the ink is solidified while electrically pulling up the central portion of the liquid film surface at the gas layer-liquid layer interface of the ink applied to the opening so that the ink is solidified flatly at the opening of the patterning substrate. It becomes possible to obtain a high-quality printed matter. In addition, since the ink that has been wetted by the partition is pulled down toward the bottom of the opening by electrically pulling up the ink, ink contamination on the partition can be avoided. Furthermore, since the ink is pulled up in a non-contact manner, contamination with ink in the process is unlikely to occur. As a result, it can be suitably used in a coating process of a patterning substrate such as a color filter for LCD, a PDP, an organic EL display, or an inorganic EL display, which is the final product.
カラーフィルターを製造する工程を一例として本発明の実施例を具体的に説明する。カラーフィルター用パターンニング基板の開口部には、フレキソ（柔軟凸状画線版）印刷法を用いてカラーインクを塗布するものとする。フレキソ印刷法を用いた開口部への塗布は本実施例を説明するための一例であり、その他には、スクリーンコート法、グラビアコート法、ダイコート法、スピンコート法、カーテンコート法、スプレーコート法、エアナイフコート法、ロールブラッシュ法等の公知の塗布方法を使用することができる。 The embodiment of the present invention will be described in detail by taking a process for producing a color filter as an example. Color ink is applied to the opening of the color filter patterning substrate by using a flexo (flexible convex image printing) printing method. Application to the opening using the flexographic printing method is an example for explaining the present embodiment, and in addition, screen coating method, gravure coating method, die coating method, spin coating method, curtain coating method, spray coating method Well-known coating methods such as air knife coating and roll brushing can be used.
＜実施例１＞
まず、図６において、パターンニング基板６００（透明基板）の画素部である各々開口部６０２（各Ｒ画素部、各Ｇ画素部、各Ｂ画素部）にフレキソ印刷法を用いて、それぞれ溶剤揮散乾燥型（溶剤揮散・酸化乾燥型）のカラーインク６０３（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を塗布した。続いて電気的に繋がれた大きさが等しく、かつ平行な２枚の金属板６０４Ａ、および６０４Ｂで、上下からパターンニング基板６００を金属板６０４Ａ、および６０４Ｂと平行になるように挟み、金属板６０４Ａ、６０４Ｂ間に電位差を、金属板６０４Ａがプラス（＋）側、金属板６０４Ｂがマイナス（−）側になるように印加した。このとき、カラーインキ６０３の形状が開口部６０２内で上方に引き上げられて、カラーインキ６０３面が、開口部６０２底面と平行になっていること、塗布したカラーインキ６０３表面より上方の隔壁６０１壁面には、インキ６０３が付着していないことをマイクロスコープによって観察・確認した。
<Example 1>
First, in FIG. 6, each of the openings 602 (each R pixel unit, each G pixel unit, and each B pixel unit) which is a pixel unit of the patterning substrate 600 (transparent substrate) is subjected to solvent evaporation using a flexographic printing method. A dry type (solvent volatilization / oxidation dry type) color ink 603 (R, G, B) was applied. Subsequently, the two electrically connected metal plates 604A and 604B, which are electrically connected to each other, are sandwiched from above and below so that the
続いて、カラーインキ６０３を電気的に引き上げている最中に、パターンニング基板６００を加熱して、カラーインキ６０３の溶剤成分を蒸発させ、乾燥させて固化し、固化膜６０３を得た。熱の印加に関しては、パターンニング基板６００と金属板６０４Ｂとの間に、乾燥固化手段としてヒートプレート６０６を平行に挿入して行った。
Subsequently, while the color ink 603 was being pulled up electrically, the
次に、固化後のパターンニング基板６００をパターンニング基板６００の表面に対して垂直に切断し、開口部６０２内のカラーインキ６０３の固化膜の形状を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察したところ、カラーインキ６０３の固化膜表面は、開口部６０２底面全域で開口部６０２底面と平行であった。また、カラーインキ６０３固化膜表面より上方の隔壁６０１壁面には固化したインキ６０３は付着していなかった。
Next, the solidified
このカラーフィルターを用いてＬＣＤに貼合し、液晶カラー画像ディスプレイ用に液晶表示パネル化したところ、画像の滲みやぼやけがなく明瞭な輪郭を得ることができた。 When this color filter was used for bonding to an LCD to form a liquid crystal display panel for a liquid crystal color image display, a clear outline could be obtained without blurring or blurring of the image.
＜実施例２＞
まず、図７において、パターンニング基板７００（透明基板）の画素部である各々開口部７０２（各Ｒ画素部、各Ｇ画素部、各Ｂ画素部）にフレキソ印刷法を用いて、それぞれ紫外線硬化型カラーインク７０３（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を塗布した。続いて、電気的に繋がれた大きさが等しく、かつ平行な２枚の金属板７０４Ａ、および７０４Ｂで上下からパターンニング基板７００を金属板７０４Ａ、および７０４Ｂと平行になるように挟み、金属板７０４Ａ、７０４Ｂ間に電位差を、金属板７０４Ａがプラス側、金属板７０４Ｂがマイナス側になるように印加した。このとき、カラーインキ７０３の形状が開口部７０２内で上方に引き上げられて開口部７０２底面と平行になっていること、塗布したカラーインキ７０３の表面より上方の隔壁７０１の壁面にはインキ７０３が付着していないことを、マイクロスコープによって観察・確認した。
<Example 2>
First, in FIG. 7, each of the openings 702 (each R pixel unit, each G pixel unit, each B pixel unit) which is a pixel unit of the patterning substrate 700 (transparent substrate) is cured by using a flexographic printing method. Mold color ink 703 (R, G, B) was applied. Subsequently, the
続いて、カラーインキ７０３を電気的に引き上げている最中に紫外線を照射して、カラーインキ７０３を乾燥固化し、固化膜７０３を得た。紫外線照射に関しては、パターンニング基板７００と金属板７０４Ｂとの間（あるいはパターンニング基板７００と金属板７０４Ａとの間でもよい）に、硬化手段として紫外線照射プレート７０６を平行に挿入して行った。
Subsequently, ultraviolet rays were irradiated while the
次に、固化後のパターンニング基板７００をパターンニング基板７００の表面に対して垂直に切断し、開口部７０２の固化膜の形状を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察したところ、カラーインキ７０３の固化膜表面は、開口部７０２底面全域で開口部７０２底面と平行であった。また、カラーインキ７０３固化膜表面より上方の隔壁７０１壁面には固化したインキ７０３は付着していなかった。
Next, the solidified
このカラーフィルターを用いてＬＣＤに貼合し、液晶カラー画像ディスプレイ用に液晶表示パネル化したところ、画像の滲みやぼやけがなく明瞭な輪郭を得ることができた。 When this color filter was used for bonding to an LCD to form a liquid crystal display panel for a liquid crystal color image display, a clear outline could be obtained without blurring or blurring of the image.
＜比較例１＞
まず、図８において、パターンニング基板８００（透明基板）の画素部である各々開口部８０２（各Ｒ画素部、各Ｇ画素部、各Ｂ画素部）にフレキソ印刷法を用いて、それぞれ溶剤揮散乾燥型（溶剤揮散・酸化乾燥型）のカラーインク８０３（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を塗布した。このとき、カラーインキ８０３は隔壁８０１を濡れ上がり、開口部８０２底面のより隔壁８０１に近い領域でインキの塗布膜厚が厚くなり、開口部８０２底面の中央部に近づくにつれて薄くなるような谷型になっていることをマイクロスコープによって観察・確認した。
<Comparative Example 1>
First, in FIG. 8, each of the openings 802 (each R pixel portion, each G pixel portion, each B pixel portion) which is a pixel portion of the patterning substrate 800 (transparent substrate) is subjected to solvent evaporation using a flexographic printing method. A dry type (solvent volatilization / oxidation dry type) color ink 803 (R, G, B) was applied. At this time, the color ink 803 wets the partition wall 801, the ink coating film thickness increases in the region closer to the partition wall 801 than the bottom surface of the opening 802, and the valley shape decreases as it approaches the center of the bottom surface of the opening 802. It was observed and confirmed with a microscope.
続いて、パターンニング基板８００を加熱して、カラーインキ８０３を蒸発乾燥させて固化し、固化膜８０３を得た。熱の印加に関しては、パターンニング基板８００の下方に乾燥固化手段としてパターンニング基板８００と平行に設置したヒートプレート８０６により行った。
Subsequently, the patterning substrate 800 was heated, and the color ink 803 was evaporated and dried to solidify to obtain a solidified film 803. The application of heat was performed by a
次に、固化後のパターンニング基板８００をパターンニング基板８００の表面に対して垂直に切断し、開口部８０２の固化膜の形状を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察したところ、開口部８０２の底面の中央部で頂点を持った谷型であった。また、隔壁８０１の壁面全域で固化膜が付着していた。 Next, the solidified patterning substrate 800 was cut perpendicularly to the surface of the patterning substrate 800, and the shape of the solidified film in the opening 802 was observed with a scanning electron microscope (SEM). It was a valley shape with a vertex at the center of the bottom. In addition, the solidified film adhered to the entire wall surface of the partition wall 801.
このカラーフィルターを用いてＬＣＤに貼合し、液晶カラー画像ディスプレイ用に液晶表示パネル化したところ、画像の滲みやぼやけが発生し、明瞭な輪郭を得ることができなかった。 When this color filter was applied to an LCD to form a liquid crystal display panel for a liquid crystal color image display, blurring and blurring of the image occurred, and a clear contour could not be obtained.
＜比較例２＞
まず、図９において、パターンニング基板９００（透明基板）の画素部である各々開口部９０２（各Ｒ画素部、各Ｇ画素部、各Ｂ画素部）にフレキソ印刷法を用いて、それぞれ紫外線硬化型カラーインク９０３（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を塗布した。このとき、カラーインキ９０３は隔壁９０１を濡れ上がり、開口部９０２底面のより隔壁９０１に近い領域でインキの塗布膜厚が厚くなり、開口部９０２底面の中央部に近づくにつれて薄くなるような谷型になっていることをマイクロスコープによって観察・確認した
<Comparative example 2>
First, in FIG. 9, each of the openings 902 (each R pixel unit, each G pixel unit, each B pixel unit) which is a pixel unit of the patterning substrate 900 (transparent substrate) is cured by ultraviolet light using a flexographic printing method. Mold color ink 903 (R, G, B) was applied. At this time, the
続いて、紫外線を照射して、カラーインキ９０３を固化し、固化膜９０３を得た。紫外線照射に関しては、パターンニング基板９００の下方に、硬化手段として、パターンニング基板９００と平行に設置した紫外線照射プレート９０６により行った。
Subsequently, the
次に、固化後のパターンニング基板９００をパターンニング基板９００の表面に対して垂直に切断し、開口部９０２の固化膜の形状を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察したところ、開口部９０２の底面の中央部で頂点を持った谷型であった。また、隔壁９０１の壁面全域で固化膜が付着していた。
Next, the solidified
このカラーフィルターを用いてＬＣＤに貼合し、液晶カラー画像ディスプレイ用に、液晶表示パネル化したところ、画像の滲みやぼやけが発生し、明瞭な輪郭を得ることができなかった。 When this color filter was applied to an LCD to form a liquid crystal display panel for a liquid crystal color image display, blurring and blurring of the image occurred and a clear outline could not be obtained.
本発明の上記実施例１、２では、開口部内に塗布されたインキを電気的に引き上げている最中に熱印加、あるいは紫外線照射を行ったが、溶剤を含んだ紫外線硬化型インキの場合は、熱印加、および紫外線照射を逐次実施しても良いし、同時実施しても良い。 In Examples 1 and 2 of the present invention, heat application or ultraviolet irradiation was performed while the ink applied in the opening was being electrically pulled up, but in the case of an ultraviolet curable ink containing a solvent, , Heat application and ultraviolet irradiation may be performed sequentially or simultaneously.
本発明においては、パターンニング基板の開口部に塗布されたインキの表面を電気的に引き上げることにより、インキが乾燥した際に、開口部内で平坦に固化させることが可能である。加えて、電気的にインキを引き上げる際に、隔壁に濡れ上がったインキを開口部の底面方向に引き下げる作用が働くため、隔壁のインキ汚染がなくなる。結果として、印刷物の滲みやぼやけがなく、明瞭な輪郭を得る固化方法を提供することが可能になる。また、このような固化方法を利用して高品質の印刷物を得る製造装置を提供することが可能になる。加えて、本発明は、インキの引き上げを非接触でおこなうため、工程内汚染を発生し難いため利便性が高い。本発明により、ＬＣＤ用カラーフィルター、ＰＤＰ、有機ＥＬディスプレイ、無機ＥＬディスプレイ等の微細なパターンニング基板を用いた製品の印刷品質を向上することが可能になる。 In the present invention, by electrically pulling up the surface of the ink applied to the opening of the patterning substrate, it is possible to solidify the inside of the opening flatly when the ink is dried. In addition, when the ink is pulled up electrically, the ink that has wetted the partition wall is pulled down toward the bottom surface of the opening, so that the ink contamination of the partition wall is eliminated. As a result, it is possible to provide a solidification method that obtains a clear outline without bleeding or blurring of the printed matter. Further, it is possible to provide a manufacturing apparatus that obtains a high-quality printed matter by using such a solidification method. In addition, since the ink is pulled up in a non-contact manner, the present invention is highly convenient because it is difficult to cause in-process contamination. According to the present invention, it is possible to improve the print quality of products using a fine patterning substrate such as a color filter for LCD, PDP, organic EL display, and inorganic EL display.
１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００…パターンニング基板
１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１、７０１、８０１、９０１…隔壁
１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２、８０２、９０２…開口部
１０３、２０３、３０３、４０３、５０３、６０３、７０３、８０３、９０３…インキ
６０３、７０３、８０３、９０３…固化膜
１０４Ａ、１０４Ｂ、２０４Ａ、２０４Ｂ、３０４Ａ、３０４Ｂ、６０４Ａ、６０４Ｂ…金属板
１０５、２０５、３０５、６０５、７０５…電圧源
６０３、７０３、８０３、９０３…カラーインク
６０６、８０６…ヒートプレート
７０６、９０６…紫外線照射プレート
100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 ... patterning
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