JP2014162128A - 印刷用凸版及びそれを用いた機能性素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高品質の機能性素子を高い生産性で製造するための印刷用凸版、及びそれを用いた機能性素子の製造方法の提供を目的としている。
【解決手段】画線部と非画線部とからなる印刷用凸版であって、前記画線部に隣接する非画線部に隔壁が形成され、また、前記隔壁の高さが、前記画線部の高さの５％以上９５％以下で、またさらには前記画線部と前記隔壁との間隔が、前記画線部の高さの２０％以上１００％以下であることを特徴とする印刷用凸版である。
【選択図】 図４

Description

本発明は、高品質の機能性素子を高い生産性で製造するために用いられる印刷用凸版及びそれを用いた機能性素子の製造方法に関する。

近年、微細な薄膜パターニングによる機能性素子の製造方法として、製造コスト低減や大型化が可能であり生産性に優れる印刷法が用いられている。特にディスプレイ分野においては、有機エレクトロルミネッセンス素子、有機半導体素子、およびカラーフィルター等の光学機能素子などの製造に印刷法を用いる試みがなされている。

具体的な印刷方式としては、凸版印刷法、凹版印刷法、平版印刷法、孔版印刷法、インクジェット法などの各種の方式が用いられる。

これらの各種印刷方式の中で、弾性を有する樹脂やゴムなどの材料からなる印刷用凸版を用いた凸版印刷法は、非常に低い印圧での印刷が可能であることから、高い印圧をかけると破壊されやすいガラス基板、透明電極およびその他の機能性素子が作り込まれた基材への印刷に特に適している。

しかし、凸版印刷法を用いた機能性素子の製造においては書籍や包装材料などの一般的な凸版印刷よりも格段に高い精度が求められるため、要求される印刷精度を満たすことは容易ではなく、印刷精度を改善する種々の方法が提案されている。

例えば、印刷用凸版のパターンをストライプ形状とし、さらに印刷用凸版の画線部上にインキを供給するインキ供給手段として画線部の幅よりピッチの大きいアニロックスロールを用いることで、印刷精度を改善する提案がされている。（特許文献１）

また、インキの粘度を５〜２００ｍＰａ・ｓと比較的低粘度にすることで、印刷用凸版上でのレベリングを促進し、印刷精度を改善する提案がされている。（特許文献１）

また、印刷用凸版のパターンをストライプ形状またはドット形状とし、さらに該パターンの長辺方向を印刷方向に対して一定の角度範囲内とすることで版から被印刷物へのインキ転移を安定化し、印刷精度を改善する提案がされている。（特許文献２）

しからながら、これらの方法を用いてもなお次に述べるような問題点が残り、要求される印刷精度や生産性を満たすことができない場合があった。

第一の問題点は、連続印刷における捨て刷りの発生である。高い生産性を実現するためには連続印刷が不可欠であるが、印刷装置の運転開始後1枚目から品質基準を満たす良品を製造することは難しく、通常は印刷品質が充分安定するまで捨て刷りしてから製品の製造を開始する。捨て刷り品は製品にならないため生産性が低下するほか、捨て刷りに用いられるインキや基材などの材料も無駄になる。

第二の問題点は、インキ転移量のばらつきによる膜厚や線幅のばらつきである。連続印刷による版へのインキ残留、基材のばらつき、インキの不均一性や経時変化、印刷装置の動作のばらつきなど様々な要因によってインキ転移量がばらつくため、印刷された機能性素子の膜厚や線幅にばらつきが生じる。

上記のような、本来求められる印刷品位が得られなくなる問題の要因の一つとして、特に低粘度のインキが用いられる機能性素子の作製においては、印刷用凸版の画線部に供給されたインキが濡れ広がり、さらに非画線部に流れ込むという現象がある。

特開２００９−７８５０１号公報 特開２０１２−２１６５３４号公報

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あり、高品質の機能性素子を高い生産性で製造するための印刷用凸版、及びそれを用いた機能性素子の製造方法の提供を目的としている。

本発明の請求項１に係る発明は、画線部と非画線部とからなる印刷用凸版であって、前記画線部に隣接する非画線部に隔壁が形成されていることを特徴とする印刷用凸版である。

本発明の請求項２に係る発明は、前記隔壁の高さが、前記画線部の高さの５％以上９５％以下であることを特徴とする請求項１に記載の印刷用凸版である。

本発明の請求項３に係る発明は、前記画線部と前記隔壁との間隔が、前記画線部の高さの２０％以上１００％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の印刷用凸版である。

本発明の請求項４に係る発明は、前記画線部のパターンがストライプ形状またはドット形状であることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載の印刷用凸版である。

本発明の請求項５に係る発明は、請求項１乃至４いずれか１項に記載の印刷用凸版を用いたことを特徴とする機能性素子の製造方法である。

本発明の請求項１によれば、前記画線部に隣接する非画線部に隔壁を形成することによって、凸状の画線部に供給されたインキ、特に低粘度のインキを用いた場合のインキの非画線部への濡れ広がりを一定範囲に制限することができる。これによって、インキ転移量のばらつきを低減することができ、高精度な画線の印刷が可能となる。

また、本発明の請求項２によれば、前記隔壁の高さを前記画線部の高さの５％以上９５％以下にすることにより、画線部に供給されたインキが濡れ広がり、さらに前記隔壁を乗り越えて非画線部に侵入することを防止することができる。

また、本発明の請求項３によれば、前記画線部と前記隔壁との間隔を、前記画線部の高さの２０％以上１００％以下にすることにより、濡れ広がったインキを前記隔壁と画線部との間隙に閉じ込める事ができ、インキ転移量のばらつきを低減することができる。

また、本発明の請求項４によれば、前記画線部のパターンをストライプ形状にすることにより高精細な線状パターンを形成することができ、またドット形状にすることにより高精細な微細パターンを形成することができる。

また、本発明の請求項５によれば、本発明の印刷用凸版を用いることにより、微細パターンが要求される高精細な機能性素子を製造することができる。

上記で説明したように、本発明によれば、印刷用凸版の画線部に隣接する非画線部に隔壁を設けることにより、前記画線部に供給されたインキの非画線部への濡れ広がりを一定範囲に制限することができ、インキ転移量のばらつきが小さく、生産性のよい印刷が可能となる。特に低粘度インキが用いられる高精細な機能性素子の製造においては、優れた品質で且つ生産性のよい製造が可能となる。

本発明の一実施形態であるストライプ形状の印刷用凸版の概略図 本発明の一実施形態であるドット形状の印刷用凸版の概略図 従来の印刷用凸版を用いた場合のインキ濡れ上がり現象を説明する図 本発明の印刷用凸版を用いた場合のインキ濡れ上がり現象を説明する図 本発明に係る凸版印刷装置の概略図 本発明に係る印刷用凸版を用いて作製した有機エレクトロルミネッセンス素子パネルの概略図

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、本発明はこれに限るものではなく、図示したものは概略図であり、一部分のみを抜き出して示したものである。

本発明の実施例で用いた凸版印刷装置の概略構成を図５に示した。版胴５５に巻きつけられた印刷用凸版５１の画線部（凸部）上にインキ供給手段によりインキを供給し、次いで定盤５９上に設置された被印刷体５３にインキを転移させて印刷を行う。印圧を安定させ印刷の均一性を高めるため、版胴５５と印刷用凸版５１の間には版下クッション５４を設置することが望ましい。

インキ供給手段としては様々な方式が利用可能であるが、図５にはアニロックスロール５６、ドクターロール５７、インキチャンバー５８を組み合わせた方式を示した。他にも各種インキングロールとドクターブレードを用いた方式やダイコートを用いた方式なども用いることができる。

また図５にはロール形状の版胴５５に設置された印刷用凸版５１と平面の定盤５９上に設置された被印刷体５３の組み合わせを例として示しているが、印刷装置の形式はこれに限定されるものではなく、平面形状の印刷用凸版やロールに支持された可撓性の被印刷体などを適宜組み合わせた種々の形式を用いることができる。

図３は従来の印刷用凸版を用いた場合の、画線部（凸部）上へのインキ供給後の濡れ上がり現象を説明する概念図である。印刷用凸版３１は、版基材３１１上に画線部（凸部）３１２が形成されている。通常、印刷用凸版３１はインキ３２に対する濡れ性が充分良くなるように材料選定や表面処理がなされている。そのため、インキ供給手段によって画線部（凸部）３１２上に供給されたインキ３２は、毛管力によって画線部（凸部）３１２の側面を這い上がり、さらに非画線部（平坦部）３１４にまで濡れ広がることがある。この現象は特にインキが低粘度である場合に顕著である。

凸版印刷法を用いた機能性素子の製造においては、一般的な凸版印刷用インキよりも低粘度なインキを用いることが多い。その理由は、一般に機能性素子の膜厚には最適値が存在し、例えば有機エレクトロルミネッセンス素子中の発光層の場合は乾燥膜厚１００ｎｍ
程度と非常に薄いが、一方で凸版印刷法に適した湿潤膜厚は２μｍ程度以上であるため、溶媒で大幅に希釈した低固形分率のインキを用いるためである。増粘剤などの添加は素子の機能低下を引き起こす可能性があり、また一般に機能性材料は溶解性が低い場合が多いため固形分率を高めることも難しいため、インキを高粘度に調製することが困難な場合が多い。

図３に示したようなインキ濡れ上がりが起こる場合、非画線部（平坦部）３１４での濡れ広がり方は常に一定ではなく、材質、形状および表面粗さのムラなどの影響を受ける。そのため、インキ転移量のばらつきが大きくなり、印刷された機能性素子の膜厚や線幅にばらつきが生じる。また、濡れ広がりに伴う接触線の移動は表面の濡れ履歴によっても異なるため、連続印刷で安定した印刷品質を得るためには捨て刷りが必要となる。

本発明の印刷用凸版は非画線部におけるインキの濡れ広がり範囲を制限する構造を備えるため、上記の膜厚や線幅のばらつきを低減することができ、さらに非画線部におけるインキの濡れ広がりが早期に安定するため、連続印刷における捨て刷り枚数を低減することができる。

非画線部におけるインキの濡れ広がり範囲を制限する構造としては、印刷パターンとしては転写されない隔壁、凹部または濡れ性の悪いインキはじき部などを画線部（凸部）に近接して配置して用いることができる。

図４は本発明の実施例１の印刷用凸版を用いた場合の、画線部（凸部）上へのインキ供給後の濡れ上がり現象を説明する概念図である。平坦部４１４におけるインキ４２の濡れ広がり範囲を制限する構造として画線部（凸部）４１２に近接して配置された隔壁４１３を用いたものである。非画線部（平坦部）４１４におけるインキ４２の濡れ広がり範囲が隔壁４１３によって一定範囲に制限されるため、上述した膜厚および線幅のばらつき低減や連続印刷の捨て刷り低減の効果が得られる。

前記隔壁の高さは、近接する画線部（凸部）の高さの５％以上９５％以下であることが望ましく、近接する画線部（凸部）の高さの１０％以上５０％以下が特に好適である。これは前記隔壁の高さが低すぎるとインキの濡れ広がり範囲を制限する効果が不十分となり、前記隔壁の高さが高すぎると前記隔壁に付着したインキが被印刷体に付着して印刷品質が低下したり、印刷用凸版の洗浄性が悪化するなどの問題が生じやすくなるためである。

また画線部（凸部）と近接する隔壁との間隔は、前記画線部（凸部）の高さの２０％以上１００％以下であることが望ましい。これは、間隔が小さすぎるとインクが隔壁を乗り越えて濡れ広がりやすくなり、間隔が大きすぎるとインキの濡れ広がり範囲を制限する効果が不十分となるためである。

本発明の印刷用凸版は特定のパターンに限定されず利用可能であるが、代表的なパターンとしてはストライプ形状やドット形状で好適に利用可能である。またドット形状のドットひとつの形は線分状、矩形、円、楕円やそれらの組み合わせなど様々なものを利用可能である。

本発明の印刷用凸版を用いた機能性素子の製造方法は、Ｅ型粘度計で測定した剪断速度２００／秒におけるインキの粘度が１００ｍＰａ・ｓ以下である場合に効果的であり、５０ｍＰａ・ｓ以下である場合に特に有用である。これは、インキが低粘度なほどインキの濡れ広がりが顕著になるためである。

本発明の印刷用凸版を用いた機能性素子の製造方法は、有機半導体や、液晶カラーフィ
ルターを始めとする光学素子の製造に用いることができるが、特に有機エレクトロルミネッセンス素子に用いると効果が大きい。これは、有機エレクトロルミネッセンス素子を凸版印刷法で作る際には、通常、比較的低粘度のインキを用いて、精度良く、不純物の混入なく、高価な材料を無駄なく印刷する必要があるためである。

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。

＜実施例１＞
＜印刷用凸版の作製＞
感光性樹脂を用いて、図１に示すようなストライプ形状の印刷用凸版を作製した。なお、作製した印刷用凸版は、画線部（凸部）１１２の幅は４０μｍ、高さは４０μｍである。また、隔壁１１３は画線部１１２から２０μｍの間隔で、幅は２０μｍ、高さは１０μｍで形成した。

＜被印刷体＞
被印刷体としては下記構成のものを用いた。
図６に示すような、隔壁６１６（ポリイミド）、画素電極６１７および正孔輸送層６１８（膜厚４０ｎｍの酸化モリブデン膜）をＴＦＴ基板６１５上に作製し、被印刷体６３とした。

＜発光層の印刷＞
図５に示すような凸版印刷装置を用いて、上記で作製した印刷用凸版５１を版下クッション５４に挟んで、ストライプ形状が印刷方向と平行になるよう版胴５５に巻きつけ、アニロックスロール５６、ドクターロール５７およびインキチャンバー５８を組み合わせたインキ供給手段によって、印刷用凸版５１の画線部（凸部）上に下記の発光層インキを供給し、被印刷体５３上で版胴５５を転動させて印刷を行った。

＜発光層インキ＞
ポリ［２−メトキシ−５−（２’−エチル−ヘキシロキシ）−１，４−フェニレンビニレン］（ＭＥＨＰＰＶ）溶液を用いた。Ｅ型粘度計で測定した剪断速度２００／秒における発光層インキの粘度は４２ｍＰａ・ｓであった。

図６に示すように、上記で形成された発光層６１９の上に、さらに対向電極６２０を形成し、図示しない封止キャップおよび接着剤を用いて密閉封止し有機エレクトロルミネッセンス素子パネルを作製した。

＜実施例２＞
図２に示すドットパターン（長辺７０μｍ、短辺４０μｍ、高さ５０μｍ）の印刷用凸版を用い、ドットパターンの長辺が印刷方向と平行になるよう、版下クッション５４を挟んで版胴５５に巻きつけた以外は、実施例１と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子パネルを作製した。

＜比較例１＞
印刷用凸版に隔壁を設けないこと以外は、実施例１と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子パネルを作製した。

＜比較例２＞
印刷用凸版に隔壁を設けないこと以外は、実施例２と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子パネルを作製した。

＜評価＞
実施例１，２及び比較例１，２で作製した有機エレクトロルミネッセンス素子パネルを用いて、発光ムラ及び画素部の膜厚を評価した。評価結果を以下の表１に記す。
・発光ムラ〜連続印刷での点灯による発光ムラの目視確認により評価した。
・画素部の膜厚〜画素内の膜厚を測定し、平均値及び標準偏差を評価した。

＜比較結果＞
以上に示したように、実施例１と比較例１、および実施例２と比較例２の結果から、本発明の印刷用凸版を用いることにより、連続印刷における捨て刷り枚数低減および膜厚と線幅のばらつき低減の効果が得られ、発光ムラのない有機エレクトロルミネッセンス素子パネルを生産性良く製造することが可能となった。

本発明の印刷用凸版を用いた機能性素子の製造方法は、連続印刷の生産性を向上させ、かつ膜厚や線幅のばらつきの少ない高精度な素子を製造することができるので、有機半導体素子およびカラーフィルター等の光学機能素子の製造などに用いることができ、特に有機エレクトロルミネッセンス素子の製造に有用である。

３１、４１、５１…印刷用凸版
１１１、２１１、３１１、４１１…版基材
１１２、２１２、３１２、４１２…画線部（凸部）
１１３、２１３、４１３…隔壁
１１４、２１４、３１４、４１４…非画線部（平坦部）
３２、４２…インキ
５３、６３…被印刷体
５４…版下クッション
５５…版胴
５６…アニロックスロール
５７…ドクターロール
５８…インキチャンバー
５９…定盤
６１５…ＴＦＴ基板
６１６…隔壁
６１７…画素電極
６１８…正孔輸送層
６１９…発光層
６２０…対向電極

Claims (5)

1. 画線部と非画線部とからなる印刷用凸版であって、前記画線部に隣接する非画線部に隔壁が形成されていることを特徴とする印刷用凸版。
2. 前記隔壁の高さが、前記画線部の高さの５％以上９５％以下であることを特徴とする請求項１に記載の印刷用凸版。
3. 前記画線部と前記隔壁との間隔が、前記画線部の高さの２０％以上１００％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の印刷用凸版。
4. 前記画線部のパターンがストライプ形状またはドット形状であることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載の印刷用凸版。
5. 請求項１乃至４いずれか１項に記載の印刷用凸版を用いたことを特徴とする機能性素子の製造方法。