JP2015160397A - グラビアオフセット印刷用ブランケット及びこれを用いた配線パターンの形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】配線用のグラビアオフセット印刷において、ミクロンオーダーの微細な配線を確実に形成することができ、また、低粘度のインキであっても好適に適用することができるブランケット、及びこれを用いた印刷による配線パターンの形成方法を提供する。【解決手段】表面に凹凸が設けられ、前記凹凸の凸部頭頂部が平坦面であるポリジメチルシロキサンからなるブランケットを用いて、前記凹凸のピッチが１０μｍ以下、かつ、深さがグラビア版の凹部の深さよりも小さくなるように構成し、グラビアオフセット印刷により、線幅１００μｍ以下の配線パターンを形成する。【選択図】図５

Description

本発明は、微細な印刷配線の形成に好適に用いられるグラビアオフセット印刷用ブランケット、及び、このブランケットを用いた印刷により微細な配線パターンを形成する方法に関する。

近年、エレクトロニクスデバイスの形成において、印刷技術を利用したプリンテッドエレクトロニクスが注目されている。
従来、電極配線等の印刷には、スクリーン印刷が用いられてきた。しかしながら、スクリーン印刷は、インキがメッシュの間を通り抜けることから、そのメッシュの目開き等の制約を受けるため、印刷される最小線幅は３０〜５０μｍが限界である。

このため、最近は、より微細な線幅で印刷することができるグラビアオフセット方式が注目されている。この方式は、グラビア版の凹部に配置されたインキを一旦ブランケットに転移し、このブランケットから被印刷体にインキを転写する方法である。このように、グラビアオフセット方式は、ブランケットを介した印刷方式であるため、使用することができるインキとブランケットが限定されるという課題を有していた。具体的には、微細な線幅で再現性よく印刷するためには、ブランケットからガラス基板やフィルム基板等のインキを吸収しない被印刷体に、インキを完全転写させる必要があるため、ブランケットの材質としては、ポリジメチルシロキサン等の表面エネルギーが小さいものが用いられる。しかしながら、このような特性のブランケットは、逆に、グラビア版からインキが転移しにくくなるため、良好に転移するインキを使用する必要があり、インキの種類等が制限されることとなる。

また、このようなグラビアオフセット方式でも、従来の方法では、線幅又はスペースが１０μｍ未満での印刷は難しく、また、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のソース・ドレイン電極等の微細なスペースの電極パターンを印刷することは困難であった。なお、ソース・ドレイン電極は、反転印刷法という印刷方式で印刷することができるが、この方式は、インキをブランケットに均一にコーティングした後、非印刷部を凸版で除去し、残ったインクを被印刷体に転写する方法であり、インキの使用量が多い、版の洗浄が煩雑である等の課題を有しており、量産には不向きである。

これに対しては、例えば、特許文献１に、ブランケットの支持層となるアンダーブランケットの圧縮性を調整することにより、ミクロンオーダーの配線パターンを均一な厚みで形成することが記載されている。

また、特許文献２には、凹凸を設けた表面にさらに多数の微小凹部を設けたブランケットにより、インキ転移性及びベタ着肉性を向上させることができることが記載されている。

特開２０１２−８１６２２号公報 特許第２９９６６１０号公報

上記特許文献１は、アンダーブランケットの構成に関するものであるが、ミクロンオーダーの配線パターンの形成は、ブランケット表面の構成によるところが大きい。また、通常のインキの粘度の１／１０〜１／１００程度の低粘度のインキでは、アンダーブランケットの圧縮性の調整のみでは、配線パターンの厚みの均一化を図ることは難しい。
一方、上記特許文献２に記載されたブランケットは、インキの吸収性を有する紙への印刷において、ベタ着肉性を向上させることを目的とするものであり、微細な線幅の配線パターンを印刷するためのものではない。

このため、プリンテッドエレクトロニクスにおけるグラビアオフセット印刷において、微細な配線の形成を好適に行うことができるブランケットが望まれている。

本発明は、上記技術的課題を解決するためになされたものであり、配線用のグラビアオフセット印刷において、ミクロンオーダーの微細な配線を確実に形成することができ、また、低粘度のインキであっても好適に適用することができるブランケット、及びこれを用いた印刷による配線パターンの形成方法を提供することを目的とするものである。

本発明に係るグラビアオフセット印刷用ブランケットは、配線用のグラビアオフセット印刷用ブランケットであって、表面に凹凸が設けられ、前記凹凸の凸部頭頂部が平坦面であることを特徴とする。
このようなブランケットによれば、ミクロンオーダーでの微細な配線印刷が可能となり、細線のエッジも良好に印刷することができる。

前記ブランケットは、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）からなることが好ましい。
このような材質とすることにより、グラビア版からのインキ転移、及び、被印刷体へのインキの転写が良好となり、使用可能なインキの種類の幅も広がる。

本発明に係る配線パターンの形成方法は、上記のブランケットを用いた配線パターン形成方法であって、前記凹凸のピッチが１５μｍ以下、かつ、深さがグラビア版の凹部の深さよりも小さいブランケットを用いて、グラビアオフセット印刷により、線幅１００μｍ以下の配線パターンを形成することを特徴とする。
このような方法によれば、線幅１００μｍ以下の配線パターンを安定的に形成することができる。

また、本発明に係る他の態様の配線パターンの形成方法は、上記のブランケットを用いた配線パターン形成方法であって、前記凹凸の深さがグラビア版の凹部の深さよりも大きく、かつ、前記凹凸の凸部を線幅１００μｍ以下のグラビア版とは異なるパターン形状としたブランケットを用いて、グラビアオフセット印刷により、線幅１００μｍ以下の配線パターンを形成することを特徴とする。
グラビア版とブランケット表面形状との組み合わせによって、例えば、１０μｍ以下のチャネル幅のソース・ドレイン電極パターンを有するＴＦＴ等の微細な電極配線パターンを１度の印刷で形成することができる。

本発明に係るブランケットを用いることにより、配線用のグラビアオフセット印刷において、低粘度のインキであっても、ミクロンオーダーの微細な配線を確実に形成することができる。
また、前記ブランケットを用いた配線パターンの形成方法は、印刷による電極配線パターンの効率化を図ることができ、例えば、有機ＥＬ素子、有機薄膜太陽電池、トランジスタ等の有機エレクトロニクスデバイスの製造の効率化及びコスト低減化にも寄与し得る。

実施例１〜３のブランケットの表面形状の概要を示した図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 実施例４〜６のブランケットの表面形状の概要を示した図である。 図３のＢ−Ｂ断面図である。 実施例２のブランケットを用いて印刷した細線の写真である。 比較例１のブランケットを用いて印刷した細線の写真である。 実施例の試験２において用いたグラビア版の概要を示した図である。 実施例の試験２において用いたブランケットの表面形状の概要を示した図である。 実施例の試験２における印刷パターンの写真である。

以下、本発明について、より詳細に説明する。
本発明に係るグラビアオフセット印刷用ブランケットは、配線用のグラビアオフセット印刷用ブランケットである。そして、前記ブランケットは、表面に凹凸が設けられ、前記凹凸の凸部頭頂部が平坦面であることを特徴とするものである。

従来のブランケットは、表面が平坦面であり、このような平らなブランケットでは、低粘度のインキを用いた際、グラビア版からブランケットへのインキの転移を安定的に行うことが困難であり、微細な線を印刷することは困難である。特に、細線を印刷する場合、エッジの印刷不良が多く見られる。
これに対して、本発明に係るブランケットは、表面に凹凸を形成することにより、微細な配線印刷を可能としたものである。また、前記凹凸の凸部頭頂部が平坦面であることにより、該凸部がグラビア版又は被印刷体から受ける圧力の均一化が図られ、細線のエッジを良好に印刷することが可能となる。

さらに、通常のグラビアオフセット印刷用インキの粘度は、せん断速度γが１００／ｓにおけるせん断粘度ηが３Ｐａ・ｓ程度であるが、本発明においては、このようなインキは勿論こと、通常の１／１０〜１／１００程度の低粘度のインキでも、ミクロンオーダーの微細な配線を形成することが可能となる。したがって、高価なインキを希釈して使用することができるため、配線形成に要するコストの低減化を図ることができるという利点も有している。

前記ブランケット表面の凹凸形状は、特に限定されるものではない。グラビア版に従って均等に印刷するためには、凹凸形状は均一に配置されていることが好ましい。例えば、下記実施例に記載したような円形状の凸部（ドット）又は凹部（ディンプル）を連続的に均一に配列させた状態とすることが好ましい。
なお、前記凹凸形状の形成方法も、特に限定されるものではないが、一般的には、金型による成型加工により形成される。

また、前記ブランケットの材質としては、シリコーン系のものが好適であり、特に、配線用のインキとの親和性、濡れ張力との観点から、ＰＤＭＳが好適に用いられる。ＰＤＭＳからなるブランケットによれば、ブランケットから被印刷体へのインキの転写を良好に行うことができる。しかも、ブランケットの凹凸形状によりグラビア版からブランケットへのインキ転移が改善され、幅広い種類のインキに好適に適用することができる。

上記のブランケットを用いた配線パターン形成方法の一態様は、前記ブランケットの凹凸のピッチが１５μｍ以下、かつ、前記凹凸の深さがグラビア版の凹部の深さよりも小さいブランケットを用いたグラビアオフセット印刷による方法であり、これにより、線幅１００μｍ以下の配線パターンを形成するものである。
このようなブランケットを用いた方法によれば、線幅１００μｍ以下のミクロンオーダーの細線による配線パターンを安定的に形成することができる。

前記ブランケットの凹凸のピッチが１５μｍ超の場合、線幅１００μｍ以下の細線を安定的に印刷できない場合がある。インキの種類や粘度にもよるが、細線をより確実に印刷するためには、前記ピッチは、１０μｍ以下であることが好ましい。
また、前記凹凸の深さは、グラビア版の凹部の深さよりも小さくする。ブランケットの凹凸がグラビア版の凹部よりも深い場合、ブランケットを被印刷体に押圧して転写する際、ブランケット表面の凸部に転移されたインキが凹部に押し出され、被印刷体にインキの抜けが生じ、細線を安定的に印刷することが困難となる。

また、上記のブランケットを用いた他の態様の配線パターン形成方法は、前記凹凸の深さがグラビア版の凹部の深さよりも大きく、かつ、前記凹凸の凸部を線幅１００μｍ以下のグラビア版とは異なるパターン形状としたブランケットを用いたグラビアオフセット印刷による方法であり、線幅１００μｍ以下の配線パターンを形成することを特徴とする。
このような方法によれば、例えば、ＴＦＴの作製において、グラビア版にソース・ドレイン電極パターンを形成し、ブランケットの凸部をチャネル部分のパターン形状に形成しておくことにより、グラビア版とブランケット表面形状との組み合わせによって、１０μｍ以下のチャネル幅のソース・ドレイン電極パターンを１度の印刷で形成することも可能となる。すなわち、ブランケットを被印刷体に押圧して転写する際、ブランケット表面の凸部に転移されたインキが凹部に押し出され、該凸部との接触部における被印刷体のインキの抜けにより、前記ＴＦＴにおける幅の狭いチャネル部分を形成することができる。

この場合は、前記ブランケットの凹凸の深さは、グラビア版の凹部の深さよりも大きくする。ブランケットの凹凸がグラビア版の凹部よりも浅い場合、ブランケット表面の凸部に転移されたインキもそのまま被印刷体に転写されることとなり、前記ＴＦＴにおける幅の狭いチャネル部分等のブランケットに形成したパターン形状を被印刷体に反映させることが困難となる。

なお、本発明に係るブランケットの印刷機へのセッティング及び使用方法は、通常のグラビアオフセット印刷と同様であり、シリンダに巻き付けて使用される。通常、厚さ２ｍｍ程度のクッション層の上に形成され、表面層の厚さは０．５〜０．７ｍｍ程度であり、前記表面層は、加工等の点から、必要に応じて、支持体上に形成される。前記支持体の材質は特に限定されるものではないが、例えば、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレートフィルム等が使用される。また、印刷スピードは、通常、１．５〜３ｍ／秒である。

また、本発明に係る配線パターンの形成方法における被印刷体は、配線形成用基板であり、その材質は特に限定されるものではなく、通常は、インキの非吸収体であり、ガラス、セラミックス、金属等の無機材料や、樹脂フィルム等の有機材料等を適用することができる。
また、インキは、配線形成用であるため、金属等の導電性材料による導電性インキが用いられる。微細な細線を印刷するには、導電性の高い金、銀、銅等による金属ナノ粒子インキや金属マイクロ粒子インキ等も好適に用いることができる。

上記のような本発明に係るブランケットを用いたグラビアオフセット印刷によるパターン配線の形成方法は、例えば、有機ＥＬ素子、有機薄膜太陽電池、トランジスタ等の有機エレクトロニクスデバイスの効率的な製造にも寄与し得る。

以下、本発明を実施例に基づきさらに具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。

（試験１）
図１，２及び下記表１に示すような、表面に円柱状凸部１（ドット）を有するブランケットをＰＤＭＳで作製した。

また、図３，４及び下記表２に示すような、表面に円柱状凹部２（ディンプル）を有するブランケットをＰＤＭＳで作製した。

上記各ブランケットを用いて、グラビアオフセット印刷試験を行った。
グラビア版は、ガラスエッチング版を使用し、版深５μｍとし、線幅１３μｍ、１５μｍ、２０μｍ、４０μｍ、６０μｍ、１００μｍの直線とした。インキは、せん断速度γが１００／ｓにおけるせん断粘度ηが０．０３Ｐａ・ｓの銀インキＡと、せん断速度γが１００／ｓにおけるせん断粘度ηが０．４Ｐａ・ｓの銀インキＢを使用して行った。被印刷体は、ガラス基板とした。印刷スピードは、１．５〜３ｍ／秒とした。
なお、表面が平らな通常のブランケットを比較例１とした。

表面に凹凸が設けられたブランケット（実施例１〜６）を用いた場合は、線幅１３μｍ、１５μｍ、２０μｍ、４０μｍ、６０μｍ及び１００μｍのいずれの細線も良好に印刷することができた。その代表例として、図５に、実施例２のブランケットを用いて印刷した細線の写真を示す。
一方、表面が平らなブランケット（比較例１）を用いた場合は、インキＡの使用時は、線幅が２０μｍ以下の細線は印刷不良であり、インキＢの使用時は線幅１０μｍの細線が印刷不良であった。その一例として、図６に、比較例１のブランケットを用いて、インキＡにより印刷した細線の写真を示す。
以上から、本発明に係るブランケットを用いた場合は、特に、通常のインキよりも低い１／１００程度の低粘度インキを使用してミクロンオーダーの細線を形成する際に有利であることが認められた。

（試験２）
図７に示すようなグラビア版を作製した。図７に示す版は、白い部分が凹部であり、版深３μｍ、２００μｍピッチで同じパターンが繰り返しているガラスエッチング版である。
一方、ブランケットは、図８に示すようなパターンを表面に有するものをＰＤＭＳにより作製した。黒い部分が凸部であり、線幅５μｍ、凹凸深さを５μｍとした。なお、図８に示すパターンは、図７に示すグラビア版のパターンよりも拡大して記載されている。
上記グラビア版及びブランケットを用いて、グラビアオフセット印刷試験を行った。インキは、せん断速度γが１００／ｓにおけるせん断粘度ηが３Ｐａ・ｓの通常の銀インキを使用した。被印刷体は、ガラス基板とした。印刷スピードは、１．５〜３ｍ／秒とした。

図９に、印刷されたパターンの写真を示す。写真の白い部分がインキ転写部分である。ブランケットの凸部に対応する部分においては、ガラス基板にインキが転写されることなく、グラビア版とブランケット表面形状とを掛け合わせたパターンが形成されることが認められた。
本発明に係るブランケットによれば、このようなグラビア版とブランケット表面形状との組み合わせによって、チャネル幅５μｍのソース・ドレイン電極パターン形成を１度の印刷で形成可能であることが認められた。

１ 凸部（ドット）
２ 凹部（ディンプル）

Claims (4)

1. 配線用のグラビアオフセット印刷用ブランケットであって、表面に凹凸が設けられ、前記凹凸の凸部頭頂部が平坦面であることを特徴とするグラビアオフセット印刷用ブランケット。
2. ポリジメチルシロキサンからなる請求項１記載のグラビアオフセット印刷用ブランケット。
3. 請求項１又は２に記載のブランケットを用いた配線パターン形成方法であって、
   前記凹凸のピッチが１５μｍ以下、かつ、深さがグラビア版の凹部の深さよりも小さいブランケットを用いて、グラビアオフセット印刷により、線幅１００μｍ以下の配線パターンを形成することを特徴とする配線パターンの形成方法。
4. 請求項１又は２に記載のブランケットを用いた配線パターン形成方法であって、
   前記凹凸の深さがグラビア版の凹部の深さよりも大きく、かつ、前記凹凸の凸部を線幅１００μｍ以下のグラビア版とは異なるパターン形状としたブランケットを用いて、グラビアオフセット印刷により、線幅１００μｍ以下の配線パターンを形成することを特徴とする配線パターンの形成方法。

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