JP6079232B2 - グラビアオフセット印刷方法 - Google Patents

Description

本発明は、グラビアオフセット印刷方法に関する。

タッチパネル等の各種電子部品に用いられる導電回路や電極等の配線パターンの形成には、パターンの線幅・厚さ・生産速度等に応じて、フレキソ印刷、スクリーン印刷、インクジェット印刷、グラビア印刷、グラビアオフセット印刷といった各種の印刷法が用いられている。これらの各種の印刷法の中でも、例えば数十μｍ程度の微細配線パターンの形成にはグラビアオフセット印刷が着目されている。

グラビアオフセット印刷では、所望の印刷パターンに対応する凹部が形成されたグラビア版と、表面がシリコーンゴムからなるブランケットとが用いられる（例えば特許文献１参照）。グラビアオフセット印刷の工程は、大きく分けて、グラビア版の凹部に印刷ペーストを充填するドクタリング工程と、凹部に充填された印刷ペーストをブランケットの表面に転移するオフ工程と、ブランケットに移った印刷ペーストを基板等に転写するセット工程とを備える。この印刷法によれば、凹部の形状によって印刷パターンの形状を自在に設定でき、また、ブランケットから基板への印刷ペーストの転写率も高いため、微細配線パターンを精度良く形成することが可能となっている。

特開２０１１−２４０５７０号公報

上述したグラビアオフセット印刷は、他の印刷方法に比べて微細配線パターンの精度に優れる反面、ドクタリング工程、オフ工程、及びセット工程での工程管理が難しいという一面がある。例えばオフ工程では、印刷方向と直交する方向に延びる細線パターンをブランケットに転移する場合、グラビア版とブランケットとの間の圧力が分散し易く、ブランケットに印刷ペーストが転移しにくくなる現象が生じ得る。この現象は、細線パターンの線幅が狭くなるほど顕著になり、基板に印刷された微細配線パターンにおいて、直線性の低下や突起状のフィラメントの発生といった形状劣化が生じるおそれがある。従来、微細配線パターンの形状改善は、印刷ペーストの組成の調整によってなされていたが、印刷ペーストの組成を調整すると、要求される塗膜物性を満足することが困難になる場合があった。

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、印刷ペーストの組成の調整を行うことなく、微細配線パターンを精度良く形成できるグラビアオフセット印刷方法を提供することを目的とする。

上記課題の解決のため、本発明に係るグラビアオフセット印刷方法は、微細配線パターンを基板に印刷するグラビアオフセット印刷方法であって、印刷方向に延びる第１の細線部と印刷方向に直交する方向に延びる第２の細線部とを含むグラビア版上の凹部を、前記印刷方向に対して鋭角の傾斜角をもって配置し、凹部における第２の細線部の線幅を第１の細線部の線幅よりも１０μｍ以上大きくすることを特徴としている。

このグラビアオフセット印刷方法では、凹部における第２の細線部の線幅を第１の細線部の線幅よりも１０μｍ以上大きくしている。印刷方向に直交する方向に延びる第２の細線部では、充填された印刷ペーストをブランケットの表面に転移させる際、グラビア版とブランケットとの間の圧力が分散し易く、ブランケットが十分に変形できなくなってグラビア版の凹部に入り込み難くなる場合がある。このため、線幅を小さくしていくと、第１の細線部による細線パターンに比べて、第２の細線部による細線パターンの形状劣化が顕著に生じる傾向がある。したがって、第２の細線部の線幅を第１の細線部の線幅よりも１０μｍ以上確保しておくことで、印刷ペーストの組成の調整を行うことなく微細配線パターンの全体を精度良く形成できる。

また、第１の細線部の線幅を２０μｍ〜５０μｍとすることが好ましい。細線パターンの形状劣化は、線幅が小さくなるほど顕著になる。したがって、第１の細線部の線幅が上記範囲にある場合に、第２の細線部の線幅をより確保しておくことで、微細配線パターンの全体を精度良く形成できる。

本発明に係るグラビアオフセット印刷方法によれば、印刷ペーストの組成の調整を行うことなく、微細配線パターンを精度良く形成できるグラビアオフセット印刷方法を提供する。

本発明に係るグラビアオフセット印刷方法の一実施形態を適用してなる印刷装置の主要な構成を示す斜視図である。 図１に示した印刷装置を用いて形成する微細配線パターンの一例を示す平面図である。 図２に示したグラビア版に配置される凹部の一例を示す平面図である。 図１に示した印刷装置を用いて実施されるドクタリング工程を示す斜視図である。 図４の工程に後続して実施されるオフ工程を示す斜視図である。 図５の工程に後続して実施されるセット工程を示す斜視図である。 細線パターンの形状劣化の一例を示す図である。 細線パターンの線幅を変えたときの形状劣化の評価実験結果を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係るグラビアオフセット印刷方法の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明に係るグラビアオフセット印刷方法の一実施形態を適用してなる印刷装置の主要な構成を示す斜視図である。図１に示すように、印刷装置１は、グラビア版１１が載置される第１のステージ２と、被印刷物である基板１２が載置される第２のステージ３と、第１のステージ２及び第２のステージ３を所定の方向に直線状に往復動させる搬送部４と、グラビア版１１に圧接可能に設けられたドクターブレード５と、グラビア版１１及び基板１２に圧接可能に設けられたブランケット６と、を含んで構成されている。

この印刷装置１は、例えばタッチパネルに用いられる透明導電フィルム等の基板１２に、グラビアオフセット印刷によって微細配線パターンを形成する装置として構成されている。基板１２に形成する微細配線パターンとしては、例えば電極部と配線部とを有し、タッチパネルの表示領域の縁部に沿って形成される、いわゆるベゼルパターン１３が挙げられる。

ベゼルパターン１３は、透明電極と接続される細線の集合体であり、例えば図２に示すように、所定の方向に延びる第１の細線パターン１４と、第１の細線パターン１４と略直交する方向に第１の細線パターン１４の一端部から延びる第２の細線パターン１５とからなる一対の略Ｌ字状の配線パターン１６，１６を有している。第２の細線パターン１５の先端部には、第１の細線パターン１４と反対側に延びる複数の細線によって電極パターン１７が形成されており、一対の略Ｌ字状の配線パターン１６，１６は、電極パターン１７，１７同士が所定の間隔をもって対向し、かつ第１の細線パターン１４，１４同士が略平行となるように配置されている。

第１の細線パターン１４の線幅は、例えば２０μｍ〜５０μｍとなっている。これに対し、第２の細線パターン１５の線幅は、第１の細線パターン１４の線幅よりも１０μｍ以上大きくなっている。すなわち、第２の細線パターン１５の線幅は、第１の細線パターン１４の線幅が２０μｍであるときには３０μｍ以上、第１の細線パターン１４の線幅が５０μｍであるときには６０μｍ以上となっている。また、電極パターン１７は、例えば幅２００μｍ×長さ２０００μｍ程度の略長方形状の領域に形成されている。

微細配線パターンの形成に用いる印刷ペーストＰ（図４参照）は、例えば導電性粉末、樹脂、溶剤等の混合物を３本ロール等で撹拌することによって得られる。導電性粉末には、例えばＡｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｌといった各種の金属が用いられる。金属は、単体であっても合金であってもよい。また、導電性粉末の粒子に異なる金属を被覆したものを用いてもよい。粒子の形状は、球状、デンドライト状、フレーク状といった各種の形状であってよい。

樹脂には、例えば熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等の各種の樹脂が用いられる。熱硬化性樹脂としては、例えばメラミン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。紫外線硬化型樹脂としては、例えば（メタ）アクリロイル基を有するアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、及びこれらとモノマーとの混合物が挙げられる。また、熱可塑性樹脂としては、例えばポリエステル樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、セルロース樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。

溶剤には、印刷工程における印刷ペーストＰの乾燥を防止するため、例えば沸点が２４０℃以上の高沸点溶剤を含有させることが好ましい。かかる高沸点溶剤としては、例えばジアミルベンゼン、トリアミルベンゼン、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールモノアセテート、トリエチレングリコール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコール、テトラエチレングリコールモノブチルエーテルなどが挙げられる。

グラビア版１１は、例えばソーダライムガラスやノンアルカリガラス等によって板状に形成されている。このグラビア版１１には、図３に示すように、ベゼルパターン１３に対応する描画用の凹部２１が形成されている。凹部２１は、エッチング等を用いて形成され、グラビア版１１上に例えばマトリクス状に配列されている。各凹部２１は、第１の細線パターン１４に対応する第１の細線部２２と、第２の細線パターン１５に対応する第２の細線部２３とからなる一対の略Ｌ字状の細線部２４，２４を有している。第２の細線部２３の先端部には、電極パターン１７に対応する電極領域部２５が形成されており、一対の略Ｌ字状の細線部２４，２４は、電極領域部２５，２５同士が所定の間隔をもって対向し、かつ第１の細線部２２，２２同士が略平行となるように配置されている。

第１の細線部２２及び第２の細線部２３の線幅は、第１の細線パターン１４及び第２の細線パターン１５の線幅に略一致している。すなわち、第１の細線部２２の線幅は、例えば２０〜５０μｍとなっている。また、第２の細線部２３の線幅は、第１の細線部２２の線幅よりも１０μｍ以上大きくなっており、第１の細線部２２の線幅が２０μｍであるときには３０μｍ以上、第１の細線部２２の線幅が５０μｍであるときには６０μｍ以上となっている。

また、電極領域部２５の形成領域は、電極パターン１７の形成領域に略一致し、例えば幅２００μｍ×長さ２０００μｍ程度の略長方形状の領域に形成されている。以上のような凹部２１は、第１の細線部２２が搬送部４の搬送方向（以下「ＭＤ（Machine Direction）方向」と記す）に延び、かつ第２の細線部２３が搬送部４の搬送方向に直交する方向（以下「ＴＤ（Transverse Direction）方向」と記す）に延びるように形成され、さらに、ＭＤ方向に対して鋭角の傾斜角θをもって傾斜した状態となっている。

ドクターブレード５は、図１に示すように、第１のステージ２がドクターブレード５の配置位置を通過する際に、先端のブレード部分がグラビア版１１の表面に圧接するように第１のステージ２の搬送路の上方に配置されている。これにより、グラビア版１１の表面全体に塗布された印刷ペーストＰが掻き取られ、グラビア版１１の凹部２１内に印刷ペーストＰが充填される。

ブランケット６は、例えば円筒状のシリンダの表面にゴム等を巻いて構成され、軸周りに回転可能となっている。このブランケット６は、搬送部４の上方に配置され、リニアサーボモータ等の駆動手段によって、第１のステージ２上のグラビア版１１或いは第２のステージ３上の基板１２に対して圧接可能な進出位置と、これらのグラビア版１１及び基板１２から離間する退避位置との間で駆動するようになっている。

ブランケット６の表面６ａのゴムは、印刷ペーストＰの離型性や転移性を考慮して選択することが好ましく、例えばシリコーンゴムが用いられる。これにより、ブランケット６の表面６ａの硬度が好適となり、印刷ペーストＰをグラビア版１１からブランケット６に転移する際、及び印刷ペーストＰをブランケット６から基板１２に転写する際のブランケット６の表面６ａの変形を最適化できる。

続いて、上述した印刷装置１を用いたグラビアオフセット印刷の印刷工程について説明する。

この印刷装置１では、基板１２に微細配線パターンを印刷する１回の印刷工程の中で、大きく分けて、グラビア版１１の凹部２１に印刷ペーストＰを充填するドクタリング工程と、凹部２１に充填された印刷ペーストＰをブランケット６の表面６ａに転移するオフ工程と、ブランケット６に移った印刷ペーストＰを基板１２に転写するセット工程とを実行する。印刷工程の開始の際、第１のステージ２上にグラビア版１１を載置すると共に、カメラ等を用いて位置合わせを行いながら第２のステージ３上に基板１２を載置する。また、グラビア版１１の表面の全体に予め印刷ペーストＰを塗布する。

ドクタリング工程では、図４に示すように、グラビア版１１が載置された第１のステージ２がブランケット６側に所定の速度で搬送され、ドクターブレード５の下を通過する。これにより、ドクターブレード５がグラビア版１１の表面に圧接され、グラビア版１１の表面の印刷ペーストＰがブレード部分で掻き取られる。第１のステージ２がドクターブレード５を通過し終えると、グラビア版１１の凹部２１内に印刷ペーストＰが充填された状態となる。

オフ工程では、ブランケット６が圧接位置に進出し、図５に示すように、第１のステージ２がブランケット６の下方を通過する。これにより、グラビア版１１における凹部２１内の印刷ペーストＰがブランケット６の表面６ａに転移し、ブランケット６の表面６ａには、凹部２１から離型した印刷ペーストＰによってベゼルパターン１３が描画される。このオフ工程では、印刷ペーストＰがブランケット６の表面６ａに転移する際、印刷ペーストＰ中の溶剤がブランケット６の表面６ａに十分吸収されることが好ましい。これにより、続くセット工程において、ブランケット６から基板１２への印刷ペーストＰの転写精度を担保できる。

セット工程では、ブランケット６が退避位置に移動し、第１のステージ２が初期位置に戻ると共に、第２のステージ３がブランケット６よりもドクターブレード５側に搬送される。次に、ブランケット６が再び圧接位置に進出し、図６に示すように、第２のステージ３がブランケット６の下方を通過する。これにより、ブランケット６の表面６ａのベゼルパターン１３が基板１２に転写され、印刷工程が完了する。

このグラビアオフセット印刷方法では、凹部２１における第１の細線部２２の線幅を２０μｍ〜５０μｍとし、第２の細線部２３の線幅を第１の細線部２２の線幅よりも１０μｍ以上大きくしている。印刷方向に直交する方向（ＴＤ方向）に延びる第２の細線部２３では、オフ工程で充填された印刷ペーストＰをブランケット６の表面に転移させる際、印刷方向（ＭＤ方向）に延びる第１の細線部２２に比べてグラビア版１１とブランケット６との間の圧力が分散し易く、ブランケット６が十分に変形できなくなってグラビア版１１の凹部２１に入り込み難くなる場合がある。このため、線幅を小さくしていくと、第１の細線部２２による細線パターンに比べて、第２の細線部２３による細線パターンの形状劣化が顕著に生じる傾向がある。

図７は、細線パターンの形状劣化の一例を示す図である。細線パターンに形状劣化が生じると、図７（ａ）に示す部位Ａのように、輪郭に凹凸が生じて直線性が低下したり、同図の部位Ｂのように、輪郭に突起状のフィラメントが生じたりする場合がある。このほか、図７（ｂ）に示す部位Ｃのように、細線パターンが断線してしまう場合もある。

また、図８は、細線パターンの線幅を変えたときの形状劣化の評価実験結果を示す図である。この評価実験では、ＭＤ方向に延びる第１の細線パターンと、ＴＤ方向に延びる第２の細線パターンとにおいて、線幅を５０μｍから１０μｍ刻みで徐々に小さくしていったときの形状を評価した。また、細線パターンとＭＤ方向との間の傾斜角を１０°とした。各細線パターンの観察には顕微鏡を行い、細線パターンの限度見本との比較によってＡ〜Ｄの４段階で評価を行った。

同図に示すように、線幅が５０μｍの場合では、第１の細線パターン及び第２の細線パターンのいずれにも形状劣化は見られない。線幅が４０μｍの場合では、第１の細線パターンには形状劣化が見られないが、第２の細線パターンには輪郭の凹凸が生じ始める。線幅が３０μｍの場合では、依然として第１の細線パターンには形状劣化が見られないが、第２の細線パターンには輪郭の凹凸及び突起状のフィラメントが確認できる。線幅が２０μｍの場合では、第１の細線パターンに突起状のフィラメントが僅かに見られる一方、第２の細線パターンには断線が生じている。

このように、線幅を小さくした場合、第１の細線部２２による細線パターンに比べて、第２の細線部２３による細線パターンの形状劣化が顕著に生じる。したがって、第２の細線部２３の線幅を第１の細線部２２の線幅よりも１０μｍ以上大きく確保しておくことで、第２の細線部２３の形状劣化を抑えることが可能となり、印刷ペーストの組成の調整を行うことなく微細配線パターンの全体を精度良く形成できる。

本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上記実施形態では、微細配線パターンとしてベゼルパターン６を例示しているが、グラビア版の凹部の形状は、印刷方向に延びる第１の細線部と前記印刷方向に直交する方向に延びる第２の細線部とを含むものであれば他の形状にも適用できる。微細配線パターンは、タッチパネル用のものに限られず、電子ペーパー、太陽電池といった電子部品の導電回路、電極、絶縁層の形成にも適用できる。その他、上記実施形態では、平版のグラビア版と平板状の基板を用いた枚葉方式を例示したが、本発明では、平版のグラビア版に代えてロール版のグラビア版を用いてもよいし、或いは平板状の基板に代えて長尺シート状の基板を用いてもよい。生産性の観点からは、ロール版のグラビア版と平板状の基板又は長尺シート状の基板とを用いた連続方式を用いることが好適である。

１１…グラビア版、１２…基板、１３…ベゼルパターン（微細配線パターン）、２１…凹部、２２…第１の細線部、２３…第２の細線部。

Claims (1)

1. 微細配線パターンを基板に印刷するグラビアオフセット印刷方法であって、
   印刷方向に延びる第１の細線部と前記印刷方向に直交する方向に延びる第２の細線部とを含むグラビア版上の凹部を、前記印刷方向に対して鋭角の傾斜角をもって配置し、
   前記凹部における前記第２の細線部の線幅を前記第１の細線部の線幅よりも１０μｍ以上大きくすると共に、前記第１の細線部の線幅を２０μｍ以上４０μｍ以下、かつ前記第２の細線部の線幅を３０μｍ以上５０μｍ以下とすることを特徴とするグラビアオフセット印刷方法。