JP5011667B2 - 印刷物及びその製造方法 - Google Patents
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Description
そして、フォトリソグラフィー方式の上記問題は、基板の大型化に伴い顕著となり、コスト、環境面ともに問題を呈するようになった。この問題を克服する方法として、印刷方式により光学素子を製造する方式が注目されている。例えば、印刷法よって有機EL素子を製造する場合には、R、G、Bの3色の有機発光材料を含むインキを用い、各色を同時に一度の工程で印刷することができる。このため、フォトリソグラフィーと比べ、のインキ材料の無駄もほとんど発生せず、また、同時に3色画素の形成工程が短縮されるため、環境負荷の低減と大幅なコストダウンが期待できる。
また、隔壁をフォトリソグラフィー方式で作製する場合、基板上に撥インキ剤を含む感光性樹脂組成物を塗布し、これを露光現像して隔壁とする際に、隔壁開口部内に存在する撥インキ剤が現像液により充分に除去されず、画素内に撥インキ剤が残存した場合にも、白抜けが発生する(図2(a)〜(e))。
そこで、撥インキ剤を隔壁に密着させて画素内に滲出することを防止し、同時に充分な撥インキ性を保つため、撥インキ剤に片側を樹脂相溶性のあるアルキル基、反対側を撥インキ性のあるパーフルオロアルキル基とし、分子鎖の片側にのみ撥インキ性を付与した化合物を用いる方法も提案されている。
しかし、樹脂相溶性を有する分子鎖と撥インキ性を有する分子鎖が連結した構造を有する化合物を、撥インキ剤として用いても、撥インキ剤が容易に隔壁側面から滲出してしまい、「白抜け」の問題が解決することができなかった。
また、同時に、隔壁の側面から撥インキ剤が滲出することがないことを見出した。そして、このため、該隔壁を有する基板に対して印刷装置でインキを付与したところ、混色、白抜け不良を発生しなかった。
そして、このため、該隔壁を有する基板に対して印刷装置でインキを付与したところ、混色、白抜け不良を発生しなかった。
なお、本発明に係る印刷物は、表示ディスプレイの表示画面を構成する光学部品として好適に利用できる。この場合には、多数の前記領域は表示画面を構成する画素に相当する。また、隔壁には黒色遮光部材を混合して遮光層としての機能を併せ持つことができる。
光学部品としては、例えば、カラー液晶ディスプレイの表示画面を構成するカラーフィルタが例示でき、この場合には、インキ皮膜は透過光を着色する着色層を構成し、この着色層は前記領域ごとに異なる色彩を有する複数色のものである。
また、光学部品として、有機エレクトロルミネセンス素子を例示することもでき、この場合には、インキ皮膜は有機発光材料層を構成する。また、前記領域ごとに異なる色彩を有する複数色の有機発光材料層である。
なお、この外、本発明に係る印刷物として、回路基板、薄膜トランジスタ、マイクロレンズ、バイオチップ等を例示することができる。
また、印刷物がディスプレイの表示画面を構成する光学部品である場合には、この隔壁に遮光性を付与することで、表示画面のコントラストを向上させることができる。いずれの場合であっても、隔壁を構成する樹脂組成物、樹脂バインダーと撥インキ剤とを必須成分として含有する必要がある。
樹脂バインダーは、隔壁を基板に固着して固定すると共に、隔壁に耐インキ性を付与するものである。バインダー樹脂としては、アミノ基、アミド基地、カルボキシル基、ヒドロキシル基を含有している樹脂が好ましい。具体的には、クレゾール−ノボラック樹脂、ポリビニルフェノール樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂等が挙げられる。これらの樹脂バインダーは単独で用いても、2種類以上混合してもよい。
また、撥インキ剤は、隔壁にインキに対する撥インキ性を付与するものである。この撥インキ剤としては、前記樹脂組成物に、樹脂バインダーとの相溶性を示す部位と撥インキ性を有する部位とを有する化合物を用いる必要がある。このような両部位を有する撥インキ剤は、経時的に、あるいは加熱により、隔壁表面に表出する。そして、樹脂バインダーとの相溶性を示す部位を内側に、撥インキ性を有する部位を外側にして、隔壁表面に止まり、その表面に前記した最適な臨界表面張力を付与する。
撥水性を有する部位はフルオロアルキル基を用いることができ、より好ましくは、パーフルオロアルキル基であることがより好ましい。樹脂バインダーとの相溶性を示す部位としては、アルキル基、アルキレン基、ポリビニルアルコールなど公知の親油性のポリマーを用いることができる。
撥インキ剤として、その他に、後述する含フッ素化合物もしくは含ケイ素化合物を同時に用いることができる。前記含フッ素化合物の例として、具体的には、フッ化ビニリデン、フッ化ビニル、三フッ化エチレン等や、これらの共重合体等のフッ化樹脂などを挙げられることができる。また、これらの含フッ素化合物は、単独または二種類以上併用して用いることができる。前記含ケイ素化合物として、主鎖または側鎖に有機シリコンを有するもので、シロキサン成分を含むシリコン樹脂やシリコーンゴムなどを挙げられることができる。また、これらの含ケイ素化合物は、単独または二種類以上併用して用いることができる。さらに、前記含フッ素化合物と含シリコン化合物、あるいはその他のインキ反発性の成分を併用しても良い。
本発明における撥インキ剤は、前記樹脂組成物に対し、好ましくは0.01重量%〜10重量%である。
また、前記黒色遮光部材は、隔壁に遮光性を付与し、表示画面のコントラストを向上させるものである。黒色遮光部材としては、黒色顔料、黒色染料、カーボンブラック、アニリンブラック、黒鉛、鉄黒、酸化チタン、無機顔料、及び有機顔料を用いることができる。これらの黒色遮光部材は単独で用いても、2種類以上混合してもよい。
また、樹脂組成物は、必要に応じて適当な溶媒にて希釈して使用することができる。上記溶媒の一例として具体的には、ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロホルム、アセトン、シクロヘキサノン、エチルアセテート、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、2−ブトキシエタノール、2−エチルエトキシアセテート、2−ブトキシエチルアセテート、2−メトキシエチルエーテル、2−エトキシエチルエーテル、2−(2−エトキシエトキシ)エタノール、2−(2−ブトキシエトキシ)エタノール、2−(2’エトキシエトキシ)エチルアセテート、2−(2−ブトキシエトキシ)エチルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン等を用いることができる。溶媒の使用量は、基板上に印刷又は塗布した際に均質であり、ピンホール、塗りむらの無い塗布膜ができる塗布であることが望ましい。このような溶媒の含有割合として、樹脂組成物の全重量に対し、溶媒量が50〜97重量%になるよう調製することが好ましい。
次に、隔壁の形成は、樹脂組成物を用いて、印刷法、フォトリソグラフィー法、転写法などで形成することができる。隔壁をフォトリソグラフィーによって形成する場合は、樹脂組成物に感光性を付与した感光性樹脂組成物を用いる。また、隔壁を印刷法で形成する場合には熱硬化性樹脂組成物などの樹脂組成物を用いることができる。
まず、前記隔壁を印刷法で形成する場合を説明する。基板上に印刷装置を用いて、樹脂組成物(以下、印刷材料とする)を印刷する。印刷材料は、樹脂バインダーと撥インキ剤を必須成分とし、さらに、架橋剤、溶媒を含む。また、さらに黒色遮蔽部材、前記添加剤を添加してもよい。印刷材料の臨界表面張力は、30〜40mN/mであることがのぞましい。30mN/mより小さいと、印刷された樹脂組成物が基板表面の凹凸の影響を受けやすく、40mN/mを超えると印刷性が悪化する。続いて、印刷材料を100℃〜250℃、3分〜60分の範囲で加熱する。
前記隔壁をフォトリソグラフィー法で形成する場合を説明する。基板上にスピンコーター、スリットコーター等を用いて樹脂組成物(以下、感光性樹脂組成物とする)を塗布する。感光性樹脂組成物は大きくポジ型とネガ型に分類され、ネガ型感光性樹脂組成物の場合、樹脂バインダー、モノマー、光重合開始剤、前記撥インキ剤を含む。ポジ型感光性樹脂組成物の場合、ポジ型感光性樹脂、前記撥インキ剤を含む。これら感光性樹脂組成物には、さらに、必要に応じて、架橋剤、黒色遮蔽部材、顔料、前記添加剤を添加してもよい。感光性樹脂組成物の臨界表面張力は、30〜40mN/mであることがのぞましい。30mN/mより小さいと、塗布された樹脂組成物は基板表面の凹凸の影響を受ける。40mN/mを超えると樹脂組成物の塗布性が悪化する。
前記の方法により、基板上に撥インキ性を有する隔壁を形成し、この隔壁の開口部に印刷装置を用いて、インキを付与し、インキ皮膜を形成する。印刷方式および印刷方法は、凸版印刷、スクリーン印刷、グラビア印刷、反転印刷など公知の印刷方法を用いることができる。例えば、有機エレクトロルミネセンス素子の製造においては、特にフレキソ版を用いた凸版印刷法が好適である。インキ皮膜形成後は必要に応じて、加熱を行い、インキの溶媒を乾燥、硬化することができる。
前記感光性樹脂組成物に適用されるモノマーとしては、ビニル基あるいはアリル基を有するモノマー、オリゴマー、末端あるいは側鎖にビニル基あるいはアリル基を有する分子を用いることができる。具体的には(メタ)アクリル酸及びその塩、(メタ)アクリル酸エステル類、(メタ)アクリルアミド類、無水マレイン酸、マレイン酸エステル、イタコン酸エステル、スチレン類、ビニルエーテル類、ビニルエステル類、N−ビニル複素環類、アリルエーテル類、アリルエステル類、及びこれらの誘導体を挙げることができる。好適な化合物としては、例えばペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ及びヘキサアクリレートなど比較的低分子量の多官能アクリレート等を挙げることができる。これらのモノマーは単独で用いても、2種類以上混合してもよい。モノマーの量は、バインダー樹脂100重量部に対して1〜200重量部の範囲をとることが可能であり、好ましくは50〜150重量部である。
以下、実施例1〜3、比較例1〜3について、表1に示す条件に基づいて、有機EL素子を作製した例について説明する。
(隔壁形成用感光性樹脂組成物の調合)
バインダー樹脂;V259(新日鉄化学社製) 100g
不飽和二重結合を有する化合物;ペンタエリスリトールテトラアクリレート 1.65g
光重合開始剤;オキシム系光重合開始剤(チバスペシャリティケミカル社製CGI−124) 4.95g
分散剤;黒色顔料を分散剤と共に溶剤に分散させた市販の溶液(御国色素社製)EX―2906 159g
撥インキ剤“モディパーF2020”(日本油脂製) (表1欄A参照)
溶剤;プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート 201g
レベリング剤;BYK−330(ビックケミー社製) 0.003g
各成分を上記の割合で混ぜ、攪拌、溶解させることで隔壁形成に用いる感光性樹脂組成物Aを作製した。
基板101として無アルカリガラス(コーニング社製「♯1737」)を用いた。基板101上にスパッタリング法でITO膜を150nm厚で形成した後に、フォトリソグラフィー法及びウェットエッチング法によって、ITO膜をパターンニングし基板側電極層201とした(図4(a))。
前記基板101上に前記感光性樹脂組成物Aを、全面に膜厚5.0μmの薄膜状に塗布し、その後プリベークした。その後格子状のパターンを有するフォトマスクを用いて、超高圧水銀灯により50mJ/cm2で露光を行った。30秒間10%炭酸ナトリウム水溶液にて現像処理を行い、樹脂組成物の隔壁301を形成した(図4(b))。この樹脂組成物の臨界表面張力を測定した結果を表1欄(B)に示す。この樹脂を200℃/10分オーブン加熱した結果得られた臨界表面張力を表1欄(C)に示す。なお、臨界表面張力測定は、表面張力の異なる3液を滴下した際の接触角を測定し,Zismanプロットして行った。
基板上に、3,4−ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)水溶液を、スピンコート法により塗布し、正孔輸送材料層を形成した(図示せず)。
ポリアリーレンビニレンを有機発光材料とするポリアリーレンビニレン1.0重量%のトルエン溶液を印刷用インキとして調整した。基板上に設けられた隔壁の開口部に対して、凸部が120μm、凹部が380μmの縞状樹脂凸版を装備したフレキソ印刷校正機(松尾産業株式会社製)を用いて、前記印刷用インキを印刷し、有機発光層を形成した(図4(c))。実施例1〜3、比較例1〜3のフレキソ印刷工程による混色、白抜けの発生の有無を表1欄Gに示す。
この他の有機発光材料としては、例えば、クマリン系、ペリレン系、ピラン系、アンスロン系、ポルフィレン系、キナクリドン系、N,N’−ジアルキル置換キナクリドン系、ナフタルイミド系、N,N’−ジアリール置換ピロロピロール系、イリジウム錯体系等の有機溶剤に可溶な有機発光材料や該有機発光材料をポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルカルバゾール等の高分子中に分散させたものや、ポリアリーレン系、ポリアリーレンビニレン系やポリフルオレン系などの高分子有機発光材料が挙げられる。
次に、有機発光媒体層4上に、封止側電極層の電子注入層51としてCa膜を5nm厚で形成した。次に、Ca膜が形成された有機発光媒体層4上に、透明電極層52としてITO膜をスパッタリング法により100nm厚で形成した。最後に、UV硬化性樹脂を用いて封止を行い、有機EL素子とした。
101…基板
20…樹脂組成物
201…基板側電極
21…隔壁
22…隔壁開口部
23…インキ皮膜
24…印刷物
30…撥インキ剤
301…隔壁
401…有機発光層
41…インキ
100…凸版
501…封止側電極層
Claims (21)
- 基板と、この基板の表面を多数の領域に区分けする隔壁と、前記多数の領域に、印刷装置を用いて印刷形成されたインキ皮膜と、を有する印刷物において、
前記隔壁を形成するのは、樹脂バインダー、撥インキ剤、架橋剤、及び溶媒からなる樹脂組成物であり、
前記撥インキ剤が、前記樹脂バインダーとの相溶性を示す部位と撥インキ性を有する部位とを有する化合物であり、
前記撥インキ剤を含む前記樹脂組成物は、印刷された後に加熱されるものであり、
前記樹脂組成物の臨界表面張力が30〜40mN/mであり、
前記樹脂組成物を200℃の条件で、10分加熱した後の前記樹脂組成物の臨界表面張力が24〜30mN/mであることを特徴とする印刷物。 - 前記印刷装置が凸版印刷機であることを特徴とする請求項1に記載の印刷物。
- 撥インキ性を有する部位がフルオロアルキル基であることを特徴とする請求項1又は2に記載の印刷物。
- 撥インキ性を有する部位がパーフルオロアルキル基であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の印刷物。
- 樹脂バインダーとの相溶性を有する部位がアルキル基、アルキレン基、ポリビニルアルコール基の主鎖を含む請求項1〜4のいずれかに記載の印刷物。
- 前記隔壁が遮光層であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の印刷物。
- 前記隔壁が黒色遮光部材を含む遮光層である請求項6に記載の印刷物。
- 前記基板が透明基板であり、前記インキ皮膜が着色剤を含有するインキで形成された着色層であり、複数色の着色層を備えたカラーフィルタであることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の印刷物。
- 前記基板が透明基板であり、前記インキ皮膜が有機発光材料を含有するインキで形成された有機発光層であり、複数色の有機発光層を備えた有機エレクトロルミネセンス素子であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の印刷物。
- 基板の表面に、この表面を多数の領域に区分けする隔壁と、前記多数の領域にインキ皮膜とを有する印刷物を製造する方法であって、
(a)基板上に樹脂組成物により隔壁を形成する工程と、
(b)前記基板を加熱する工程と、
(c)印刷装置により多数の前記領域に印刷によりインキ皮膜を形成する工程と、
を含み、
前記樹脂組成物が、樹脂バインダーと、この樹脂バインダーとの相溶性を示す部位と撥インキ性を有する部位とを有する撥インキ剤を含み、
加熱工程前における前記隔壁の臨界表面張力が30〜40mN/mであり、
加熱工程後における前記隔壁の臨界表面張力が24〜30mN/mであることを特徴とする印刷物の製造方法。 - 前記印刷装置が、凸版印刷機であることを特徴とする請求項10に記載の印刷物の製造方法。
- 撥インキ性を有する部位がフルオロアルキル基であることを特徴とする請求項10又は11に記載の印刷物の製造方法。
- 撥インキ性を有する部位がパーフルオロアルキル基であることを特徴とする請求項12に記載の印刷物の製造方法。
- 樹脂バインダーとの相溶性を有する部位がアルキル基、アルキレン基、ポリビニルアルコール基の主鎖を含む請求項10〜13のいずれかに記載の印刷物の製造方法。
- 前記隔壁が遮光層であることを特徴とする請求項10〜14のいずれかに記載の印刷物の製造方法。
- 前記隔壁が黒色遮光部材を含む遮光層である請求項15に記載の印刷物の製造方法。
- 前記隔壁形成工程が、
(a1)基板上に感光性樹脂組成物を塗布する工程と、
(a2)前記基板上の感光性樹脂組成物を、隔壁パターンを有するマスクを通して露光する工程と、
(a3)前記基板を現像し、隔壁以外の不要部分を除去する工程と、を含むことを特徴とする請求項10〜16のいずれかに記載の印刷物の製造方法。 - 前記隔壁形成工程が、
(a3)印刷法により、基板上に樹脂組成物をパターニングし、隔壁を形成する工程であることを特徴とする請求項11〜17のいずれかに記載の印刷物の製造方法。 - 前記(d)前記基板を加熱する工程が150℃〜250℃で加熱する工程であることを特徴とする請求項10〜18のいずれかに記載の印刷物の製造方法。
- 前記基板が透明基板であり、前記インキ皮膜が着色剤を含有するインキで形成された着色層であり、複数色の着色層を備えたカラーフィルタである請求項10〜19のいずれかに記載の印刷物の製造方法。
- 前記基板が透明基板であり、前記インキ皮膜が有機発光材料を含有するインキで形成された有機発光層であり、複数色の有機発光層を備えた有機エレクトロルミネセンス素子であることを特徴とする請求項10〜19のいずれかに記載の印刷物の製造方法。
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