JP2005305670A - 凹版並びにこれを用いた画像形成方法および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ガラス基板のように硬質で、インキの転写性があまり良くない被印刷基板に対して、高精細にパターンニングされた画像を安定して形成することができ、基板の大型化にも対応でき、かつインキ膜厚の薄膜化も実現できるようにする。
【解決手段】 版基材１に、画線部に対応する凹部２と非画線部に対応する土手部３とからなる版パターンが設けられており、土手部３が弾性変形可能である凹版１０を用い、直刷り法により画像を形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、凹版、該凹版を用いた画像形成方法および画像形成装置に関する。

ガラス基板の上に、高精細にパターンニングされたインキ膜からなる画像を形成する印刷方法としては、オフセット印刷による方法や凸版印刷による方法、およびスクリーン印刷による方法等が考えられる。
すなわち、ガラス基板は硬質であり、しかもインキの転写性があまり良くないため、グラビア印刷のように金属版で直刷りタイプの印刷方式は用いることができず、柔らかいゴムブランケットから基板にインキを転移させるオフセット印刷や同じく柔らかいゴム版からインキを転移させる凸版印刷または非転移方式のスクリーン印刷等が印刷可能な方式として考えられる。

一方、有機エレクトロルミネッセンス素子（以下有機ＥＬ素子という）の画素を形成する工程において、ガラス基板上に、有機発光材料を高精細にパターンニングする方法としては、低分子有機材料を用いてマスク蒸着法によりパターンニングする方法が一般的であるが、この方法では基板が大型化するにしたがってパターンニング精度が悪くなるという問題があった。

そこで、高分子の有機発光材料をインキ化し、これを用いて印刷法によりパターンニングする方法が試みられるようになり、オフセット印刷による方法（特許文献１）、凸版印刷による方法（特許文献２）、スクリーン印刷による方法（特許文献３）などが提案されている。
特開２００１−９３６６８号公報 特開２００１−１５５８５８号公報 特開平３−２６９９９５号公報

オフセット印刷や凸版印刷では、ゴムブランケットやゴム版上に一旦転移させたインキを被印刷基板に再度転移させて画像を形成するが、ゴムブランケットやゴム版上でインキがある程度乾燥して、ブランケットの表面や版の表面とインキとの密着力が高くなる。このため、インキを被印刷基板上に再度転移させるときに、ブランケットや版の表面と被印刷基板との間でインキの取合いが生じ、被印刷基板上に安定してインキを転移させることが難しいという問題がある。
また、スクリーン印刷では印刷したインキ膜の膜厚が厚くなってしまい、有機ＥＬ素子の画素における発光層として適切な膜厚である１００ｎｍ前後を実現するのが難しい。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、ガラス基板のように硬質で、インキの転写性があまり良くない被印刷基板に対して、高精細にパターンニングされた画像を安定して形成することができ、基板の大型化にも対応でき、かつインキ膜厚の薄膜化も実現できるようにした凹版、該凹版を用いた画像形成方法、および画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
すなわち本発明の凹版は、版基材に、画線部に対応する凹部と非画線部に対応する土手部とからなる版パターンが設けられており、前記土手部が弾性変形可能であることを特徴とする。
本発明の画像形成方法は、本発明の凹版を用いて画像を形成する方法であって、前記版パターンの凹部内にインキを選択的に充填する工程と、前記凹部内のインキを、直刷りにより被印刷基板上に転写する工程を有することを特徴とする。

本発明は、本発明の画像形成方法により有機エレクトロルミネッセンス素子の画素を形成する工程を有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法を提供する。
また本発明は、シリンダー状の版胴の周面上に請求項１〜６のいずれか一項に記載の凹版が設けられているシリンダー状の版と、前記凹版の前記凹部内にインキを選択的に充填する手段と、被印刷基板を固定する平台と、前記シリンダー状の版を前記被印刷基板の印刷面に押し付けつつ回転させる手段を備えてなることを特徴とするがぞ右傾性装置を提供する。

本発明によれば、ガラス基板のように、硬質で、インキの転写性があまり良くない被印刷基板に対しても、高精細にパターンニングされた画像を安定して形成することができる。また、被印刷基板が大型化しても高いパターニング精度を得ることができる。また、被印刷基板上に印刷されたインキ膜厚が１００ｎｍ前後となるような、薄インク膜からなる画像も精度良く形成することもできる。

本発明における版基材の材質および形状は特に限定されないが、版パターンの土手部を弾性変形可能に形成できる構成とする必要がある。版基材は材質が異なる層が積層された積層体であってもよい。版基材は、可撓性を有するシート状が好ましい。

土手部を弾性変形可能に形成するために、土手部の一部または全部を、弾性を有する弾性材料で構成することが好ましい。土手部の一部が弾性材料で構成され、他部が弾性を有しない材料で構成されていてもよい。
弾性を有する材料（弾性材料）としては、樹脂類またはゴム類が好ましく用いられる。樹脂類の具体的としては、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ナイロン系樹脂等が挙げられる。ゴム類の具体例としては、ジエン系ゴム、オレフィン系ゴム、天然ゴム、シリコーン系ゴム、フッ素系ゴム等が挙げられる。特にブチルゴム、エチレンプロピレンゴム等のオレフィン系ゴムは耐溶剤性に優れる点で好ましい。
また、後述するように、土手部の一部または全部を、弾性を有するとともにインキを反発しない材料、すなわち弾性材料でありかつ親インキ材料である材料を用いることがより好ましい。

版パターンにおいて、土手部の上面の一部または全部が、インキを反発する撥インキ材料からなることが好ましい。土手部の上面の全部が撥インキ材料からなることがより好ましい。例えば、土手部の上面に、該上面の一部または全部を覆うように、撥インキ材料からなる撥インキ層が設けられている構成が好ましい。また、土手部の上面および凹部の内面を含む版パターンの全面が撥インキ層で覆われている構成とすることもできる。
インキを反発する撥インキ材料の具体例としては、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂等が挙げられる。中でもシリコーン系樹脂がより好ましい。

版パターンにおける凹部は得ようとする画像の画線部に対応して設計される。凹部の幅および深さは、得ようとする画像におけるインキ膜の線幅および膜厚にそれぞれ応じて設定される。例えば有機ＥＬ素子の製造に用いられる凹版の場合、凹部の幅は５０μｍ〜２００μｍ、深さは５μｍ〜２０μｍ程度とすることができる。

版パターンの凹部は、その内面の一部または全部が、インキを反発しない親インキ材料からなることが好ましい。ここでの凹部内面は、凹部の内壁面および底面を指す。凹部内面の全部が親インキ材料からなることがより好ましい。
例えば、土手部の一部または全部を親インキ材料を用いて構成して、該親インキ材料を凹部の内壁面（すなわち土手部の側壁面）および／または凹部の底面において露出させる構成が好ましい。この構成において、土手部の一部または全部を、弾性を有するとともにインキを反発しない材料、すなわち弾性材料でありかつ親インキ材料でもある材料で構成することがより好ましい。このような、弾性材料でありかつ親インキ材料である材料の具体例としては、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム等が挙げられる。
または、凹部の内面の一部または全部を覆うように、親インキ材料からなる親インキ層を設ける構成とすることもできる。この構成において用いられる親インキ材料としては、上記に挙げた弾性を有する親インキ材料の他に、弾性を有しない親インキ材料を用いることもできる。

図１は本発明の凹版の一実施形態を模式的に示した断面図である。
本実施形態の凹版１０は、弾性材料からなる弾性層１１に凹部２および土手部３ａが形成され、該弾性層１１の土手部３ａの上面に、撥インキ材料からなる撥インキ層１２が設けられている。本実施形態における版基材１は、弾性層１１と撥インキ層１２を備えた積層体であり、弾性層１１の土手部３ａとその上の撥インキ層１２との積層物が、版パターンにおける土手部３を構成している。
撥インキ層１２の厚さは、版パターンにおける土手部３の上面がインキをはじく効果が有効に得られる範囲で薄い方が好ましく、例えば２〜５μｍ程度とされる。
本実施形態において、弾性層１１は、弾性を有するとともにインキを反発しない親インキ材料で構成されている。

かかる構成の凹版１０を製造する方法は特に限定されないが、例えば、弾性層１１の上面の全面上に撥インキ層１２をコーティング法等で形成して版基材１を作製し、次いで該版基材１に対してパターニングを施して、凹部２を形成することにより製造することができる。版基材１のパターニング法としては、レーザー等の描画手段やフォトリソグラフィ法等を用いることができる。

本実施形態の凹版１０を用いて画像を形成する方法としては直刷り法が好ましい。すなわち、まず図２に示すように、凹部２内にインキ２０を選択的に充填する。次に、図３に示すように、凹部２内にインキが充填された凹版１０を、被印刷基板２１の印刷面に押し付けることにより、凹部２内のインキ２０を被印刷基板２１側に転移させる。しかる後に凹版１０を被印刷基板２１から離すと、図４に示すように、印刷面上にインキ２０からなる画像が形成される。
被印刷基板２１は、特に限定されないが、例えばガラス基板、耐熱性の高い透明プラスチック基板等の撓み難い硬質の基板を用いたものであっても高精度に画像を形成することができる。

かかる画像形成方法は、シリンダー状の版胴の周面上に凹版１０が設けられたシリンダー状の版と、凹版１０の凹部２内にインキを選択的に充填する手段と、被印刷基板を固定する平台と、シリンダー状の版を被印刷基板の印刷面に押し付けつつ回転させる手段を備えてなる装置を用いて実施することができる。
凹版１０の凹部２内にインキを充填する手段は、特に限定はされないが、例えば凹版１０をインキパン内のインキに直接浸ける手段や、インキローラーを用いて充填する手段を用いることができる。本実施形態の凹版１０は、土手部３の上面が撥インキ層１２からなっているので、特に土手部３上面に付着したインキを除去する手段は無くてもよいが、土手部３上のインキを掻き取るドクターブレードや、該インキを拭き取るワイパーを設けてもよい。

本実施形態によれば、弾性層１１を備えた凹版を用いて直刷りすることにより、例えばガラス基板のような硬い基板にも画像を形成することができる。すなわち、例えばグラビア印刷で用いられる金属凹版は弾性が無いので、ガラス基板などの硬い基材へ印刷しようとしても、凹版１０の凹部内のインキが基板に接触せずにインキの転移が起こらないことが多い。これに対して、本実施形態によれば、凹版１０を被印刷基板２１に対して押し付けることにより、土手部３が弾性変形して、凹部２の深さ、すなわち土手部３の高さが縮小される。これにより凹部２内のインキ２０が、被印刷基板２１の印刷面に押し付けられるように接触するので、インキ２０を確実に転移させることができる。

また、本実施形態の凹版１０においては、凹部２内に充填されたインキ２０が、例えばオフセット印刷のブランケット上や凸版印刷の版上に存在している状態に比べて乾燥し難いので、インキの乾燥によって版とインキの密着力が強化されるのが防止される。したがって、凹部２内のインキ２０が被印刷基板２１側へスムーズに転移され、転写されたインキ膜の膜厚も安定する。

さらに、インキ膜の膜厚は、凹版１０における凹部２の深さ（版深）やインキの粘度、インキの固形分比率、凹版１０を被印刷基板２１に押し付けるときの圧力（印刷圧力）等によって容易にコントロールすることができる。
したがって、例えば有機ＥＬ素子の製造に用いられる発光材料のように、インキ中での溶解度や分散比率に制限があり、インキ粘度や固形分比率をあまり変えることの出来ないインキでも、版深等をコントロールすることで、１００ｎｍ程度の薄膜印刷も十分に可能である。

また、本実施形態の凹版１０は、土手部３の上面全部において撥インキ層１２が露出しているので、土手部３の上面に付着したインキを除去するための手段および工程を設けなくても、凹部２内にインキを選択的に充填することが可能である。
さらに、本実施形態では、撥インキ層１２が露出しているは土手部３の上面だけであり、凹部２の内面は、親インキ材料からなる弾性層１１が露出しているので、よりスムーズに凹部２内にインキを充填することができ、凹版１０から被印刷基板２１側へのインキ２０の転移が安定して行われる。

本実施形態の画像形成方法は、高分子の有機発光材料をインキ化し、これを印刷法によりパターニングして有機ＥＬ素子の画素を形成する方法に好適に用いることができる。
特に有機ＥＬ素子の画素における発光層を形成する方法として好適である。この場合、インキ２０は、有機ＥＬ素子を印刷法により形成する方法において用いられる公知の高分子有機発光材料を含むインキを適宜用いることができる。
また被印刷基板２１としては、ガラス基板上に、透明電極層等が必要に応じて積層形成された基板が用いられる。
本実施形態によれば、従来は印刷法によるパターニングが困難であった有機ＥＬ素子の画素を、精度良く安定して形成することができ、基板の大型化にも対応することができる。また有機ＥＬ素子の画素における発光層として適切な膜厚である１００ｎｍ前後のインキ膜を再現性良く形成することができる。

なお、上記実施形態では、版基材１が弾性層１１と撥インキ層１２とからなる構成としたが、その他の層を有していてもよい。例えば弾性層１１と撥インキ層１２との間に感光性樹脂層を有する構成であってもよい。かかる構成の版基材は、弾性層１１上に感光性樹脂層を設け、露光現像方式で感光性樹脂層および弾性層１１をパターニングして凹部２を形成した後、土手部３ａの上面にのみ撥インキ層１２を設けることによって製造することができる。あるいは、感光性樹脂層および弾性層１１をパターニングして凹部２を形成した後、土手部３ａの上面および凹部２の内面全面を含む版パターンの全面上に撥インキ層１２を設けてもよい。
また、弾性層１１の、版パターンが形成される面と反対側に他の層が積層されていてもよい。例えば金属製のシート等が積層された構成とすることができる。

以下、本発明の実施例について具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
下記の実施例および比較例において、インキとしては、高分子蛍光体であるポリフェニレンビニレン誘導体をトルエンに溶かした溶液（高分子有機発光材料を含むインキ）を用いた。
被印刷基板としては、厚さ７ｍｍのガラス基板上に透明電極層としてインジウム−錫酸化物（ＩＴＯ）膜が設けられており、該ＩＴＯ膜がＥＬ素子の画素に合わせてパターニングされて透明電極が形成されており、さらに、その上面全面に正孔輸送層が被覆形成された基板を用いた。正孔輸送層の材料は、ポリチオフェン誘導体とポリスチレンスルフォン酸からなる高分子材料を用いた。

下記実施例１，２における印刷機としては、シリンダー状に構成された版と、版へインキを供給するためのインキローラーと、被印刷基板を載せる平台とを有し、シリンダー状の版が回転することによって、平台上の被印刷基板に、直刷りにより画像を形成する方式の平台印刷機を用いた。

＜実施例１＞
シート状の金属薄板（厚さ０．２４ｍｍ）の上に、厚さ３ｍｍのブチルゴム層を設け、該ブチルゴム層の上面全面にシリコーン樹脂溶液を吹きつけ塗布し、乾燥させて厚さ１μｍの撥インキ層を形成することによって版基材を作製した。この版基材の上面にレーザー描画機を用いて、深さ５μｍ、線幅１００μｍの凹部パターンを形成して凹版を製造した。得られたシート状の凹版をシリンダー状の版胴に巻きつけて固定することによって、シリンダー状の版を構成し、この版を用いて前述の印刷機で画像形成を行った。これにより、前記正孔輸送層上に、パターニングされた有機発光層からなる有機ＥＬ素子の画素を形成した。この有機発光層からなる画素の幅は１００μｍ、有機発光層の厚みは１００ｎｍであった。

＜実施例２＞
シート状の金属薄板（厚さ０．２４ｍｍ）の上に、厚さ３ｍｍのブチルゴム層を設けてなる版基材を用意した。この版基材の上面にレーザー描画機を用いて深さ５μｍ、線幅１００μｍの凹部パターンを形成した。次いで、版パターンの全面にシリコーン樹脂溶液を吹きつけ塗布、乾燥させて厚さ１μｍの撥インキ層を形成して凹版製造した。得られたシート状の凹版をシリンダー状の版胴に巻きつけて固定することによって、シリンダー状の版を構成し、この版を用いて前述の印刷機で画像形成を行った。これにより、前記正孔輸送層上に、パターニングされた有機発光層からなる有機ＥＬ素子の画素を形成した。この有機発光層からなる画素の幅は１００μｍ、有機発光層の厚みは１００ｎｍであった。

＜比較例１＞
インキを供給するインキローラーと平版とゴムブランケットを備えた、上記実施例で用いた平台印刷機と同様の印刷機構を有するオフセット方式平台印刷機を用い、ゴムブランケットから基板へインキを転移する方式で、上記実施例と同様のインキを同様の形状にパターンニングすることによって、有機ＥＬ素子の画素を形成した。

上記実施例１，２および比較例１におけるインキの転移性を評価した結果、比較例１ではゴムブランケットと被印刷基板との間でインキの取合いが起こり、その結果、被印刷基板へのインキの転移はマダラ状になり、インキが転移した部分としない部分が生じた。すなわち転移不良であった。
それに対して、実施例１、２ではほぼ完全にインキが被印刷基板に転移し、きれいに画素パターンが形成された。さらに、転移したインキ膜厚のバラツキを評価したところ、実施例１の方が良好であった。すなわち、実施例１，２ではいずれも転移良好であったが、実施例１の方がさらに優れた画像形成能を示した。

本発明にかかる凹版の実施形態を模式的に示した断面図である。 本発明にかかる画像形成方法の説明図である。 本発明にかかる画像形成方法の説明図である。 本発明にかかる画像形成方法の説明図である。

符号の説明

１…版基材、２…凹部、３…土手部、１０…凹版、１１…弾性層、１２…撥インキ層、２０…インキ、２１…被印刷基板。

Claims (10)

1. 版基材に、画線部に対応する凹部と非画線部に対応する土手部とからなる版パターンが設けられている凹版であって、前記土手部が弾性変形可能であり、かつ前記土手部の上面の一部または全部が、インキを反発する撥インキ材料からなることを特徴とする凹版。
2. 前記土手部の一部または全部が、樹脂類およびゴム類から選ばれる弾性材料からなることを特徴とする請求項１記載の凹版。
3. 前記撥インキ材料が、シリコーン系樹脂であることを特徴とする請求項１または２に記載の凹版。
4. 前記凹部の内面の一部または全部が、インキを反発しない親インキ材料からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の凹版。
5. 前記土手部の一部または全部が、ブチルゴムまたはエチレンプロピレンゴムからなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の凹版。
6. 請求項１〜５のいずれか一項の凹版を用いて画像を形成する方法であって、前記版パターンの凹部内にインキを選択的に充填する工程と、前記凹部内のインキを、直刷りにより被印刷基板上に転写する工程を有することを特徴とする画像形成方法。
7. 前記被印刷基板がガラス基板を有することを特徴とする請求項６記載の画像形成方法。
8. 前記インキが、高分子有機発光材料を含むことを特徴とする請求項６または７に記載の画像形成方法。
9. 請求項６〜８のいずれか一項に記載の画像形成方法により有機エレクトロルミネッセンス素子の画素を形成する工程を有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
10. シリンダー状の版胴の周面上に請求項１〜５のいずれか一項に記載の凹版が設けられているシリンダー状の版と、前記凹版の前記凹部内にインキを選択的に充填する手段と、被印刷基板を固定する平台と、前記シリンダー状の版を前記被印刷基板の印刷面に押し付けつつ回転させる手段を備えてなることを特徴とする画像形成装置。
    
    
    

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