JP2007258217A - 印刷方法 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた再現性を有する高精細パターンを可撓性基材上に安定して印刷する印刷方法を提供すること。
【解決手段】基体上に剥離層を形成してインキ剥離性基板を作製するインキ剥離性基板作製工程と、
前記剥離層上へインキ液膜を形成するインキ液膜形成工程と、
前記インキ液膜に、モールドを接触することにより、前記剥離層上に画像パターンおよび非画像パターンを形成する画像パターンおよび非画像パターン形成工程と、
前記画像パターンを可撓性被印刷基材に接触することにより、可撓性被印刷基材上に画像パターンを転写する画像パターン転写工程を有する印刷方法であって、
前記基体をガラス、半導体ウエハーまたは金属とし、前記モールドをガラス、半導体ウエハーまたは金属とすること。
【選択図】図１

Description

本発明は、可撓性基材上に微細印刷する方法に関し、更に詳しくは、モールド（鋳型）を用いたナノインプリント法に関する。

近年、微細印刷法としてナノインプリント法が注目されている。
ナノインプリント法とは、予めパターンを形成したモールド（鋳型）を基体上に塗布した転写材料に押し付けることにより、転写材料に圧痕のパターンを形成し、圧痕のパターンを形成した転写材料を被印刷基材に転写して、被印刷基材にパターンを形成する方法である。

しかし、モールドに形成されている凸部の形状を、転写材料凹部の形状に反映し難い。

それを克服する方法として、オフセットリキッドエンボス法が提案されている。（非特許文献１参照）

Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． Ｌｅｔｔ． ８４， ３５０７ （２００４）．

しかしながら、オフセットリキッドエンボス法で用いるモールドおよびインキ剥離性基板は、ポリジメチルシロキサンを主成分とした柔らかい物であるため、膨潤し易く、また、応力変形起因のアライメント不良が発生し易い。
また、転写材料に圧痕のパターンを形成する際に強く押圧できないため、転写材料およびモールドのパターンに制約がある。

本発明の課題は、優れた再現性を有する高精細パターンを可撓性基材上に安定して印刷する印刷方法を提供することである。

請求項１に記載の発明は、基体上に剥離層を形成してインキ剥離性基板を作製するインキ剥離性基板作製工程と、
前記剥離層上へインキ液膜を形成するインキ液膜形成工程と、
前記インキ液膜に、モールドを接触することにより、前記剥離層上に画像パターンおよび非画像パターンを形成する画像パターンおよび非画像パターン形成工程と、
前記画像パターンを可撓性被印刷基材に接触することにより、可撓性被印刷基材上に画像パターンを転写する画像パターン転写工程を有する印刷方法であって、
前記基体がガラス、半導体ウエハーまたは金属からなり、前記モールドがガラス、半導体ウエハーまたは金属からなることを特徴とする印刷方法である。

請求項２に記載の発明は、前記剥離層がシリコーン樹脂を有することを特徴とすることを特徴とする請求項１に記載の印刷方法である。

請求項３に記載の発明は、前記インキ剥離性基板が、前記基体表面にシランカップリング剤を介してアルキル基、シロキサン基、フッ素原子の少なくとも何れか一つを化学結合させたものであることを特徴とする請求項１に記載の印刷方法である。

本発明の印刷方法は、優れた再現性を有する高精細パターンを可撓性基材上に安定して印刷できるものである。

本発明の印刷方法を、図１を基に説明する。

まず、基体１上に、剥離層２を形成する。（図１（ａ）参照）

基体１の材料としては、ガラス、半導体ウエハー、および、金属を用いることができる。

剥離層２の材料としては、シリコーン樹脂、または、シランカップリング剤を用いることができる。

シリコーン樹脂層の厚みは、５００μｍ以下、好ましくは１００μｍ以下、さらに好ましくは１０μｍ以下とする。
このシリコーン樹脂層が厚くなると、剥離層２の平坦性が損なわれて印圧のムラが生じ易くなる。

シリコーン樹脂を基体１上に形成する方法としては、シリコーン樹脂をアルコールなどの溶媒に溶解させた溶液を、スピンコート法を用いて基体１上に塗布し、その後、乾燥する方法を用いることができる。

剥離層２の材料として、シランカップリング剤を用いることにより、分子レベルの膜厚の剥離層の形成が可能となる。

シランカップリング剤としては、ガラス板と反応できるトリメトキシシラン類、ト
リエトキシシラン類などを用いることができる。
このシランカップリング剤の一部位は、ビニル基、エポキシ基、アミノ基、メタクリル基、メルカプト基などの有機化合物との反応性基を持つものから選ぶことができ、あるいは、アルキル基やその一部にフッ素原子が置換されたものやシロキサンが結合して、表面エネルギーの小さな表面を形成できる置換基が結合したものを用いることができる。
前者の反応性基を有するシランカップリング剤を用いる場合には、シランカップリング剤でガラス板の表面を処理した後、所定の表面自由エネルギーになるような他のモノマー成分を塗工して、結合させることができる。
反応性基を有するシランカップリング剤としては、ビニルメトキシシラン、ビニルエトキシシラン、ｐ−スチリルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、２−（３、４エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシランなどを用いることができ、モノマーとして、スチレン、エチレングリコールジグリシジルエーテル、トリメチルプロパントリグリシジルエーテル、ラウリルアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートなどを用いることができる。
また、反応性基を有さないシランカップリング剤としてはメチルトリメトキシシラン、ｎ−ヘキシルトリメトキシシラン、ｎ−オクチルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシランなどを用いることができる。
但し、アルキル基に限定されるものではない。

シランカップリング剤を基体１上に形成する方法としては、例えば、シランカップリング剤を水、酢酸水、水−アルコール混合液、あるいはアルコール溶液に希釈させた溶液を調製し、その溶液をスピンコート法、ロールコート法、アプリケータ法などを用いて基体１上に塗工し、その後、乾燥させる方法を用いることができる。

次に、剥離層２上にインキ液膜３を形成する。（図１（ｂ）参照）

インキ液膜３の形成方法としてはスピンコート法、ダイコート法、キャップコート法、ロールコート法、アプリケータ法、スプレーコート法、ディスペンサ法などが挙げられる。中でも、スピンコート法、ダイコート法、キャップコート法、ロールコート法、アプリケータ法は、広い範囲の粘度のインキについて均一なインキ液膜を形成することができる。

次に、インキ液膜３にモールド１０を接触させ、その後、離すことにより、モールド１０に形成されている凸部の形状をインキ液膜に反映させてなる混在パターン３０（画像パターン３１と非画像パターン３２の混在パターン）を形成した。（図１（ｃ）、図１（ｄ）、図１（ｅ）参照）

最後に、混在パターン３０に可撓性被印刷基材４を接触させ、その後、離すことにより、可撓性被印刷基材４上に画像パターン３１を形成した。（図１（ｆ）、図１（ｇ）、図１（ｈ）参照）

可撓性被印刷基材４の材料としては、可撓性基材としては、ガラス等の可撓性を有さないもの以外であれば適用できるが、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルサルフォン、シクロオレフィンポリマー、ポリイミド、ナイロン、アラミド、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、トリアセチルセルロースなどのフィルム、シートを用いることができる。
印刷に適用するインキの乾燥条件に合わせて選定すればよく、耐熱性の物としては、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルサルフォン、シクロオレフィンポリマー、ポリイミドなどが好適である。
また、無機フィラーを樹脂に添加して耐熱性を向上させた材料からなる基材でもよい。
フィルムおよびシートは、延伸フィルムでもよく、未延伸フィルムでもよく、また、可撓性基材には必要に応じてガスバリア層や平滑化層、すべり層が印刷面または他の面に積層されていても良い。

可撓性被印刷基材４と画像パターン３１の密着を確保するために、可撓性被印刷基材４上に密着層を設けても良い。

ここで、本発明の印刷装置の一例を、図２を基に説明する。

印刷装置には、可動ステージ５、インキ剥離性基板９、塗工ダイ６、乾燥機２１、モールド１０、モールドを固定するためのモールド固定用器具７、バックロール２０、クリーンアップ用ロール８が配設されている。（図２（ａ））

可動ステージ５は、ボールネジやリニアモータなどで駆動するものを用いることができる。また、可動ステージ５は、少なくとも水平方向に水平を保ったまま往復運動することができ、この可動ステージに、インキ剥離性基板９を固定する。

塗工ダイ６には、別に用意されたインキ供給用のポンプから所定のインキを供給することができる。
塗工ダイ６のダイヘッドとインキ剥離性基板９との距離は、印刷開始前に設定する。

可動ステージ５の搬送に合わせてダイヘッドを上下動させ、インキ剥離性基板９とダイヘッドの距離を調整する機構を設けてもよい。

可動ステージ５の搬送により、インキ剥離性基板９が塗工ダイの下に達した時に塗工部ダイヘッドからインキの吐出を開始して、インキ剥離性基板９上にインキ液膜３を形成する。（図２（ｂ））

インキ剥離性基板９は、モールド固定用器具７の方向に搬送されるが、途中にオーブン、温風送風機、減圧乾燥機、紫外線照射機などの乾燥機２１を設けてもよい。

モールド固定用器具７にはモールド１０を固定する。
モールド固定用器具７には、可動ステージの搬送状態に合わせて、上下動させる機構を設けても良い。

可動ステージ５をモールド１０の直下に搬送した後に、モールド１０を下降させてインキ液膜３にモールド１０を押し付けることによって、インキ液膜３にモールド１０の形状が転写される。

可撓性被印刷基材４は、バックロール２０によって、混在パターン３０（画像パターン３１と非画像パターン３２の混在パターン）に接触することができる。
バックロール２０の回転により、インキ剥離性基板９上に形成されたインキ液膜３が、可撓性被印刷基材４上に転写され画像パターン３１を得ることができる。

クリーンアップ用ロール８は、粘着テープ等からなる粘着性基材４０を介してインキ剥離性基板９と接しており、クリーンアップ用ロール８の回転により、インキ剥離性基板９上の非画像パターン３２が粘着性基材４０に転移して、インキ剥離性基板９から非画像パターン３２をクリーンアップすることができる。

まず、厚さ７００μｍのガラス板上に、ｎ−ヘキシルトリメトキシシランをイソプロピルアルコールに溶解させた溶液を、スピンコート法を用いて塗布した後、１２０℃で乾燥することにより、剥離層を形成した。

次に、下記の組成の混合物を均一に攪拌混合した後、直径１ｍｍのガラスビーズを用いて、サンドミルで５時間分散した後、５μｍメッシュフィルタで濾過することにより、赤色顔料の分散体を作製した。
・Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ２５４ （チバ スペシャルティ ケミカルズ社製イルガフォーレッド Ｂ−ＣＦＪ） １８重量部
・Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ １７７ （チバ スペシャルティ ケミカルズ社製クロモフタールレッド Ａ２ＢＪ） ２重量部
・アクリルワニス（固形分２０％） １０８重量部

次に、下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、５μｍメッシュフィルタで濾過してカラーフィルタ用赤色インキを得た。
・上記赤色顔料の分散体 １００重量部
・メチル化メチロールメラミン：ＭＷ−３０（三洋化成社製） ２０重量部
・レベリング剤：メガファックＦ−４８３ＳＦ（大日本インキ化学工業社製） １重量部
・プロピレングリコールモノメチルエーテル ８５重量部
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート ４５重量部

次に、剥離層上に、調整したカラーフィルタ用赤色インキを塗布した後、６０℃で予備乾燥してインキ液膜を形成した。

次に、シリコンウエハー製のモールドをインキ液膜に接触させ、その後、離すことにより、剥離層上に画像パターンを形成した。

最後に、画像パターンにＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）（帝人デュポン社製）を接触させ、その後、離すことにより、ＰＥＮ上に画像パターンを形成した。

まず、厚さ７００μｍのガラス板上に、ドデシルトリメトキシシランをイソプロピルアルコールに溶解させた溶液を、スピンコート法を用いて塗布した後、１２０℃で乾燥することにより、剥離層を形成した。

次に、剥離層上に、銀粒子水分散液（平均粒径２０ｎｍ）（体積平均粒径（Ｄｖ））からなる導電性インキを塗布した後、６０℃で予備乾燥することにより、インキ液膜を形成した。

次に、ガラス製のモールドをインキ液膜に接触させ、その後、離すことにより、剥離層上に画像パターンを形成した。

次に、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）（東レ社製）上へアクリル系水系エマルジョン材料をバーコーターで塗布後、６０℃で乾燥することにより、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）上にインキ密着層を形成した。

最後に、剥離層上に形成された画像パターンにインキ密着層を接触させ、その後、離すことにより、ＰＥＴ基材上に画像パターンを形成した。

本発明の印刷方法は、プラスチックフィルム等可撓性基材上へ高精細印刷を安定して行うことができるので、ブラックマトリクス、ホワイトマトリクス、カラーパターン、スペーサなどのカラーフィルタ部材、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、ゲート絶縁膜、有機半導体材料などのトランジスタ部材、発光層などの高分子型有機ＥＬ部材の作製に利用できる。

本発明の印刷方法の一事例を説明するための断面図である。 本発明の印刷装置の一事例を説明するための模式図である。

符号の説明

１・・・・基体
２・・・・剥離層
３・・・・インキ液膜
４・・・・可撓性被印刷基材
５・・・・可動ステージ
６・・・・塗工ダイ
７・・・・モールドを固定するためのモールド固定用器具
８・・・・クリーンアップ用ロール
９・・・・インキ剥離性基板
１０・・・モールド
２０・・・バックロール
２１・・・乾燥機
３０・・・混在パターン３０（画像パターン３１と非画像パターン３２の混在パターン）
３１・・・画像パターン
３２・・・非画像パターン
４０・・・粘着性基材

Claims (5)

1. 基体上に剥離層を形成してインキ剥離性基板を作製するインキ剥離性基板作製工程と、
   前記剥離層上へインキ液膜を形成するインキ液膜形成工程と、
   前記インキ液膜に、モールドを接触することにより、前記剥離層上に画像パターンおよび非画像パターンを形成する画像パターンおよび非画像パターン形成工程と、
   前記画像パターンを可撓性被印刷基材に接触することにより、可撓性被印刷基材上に画像パターンを転写する画像パターン転写工程を有する印刷方法であって、
   前記基体がガラス、半導体ウエハーまたは金属からなり、前記モールドがガラス、半導体ウエハーまたは金属からなることを特徴とする印刷方法。
2. 前記剥離層がシリコーン樹脂を有することを特徴とすることを特徴とする請求項１に記載の印刷方法。
3. 前記インキ剥離性基板が、前記基体表面にシランカップリング剤を介してアルキル基、シロキサン基、フッ素原子の少なくとも何れか一つを化学結合させたものであることを特徴とする請求項１に記載の印刷方法。
4. 前記画像パターン形成工程後に前記インキ剥離性基板上に残った非画像パターンをクリーンアップし、再度、前記インキ剥離性基板を用いる印刷方法であって、
   フィーダーより粘着性基材を送り出し、送り出された粘着性基材を走行させつつ、バックロールで押圧して前記非画像パターンに接触して前記粘着性基材上に非画像パターンを転写することにより前記インキ剥離性基板上から非画像パターンをクリーンアップすることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の印刷方法。
5. インキ剥離性基板にインキを塗工する手段と、
   前記インキを半乾燥する手段と、
   前記インキ剥離性基板上に画像パターンと非画像パターンを形成するのに用いるモールドと、
   該モールドを固定するための固定器具と、
   可撓性被印刷基材に前記画像パターンと前記非画像パターンを転写する手段と、
   前記非画像パターンを前記インキ剥離性基板からクリーンアップする手段を有する印刷装置であって、
   前記インキ剥離性基板にインキを塗工する手段が、可動ステージと、該可動ステージに固定可能な前記インキ剥離性基板と、該インキ剥離性基板に前記インキを塗工するための塗工用ダイを有し、
   前記可撓性被印刷基材に前記画像パターンを転写する手段が、前記可撓性被印刷基材を画前記像パターンに押圧するためのバックロールと、前記可撓性被印刷基材を供給するためのフィーダーおよび前記画像パターンが形成された前記可撓性被印刷基材を巻き取るためのホルダーを有し、
   前記非画像パターンを前記インキ剥離性基板からクリーンアップする手段が、粘着性基材と、該粘着性基材を前記非画像パターンに押圧するためのクリーンアップ用ロールと、前記粘着性基材を供給するためのフィーダーおよび非画像パターンが付着した粘着性基材を巻き取るためのホルダーを有することを特徴とする印刷装置。