(57)【要約】【課題】インクを全面に塗布することができ、基板上に微細なパターンを形状精度の良い状態で転写することを可能にする印刷版とそれを用いた印刷方法を提供する。【解決手段】印刷版５の印刷面において、親液性の材料から構成される第１親液性領域１と、撥液性の材料から構成される第１撥液性領域２と、第１親液性領域１および第１撥液性領域２を囲むように配置され、親液性の材料から構成される第２親液性領域３とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にパターンを印刷する際に使用される印刷版であって、
前記印刷版の印刷面において、
親液性の材料から構成される第１親液性領域と、
撥液性の材料から構成される第１撥液性領域と、
前記第１親液性領域および前記第１撥液性領域を囲むように配置され、親液性の材料から構成される第２親液性領域と
を備える、印刷版。
【請求項２】
前記第１撥液性領域の大きさが５０μｍ×５０μｍ以上５００μｍ×５００μｍ以下である、請求項１に記載の印刷版。
【請求項３】
前記撥液性の材料がシリコーン系樹脂である、請求項１または２に記載の印刷版。
【請求項４】
前記第１親液性領域および前記第２親液性領域が同一の親液性の材料から構成される、請求項１から３のいずれかに記載の印刷版。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の印刷版を用いた印刷方法であって、
前記印刷版の印刷面にインクを塗布する工程と、
転写用のブランケットとインクが塗布された前記印刷版とを当接させて、前記第１撥液性領域上に塗布されたインクを該ブランケット上に転写する工程と、
インクが転写された前記ブランケットと前記基板とを当接させて、インクを前記基板上に転写させる工程とを備える、印刷方法。
【請求項６】
請求項１から４のいずれかに記載の印刷版を用いた印刷方法であって、
転写用のブランケットにインクを塗布する工程と、
前記印刷版の印刷面と前記ブランケットとを当接させて、前記第１親液性領域上にインクを転移させる転移工程と、
前記転移工程後の前記ブランケットと前記基板とを当接させて、前記ブランケット上に残存するインクを前記基板上に転写させる工程とを備える、印刷方法。
【請求項７】
前記第１撥液性領域において接触角が３０°以上８０°以下となるインクを用いた、請求項５または６に記載の印刷方法。
【請求項８】
請求項５から７のいずれかに記載の印刷方法によって、前記基板上に形成される印刷パターン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上にパターンを印刷する際に使用される印刷版およびそれを用いた印刷方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
印刷法において、インクの糸引き現象を無くして、ホトリソ法に近い高品質の印刷物を得るパターン形成方法を開示した先行文献として、特許文献１がある。特許文献１に記載された印刷法を図１１を用いて説明する。図１１は、従来のパターン形成方法を説明する模式図である。従来のパターン形成方法では、まず、図１１(Ａ)に示すように、インクと親液性を有する親液層１０１、および、インクと撥液性を有する撥液層１０２を、印刷版１０３上に形成する。その印刷版１０３の上面全体に、図１１(Ｂ)に示すように、ドクターブレード１０４を用いて、インク１０５を塗布する。次に、図１１(Ｃ)に示すように、インク１０５が塗布された印刷版１０３の上面に、転写用のブランケット１０６を当接させる。ブランケット１０６は、撥液層１０２よりインク１０５との高い親液性を有し、親液層１０１よりインク１０５との低い親液性を有している。このため、撥液層１０２上に塗布されていたインク１０５は、ブランケット１０６の表面に転写される。一方、親液層１０１上に塗布されていたインク１０５は、印刷版１０３上に残存する。このようにして、インク１０５が転写されたブランケットを、図１１(Ｄ)に示すように、基板１０９の上面に当接させる。基板１０９には、ブランケット１０６よりもインク１０５との親液性の高い材料を使用しているため、ブランケット１０６上のインク１０５は、基板１０９上に転写される。このように、インクが転写された箇所が画線部１０７に、インクが転写されなかった箇所が非画線部１０８となり、基板１０９上にパターンが形成される。
【０００３】
この印刷法では、通常のオフセット印刷のようにインクが引きちぎられて転写されるのではなく、印刷版からブランケットへ、ブランケットから基板への転写において、インクの糸引き現象が現れない。また、基板上に強い圧力をかけることなくインクの転写が可能であるため、形状精度のよい微細なパターンを形成することができる。
【特許文献１】特開２００４−２４９６９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された印刷方法は、印刷版の全面にインクを塗布する必要がある。しかし、印刷版上の撥液層の占める割合が多い場合や、撥液層に対して濡れ性の悪いインクを塗布した場合には、撥液層上のインクがはじいてしまい塗布することができない。図１２は、撥液層の占める割合が多い場合の従来の印刷版を示した図であり、(Ａ)は断面図、(Ｂ)は平面図である。図１２に示すように、印刷版１０３上に点状の親液層１０１が形成されている。図１３，１４は、図１２に示した印刷版にインクを塗布した図であり、(Ａ)は断面図、(Ｂ)は平面図である。図１３に示すように、印刷版１０３の全面にインク１０５を塗布する必要があるが、実際の印刷工程においては、図１４に示すように、親液層１０１上にのみインクが塗布される。このようになると、基板上にインクを転写することができないため、パターンの形成が不可能となる。
【０００５】
図１５から１８は、印刷版上に親液層が線上に形成されている場合である。図１５は、線上の親液層が形成された、撥液層の占める割合が多い場合の従来の印刷版を示した図であり、(Ａ)は断面図、(Ｂ)は平面図である。図１６，１７は、図１５に示した印刷版にインクを塗布した図であり、(Ａ)は断面図、(Ｂ)は平面図である。図１８は、インクが良好に転写された場合に形成される基板を示した図であり、(Ａ)は断面図、(Ｂ)は平面図である。図１６に示すように、印刷版１０３の全面にインク１０５を塗布する必要があるが、実際の印刷工程においては、図１７に示すように、親液層１０１上にのみインクが塗布される。このようになると、基板上にインクを転写することができないため、図１８に示したようなパターンの形成が不可能となる。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、インクを全面に塗布することができ、基板上に微細なパターンを形状精度の良い状態で転写することを可能にする印刷版とそれを用いた印刷方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る印刷版は、基板上にパターンを印刷する際に使用される印刷版であって、
印刷版の印刷面において、親液性の材料から構成される第１親液性領域と、撥液性の材料から構成される第１撥液性領域と、第１親液性領域および第１撥液性領域を囲むように配置され、親液性の材料から構成される第２親液性領域とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、印刷版上に第２親液性領域を設けることにより、第１撥液性領域を覆うようにインクが保持されるため、印刷版の全面にインクを塗布することができる。また、この印刷版を用いて印刷を行なうことにより、インクの糸引き現象が現れないように転写を行なうことができ、微細なパターンを基板上に形状精度の良い状態で形成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、この発明に基づいた本発明の実施の形態における印刷版およびそれを用いた印刷方法について、図を参照しながら説明する。
【００１０】
実施の形態１
図１は、本発明の実施の形態１に係る印刷版を示した図であり、(Ａ)は断面図、(Ｂ)は平面図である。図２は、本実施の形態に係る印刷版を用いてパターンを形成した基板を示した図であり、(Ａ)は断面図、(Ｂ)は平面図である。本発明の実施の形態１に係る印刷版は、図１に示すように、印刷版５上に撥液性の材料から構成される第１撥液性領域２と、親液性の材料から構成される第１親液性領域１とが形成されている。第１親液性領域１は、様々な形状を有し、たとえば、線状であってもよい。第１親液性領域１および第１撥液性領域２を囲むように、親液性の材料から構成される第２親液性領域３が形成されている。図２に示すように、基板６上に印刷されるパターンは、画線部７と非画線部８とから構成される。印刷版５から基板６への転写において、画線部７は、印刷版５上の第１撥液性領域２に対応し、非画線部８は、印刷版５上の第１親液性領域１に対応する。図３は、本実施の形態に係る、第１親液性領域が点状に形成されている印刷版を示した図であり、(Ａ)は断面図、(Ｂ)は平面図である。図３に示すように、第１親液性領域１は、点状に形成されても良い。
【００１１】
以下に、上記印刷版５を用いた印刷方法の一例を説明する。図４は、本実施の形態に係る印刷版を用いた印刷方法を示した図である。図４(Ａ)に示すように、第１親液性領域１、第１撥液性領域２および第２親液性領域３が形成された印刷版５を用意する。第１工程として図４(Ｂ)に示すように、印刷版５の上面に、ドクターブレード９を用いてインク１０を塗布する。第２工程として図４(Ｃ)に示すように、インク１０が塗布された印刷版５に、ロール形状を有するブランケット１１を当接させて、ブランケット１１上にインク１０を転写する。第３工程として図４(Ｄ)に示すように、インク１０が転写されたブランケット１１を基板６に当接させて、インク１０を基板６上に転写する。このようにして、基板６上に画線部７と非画線部８が形成されることにより、パターンが印刷される。
【００１２】
印刷版５にインク１０を塗布する方法として、上述の方法以外にも様々な方法が利用可能である。たとえば、スピンコート法、インクジェット法、キャスト法、イオンビーム照射(ＩＢ)法、ディスペンサー法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、フレキソ印刷、オフセット印刷、またはスクリーン印刷のいずれの方法によって行なってもよい。
【００１３】
ブランケット１１は、上記第２工程において、非常に硬い印刷版５、または多少の凹凸を有する印刷版５に対して、自ら変形することにより印刷版５に均一に当接することができる材料である必要がある。また、上記第３工程において、ブランケット１１から基板６上にインク１０が形状精度を保ちつつ転写される必要がある。これらの条件から、ブランケット１１に使用される材料は、可とう性および耐薬品性に優れたものが適している。具体的には、シリコンゴムまたはアクリロニトリルブタジエンゴム(ＮＢＲ)などが好ましい。また、ブランケット１１の形状は、ロール状に限られず、平板状でも良い。
【００１４】
インク１０は、図１３，１６に示した、従来の印刷版１０３上の撥液層１０２での接触角が３０°以下であれば、印刷版１０３上の全面に均一に塗布することが可能であった。しかし、接触角が３０°より大きいインクの場合には、印刷版１０３上の全面に均一に塗布することができなかった。本実施の形態に係る印刷版５においては、第１撥液性領域２でのインク１０の接触角が８０°までであれば、印刷版５上の全面に均一に塗布することができる。これは、印刷版５の上面に塗布されたインク１０が、第２親液性領域３と密着しながら表面張力の影響を受けて、第１撥液性領域２の上面を覆うように橋渡しして繋がっている現象が起きるためである。この現象を、以下、インクブリッジという。第１撥液性領域２での接触角が３０°以上８０°以下のインク１０として、たとえば、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕなどの配線材料、Ｉｎ，ＳｎＯ2，酸化インジウムスズ(ＩＴＯ)などの透明導電材料またはポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂などの層間絶縁材料がある。これらの材料から構成されるインク１０を、本実施の形態に係る印刷版５に適用することにより、基板６上に配線膜、透明導電膜または絶縁膜などのパターン膜を形成することができる。
【００１５】
図５，６は、本実施の形態に係る印刷版上の全面にインクを塗布した図であり、(Ａ)は断面図，(Ｂ)は平面図である。図５に示した第１親液性領域１は線状に、図６に示した第１親液性領域１は点状に形成されている。図５，６に示すように、印刷版５上に形成されている第１撥液性領域２の割合が多い場合でも、インク１０が印刷版５上の全面に均一に塗布されるためには、第２親液性領域３がインク溜りとして機能する必要がある。このインク溜りとは、前述のインクブリッジの作用により、インク１０が基板６に転写されるまでの間、印刷版５上においてインク１０を保持する機能を有する部分である。このように、印刷版５上の全面にインク１０が塗布されることにより、第１撥液性領域２上のインク１０がブランケット１１上に転写され、さらにブランケット１１上から基板６上にインク１０が良好に転写される。図１３，１６に示した、従来の印刷版１０３においては、第２親液性領域３が形成されていない。そのため、印刷版１０３上の撥液層１０２の割合が多い場合、または撥液層１０２に対して濡れ性の悪いインク１０を塗布する場合には、撥液層１０２上のインク１０５がはじかれてしまう。この結果、印刷版１０３上の全面にインク１０５を塗布することができないため、その後の転写を行なうことができず、基板にパターンを形成することができない。
【００１６】
本実施の形態に係る印刷版５において、親液性領域を構成する親液性の材料は、その表面に対するインク１０の濡れ性が高いことが必要である。さらに、親液性の材料は、インク１０を印刷版５からブランケット１１に転写させる際に、インク１０を印刷版５上に保持する付着力を有していることも必要である。これらの要件から、親液性の材料にはインク１０に対する親和性を有するものが用いられる。親液性の材料として、たとえば、アルミニウム、チタン、ニッケル、タンタルなどの金属、これらの金属酸化物または金属窒化物を使用してもよい。それ以外にも、酸化シリコンなどの無機系酸化物、または、ポリビニルアルコールなどの親水性の有機材料などを用いてもよい。印刷版５の全体における親液性領域の割合が小さい場合には、インク１０に対する親和性がさらに大きい方が好ましく、たとえば、親液性領域に対するインク１０の接触角が１５°以下であることが好ましい。
【００１７】
撥液性領域を構成する撥液性の材料は、印刷版５上にインク１０が塗布される際に、インク１０が塗布できる程度にインク１０を保持する付着力を有することが必要である。さらに、撥液性の材料は、インク１０を印刷版５からブランケット１１に転写させる際に、インク１０をはじく反発力を有していることも必要である。これらの相反する要件を満たすために、撥液性の材料としてインク１０との付着力が小さいものを使用するとよい。なお、親液性領域と撥液性領域とが形成される高さの高低差を大きくすることにより、印刷版５上にインク１０を塗布しやすくすることができる。撥液性領域におけるインク１０との付着力を小さくするには、一般に、撥液性領域のインク１０に対する接触角を大きくすることで実現できる。撥液性領域を構成する撥液性の材料として、有機系の樹脂材料、フッ素系樹脂、シリコン樹脂、ポリオレフィン系樹脂、オリゴマーなどによりその表面に撥液処理を施した撥液性の材料が挙げられる。その中でも、印刷版が繰り返し使用されることを考慮すれば、耐溶剤性の高いシリコン系樹脂が特に好ましい。
【００１８】
印刷版は、材質が異なる複数の層が積層された積層体であってもよく、形状も特に限定されない。また、印刷版５上の親液性領域と撥液性領域とが平らに形成され、または多少の凹凸があるように形成されてもよい。印刷版は、たとえば、親液性の材料であるアルミ基材で構成され、印刷版５上面において第１撥液性領域２が形成されていない部分のアルミ基材上面が第１親液性領域１となるようにしてもよい。このような構成の印刷版を製造する方法として、以下の方法が考えられる。まず、アルミ基材上にシリコン樹脂を載置し、その間に感光性樹脂層とプライマ層を設ける。次に、マスクを介して感光性樹脂層を露光現像することにより、アルミ基材上にシリコン樹脂からなる撥液性領域とアルミ基材上面からなる親液性領域とがパターニングされて印刷版が形成される。また、上記印刷版は、東レ製水なし平版を用いても製造することができる。他にも、アルミ基材の上面に撥液性の材料をコーティング法などで形成し、その印刷版に対してパターニングを施すことにより、親液性領域および撥液性領域を形成することができる。印刷版のパターニング方法としては、レーザーなどの描画手段またはフォトリソグラフィ法などを用いることができる。また、露光に使用する光は、感光性樹脂をパターニングできるものであって、たとえば、紫外線、可視光線、赤外線、またはこれらの光線よりもさらに短波長もしくは長波長の電磁波、放射線を用いてもよい。
【００１９】
実施の形態２
図７は、本発明の実施の形態２に係る印刷版を示した図であり、(Ａ)は断面図、(Ｂ)は平面図である。本発明の実施の形態２に係る印刷版は、図７に示すように、印刷版５上の第２親液性領域３を囲むように、撥液性の材料から形成される第２撥液性領域４が設けられている。第１親液性領域１および第１撥液性領域２については、実施形態１と同様であり、第１親液性領域は様々な形状を有し、線状または点状などに形成されている。第２親液性領域３は、線状または点状などの形状を有する複数のパターンから構成され、第１親液性領域１および第１撥液性領域２を囲むように形成されている。その第２親液性領域３を囲むように、第２撥液性領域４が形成されている。図８は、本実施の形態に係る、印刷版にインクを塗布した状態を説明する図であり、(Ａ)は断面図、(Ｂ)は平面図である。図８に示すように、本実施の形態に係る印刷版５においても、第２撥液性領域４を含めた印刷版５上の全面にインク１０を塗布することができる。これは、第２親液性領域３がインク溜まりとなり、前述のインクブリッジの作用が認められるためである。そのため、第２親液性領域３に囲まれる第１撥液性領域２および第１親液性領域１の上面と、第２親液性領域３の外周に設けられた第２撥液性領域４の上面とに均一にインク１０が塗布される。基板上に印刷されるパターンには、第１撥液性領域２および第２撥液性領域４が画線部に対応し、第１親液性領域１および第２親液性領域３が非画線部に対応する。そのため、第２撥液性領域４に対応する画線部をダミーパターンとして扱える場合には、本実施形態に係る印刷版を使用することができる。
【００２０】
実施の形態３
図９は、本発明の実施の形態３に係る印刷方法を示した図である。本発明の実施の形態３に係る印刷方法は、図９(Ａ)に示すように、まず、ロール状のブランケット１１を用意する。図９(Ｂ)に示すように、ブランケット１１上にインク１０を塗布する。図９(Ｃ)に示すように、第１親液性領域１、第１撥液性領域２および第２親液性領域３が形成されている印刷版５上に、インク１０が塗布されたブランケット１１を当接させる。このとき、ブランケット１１から、印刷版５上の第１親液性領域１および第２親液性領域３にインク１０が転移する。図９(Ｄ)に示すように、インク１０が転移した後のブランケット１１を基板６上に当接させる。ブランケット１１上のインク１０は、基板６上に転写され、画線部７と非画線部８が構成されることにより、基板６上にパターンが形成される。本実施形態に係る印刷方法においては、ブランケット１１に対してインク１０の接触角が２５°以下であれば、ブランケット１１上にインク１０を塗布することができることを確認した。また、ブランケット１１の塗布面積のほうが、基板６上面の面積よりも大きい場合には、印刷版５上の第２親液性領域３の形成範囲を調整することにより、不要部分を除去することができる。ブランケット１１上の全面にインク１０を塗布する方法は、たとえば、スピンコート法、インクジェット法、キャスト法、イオン照射(ＩＢ)法、ディスペンサー法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、フレキソ印刷、オフセット印刷、もしくはスクリーン印刷などのいずれの方法で行なってもよい。
【００２１】
図１０は、本発明に係る印刷版を示した断面図である。図１０に示すように、印刷版５上の第１撥液性領域２の大きさは、５０μｍ×５０μｍ〜５００μｍ×５００μｍ程度までであれば、印刷版５上の全面に上記記載のインク１０を塗布することができることを確認した。また、第２親液性領域３を構成する親液性の材料は、印刷版５の製造過程の容易さを考慮すると、第１親液性領域１を構成する親液性の材料と同じ材料であることが好ましい。また、基板６上に印刷されるパターンの膜厚は、インク１０の粘度、インク１０の固形分濃度、およびブランケット１１を印刷版５に押し付ける際の印刷圧力などによって容易にコントロールすることができる。たとえば、インク１０の粘度や固形分濃度をあまり変えることができない場合でも、印刷版５への塗布膜厚または印刷圧力をコントロールすることにより、１００ｎｍ程度の薄膜から１〜２μｍ程度の厚膜までの印刷が可能である。上記の印刷方法を用いることにより、基板上に形成される微細なパターンを、形状精度の良い状態で形成することができる。
【００２２】
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態１に係る印刷版を示した図であり、(Ａ)は断面図、(Ｂ)は平面図である。
【図２】同実施の形態に係る印刷版を用いてパターンを形成した基板を示した図であり、(Ａ)は断面図、(Ｂ)は平面図である。
【図３】同実施の形態に係る第１親液性領域が点状に形成されている印刷版を示した図であり、(Ａ)は断面図、(Ｂ)は平面図である。
【図４】同実施の形態に係る印刷版を用いた印刷方法を示した図である。
【図５】同実施の形態に係る印刷版上の全面にインクを塗布した図であり、(Ａ)は断面図，(Ｂ)は平面図である。
【図６】同実施の形態に係る印刷版上の全面にインクを塗布した図であり、(Ａ)は断面図，(Ｂ)は平面図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る印刷版を示した図であり、(Ａ)は断面図、(Ｂ)は平面図である。
【図８】同実施の形態に係る、印刷版にインクを塗布した状態を説明する図であり、(Ａ)は断面図、(Ｂ)は平面図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係る印刷方法を示した図である。
【図１０】本発明に係る印刷版を示した断面図である。
【図１１】従来のパターン形成方法を説明する模式図である。
【図１２】撥液層の占める割合が多い場合の従来の印刷版を示した図であり、(Ａ)は断面図、(Ｂ)は平面図である。
【図１３】図１２に示した印刷版にインクを塗布した図であり、(Ａ)は断面図、(Ｂ)は平面図である。
【図１４】図１２に示した印刷版にインクを塗布した図であり、(Ａ)は断面図、(Ｂ)は平面図である。
【図１５】線上の親液層が形成された、撥液層の占める割合が多い場合の従来の印刷版を示した図であり、(Ａ)は断面図、(Ｂ)は平面図である。
【図１６】図１５に示した印刷版にインクを塗布した図であり、(Ａ)は断面図、(Ｂ)は平面図である。
【図１７】図１５に示した印刷版にインクを塗布した図であり、(Ａ)は断面図、(Ｂ)は平面図である。
【図１８】インクが良好に転写された場合に形成される基板を示した図であり、(Ａ)は断面図、(Ｂ)は平面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  第１親液性領域、２  第１撥液性領域、３  第２親液性領域、４  第２撥液性領域、５  印刷版、６  基板、７  画線部、８  非画線部、９  ドクターブレード、１０  インク、１１  ブランケット、１０１  親液層、１０２  撥液層、１０３  印刷版、１０４  ドクターブレード、１０５  インク、１０６  ブランケット、１０７  画線部、１０８  非画線部、１０９  基板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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