JP2005310409A - 有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 印刷版の膨潤がなく、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層の高精細なパターニングを可能とする。
【解決手段】 有機発光材料インキを供給するインキ供給手段（１０、１２）と、インキ供給手段によりロール表面に供給された有機発光材料インキが均一な膜厚で形成されるアニロックスロール１４と、アニロックスロールに近接して配置され、ガラス基板に形成する前記有機発光層のパターンに対応するように作製された凸版１６がマウントされる版胴１８と、アニロックスロール及び版胴を回転駆動する駆動手段と、版胴にマウントされた凸版に転移した前記有機発光材料インキをガラス基板に転写する際に加熱・溶融させるレーザ照射装置２２と、駆動手段を駆動制御し、かつレーザ照射装置による加熱タイミングを制御する制御手段とを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ガラス基板の上にインキを高精度にパターンニングして印刷することで画像を形成する技術に係り、例えば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）の作製において、インキ化した有機発光材料をガラス基板の上に印刷法でパターンニングする有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法及び装置に関する。

ガラス基板の上に、高精細にパターンニングしてインキを印刷する方法としては、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。基板がガラスであるため、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である。

一方、有機ＥＬ素子の作成において、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ればするほどパターンニング精度が出難いという問題があった。

そこで、高分子有機発光材料をインキ化し、これを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）などが提唱されている。
特開２００１−９３６６８号公報 特開２００１−１５５８５８号公報 特開平３−２６９９９５号公報

しかし、オフセット印刷では、版からブランケットへの転移時とブランケットから基板への転移時の２回、インキの取り合いが起こり、転移ムラや膜厚の不安定化が起こり易い。

その点、フレキソ印刷（凸版印刷）では、アニロックスロールから版へのインキングでは、膜厚は非常に安定しており、インキの版から基材への転移時に１回だけインキの取り合いが起こるだけであり、オフセット印刷よりも膜厚は安定する。
しかしながら、通常、フレキソ印刷では、感光性樹脂を用いて露光、現像により製版するが、感光性樹脂は、有機発光材料インキの溶剤であるトルエン、キシレン等に対する耐性が低いという問題が有った。
さらに、スクリーン印刷法では、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層の膜厚として最適な１００ｎｍ程度の薄膜化が困難である。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、印刷版の膨潤がなく、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層の高精細なパターニングが可能な有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法及び装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子を構成する少なくとも、有機発光層を、凸版印刷法により形成する有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法であって、使用する印刷版が、前記有機発光層を形成するために使用する有機発光材料インキの溶剤に関して耐溶剤性の高いゴムから形成された凸版であることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法において、前記耐溶剤性の高いゴムは、溶解度パラメータ（ＳＰ値）８．０未満の合成ゴムであることを特徴とする
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法において、前記耐溶剤性の高いゴムは、ブチルゴムまたはエチレンプロピレンゴムであることを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法において、前記使用する印刷版は、レーザ彫刻法により製版されていることを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、基板に有機エレクトロルミネッセンス素子を構成する少なくとも、有機発光層を凸版印刷法により形成する有機エレクトロルミネッセンス素子の製造装置であって、溶剤で希釈された有機発光材料インキを供給するインキ供給手段と、前記インキ供給手段によりロール表面に供給された前記有機発光材料インキが均一な膜厚で形成されるインキ転移ロールと、前記インキ転移ロール近接して配置され、前記基板に形成する前記有機発光層のパターンに対応するように作製された凸版がマウントされる版胴と、前記インキ転移ロール及び版胴を回転駆動する駆動手段とを有することを特徴とする。

また、請求項６に記載の発明は、基板に有機エレクトロルミネッセンス素子を構成する少なくとも、有機発光層を凸版印刷法により形成する有機エレクトロルミネッセンス素子の製造装置であって、溶剤で希釈された有機発光材料インキを供給するインキ供給手段と、前記インキ供給手段によりロール表面に供給された前記有機発光材料インキが均一な膜厚で形成されるインキ転移ロールと、 前記インキ転移ロール近接して配置され、前記基板に形成する前記有機発光層のパターンに対応するように作製された凸版がマウントされる版胴と、前記インキ転移ロール及び版胴を回転駆動する駆動手段と、前記版胴にマウントされた凸版に転移した前記有機発光材料インキを前記基板に転写する際に加熱・溶融させる加熱手段と、前記駆動手段を駆動制御し、かつ加熱手段の加熱タイミングを制御する制御手段とを有することを特徴とする。

また、請求項７に記載の発明は、請求項５または６のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造装置において、前記凸版は、前記有機発光層を形成するために使用する有機発光材料インキの溶剤に関して耐溶剤性の高いゴムで形成されていることを特徴とする。

また、請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造装置において、前記耐溶剤性の高いゴムは、溶解度パラメータ（ＳＰ値）８．０未満の合成ゴムであることを特徴とする
また、請求項９に記載の発明は、請求項７に記載の有機エレクトロルミネッセス素子の製造装置において、前記耐溶剤性の高いゴムは、ブチルゴムまたはエチレンプロピレンゴムであることを特徴とする。

また、請求項１０に記載の発明は、請求項５乃至９のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造装置において、前記凸版は、レーザ彫刻法により製版されていることを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、有機発光材料インキに使用する溶剤に関して耐溶剤性の高いゴムで形成した印刷版を使用して有機エレクトロルミネッセンス素子の少なくとも、発光層を基板上に形成するようにしたので、印刷版の膨潤がなく、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層の高精細なパターニングが可能となるという効果が得られる。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明の第１実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の製造装置の構成を図１に示す。本実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の製造装置は、平台式フレキソ印刷機を含んで構成される。
図１において、本実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の製造装置は、インキタンク１０と、インキチャンバー１２と、アニロックスロール１４と、凸版１６がマウントされた版胴１８と、レーザ照射装置２０とを有している。

平台２０には、有機エレクトロルミネッセンス素子を構成するガラス基板２４が凸版１６による印刷位置まで図示してない搬送手段により搬送されるようになっている。
インキタンク１０には、溶剤で希釈された有機発光材料インキが収容されており、インキチャンバー１２にはインキタンク１０より有機発光材料インキが送り込まれるようになっている。インキタンク１０及びインキチャンバー１２は、本発明のインキ供給手段に相当する。

アニロックスロール１４は、インキチャンバー１２のインク供給部（図示せず）に接して回転可能に支持されており、アニロックスロール１４の回転に伴い、ロール表面に供給された有機発光材料インキのインキ層１４ａは均一な膜厚に形成されるようになっている。アニロックスロール１４は、本発明のインキ転移ロールに相当する。

また、版胴１６は、アニロックスロール１４に近接して配置され、ガラス基板２４に形成する有機発光層のパターンに対応するように作製された凸版１６がマウントされている。
この凸版１６は、ガラス基板２４上に形成される有機発光層のパターンに対応するようにレーザ光により製版される。
凸版１６は、上記有機発光層を形成するために使用する有機発光材料インキの溶剤に関して耐溶剤性の高いゴムで形成される。具体的には、上記耐溶剤性の高いゴムは、溶解度パラメータ（ＳＰ値）８．０未満の合成ゴムであることが望ましい。合成ゴムの溶解度パラメータ（ＳＰ値）と耐溶剤性との関係を表１に、有機発光材料インキの溶剤の種類と各溶剤の溶解度パラメータ（ＳＰ値）との関係を表２に、それぞれ示す。

凸版１６は、本実施形態では、シート状の金属薄板の上に、ブチルゴムまたはエチレンプロピレンゴムからなる凸版が形成されているシート状の版を、シリンダー状の版胴に巻きつける方式の版を用いた。
また、凸版の形成はレーザ彫刻機を用いて行った。

アニロックスロール１４及び版胴１８は、図示してない歯車機構等の駆動機構及びモータ等の駆動装置を含む駆動手段により回転駆動されるようになっている。
また、レーザ照射装置２２は、例えば、平台２０の下部に設置されており、レーザ照射装置２２のレーザ光が出力される側には、図1上、版胴の軸方向と平行な方向にレーザ光を走査するためのポリゴンミラーを含む光学系が設けられている。

レーザ照射装置２２は、ポリゴンミラー等の光学系を介してガラス基板２４の下面から、版胴１８にマウントされた凸版１６に転移した有機発光材料インキをガラス基板２４に転写する際に加熱・溶融させる機能を有している。レーザ照射装置２２は、本発明の加熱手段に相当する。

また、図示していないが、本実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の製造装置は、前記駆動手段を駆動制御し、かつ有機発光材料インキを加熱する加熱手段としてのレーザ照射装置２２の加熱タイミング、すなわちレーザ光の照射タイミングを制御する制御部を有している。この制御部は、本発明の制御手段に相当する。

有機発光材料インキとしては、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を用いた。
被印刷体であるガラス基板２４としては、透明電極であるインジウム−錫酸化物（ＩＴＯ）膜が有機エレクトロルミネッセンス素子の画素に合わせてパターンニングして形成されているガラス基板の上に、正孔輸送層を全面にコーティングした基板を用いた。
また、正孔輸送材料は、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。

上記構成において、図示してない駆動手段により、凸版１６がマウントされた版胴１８が回転駆動されると、アニロックスロール１４は、インキタンク１０より供給された有機発光材料インキが満たされたインキチャンバー１２のインキ供給部にロール表面が接触することによりロール表面に均一な膜厚のインキ層１４ａが形成される。

このインキ層のインキは、アニロックスロール１４に近接して回転駆動される版胴１８にマウントされた凸版１６の凸部に転移する。
一方、被印刷体であるガラス基板２４は、図示してない搬送手段により平台２０上に印刷位置まで搬送され、有機発光材料インキが転移した凸版１６により有機発光層のパターンが転写される際、すなわち凸版１６に転移した乾燥した有機発光材料インキがガラス基板２４に接触する際にレーザ照射装置２２により、該有機発光材料インキに対し、レーザ光が照射されて加熱・溶融され、この状態でガラス基板２４に接触するため、有機発光層のパターンがガラス基板２４に転写される。

図２は、有機発光材料インキが転移した凸版１６からガラス基板２０に有機発光材料インキがレーザ光の照射により、加熱・溶融され、ガラス基板２４上に有機発光層のパターンが転写される状態を示している。図２において、矢印Ａは、図１に示した実施形態において、レーザ光がガラス基板の下方から照射されることにより凸版１６に転移した有機発光材料インキが加熱・溶融される状態を示している。

また、矢印Ｂは、レーザ光をガラス基板２４上の横方向から有機発光材料インキに照射する例を示している。この場合における、第２実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の製造装置の構成を図３に示す。
図１に示した第1実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の製造装置と構成上、異なるのは、レーザ照射装置２２から出射されるレーザ光を平台２０上のガラス基板２４の上方かつ横方向から凸版１８に転移した有機発光材料インキに対して照射するように構成した点であり、その他の構成は図１に示す製造装置と同様であるの重複する説明は省略する。

なお、レーザ照射装置２２の設置位置は、レーザ照射装置２２から出射されるレーザ光を平台２０上のガラス基板２４の上方かつ横方向から凸版１８に転移した有機発光材料インキに対して照射できれば、何処に配置してもよい。

［実施例１］
厚さ３ｍｍのブチルゴムからなる版材に、線幅１００μｍ、ピッチ１５０μｍのストライプの印刷画像を形成するように、レーザ彫刻機を用いて凸版１６を製版した。この版を用いて、本実施形態に係る製造装置（印刷機）で有機発光材料インキをパターンニングして印刷することで、ガラス基板２４上に有機エレクトロルミネッセンス素子の画素を形成した。

［実施例２］
厚さ３ｍｍのエチレンプロピレンゴムからなる版材に、線幅１００μｍ、ピッチ１５０μｍのストライプの印刷画像を形成するように、レーザ彫刻機を用いて凸版１６を製版した。この版を用いて、本実施形態に係る製造装置（印刷機）で有機発光材料インキをパターンニングして印刷することで、ガラス基板２４上に有機エレクトロルミネッセンス素子の画素を形成した。

［比較例１］
厚さ３ｍｍのブタジエンゴムからなる版材に、線幅１００μｍ、ピッチ１５０μｍのストライプの印刷画像を形成するように、レーザ彫刻機を用いて凸版１６を製版した。この版を用いて、本実施形態に係る製造装置（印刷機）で有機発光材料インキをパターンニングして印刷することで、ガラス基板２４上に有機エレクトロルミネッセンス素子の画素を形成した。

［比較例２］
厚さ３ｍｍのアクリル系の感光性樹脂からなる版材に、線幅１００μｍ、ピッチ１５０μｍのストライプの印刷画像を形成するように、フォトリソ法を用いて凸版１６を製版した。この版を用いて、本実施形態に係る製造装置（印刷機）で有機発光材料インキをパターンニングして印刷することで、ガラス基板２４上に有機エレクトロルミネッセンス素子の画素を形成した。フォトリソ法は、ネガフィルムを用いて感光性樹脂からなる版材を紫外線露光し、これを現像液で洗浄して未露光部の樹脂を洗い流すことで製版する方法を用いた。

上記実施例１、実施例２及び比較例１、比較例２で印刷した基板上の画素の線幅を評価したところ、実施例１、実施例２では１００μｍ±５μｍ以内に収まっていたが、比較例１では１００μｍ±５μｍを超える個所が存在し、比較例２では１００μｍ±１０μｍを超える個所も存在した。
さらに印刷を終えた版の膨潤率を測ったところ、実施例１、実施例２の版ではいずれも５％以下であったのに対して、比較例１の版では１０〜１５％、比較例２の版では約２０％の膨潤率を示した。

以上に説明したように、本発明の実施形態によれば、有機発光材料インキに使用する溶剤に関して耐溶剤性の高いゴムで形成した印刷版を使用して有機エレクトロルミネッセンス素子の少なくとも、発光層をガラス基板上に形成するようにしたので、印刷版の膨潤がなく、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層の高精細なパターニングが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の製造装置の構成を示す図。 本発明の実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の製造装置において、有機発光材料インキが転移した凸版からガラス基板に有機発光材料インキによるパターンが転写される状態を示す説明図。 本発明の第２実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の製造装置の構成を示す図。

符号の説明

１０…インキタンク
１２…インキチャンバー
１４…アニロックスロール
１４ａ…インキ層
１６…凸版
１８…版胴
２０…平台
２２…レーザ照射装置
２４…ガラス基板

Claims (10)

1. 有機エレクトロルミネッセンス素子を構成する少なくとも有機発光層を、凸版印刷法により形成する有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法であって、
   使用する印刷版が、前記有機発光層を形成するために使用する有機発光材料インキの溶剤に関して耐溶剤性の高いゴムから形成された凸版であ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。
2. 前記耐溶剤性の高いゴムは、溶解度パラメータ（ＳＰ値）８．０未満の合成ゴムであることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
3. 前記耐溶剤性の高いゴムは、ブチルゴムまたはエチレンプロピレンゴムであることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
4. 前記使用する印刷版は、レーザ彫刻法により製版されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
5. 基板に有機エレクトロルミネッセンス素子を構成する少なくとも、有機発光層を凸版印刷法により形成する有機エレクトロルミネッセンス素子の製造装置であって、
   溶剤で希釈された有機発光材料インキを供給するインキ供給手段と、
   前記インキ供給手段によりロール表面に供給された前記有機発光材料インキが均一な膜厚で形成されるインキ転移ロールと、
   前記インキ転移ロール近接して配置され、前記基板に形成する前記有機発光層のパターンに対応するように作製された凸版がマウントされる版胴と、
   前記インキ転移ロール及び版胴を回転駆動する駆動手段と、
   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装置。
6. 基板に有機エレクトロルミネッセンス素子を構成する少なくとも、有機発光層を凸版印刷法により形成する有機エレクトロルミネッセンス素子の製造装置であって、
   溶剤で希釈された有機発光材料インキを供給するインキ供給手段と、
   前記インキ供給手段によりロール表面に供給された前記有機発光材料インキが均一な膜厚で形成されるインキ転移ロールと、
   前記インキ転移ロール近接して配置され、前記基板に形成する前記有機発光層のパターンに対応するように作製された凸版がマウントされる版胴と、
   前記インキ転移ロール及び版胴を回転駆動する駆動手段と、
   前記版胴にマウントされた凸版に転移した前記有機発光材料インキを前記基板に転写する際に加熱・溶融させる加熱手段と、
   前記駆動手段を駆動制御し、かつ加熱手段の加熱タイミングを制御する制御手段と、
   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装置。
7. 前記凸版は、前記有機発光層を形成するために使用する有機発光材料インキの溶剤に関して耐溶剤性の高いゴムで形成されていることを特徴とする請求項５または６のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造装置。
8. 前記耐溶剤性の高いゴムは、溶解度パラメータ（ＳＰ値）８．０未満の合成ゴムであることを特徴とする請求項７に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造装置。
9. 前記耐溶剤性の高いゴムは、ブチルゴムまたはエチレンプロピレンゴムであることを特徴とする請求項７に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造装置。
10. 前記凸版は、レーザ彫刻法により製版されていることを特徴とする請求項５乃至９のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造装置。
    
    

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