(57)【要約】【課題】  スクリーン印刷を行う際、版離れを良好にするためにスクリーン版を保持する版枠保持部を上昇させながら印刷を行うと、スクリーン版に押されてスキージが変形し、印刷パターンに膜厚むらが発生する。【解決手段】  スクリーン印刷装置において、スキージ保持部がステージの上を一方から他方に移動するのに従って、版枠保持部の一部または全体を上昇させると共に、ステージを上昇させることを特徴とする。【選択図】  図１
2012121231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被印刷基板を載置するためのステージと、
前記ステージと対向してスクリーン版を保持するための版枠保持部と、
前記ステージに沿って移動するスキージを保持するためのスキージ保持部と、
前記ステージと前記版枠保持部と前記スキージ保持部の位置を制御する制御部と、
を備えるスクリーン印刷装置であって、
前記制御部は、前記スキージ保持部の位置に応じて、前記版枠保持部および前記ステージを上昇させることを特徴とするスクリーン印刷装置。
【請求項２】
前記制御部はメモリを備えており、該メモリにあらかじめ保存されたデータに従って、前記ステージと前記版枠保持部と前記スキージ保持部の位置を制御することを特徴とする請求項１に記載のスクリーン印刷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスクリーン印刷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、フラットパネルディスプレイとして、自発光型デバイスである有機ＥＬ表示装置が注目されている。ところが有機ＥＬ表示装置の表示素子である有機ＥＬ素子は、水分や酸素に極めて弱いことが知られており、有機ＥＬ素子に水分が侵入すると、ダークスポットと呼ばれる非発光領域が発生する。
【０００３】
有機ＥＬ素子への水分侵入を防ぐ方法の一つとして、有機ＥＬ素子を樹脂保護膜と無機保護膜とからなる保護膜で覆う構成が広く知られている。無機保護膜には、真空成膜法によるＳｉＮやＳｉＯＮなどの防湿性の高い膜が用いられる。真空成膜法による膜は、下地の凹凸によって欠陥が生じやすいため、有機ＥＬ素子の表面の凹凸をカバーするために樹脂保護層が形成される。
【０００４】
樹脂保護層の形成には、スクリーン印刷を好適に用いることができる。スクリーン印刷は、通常スキージをエアシリンダ等で印圧制御することによって印刷版に押し付けてペーストを転写させる。しかし、有機ＥＬ表示素子上に印刷する場合は、印刷版が基板に接触して有機ＥＬ表示素子を破壊することを防止するため、印刷版と基板が接触しないようスキージとステージの高さ位置を厳密に制御する方式で印刷しなければいけない。
【０００５】
印刷されたペースト（以下、印刷パターンと記述する）の厚みは、スキージの下端と基板との距離に応じて決まるが、印刷の際にスクリーン版と被印刷基板との版離れが悪いと印刷パターンの厚みが均一にならない。トップエミッション型の表示装置の場合、樹脂保護膜は有機ＥＬ装置の表示面（光放出面）に形成されるため、樹脂保護膜の膜厚むらは表示むらとなって見えてしまう。特許文献１は、スクリーン版と被印刷基板との版離れを改善するため、スキージの移動に伴い印刷開始端側の版枠を上昇させて版離れを促進することにより、印刷パターンの厚みを均一化することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２５６１２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
スクリーン印刷で用いられるスキージ５は、スクリーン版３へのダメージを抑えるために強度の高い金属の芯材をゴムで覆った構成になっている（図６（ａ））。そのため、特許文献１にようにスキージの移動に伴って印刷開始端側の版枠を上昇させると、スクリーン版３がスキージ５を押し上げる力が大きくなり、スキージのゴムの下端部分が変形してしまう（図６（ｂ））。その結果、スキージ下端とステージ２に載置された基板１との距離がスキージの移動に伴って大きくなって印刷パターンの厚みが増し、印刷開始側と印刷終了側とで厚みが異なるという問題が生じる。
【０００８】
そこで、本発明は、版離れを良好にするためにスクリーン版枠を上昇させることによりスキージが変形しても、印刷パターンの膜厚むらを発生させることのないスクリーン印刷装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記問題を解決するため、本発明のスクリーン印刷装置は、
被印刷基板を載置するためのステージと、
前記ステージと対向してスクリーン版を保持するための版枠保持部と、
前記ステージに沿って移動するスキージを保持するためのスキージ保持部と、
前記ステージと前記版枠保持部と前記スキージ保持部の位置を制御する制御部と、
を備えるスクリーン印刷装置であって、
前記制御部は、前記スキージ保持部の位置に応じて、前記版枠保持部および前記ステージを上昇させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のスクリーン印刷装置によれば、印刷開始から印刷終了まで厚みがほぼ一定な印刷パターンを形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明にかかるスクリーン印刷装置の概略図。
【図２】実施例で作製した有機ＥＬ表示装置の断面図。
【図３】実施例で用いるスクリーン版の斜視図。
【図４】版枠上昇量と印刷パターンの膜厚及びステージ上昇量が線形の例。
【図５】版枠上昇量と印刷パターンの膜厚及びステージ上昇量が非線形の例。
【図６】スキージの変形を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について説明する。なお、本明細書において特に図示または記載されない事項に関しては、当該技術分野の周知または公知技術を適用することができる。また、以下に説明する実施形態は好ましい一例であって、これに限定されるものではない。
【００１３】
図１に本発明にかかるスクリーン印刷装置の主要部の概略を示す。スクリーン印刷装置は、被印刷基板１を載置するためのステージ２、ステージ２と対向する位置にスクリーン版３を保持するための版枠保持部４、スクリーン版３の上を移動するスキージ５を保持するためのスキージ保持部６を備えている。ステージ２、版枠保持部４、スキージ保持部６はそれぞれ移動可能になっており、制御部７からの信号によって移動が制御される。本発明にかかるスクリーン印刷装置は、制御部７のメモリに保存されたデータに応じて、スキージ保持部６の移動に伴って、版枠保持部４の一部または全体を上昇させると共に、ステージ２を上昇させることができる。８はスクレッパで、印刷材料をスクリーン版３の上に均等に広げるのに用いられる。
【００１４】
以下、有機ＥＬ表示装置の樹脂保護層を形成する工程を例に挙げて、本発明にかかるスクリーン印刷装置の動作について説明する。ただし、本発明にかかるスクリーン印刷装置は有機ＥＬ表示装置の作製以外にも、印刷を必要とする製造工程に広く用いることができる。
【００１５】
図２に、トップエミッション型の有機ＥＬ表示装置の断面構造の一例を示す。絶縁性の基板２１には、有機ＥＬ表示装置を駆動するための駆動回路（不図示）が形成されており、駆動回路の上には、複数の有機ＥＬ素子が配置される。有機ＥＬ素子は、下部電極２２と、上部電極２５と、これらの電極に挟まれた発光層を含む有機化合物層２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂ（以下単に２４と記述する）とから構成されており、下部電極２２は駆動回路に電気的に接続されている。有機化合物層２４は発光層を含んでおり、他にも正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層を含んでいても良い。下部電極２２の端部を覆うようにバンク２３が設けられてしている。バンク２３によって、下部電極２２の膜厚段差による有機化合物層２４の段切れを防止すると共に、有機ＥＬ素子を互いに分離して各有機ＥＬ素子の発光領域を区画することができる。有機化合物層２４の上には、光透過性導電膜からなる上部電極２５が形成される。
【００１６】
有機ＥＬ素子の上には樹脂保護膜２６および無機保護層２７が形成される。樹脂保護膜２６として、透過率の高い樹脂材料からなる層がスクリーン印刷法によって形成される。この時、本発明にかかるスクリーン印刷装置を好適に用いることができる。無機保護層２７としては、プラズマＣＶＤ法やスパッタリング法などの真空成膜法を用いて、透過率および防湿性の高いＳｉＮやＳｉＯＮなどの膜が形成される。有機化合物層２４の形成から無機保護層２７の形成までは、有機ＥＬ素子が水分や酸素等で劣化しないよう、真空雰囲気あるいは窒素雰囲気中等、雰囲気中の水分量が管理された環境にて行われる。
【００１７】
樹脂保護層２６となる樹脂材料を印刷する際、あらかじめステージ２を固定した状態で、版枠保持部４の一部または全体の上昇量と、形成される樹脂の厚みとの関係を計測しておく。この時使用する仮印刷基板に有機ＥＬ表示素子が形成されている必要はないが、最表面には上部電極２５と同じ膜が形成して、被印刷基板１の印刷条件に揃えておくことが好ましい。
【００１８】
樹脂膜の膜厚分布を光学式変位計により測定した結果の例を図４（ａ）、図５（ａ）に示す。図４（ａ）と図５（ａ）は、互いにスキージのゴムの材質が異なる場合を示している。図４（ａ）、図５（ａ）によれば、印刷パターンの膜厚は版枠保持部の上昇量に従って増加しており、図４（ａ）のスキージのゴムの変形は版から受ける力に対して線形、図５（ａ）のスキージのゴムの変形は版から受ける力に対して非線形となっていることがわかる。また、印刷パターンの膜厚の増加は、スクリーン版によって押し上げられることによるスキージ下端の変形量に起因していると考えられる。
【００１９】
そこで、印刷パターンの膜厚の増加を抑制するため、版枠（版枠保持部）の上昇量と印刷パターンの増加量との関係を求め、膜厚制御部７が備えるメモリに保存し、この関係に従ってステージの上昇量を制御する。具体的には、版枠の上昇量に伴う印刷パターンの膜厚増加分を、ステージを上昇量により相殺し、印刷パターンの膜厚が一定となるように制御する。印刷パターンの膜厚増加量との関係は、関係式として保存しても良いし、テーブルとして保存しても良い。
【００２０】
次に、スクリーン版３をステージ２の上方から外へ退避させた状態で、スキージ５と被印刷基板１それぞれの基準高さの設定を行う。スキージ５を被印刷基板１の表面に接触し始める位置を検出し、スキージ５およびステージ２それぞれの基準高さとした。スキージ５を基準高さより上方へ移動した後、スクリーン版３を被印刷基板１上方へと移動させてスキージ５と被印刷基板１との間に設置する。
【００２１】
印刷に用いるスクリーン版３は、図３に示されるような金属製の四角い版枠３１にメッシュが貼り付けられており、メッシュには開口部３２が設けられている。非印刷領域３３のメッシュの孔は乳剤によって塞がれているため、乳剤の形成されていない開口部３２に対応してペーストが印刷される。
【００２２】
有機ＥＬ素子が形成された被印刷基板１に印刷する場合、スクリーン版３が被印刷基板１に接触して有機ＥＬ表示素子を破壊するのを防ぐため、ステージ２とスキージ５とスクリーン版３との距離を制御する必要がある。スクリーン版３は被印刷基板１の数十ｍｍ上方に設置するのが好ましい。スクレッパ８をスクリーン版３に軽く当てながら水平移動させ、スクリーン版３の開口部に印刷材料を充填する。樹脂保護膜となる印刷材料には、ポリオレフィン系樹脂、ポリエーテル樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂等が好ましい。印刷パターン形成後から印刷材料の硬化までの間に、印刷材料によって有機ＥＬ素子の表面を平坦化するには、粘度が５０ｃｐ乃至２５００ｃｐの材料が好ましく、硬化時に一旦粘度が低下する熱硬化型樹脂は更に好ましい。
【００２３】
続いて、スクリーン版３の位置と形成する印刷パターンの膜厚に応じて、スキージ５の基準高さからの距離を設定し、被印刷基板１の表面と平行に一定の速度で移動させて印刷材料を被印刷基板１上に印刷する。ここで印刷開始時から印刷終了時までの間に、制御部７のメモリに保存した版枠（版枠保持部４）の上昇量と印刷パターンの膜厚増加量との関係式に従って、印刷パターンの膜厚増加量分だけステージの一部または全体を上昇させる。版枠の上昇量とステージの上昇量との関係を図４（ｂ）、図５（ｂ）に示す。形成されるパターンの膜厚は、図４（ａ）、図５（ａ）の印刷パターン膜厚から図４（ｂ）、図５（ｂ）のステージ上昇量を差し引いた値となり、その結果、印刷開始時から印刷終了時にかけて一定の膜厚に制御することができる。
【００２４】
（実施例）
本発明にかかる印刷装置を用いて、図２に示したトップエミッション型のフルカラー有機ＥＬ表示装置を作成した具体例を説明する。
【００２５】
駆動回路が形成されたガラス基板２１を真空スパッタ装置に搬入し、有機ＥＬ素子部ごとに下部電極２２としてＡｇとＩＴＯの積層膜を形成した。続いて、スピンコーターを用いてポリイミド樹脂膜を形成した後、フォトリソグラフィを用いてパターニングを行い、バンク２３を形成した。バンク２３までが形成された基板を真空雰囲気内でアニールした後に真空蒸着装置のチャンバー内へ搬入し、メタルマスクを用いてバンク２３で区画された領域に有機化合物層２４を形成した。Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの色を表示するため、蒸着材料を変えてＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの色を発光する有機化合物層２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂを形成した。その後、一連の真空下で有機化合物層２４が形成された基板を真空スパッタ装置に搬送し、複数の有機ＥＬ素子に共通する上部電極２５としてＩＴＯを形成し、真空状態で保管しておいた。
【００２６】
続いて、水分量が管理された環境下に設置された本発明にかかるスクリーン印刷装置のステージ２に、テスト基板を載置した。テスト基板には、本番と同じ構成の基板を用いた。スキージ５を基板表面に接触する瞬間の位置を検出し、その時のスキージ５の位置を基準高さに設定した。スキージ５とステージ２との間にスクリーン版３を配置し、スクレッパ８をスクリーン版３に軽く押し当てながら水平移動させてスクリーン版３のメッシュ開口部にエポキシ樹脂を充填した。ステージ２の位置を固定した状態で印刷開始側の版枠保持部を２ｍｍ／秒の速度で上昇させながら、スキージを基準高さより２０μｍ高い位置で、２０ｍｍ／秒の速度で移動させてエポキシ樹脂を印刷した。この時のエポキシ樹脂の粘度は、２０００ｃｐであった。テスト基板上に形成されたエポキシ樹脂の膜厚を光学式変位計で計測し、基板の上に印刷した版枠保持部４の上昇量と形成されたエポキシ樹脂の厚みとの関係、図４（ａ）を得た。今回の印刷条件においては図４（ｂ）のように版枠を３０ｍｍ上昇させるのに応じてステージを１０μｍ上昇することで、スキージ下端と被印刷基板１の距離を等しく保つことができる。版枠保持部４の上昇量と形成されるエポキシ樹脂の厚みとの関係を制御部７のメモリに保存した。
【００２７】
その後、ステージの上に有機ＥＬ素子が形成された被印刷基板１を設置した。スクリーン版３を被印刷基板１の上方２０ｍｍの位置に設置し、スクレッパ８をスクリーン版３に軽く押し当てながら水平移動させてスクリーン版３のメッシュ開口部にエポキシ樹脂を充填した。スキージ５を基準高さよりも２０μｍ上方に設定し、スキージを被印刷基板１に沿って２０ｍｍ／秒の速度で水平移動させてエポキシ樹脂を被印刷基板１の上に印刷した。この時、印刷開始時から印刷終了時までの間に、印刷開始側の枠を上方へ２ｍｍ／ｓの速度で上昇させると共に、制御部７のメモリに保存された関係に従って、樹脂膜厚の増加分だけステージ２を上昇させた。その後、印刷された樹脂を加熱硬化させてエポキシ樹脂からなる樹脂保護膜を形成した。
【００２８】
本実施例では図４に示すように版枠上昇量と樹脂膜厚の関係が線形であったが、図５に示すように非線形の関係であった場合でも樹脂膜厚の増加分がステージ上昇量に等しくなるように制御することで樹脂膜の平坦化が可能である。
【００２９】
続いて、樹脂保護膜まで形成された基板をＣＶＤ装置のチャンバーに搬入し、樹脂保護膜２６を覆う無機保護膜２７として窒化珪素を形成した。得られた有機ＥＬ表示装置は、表示面における樹脂保護膜の膜厚が均一であるため、表示むらのない外観に優れたパネルを作製することができた。
【符号の説明】
【００３０】
１  被印刷基板
２  ステージ
３  スクリーン版
４  版枠保持部
５  スキージ
６  スキージ保持部
７  制御部
８  スクレッパ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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