JP2014065222A - 有機ｅｌパネル製造用印刷機および有機ｅｌパネルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
膜厚ムラの少ない、高品位の高分子有機ＥＬ素子を安価に生産できる有機ＥＬ用印刷機を提供する。
【解決手段】
被印刷基板を載置する定盤と、凸版が設置され定盤上に配置される回転式の版胴と、版胴に臨むように配置されたアニロックスロールと、アニロックスロールの一部を収容しアニロックスロールにインキを供給するクローズドチャンバーを備え、クローズドチャンバー内部にアニロックスロール上に供給されたインキを掻き取るドクターロールを二つ配置し、インキをクローズドチャンバーから露出するアニロックスロールの周面部分を介して凸版に供給する凸版印刷機において、クローズドチャンバーから露出するアニロックスロールの周面部分の面積がアニロックスロールの周面の全ての面積の１０％以上３０％以下であることを特徴とする有機ＥＬパネル製造用印刷機とした。
【選択図】図２

Description

本発明は、高分子系有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）材料を溶剤に溶解してなるインキを基板上に印刷することにより高分子系有機ＥＬディスプレイパネルを製造する印刷機に関する。

近年、携帯電話機、ＰＤＡ（携帯情報端末）、モバイルパソコン、車載用ナビゲーションシステム等における表示素子として、薄型、低電力、高輝度表示等の特徴を備える有機ＥＬ素子が注目されている。
この有機ＥＬ素子は、例えば陽極（透明導電膜、ＩＴＯ膜）と、有機発光体を含有する発光層と、陰極（金属電極）とを透明基板上に積層したものである。

有機ＥＬ素子の発光層は、通常、低分子有機発光体を真空蒸着させることによって形成される。この場合、蒸着装置の原理上、有機ＥＬ素子の大型化に限界がある。
そこで、高分子有機発光体を溶剤に溶解し分散させてインキ化し、公知の印刷方式にて発光層を形成する試みが提案されている（例えば特許文献１、２参照）。
この印刷法は、量産性に優れ、製造コストを低く抑えることが可能であり、具体的な印刷方式としては、オフセット印刷やグラビア印刷等が挙げられている。

フレキソ印刷は、ゴム又は樹脂からなるフレキシブルな凸版と、アニロックスロールと呼ばれる表面に細かい凹部が彫刻されたインキ付けロールと、溶剤乾燥型のインキとを用いた印刷方式であり、従来から包装紙等の簡単な印刷物の印刷に広く使用されている。このフレキソ印刷は、特に膜厚が０．０１〜０．２μｍ程度の薄くて安定した印刷層を形成するのに適している。

また、フレキソ印刷は印圧がかかる凸版部に柔軟性があり、更に、キスタッチと呼ばれるごく低印圧での印刷であることから、ガラス基板や高圧をかけることによって特性が破壊される透明電極等が成膜された基板に対する印刷にも適している。このため、有機ＥＬ素子の発光層の形成に特に適した印刷方法である。

有機ＥＬ素子の発光層を印刷する印刷機のインキ供給装置では、インキ溶剤の揮発を抑えるためにインキの供給を密閉系で行い、かつアニロックスロール表面でのインキの乾燥を防ぐためにアニロックスロールの下部周面をインキ壷のインキ溜りに浸漬しつつ回転させ、常にアニロックスロール表面を濡らしておく必要がある。

このために、クローズドチャンバーと呼ばれる密閉構造のインキ壷にインキを供給して、その中にアニロックスロールの下部周面を浸漬しつつ回転させ、かつクローズドチャンバーから露出したアニロックスロールの上部周面において、余分なインキをドクターにて掻き取ってフレキソ版上（凸版上）にインキを塗布する方式が用いられていた。

特開２００１−１８５３５２号公報 特開２００５−５９３４８号公報

しかし、このインキ塗布方式ではアニロックスロールが大気に触れる時間が長い場合、アニロックスロール表面でインキの乾燥が起こり、固形分の析出による異物の発生やアニロックスセル内の局所的な粘度上昇による印刷物の膜厚ムラの発生といった不具合が生じていた。

また、表面でインキの乾燥の進んだアニロックスロールがインキ壷で浸漬する時間が短すぎる場合、一部は再溶解を起こすが、すべて再溶解することはできていなかった。

このように、アニロックスロールのセル内に残存するインキは、印刷を繰り返す度に濃縮を引き起こし、その結果、印刷安定性を落とし、膜厚ムラや異物の発生を引き起こし、印刷品位が低下していた。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、その目的は、印刷品位の高い、高分子有機ＥＬ素子を安価に生産できる有機ＥＬ用印刷機を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、被印刷基板に微細パターンを印刷する印刷機であって、前記被印刷基板を載置する定盤と、凸版が設置され前記定盤上に配置される回転式の版胴と、前記版胴に臨むように配置されたアニロックスロールと、前記アニロックスロールの一部を収容し前記アニロックスロールにインキを供給するクローズドチャンバーを備え、前記クローズドチャンバー内部に前記アニロックスロール上に供給された前記インキを掻き取るドクターロールを二つ配置し、前記インキを前記クローズドチャンバーから露出する前記アニロックスロールの周面部分を介して前記凸版に供給する凸版印刷機において、前記クローズドチャンバーから露出する前記アニロックスロールの周面部分の面積が前記アニロックスロールの周面の全ての面積の１０％以上３０％以下であることを特徴とする有機ＥＬパネル製造用印刷機とした。

本発明の有機ＥＬ用印刷機においては、アニロックスロール上のインキをクローズドチャンバー内のドクターロールにてドクタリングできれば、アニロックスロールが大気と接触する周面積を極力減らすことができ、アニロックスロールの周面の大気と接触する部分がアニロックスロールの全周面の１０％以上３０％以下とすることでアニロックスロール表面の乾燥を抑制できる。

また、クローズドチャンバーに収容されたアニロックスロールの周面部分をインキに浸漬状態にすることでアニロックスロールセル内のインキを再溶解することができる。
これにより、この方式の印刷機により高分子有機発光層を印刷してなる有機ＥＬ素子は膜厚ムラの少ない、高品位の高分子有機ＥＬ素子を安価に生産することが可能となる。

本発明にかかる有機ＥＬ用印刷機を有機ＥＬ表示素子の発光層印刷に好適なフレキソ印刷機に適用した場合のフレキソ印刷機の全体構成を示す概略図である。 本実施の形態における印刷機のインキ転写時の動作を示す概略図である。

以下、本発明にかかる有機ＥＬ用印刷機の実施の形態について図面を参照して説明する。
なお、本発明にかかる有機ＥＬ用印刷機は、以下に説明する実施の形態に限定されるものではない。

図１は本発明にかかる有機ＥＬ用印刷機を有機ＥＬ素子の発光層印刷に好適なフレキソ印刷機に適用した場合のフレキソ印刷機の全体構成を示す概略図、図２は本実施の形態における印刷機のインキ転写時の動作を示す概略図である。

この実施の形態に示すフレキソ印刷機は、図１及び図２に示すように、回転式の版胴１１、発光パターン形成用の凸版（フレキソ版）１２と、支持基台１３と、定盤１４と、被印刷基板１５と、インキ供給手段１６と、インキ補充手段１７とを含んで構成されている。

版胴１１は定盤１４上に配置されるものであり、定位置に回転可能に支持されている。
凸版（フレキソ版）１２は、版胴１１の周面に装着されている。
支持基台１３は、版胴１１の下方に位置して水平に設置されている。
定盤１４は、支持基台１３上に案内１３ａを介して版胴１１の回転軸線１１ａと直角な水平方向に移動可能に設置されている。

被印刷基板１５は定盤１４上に載置されている。インキ供給手段１６は凸版１２の表面に発光層用のインキを供給するものである。インキ補充手段１７はインキ供給手段１６にインキを定期的に供給するものである。また、図２に示すように、前記インキ供給手段１６は、凸版１２と被印刷基板１５との接触点１２ａ（版胴１１の直下）から版胴１１の回転方向（矢印Ｆの方向）と反対の方向へ９０°の角度範囲内に位置して版胴１１の周面と対向するように配設されている。

詳細に説明すると、図２に示すように、インキ供給手段１６は、アニロックスロール１６１と、クローズドチャンバー１６２と、ドクターロール１６３ａとドクターロール１６３ｂを含んで構成されている。

ドクターロール１６３ａはクローズドチャンバー１６２のより内部に配置してあり、アニロックスロール１６１と密着することにより、クローズドチャンバー内のインキ溜り１６２ａをほぼ密閉空間としている。且つ、ドクターロール１６３ａはインキ１０のプレドクタリングを行ない、かつインキ溜り１６２ａからインキがあふれない様抑えるものであり、クローズドチャンバー１６２のより外部に配置してあるドクターロール１６３ｂにおいてアニロックスロール１６１の表面に付着した余分なインキを掻き落とす（本ドクタリング）。ここで掻き取ったインキはドクターロール１６３ａ側のクローズドチャンバー１６２に落ちるようにする。
なお、本発明の実施の形態においては、クローズドチャンバー内に２つのドクターロールを２つ備えた場合について説明したが、必要に応じてドクターロールを２つ以上備えていても良い。

アニロックスロール１６１は、版胴１１の回転軸線と平行にかつ凸版１２の版面１２ｂと接触するように版胴１１に臨ませて配置され発光層用のインキ１０を凸版１２の版面１２ｂに供給するものである。

アニロックスロール１６１は、版胴１１の周方向（凸版１２の周方向）において、凸版１２の接触点１２ａすなわち印刷開始端１２ａから版胴１１の回転方向と反対の方向に９０°の角度範囲内に位置している。言い換えると、アニロックスロール１６１は、版胴１１の周方向（凸版１２の周方向）において、印刷開始端１２ａと、この印刷開始端１２ａから版胴１１の周方向において回転方向（矢印Ｆの方向）と反対の方向へ９０°変位した箇所との間の角度範囲内に位置している。

クローズドチャンバー１６２は、アニロックスロール１６１の全周面のうちの後述するクローズドチャンバーに収容された周面部分（アニロックスロール１６１の全周面のうちの下方に位置する周面部分）を浸漬状態に維持するインキ溜り１６２ａを有するものである。

クローズドチャンバー１６２の内部には有機発光材料を溶解したインキが収容されるため、クローズドチャンバー１６２の内部は窒素やアルゴン等の不活性ガスを充填させることが好ましい。また、クローズドチャンバー内部のインキの粘度や乾燥状態の制御のためにインキ溶媒蒸気を噴霧する機構を設けても良い。

本ドクタリング後に凸版１２に対するインキの供給は、クローズドチャンバーから露出するアニロックスロール１６１の周面部分を介してなされる。前記アニロックスロール１６１と凸版１２とが当接する位置は、インキ供給手段１６が定盤１４及び基板１５と干渉しない限り、出来るだけ版胴１１の直下、すなわち版胴１１の回転に伴い凸版１２と被印刷基板１５との接触点１２ａに近い方が、凸版１５へのインキ供給位置から接触点１２ａまでの間の距離を短くできると同時に凸版１２の版面１２ｂにインキが塗布されている時間が短くなるため有利である。

前記アニロックスロール１６１は版胴１１の周速と同一の周速で回転されるものであり、このアニロックスロール１６１の外周面には、図２に示すように、インキを保持するための細かいレリーフ（凹部）１６１ａが彫刻されている。

アニロックスロール１６１の外周面にレリーフ１６１ａが彫刻されているため、版胴１２との周速が異なると凸版１２の版面１２ｂにダメージを与えることが懸念される。そこで、上述のようにアニロックスロール１６１と版胴１１との周速を同一にすることにより、凸版１２の版面１２ｂに対するダメージの防止が図られている。このドクターロールの形状はロール状に限らず、刃状のものでもかまわない。

図１に示すように、前記インキ補充手段１７は、インキタンク１７１及びインキ補充ポンプ１７２を備え、このインキタンク１７１とクローズドチャンバー１６２との間はインキ補充ポンプ１７２を介してインキ補充用チューブ１７３により接続されている。

そして、インキ補充ポンプ１７２を印刷回数に応じて定期的に駆動することによりクローズドチャンバー１６２にインキタンク１７１からインキを供給し、インキ溜り１６２ａのインキ量や粘度を一定に維持できるようになっている。また、逆にインキ溜り１６２ａのインキをクローズドチャンバー１６２から吸い出す機構も設けて、インキ溜り１６２ａのインキを交換できる方式にしてもよい。

次に、本実施の形態による有機ＥＬ用フレキソ印刷機のインキ転写の動作について図１及び図２を用いて説明する。被印刷基板１５へのインキ転写に際しては、図１に示すように、インキを転写される被印刷基板１５は定盤１４上に固定され、この定盤１４を版胴１１の直下に移動する。これと同時に版胴１１を定盤１４の移動速度と同じ周速で回転する。

この時、版胴１１に設置された凸版１２は、版胴１１の回転に伴ってアニロックスロール１６１と当接し、アニロックスロール１６１表面のレリーフ１６１ａ内のインキが凸版１２の版面１２ｂに塗布される。

その後、凸版１２の版面１２ｂに塗布されたインキは、版胴１１の直下まで回転した時点で、言い換えると、接触点１２ａで被印刷基板１５上に転写される。
これにより、インキ供給手段１６から凸版１２へのインキ１０の転移と凸版１２から被印刷基板１５へのインキ１０の転写を同時に行うことができる。

上記フレキソ印刷機の印刷において、クローズドチャンバーから露出したアニロックスロール１６１の表面は乾燥し易く、レリーフ１６１ａ内のインキが固まると、インキ供給量にムラが生じる。

そこで、アニロックスロール１６１の周面がクローズドチャンバーから露出し、大気と接触する部分の面積が前記アニロックスロール１６１の全周面の面積の１０％以上３０％以下となるようにすることで、アニロックスロールセル内のインキの乾燥抑制が見込める。

なお、アニロックスロール１６１がクローズドチャンバー１６２の外方に露出する部分の面積がアニロックスロール１６１の全周面の面積の１０％未満であると、アニロックスロール１６１から凸版１２へインキを転移するための領域を確保することが困難となる。
また、アニロックスロール１６１がクローズドチャンバー１６２の外方に露出する部分の面積がアニロックスロール１６１の全周面の面積の３０％よりも大きいと、アニロックスロール１６１表面の乾燥が進み、膜厚ムラが生じて高品位の高分子有機ＥＬ素子を得る上で不利となる。

また、アニロックスロール１６１がクローズドチャンバー１６２の外方に露出する部分の面積がアニロックスロール１６１の全周面の面積の１０％以上３０％以下であると、アニロックスロール１６１表面の乾燥の抑制と、ドクター１６３を設置する領域及びアニロックスロール１６１から凸版１２へインキを転移するための領域の確保とをより効率的に両立する上で有利となる。

このように、アニロックスロール１６１の表面を周期的にインキ溜り１６２ａに浸漬して濡らしておくように、インキ転写時以外の待機時間もアニロックスロール１６１の回転を続けるのが望ましい。そこで、インキ転写時以外で凸版１２の版面１２ｂにインキを塗布しないように、アニロックスロール１６１もしくはインキ供給手段１６全体が、版胴１１から退避する機構を設けると良い。

または、版胴１１を昇降できる構成にし、インキ転写時以外の待機時間中は版胴１１を上昇させて凸版１２をアニロックスロール１６１から離間し、インキ転写時は版胴１１を下降して凸版１２をアニロックスロール１６１と当接する方式であってもよい。

例えば、版胴１１は、凸版１２をアニロックスロール１６１に当接させる当接位置と、凸版１２をアニロックスロール１６１から離間させる非当接位置とに変位可能に構成されていてもよい。あるいは、アニロックスロール１６１と版胴１１とを相対的に離間接近させる離間接近機構を設けてもよい。あるいは、凸版１２が設置されていない版胴１１の面をアニロックスロール１６１に当接されない形状に構成し、待機時間中は、この当接されない形状部分をアニロックスロール１６１に対面させる方式にしてもよい。

例えば、版胴１１の周面のうち凸版１２が設けられていない周面部分は凸版１２よりも半径方向内側に変位した非当接部（前記当接されない形状部分）とし、版胴１１を、凸版１２をアニロックスロール１６１に当接させる当接位置と、非当接部をアニロックスロール１６１に対面させる非当接位置との間で回転するように設けてもよい。

また、本実施の形態では、定盤１４が版胴１１の下を水平方向に移動する方式について説明したが、本発明はこれに限らず、定盤１４が固定され、版胴１１とインキ供給手段１６が水平方向に移動する方式でも同様にインキの転写ができる。

さらに、本実施の形態では、有機ＥＬ素子の製造に用いる有機ＥＬ用印刷機について説明したが、有機ＥＬ素子の製造だけでなく、その他微細な印刷パターンを形成するものに応用しても良く、例えば、薄膜トランジスタの半導体や各種電極パターンなどの微細な構造を有する電子デバイスの製造に用いることが可能である。

（実施例１）
次に、本発明の実施例について説明する。
ここでは、以下のような実施例１と比較例１について試作と測定を行った。
まず、３００ｍｍ角のガラス基板の上に、スパッタ法を用いてＩＴＯ（インジウム-錫酸化物）薄膜を形成し、フォトリソ法と酸溶液によるエッチングでＩＴＯ膜をパターニングして、対角５インチサイズのディスプレイが２面取れるように画素電極を形成した。ディスプレイ１面当たりの画素電極のラインパターンは、線幅４０μｍ、スペース２０μｍでラインが１９５０ライン形成されるパターンとした。

次に絶縁層を以下のように形成した。
まず、画素電極を形成したガラス基板上にポリイミド系のレジスト材料を全面スピンコートした。スピンコートの条件を１５０ｒｐｍで５秒間回転させた後、５００ｒｐｍで２０秒間回転させ１回コーティングとし、絶縁層の高さを１．５μｍとした。全面に塗布したフォトレジスト材料に対し、フォトリソ法により画素電極の間にラインパターンを有する絶縁層を形成した。

次に、正孔輸送インキとしてＰＥＤＯＴ溶液であるバイトロンＣＨ−８０００を用いて調液しインキの固形分濃度１．５％、粘度１５ｍＰａ・Ｓ、蒸気圧１．１ｋＰａのインキを用意し、スリット法にて基板全面に正孔輸送層を形成した。
その後、画素領域外の不要部をウエスで拭き取り、２００°Ｃ、３０分大気中で乾燥を行い正孔輸送層を形成した。このときの膜厚は５０ｎｍとなった。

次に、有機発光材料であるポリフェニレンビニレン誘導体を濃度２％になるようにトルエンに溶解させた有機発光インキを用い、絶縁層に挟まれた画素電極の真上にそのラインパターンにあわせて有機発光層を凸版印刷法で印刷を行った。
このとき、アニロックスロール１６１の周面の大気と接触する部分がアニロックスロール１６１の全周面の１０％とし、大気と接触しない部分を９０％とした。また、７５０線／インチのアニロックスロール１６１及び水現像タイプの感光性樹脂版を使用し、図示されていない洗浄装置を用いて印刷版の洗浄を行った。
この結果、印刷、乾燥後の有機発光層の膜厚は８０ｎｍとなった。

同様にして、連続的に有機発光層の印刷を５００回繰り返し形成した。
そして、５００回目に形成された有機発光層に対し、パターニング状態の確認を行った。

その上にＣａ、Ａｌからなる陰極層を画素電極のラインパターンと直交するようなラインパターンで抵抗加熱蒸着法によりマスク蒸着して形成した。
最後にこれらの有機ＥＬ構成体を、外部の酸素や水分から保護するために、ガラスキャップと接着剤を用いて密閉封止し、有機ＥＬディスプレイパネルを作製した。
これにより得られた有機ＥＬディスプレイパネルの表示部の周辺部には各画素電極に接続されている陽極側の取り出し電極と、陰極側の取り出し電極があり、これらを電源に接続することにより、得られた有機ＥＬディスプレイパネルの点灯表示確認を行い、発光状態のチェックを行った。

（比較例１）
アニロックスロールの周面の大気と接触する部分がアニロックスロールの全周面の５０％とし、大気と接触しない部分を５０％とした印刷機にした以外は実施例１と同様とした。

以上のような実施例１及び比較例１での有機発光層のラインパターン形状の評価結果と、作製した有機ＥＬディスプレイの表示状態の評価結果を表１に示す。

表１から、比較例に比べて本発明の実施例で良好な結果が得られることが分かる。

１０ インキ
１１ 版胴
１２ 凸版
１２ａ 凸版と被印刷基板との接触点
１２ｂ 版面
１３ 支持基台
１４ 定盤
１５ 被印刷基板
１６ インキ供給手段
１６１ アニロックスロール
１６１ａ レリーフ（凹部）
１６２ クローズドチャンバー
１６２ａ インキ溜り
１６３ａ クローズドチャンバーのより内部に位置するドクターロール
１６３ｂ クローズドチャンバーのより外部に位置するドクターロール
１７ インキ補充手段
１７１ インキタンク
１７２ インキ補充ポンプ
１７３ インキ補充用チューブ

Claims (5)

1. 被印刷基板に微細パターンを印刷する印刷機であって、
   前記被印刷基板を載置する定盤と、
   凸版が設置され前記定盤上に配置される回転式の版胴と、
   前記版胴に臨むように配置されたアニロックスロールと、
   前記アニロックスロールの一部を収容し前記アニロックスロールにインキを供給するクローズドチャンバーを備え、
   前記クローズドチャンバー内部に前記アニロックスロール上に供給された前記インキを掻き取るドクターロールを二つ以上配置し、
   前記インキを前記クローズドチャンバーから露出する前記アニロックスロールの周面部分を介して前記凸版に供給する凸版印刷機において、
   前記クローズドチャンバーから露出する前記アニロックスロールの周面部分の面積が前記アニロックスロールの周面の全ての面積の１０％以上３０％以下である、
   ことを特徴とする有機ＥＬパネル製造用印刷機。
2. 前記クローズドチャンバーに収容された前記アニロックスロールのドクタリング部以外の周面部分は、前記クローズドチャンバー内のインキに浸漬されている、
   ことを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬパネル製造用印刷機。
3. 前記インキは高分子系有機ＥＬ材料を溶剤に溶解してなる、
   ことを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬパネル製造用印刷機。
4. 前記アニロックスロールと前記版胴とを相対的に離間接近させる離間接近機構が設けられている、
   ことを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬパネル製造用印刷機。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の有機ＥＬパネル製造用印刷機を用いることを特徴とする有機ＥＬパネルの製造方法。

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