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JP2006156426A - 導電性パターンの形成方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 より簡便に比較的厚さが大きく、インクの着弾径より小さな線幅でも着弾痕のない導電性パターンを得る形成方法を提供することにある。
【解決手段】 撥液剤80は、前述したようにバンク上面12eにおいて、水に対して110°以上の高い接触角を備えているため、導電性液状材料11に対しても接触角θは大きい。一方、バンク溝部20は前述したように親水性となっているために、基板10に到達した導電性液状材料11は、バンク上面12eに配設されている撥液剤80から圧縮力を受け、逆にバンク溝部20からは張力を受ける。このために、導電性液状材料11はバンク溝部20の溝に沿って、同図紙面の垂直方向の前後に広がっていくことができる。また、バンク溝幅Bが液滴の大きさDより大きい場合は、より安定して導電性液状材料11をバンク溝部20の中へ収容することができる。
【選択図】 図14

Description

本発明は、インクジェット方式を用いた金属配線の製造のプロセスに関するものである。
インクジェット方式によるパターン形成では、基板に配設された凸状の隔壁部材(以下、バンクという)によるパターンの微細化が行われている。インクジェット方式によって吐出された導電性材料液(以下、インクという)をバンクと基板とで形成された凹部(以下、バンク溝部という)に収納するために、バンクは撥液性を呈し、基板は親水性を呈するようにしてインクがバンクを乗り越えることを防止している(例えば特許文献1)。
特開2002−305077号公報
しかしながら、比較的大きい電流が流れる導電性パターンを形成する場合は、導電性パターン自体の電気的抵抗値を低くするために厚さが必要となるが、バンクが撥液性を呈することによって、バンクと基板とで形成された凹部に滞在できるインクの量は限られた量となり、導電性パターンとしての厚さが確保できずに、比較的大きい電流が流れる導電性パターンとしては好ましくなかった。
また、インクジェット方式によって吐出されたインクが基板に到達した場合に、到達したインクは、主にインク自体の粘度と基板の表面張力との関係によって到達したインクの大きさ(以下、着弾径という)が決まる。基板の上にこの着弾径より小さい幅の凹部を配設して、この凹部を含むようにインクを吐出すると、バンクの上面にインクが残留(以下、着弾痕という)してしまう。この着弾痕は、バンクに収容されたインクとともに熱処理等が施されることによって、着弾痕そのものも導電性を有するようになり、基板としての電気的な信頼性を損ねていた。
そこで本発明の目的は、より簡便に比較的厚さが大きく、インクの着弾径より小さな線幅でも着弾痕のない導電性パターンを得る形成方法を提供することにある。
上記課題を解決するため本発明では、基板上にバンクを形成する工程と、前記バンクの上面の一部又は全部に撥液剤を塗布する工程とを含むことを要旨とする。
これによれば、基板上にバンクを形成する工程と、該バンクの上面の一部又は全部に撥液剤を塗布する工程とを含むことにより、インクジェット方式によって吐出されたインクがバンクの上面に吐出された場合は、バンクの上面の一部又は全部に塗布されている撥液剤によって、バンクの上面にインクが残留することを防止することができる。このことは、バンクの上面に着弾痕のない導電性パターンを得ることとなる。
基板上にバンクを形成する工程と、前記基板と前記バンクの一部又は全部を親水化する工程と、前記バンクの上面の一部又は全部に撥液剤を塗布する工程とを含むことを要旨とする。
これによれば、インクの着弾径より小さな線幅で着弾痕のない導電性パターンを得ることができる。
本発明の撥液剤は、前記基板以外の原版部材に付着させ、前記原版部材と前記基板上の前記バンクとが接触することにより、前記撥液剤が前記バンクの上面の一部又は全部に転写することを要旨とする。
これによれば、撥液剤を基板以外の原版部材に付着させ、原版部材と基板上のバンクとが接触することにより、撥液剤がバンクの上面の一部又は全部に転写することができるため、親水化されているバンクの溝に影響を与えずにバンクの上面の一部又は全部に撥液剤を設けることができる。
本発明のバンクは、フォトリソグラフィ法又は転写法又は印刷法によって形成されることを要旨とする。
これによれば、インクの着弾径より小さな線幅を備えたバンクを形成することができる。
本発明のバンクの材質は、無機材料又は有機材料であることを要旨とする。
これによれば、バンクの材質に関係なく本発明を適用することができる。
本発明のバンクの高さは、1μm以上であることを要旨とする。
これによれば、バンクの上面の一部又は全部に撥液剤を設ける際に、バンクの高さが1μm以上であるとバンクの溝の中に撥液剤が付着することを防ぐことができる。
本発明の前記基板と前記バンクの一部又は全部を親水化する工程は、オゾン酸化処理、プラズマ処理、コロナ処理、紫外線照射処理、電子線照射処理、酸処理、アルカリ処理の少なくとも一つの処理を含むことを要旨とする。
これによれば、基板とバンクの一部又は全部を親水化する工程の処理方法として、オゾン酸化処理、プラズマ処理、コロナ処理、紫外線照射処理、電子線照射処理、酸処理、アルカリ処理の少なくとも一つの処理を含むことによって、基板とバンクの一部又は全部を親水化することができる。
本発明の原版部材は、平板状又はロール状であることを要旨とする。
これによれば、基板上に形成されたバンク上面の一部又は全部に対して、平板状又はロール状の原版部材に付着されている撥液剤を容易に転写することができ、バンク上面の一部又は全部が撥液性を備えることができる。
本発明の原版部材の材質は、少なくともシロキサン構造を含むエラストマであることを要旨とする。
これによれば、原版部材の材質が、少なくともシロキサン構造を含むエラストマであるために、弾性体としての原版部材を得ることができ、基板とバンクの一部又は全部との密着性を高めることができる。また、撥液剤との耐性も確保される。
本発明の撥液剤は、シランカップリング剤又は撥液性を呈する高分子であることを要旨とする。
これによれば、撥液剤がシランカップリング剤又は撥液性を呈する高分子であるために、バンクの上面の一部又は全部に強い撥液性が備えられ、インクを安定してバンク溝部に収容することができる。
以下、本発明の実施例について詳細に説明する。
本実施例は、導電性パターンの形成方法としての基板と該基板上にバンクを形成する工程と、基板とバンクの一部又は全部を親水化する工程と、バンクの上面の一部又は全部に撥液剤を塗布する工程について説明する。
<基板と該基板上にバンクを形成する工程のフローチャート>
図1は、本実施例の基板と該基板上にバンクを形成する工程のフローチャートである。
本実施例では、基板自体をバンクとして使用するか否かをステップ(以降、Sという)100で選択する。基板自体をバンクとして使用しない場合はS101へ進み、基板自体をバンクとして使用する場合はS120へ進む。
ここで、基板の材質としては、ガラス、石英等からなる透明又は半透明の無機質基板材料、ダイアモンド、シリコン系、ゲルマニュウム系等の単結晶又は非単結晶の半導体基板材料、さらにはセラミック等からなる基板材料、又はポリエチレン樹脂系、ポリスチレン樹脂系、ポリエチレンテレフタレート樹脂系、ポリアクリル樹脂系、ポリメタクリル樹脂系などの汎用プラスチックやポリカーボネート樹脂系、ポリエステル樹脂系、ポリアミド樹脂系、ポリアセタール樹脂系、ポリアミドイミド樹脂系、ポリイミド樹脂系、ポリエーテルイミド樹脂系、エポキシ樹脂系(ガラス入りを含む)、ポリサルホン樹脂系、ポリエーテルサルホン樹脂系、ポリエーテル樹脂系、ポリエーテルーテルケトン樹脂系、ポリエーテルニトリル樹脂系、ポリフェニレンエーテル樹脂系、ポリフェニレンサルファイド樹脂系、ポリフェノール樹脂系等のエンジニアリングプラスチックのいずれか一つ又はそれぞれの材料とを組み合わせた材料である。
基板自体をバンクとして使用しない場合について説明する。
S101では、印刷法で基板の上に直接バンクを造るか否かを選択する。印刷法で基板の上に直接バンクを造る場合はS102へ進み、印刷法によって基板の上に直接バンクを造らない場合はS104へ進む。S102の印刷法では、スクリーン印刷法、オフセット印刷法、エンボス法、インプリント法等により所望のパターンを基板の上にバンク材料を直接配設し、S103において熱及び/又は光処理等の成膜処理を施して所望のバンクを得る。熱及び/又は光処理とは、加熱、紫外線照射、赤外線照射又は可視光照射等によりバンクを構成している物質を活性化して、反応させ、バンクとしての性能を得るための処理をいう。以降、成膜処理という。
S104では、基板の一部又は全部にバンクの材料を塗布又は付着させ、バンクとしての性能を得るために成膜処理が施される。ここで得られた膜のことを以降、バンク膜という。バンクの高さとしてのバンク膜の厚さ(高さ)は、1μm以上であることが好ましい。
ここで、基板自体をバンクとして使用しない場合における塗布又は付着されるバンクとしての材質としては、無機材料としての無機質基板材料、半導体基板材料、セラミック基板材料、又は有機材料としての汎用プラスチックやエンジニアリングプラスチックのいずれか一つ又はそれぞれの材料を組み合わせた材料である。
さらに、塗布又は付着する方法について説明する。
塗布する方法としては、液状の前述したバンクの材料を回転している基板に供給することによって所望の厚さを有するバンク膜を得ることができるスピンコート法、液状の前述したバンクの材料を気体又は媒体によって霧状にして基板に吹き付けるスプレーコート法、液状の前述したバンクの材料を回転している複数のロールに供給して所望の厚さに調整し、少なくとも1つのロールと基板とを接触させてバンクの材料をロールから基板に転写させるロールコート法、液状の前述したバンクの材料をスキージの内部に供給し、スキージの先端から均一に基板に塗布するダイコート法、液状の前述したバンクの材料を容器に貯留させ、基板を浸漬した後に等速で引き上げて塗布するディップコート法がある。
同図のS104で得られたバンク膜を所望のパターンに成形する方法として、フォトリソグラフィ法、転写法又は印刷法があり、S105において求められるバンクの精度によって選択する。
S106のフォトリソグラフィ法を使用する場合には、バンク形状に合わせたマスクを施し、液状のレジストを塗布・露光・現像し、S109においてバンク膜の不要部をエッチングして除去し、S110においてレジストを剥離して所望のバンク形状を得る。詳細は後述する。
S108の転写法を使用する場合には、バンクの材質が主に有機材料の場合に有効であり、フィルム上に予めバンクとなる物質を付着させ、フォトリソグラフィ法又は印刷法を使用して所望のパターンを形成しておく。このバンク付きフィルムのバンクが形成されている面と基板とを対向させ、複数のローラにより圧着させバンクと基板とを固着する。次にフィルムとバンク間で剥離を行い、バンクだけを基板に残して所望のバンク形状を得る。この方法は、大型の基板を製造する場合に大変有効である。また、S106のフォトリソグラフィ法を使用する場合と比較して、バンクをエッチングする必要がないこととドライプロセスだけでバンクを得ることができるため、より廉価な製造方法である。詳細は後述する。
S107の印刷法を使用する場合には、スクリーン印刷又はオフセット印刷やエンボス法、インプリント法などが挙げられる。
S107の印刷法において、スクリーン印刷又はオフセット印刷を使用する場合には、バンクの材料を所望の形状に加工された原版を用いてスクリーン印刷又はオフセット印刷で基板上に印刷し、乾燥又は加熱又は光照射により硬化させ、所望のバンク形状を得る。下地にバンク膜を形成する場合は、バンク膜の不要部をエッチングして除去し、S110においてレジストを剥離して所望のバンク形状を得る。この方法は、フォトリソグラフィ法と比較して廉価な製造方法である。
また、S107の印刷法において、エンボス法を用いる場合には、液状の前述したバンクの材料を基板に供給した後、いったん乾燥又は加熱又は光照射により硬化させる。その後、所望の形状に加工された原版を圧着させながら、適宜加圧する。また、必要に応じて加熱をすることで所望のバンク形状を得る。この方法は、フォトリソグラフィ法と比較して廉価な製造方法である。
また、S107の印刷法において、インプリント法を用いる場合には、液状の前述したバンクの材料を基板に供給した後、所望の形状に加工された原版を圧着させながら、乾燥又は加熱又は光照射により硬化させ、所望のバンク形状を得る。この方法は、エンボス法同様にフォトリソグラフィ法と比較して廉価な製造方法である。
基板自体をバンクとして使用する場合について説明する。
同図のS100にて基板自体をバンクとして使用する場合が選択され、S120において求められるバンクの形状又は位置の精度によってフォトリソグラフィ法、転写法又は印刷法が選択される。S121のフォトリソグラフィ法、S122の転写法及びS123の印刷法は、前述した方法と同様なため説明を省略する。S124において、それぞれの方法によって基板の上に造られたレジストによるパターンのレジストがない部分の基板を、リン酸、硫酸、硝酸等の酸性溶剤又はアルカリ溶剤によってエッチングし、次に、S125において、レジストを剥離して基板上に所望の深さの凹部を得る。この凹部をバンク溝部として使用する。
<フォトリソグラフィ法によって基板上にバンクを形成する工程>
図2(a)〜(f)は、フォトリソグラフィ法によってバンク膜をエッチングしてバンクを形成する工程を説明する基板断面図である。
図2(a)では、基板10の一部又は全部にバンク膜12を図1のS104で説明したように形成する。図2(b)では、図2(a)のバンク膜12一部又は全部の上に図1のS106の方法によってレジスト14を形成する。
図2(c)では、形成されたレジスト14に密着するように、フォトマスク16を施し、その密着されたフォトマスク16の面には、所望のパターンが施されている。本実施例では、ポジレジストが使用されており、フォトマスク16の上方より照射された平行光は、フォトマスクパターン16aがない部分だけに照射される。
図2(d)では、光が照射されたレジスト14はその光によって化学反応を起こし、現像液に対して可溶となる。現像液にレジスト14の表面を充分に浸漬すると、不要レジスト14bは現像液に溶ける。また、必要レジスト14aは、現像液に溶けない。必要レジスト14aは、加熱されてバンク膜12との密着性を向上させてもよい。
図2(e)では、バンク膜12を溶かす溶剤(以降、エッチング液という)をバンク膜12の表面に供給して、必要レジスト14aがない部分の不要バンク膜12bを溶かして除去する。必要バンク膜12aは、必要レジスト14aと基板10との間に確保されている。
図2(f)では、必要レジスト14aが剥離溶剤によって除去され、必要バンク膜12aが基板10上にパターン化されて形成されている。本実施例では、一つの必要バンク膜12aのバンク壁側面12cと対向している他の必要バンク膜12aのバンク壁側面12dと基板10の表面10aとで形成された凹部をバンク溝部20という。また、必要バンク膜12aの上方の面をバンク上面12eという。
<転写法によって基板上にバンクを形成する工程>
図3(a)、(b)は、転写法によってバンクを形成する工程を説明する基板断面図である。
図3(a)は、バンク壁付きフィルムと基板とを圧着する工程を説明する基板断面図である。フィルム30には、予めフィルム30の面にフォトリソグラフィ法又は印刷法等を用いて有機材料のバンク壁31が所望のパターンに形成されている。ローラ間の距離が調整されている複数のローラ32の間に、バンク壁付きフィルムのバンク壁31が形成されている面と基板とを対向させて挿入し、複数のローラ32によってフィルム30とバンク壁31と基板10との間に圧力を発生させて、バンク壁31と基板10とを圧着する。この場合に、ローラ又は周囲の空気を加熱してもよい。
図3(b)は、圧着されたバンク壁からフィルムを剥離する工程を説明する基板断面図である。フィルム30とバンク壁31との固着力は、基板10とバンク壁31との固着力より弱い関係になっている。従って、フィルム30を持ち上げると、バンク壁31は基板10に固着された状態でフィルム30だけを剥離することができる。フィルム30の材質は、バンク壁31と作業工程で剥離しない程度の密着力を有していればよく、主にフッ素樹脂系である。
<印刷法によって基板上にバンクを形成する工程>
図4(a)〜(c)は、スクリーン印刷又はオフセット印刷法によってバンク膜をエッチングしてバンクを形成する工程を説明する基板断面図である。
図4(a)では、基板10の面にバンク膜12が、前述した通りに形成される。このバンク膜12の上に、スクリーン印刷又はオフセット印刷によってレジスト14が所望のパターンで印刷される。印刷されたレジスト14及び基板10は、加熱処理されて密着し、レジスト14は固化する。ここで、レジスト14は、光に対して感応型でも非感応型でも良い。非感応型としては塗料等がある。
図4(b)では、レジスト14が無い部分(不要バンク膜12b)をエッチングして除去する工程である。エッチングに関しては、フォトリソグラフィ法のエッチングと同様である。
図4(c)では、必要バンク膜12aの上にあるレジスト14をフォトリソグラフィ法と同様に除去する工程である。これらの工程を経ることによって、基板10上の面に必要バンク膜12aが所望のパターンを有して配設され、一つの必要バンク膜12aのバンク壁側面12cとこの必要バンク膜12aに対向して配設されている他の必要バンク膜12aのバンク壁側面12dと基板10の表面10aとで凹部が構成され、バンク溝部20が形成される。また、必要バンク膜12aの上方の面をバンク上面12eという。
<印刷法によって基板上に直接的にバンクを形成する工程>
図5は、図1のフローチャートにおけるスクリーン印刷又はオフセット印刷法によって、直接的にバンクを形成する工程(S102,S103)を説明する基板断面図である。
S102では、基板10の上にスクリーン印刷又はオフセット印刷によって、バンク材料を所望のパターンで印刷して必要バンク膜12aを得る。S103では、成膜処理が施されて、一つの必要バンク膜12aのバンク壁側面12cこの必要バンク膜12aに対向して配設されている他の必要バンク膜12aのバンク壁側面12dと基板10の表面10aとで凹部が構成され、バンク溝部20が形成される。また、必要バンク膜12aの上方の面をバンク上面12eという。
エッチングされて形成されたバンク壁側面12cとバンク壁側面12dと、この印刷法によって基板上に直接的にバンクを形成する方法で形成されたバンク壁側面12cとバンク壁側面12dとを比較すると、多少ながらバンク上面12eとバンク壁側面12cとバンク壁側面12dとの境界が不明確な所はあるが、バンク溝部20を形成するまでの工程が短くてよいことが特徴である。
<印刷法によって基板上に直接的にバンクを形成する工程>
図6(a)〜(c)は、エンボス法による印刷法によって直接的にバンクを形成する工程を説明する基板断面図である。
図6(a)では、基板10の面にバンク膜12が、前述した通りに形成される。このバンク膜12は、いったん乾燥又は加熱又は光照射により固化させる。ここで、バンク膜12は、光又は熱に対して感応型でも非感応型でも良い。非感応型としては塗料等がある。
図6(b)では、レジスト膜又はエッチング等により形成されたバンク形状パターン部71aを備えている基板10とは別部材の平板状の原版部材71を作成し、このバンク形状パターン部71aとバンク膜12を対向して配置する。バンク膜12を原版部材71のバンク形状パターン部71aと密着させながら、適宜加圧する。また、必要に応じて加熱をすることでバンク膜12は変形し、バンク形状パターン部71aの溝に沿って成型され、バンク膜12はバンク形状パターン部71aと対向する形状となる。
図6(c)では、原版部材71及びバンク形状パターン部71aとを基板10から剥離することで、所望の必要バンク膜12aを得る工程である。これらの工程を経ることによって、基板10上の面に必要バンク膜12aが所望のパターンを有して配設され、一つの必要バンク膜12aのバンク壁側面12cとこの必要バンク膜12aに対向して配設されている他の必要バンク膜12aのバンク壁側面12dと基板10の表面10aとで凹部が構成され、バンク溝部20が形成される。また、必要バンク膜12aの上方の面をバンク上面12eという。
<印刷法によって基板上に直接的にバンクを形成する工程>
図7(a)〜(c)は、インプリント法による印刷法によって直接的にバンクを形成する工程を説明する基板断面図である。
図7(a)では、基板10の面にバンク液状材料73が、バンク液状材料供給装置74によって、適量供給される。バンク液状材料73は、いったん乾燥又は加熱又は光照射等により半固体状態にしてもよい。
図7(b)では、レジスト膜又はエッチング等により形成されたバンク形状パターン部72を備えている平板状の原版部材71を作成し、このバンク形状パターン部72と基板10の上に供給されたバンク液状材料73又は半固体状態にされたバンク膜12を対向して配置する。バンク液状材料73又はバンク膜12を原版部材71が備えているバンク形状パターン部72と密着させながら、適宜加圧することでバンク液状材料73又はバンク膜12を変形させ、原版部材71が備えているバンク形状パターン部72の溝へ浸透させる。適宜加圧している状態で乾燥又は加熱又は光照射によりバンク液状材料73又はバンク膜12を固化させる。ここで、バンク液状材料73又はバンク膜12は、光又は熱に対して感応型でも非感応型でも良い。非感応型としては塗料等がある。
図7(c)では、バンク形状パターン部72及び原版部材71をバンク膜12より剥離することで、所望の必要バンク膜12aを得る工程である。これらの工程を経ることによって、基板10上の面に必要バンク膜12aが所望のパターンを有して配設され、一つの必要バンク膜12aのバンク壁側面12cとこの必要バンク膜12aに対向して配設されている他の必要バンク膜12aのバンク壁側面12dと基板10の表面10aとで凹部が構成され、バンク溝部20が形成される。また、必要バンク膜12aの上方の面をバンク上面12eという。
図8(a)〜(e)は、図1のフローチャートにおけるフォトリソグラフィ法によって、基板をエッチングしてバンクを形成する工程(S121,S124,S125)を説明する基板断面図である。
図8(a)では、S121において、基板10上にレジスト14を形成する工程である。形成する方法、材質はS106と同様である。S121とS106との相違点は、基板10上にバンク膜12が配設されずに、基板10上にレジスト14が形成されることである。
図8(b)では、S121において、フォトマスク16を施し、フォトマスクパターン16aがない部分から平行光が照射され、フォトマスクパターン16aがない部分に対向しているレジスト14だけ平行光が照射される。
図8(c)では、S121において、光が照射されたレジスト14はその光によって化学反応を起こし、現像液に対して可溶となる。現像液にレジスト14の表面を充分に浸漬すると、不要レジスト14bは現像液に溶ける。また、必要レジスト14aは、現像液に溶けない。必要レジスト14aは、加熱されてバンク膜12との密着性を向上させてもよい。
図8(d)では、S121において、基板10を溶かす溶剤(以降、基板エッチング液という)を必要レジスト14aと基板10の表面に供給して、必要レジスト14aがない部分の基板10を溶かして所望の深さに除去され凹状の所望のパターン10bを得る。基板エッチング液は、必要レジスト14aを溶解せずに基板10を溶解する液であればよい。
図8(e)では、S124において、必要レジスト14aが剥離溶剤によって除去され、エッチングされた基板10の凹状の所望のパターン10bが得られ、本実施例では、この凹状の所望のパターン10bをバンク溝部20として使用するものである。また、エッチングされていない基板10の表面10aをバンク上面12eという。
図9(a)〜(d)は、図1のフローチャートにおける転写法によって、基板をエッチングしてバンクを形成する工程(S122,S124,S125)を説明する基板断面図である。
図9(a)では、S122において、レジスト付きフィルムと基板とを圧着する工程を説明する基板断面図である。フィルム30には、予めフィルム30の面にフォトリソグラフィ法又は印刷法等を用いて有機材料のレジスト14が所望のパターンに形成されている。ローラ間の距離が調整されている複数のローラ32の間に、レジスト付きフィルムのレジスト14が形成されている面と基板10とを対向させて挿入し、複数のローラ32によってフィルム30とレジスト14と基板10との間に圧力を発生させて、レジスト14と基板10とを圧着する。この場合に、ローラ又は周囲の空気を加熱してもよい。
図9(b)では、S122において、圧着されたレジストからフィルムを剥離する工程を説明する基板断面図である。フィルム30とレジスト14との固着力は、基板10とレジスト14との固着力より弱い関係になっている。従って、フィルム30を持ち上げると、レジスト14は基板10に固着された状態でフィルム30だけを剥離することができる。フィルム30の材質は、レジスト14と作業工程で剥離しない程度の密着力を有していればよく、主にフッ素樹脂系である。
図9(c)では、S124において、基板10を溶かす溶剤(以降、基板エッチング液という)をレジスト14と基板10の表面に供給して、レジスト14がない部分の基板10を溶かして所望の深さに除去され凹状の所望のパターン10bを得る。基板エッチング液は、レジスト14を溶解せずに基板10を溶解する液であればよい。
図9(d)では、S125において、レジスト14が剥離溶剤によって除去され、エッチングされた基板10の凹状の所望のパターン10bが得られ、本実施例では、この凹状の所望のパターン10bをバンク溝部20として使用するものである。また、エッチングされていない基板10の表面10aをバンク上面12eという。
図10(a)〜(c)は、図1のフローチャートにおける印刷法によって、基板をエッチングしてバンクを形成する工程(S123,S124,S125)を説明する基板断面図である。
図10(a)では、S123において、スクリーン印刷法、オフセット印刷法等により所望のパターンを基板の上にレジスト14を直接配設する。印刷されたレジスト14及び基板10は、加熱処理されて密着し、レジスト14は固化する。ここで、レジスト14は、光に対して感応型でも非感応型でも良い。非感応型としては塗料等がある。
図10(b)では、S124において、基板10を溶かす溶剤(以降、基板エッチング液という)をレジスト14と基板10の表面に供給して、レジスト14がない部分の基板10を溶かして所望の深さに除去され凹状の所望のパターン10bを得る。基板エッチング液は、必要レジスト14aを溶解せずに基板10を溶解する液であればよい。
図10(c)では、S125において、レジスト14が剥離溶剤によって除去され、エッチングされた基板10の凹状の所望のパターン10bが得られ、本実施例では、この凹状の所望のパターン10bをバンク溝部20として使用するものである。また、エッチングされていない基板10の表面10aをバンク上面12eという。
<基板とバンクの一部又は全部を親水化する工程>
図1のS101〜S110で基板10上に造られたバンク溝部20、図1のS120〜S125で基板10をエッチングして造られたバンク溝部20、及びそれぞれの方法で造られたバンク上面12eの一部又は全部に対して親水化する工程である。
親水化する工程(親水処理)は、水に対して濡れ易くするための処理であり、バンク溝部20、基板10及びバンク上面12eの一部又は全部に対して処理されるものである。親水処理の具体例としては、オゾン酸化処理、プラズマ処理、コロナ処理、紫外線照射処理、電子線照射処理、酸処理、アルカリ処理等を例示することができる。また、バンク溝部20、基板10及びバンク上面12eの表面特性に応じて適宜行われる処理であり、例えば有機物であるバンク溝部20や基板10の表面にヒドロキシル基、アルデヒド基、ケトン基、アミノ基、イミノ基、カルボキシル基、シラノール基等の極性基が含まれている場合には、親水処理工程は省略することができる。
親水処理を施されたバンク溝部20及び基板10は水に対して20°以下の接触角を示す。
<バンクの上面の一部又は全部に撥液剤を塗布する工程>
次に、前述したバンク上面12eの一部又は全部に対して、撥液剤50を塗布する工程について説明する。この工程は、バンク上面12eの一部又は全部が水に対して濡れ難くする処理である。
撥液剤50を基板10とは別部材の平板状の原版部材51に付着させ、この原版部材51と基板10上のバンク上面12eとが接触することにより、撥液剤50がバンク上面12eの一部又は全部に転写し、バンク上面12eを撥液化する工程である。
図11(a)〜(c)は、平板状の原版部材の製作方法を説明する平断面図と斜視図である。
図11(a)は、平板状の原版部材を製作する際の平面図であり、図11(b)は、平板状の原版部材を製作する際の図11(a)のA−A断面図であり、図11(c)は、完成した平板状の原版部材の斜視図である。
図11(a)、(b)では、平板状の原版部材51を製作するには、先ず型枠52の上方からスタンプ体53を挿着する。型枠52の底面には案内孔52aが配設され、スタンプ体53から下方に延在した突出部53bが係合している。また、型枠52とスタンプ体53とは係合している。スタンプ体53の上方には、下方に間隔が縮むように対向した一対の傾斜面53aを備えた突出部が配設されている。
型枠52の上方からスタンプ体53を挿着した後に、液状のスタンプ剤54を型枠52とスタンプ体53とで構成された凹状の領域に流し込む。流し込まれた液状のスタンプ剤54は、スタンプ体53の面53cと傾斜面53a及び型枠52の内壁面52bとを含む領域に充填するまで流し込む。
液状のスタンプ剤54の挿填後に、少なくとも一面が平滑な面55aを備えている、例えば、シリコンウエハ又はガラス等の平板55を型枠52の上方から挿着し、液状のスタンプ剤54を挟み込む。この場合に、平板55の平滑な面55aと液状のスタンプ剤54との間に空気が入らないように、予め平板55の平滑な面55aに液状のスタンプ剤54を塗り付けてから挿着する。平板55は、平坦な面をもつものであればなんでも良く、特に限定されない。
平板55を型枠52に挿着した後に、付勢部材56を挿着する。本実施例では、付勢部材56の重量を利用して、平板55と液状のスタンプ剤54とを付勢しているが、上方からエアシリンダ、ばねによって付勢してもよいし、型枠52と付勢部材56とを螺着してもよい。
このようにしてそれぞれの部材が装着された一式を室温で24時間放置する。また、加熱してもよい。この処理により液状のスタンプ剤54が弾力性を備えた状態で硬化する。
ここで、原版部材の材質としてのスタンプ剤54の材料について説明する。
スタンプ剤54の材料としてはポリジメチルシロキサン(PDMS)(信越化学工業製 KE1310ST)を用いて、付加型の反応機構により硬化する樹脂材料と硬化剤を混合した後、室温24時間放置又は加熱放置によって弾力性を備えた状態で硬化する。
例えば、液状のスタンプ剤54を反応させエラストマを成型する場合の反応は、縮合型あるいは付加型いずれによってもよいが、0.5%程度の線収縮率を示す縮合型は高分子が反応する過程にガスを発生することから、線収縮率0.1%程度の付加型反応機構による弾性体材料を使用することがより好ましい。
また、スタンプ剤54としては、基板10との密着性を高めるためにシロキサン構造を含むエラストマを用いるのが好ましい。例えば、シラン化合物であるポリジメチルシロキサン(PDMS)系のエラストマを挙げることができる。この高分子の構造式はSi(CH33−O−(Si(CH32O)n−Si(CH33で表される。nは正の整数。この材料を用いることによって、成型された原版面54aの表面に、後述する基板10に塗布する表面処理剤を吸収又は付着させることができる。
図11(c)は、スタンプ剤54が弾力性を備え硬化された状態で、型枠52より取り外した原版部材51の斜視図である。
スタンプ体53の複数の傾斜面53aと面53cとを含んでスタンプ剤54が固着されている。スタンプ体53に配設されている突出部53bは、後述する工程で原版部材51を他の装置に装着するために使われる。また、スタンプ剤54の原版面54aは、平板55の平滑な面55aによって平滑な面となっている。
原版部材51の原版面54aの上に、表面処理剤70として撥液性高分子溶液(ダイキン工業製 ユニダインTG−656)を、スピナーにより、3000rpmで30秒間の回転により原版面54aに表面処理剤70を塗布する。この表面処理剤70の塗布により、原版面54aは撥液性を備える。
<バンクの上面の一部又は全部に撥液剤を塗布する工程>
図12(a)〜(c)は、基板10に形成されたバンク上面12eの一部又は全部に撥液剤80を塗布する工程を説明する基板10及び原版部材51の断面図である。
図12(a)は、撥液剤80が塗布されている原版部材51の断面図である。
原版部材51が備えているスタンプ剤54の原版面54aの一部又は全部に撥液剤80が塗布されている。撥液剤80としては、例えば、分子の末端官能基が基板構成原子に選択的に化学的吸着することを特徴とするシランカップリング剤(有機ケイ素化合物)や界面活性剤を使用することができる。
ここで、シランカップリング剤とは、R1SiX1mX2(3−m)で表される化合物であり、R1は有機基を表し、X1及びX2は−OR2、−R2、−Clを表し、R2は炭素数1〜4のアルキル基を表し、mは1から3の整数である。
また、界面活性剤とはR11で表される化合物であり、Y1は親水性の極性基、−OH、−(CH2CH2O)nH、−COOH、−COOK、−COONa、−CONH2、−SO3H、−SO3Na、−OSO3H、−OSO3Na、−PO32、−PO3Na2、−PO32、−NO2、−NH2、−NH3Cl(アンモニウム塩)、−NH3Br(アンモニウム塩)、≡NHCl(ピリジニウム塩)、≡NHBr(ピリジニウム塩)等である。
シランカップリング剤は基板表面における水酸基に対して化学的に吸着することを特徴とし、金属や絶縁体などの幅広い材料の酸化物表面に反応性を示すため、撥液剤80として好適に用いることができる。これらシランカップリング剤や界面活性剤の中で、特にR1がパーフルオロアルキル構造Cn2n+1やパーフルオロアルキルエーテル構造Cp2p+1O(Cp2pO)rを有するようなフッ素原子含有化合物によって修飾され、固体表面の表面自由エネルギーは25mJ/m2よりも低くなり、極性を持った材料との親和性が小さくなるため、好適に用いられる。
より具体的には、シランカップリング剤としてはCF3−CH2CH2−Si(OCH33、CF3(CF23−CH2CH2−Si(OCH33、CF3(CF25−CH2CH2−Si(OCH33、CF3(CF25−CH2CH2−Si(OC253、CF3(CF27−CH2CH2−Si(OCH33、CF3(CF211−CH2CH2−Si(OC253、CF3(CF23−CH2CH2−Si(CH3)(OCH32、CF3(CF27−CH2CH2−Si(CH3)(OCH32、CF3(CF28−CH2CH2−Si(CH3)(OC252、CF3(CF28−CH2CH2−Si(C25)(OC252、CF3O(CF2O)6−CH2CH2−Si(OC253、CF3O(C36O)4−CH2CH2−Si(OCH33、CF3O(C36O)2(CF2O)3−CH2CH2−Si(OCH33、CF3O(C36O)8−CH2CH2−Si(OCH33、CF3O(C49O)5−CH2CH2−Si(OCH33、CF3O(C49O)5−CH2CH2−Si(CH3)(OC252、CF3O(C36O)4−CH2CH2−Si(C25)(OCH32等が挙げられる。ただし、これらの構造に限定されるものではない。
また、界面活性剤としては、CF3−CH2CH2−COONa、CF3(CF23−CH2CH2−COONa、CF3(CF23−CH2CH2−NH3Br、CF3(CF25−CH2CH2−NH3Br、CF3(CF27−CH2CH2−NH3Br、CF3(CF27−CH2CH2−OSO3Na、CF3(CF211−CH2CH2−NH3Br、CF3(CF28−CH2CH2−OSO3Na、CF3O(CF2O)6−CH2CH2−OSO3Na、CF3O(C36O)2(CF2O)3−CH2CH2−OSO3Na、CF3O(C36O)4−CH2CH2−OSO3Na、CF3O(C49O)5−CH2CH2−OSO3Na、CF3O(C36O)8−CH2CH2−OSO3Na等が挙げられる。ただし、これらの構造に限定されるものではない。
さらに、撥液剤80としては、撥液性の高分子化合物を用いることもできる。例えば、撥液性高分子化合物としては、分子内にフッ素原子を含有するオリゴマー又はポリマーを用いることができ、具体例を挙げるならば、ポリ4フッ化エチレン(PTFE)、エチレン−4フッ化エチレン共重合体、6フッ化プロピレン−4フッ化エチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリ(ペンタデカフルオロヘプチルエチルメタクリレート)(PPFMA)、ポリ(パーフルオロオクチルエチルアクリレート)等の長鎖パーフルオロアルキル構造を有するエチレン、エステル、アクリレート、メタクリレート、ビニル、ウレタン、シリコン、イミド、カーボネート系ポリマーである。
転写された撥液剤80の膜はバンク溝部20に影響を与えないように、厚みは10nm以下が好ましく、より好ましくは5nm以下の膜厚である。
また、スタンプ剤54の原版面54aへの撥液剤80の塗布方法としては一般的なコーティング方法、例えば、押出コーティング方法、スピンコーティング方法、グラビアコーティング方法、リバースロールコーティング方法、ロッドコーティング方法、スリットコーティング方法、マイクログラビアコーティング方法、ディップコーティング方法、インクジェットコーティング方法等を採用することができる。
図12(b)は、撥液剤80が塗布されている原版面54aと基板10のバンク上面12eとを接触させて、原版面54aの撥液剤80を基板10のバンク上面12eへ転写することを説明する基板10及び原版部材51の断面図である。
先ず、原版面54aと基板10のバンク上面12eとの平行度が調整される。次に、弾力性を備えたスタンプ剤54が多少変形する程度に、原版面54aと基板10のバンク上面12eとの間で付勢する。従って、バンク壁側面12c、バンク壁側面12dには撥液剤80が塗布されず、前述したバンク壁側面12c、バンク壁側面12d及び基板10の表面10aの親水性はそのまま確保されている。スタンプ剤54が多少変形することによって、撥液剤80がバンク溝部20に付着することがあるために、必要バンク膜12aの高さ(厚さ)は、1μm以上であることが好ましい。
図12(c)は、原版部材51が基板10のバンク上面12eから離脱し、撥液剤80が基板10のバンク上面12e上に転写された状態を説明する基板10の断面図である。
原版面54aと基板10のバンク上面12eとが接触した部分だけに撥液剤80が転写され、接触していない部分には撥液剤80が転写されていない。このことは、バンク上面12eの一部に転写できる方法である。バンク上面12eの全てに転写してもよい。
転写されたバンク上面12eの撥液剤80の撥液性を高めるために、転写の工程の後に、撥液剤80を基板10に対して固定するための工程、具体的には加熱処理や反応性の蒸気にさらすなどの処理を用いることが好ましい。例えば、シランカップリング剤の場合、基板を高温に加熱する、あるいは室温で高湿度の環境下にさらすことにより反応が進行する。具体例として、撥液剤80としての撥液性高分子を基板10のバンク上面12eに反応定着させるために、150℃に加熱したオーブンで1分間加熱処理する方法である。
このように、塗布された撥液剤80が基板10に固定させることにより、基板10上のバンク上面12eだけが撥液剤80である撥液性高分子の薄膜が形成される。転写された撥液剤80の撥液性高分子により表面が撥液性に処理され、バンク上面12eは水に対して90°以上の高い接触角を示す。
図13(a)は、液滴吐出ヘッド200の全体の断面斜視図、同図(b)は、吐出部の詳細断面図である。それぞれの液滴吐出ヘッド200は、インクジェット液滴吐出ヘッドである。それぞれの液滴吐出ヘッド200は、振動板226と、ノズルプレート228とを備えている。振動板226と、ノズルプレート228との間には、タンク(図示せず)からチューブ(図示せず)を介して、孔232へ供給されるインクとしての導電性液状材料11が常に充填される液溜り229が位置している。
また、振動板226と、ノズルプレート228との間には、複数の隔壁222が位置している。そして、振動板226と、ノズルプレート228と、1対の隔壁222と、によって囲まれた部分がキャビティ220である。キャビティ220はノズル252に対応して設けられているため、キャビティ220の数とノズル252の数とは同じである。キャビティ220には、一対の隔壁222間に位置する供給口230を介して、液溜り229から導電性液状材料11が供給される。
図13(b)では、振動板226上には、それぞれのキャビティ220に対応して、振動子224が位置する。振動子224は、ピエゾ素子224cと、ピエゾ素子224cを挟む一対の電極224a,224bとを含む。この一対の電極224a,224bとの間に駆動電圧を与えることで、対応するノズル252から導電性液状材料11が吐出される。なお、ノズル252からZ軸方向に導電性液状材料11が吐出されるように、ノズル252の形状が調整されている。
ここで、本実施例において「導電性液状材料11」とは、ノズルから吐出可能な粘度を有する材料をいう。この場合、材料が水性であること油性であることを問わない。ノズルから吐出可能な流動性(粘度)を備えていれば十分で、固体物質が混入していても全体として流動体であればよい。
導電性液状材料11の粘度は1mPa・s以上50mPa・s以下であるのが好ましい。粘度が1mPa・sより小さい場合には、導電性液状材料11の液滴を吐出する際にノズル252の周辺部が導電性液状材料11の流出により汚染されやすい。一方、粘度が50mPa・sより大きい場合は、ノズル252における目詰まり頻度が高くなり、このため円滑な液滴の吐出が困難となり得る。
本実施例では、ひとつのノズル252と、ノズル252に対応するキャビティ220と、キャビティ220に対応する振動子224と、を含んだ部分を「吐出部227」と表記することもある。この表記によれば、1つの液滴吐出ヘッド200は、ノズル252の数と同じ数の吐出部227を有する。吐出部227は、ピエゾ素子の代わりに電気熱変換素子を有してもよい。つまり、吐出部227は、電気熱変換素子による材料の熱膨張を利用して材料を吐出する構成を有していてもよい。
ここで導電性液状材料11の材質について説明する。導電性パターンとなる導電性液状材料11は、導電性微粒子及び有機金属化合物のうちの少なくとも一方を含有し、液滴吐出装置(図示せず)によって基板10の上に所定の形状で所定の位置に設けられて導電性パターンとなる。導電性微粒子及び有機金属化合物のうちの少なくとも一方を含有する導電性液状材料11としては、導電性微粒子を分散媒に分散させた分散液、液体の有機金属化合物、有機金属化合物の溶液、又はそれらの混合物を用いる。
ここで用いられる導電性微粒子は、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、パラジウム、マンガン、インジウム、スズ、アンチモン及びニッケルのうちの少なくともいずれか1つを含有する金属微粒子の他、これらの酸化物、並びに導電性ポリマーや超電導体の微粒子などが用いられる。
これらの導電性微粒子は分散性を向上させるために表面に、キシレンやトルエン等の有機溶剤やクエン酸等をコーティングして使うこともできる。導電性微粒子の粒径は1nm以上0.1μm以下であることが好ましい。0.1μmより大きいと後述する液滴吐出ヘッドの吐出ノズルに目詰まりが生じるおそれがある。また、1nmより小さいと導電性微粒子に対するコーテイング材の体積比が大きくなり、得られる膜中の有機物の割合が過多となる。コーティング材で導電性微粒子を被覆したものを用いる場合、液状体の形態では導電性を示さず、乾燥又は焼結した際に導電性を呈するようなインクとすることもできる。
導電性微粒子のコーティング剤として、アミン、アルコール、チオールなどが知られている。より具体的には、導電性微粒子のコーティング剤として、2−メチルアミノエタノール、ジエタノールアミン、ジエチルメチルアミン、2−ジメチルアミノエタノール、メチルジエタノールアミンなどのアミン化合物、アルキルアミン類、エチレンジアミン、アルキルアルコール類、エチレングリコール、プロピレングリコール、アルキルチオール類、エタンジチオールを用いることができる。
また、有機金属化合物としては、例えば金、銀、銅、パラジウムなどを含有する化合物や錯体で、熱分解により金属を析出するものが挙げられる。具体的には、クロロトリエチルホスフィン金(I)、クロロトリメチルホスフィン金(I)、クロロトリフェニルフォスフィン金(I)、銀(I)2,4−ペンタンヂオナト錯体、トリメチルホスフィン(ヘキサフルオロアセチルアセトナート)銀(I)錯体、銅(I)ヘキサフルオロペンタンジオナトシクロオクタジエン錯体、などが挙げられる。
導電性微粒子及び有機金属化合物のうちの少なくとも一方を含有する液体の分散媒又は溶媒としては、室温での蒸気圧が0.001mmHg以上200mmHg以下(約0.133Pa以上26600Pa以下)であるものが好ましい。蒸気圧が200mmHgより高いと、吐出後に分散媒又は溶媒が急激に蒸発してしまい、良好な膜を形成することが困難となるからである。
また、分散媒又は溶媒の蒸気圧は0.001mmHg以上50mmHg以下(約0.133Pa以上6650Pa以下)であるのがより好ましい。蒸気圧が50mmHgより高いと、液滴吐出法で液滴を吐出する際に乾燥によるノズル詰まりが起こり易く、安定な吐出が困難になるからである。一方、室温での蒸気圧が0.001mmHgより低い分散媒又は溶媒の場合には、乾燥が遅くなって膜中に分散媒又は溶媒が残留しやすくなり、後工程の熱及び/又は光処理後に良質の導電膜が得られにくくなる。
分散媒としては、前記の導電性微粒子を分散できるもので凝集を起こさないものであれば特に限定されない。例えば、水の他に、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール類、n−ヘプタン、n−オクタン、デカン、ドデカン、テトラデカン、トルエン、キシレン、シメン、デュレン、インデン、ジペンテン、テトラヒドロナフタレン、デカヒドロナフタレン、シクロヘキシルベンゼンなどの炭化水素系化合物、またエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、ビス(2−メトキシエチル)エーテル、p−ジオキサンなどのエーテル系化合物、さらにプロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、シクロヘキサノンなどの極性化合物を例示できる。これらのうち、微粒子の分散性と分散液の安定性、また液滴吐出法への適用の容易さの点で、水、アルコール類、炭化水素系化合物、エーテル系化合物が好ましく、より好ましい分散媒としては、水、炭化水素系化合物を挙げることができる。
前記導電性微粒子を分散媒に分散する場合の分散質濃度としては、1質量%以上80質量%以下とするのが好ましく、所望の導電膜の膜厚に応じて調整することができる。80質量%を超えると凝集をおこしやすくなり、均一な膜が得にくくなる。また、同様の理由で、前記有機金属化合物の溶液の溶質濃度としても、前記の分散質濃度と同範囲のものが好ましい。
前記導電性微粒子の分散液の表面張力は0.02N/m以上0.07N/m以下の範囲内であることが好ましい。液滴吐出法によりインクを吐出する際、表面張力が0.02N/m未満であると、インクのノズル面に対する濡れ性が増大するため飛行曲りが生じやすくなり、0.07N/mを超えるとノズル先端でのメニスカスの形状が安定しないため吐出量や吐出タイミングの制御が困難になる。表面張力を調整するため、前記分散液には、基板との接触角を大きく低下させない範囲で、フッ素系、シリコーン系、ノニオン系などの表面張力調節剤を微量添加するとよい。ノニオン系表面張力調節剤は、インクの基板への濡れ性を向上させ、膜のレベリング性を改良し、膜の微細な凹凸の発生などの防止に役立つものである。前記表面張力調節剤は、必要に応じて、アルコール、エーテル、エステル、ケトン等の有機化合物を含んでもよい。
前記分散液の粘度は1mPa・s以上50mPa・s以下であることが好ましい。液滴吐出法を用いてインクを液滴として吐出する際、粘度が1mPa・sより小さい場合にはノズル周辺部がインクの流出により汚染されやすく、また粘度が50mPa・sより大きい場合は、ノズル孔での目詰まり頻度が高くなり円滑な液滴の吐出が困難となる。
このような導電層用インク33aとしては、具体的には、直径10nm程度の銀微粒子が有機溶剤に分散した銀微粒子分散液(真空冶金社製、商品名「パーフェクトシルバー」)の分散媒をテトラデカンで置換してこれを希釈し、濃度が60wt%、粘度が8mPa・s、表面張力が0.022N/mとなるように調整したものを例示することができる。
図14(a)〜(c)は、液滴吐出ヘッド200から吐出された導電性液状材料11と基板10との関係を説明する断面図である。
図14(a)では、液滴吐出ヘッド200から吐出された導電性液状材料11は、砲弾型の形状で基板10に達する。液滴吐出装置(図示せず)によって、バンク壁側面12cと基板10の表面10aとバンク壁側面12dとが構成しているバンク溝部20に対して、吐出するための位置が制御されて導電性液状材料11が吐出される。図示してある導電性液状材料11は、液滴吐出装置が備えている液滴吐出ヘッド200から吐出されたものである。導電性液状材料11の液滴の大きさDが、バンク溝部20のバンク溝幅Bより大きい場合について説明する。
図14(b)では、導電性液状材料11が基板10へ到達した直後の状態を示す。導電性液状材料11の液滴の大きさDがバンク溝部20のバンク溝幅Bより大きいために、基板10に到達した直後は同図のようにバンク溝部20のバンク溝幅Bよりはみ出して、バンク上面12eの上に配設されている撥液剤80の領域まで広がった形状(以降、着弾径という)Lとなる。
撥液剤80は、前述したようにバンク上面12eにおいて、水に対して110°以上の高い接触角を備えているため、導電性液状材料11に対しても接触角θは大きい。一方、バンク溝部20は前述したように親水性となっているために、基板10に到達した導電性液状材料11は、バンク上面12eに配設されている撥液剤80から圧縮力を受け、逆にバンク溝部20からは張力を受ける。このために、導電性液状材料11はバンク溝部20の溝に沿って、同図紙面の垂直方向の前後に広がっていくことができる。また、バンク溝幅Bが液滴の大きさDより大きい場合は、より安定して導電性液状材料11をバンク溝部20の中へ収容することができる。
図14(c)では、導電性液状材料11がバンク溝部20の溝に沿って広がった後の状態を示す。
導電性液状材料11は、親水性となっているバンク壁側面12cとバンク上面12e上に配設されている撥液性となっている撥液剤80との境界11cから、バンク壁側面12dとバンク上面12e上に配設されている撥液性となっている撥液剤80との境界11dとの間のバンク溝部20に収まる。従来は、バンク壁側面12c及びバンク壁側面12dは撥液性となっていたために、導電性液状材料11をバンク溝部20に収めるための張力が弱く、導電性液状材料11が収まる途中で、同図に示すように導電性液状材料11a及び導電性液状材料11b(以降、着弾痕という)が撥液剤80上に残ってしまい、導電性液状材料11の成膜処理が施された後に、この着弾痕も電気的に導電性を備えるために、多層構造の電気回路を構成しようとすると、各層間で電気的な短絡が生じ基板としての電気的な信頼性を損ねていた。
以下、本実施例の効果を記載する。
(1)バンク壁側面12c及びバンク壁側面12dが親水性となっていることから、導電性液状材料11をバンク溝部20の溝に引き入れる力が増し、着弾径(導電性液状材料11の液滴の大きさD)より小さな線幅(バンク溝部20のバンク溝幅B)の場合でも着弾痕(導電性液状材料11a及び導電性液状材料11b)のない導電性パターンを得ることができる。
次に実施例2について図面を用いて説明する。
本実施例は、実施例1と異なる部分について記載し、記載されていない部分は実施例1と同様である。
図15(a)、(b)は、ロール状の原版部材61の製作方法を示す平断面図及び斜視図である。
図15(a)、(b)では、基板10とは別部材のロール状の原版部材61を製作する工程を説明する。
型枠62の内壁62aは、円筒研削加工で真円度、円筒度が精度良く仕上げられている。型枠62の下方には段孔62bが内壁62aと同心度が確保されて設けられ、中心に孔64aを備えた底板64と底板63とが係合している。ここに実施例1に記載の液状のスタンプ剤54を流し込む。
中心軸65を型枠62の上方から差し入れ、中心軸65の一端を底板64の中心の孔64aに挿入する。型枠62の上方に設けられている段孔62cと係合する蓋66を型枠62の上方から挿入し、蓋66に備えられている孔66aと中心軸65の他端とを係合させながら挿入する。蓋66に備えられている逃げ孔66b,66cからは、余分な液状のスタンプ剤54が型枠62の外部に流出するようになっている。これらの部材を実施例1と同様に処理することによって、液状のスタンプ剤54が固化する。固化されたスタンプ剤54と一部がスタンプ剤54に内包されている中心軸65を型枠62から取り出す。
図15(c)は、型枠62から取り出されたロール状の原版部材61である。
スタンプ剤54から突出している中心軸65の突出部65a,65bと、スタンプ剤54の原版面54aとの同軸度を計測する。計測された同軸度が好ましくない場合又はスタンプ剤54の原版面54aに気泡が存在している場合は、中心軸65の突出部65a,65bを基準にして原版面54aを旋削する。この場合に、スタンプ剤54は弾力性を有しているため、加熱された鋭利な刃物で旋削するとよい。
原版部材61のスタンプ剤54の原版面54aは実施例1と同様に表面処理剤70によって処理される。こうして製作された原版部材61をロールコートする装置等に装着して、スタンプ剤54の原版面54aに実施例1に記載の撥液剤80を均一な厚さに塗布し、バンク溝部20が備えられている基板10のバンク上面12eに転写し撥液剤80を成膜処理する。
以下、本実施例の効果を記載する。
(2)基板10のバンク上面12eに撥液剤80を連続して塗布することができるようになり、生産性が向上する。
次に実施例3について図面を用いて説明する。
本実施例は、実施例1と異なる部分について記載し、記載されていない部分は実施例1と同様である。
本実施例は、基板10に配設されているバンク膜12に対して、エンボス印刷法でバンク形成を行いながら撥液剤80を塗布して、所望の形状の必要バンク膜12aを得ると伴にバンク上面12eを撥液性にするための処理を施す方法である。
図16は、エンボス印刷法でバンク形成を行いながら、必要バンク膜12aのバンク上面12eに撥液剤80を塗布する工程を説明する基板断面図である。
図16では、先ず、基板10の面にバンク膜12となる例えば、ポリメチルメタクリレート樹脂(PMMA)が、前述した通りに形成される。このバンク膜12は、いったん乾燥又は加熱又は光照射により固化させる。ここで、バンク膜12は、光又は熱に対して感応型でも非感応型でも良い。非感応型としては塗料等がある。
固化されたバンク膜12を備えた基板10は、エンボス印刷装置75と、撥液剤塗布装置76とによって適宜加圧されて、相対位置を変更する。エンボス印刷装置75は、エンボスドラム77の周囲に所望のバンクパターンと対向した凸凹の溝を備えたアルミプレート78が備えられている。所望のバンクパターンと対向した凸凹の溝を備えていないアルミプレート78の部分によって接合してエンボスドラム77に取り付ける場合は、アルミプレート78の長さ(周長)を基板10の相対位置を変更する方向の長さより長くしておくことによって、基板10の上に配設されているバンク膜12に対して所望の必要バンク膜12aを得ることができる。
また、アルミプレート78が備えられているエンボスドラム77と、バンク膜12が備えられている基板10との相対位置を変更する間での滑り等による位置ずれを防止するために、歯車伝達機構(図示せず)又はベルト伝達機構(図示せず)が配設されている。
アルミプレート78の所望のバンクパターンと対向した凸凹の溝は、フォトリソグラフィ法によりエッチングされて形成されたもの、又はレーザ加工により微細溶融加工されたものである。所望のバンクパターンと対向した凸凹の溝の深さは、バンク膜12と等しいか或いは大きいことが好ましい。
固化されたバンク膜12を備えた基板10とエンボス印刷装置75とが適宜加圧されて相対位置を変更すると、バンク膜12には、アルミプレート78の所望のバンクパターンと対向した凸凹の溝とその凸凹の溝に対向した所望のバンクパターンが形成される。
バンク膜12は、エンボス印刷装置75によって、必要バンク膜12aが基板10の上に残される。これらの工程を経ることによって、基板10上の面に必要バンク膜12aが所望のパターンを有して配設され、一つの必要バンク膜12aのバンク壁側面12cとこの必要バンク膜12aに対向して配設されている他の必要バンク膜12aのバンク壁側面12dと基板10の表面10aとで凹部が構成され、バンク溝部20が形成される。また、必要バンク膜12aの上方の面をバンク上面12eという。この工程で、バンク膜12を加熱することによってバンク膜12が柔軟性を呈し、さらに好ましい必要バンク膜12aが得られる。
撥液剤塗布装置76は、本発明の実施例2の基板10とは別部材のロール状の原版部材61が備えられ、タンク79に貯留されている撥液剤80が適宜、補助ロール81に供給され、膜厚制御装置82によって補助ロール81の周囲に付着している撥液剤80の厚さを制御している。
補助ロール81は、原版部材61と隣接していて補助ロール81の周囲の撥液剤80を原版部材61に転写される。転写された撥液剤80は、原版部材61によって基板10の必要バンク膜12aのバンク上面12eを適宜加圧しながらバンク上面12eに転写される。この後に撥液剤80の前述の成膜処理が施される。
これらの工程を経ることによって、基板10上に配設されたバンク膜12は、エンボス印刷装置75によってバンク溝部20が形成され、続いて撥液剤塗布装置76によってバンク上面12eの一部又は全部に撥液剤80が塗布/成膜処理され、バンク上面12eは撥水性を備えるようになる。
以下、本実施例の効果を記載する。
(3)基板10に配設されているバンク膜12に対し、エンボス印刷装置75によってバンク溝部20が形成され、続いて撥液剤塗布装置76によってバンク上面12eの一部又は全部に撥液剤80が塗布されるため生産性が向上する。
次に実施例4について図面を用いて説明する。
本実施例は、実施例1と異なる部分について記載し、記載されていない部分は実施例1と同様である。
本実施例は、薄膜トランジスタ(以下、TFTと称す)駆動による液晶パネルに本発明を用いたものである。
図17(a)は、TFTを搭載するためのゲート電極を配設する方法を説明する基板の部分平面図であり、図17(b)は、基板の部分断面図である。
液晶パネルのTFTアレイ基板300上には、マトリクス状に複数の透明な画素電極(図示せず)が設けられており、それぞれの画素電極にはポリシリコン膜からなる半導体層301が配設されている。また、TFTアレイ基板300と対向する対向基板(図示せず)との間には液晶(図示せず)が充填されており、それぞれの基板の表面には配向膜(図示せず)が配設され、液晶が所定の方向に配列するように配向処理が成されている。この液晶の所定の方向と一致する方向に偏光軸を備えた一対の偏光版(図示せず)が光路上に配設されている。
本実施例は、この半導体層301用のゲート電極302を形成する方法で説明する。
TFTアレイ基板300の上に、所望の必要バンク膜12aa,12ab,12acがそれぞれ前述した通りに形成される。必要バンク膜12aaのバンク壁側面313と必要バンク膜12abのひとつの一辺としてのバンク壁側面314とTFTアレイ基板表面310とによってバンク溝部320が構成される。また、必要バンク膜12abの他の一辺としてのバンク壁側面315と必要バンク膜12acのひとつの一辺としてのバンク壁側面316とTFTアレイ基板表面310とによって他のバンク溝部321が構成される。バンク溝部320,321は本実施例では直線であるが、屈曲していてもよい。また、バンク溝部320,321の幅は一定でなくてもよい。
必要バンク膜12aa,12ab,12acのそれぞれのバンク上面312には、前述した通りに撥液剤80が塗布/成膜処理され撥液性を呈している。
TFTアレイ基板300のバンク溝部320の溝の略中心に、バンク溝部320の幅より大きい前述の液滴吐出ヘッド200(図13参照)から吐出された導電性液状材料311が到達した際は、導電性液状材料311は導電性液状材料317へと形を変えて着弾する。
着弾した導電性液状材料317はバンク溝部320の幅より大きいため、導電性液状材料317の一部は必要バンク膜12aaと必要バンク膜12abのバンク上面312の上に着弾する。しかしながら、本発明によれば、バンク上面312は撥液剤80によって撥液化され、バンク溝部320は親水化されているため、バンク上面312の上に着弾した導電性液状材料317は、バンク溝部320の中に全て収容される。
収容された導電性液状材料317は、バンク溝部320の中で変形して導電性液状材料318aから導電性液状材料318bまで広がる。この広がる量はバンク溝部320の幅と、バンク溝部320の深さと、吐出された導電性液状材料311の体積と、導電性液状材料311の粘性と、TFTアレイ基板300の温度と、バンク溝部320の親水化の程度と、撥液剤80によるバンク上面312の撥液化の程度とによって略決まる。
バンク溝部320上に、前述の液滴吐出ヘッド200から別の位置に導電性液状材料311を吐出する場合は、前述の広がる量を考慮して吐出する。この場合に、前に吐出されて広がった導電性液状材料318aから導電性液状材料318bまでの領域に重ねて導電性液状材料311を吐出することによって厚いゲート電極302を得ることができる。
他のバンク溝部321にも同様に導電性液状材料311を吐出してゲート電極302を造ることができる。
TFTアレイ基板300では、ゲート電極302を造った後に、ゲート電極302とバンク上面312とを含む一部又は全部に絶縁層322を造る。この場合に、バンク上面312に配設した撥液剤80による撥液化層を親水化する工程を設けてから、絶縁層を配設してもよい。この絶縁層上の所定の位置に半導体層301が配設される。また、この半導体層301用の電極として、ソース電極323(図17(b)参照)とドレイン電極324(図17(b)参照)が配設されてTFTの主要部が構成される。
本実施例は、TFT駆動による液晶パネルのゲート電極302として説明したが、TFT駆動による液晶パネルの他の電極、有機TFT駆動の液晶パネルの各電極、有機エレクトロルミネッセンス表示装置の各電極、他の電気光学表示装置の各電極を製造する方法として同様に適用することができる。
以下、本実施例の効果を記載する。
(4)電気光学表示装置は、表示をするための表示領域を広く確保することによって、画素数を増やして、より高細密にすることが求められている。本実施例によれば、トランジスタ、ダイオード等を制御するための各電極を極力細くすることができると伴にバンク上面312に導電性液状材料311が残留しない電気的に信頼性のある導電性パターンを形成することができる。
本発明の実施例は、前記に限定されず以下のように変更できる。
(変形例1)前記実施例では、基板10とは別部材の原版部材51の原版面54aは平滑な平面を備えているとしたが、基板10のバンク溝部20の形状に合わせて凸凹に成形して、バンク上面12eの一部又は全部に撥液剤80を設けてもよい。
(変形例2)前記実施例では、基板10とは別部材の原版部材61に備えられているスタンプ剤54をロール状としているが、基板10のバンク溝部20の形状に合わせて凸凹に成形して、バンク上面12eの一部又は全部に撥液剤80を設けてもよい。
基板と該基板上にバンクを形成する工程のフローチャート。 (a)〜(f)は、フォトリソグラフィ法によってバンク膜をエッチングしてバンクを形成する工程を説明する基板断面図。 (a)、(b)は、転写法によってバンクを形成する工程を説明する基板断面図。 (a)〜(c)は、印刷法によってバンク膜をエッチングしてバンクを形成する工程を説明する基板断面図。 図1のフローチャートにおける印刷法によって、直接的にバンクを形成する工程(S102,S103)を説明する基板断面図。 (a)〜(c)は、エンボス法による印刷法によって直接的にバンクを形成する工程を説明する基板断面図。 (a)〜(c)は、インプリント法による印刷法によって直接的にバンクを形成する工程を説明する基板断面図。 (a)〜(e)は、図1のフローチャートにおけるフォトリソグラフィ法によって、基板をエッチングしてバンクを形成する工程(S121,S124,S125)を説明する基板断面図。 (a)〜(d)は、図1のフローチャートにおける転写法によって、基板をエッチングしてバンクを形成する工程(S122,S124,S125)を説明する基板断面図。 (a)〜(c)は、図1のフローチャートにおける印刷法によって、基板をエッチングしてバンクを形成する工程(S123,S124,S125)を説明する基板断面図。 (a)は、平板状の原版部材を製作する際の平面図、(b)は、平板状の原版部材を製作する際の図11(a)のA−A断面図、(c)は、完成した平板状の原版部材の斜視図。 (a)は、撥液剤80が塗布されている原版部材51の断面図、(b)は、撥液剤80が塗布されている原版面54aと基板10のバンク上面12eとを接触させて、原版面54aの撥液剤80を基板10のバンク上面12eへ転写することを説明する基板10及び原版部材51の断面図、(c)は、原版部材51が基板10のバンク上面12eから離脱し、撥液剤80が基板10のバンク上面12e上に転写された状態を説明する基板10の断面図。 (a)は、液滴吐出ヘッド200の全体の断面斜視図、(b)は、吐出部の詳細断面図。 (a)〜(c)は、液滴吐出ヘッド200から吐出された導電性液状材料11と基板10との関係を説明する断面図。 (a)、(b)は、ロール状の原版部材61を製作する工程を説明する平断面図、(c)は、型枠62から取り出されたロール状の原版部材61の斜視図。 エンボス印刷法でバンク形成を行いながら、必要バンク膜12aのバンク上面12eに撥液剤80を塗布する工程を説明する基板断面図。 (a)は、TFTを搭載するためのゲート電極を配設する方法を説明する基板の部分平面図、(b)は、基板の部分断面図。
符号の説明
B…バンク溝幅、D…液滴の大きさ、L…着弾径、θ…接触角、10…基板、10a…表面、10b…パターン、11,11a,11b…導電性液状材料、11c,11d…境界、12…バンク膜、12a,12aa,12ab,12ac…必要バンク膜、12b…不要バンク膜、12c,12d…バンク壁側面、12e…バンク上面、14…レジスト、14a…必要レジスト、14b…不要レジスト、16…フォトマスク、16a…フォトマスクパターン、20…バンク溝部、30…フィルム、31…バンク壁、32…ローラ、33a…導電層用インク、50…撥液剤、51…基板とは別部材の平板状の原版部材、52…型枠、52a…案内孔、52b…壁面、53…スタンプ体、53a…傾斜面、53b…突出部、53c…面、54…スタンプ剤、54a…原版面、55…平板、55a…面、56…付勢部材、61…基板とは別部材のロール状の原版部材、62…型枠、62a…壁、62b,62c…段孔、63,64…底板、64a…孔、65…中心軸、65a,65b…突出部、66…蓋、66a…孔、66b,66c…逃げ孔、70…表面処理剤、71…基板とは別部材の平板状の原版部材、71a…バンク形状パターン部、72…バンク形状パターン部、73…バンク液状材料、74…バンク液状材料供給装置、75…エンボス印刷装置、76…撥液剤塗布装置、77…エンボスドラム、78…アルミプレート、79…タンク、80…撥液剤、81…補助ロール、82…膜厚制御装置、200…液滴吐出ヘッド、220…キャビティ、222…隔壁、224…振動子、224a,224b…電極、224c…ピエゾ素子、226…振動板、227…吐出部、228…ノズルプレート、229…液溜り、230…供給口、232…孔、252…ノズル、300…TFTアレイ基板、301…半導体層、302…ゲート電極、310…TFTアレイ基板表面、311,317,318a,318b…導電性液状材料、312…バンク上面、313,314,315,316…バンク壁側面、320,321…バンク溝部、322…絶縁層、323…ソース電極、324…ドレイン電極。

Claims (10)

  1. 基板上にバンクを形成する工程と、
    前記バンクの上面の一部又は全部に撥液剤を塗布する工程と
    を含むことを特徴とする導電性パターンの形成方法。
  2. 基板上にバンクを形成する工程と、
    前記基板と前記バンクの一部又は全部を親水化する工程と、
    前記バンクの上面の一部又は全部に撥液剤を塗布する工程と
    を含むことを特徴とする導電性パターンの形成方法。
  3. 請求項1又は2に記載の前記撥液剤は、前記基板とは別部材の原版部材に付着させ、前記原版部材と前記基板上の前記バンクの上面とが接触することにより、前記撥液剤が前記バンクの上面の一部又は全部に転写することを特徴とする導電性パターンの形成方法。
  4. 請求項1〜3のいずれか一項に記載の前記バンクは、フォトリソグラフィ法又は転写法又は印刷法によって形成されることを特徴とする導電性パターンの形成方法。
  5. 請求項1〜4のいずれか一項に記載の前記バンクの材質は、無機材料又は有機材料であることを特徴とする導電性パターンの形成方法。
  6. 請求項1〜5のいずれか一項に記載の前記バンクの高さは、1μm以上であることを特徴とする導電性パターンの形成方法。
  7. 請求項2に記載の前記基板と前記バンクの一部又は全部を親水化する工程は、オゾン酸化処理、プラズマ処理、コロナ処理、紫外線照射処理、電子線照射処理、酸処理、アルカリ処理の少なくとも一つの処理を含むことを特徴とする導電性パターンの形成方法。
  8. 請求項3に記載の原版部材は、平板状又はロール状であることを特徴とする導電性パターンの形成方法。
  9. 請求項3又は8に記載の前記原版部材の材質は、少なくともシロキサン構造を含むエラストマであることを特徴とする導電性パターンの形成方法。
  10. 請求項1〜3のいずれか一項に記載の前記撥液剤は、シランカップリング剤又は撥液性を呈する高分子であることを特徴とする導電性パターンの形成方法。
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