JP4396414B2 - Film pattern forming method and film pattern forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、機能液を液滴として基板に塗布して膜パターンを形成する膜パターン形成方法および膜パターン形成装置に関する。 The present invention relates to a film pattern forming method and a film pattern forming apparatus for forming a film pattern by applying a functional liquid as droplets to a substrate.
機能液を液滴として基板に塗布して膜パターンを形成する膜パターン形成方法としては、機能性成分を含有した液体を基板上にインクジェットにより吐出して機能性膜パターンを形成する方法であって、液体に対する接触角が30[deg]以上60[deg]以下である膜形成面を有する基板上に液体をインクジェットにより塗布する工程と、塗布された液体を熱処理によって機能性膜に変換する工程とを備えた方法が開示されている(特許文献1)。 A film pattern forming method for forming a film pattern by applying a functional liquid as droplets to a substrate is a method of forming a functional film pattern by ejecting a liquid containing a functional component onto a substrate by inkjet. A step of applying a liquid by inkjet onto a substrate having a film forming surface having a contact angle with respect to the liquid of 30 [deg] or more and 60 [deg] or less, and a step of converting the applied liquid into a functional film by heat treatment Has been disclosed (Patent Document 1).
さらには、膜形成成分を含有した液体からなる液滴を、基板上の所定の膜形成領域に吐出して膜パターンを形成する膜パターンの形成方法であって、第1吐出工程では、液滴を配線形成領域全体に基板上に着弾した後の液滴の直径よりも大きいピッチで吐出する。第2吐出工程では、液滴を配線形成領域全体の第1吐出工程における吐出位置と異なる位置に第1吐出工程と同じピッチで吐出する。第3吐出工程では、液滴を配線形成領域全体に第1吐出工程におけるピッチよりも小さいピッチで吐出する。基板は、予め液滴との接触角が60[deg]以上となるように処理をしておく方法が開示されている(特許文献2)。 Furthermore, there is provided a film pattern forming method for forming a film pattern by discharging a droplet made of a liquid containing a film forming component to a predetermined film forming region on a substrate. Are ejected at a pitch larger than the diameter of the droplets after landing on the substrate over the entire wiring formation region. In the second ejection step, droplets are ejected at the same pitch as in the first ejection step at a position different from the ejection position in the first ejection step in the entire wiring formation region. In the third discharge step, droplets are discharged over the entire wiring formation region at a pitch smaller than the pitch in the first discharge step. A method is disclosed in which the substrate is processed in advance so that the contact angle with the droplet is 60 [deg] or more (Patent Document 2).
また吐出された微小液滴の制御に関する研究としては、東京大学工学系研究科樋口研究室における「微小液滴の静電搬送」(非特許文献1)が公知文献として挙げられる。 As a study on the control of ejected microdroplets, “electrostatic conveyance of microdroplets” (Non-Patent Document 1) in the Higuchi Laboratory, Graduate School of Engineering, the University of Tokyo can be cited as a known document.
上記のような従来技術における膜パターン形成方法では、液滴の着弾径よりも幅が狭く、且つ長い距離で膜パターンを形成する場合、必要な長さ分に渡って、液滴を複数着弾させることになり機能液の無駄が生じやすい。 In the conventional film pattern forming method as described above, when a film pattern is formed with a narrower width than a droplet landing diameter and a long distance, a plurality of droplets are landed over a necessary length. In other words, functional fluid is likely to be wasted.
また膜形成領域外にはみ出した液滴を領域内に収容できるように、膜形成領域を囲むように隔壁(バンク)を形成し、バンク底面を親液処理(液体に対する接触角を小さくする)する方法、またはバンク上面および外側周辺部を撥液処理(液体に対する接触角を大きくする)する方法を用いている。しかしながら、膜形成領域を囲んだバンク間の幅が極めて狭い、例えば10μm以下の場合は、バンク底面とバンク上面の表面処理状態を最適にすることは難しく、処理のムラ等により液体の濡れ広がり不足を生じてしまう惧れがある。 In addition, partition walls (banks) are formed so as to surround the film formation region so that droplets protruding outside the film formation region can be accommodated in the region, and lyophilic processing (reducing the contact angle with respect to the liquid) is performed on the bank bottom surface. Or a method of performing liquid repellency treatment (increasing the contact angle with respect to the liquid) on the upper surface of the bank and the outer peripheral portion. However, when the width between the banks surrounding the film formation region is extremely narrow, for example, 10 μm or less, it is difficult to optimize the surface treatment state of the bank bottom surface and the bank top surface, and the liquid is not sufficiently spread due to uneven processing. May occur.
本発明は、上記の課題を考慮してなされたものであり、機能液を液滴として塗布し、より精細な膜パターンを形成することができる膜パターン形成方法と、これを用いた膜パターン形成装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-described problems, and a film pattern forming method capable of forming a finer film pattern by applying a functional liquid as droplets and film pattern formation using the same An object is to provide an apparatus.
本発明の膜パターン形成方法は、機能液を基板上に塗布して所定の膜パターンを形成する膜パターン形成方法であって、塗布された液滴が膜パターンの形状に応じて案内される案内路を有する膜形成領域を形成するパターン領域形成工程と、案内路以外の膜形成領域内に機能液を塗布する塗布工程と、機能液を案内路に沿って誘導し濡れ広げる誘導工程とを備えたことを特徴とする。 The film pattern forming method of the present invention is a film pattern forming method in which a functional liquid is applied onto a substrate to form a predetermined film pattern, and the applied droplet is guided according to the shape of the film pattern. A pattern region forming step for forming a film forming region having a path, a coating step for applying a functional liquid in a film forming region other than the guide path, and a guiding step for guiding the functional liquid along the guide path and spreading it out. It is characterized by that.
この構成によれば、パターン領域形成工程では、機能液が案内され導かれる案内路を有する膜形成領域を形成し、塗布工程では案内路以外の膜形成領域内に機能液を塗布する。そして誘導工程では、塗布された機能液を案内路に沿って誘導し濡れ広げるため、案内路が機能液を塗布しにくい極狭い流路であっても案内路に機能液を塗布せずに案内路を含めた膜形成領域に機能液を濡れ広げることができる。また案内路に機能液を塗布しなくてもよいため、機能液の無駄を省くことができる。すなわち、機能液を無駄なく膜形成領域内に塗布して精細な膜パターンを形成することができる。 According to this configuration, in the pattern region forming step, a film forming region having a guide path through which the functional liquid is guided and guided is formed, and in the applying step, the functional liquid is applied in the film forming region other than the guide path. In the guiding process, the applied functional liquid is guided along the guide path and spreads, so even if the guide path is an extremely narrow flow path where it is difficult to apply the functional liquid, the guide liquid is not applied to the guide path. The functional liquid can be spread over the film forming region including the path. In addition, since it is not necessary to apply the functional liquid to the guide path, it is possible to eliminate the waste of the functional liquid. That is, a fine film pattern can be formed by applying the functional liquid to the film forming region without waste.
この場合、パターン領域形成工程は、案内路を凹状または溝状に形成することが好ましい。 In this case, it is preferable that the guide region is formed in a concave shape or a groove shape in the pattern region forming step.
この構成によれば、案内路は凹状または溝状に形成されるため、塗布された機能液は凹状または溝状の内壁面を伝わって濡れ広がり、案内路外にはみ出ることを防止することができる。 According to this configuration, since the guide path is formed in a concave shape or a groove shape, it is possible to prevent the applied functional liquid from spreading along the concave or groove-shaped inner wall surface and spreading out of the guide path. .
またこの場合、パターン領域形成工程は、膜形成領域内が親液性を有するように処理する親液処理工程と、膜形成領域外が撥液性を有するように処理する撥液処理工程とを備えることが好ましい。 In this case, the pattern region forming step includes a lyophilic processing step for processing the inside of the film forming region to be lyophilic and a lyophobic processing step for processing the outside of the film forming region to have lyophobic properties. It is preferable to provide.
この構成によれば、親液処理工程では膜形成領域内が親液性に処理され、撥液処理工程では膜形成領域外が撥液性に処理されるため、膜形成領域内に塗布された機能液はより濡れ広がり易くなり、機能液が膜形成領域外に塗布されても膜形成領域外が撥液性に処理されているため、機能液を効率よく膜形成領域内に収容することができる。よって、塗布される機能液の無駄をより省くことができる。 According to this configuration, in the lyophilic processing step, the inside of the film forming region is processed to be lyophilic, and in the lyophobic processing step, the outside of the film forming region is processed to be lyophobic. The functional liquid is more likely to spread and wet, and even if the functional liquid is applied outside the film forming area, the outside of the film forming area is treated to be liquid repellent, so that the functional liquid can be efficiently contained in the film forming area. it can. Therefore, it is possible to further reduce the waste of the applied functional liquid.
またこの場合、塗布工程は、液滴吐出ヘッドから案内路以外の膜形成領域内に機能液を液滴として吐出することを特徴とする。 Further, in this case, the coating step is characterized in that the functional liquid is discharged as droplets from the droplet discharge head into a film formation region other than the guide path.
この構成によれば、塗布工程では、機能液は液滴吐出ヘッドから液滴として吐出されるため、膜パターンを形成するために必要な適正な量の機能液を液滴として膜形成領域内に塗布することができる。 According to this configuration, since the functional liquid is ejected as droplets from the droplet ejection head in the coating process, an appropriate amount of the functional liquid necessary for forming the film pattern is deposited as droplets in the film formation region. Can be applied.
またこの場合、誘導工程は、塗布された機能液に案内路が形成されている方向に静電気力を与えることによって、前記機能液を案内路に沿って誘導し濡れ広げることを特徴とする。 Further, in this case, the guiding step is characterized in that the functional liquid is guided along the guide path and spreads wet by applying an electrostatic force to the applied functional liquid in a direction in which the guide path is formed.
この構成によれば、機能液に静電気力を与えることによって機能液が濡れ広がる推進力が生じる。したがって、誘導工程では、案内路以外の膜形成領域内に塗布された機能液に案内路に向かう方向で静電気力を与えて誘導することにより、機能液を案内路に沿って濡れ広げることができる。 According to this configuration, an electrostatic force is applied to the functional liquid to generate a propulsive force that spreads the functional liquid. Therefore, in the guiding step, the functional liquid can be spread along the guide path by applying an electrostatic force to the functional liquid applied in the film formation region other than the guide path in the direction toward the guide path. .
またこの場合、誘導工程は、塗布工程で機能液を塗布する前または塗布した後に基板を帯電状態にし、塗布された機能液を案内路に沿って濡れ広げるようにしてもよい。 In this case, the guiding step may be such that the substrate is charged before or after applying the functional liquid in the applying step, and the applied functional liquid is wet spread along the guide path.
この構成によれば、誘導工程は、機能液を基板に塗布する前または塗布した後に基板を帯電状態とし、帯電した基板の静電気力により機能液を案内路に沿って塗れ広げることができる。 According to this configuration, in the guiding step, the substrate can be charged before or after the functional liquid is applied to the substrate, and the functional liquid can be spread along the guide path by the electrostatic force of the charged substrate.
またこの場合、誘導工程において、機能液に印加される静電気力または機能液が塗布される前または塗布された後に帯電状態にした基板の帯電量は、表面電位計を用いて測定した前記基板の電位に換算して、3000(V)以上であることを特徴とする。 In this case, in the induction step, the electrostatic force applied to the functional liquid or the amount of charge of the substrate charged before or after the functional liquid is applied is determined by measuring the amount of the substrate measured using a surface potentiometer. It is 3000 (V) or more in terms of potential.
この構成によれば、機能液に印加される静電気力または機能液が塗布される前または塗布された後に帯電状態にした基板の帯電量を3000(V)以上とすることにより、機能液に確実に静電気力を与えて案内路に沿って濡れ広げることができる。 According to this configuration, the electrostatic force applied to the functional liquid or the charged amount of the substrate charged before or after the functional liquid is applied is set to 3000 (V) or more to ensure the functional liquid. It can be spread along the guide path by applying electrostatic force to it.
またこの場合、機能液は、液媒体に機能性材料の微粒子を分散させた分散溶液であることを特徴とする。 In this case, the functional liquid is a dispersion solution in which fine particles of a functional material are dispersed in a liquid medium.
この構成によれば、機能液は、液媒体に機能性材料の微粒子を分散させた分散溶液であるため、誘導工程で機能液に静電気力を与えることによって推進力が生じる。よってこの機能液を膜形成領域内に塗布し、機能液に静電気力を与えることによって案内路に濡れ広げれば機能性材料からなる膜パターンを形成することができる。 According to this configuration, since the functional liquid is a dispersion solution in which fine particles of the functional material are dispersed in the liquid medium, a propulsive force is generated by applying an electrostatic force to the functional liquid in the induction process. Therefore, a film pattern made of a functional material can be formed by applying this functional liquid in the film forming region and applying an electrostatic force to the functional liquid to spread it in the guide path.
またこの場合、機能性材料は、導電性材料であり、膜パターンとしてこの導電性材料からなる配線パターンを形成することを特徴とする。また機能性材料は、蛍光性材料または色素であり、膜パターンとして蛍光性材料または色素からなる素子パターンを形成するとしてもよい。 In this case, the functional material is a conductive material, and a wiring pattern made of this conductive material is formed as a film pattern. The functional material is a fluorescent material or a dye, and an element pattern made of the fluorescent material or the dye may be formed as a film pattern.
この構成によれば、導電性材料の微粒子が分散した分散溶液を機能液として用いれば、導電性を有する配線パターンを形成することができる。また蛍光性材料または色素を用いれば蛍光性材料または色素からなる素子パターンを形成することができる。例えば蛍光性材料として有機EL材料を用いれば有機EL発光素子を形成することができる。色素としてカラーフィルタ材料を用いればカラーフィルタ素子を形成することができる。 According to this configuration, a conductive wiring pattern can be formed by using a dispersion solution in which fine particles of a conductive material are dispersed as a functional liquid. If a fluorescent material or a dye is used, an element pattern made of the fluorescent material or the dye can be formed. For example, when an organic EL material is used as the fluorescent material, an organic EL light emitting element can be formed. If a color filter material is used as the pigment, a color filter element can be formed.
本発明の膜パターン形成装置は、機能液を基板上に塗布して膜パターンを形成する膜パターン形成装置であって、基板に形成された膜パターンとなる案内路を有する膜形成領域に機能液を液滴として吐出する液滴吐出部と、基板が載置されると共に、間隔を置いてマトリクス状に配設された電極を有する載置台と、高電圧を発生する電圧発生部とを備え、電圧発生部は、載置台に載置された基板の膜形成領域に対応して位置する電極との間で放電を行うことを特徴とする。 The film pattern forming apparatus of the present invention is a film pattern forming apparatus that forms a film pattern by applying a functional liquid onto a substrate, and the functional liquid is formed in a film forming region having a guide path that becomes a film pattern formed on the substrate. A droplet discharge unit that discharges as a droplet, a substrate on which a substrate is mounted, and a mounting table having electrodes arranged in a matrix at intervals, and a voltage generation unit that generates a high voltage, The voltage generation unit discharges between electrodes that are positioned corresponding to the film formation region of the substrate mounted on the mounting table.
この構成によれば、液滴吐出部は、載置台に載置された基板の膜パターンとなる膜形成領域に機能液を液滴として吐出する。そして電圧発生部は、基板の膜形成領域に対応して位置する載置台の電極との間で放電を行う。これにより膜形成領域内に塗布された機能液は、膜形成領域が有する案内路方向に静電気力が与えられ案内路に沿って濡れ広がる。ゆえに液滴を膜形成領域全体に渡って吐出せずに機能液からなる膜パターンを形成することができる。 According to this configuration, the droplet discharge unit discharges the functional liquid as droplets to the film forming region that becomes the film pattern of the substrate mounted on the mounting table. The voltage generator discharges between the electrodes of the mounting table positioned corresponding to the film formation region of the substrate. As a result, the functional liquid applied in the film formation region is given an electrostatic force in the direction of the guide path of the film formation region and spreads wet along the guide path. Therefore, it is possible to form a film pattern made of a functional liquid without discharging droplets over the entire film formation region.
本発明の他の膜パターン形成装置は、機能液を基板上に塗布して膜パターンを形成する膜パターン形成装置であって、基板に形成された膜パターンとなる案内路を有する膜形成領域に機能液を液滴として吐出する液滴吐出部と、基板が載置される載置台と、載置台に載置された基板を帯電させる静電気発生部とを備えたことを特徴とする。 Another film pattern forming apparatus of the present invention is a film pattern forming apparatus that forms a film pattern by applying a functional liquid onto a substrate, and is provided in a film forming region having a guide path to be a film pattern formed on the substrate. A droplet discharge unit that discharges the functional liquid as droplets, a mounting table on which the substrate is mounted, and a static electricity generation unit that charges the substrate mounted on the mounting table are provided.
この構成によれば、液滴吐出部から基板に形成された膜パターンとなる案内路を有する膜形成領域に機能液を液滴として吐出する前または吐出した後に、静電気発生部が載置台に載置された基板を帯電させれば、液滴は帯電した基板から静電気力を受け案内路に沿って濡れ広がる。ゆえに液滴を膜形成領域全体に渡って吐出せずに機能液からなる膜パターンを形成することができる。 According to this configuration, the static electricity generation unit is mounted on the mounting table before or after the functional liquid is discharged as droplets to the film formation region having a guide path that is a film pattern formed on the substrate from the droplet discharge unit. If the placed substrate is charged, the droplet receives an electrostatic force from the charged substrate and spreads wet along the guide path. Therefore, it is possible to form a film pattern made of a functional liquid without discharging droplets over the entire film formation region.
以下、本発明の膜パターン形成方法及び膜パターン形成装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態では、液滴吐出法により液滴吐出ヘッドの吐出ノズルから導電性微粒子を含む配線パターン(膜パターン)形成用インク(機能液)を液滴状に吐出し、ガラス基板(以降は基板Wとする)上に導電性膜で形成された配線パターンを形成する場合の例を用いて説明する。 Hereinafter, an embodiment of a film pattern forming method and a film pattern forming apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, a wiring pattern (film pattern) forming ink (functional liquid) containing conductive fine particles is ejected in droplet form from a discharge nozzle of a droplet discharge head by a droplet discharge method, and a glass substrate (hereinafter referred to as a substrate). An example in the case of forming a wiring pattern formed of a conductive film on the conductive film will be described.
(第1の実施形態)
まず本発明の一実施形態である膜パターン形成装置について図1〜図4に基づいて説明する。図1は、膜パターン形成装置の構造を示す概略斜視図である。膜パターン形成装置100は、機能液を液滴として基板W上に塗布して膜パターンを形成する膜パターン形成装置である。そして基板Wに形成された膜パターンとなる案内路を有する膜形成領域に機能液を液滴として吐出する液滴吐出部としての複数の液滴吐出ヘッド20(図2参照)を有するヘッドユニット1と、基板Wが載置されると共に、間隔を置いてマトリクス状に配設された電極としての浮島電極40(図3参照)を有する載置台4と、高電圧を発生する電圧発生部9とを備えている。
(First embodiment)
First, a film pattern forming apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic perspective view showing the structure of a film pattern forming apparatus. The film
また膜パターン形成装置100は、ヘッドユニット1を副走査方向(X方向)に駆動するためのX方向ガイド軸2と、X方向ガイド軸2を回転させるX方向駆動モータ3とを備えている。また、載置台4を主走査方向(Y方向)に駆動するためのY方向ガイド軸5と、Y方向ガイド軸5を回転させるY方向駆動モータ6とを備えている。そしてX方向ガイド軸2とY方向ガイド軸5とが、上部に配設された基台7を備え、その基台7の下部には、制御装置8と電圧発生部9とを備えている。
The film
さらに、ヘッドユニット1をクリーニングするためのクリーニング機構部14および吐出された機能液を加熱し溶媒を蒸発・乾燥させるためのヒータ15とを備えている。
Furthermore, a
ヘッドユニット1には、機能液をノズル(吐出口)から吐出して基板Wに塗布する複数の液滴吐出ヘッド20(図2参照)を備えている。そして、これら複数の液滴吐出ヘッド20により、制御装置8から供給される吐出電圧に応じて個別に機能液を吐出できるようになっている。この液滴吐出ヘッド20については後述する。
The
X方向駆動モータ3は、これに限定されるものではないが例えばステッピングモータ等であり、制御装置8からX軸方向の駆動パルス信号が供給されると、X方向ガイド軸2を回転させ、X方向ガイド軸2に係合したヘッドユニット1をX方向に移動させる。
The X direction drive
同様にY方向駆動モータ6,16は、これに限定されるものではないが例えばステッピングモータ等であり、制御装置8からY軸方向の駆動パルス信号が供給されると、Y方向ガイド軸5を回転させ、Y方向ガイド軸5に係合した載置台4およびクリーニング機構部14をY軸方向に移動させる。
Similarly, the Y-
クリーニング機構部14は、ヘッドユニット1をクリーニングする際には、ヘッドユニット1を臨む位置に移動し、液滴吐出ヘッド20のノズル面に密着して不要な機能液を吸引するキャッピング動作や機能液が付着したノズル面を拭き取るワイピング動作を行う。クリーニング機構の詳細は省略する。
When cleaning the
ヒータ15は、これに限定されるものではないが例えばここではランプアニールにより基板Wを熱処理する手段であり、基板W上に吐出された機能液の蒸発・乾燥を行うとともに膜に変換するための熱処理を行うようになっている。このヒータ15の電源の投入及び遮断も制御装置8によって制御される。
Although not limited to this, the
膜パターン形成装置100の塗布動作は、制御装置8から所定の駆動パルス信号をX方向駆動モータ3およびY方向駆動モータ6とに送り、ヘッドユニット1を副走査方向(X方向)に、載置台4を主走査方向(Y方向)に相対移動させる。そして、この相対移動の間に制御装置8から吐出電圧を供給し、ヘッドユニット1から基板Wの膜パターンの膜形成領域内に機能液を液滴として吐出し塗布を行う。
In the coating operation of the film
ヘッドユニット1から吐出される液滴の吐出量は、制御装置8から供給される吐出電圧の大きさによって調整することができる。
The discharge amount of the droplets discharged from the
図2は、液滴吐出ヘッドの要部構造を示す概略断面図である。液滴吐出ヘッド20は、ノズル21に連通した圧力室24と、圧力室24の一面を構成する振動板部25と、振動板部25を介して圧力室24に充填された機能液を加圧する圧電体素子(ピエゾ)30とによって構成されている。尚、実際の液滴吐出ヘッド20には、ノズル板22に形成された複数のノズル21とこれに対応する圧力室24、振動板部25、圧電体素子30を有している。また圧力室基板23の各圧力室24に連通した共通キャビティ(図示省略)が設けられており、この共通キャビティに外部から機能液を供給することによって、圧力室24に機能液を充填することができる構造となっている。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the main structure of the droplet discharge head. The
図2に示すように、振動板部25は絶縁膜27および下部電極26を積層して構成され、圧電体素子30は圧電体層32および上部電極31を積層して構成されている。下部電極26、圧電体層32および上部電極31によって圧電体素子30として機能させることができる。
As shown in FIG. 2, the
このようなピエゾ方式の液滴吐出ヘッド20の圧力室24に機能液を充填し、圧電体素子30によって圧力室24を加圧すれば、圧力室24に連通するノズル21から機能液を液滴として吐出することができる。またピエゾ方式による液滴吐出は材料に熱を与えないため、材料組成に影響を与えにくいという利点を有する。
When the
図3は、載置台の構造を示し、同図(a)は、載置台の構造を示す概略断面図、同図(b)は、載置台に配設された浮島電極の配置を示す概略平面図である。 3 shows the structure of the mounting table, FIG. 3A is a schematic sectional view showing the structure of the mounting table, and FIG. 3B is a schematic plan view showing the arrangement of floating island electrodes arranged on the mounting table. FIG.
図3(a)に示すように基板Wが載置される載置台4は、その上面に浮島電極40が複数配置されている。また図3(b)に示すように浮島電極40はマトリクス状に配置されており、個々の電極にはx1で始まるX座標とy1で始まるY座標とが与えられている。この場合、浮島電極40の配置間隔は数μm〜数百μm(例えば10μm)で配置される。また後述する膜パターンは、この浮島電極40の配置間隔に対応するように膜パターンの膜形成領域の設計が考慮されているが、膜パターンの膜形成領域を基に浮島電極の間隔を設計しても良い。
As shown in FIG. 3A, the mounting table 4 on which the substrate W is mounted has a plurality of floating
図4は浮島電極の電気的な構成を示す概略図である。個々の浮島電極40は、それぞれ電極端子41を有している。各電極端子41はスイッチング手段42によってGNDに接地されるようになっている。
FIG. 4 is a schematic diagram showing the electrical configuration of the floating island electrode. Each floating
電圧発生部9は、高電圧を発生させ、放電端子43を介してGNDに接地された浮島電極40との間で放電する。これによって浮島電極40の近傍に塗布された機能液に静電気力(電荷)を与えることができるようになっている。また放電端子43は、図示しないがX方向に移動可能な状態にX方向ガイド軸2に取り付けられている。
The
次に本発明の膜パターン形成方法について図5〜図9に基づいて説明する。本実施形態の膜パターン形成方法は、前述の膜パターン形成装置100を用いて機能液を基板W上に塗布して所定の膜パターン50を形成する膜パターン形成方法であって、塗布された機能液が膜パターン50の形状に応じて案内される案内路としての液体流動路53を有する膜形成領域51を形成するパターン領域形成工程と、液体流動路53以外の膜形成領域51内に機構液を塗布する塗布工程と、塗布された機能液を液体流動路53に沿って誘導し濡れ広げる誘導工程とを備えている。
Next, the film pattern forming method of the present invention will be described with reference to FIGS. The film pattern forming method of the present embodiment is a film pattern forming method for forming a
図5は膜パターンの形状を示す概略図である。図5(a)は、膜パターンの一実施例を示す概略平面図である。図5(b)は、図5(a)のA−Aで切った概略断面図である。
図5(c)は、膜パターンの他の実施例を示す概略平面図である。
FIG. 5 is a schematic view showing the shape of the film pattern. FIG. 5A is a schematic plan view showing one embodiment of the film pattern. FIG.5 (b) is the schematic sectional drawing cut by AA of Fig.5 (a).
FIG. 5C is a schematic plan view showing another embodiment of the film pattern.
パターン領域形成工程では、例えば図5(a)の膜形成領域51を基板W上に形成する。膜形成領域51は、塗布される機能液を受け止める液体受容部52と、液体受容部52に繋がった案内路としての液体流動路53とで構成されている。
In the pattern region forming step, for example, the
この場合、膜形成領域51は、高さおよそ1〜3μmの隔壁(以降バンク54と呼ぶ)で囲われている。したがって、液体流動路53は、凹状または溝状に形成されている。
In this case, the
本実施形態のパターン領域形成工程は、バンク54を形成するバンク形成工程と、膜形成領域51内が親液性を有するように処理する親液処理工程と、基板Wにおける膜形成領域51以外の領域が撥液性を有するように処理する撥液処理工程とを有している。
The pattern region forming step of the present embodiment includes a bank forming step for forming the
(バンク形成工程)
バンク54は、仕切部材として機能する部材であり、バンク54の形成はリソグラフィ法や印刷法等、任意の方法で行うことができる。例えば、リソグラフィ法を使用する場合は、スピンコート、スプレーコート、ロールコート、ダイコート、ディップコート等所定の方法で、基板W上にバンク54の高さに合わせて有機系感光性材料を塗布する。そして、バンク形状(膜パターン形状)に合わせてマスクを施しレジストを露光・現像することによりバンク形状に合わせたレジストを残す。
(Bank formation process)
The
これにより、図5(a)に示されるように、膜パターン50を形成すべき膜形成領域51の周辺を囲むように、例えば高さ1〜3μmで10μm幅のバンク54が突設される。
As a result, as shown in FIG. 5A, for example, a
液体流動路53の幅が10μm以下では、液滴吐出ヘッド20から液滴60を吐出した場合、吐出される液滴の体積と着弾側の表面処理状態によって変動するが、液滴60の着弾径はおよそ20〜30μmとなり、液体流動路53内に液滴60を吐出して収めることは困難な状態である。なお、基板Wに対しては、有機系感光性材料塗布前に表面改質処理として、HMDS処理((CH3)3SiNHSi(CH3)3を蒸気状にして塗布する方法)が施されているが、図5ではその図示を省略している。
When the width of the
バンク54を形成する有機系感光性材料としては、液体材料に対して撥液性を示す材料でも良いし、後述するように、プラズマ処理による撥液化(テフロン(登録商標)化)が可能で下地板との密着性が良くフォトリソグラフィによるパターニングがし易い絶縁有機系感光性材料でも良い。例えば、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、オレフィン樹脂、メラミン樹脂等の高分子材料を用いることが可能である。
The organic photosensitive material for forming the
(親液処理工程)
次に、親液処理工程は、バンク54が形成された基板Wに紫外線を照射することにより親液性を付与する紫外線(UV)照射処理や大気雰囲気中で酸素を処理ガスとするO2プラズマ処理等を選択できるが、ここではO2プラズマ処理を実施する。またこのO2プラズマ処理によってバンク間におけるバンク形成時のレジスト(有機物)残渣を除去することもできる。
(Liquid treatment process)
Next, in the lyophilic treatment step, an ultraviolet (UV) irradiation treatment that imparts lyophilicity by irradiating the substrate W on which the
具体的には、基板Wに対しプラズマ放電電極からプラズマ状態の酸素を照射することで行う。O2プラズマ処理の条件としては、例えばプラズマパワーが50〜1000W、酸素ガス流量が50〜100ml/min、プラズマ放電電極に対する基板Wの基板搬送速度が0.5〜10mm/sec、基板温度が70〜90℃とされる。なお、基板Wがガラス基板の場合、その表面は膜パターン形成材料に対して親液性を有しているが、本実施の形態のようにO2プラズマ処理や紫外線照射処理を施すことで、膜形成領域51内の親液性を高めることができる。
Specifically, this is performed by irradiating the substrate W with plasma oxygen from the plasma discharge electrode. As conditions for the
(撥液処理工程)
続いて、バンク54に対し撥液化処理を行い、その表面に撥液性を付与する。撥液化処理としては、例えば大気雰囲気中でテトラフルオロメタンを処理ガスとするプラズマ処理法(CF4プラズマ処理法)を採用することができる。CF4プラズマ処理の条件は、例えばプラズマパワーが50〜1000kW、4フッ化メタンガス流量が50〜100ml/min、プラズマ放電電極に対する基板搬送速度が0.5〜20mm/sec、基板温度が70〜90℃とされる。なお、処理ガスとしては、テトラフルオロメタン(四フッ化炭素)に限らず、他のフルオロカーボン系のガスを用いることもできる。
(Liquid repellent treatment process)
Subsequently, the
このような撥液化処理を行うことにより、バンク54にはこれを構成する樹脂中にフッ素基が導入され、バンク54の表面に対して高い撥液性が付与される。なお、上述した親液化処理としてのO2プラズマ処理は、バンク54の形成前に行ってもよいが、アクリル樹脂やポリイミド樹脂等は、O2プラズマによる前処理がなされた方がよりフッ素化(撥液化)されやすいという性質があるため、バンク54を形成した後にO2プラズマ処理することが好ましい。なお、バンク54に対する撥液化処理により、先に親液化処理した基板W表面に対し多少は影響があるものの、特に基板Wがガラス等からなる場合には、撥液化処理によるフッ素基の導入が起こらないため、基板Wはその親液性、すなわち濡れ性が実質上損なわれることはない。また、バンク54については、撥液性を有する材料(例えばフッ素基を有する樹脂材料)によって形成することにより、その撥液処理を省略するようにしてもよい。
By performing such a liquid repellency treatment, a fluorine group is introduced into the resin constituting the
以上のような工程を経て形成される膜パターン50の膜形成領域51の他の実施例としては、図5(c)に示すように液体受容部52を間隔を置いて配置し、配置された液体受容部52の間を案内路としての液体流動路53で繋いだ形状としてもよい。そして、液体流動路53に濡れ広げる機能液の量に相当する液体受容部52の大きさをあらかじめ決めて配置すれば、必要以上に大きな液体受容部52とならずに精細な所定の長さを有する膜形成領域51を備えた膜パターン50を形成することができる。
As another embodiment of the
(塗布工程)
本実施形態の塗布工程は、液滴吐出ヘッド20から案内路としての液体流動路53以外の膜形成領域51内に機能液を液滴60として吐出する工程である。この場合、液滴60は液体受容部52に吐出される。吐出される機能液については後述する。なお、本実施形態では、液体受容部52の形状を四角形としたが、これに限らず着弾する液滴60の形状に合わせて円弧で結んだ形状としてもよい。
(Coating process)
The application process of the present embodiment is a process of discharging the functional liquid as
(誘導工程)
本実施形態の誘導工程は、塗布された機能液に案内路としての液体流動路53が形成されている方向に静電気力(電荷)を与えることによって、機能液を液体流動路53に沿って誘導し濡れ広げるものである。
(Guidance process)
In the guiding process of the present embodiment, the functional liquid is guided along the
図6は、誘導工程を示す概略図である。図6(a)は誘導工程における液滴吐出ヘッドと放電端子および基板の配置を示す概略断面図である。図6(b)は、膜パターンと浮島電極の位置関係を示す概略平面図である。 FIG. 6 is a schematic diagram showing the induction process. FIG. 6A is a schematic sectional view showing the arrangement of the droplet discharge head, the discharge terminal, and the substrate in the induction process. FIG. 6B is a schematic plan view showing the positional relationship between the film pattern and the floating island electrode.
図6(a)および(b)に示すように前段の塗布工程では、膜形成領域51の液体受容部52に機能液を液滴60として吐出する。吐出された機能液は、前述の親液処理工程で膜形成領域51内が親液性となるように処理されているため、膜形成領域51内に濡れ広がろうとする。しかし、親液処理が最適ではない場合や、大型基板などで親液処理がムラとなってしまう場合に、機能液は、案内路である液体流動路53に毛管現象でわずかながら濡れ広がって止まってしまうことがある。
As shown in FIGS. 6A and 6B, in the preceding application process, the functional liquid is ejected as
本実施形態の誘導工程では、電圧発生部9で高電圧を発生させ、GNDに接地された浮島電極40との間で放電を行う。これによって吐出(塗布)された機能液に静電気力を与え、液体流動路53に沿って濡れ広げるものである。機能液と浮島電極40との間に電位差が生ずると、浮島電極40の電位が正の領域では、機能液中のアニオンと浮島電極40との間に静電的引力が作用する。また浮島電極40の電位が負の領域では、機能液中のカチオンと浮島電極40との間に静電的引力が作用する。このような現象は、電気毛管現象と呼ばれている。またこの電気毛管現象の1つの作用としては、機能液の界面張力(液滴の場合は、表面張力)が低下して親液性を有する面に対しより濡れ広がり易くなることが考えられる。
In the induction process of the present embodiment, a high voltage is generated by the
例えば、図6(b)に示すように座標x1y2を持つ浮島電極40の位置に膜形成領域51の液体受容部52が位置している。この液体受容部52に液滴60として吐出された機能液を図中の矢印方向に液体流動路53内に濡れ広げようとする場合、矢印方向にある浮島電極40を順にスイッチング手段42でGNDに接地させて放電端子43から電荷を放電する。
For example, as shown in FIG. 6B, the
図7は、電圧発生部の電圧発生パターンの一例を示すタイムチャートである。上記の矢印方向に機能液を濡れ広げようとする場合、まず座標x1y2の浮島電極40をGNDに接地し、電圧Vpを3000Vとし、パルス幅Pwをおよそ2μsecとして放電端子43から放電する。放電端子43と基板Wとの距離は、周辺環境状態にもよるがおよそ0.5〜1mm程度である。
FIG. 7 is a time chart illustrating an example of a voltage generation pattern of the voltage generation unit. When trying to spread the functional liquid in the direction of the arrow, first the floating
続いて、およそ100msec程度の間隔を置いて座標x2y2の浮島電極40をスイッチング手段42によってGNDに接地し同様に放電させる。これによって液体受容部52に塗布された機能液が座標x2y2の方向に誘導される。以降順次矢印方向に沿って位置する浮島電極40との間で放電を行う。
Subsequently, the floating
図8は機能液の液滴が着弾してから液体流動路に濡れ広がる様子を示した概略断面図である。図8(a)は液体受容部52に着弾した機能液の液滴を示す概略断面図である。図8(b)は誘導工程によって液体流動路に沿って濡れ広がり始めた様子を示す概略断面図である。図8(c)は誘導工程によって液体流動路内に機能液が濡れ広がった状態を示す概略断面図である。上記のような放電を繰り返すことによって図8に示すように液滴60として吐出された機能液を液体流動路53(バンク54)に沿って誘導し濡れ広げて機能液膜61を形成することができる。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the liquid droplet of the functional liquid has landed and spreads in the liquid flow path. FIG. 8A is a schematic cross-sectional view showing a droplet of the functional liquid that has landed on the
図9は他の膜パターン形成方法を示す概略平面図である。上記の誘導方法を用いれば、図9に示すように液体流動路53が折れ曲がった形状であっても、この液体流動路53の形状に対応して位置する浮島電極40との間で放電を行うことによって折れ曲がった形状の膜形成領域51を有し、機能液からなる膜パターン50を形成することができる。
FIG. 9 is a schematic plan view showing another film pattern forming method. If the above induction method is used, even if the
この膜パターン形成方法において、液滴吐出ヘッド20から機能液を液体受容部52に的確に吐出し、吐出された機能液に静電気力を与えるには、載置台4に載置された基板Wを主走査方向(Y方向)に移動させると共に、液滴吐出ヘッド20を副走査方向(X方向)に移動させて液体受容部52に相対する位置で液滴60を吐出させる。そして、液体流動部53に対応して位置する浮島電極40に放電端子43から放電させる。
In this film pattern forming method, in order to accurately discharge the functional liquid from the
本実施形態の膜パターン形成方法では、電圧発生部9で高電圧を発生させ、GNDに接地された浮島電極40との間で放電することによって機能液に静電気力を与えている。機能液に静電気力を与える他の方法としては、基板W上の膜形成領域51に対応して位置すると共に、膜形成領域51内で隣り合う浮島電極40間、あるいは膜形成領域51内で適度の間隔を有して位置した浮島電極40間に電圧発生部9で発生させた高電圧(3000V以上)を印加する方法が考えられる。この方法によれば、2つの浮島電極40間で放電させることにより発生する静電気力を機能液に与えることで液体流動路53に沿って濡れ広げることが可能と考えられる。
In the film pattern forming method of the present embodiment, a high voltage is generated by the
尚、上記の誘導工程は、すべての膜形成領域51に対して実施しなくてもよい。例えば、親液処理によって液体受容部52に吐出された機能液が液体流動部53まで濡れ広がる場合であって、前述のように親液処理が最適に処理されていない場合や親液処理のムラによって一部の液体流動部53に濡れ広がり不足が生じることが考えられる。このような場合は、上記の誘導工程を導入し、不具合のある膜形成領域51を選択して機能液を濡れ広げるようにしてもよい。
Note that the above-described induction process may not be performed for all the
以上のようにして膜形成領域51内に機能液を行き渡らせた基板Wは、中間乾燥工程、焼成工程、バンク除去工程を経て機能液に含まれた機能性材料からなる膜パターン50が完成する。
As described above, the substrate W on which the functional liquid has been distributed in the
(中間乾燥工程)
基板Wに液滴60を吐出した後、機能液中の分散媒の除去及び膜厚確保のため、必要に応じて乾燥処理をする。乾燥処理は、例えば基板Wを加熱する通常のホットプレート、電気炉などによる処理の他、ランプアニールによって行うこともできる。本実施形態の膜パターン形成装置100のヒータ15は、ランプアニールを採用している。ランプアニールに使用する光の光源としては、特に限定されないが、赤外線ランプ、キセノンランプ、YAGレーザー、アルゴンレーザー、炭酸ガスレーザー、XeF、XeCl、XeBr、KrF、KrCl、ArF、ArClなどのエキシマレーザーなどを光源として使用することができる。これらの光源は一般には、出力10W以上5000W以下の範囲のものが用いられるが、本実施形態では100W以上1000W以下の範囲で十分である。
(Intermediate drying process)
After the
この中間乾燥工程と上記塗布工程、上記誘導工程とを繰り返し行うことにより、図8(c)に示すように、膜パターン50の膜厚を基板Wの表面に対して非突出状態(好ましくは略面一)に形成する。
By repeatedly performing the intermediate drying step, the coating step, and the induction step, the
(焼成工程)
中間乾燥工程後の乾燥膜は、金属材料である導電性微粒子が分散された機能液を用いた場合、微粒子間の電気的接触をよくするために、分散媒を完全に除去する必要がある。また、導電性微粒子の表面に分散性を向上させるために有機物などのコーティング剤がコーティングされている場合には、このコーティング剤も除去する必要がある。そのため、中間乾燥工程後の基板には熱処理及び/又は光処理が施される。
(Baking process)
In the dry film after the intermediate drying step, when a functional liquid in which conductive fine particles as a metal material are dispersed is used, it is necessary to completely remove the dispersion medium in order to improve electrical contact between the fine particles. In addition, when the surface of the conductive fine particles is coated with a coating agent such as an organic substance in order to improve dispersibility, it is also necessary to remove this coating agent. Therefore, the substrate after the intermediate drying process is subjected to heat treatment and / or light treatment.
熱処理及び/又は光処理は通常大気中で行なわれるが、必要に応じて、窒素、アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガス雰囲気中で行うこともできる。熱処理及び/又は光処理の処理温度は、分散媒の沸点(蒸気圧)、雰囲気ガスの種類や圧力、微粒子の分散性や酸化性等の熱的挙動、コーティング剤の有無や量、基材の耐熱温度などを考慮して適宜決定される。たとえば、有機物からなるコーティング剤を除去するためには、約300℃で焼成することが必要である。また、プラスチックなどの基板を使用する場合には、室温以上100℃以下で行うことが好ましい。以上の工程により中間乾燥工程後の乾燥膜は微粒子間の電気的接触が確保され、導電性膜に変換される。 The heat treatment and / or light treatment is usually performed in the air, but can also be performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen, argon, helium, etc., if necessary. The treatment temperature of the heat treatment and / or the light treatment depends on the boiling point (vapor pressure) of the dispersion medium, the type and pressure of the atmospheric gas, the thermal behavior such as the dispersibility and oxidation of the fine particles, the presence and amount of the coating agent, It is determined appropriately in consideration of the heat resistant temperature. For example, in order to remove the coating agent made of organic matter, it is necessary to bake at about 300 ° C. In the case where a substrate such as plastic is used, it is preferably performed at room temperature or higher and 100 ° C. or lower. Through the above steps, the dry film after the intermediate drying process is converted into a conductive film while ensuring electrical contact between the fine particles.
(バンク除去工程)
この工程では、膜形成領域51の周囲に存在するバンク54をアッシング剥離処理により除去する。アッシング処理としては、プラズマアッシングやオゾンアッシング等を採用できる。プラズマアッシングは、プラズマ化した酸素ガス等のガスとバンク54(レジスト)とを反応させ、バンク54を気化させて剥離・除去するものである。バンク54は炭素、酸素、水素から構成される固体の物質であり、これが酸素プラズマと化学反応することでCO2、H2O、O2となり、全て気体として剥離することができる。
(Bank removal process)
In this step, the
一方、オゾンアッシングの基本原理はプラズマアッシングと同じであり、O3(オゾン)を分解して反応性ガスのO+(酸素ラジカル)に変え、このO+とバンク54とを反応させる。O+と反応したバンク54は、CO2、H2O、O2となり、全て気体として剥離される。基板Wに対してアッシング剥離処理を施すことにより、基板Wからバンク54が除去される。
On the other hand, the basic principle of ozone ashing is the same as that of plasma ashing. O 3 (ozone) is decomposed and converted to reactive gas O + (oxygen radical), and this O + reacts with the
次に溶媒(分散媒)としてのジエチレングリコールエチルエーテルに導電性微粒子として銀を分散させた機能液を用いて、上記膜パターン形成方法により形成した配線パターン(膜パターン)について図10を基に説明する。 Next, a wiring pattern (film pattern) formed by the above film pattern forming method using a functional liquid in which silver as conductive fine particles is dispersed in diethylene glycol ethyl ether as a solvent (dispersion medium) will be described with reference to FIG. .
図10は、第1の実施形態の膜パターン形成方法により形成した配線パターンを示す概略図である。図10(a)は基板の帯電量と配線パターンの長さの関係を示す表である。図10(b)は配線パターンを示す概略断面図である。詳しくは、膜形成領域51が形成された基板Wに、銀の微粒子を含む機能液を液滴60として液体受容部52に吐出し、バンク54(液体流動路53)に沿って濡れ広げる実験を行った結果である。また、このときの銀の微粒子と溶媒との体積比はおよそ1対10であり、液滴60の吐出量はおよそ30ngである。また液体流動路53の幅はおよそ10μmである。
FIG. 10 is a schematic view showing a wiring pattern formed by the film pattern forming method of the first embodiment. FIG. 10A is a table showing the relationship between the charge amount of the substrate and the length of the wiring pattern. FIG. 10B is a schematic cross-sectional view showing a wiring pattern. Specifically, an experiment in which a functional liquid containing silver fine particles is discharged as a
図10(a)の表および図10(b)の概略断面図からわかるとおり、実験を行った条件下では、基板Wの帯電量を表面電位計で測定したときに3000V未満では、液滴60は毛管現象でおよそ10μm濡れ広がった程度であったが、3000V以上では、機能液膜61の長さLがおよそ400μmまで濡れ広がった。またこの機能液膜61は、前述の中間乾燥工程と焼成工程を経ることによって、厚さおよそ0.6μmの配線パターンが得られた。
As can be seen from the table of FIG. 10 (a) and the schematic cross-sectional view of FIG. 10 (b), under the conditions of the experiment, when the charge amount of the substrate W is measured with a surface potentiometer, the
第1の実施形態の効果は、以下のとおりである。
(1)膜パターン形成装置100を用いた膜パターン形成方法は、誘導工程において、電圧発生部9で高電圧を発生させ、スイッチング手段42で順次GNDに接地された膜形成領域51内に位置する浮島電極40との間で放電端子43から放電を行うことによって、塗布工程で液体受容部52に塗布された機能液に静電気力を与え、案内路としての液体流動路53に沿って機能液を濡れ広げることができる。よって、液体流動路53が機能液を塗布しにくい極狭い流路であっても液体流動路53に機能液を塗布せずに液体流動路53を含めた膜形成領域51に機能液を濡れ広げることができる。また液体流動路53に機能液を塗布しなくてもよいため、機能液の無駄を省くことができる。すなわち、機能液を無駄なく膜形成領域51内に塗布して精細な膜パターンを形成することができる。
(2)パターン領域形成工程は、膜形成領域51を囲むようにバンク54を形成するバンク形成工程を備えているため、案内路としての液体流動路53は凹状または溝状に形成され、塗布された機能液は、凹状または溝状の内壁面に沿って濡れ広がり、液体流動路53外にはみ出ることを防止することができる。
(3)パターン領域形成工程は、膜形成領域51内が親液性を有するように処理する親液処理工程と、基板Wにおける膜形成領域51以外の領域が撥液性を有するように処理する撥液処理工程とを備えている。したがって、膜形成領域51内に塗布された機能液は、より濡れ広がり易くなり、機能液が膜形成領域51以外に塗布されても膜形成領域51以外が撥液性に処理されているため、機能液を効率よく膜形成領域51内に収容することができる。
(4)機能液に与えられる静電気力(電荷)は、表面電位計で測定した基板Wの電位に換算して3000V以上であるため、電気毛管現象により機能液を液体流動路53に沿って濡れ広げることができる。
(5)本実施形態の膜パターン形成方法において、機能性材料として銀の微粒子を溶媒(分散媒)としてのエチレングリコールエチルエーテルに分散させた機能液を用いれば、液体流動路53に機能液を塗布しなくても、機能性材料である銀からなる配線パターン(膜パターン)を形成することができる。よって、機能液の着弾径(およそ20〜30μm)よりも狭い液体流動路53(10μm)を有する精細な配線パターンを形成することができる。
The effects of the first embodiment are as follows.
(1) The film pattern forming method using the film
(2) Since the pattern region forming step includes a bank forming step of forming the
(3) The pattern region forming step includes a lyophilic processing step for processing the
(4) Since the electrostatic force (charge) applied to the functional liquid is 3000 V or more in terms of the potential of the substrate W measured with a surface potentiometer, the functional liquid is wetted along the
(5) In the film pattern forming method of the present embodiment, when a functional liquid in which silver fine particles are dispersed in ethylene glycol ethyl ether as a solvent (dispersion medium) is used as the functional material, the functional liquid is supplied to the
(第2の実施形態)
他の膜パターン形成方法および膜パターン形成装置について図11に基づいて説明する。図11は他の膜パターン形成方法及び膜パターン形成装置を示す概略図である。
(Second Embodiment)
Another film pattern forming method and film pattern forming apparatus will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a schematic view showing another film pattern forming method and film pattern forming apparatus.
図11に示すように膜パターン形成装置200は、基板Wに形成された膜パターン50となる案内路としての液体流動路53を有する膜形成領域51に機能液を液滴60として吐出する液滴吐出部としての液滴吐出ヘッド20と、基板Wが載置される載置台70と、載置台70に載置された基板Wを帯電させる静電気発生部10とを備えたものである。すなわち前述の膜パターン形成装置100の載置台4と電圧発生部9の構成を変更したものである。載置台70は、導体により形成する。
As shown in FIG. 11, the film
またこの場合の膜パターン形成方法では、基板W上に膜パターン50に対応した膜形成領域51を形成するパターン領域形成工程は前述と同様である。まず膜形成領域51が形成された基板Wを載置台70に載置する。次に静電気発生部10から静電気を発生させ放電端子43から電荷を基板Wに与えて帯電状態とする。この時の基板Wの帯電量は、表面電位計を用いて測定した基板Wの電位に換算して3000V以上である。そして、塗布工程で帯電した基板Wのバンク54で囲まれた膜形成領域51を構成する液体受容部52に機能液を液滴60として吐出して塗布する。基板Wに着弾した機能液は、帯電した基板Wから電荷が与えられ、この静電気力による電気毛細管現象で瞬時に液体流動路53に沿って濡れ広がる。
In the film pattern forming method in this case, the pattern region forming process for forming the
尚この場合、基板Wを帯電状態とするタイミングは、機能液を塗布した後でもよい。 In this case, the timing at which the substrate W is charged may be after the functional liquid is applied.
第2の実施形態の効果は、以下のとおりである。
(1)膜パターン形成装置200を用いた膜パターン形成方法は、誘導工程において、静電気発生部10で静電気を発生させ、放電端子43から電荷を基板Wに放電して基板Wを帯電状態とした後に、塗布工程で液体受容部52に機能液を塗布する。そして塗布された機能液は、基板Wから静電気力が与えられることにより電気毛管現象で液体受容部52に繋がる液体流動路53に沿って濡れ広がることができる。よって、液体流動路53が機能液を塗布しにくい極狭い流路であっても液体流動路53に機能液を塗布せずに液体流動路53を含めた膜形成領域51に機能液を濡れ広げることができる。また液体流動路53に機能液を塗布しなくてもよいため、機能液の無駄を省くことができる。すなわち、機能液を無駄なく膜形成領域51内に塗布して精細な膜パターンを形成することができる。
(2)帯電状態とした基板Wの帯電量は、表面電位計で測定した基板Wの電位に換算して3000V以上であるため、電気毛管現象により機能液を液体流動路53に沿って濡れ広げることができる。
The effects of the second embodiment are as follows.
(1) In the film pattern forming method using the film
(2) Since the charged amount of the substrate W in a charged state is 3000 V or more in terms of the potential of the substrate W measured with a surface potentiometer, the functional liquid is wet spread along the
第1の実施形態および第2の実施形態以外の変形例は、以下のとおりである。
(変形例1)パターン領域形成工程は、膜形成領域51をバンク54で囲む方法に限らない。一端側に基板Wに結合可能な官能基を有し、他端側に基板Wの表面性を撥液性に改質する(表面エネルギーを制御する)官能基を有すると共に、これらの官能基を結ぶ炭素の直鎖あるいは一部分岐した炭素鎖を備えており、基板Wに結合して自己組織化して分子膜、例えば単分子膜を形成する有機分子膜を用いて膜形成領域51を形成してもよい。これによれば、有機分子膜は、他端側に基板Wの表面を撥液性とする官能基を有しているため、膜形成領域51外に機能液が塗布されても、これを膜形成領域51内に収容することができる。
(変形例2)液滴吐出ヘッド20は、ピエゾ方式に限定されない。機能液が充填された圧力室24を静電アクチュエータで加圧する静電方式の液滴吐出ヘッドでもよい。これによれば、ピエゾ方式と同様に機能液に熱を加えずに液滴として吐出することができる。
(変形例3)機能液は銀の導電性微粒子が分散された分散溶液に限定されない。液媒体に機能性材料の微粒子を分散させたものであればよい。例えば蛍光性の無機または有機化合物を微粒子とすれば無機または有機EL発光層を形成することが可能である。さらには、R(レッド)、G(グリーン)、B(ブルー)を呈する色素を用いればカラーフィルタ素子を形成することも可能である。
(変形例4)基板Wはガラスに限定されない。膜パターンが形成される基板Wとしては、ガラス、石英ガラス、Siウエハ、プラスチックフィルム、金属板、セラミックなど各種のものを用いることができる。また、これら各種の素材基板の表面に半導体膜、金属膜、誘電体膜、有機膜、絶縁膜などが下地層として形成されたものも含む。
Modifications other than the first embodiment and the second embodiment are as follows.
(Modification 1) The pattern region forming step is not limited to the method of surrounding the
(Modification 2) The
(Modification 3) The functional liquid is not limited to a dispersion solution in which silver conductive fine particles are dispersed. What is necessary is just to disperse the fine particles of the functional material in the liquid medium. For example, if a fluorescent inorganic or organic compound is used as fine particles, an inorganic or organic EL light emitting layer can be formed. Furthermore, a color filter element can be formed by using a pigment exhibiting R (red), G (green), and B (blue).
(Modification 4) The substrate W is not limited to glass. Various substrates such as glass, quartz glass, Si wafer, plastic film, metal plate and ceramic can be used as the substrate W on which the film pattern is formed. In addition, a substrate in which a semiconductor film, a metal film, a dielectric film, an organic film, an insulating film, or the like is formed as a base layer on the surface of these various material substrates is also included.
本実施形態及び変形例から把握される技術的な思想は、以下のとおりである。
(1)基板上に機能液を塗布して液体受容部と前記液体受容部に繋がる液体流動路とからなる膜形成領域を有する膜パターンを形成する膜パターン形成方法であって、前記基板上に前記膜形成領域を形成するパターン領域形成工程と、前記液体受容部に前記機能液を液滴として吐出する液滴吐出工程と、吐出された前記機能液に電荷を与える電荷供給工程と、液体流動路の形成方向に前記電荷を放電させる放電工程とを備えた膜パターン形成方法。
(2)基板上に機能液を塗布して液体受容部と前記液体受容部に繋がる液体流動路とからなる膜形成領域を有する膜パターンを形成する膜パターン形成方法であって、前記基板上に前記膜形成領域を形成するパターン領域形成工程と、前記膜形成領域が形成された前記基板を帯電状態とする帯電工程と、前記基板が帯電状態になる前または帯電状態となった後に前記基板の前記液体受容部に前記機能液を液滴として吐出する液滴吐出工程とを備えた膜パターン形成方法。
(3)基板上に機能液を塗布して液体受容部と前記液体受容部に繋がる液体流動路とからなる膜形成領域を有する膜パターンを形成する膜パターン形成装置であって、前記基板上の液体受容部に前記機能液を液滴として塗布する液滴吐出部と、前記基板が載置されると共に、間隔を置いてマトリクス状に配置された電極を有する載置台と、前記液体流動路に対応して位置する少なくとも2つの前記電極間に電圧を印加して放電させる電圧印加部とを備え、該2つの前記電極間の放電によって前記液体受容部に塗布された前記機能液に静電気力を与える膜パターン形成装置。
The technical idea grasped from this embodiment and the modification is as follows.
(1) A film pattern forming method for applying a functional liquid on a substrate to form a film pattern having a film forming region composed of a liquid receiving portion and a liquid flow path connected to the liquid receiving portion, on the substrate A pattern region forming step for forming the film forming region; a droplet discharging step for discharging the functional liquid as droplets to the liquid receiving portion; a charge supplying step for applying a charge to the discharged functional liquid; and a liquid flow A film pattern forming method comprising: a discharging step of discharging the charge in a path forming direction.
(2) A film pattern forming method for applying a functional liquid on a substrate to form a film pattern having a film forming region composed of a liquid receiving portion and a liquid flow path connected to the liquid receiving portion. A pattern region forming step for forming the film forming region; a charging step for charging the substrate on which the film forming region is formed; and a step of forming the substrate before or after the substrate is charged. A film pattern forming method comprising: a droplet discharge step of discharging the functional liquid as droplets to the liquid receiving portion.
(3) A film pattern forming apparatus for forming a film pattern having a film forming region including a liquid receiving part and a liquid flow path connected to the liquid receiving part by applying a functional liquid on the substrate, A liquid droplet ejection unit that applies the functional liquid as liquid droplets to the liquid receiving unit; a substrate on which the substrate is mounted; a mounting table having electrodes arranged in a matrix at intervals; and a liquid flow path A voltage application unit that applies a voltage between at least two electrodes positioned correspondingly to discharge the voltage, and applies an electrostatic force to the functional liquid applied to the liquid receiving unit by the discharge between the two electrodes. Film pattern forming device to give.
4…載置台、9…電圧発生部、10…静電気発生部、20…液滴吐出部としての液滴吐出ヘッド、40…電極としての浮島電極、50…膜パターン、51…膜形成領域、53…案内路としての液体流動路、60…液滴、70…第2の実施形態の載置台、100…膜パターン形成装置、200…第2の実施形態の膜パターン形成装置。
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記膜パターンの形状に応じた案内路を形成するパターン領域形成工程と、
前記案内路と繋がり、塗布される前記機能液を受け止める液体受容部に前記機能液を塗布する塗布工程と、
前記液体受容部に塗布された前記機能液を前記案内路に沿って誘導し濡れ広げる誘導工程と
を備え、
前記誘導工程では、静電気力を与えることによって前記機能液を誘導することを特徴とする膜パターン形成方法。 A film pattern forming method for applying a functional liquid onto a substrate to form a predetermined film pattern,
A pattern region forming step for forming a guide path according to the shape of the film pattern;
An application step of applying the functional liquid to a liquid receiving portion connected to the guide path and receiving the applied functional liquid;
A guiding step of guiding and spreading the functional liquid applied to the liquid receiving portion along the guide path ;
In the inducing step, the functional liquid is induced by applying an electrostatic force .
前記機能液を液滴として吐出する液滴吐出部と、
前記基板が載置されると共に、間隔を置いてマトリクス状に配設された電極を有する載置台と、
高電圧を発生する電圧発生部と
を備え、
前記電圧発生部は、前記載置台に載置された前記基板に形成する前記膜パターンに対応して位置する前記電極との間で放電を行うことを特徴とする膜パターン形成装置。 A film pattern forming apparatus that forms a film pattern by applying a functional liquid onto a substrate and inducing the functional liquid by applying an electrostatic force ,
A droplet discharge section for discharging the functional liquid as droplets;
The substrate is mounted, and a mounting table having electrodes arranged in a matrix at intervals,
A voltage generator for generating a high voltage,
The film pattern forming apparatus, wherein the voltage generator discharges between the electrode positioned corresponding to the film pattern formed on the substrate placed on the mounting table.
前記機能液を液滴として吐出する液滴吐出部と、
前記基板が載置される載置台と、
前記載置台に載置された前記基板を帯電させる静電気発生部と
を備えたことを特徴とする膜パターン形成装置。 A film pattern forming apparatus that forms a film pattern by applying a functional liquid onto a substrate and inducing the functional liquid by applying an electrostatic force ,
A droplet discharge section for discharging the functional liquid as droplets;
A mounting table on which the substrate is mounted;
A film pattern forming apparatus comprising: a static electricity generating unit that charges the substrate placed on the mounting table.
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