JP2009291684A - Method of forming functional film pattern - Google Patents

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JP2009291684A JP2008145710A JP2008145710A JP2009291684A JP 2009291684 A JP2009291684 A JP 2009291684A JP 2008145710 A JP2008145710 A JP 2008145710A JP 2008145710 A JP2008145710 A JP 2008145710A JP 2009291684 A JP2009291684 A JP 2009291684A
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耕平 東
Atsushi Tanaka
淳 田中
Kenichi Umeda
賢一 梅田
Katsuhiro Koda
勝博 幸田
Hiroshi Sunakawa
寛 砂川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To mitigate the resistance of a functional film pattern to be formed and achieve the formation of the functional film pattern in a single scanning process, in a method of forming the functional film pattern by an inkjet head. <P>SOLUTION: The longitudinal direction of the functional film pattern part 4 made up of straight lines is inclined at a specified angle θ to the scan direction of an inkjet head 110, the angle satisfying the formula: d<2rSINθ (wherein, "d" is a vertical component distance to the scan direction of a distance between the centers of adjacent liquid droplets, "r" is a radius after the impact of a liquid droplet, provided, however, that θ≠0). The inkjet head 110 which discharges a liquid droplet L containing functional microparticles B from a plurality of discharge orifices 111 arranged at specified intervals, is scanned on a substrate 1. Further, a functional film pattern P is formed on the functional film pattern part 4 made up of the straight lines are formed by the liquid droplets L which impact on a substrate 1. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、インクジェットヘッドによる機能性膜パターン形成方法、詳しくは、例えば薄膜半導体へのゲート電極、ソース電極等への配線パターンを、機能性微粒子を含有する機能性微粒子分散溶液をインクジェットヘッドにより直接、基板上に描画して形成する方法に関するものである。   The present invention relates to a method for forming a functional film pattern using an ink jet head. Specifically, for example, a wiring pattern to a gate electrode, a source electrode, etc. on a thin film semiconductor is directly applied to a functional fine particle dispersion solution containing functional fine particles using an ink jet head. The present invention relates to a method of drawing and forming on a substrate.

近年、電子ペーパやOLED(Organic Light Emitting Diode)のような軽くて薄いフレキシブルディスプレイが注目を浴びている。これらのフレキシブルディスプレイにおいては、薄膜半導体からなるTFT(Thin Film Transistor)が多数使用されている。すなわち、図7Aに示すように、電子ペーパにおいては、フィルム基板上と表示部との間に薄膜半導体が配置され、図7Bに示すように、OLEDにおいては、フィルム基板上とOLEDとの間に薄膜半導体が配置される構成となっている。   In recent years, light and thin flexible displays such as electronic paper and OLED (Organic Light Emitting Diode) have attracted attention. In these flexible displays, a large number of thin film transistors (TFTs) made of thin film semiconductors are used. That is, as shown in FIG. 7A, in the electronic paper, a thin film semiconductor is disposed between the film substrate and the display unit, and as shown in FIG. 7B, in the OLED, between the film substrate and the OLED. A thin film semiconductor is arranged.

この薄膜半導体へのゲート電極、ソース電極等への配線パターンを形成する方法として、機能性微粒子を含有する機能性微粒子分散溶液をインクジェットヘッドにより直接、基板上に描画して機能性膜パターンを形成する方法が知られている。   As a method of forming a wiring pattern to the gate electrode, source electrode, etc. on this thin film semiconductor, a functional film pattern is formed by drawing a functional fine particle dispersion containing functional fine particles directly on a substrate with an inkjet head. How to do is known.

このインクジェットヘッドによる機能性膜パターンの形成においては、形成される機能性膜パターンの断線や短絡等の欠陥を防止するために、基板上に着弾された液滴の位置・形状等を正確に制御する必要がある。   In the formation of functional film patterns using this inkjet head, the position and shape of the droplets landed on the substrate are accurately controlled in order to prevent defects such as disconnection and short-circuiting of the functional film pattern to be formed. There is a need to.

特許文献1には、導電性微粒子を含有した液滴を基板上に、配置した直後の液滴の直径の2倍以下であって、液滴同士がつながらない配線ピッチで配置する第1配置工程と、第1配置工程で配置された液滴同士の間を埋めるように、基板上に液滴を配置する第2配置工程を有する配線形成方法が提案されている。
特開2007−49186
Patent Document 1 discloses a first arrangement step in which droplets containing conductive fine particles are arranged on a substrate at a wiring pitch that is not more than twice the diameter of a droplet immediately after being arranged and does not connect the droplets. There has been proposed a wiring forming method having a second arrangement step of arranging droplets on a substrate so as to fill between the droplets arranged in the first arrangement step.
JP2007-49186

インクジェットヘッドを使用して機能性微粒子を含有した液滴を基板上に吐出して機能性膜パターンを形成する方法においては、形成される配線の機能性膜パターンは、できるだけ低抵抗となることが望ましい。本願発明者は、形成された機能性膜パターンの長手方向が、インクジェットヘッドの走査方向に対して平行な機能性膜パターンは、走査方向に対して傾いているパターンと比較して、高抵抗化するという特性を見出した。本発明は、この知見に基づいてなされたものである。   In a method of forming a functional film pattern by discharging droplets containing functional fine particles onto a substrate using an inkjet head, the functional film pattern of the formed wiring may have as low resistance as possible. desirable. The present inventor has found that the functional film pattern in which the longitudinal direction of the formed functional film pattern is parallel to the scanning direction of the inkjet head has a higher resistance than the pattern inclined with respect to the scanning direction. I found the characteristic to do. The present invention has been made based on this finding.

また、特許文献1に開示されている技術では、機能性膜パターンを形成するためにはインクジェットヘッドを基板上で2回走査する必要がある。2回目の走査工程においては、1回目に配置された液滴間に正確に着弾させる必要がある。   In the technique disclosed in Patent Document 1, it is necessary to scan the ink jet head twice on the substrate in order to form the functional film pattern. In the second scanning step, it is necessary to land accurately between the droplets arranged in the first time.

本発明は、上記事情に鑑み、インクジェットヘッドを使用して形成される機能膜パターンの低抵抗化を図るとともに、この機能性膜パターンの形成を1回の走査工程で実現することを目的とするものである。   In view of the above circumstances, an object of the present invention is to reduce the resistance of a functional film pattern formed by using an ink jet head and to realize the formation of the functional film pattern in a single scanning process. Is.

以上の課題を解決するために、本発明の機能性膜パターン形成方法は、一定の間隔で配された複数の吐出口から機能性微粒子を含有した液滴を吐出するインクジェットヘッドを基板上で走査して、この基板上に着弾された液滴により直線からなる機能性膜パターン部に機能性膜パターンを形成する機能性膜パターン形成方法において、直線からなる機能性膜パターン部の長手方向をインクジェットヘッドの走査方向に対して下記式を満足する所定角度θで傾けて走査することを特徴とするものである。d<2rSINθ(式中、dは、隣りあう液滴の中心間距離の前記走査方向に対する垂直成分距離、rは、液滴の着弾後の半径である。但し、θ≠0である。)
ここで、「一定の間隔」とは、隣接する吐出口の中心が一定の間隔となることを意味するものである。上記「基板上で走査」とは、インクジェットヘッドを基板表面と略平行に走査することを意味するものである。上記「着弾された液滴」とは、着弾直後の液滴を意味するものではなく、着弾後に形状、寸法、位置等が略一定となった液滴を意味するものである。上記「直線からなる」とは、曲線を含まないとの意味であり、また、一本の一方向からなる直線に限定されず、途中において所定角度で折れる一本の直線、複数の直線が所定角度で交差している状態をも含むものである。上記「機能性膜パターン部」とは、基板上の機能性膜を形成する部分を意味するものである。上記「機能性膜パターン部の長手方向」とは、直線からなる機能性膜パターンの伸長している方向を意味するものである。
In order to solve the above-described problems, the functional film pattern forming method of the present invention scans an ink-jet head that discharges droplets containing functional fine particles from a plurality of discharge ports arranged at regular intervals on a substrate. Then, in the functional film pattern forming method of forming a functional film pattern on the functional film pattern portion made of a straight line by droplets landed on the substrate, the longitudinal direction of the functional film pattern portion made of the straight line is inkjet The head is scanned at a predetermined angle θ satisfying the following formula with respect to the scanning direction of the head. d <2rSINθ (where d is the vertical component distance of the distance between the centers of adjacent droplets with respect to the scanning direction, and r is the radius after the droplets have landed, where θ ≠ 0).
Here, the “constant interval” means that the centers of the adjacent discharge ports are a constant interval. The above “scanning on the substrate” means that the inkjet head is scanned substantially parallel to the substrate surface. The “landed droplet” does not mean a droplet immediately after landing, but a droplet whose shape, size, position, etc. are substantially constant after landing. The above-mentioned “consisting of straight lines” means not including a curved line, and is not limited to a single straight line consisting of one direction, and a single straight line or a plurality of straight lines that are bent at a predetermined angle in the middle are predetermined. Including the state of crossing at an angle. The “functional film pattern portion” means a portion where a functional film is formed on a substrate. The “longitudinal direction of the functional film pattern portion” means a direction in which the functional film pattern formed of a straight line extends.

本発明の機能性膜パターン形成方法によれば、インクジェットヘッドの走査方向に対して、直線からなる機能性膜パターン部の長手方向を所定角度θ(但し、θ≠0である。)で傾けて、インクジェットヘッドを走査させるため、形成される機能性膜パターンは、走査方向に対して直線からなる機能性膜パターン部の長手方向が平行である機能性膜パターンよりも低抵抗化を図れることになるとともに、所定角度θと、隣りあう液滴の中心間距離の走査方向に対して垂直成分距離dと、液滴の着弾後の半径rとが、d<2rSINθを満足するように設定することにより、隣りあう着弾後の液滴が重なるため、インクジェットヘッドを基板上で1回走査することで、機能性膜パターンを断線することなく形成できる。   According to the method for forming a functional film pattern of the present invention, the longitudinal direction of the functional film pattern portion formed of a straight line is tilted at a predetermined angle θ (provided that θ ≠ 0) with respect to the scanning direction of the inkjet head. In order to scan the inkjet head, the functional film pattern to be formed can have a lower resistance than the functional film pattern in which the longitudinal direction of the functional film pattern portion formed in a straight line is parallel to the scanning direction. In addition, the predetermined angle θ, the vertical component distance d with respect to the scanning direction of the distance between the centers of adjacent droplets, and the radius r after landing of the droplets should be set so as to satisfy d <2rSINθ. As a result, adjacent droplets after landing overlap, so that the functional film pattern can be formed without breaking by scanning the inkjet head once on the substrate.

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。まず、本発明の機能性膜パターン形成方法に使用する基板について説明する。図1は、本発明の機能性膜パターン形成方法に使用する基板の概略構成図、図2は、本発明の機能性膜パターン形成方法に使用する基板の要部拡大図を示すものである。図1に示すように、本実施形態において、基板の一例であるガラス基板1は、図中破線の最外枠で示す、機能性膜配線パターン領域2を有しており、この機能性膜配線パターン領域2は、一例として複数の略格子状の単一セル3から構成されている。単一セル3には、図2に示すように、薄膜半導体が配置され、図中垂直方向のソース線、図中水平方向のゲート線および、補助容量へドレイン線が配線されることになる。また、上記の各線は、図示しない絶縁層を介して交差しているものである。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the substrate used for the functional film pattern forming method of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a substrate used in the functional film pattern forming method of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of a main part of the substrate used in the functional film pattern forming method of the present invention. As shown in FIG. 1, in this embodiment, a glass substrate 1 which is an example of a substrate has a functional film wiring pattern region 2 indicated by an outermost frame indicated by a broken line in the figure, and this functional film wiring. The pattern region 2 is composed of a plurality of substantially lattice-like single cells 3 as an example. As shown in FIG. 2, the single cell 3 is provided with a thin film semiconductor, and a source line in the vertical direction in the drawing, a gate line in the horizontal direction in the drawing, and a drain line to the auxiliary capacitor. Moreover, each said line cross | intersects through the insulating layer which is not shown in figure.

前述のとおり、本発明は、曲線を含まない、直線からなる機能性膜パターンを形成することが可能であるが、本実施形態においては、機能性膜パターン部4を、一例として直交するソース線、およびゲート線が形成されるものとして説明するが、これに限定されるものではない。   As described above, according to the present invention, it is possible to form a functional film pattern including a straight line that does not include a curve. In the present embodiment, the functional film pattern portion 4 is used as an example of a source line that is orthogonal to each other. However, the present invention is not limited to this.

次に、本発明の機能性膜パターン形成方法について説明する。本発明の機能性膜パターン形成方法は、描画工程、焼成工程からなるものであり、まず、描画工程について説明する。図3は、本発明の機能性膜パターン形成方法の描画工程に使用する機能性膜パターン形成装置の概略構成図である。図3において、矢印X、Y、およびZの各方向は互いに直交するものである。   Next, the functional film pattern forming method of the present invention will be described. The functional film pattern forming method of the present invention comprises a drawing process and a baking process. First, the drawing process will be described. FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a functional film pattern forming apparatus used in a drawing process of the functional film pattern forming method of the present invention. In FIG. 3, the directions of arrows X, Y, and Z are orthogonal to each other.

機能性膜パターン形成装置100は、ガラス基板1が載置される載置台101、この載置台101上を、この載置台101の表面に対して略平行に走査するインクジェットヘッド110とから構成されている。   The functional film pattern forming apparatus 100 includes a mounting table 101 on which a glass substrate 1 is mounted, and an inkjet head 110 that scans the mounting table 101 substantially parallel to the surface of the mounting table 101. Yes.

載置台101は、ガラス基板1をインクジェットヘッド110の走査方向に対して機能性膜パターン部4が所望の角度を形成するように、保持可能であるとともに、図示しない駆動手段により、図中Y方向に移動自在となっている。   The mounting table 101 can hold the glass substrate 1 so that the functional film pattern unit 4 forms a desired angle with respect to the scanning direction of the inkjet head 110, and is driven by a driving unit (not shown) in the Y direction in the figure. It has become freely movable.

インクジェットヘッド110は、機能性微粒子Bを含有する機能性微粒子分散溶液が充填される、図示しないカートリッジを内蔵し、この機能性微粒子分散溶液からなる液滴Lを吐出する一列の直線状に一定の間隔で配列された複数の吐出口111を有している。また、インクジェットヘッドの各吐出口111には、図示しない圧電体が内蔵され、この圧電体を振動させることにより、所定の周波数で吐出口111から機能性分散溶液を吐出する。また、インクジェットヘッド110は、図示しない駆動手段により、図中X方向に移動自在であるとともに、隣りあう吐出口111間距離の走査方向に対する垂直成分距離を調整するために、載置台101の表面に垂直なZ軸回りの矢印R方向に回転自在で構成されている。なお、本実施形態において、吐出口111は、一定の間隔で、一列の直線状でインクジェットヘッド110に配列されているが、これに限定されるものではない、一定の間隔で、複数列の直線状でインクジェットヘッド110に配列されるものであってもよい。   The inkjet head 110 includes a cartridge (not shown) filled with a functional fine particle dispersion solution containing the functional fine particles B, and is fixed in a straight line in a line for discharging droplets L made of the functional fine particle dispersion solution. It has a plurality of discharge ports 111 arranged at intervals. In addition, each ejection port 111 of the inkjet head includes a piezoelectric body (not shown), and the functional dispersion solution is ejected from the ejection port 111 at a predetermined frequency by vibrating the piezoelectric body. In addition, the inkjet head 110 is movable in the X direction in the figure by a driving means (not shown), and on the surface of the mounting table 101 in order to adjust the vertical component distance with respect to the scanning direction of the distance between the adjacent ejection ports 111. It is configured to be rotatable in the direction of arrow R around the vertical Z axis. In the present embodiment, the discharge ports 111 are arranged in a single line in a straight line at a constant interval in the inkjet head 110, but the present invention is not limited to this, and a plurality of straight lines are formed at a constant interval. It may be arranged in the inkjet head 110 in a shape.

機能性微粒子Bとしては、具体的に導電性が良好であるAg、Au、Cu等が挙げられるが、Auはコスト高、Cuは酸化容易であることから、Agを使用することが望ましい。また、低融点であるAgを機能性微粒子として使用することにより、ガラス基板1よりも耐熱温度の低い樹脂基板等へも適用も可能となる。この機能性微粒子の粒径は、1〜1000nmであり、好ましくは、1〜100nm、より好ましくは1〜10nmである。   Specific examples of the functional fine particles B include Ag, Au, Cu, etc., which have good conductivity. However, since Au is expensive and Cu is easily oxidized, it is desirable to use Ag. Further, by using Ag having a low melting point as the functional fine particles, it can be applied to a resin substrate having a lower heat resistant temperature than that of the glass substrate 1. The particle diameter of the functional fine particles is 1-1000 nm, preferably 1-100 nm, more preferably 1-10 nm.

次に、本発明の機能性膜パターン形成方法について詳細に説明する。図4は、本発明の機能性膜パターン形成方法の描画工程を示す。なお、図4においては、理解を容易にするため、ガラス基板1の一部のみを示し、載置台101、およびインクジェットヘッド110は省略している。   Next, the functional film pattern forming method of the present invention will be described in detail. FIG. 4 shows a drawing process of the functional film pattern forming method of the present invention. In FIG. 4, for ease of understanding, only a part of the glass substrate 1 is shown, and the mounting table 101 and the inkjet head 110 are omitted.

本発明の機能性膜パターン形成方法の液滴Lの描画工程では、図4の左図が示すように、機能性膜パターン部4が、インクジェットヘッド110の走査方向(図中矢印A方向)に対して角度θだけ傾くように、載置台101上にガラス基板1を載置する。これにより、形成される機能性膜パターンPは、走査方向(図中矢印A方向)に対して機能性パターン部4が平行とならず、形成される機能性膜パターンPの抵抗は、走査方向(図中矢印A方向)に対して平行で形成される機能性膜パターンPよりも低抵抗となる。ここで、角度θは、直線からなる機能性膜パターン部4のいずれの部分も、走査方向に対して平行とならないように決定されるものである。機能性膜パターンは、直線状のパターンにより形成される場合が多く、また、図7Aおよび図7Bに示すような格子状で形成されるパターンが特に多いので、このような場合、本発明は特に効果的である。   In the drawing process of the droplet L of the functional film pattern forming method of the present invention, as shown in the left diagram of FIG. 4, the functional film pattern portion 4 is in the scanning direction of the inkjet head 110 (the direction of arrow A in the figure). On the other hand, the glass substrate 1 is mounted on the mounting table 101 so as to be inclined by an angle θ. Thereby, the functional film pattern P to be formed does not have the functional pattern portion 4 parallel to the scanning direction (the direction of arrow A in the figure), and the resistance of the functional film pattern P to be formed is The resistance is lower than that of the functional film pattern P formed in parallel to the direction of arrow A in the figure. Here, the angle θ is determined so that no part of the functional film pattern portion 4 formed of a straight line is parallel to the scanning direction. In many cases, the functional film pattern is formed by a linear pattern, and particularly, there are many patterns formed in a lattice pattern as shown in FIGS. 7A and 7B. It is effective.

次に、インクジェットヘッド110の吐出口111から機能性微粒子分散溶液からなる液滴Lを吐出させるとともに、インクジェットヘッド110をガラス基板1上に走査させる(図中矢印A方向)。   Next, droplets L made of a functional fine particle dispersion solution are ejected from the ejection port 111 of the inkjet head 110, and the inkjet head 110 is scanned on the glass substrate 1 (in the direction of arrow A in the figure).

インクジェットヘッド110のガラス基板1上の走査後は、図4の右図が示すように、機能性膜パターン部4上に、液滴Lが着弾される。隣りあう液滴Lの中心をaおよびbとし、機能性膜パターン部4への着弾後の液滴Lの半径をrとする。   After scanning on the glass substrate 1 of the inkjet head 110, the droplet L is landed on the functional film pattern portion 4 as shown in the right figure of FIG. The centers of adjacent droplets L are a and b, and the radius of the droplet L after landing on the functional film pattern portion 4 is r.

ここで、本発明の機能性膜パターン形成方法の描画工程においては、隣りあう着弾後の液滴Lの中心aおよびbの中心間距離Sの走査方向に対する垂直成分距離dとした場合に、dは、d<2rSINθの関係式を満たすこととする。中心間距離Sは、d/SINθであるため、この関係式を満足することで、中心間距離Sは2r未満となり、隣りあう着弾後の液滴L同士が重なり合うことになる。したがって、本発明の機能性膜パターン形成方法では、隣りあう着弾後の液滴の間を埋める2回目の走査の必要はない。中心間距離Sの走査方向に対する垂直成分距離dの決定については後述する。   Here, in the drawing process of the functional film pattern forming method of the present invention, when the vertical component distance d with respect to the scanning direction of the center distance S between the centers a and b of the adjacent droplets L after landing is d. Satisfies the relational expression d <2rSINθ. Since the center-to-center distance S is d / SINθ, when this relational expression is satisfied, the center-to-center distance S is less than 2r, and adjacent droplets L after landing overlap. Therefore, in the functional film pattern forming method of the present invention, it is not necessary to perform the second scanning for filling between adjacent droplets after landing. The determination of the vertical component distance d with respect to the scanning direction of the center distance S will be described later.

ここで、液滴Lを用いて機能性膜パターン部4上に、断線や短絡なく、所定の幅、厚みを有するパターンを描画する場合において、描画後の特性が均一とするため、隣りあう液滴Lの中心間距離Sは、直線からなる機能性膜パターンPにおいて略均一にする必要がある。ここで、着弾後の液滴Lの半径rは、液滴Lの粘度、表面張力、機能性膜パターン部4の濡れ性、液滴吐出速度等により決定されるものである。   Here, when a pattern having a predetermined width and thickness is drawn on the functional film pattern portion 4 using the droplet L without disconnection or short circuit, the adjacent liquid is used to make the characteristics after drawing uniform. The center-to-center distance S of the droplet L needs to be substantially uniform in the functional film pattern P that is a straight line. Here, the radius r of the droplet L after landing is determined by the viscosity of the droplet L, the surface tension, the wettability of the functional film pattern portion 4, the droplet discharge speed, and the like.

隣りあう液滴Lの中心間距離Sは、後述するとおり、インクジェットヘッドの傾きにより、決定されるものである。図5は、着弾後の液滴Lによる描画状態を示す図である。前述のとおり、インクジェットヘッド110は、載置台101の表面に垂直なZ軸回りの矢印R方向に回転自在で構成されているため(図1参照)、機能性膜パターン形成部4での着弾後の液滴Lによる描画は、図5に示すように、インクジェットヘッド110を傾けることで、吐出口111間の走査方向に対する垂直成分距離(図中垂直方向)を変化させることが可能である。すなわち、隣りあう液滴Lの中心間距離Sが着弾後の液滴Lの半径rの2倍に等しい場合には、波線描画(図5中央)、小さい場合には、直線描画(図5左)、大きい場合には、線を形成しない描画(図5右)となる。したがって、1回の走査工程で着弾後の隣あう液滴Lが重なりあい、直線描画(図5左)となるS<2rとなることが必要である。   The center-to-center distance S between adjacent droplets L is determined by the inclination of the inkjet head, as will be described later. FIG. 5 is a diagram showing a drawing state by the droplet L after landing. As described above, since the inkjet head 110 is configured to be rotatable in the direction of the arrow R about the Z axis perpendicular to the surface of the mounting table 101 (see FIG. 1), after landing on the functional film pattern forming unit 4 As shown in FIG. 5, the drawing with the liquid droplet L can tilt the inkjet head 110 to change the vertical component distance (vertical direction in the figure) with respect to the scanning direction between the ejection ports 111. That is, when the center-to-center distance S between the adjacent droplets L is equal to twice the radius r of the droplet L after landing, wavy line drawing (center of FIG. 5), and when small, straight line drawing (left of FIG. 5) ), If large, the drawing does not form a line (right in FIG. 5). Accordingly, it is necessary that the adjacent droplets L after landing in a single scanning process overlap to satisfy S <2r, which is a straight line drawing (left in FIG. 5).

ここで、再び図4を参照すると、隣りあう液滴Lの中心間距離Sの走査方向に対しての垂直成分距離dは、機能性膜パターン部4の形状から角度θ、および液滴Lの特性等から半径rが決定されることにより、前述のd<2rSINθ(但し、θ≠0である)を満たすように決定されるものである。   Here, referring again to FIG. 4, the vertical component distance d with respect to the scanning direction of the center-to-center distance S of the adjacent droplets L is the angle θ from the shape of the functional film pattern portion 4, and the droplet L By determining the radius r from the characteristics or the like, it is determined so as to satisfy the above-mentioned d <2rSINθ (where θ ≠ 0).

なお、従来の方法において、機能性膜パターン部4の走査方向に対して平行となる部分について描画する場合においては、平行でない部分における中心間距離Sと等間隔となるように、走査方向に対して平行な部分の真上に存在する吐出口111のみを圧電体の振動を制御することにより、吐出させている。   In the conventional method, in the case of drawing a portion parallel to the scanning direction of the functional film pattern portion 4, the scanning direction is equal to the center-to-center distance S in the non-parallel portion. Only the discharge port 111 that exists directly above the parallel part is discharged by controlling the vibration of the piezoelectric body.

描画終了後には、ガラス基板1は室温で乾燥処理が施される。また、この乾燥処理は室温で乾燥させてもよく、ホットプレートや電気炉等を使用してもよく、特に限定されるものではない。   After the drawing is finished, the glass substrate 1 is subjected to a drying process at room temperature. Moreover, this drying process may be dried at room temperature, a hot plate, an electric furnace, or the like may be used, and is not particularly limited.

次に、本発明の機能性膜パターン形成の方法の焼成工程について説明する。本発明の機能性膜パターン形成方法においては、描画されたガラス基板上の機能性膜パターン形成部4に着弾されて液滴Lを機能性膜に変換するために、焼成工程が施される。焼成は、ガラス基板1がこのガラス基板1の耐熱温度以下となる条件で着弾された液滴Lを加熱することにより行う。この焼成の方法に制限はなく、電気炉内で行ってもよく、熱線を使用してもよい。   Next, the firing step of the method for forming a functional film pattern of the present invention will be described. In the functional film pattern forming method of the present invention, a firing step is performed in order to land on the functional film pattern forming portion 4 on the drawn glass substrate and convert the droplet L into a functional film. Firing is performed by heating the droplets L that have been landed under the condition that the glass substrate 1 has a temperature lower than the heat resistance temperature of the glass substrate 1. There is no restriction | limiting in this baking method, You may carry out in an electric furnace and may use a heat ray.

熱線を使用した加熱処理としては、レーザ光線を使用し、レーザ光線を着弾された液滴Lに照射して緻密化させるレーザアニールや、熱線としてキセノンフラッシュランプ等を使用したフラッシュランプアニール等が挙げられる。   Examples of the heat treatment using heat rays include laser annealing using a laser beam to irradiate the landing droplet L with the laser beam to make it dense, flash lamp annealing using a xenon flash lamp as the heat ray, and the like. It is done.

レーザアニールに用いるレーザ光源としては特に制限なく、エキシマレーザ等のパルス発振レーザ、および連続発振レーザ(CWレーザ)が挙げられる。エキシマレーザ光等の短波長パルスレーザでは、機能性膜の表層で吸収されるエネルギーが大きく、基板に到達するエネルギーを制御しやすいため、好ましい。また、同様の理由により、パルスレーザを用いる場合は、そのパルス幅が100ns以下の短いものが好ましく、数10ns以下であることがより好ましい。   The laser light source used for laser annealing is not particularly limited, and examples thereof include a pulsed laser such as an excimer laser and a continuous wave laser (CW laser). A short wavelength pulse laser such as an excimer laser beam is preferable because the energy absorbed by the surface layer of the functional film is large and the energy reaching the substrate can be easily controlled. For the same reason, when a pulse laser is used, the pulse width is preferably as short as 100 ns or less, more preferably several tens ns or less.

以上により、ガラス基板1の機能性膜パターン形成部4に機能性膜パターンPが形成される。   As described above, the functional film pattern P is formed on the functional film pattern forming portion 4 of the glass substrate 1.

したがって、本発明の機能性膜パターン形成方法によれば、ガラス基板1上の機能性膜パターン部4の長手方向をインクジェットヘッド110の走査方向に対して、所定角度θ傾けるため、走査方向に対して平行となる機能性膜パターンPよりも低抵抗とすることができ、且つ隣りあう着弾後の液滴Lの中心間距離の走査方向に対しての垂直成分距離dが、着弾後の液滴Lの半径rとの間において、d<2rSINθとの関係を満足することにより、着弾後の液滴Lが重なりあうため、1回の走査で機能性膜パターンを描画できる。   Therefore, according to the functional film pattern forming method of the present invention, the longitudinal direction of the functional film pattern portion 4 on the glass substrate 1 is inclined by a predetermined angle θ with respect to the scanning direction of the inkjet head 110, so Therefore, the vertical component distance d with respect to the scanning direction of the distance between the centers of the adjacent droplets L after landing can be lower than that of the functional film pattern P that is parallel to each other. By satisfying the relationship of d <2rSINθ with the radius r of L, the droplets L after landing overlap each other, so that the functional film pattern can be drawn by one scan.

なお、本実施形態においては、基板をガラス基板1として説明したが、これに限定されるものではなく、フレキシブル基板等をも含むものである。   In the present embodiment, the substrate is described as the glass substrate 1, but is not limited to this, and includes a flexible substrate and the like.

次に、本発明の機能性膜パターン形成方法について、本実施形態の機能性膜パターン形成装置100、電気炉を使用し、機能性膜パターンを形成することにより検証をおこなった。   Next, the functional film pattern forming method of the present invention was verified by forming a functional film pattern using the functional film pattern forming apparatus 100 and the electric furnace of the present embodiment.

本実施例において、機能性微粒子Bは、平均粒径が3〜7nm程度のAgナノ粒子を用い、このAgナノ粒子分散溶液を、金属含有量:58wt%、粘度:10mPa・sで使用した。また、ガラス基板1として、直交する線状の機能性膜パターン部4を有する石英ガラス基板を使用した。   In this example, the functional fine particles B were Ag nanoparticles having an average particle diameter of about 3 to 7 nm, and this Ag nanoparticle dispersion solution was used at a metal content of 58 wt% and a viscosity of 10 mPa · s. Further, as the glass substrate 1, a quartz glass substrate having orthogonal linear functional film pattern portions 4 was used.

(実施例1)
本発明の描画工程において、直交する線状の機能性膜パターン部4がインクジェットヘッド110の走査方向に対して、所定角度θが±45度となるように、石英ガラス基板を載置台101上に載置し、インクジェットヘッド110の吐出口111からAgナノ粒子分散溶液の液滴を吐出させ、インクジェットヘッド110を石英ガラス基板上で走査させ、機能性膜配線パターン部4に液滴Lを着弾させることにより描画した。
(Example 1)
In the drawing process of the present invention, with respect to the scanning direction of the straight line shape of the functional film pattern section 4 inkjet head 110 perpendicular, the predetermined angle θ is such that the 45 ° ±, upper stage 101 mounting the quartz glass substrate The droplets of the Ag nanoparticle dispersion solution are ejected from the ejection port 111 of the inkjet head 110, the inkjet head 110 is scanned on the quartz glass substrate, and the droplet L is landed on the functional film wiring pattern portion 4. Draw by doing.

隣りあう着弾後の液滴Lの中心間距離の走査方向に対しての垂直成分距離dは、着弾された液滴Lの中心間距離が、後述する比較例での着弾された液滴Lの中心間距離と等しい、30μm程度となるように、21μmに設定した。また、描画後は、室温において乾燥処理が施された。   The vertical component distance d with respect to the scanning direction of the distance between the centers of the adjacent droplets L after landing is such that the distance between the centers of the landed droplets L is that of the landed droplets L in the comparative example described later. It was set to 21 μm so as to be about 30 μm, which is equal to the center-to-center distance. Moreover, after drawing, the drying process was performed at room temperature.

焼成工程においては、220℃に加熱した電気炉に入れ、60分間の大気雰囲気内で熱処理を行い、導電膜へ返還した。   In the firing step, the film was placed in an electric furnace heated to 220 ° C., heat-treated in an air atmosphere for 60 minutes, and returned to the conductive film.

実施例1で形成された機能性膜パターンPの抵抗結果について説明する。走査方向に対して45度傾いた、幅64μm、長さ16mmの機能性膜パターンPのシート抵抗は、0.206Ω/sqであり、走査方向に対して、−45度傾いた、幅70μm、長さ16mmの機能性膜パターンPのシート抵抗は、0.223Ω/sqとなった。   The resistance result of the functional film pattern P formed in Example 1 will be described. The sheet resistance of the functional film pattern P having a width of 64 μm and a length of 16 mm inclined by 45 degrees with respect to the scanning direction is 0.206 Ω / sq, and is inclined by −45 degrees with respect to the scanning direction and has a width of 70 μm. The sheet resistance of the functional film pattern P having a length of 16 mm was 0.223 Ω / sq.

(比較例)
従来方法の描画工程において、直交する線状の機能性膜パターン部4がインクジェットヘッド110の走査方向に対して、垂直となる方向および平行となる方向を有するように、石英ガラス基板を載置台1上に載置した。着弾後の隣りあう液滴Lの中心間距離の走査方向に対しての垂直成分距離dは、30μmである。また、乾燥処理においては、走査方向に平行な方向の機能性膜パターン部4は、前述のとおり、吐出口111から吐出される液滴Lの周波数を制御することにより1回の走査で、着弾後の隣りあう液滴L同士が重なりあう描画が可能であり、走査方向に対して垂直な方向は、1回の走査で、着弾後の隣りあう液滴L同士は重なりあわない状態で乾燥処理が行われ、該乾燥処理後に2回の走査を行い、再度乾燥処理を行うため、乾燥処理の履歴に差が生じる以外は実施例1と同様とした。
(Comparative example)
In the drawing process of the conventional method, the quartz glass substrate is placed on the mounting table 1 so that the orthogonal linear functional film pattern portions 4 have a direction perpendicular to and parallel to the scanning direction of the inkjet head 110. Placed on top. The vertical component distance d with respect to the scanning direction of the distance between the centers of the adjacent droplets L after landing is 30 μm. Further, in the drying process, the functional film pattern portion 4 in the direction parallel to the scanning direction is landed in one scan by controlling the frequency of the droplet L ejected from the ejection port 111 as described above. The drawing can be performed in which the adjacent droplets L that are adjacent to each other overlap each other, and the drying process is performed in a state in which the adjacent droplets L after landing do not overlap each other in a single scan in the direction perpendicular to the scanning direction. Since the scanning process was performed twice after the drying process and the drying process was performed again, the procedure was the same as in Example 1 except that a difference occurred in the history of the drying process.

比較例で形成された機能性膜パターンPの抵抗結果について説明する。走査方向に対して平行な、幅100μm、長さ16mmの機能性膜パターンPのシート抵抗は、1.23Ω/sqであり、走査方向に対して垂直な、幅73μm、長さ16mmの機能性膜パターンPのシート抵抗は、0.223Ω/sqとなった。   The resistance result of the functional film pattern P formed in the comparative example will be described. The sheet resistance of the functional film pattern P having a width of 100 μm and a length of 16 mm parallel to the scanning direction is 1.23 Ω / sq, and the functionality of the width of 73 μm and the length of 16 mm is perpendicular to the scanning direction. The sheet resistance of the film pattern P was 0.223Ω / sq.

比較例の結果に基づく形状観察について説明する。図6Aは、比較例の走査方向に対して平行な場合のSEMによる機能性膜パターンの断面、図6Bは、比較例の走査方向に対して垂直な場合のSEMによる機能性膜パターンの断面を示すものである。また、断面は、それぞれの機能性膜パターンPの長手方向に垂直となる断面を示すものである。さらに、図6Aおよび図6Bは、焼成工程後の機能性膜パターンPの断面を示すものである。   The shape observation based on the result of the comparative example will be described. 6A shows a cross section of the functional film pattern by SEM when parallel to the scanning direction of the comparative example, and FIG. 6B shows a cross section of the functional film pattern by SEM when perpendicular to the scanning direction of the comparative example. It is shown. The cross section indicates a cross section perpendicular to the longitudinal direction of each functional film pattern P. 6A and 6B show a cross section of the functional film pattern P after the firing step.

図6Aおよび6Bが示すように、走査方向に対して平行な機能性膜パターンPの粒子は、走査方向に対して垂直な機能性膜パターンPの粒子よりも大きく、疎な状態であり粒子同士のネットワークが悪い。一方で、走査方向に対して垂直な機能性膜パターンPの粒子は、走査方向に対して平行な機能性膜パターンPの粒子よりも小さく、密な状態であり粒子同士のネットワークがよい。   As shown in FIGS. 6A and 6B, the particles of the functional film pattern P parallel to the scanning direction are larger and sparser than the particles of the functional film pattern P perpendicular to the scanning direction. Network is bad. On the other hand, the particles of the functional film pattern P perpendicular to the scanning direction are smaller and denser than the particles of the functional film pattern P parallel to the scanning direction, and a network of particles is good.

実施例1および比較例の結果から、本発明の機能性膜パターン形成方法により、直交する機能性膜パターン形成部4を傾けることにより、直交する各方向の機能性膜パターンPのシート抵抗値が、機能性膜パターン形成部4を傾けない場合の、走査方向に対して平行な機能性膜パターンPのシート抵抗と比較して低抵抗となることが分かった。また、直交する各方向の機能性パターンPのシート抵抗値のばらつきが少なく、均一な特性となることもわかった。   From the results of Example 1 and Comparative Example, the sheet resistance value of the functional film pattern P in each orthogonal direction can be obtained by tilting the orthogonal functional film pattern forming portion 4 by the functional film pattern forming method of the present invention. It was found that the resistance was lower than the sheet resistance of the functional film pattern P parallel to the scanning direction when the functional film pattern forming portion 4 was not tilted. It was also found that the sheet resistance value of the functional pattern P in each direction orthogonal to each other has little variation and uniform characteristics.

本発明の機能性膜パターン形成方法に使用する基板の概略構成図Schematic configuration diagram of a substrate used in the functional film pattern forming method of the present invention 本発明の機能性膜パターン形成方法に使用する基板の要部拡大図The principal part enlarged view of the board | substrate used for the functional film pattern formation method of this invention 本発明の機能性膜パターン形成方法の描画工程に使用する機能性膜パターン形成装置の概略構成図Schematic configuration diagram of a functional film pattern forming apparatus used in the drawing process of the functional film pattern forming method of the present invention 本発明の機能性膜パターン形成方法の描画工程を示す図The figure which shows the drawing process of the functional film pattern formation method of this invention 着弾後の液滴による描画の状態を示す図The figure which shows the state of drawing with the droplet after landing 比較例の走査方向に対して平行な場合のSEMによる機能性膜パターンの断面Section of functional film pattern by SEM when parallel to scanning direction of comparative example 比較例の走査方向に対して垂直な場合のSEMによる機能性膜パターンの断面Section of functional film pattern by SEM when perpendicular to scanning direction of comparative example 電子ペーパにおける薄膜半導体の配置を示す図Diagram showing the placement of thin film semiconductors in electronic paper OLEDにおける薄膜半導体の配置を示す図The figure which shows arrangement | positioning of the thin film semiconductor in OLED

符号の説明Explanation of symbols

B 機能性微粒子
L 液滴
P 機能性膜パターン
1 ガラス基板
4 機能性膜パターン部
110 インクジェットヘッド
111 吐出口
B Functional fine particle L Droplet P Functional film pattern 1 Glass substrate 4 Functional film pattern part 110 Inkjet head 111 Discharge port

Claims (1)

一定の間隔で配された複数の吐出口から機能性微粒子を含有した液滴を吐出するインクジェットヘッドを基板上で走査して、該基板上に着弾された前記液滴により直線からなる機能性膜パターン部に機能性膜パターンを形成する機能性膜パターン形成方法において、
前記直線からなる機能性膜パターン部の長手方向を前記インクジェットヘッドの走査方向に対して下記式を満足する所定角度θで傾けて走査することを特徴とする機能性膜パターン形成方法。
d<2rSINθ
(式中、dは、隣りあう前記液滴の中心間距離の前記走査方向に対する垂直成分距離、rは、前記液滴の着弾後の半径である。但し、θ≠0である。)
A functional film comprising a straight line formed by scanning an ink jet head that discharges droplets containing functional fine particles from a plurality of discharge ports arranged at regular intervals on the substrate and landing on the substrate. In the functional film pattern forming method for forming the functional film pattern in the pattern portion,
A method of forming a functional film pattern, wherein the scanning is performed while tilting the longitudinal direction of the functional film pattern portion formed of the straight line at a predetermined angle θ satisfying the following formula with respect to the scanning direction of the inkjet head.
d <2rSINθ
(In the formula, d is a vertical component distance of the distance between the centers of adjacent droplets with respect to the scanning direction, and r is a radius after landing of the droplets, where θ ≠ 0.)
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