JP2010166015A - Method of forming circuit pattern, transistor element substrate and display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は印刷によって基板上に配線パターンを形成する技術に関する。特に、濡れ性変化材料で表面エネルギーの異なるパターンを形成し、高表面エネルギー領域にインクジェット法を使って導電性材料のインクを塗布して配線パターンを形成する際の、表面エネルギーのパターンとインクジェット法による印刷パターンとのアライメントに関する技術である。 The present invention relates to a technique for forming a wiring pattern on a substrate by printing. In particular, the pattern of surface energy and the inkjet method when forming a wiring pattern by forming a pattern with different surface energy with a wettability changing material and applying the ink of the conductive material to the high surface energy region using the inkjet method. This is a technique related to alignment with a printing pattern.
配線形成技術としてはフォトリソグラフィ法が広く利用されているが、近年、印刷を利用する方法が開発されてきている。印刷法は、フォトリソグラフィ法に比較して、真空成膜装置など大がかりな設備を必要としない、工程数が少ない、材料使用効率が高いという点で優れている。しかし、印刷法はインクの濡れ広がりや液だまりの発生などの問題があり、フォトリソグラフィ法と比較してパターン品質の点で難がある。 As a wiring formation technique, a photolithography method is widely used, but in recent years, a method using printing has been developed. The printing method is superior to the photolithography method in that it does not require a large facility such as a vacuum film forming apparatus, has a small number of processes, and has high material use efficiency. However, the printing method has problems such as wetting and spreading of ink and the occurrence of liquid pool, and is difficult in terms of pattern quality compared to the photolithography method.
これらの課題を解決すべく、基板上にあらかじめバンクを形成し、バンク間の溝にインクを供給することでインクの濡れ広がりを防止し、パターン品質を向上させる技術が開示されている(特許文献1)。しかし、この技術はHMDS(ヘキサメチルジンラザン)処理工程、フォトリソグラフィ法や印刷法によるバンク形成工程、HMDSパターニング工程、残渣処理工程と多くの工程を経なければならないという課題がある。特に精密なパターンを形成するためにバンク形成工程を工程数の多いフォトリソグラフィ工程で行う場合には全体の工程数がさらに増えてしまう。 In order to solve these problems, a technique has been disclosed in which banks are formed in advance on a substrate and ink is supplied to grooves between the banks to prevent ink from spreading and improve pattern quality (Patent Literature). 1). However, this technique has a problem that it has to go through many steps such as a HMDS (hexamethyl gin lazan) processing step, a bank forming step by a photolithography method or a printing method, a HMDS patterning step, and a residue processing step. In particular, when the bank forming process is performed by a photolithography process having a large number of processes in order to form a precise pattern, the total number of processes is further increased.
本発明者らはこれら課題を解決する技術として、エネルギーの付与によって表面エネルギーが変化する濡れ性変化材料を含む濡れ性変化層を基板上に形成する方法を開示している(特許文献2)。詳細は後述するが、基板表面に表面エネルギーの付与によって表面エネルギーが変化する材料を形成し、選択的にエネルギーを付与することでインクに濡れやすい高表面エネルギー領域とインクに濡れにくい低表面エネルギー領域を形成して、高表面エネルギー領域に導電性材料のインクを供給することで配線を形成する。この方法によれば、少ない工程で精細なパターンを形成することが可能となる。 As a technique for solving these problems, the present inventors have disclosed a method of forming a wettability changing layer including a wettability changing material whose surface energy is changed by applying energy on a substrate (Patent Document 2). Although details will be described later, a high surface energy region that easily wets ink and a low surface energy region that hardly wets ink by forming a material whose surface energy changes by applying surface energy to the substrate surface and selectively applying energy. And the wiring is formed by supplying ink of a conductive material to the high surface energy region. According to this method, it is possible to form a fine pattern with a small number of steps.
特許文献1、特許文献2に記載の技術は、基板上に形成した溝もしくは高表面エネルギー領域に導電性材料のインクを供給することで電極を形成しており、インク供給手段としてはインクジェット法を用いている。このとき基板上に形成されている溝もしくは高表面エネルギー領域に合わせてインクを塗布する必要があるが、特許文献1の場合には配線パターンを形成する部分がバンクで形成されているため、インクを供給する場所は顕微鏡やカメラによって視認することが可能であり、基板上の溝とインクジェット印刷とバンクとのアライメントは容易である。
In the techniques described in
また、使用する材料が異なるが特許文献3に記載の技術も基板上に形成された画素と、インクジェット法によって画素へ供給するインクとのアライメントを調整する技術であり、カラーフィルタの有効領域外の画素へインクジェット法でインクを塗布し、画素とインク滴のずれ量を計測してアライメントを補正することで画素とインクとの位置合わせを行なう。すなわち、図1に示すようにブラックマトリクス200(画素)にインクジェット法によってインク(222〜224)を供給し、着弾したインク222〜224の位置とブラックマトリクス200の位置を計測することでアライメントを調整し、有効領域への本印刷を行なう。画素もインクも顕微鏡やカメラで視認することができるため、画素とインクとの距離計測は容易である。
Also, although the materials used are different, the technique described in
一方、特許文献2に記載の技術の場合、基板表面に形成されている表面エネルギーの異なる領域は反射率や形態にほとんど差がないため一般に顕微鏡やカメラで視認することは大変困難である。そのため、濡れ性制御を利用する配線形成の場合に基板上の表面エネルギーの異なるパターンに直接インクジェット印刷パターンのアライメントをあわせることは困難である。そこで、従来はプロセスに先立って基板に視認できるマークを設け、高表面エネルギー領域と低表面エネルギー領域する場合もインクジェット印刷する場合も、その視認することができるマークを基準に行なっていたが、インクジェット印刷位置あわせを表面エネルギーのパターンに直接あわせることができないためアライメント精度が低下していた。
On the other hand, in the case of the technique described in
本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、濡れ性制御パターンにインクジェット法で配線パターン用インク(導電性材料のインク)を供給する際に、濡れ性制御パターンとインクジェット印刷パターンとのアライメントを容易に高精度で合わせる配線パターンの形成方法を提供し、さらに該配線パターンの形成方法により形成した配線パターンを有するトランジスタ素子基板並びに該トランジスタ素子を用いた表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems in the prior art. When supplying wiring pattern ink (ink of a conductive material) to the wettability control pattern by the inkjet method, the wettability control pattern and the inkjet are provided. Provided is a method for forming a wiring pattern that easily aligns with a printed pattern with high accuracy, and further provides a transistor element substrate having a wiring pattern formed by the wiring pattern forming method and a display device using the transistor element. For the purpose.
前記課題を解決するために提供する本発明は、以下の通りである。
〔1〕 表面に配線パターンとなる高表面エネルギー領域(高表面エネルギー部3)と低表面エネルギー領域(低表面エネルギー部4)とが形成されている濡れ性変化層(濡れ性変化層2)を有する基板(基板7)に、吐出ノズルを有するヘッド(インクジェットヘッド103)から配線用インクの液滴を吐出して配線パターンを形成する配線パターンの形成方法であって、前記濡れ性変化層に、前記吐出ノズルから吐出される液滴(液滴d)の着弾幅に対応する幅の前記高表面エネルギー領域からなるライン(高表面エネルギーラインL1〜L5,La〜Li)が一定間隔のピッチqでストライプ状に配列されてなるアライメントマーク(アライメントマークM,N)を形成する工程(図13(a),図17(a))と、前記アライメントマークに対して前記ピッチqとは異なる間隔の印刷ピッチpで複数のドットライン(ドットラインD1〜D5,Da〜Di)となるように前記吐出ノズルから吐出する際に、該複数のドットラインにおける所定のドットラインの目標着弾点の中心線が前記アライメントマークの所定のラインの中心線に一致するように(図13(b),図17(b))、仮に設定された印刷開始位置から前記ヘッド及び/又は基板を走査して、前記吐出ノズルから前記アライメントマークに配線用インクの液滴を吐出して前記複数のドットラインを印刷するテスト印刷工程と、前記複数のドットラインそれぞれに基づく印刷ラインごとの前記アライメントマークのラインからの配線用インクのはみ出し状態から、前記ドットラインとお互いの中心線が略一致する前記アライメントマークのラインを特定し、該ラインのライン配列における位置を検出する検出工程(図13(c),図17(c))と、前記検出結果を基に、前記印刷開始位置を調整する印刷位置調整工程と、調整された印刷開始位置から前記ヘッドにより前記濡れ性変化層上に配線パターンを印刷するパターニング工程と、を有する配線パターンの形成方法(図2,図11〜図19)。
〔2〕 前記検出工程において、前記アライメントマークのラインからの配線用インクのはみ出しがない前記印刷ラインから、前記ドットラインとお互いの中心線が略一致する前記アライメントマークのラインを特定する前記〔1〕に記載の配線パターンの形成方法(図13)。
〔3〕 前記検出工程において、前記印刷ラインにおけるアライメントマークのラインからの配線用インクのはみ出し部分が隣接する前記印刷ラインと接触しているか否かから、前記ドットラインとお互いの中心線が略一致する前記アライメントマークのラインを特定する前記〔1〕に記載の配線パターンの形成方法(図17)。
〔4〕 隣接する印刷ライン間の電気的導通の有無から、前記印刷ラインにおけるアライメントマークのラインからの配線用インクのはみ出し部分が隣接する前記印刷ラインと接触しているか否かを判定する前記〔3〕に記載の配線パターンの形成方法。
〔5〕 前記アライメントマークのライン幅をw、前記ドットラインを構成する配線用インクの着弾液滴径をaとしたとき、次式(I)の関係を満足する前記〔3〕または〔4〕に記載の配線パターンの形成方法。
q−w<a<2q−w ・・・(I)
〔6〕 前記低表面エネルギー領域の表面エネルギーが30mN/m以上である前記〔1〕〜〔5〕のいずれかに記載の配線パターンの形成方法。
〔7〕 前記濡れ性変化層に複数の前記アライメントマークを形成する前記〔1〕〜〔6〕のいずれかに記載の配線パターンの形成方法。
〔8〕 前記〔1〕〜〔7〕のいずれかに記載の配線パターンの形成方法により形成された配線パターンを有するトランジスタ素子基板(図20)。
〔9〕 前記〔8〕に記載のトランジスタ素子基板を用いた表示装置(図21)。
The present invention provided to solve the above problems is as follows.
[1] A wettability changing layer (wetting change layer 2) having a high surface energy region (high surface energy portion 3) and a low surface energy region (low surface energy portion 4) formed on the surface as a wiring pattern. A wiring pattern forming method for forming a wiring pattern by discharging a droplet of wiring ink from a head (inkjet head 103) having a discharge nozzle to a substrate having a substrate (substrate 7). Lines (high surface energy lines L1 to L5, La to Li) made of the high surface energy region having a width corresponding to the landing width of the droplets (droplet d) discharged from the discharge nozzle are at a pitch q at a constant interval. A step of forming alignment marks (alignment marks M and N) arranged in a stripe shape (FIGS. 13A and 17A), and the alignment marker When discharging from the discharge nozzle so as to form a plurality of dot lines (dot lines D1 to D5, Da to Di) at a printing pitch p different from the pitch q with respect to the mark, the plurality of dot lines From the temporarily set print start position so that the center line of the target landing point of the predetermined dot line coincides with the center line of the predetermined line of the alignment mark (FIGS. 13B and 17B). Based on each of the plurality of dot lines, a test printing step of scanning the head and / or the substrate and discharging the droplets of the wiring ink from the discharge nozzles to the alignment marks to print the plurality of dot lines. From the state where the wiring ink protrudes from the line of the alignment mark for each printing line, the dot lines and the center lines of the printing lines substantially coincide with each other. Based on the detection step (FIGS. 13C and 17C) for identifying the alignment mark line and detecting the position of the line in the line arrangement, the print start position is adjusted based on the detection result. A wiring pattern forming method comprising: a printing position adjusting step; and a patterning step of printing a wiring pattern on the wettability changing layer by the head from the adjusted printing start position (FIGS. 2, FIGS. 11 to 19).
[2] In the detection step, the line of the alignment mark in which the center line of the dot line and the mutual center line substantially coincide is specified from the print line in which the wiring ink does not protrude from the line of the alignment mark. ] The formation method of the wiring pattern as described in FIG. 13 (FIG. 13).
[3] In the detection step, the center line of the dot line substantially coincides with whether or not the protruding portion of the wiring ink from the alignment mark line in the printing line is in contact with the adjacent printing line. The method for forming a wiring pattern according to [1], wherein a line of the alignment mark to be specified is specified (FIG. 17).
[4] From the presence / absence of electrical continuity between adjacent print lines, it is determined whether the protruding portion of the wiring ink from the alignment mark line in the print line is in contact with the adjacent print line. [3] The method for forming a wiring pattern according to [3].
[5] The above [3] or [4] satisfying the relationship of the following formula (I) where w is the line width of the alignment mark and a is the landing droplet diameter of the wiring ink constituting the dot line: A method for forming a wiring pattern as described in 1.
q-w <a <2q-w (I)
[6] The wiring pattern forming method according to any one of [1] to [5], wherein the surface energy of the low surface energy region is 30 mN / m or more.
[7] The wiring pattern forming method according to any one of [1] to [6], wherein the plurality of alignment marks are formed on the wettability changing layer.
[8] A transistor element substrate having a wiring pattern formed by the method for forming a wiring pattern according to any one of [1] to [7] (FIG. 20).
[9] A display device using the transistor element substrate according to [8] (FIG. 21).
本発明によれば、アライメントマークにおけるテスト印刷結果として濡れ性制御パターンとインクジェット印刷パターンとのアライメントが視認できるようになるので、該濡れ性制御パターンとインクジェット印刷パターンとのアライメントを容易に高精度で合わせることができ、適正な配線パターンを形成することができる。 According to the present invention, since the alignment between the wettability control pattern and the inkjet print pattern can be visually recognized as a test print result on the alignment mark, the alignment between the wettability control pattern and the inkjet print pattern can be easily performed with high accuracy. Therefore, an appropriate wiring pattern can be formed.
まず、本発明の製造対象となる積層構造体の構成例について説明する。
図2は、本実施の形態の積層構造体1の原理的構成例を示す断面模式図である。本実施の形態の積層構造体1は、例えば基板(図示せず)上に形成された濡れ性変化層2をベースとして構成されている。ここに、濡れ性変化層2は、エネルギーの付与によって臨界表面張力が変化する材料からなる層であって、本実施の形態では、少なくとも臨界表面張力の異なる2つの部位として、より臨界表面張力の大きな高表面エネルギー部3と、より臨界表面張力の小さな低表面エネルギー部4とを有している。ここに、図示例の2つの高表面エネルギー部3間は、例えば、1〜5μm程度の微小ギャップに設定されている。そして、濡れ性変化層2に対して高表面エネルギー部3の部位には各々導電層5が形成されている。また、必要に応じて、濡れ性変化層2に対して少なくとも低表面エネルギー部4に接するようにして半導体層6が設けられている。
First, the structural example of the laminated structure used as the manufacturing object of this invention is demonstrated.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of the basic configuration of the
ここで、濡れ性変化層2は、単一の材料からなっていても良いし、2種類以上の材料から構成されていても良い。2種類以上の材料から構成する場合には、具体的には、電気絶縁性のより大きな材料に濡れ性変化のより大きな材料を混合することにより、電気絶縁性に優れ、かつ濡れ性変化にも優れた濡れ性変化層2を提供することが可能となる。既に基板上に配線パターンが形成されており、その上に絶縁層を介して別の配線パターンを形成する場合には、このような電気絶縁性に優れた濡れ性変化層2が有効で、この場合、絶縁層を別途設けなくとも、濡れ性変化層2がそのまま絶縁層をかねることができる。特に濡れ性変化層2を薄膜トランジスタ(TFT)のゲート絶縁膜層として使用する場合には高い電気絶縁性は重要である。
Here, the
また、濡れ性変化は大きいが成膜性に問題がある材料を用いることが可能となるため選択できる材料が多くなる。具体的には、一方の材料の濡れ性変化はより大きいが凝集力が強いため成膜することが困難な材料である場合に、この材料を成膜性の良いもう一方の材料と混合することで、上記濡れ性変化層2を容易に作製することが可能となる。
In addition, since it is possible to use a material that has a large change in wettability but has a problem in film formability, more materials can be selected. Specifically, when one material has a greater change in wettability but has a high cohesive force and is difficult to form a film, this material should be mixed with the other material with good film formability. Thus, the
濡れ性変化層2の断面模式図を図3に示す。例えば、第二の材料72よりも電気絶縁性に優れた第一の材料71から構成される層上に、第一の材料71よりも濡れ性変化に優れた第二の材料72からなる層が明確に分離され積層された構造となっている。
A schematic cross-sectional view of the
このような構造は、第一の材料71からなる層を作製した後に第二の材料72からなる層を順次積層して作製することが可能である。作製方法としては、真空蒸着などの真空プロセスを用いることも可能であるし、溶剤を用いた塗布プロセスを使用することも可能である。
Such a structure can be produced by sequentially laminating a layer made of the
また、第一の材料71と第二の材料72を混合した溶液を基板に塗布、乾燥することにより、作製することも可能である。これは第二の材料72の極性が相対的に小さい場合、相対的に分子量の小さい場合などでは、乾燥時に溶媒が蒸発するまでの間に第二の材料72が表面側に移行し層を形成する。なお、塗布プロセスを用いた場合は、図4の断面模式図に示すように、第一の材料71からなる層と第二の材料72からなる層は、界面によって明確に分離されない場合が多い。
Moreover, it is also possible to manufacture by applying a solution obtained by mixing the
相対的に電気絶縁性に優れた第一の材料71と相対的に濡れ性変化の大きい第二の材料72の組成割合である第一/第二は、重量比で50/50〜99/1となる。第二の材料72の重量比が増加するにつれ濡れ性変化層2の電気絶縁性が低くなり電子素子の絶縁層としては不向きとなる。一方で第一の材料71の重量比が増すと濡れ性変化が小さくなるため、導電層のパターニングが良好でなくなる。それゆえ、両者の混合比は望ましくは60/40〜95/5、更に望ましくは70/30〜90/10である。
The first / second composition ratio of the
なお、図4の断面模式図に示すように、第一の材料71からなる層と第二の材料72からなる層は界面によって明確に分離されていなくてもよい。また、図4或いは図5に示すように、膜厚方向に対して所定の濃度分布で第一及び第二の材料71,72が混在していてもよい。
As shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 4, the layer made of the
2種類以上の材料から濡れ性変化層2が構成されている場合は、2層以上の積層構造からなっていても構わないし、層構造を持たずに膜厚方向に対して所定の濃度分布で材料が混在していてもよい。
When the
基板と接していない側の濡れ性変化層表面2aは、図6の平面模式図に示すように、第二の材料72が均一に分散した表面からなっていることが望ましい。しかしながら、微細なパターニングが可能であるならば、図7の平面模式図に示すように第二の材料72が均一に分散した中に第一の材料71が分散している状態、図8の平面模式図に示されるように層分離を起こし、いわゆる海島構造になっていても構わない。なお、海島構造は、光学顕微鏡や顕微赤外或いはラマン分光法等を用いて観察することが可能であるが、特に、島構造が径5μm程度であれば、顕微赤外分光法により材料成分を特定することも可能である。
As shown in the schematic plan view of FIG. 6, the wettability changing
また、濡れ性変化層2には側鎖に疎水性基を有する高分子材料を用いるのが望ましい。具体的には、図9の概念図に示すように、ポリイミドや(メタ)アクリレート等の骨格を有する主鎖Lに直接或いは結合基(図示せず)を介して疎水性基を有する側鎖Rが結合しているものを挙げることができる。
The
疎水性基としては、−CH2CH3、−CH(CH3)2、−C(CH3)3、−CF2CH3、−CF2CF3、−CF(CF3)2、−C(CF3)3、−CF2H、−CFH2等の末端構造を有する基を挙げることができる。この場合にも、分子鎖同士を配向しやすくするためには炭素鎖長の長い基が好ましく、炭素数4以上のものがより好ましい。上記アルキル基はハロゲン原子、シアノ基、フェニル基、ヒドロキシル基、カルボキシル基又は炭素数1〜12の直鎖、分岐鎖もしくは環状のアルキル基やアルコキシ基で置換されたフェニル基を含有していてもよい。Rの結合部位が多いほど表面エネルギーが低く(臨界表面張力が小さく)、疎液性となると考えられる。紫外線照射等によって、結合の一部が切断されるために臨界表面張力が増加して親液性になる。これ以外にも疎水性基としては、−SiR3で表すことができるオルガノシリコン基を挙げることができる。ここでRはシロキサン結合を含む有機基である。 Examples of the hydrophobic group include —CH 2 CH 3 , —CH (CH 3 ) 2 , —C (CH 3 ) 3 , —CF 2 CH 3 , —CF 2 CF 3 , —CF (CF 3 ) 2 , —C Examples thereof include groups having a terminal structure such as (CF 3 ) 3 , —CF 2 H, —CFH 2 and the like. Also in this case, in order to facilitate the orientation of molecular chains, a group having a long carbon chain length is preferable, and a group having 4 or more carbon atoms is more preferable. The alkyl group may contain a halogen group, a cyano group, a phenyl group, a hydroxyl group, a carboxyl group, or a phenyl group substituted with a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 12 carbon atoms or an alkoxy group. Good. It is considered that the more R binding sites, the lower the surface energy (the smaller the critical surface tension) and the more lyophobic. Due to ultraviolet irradiation or the like, a part of the bond is broken, so that the critical surface tension increases and the liquid becomes lyophilic. In addition to this, examples of the hydrophobic group include an organosilicon group that can be represented by —SiR 3 . Here, R is an organic group containing a siloxane bond.
ここで、本実施の形態の特徴的な積層構造体1においては、半導体層6は濡れ性変化層2の低表面エネルギー部4に接するため、その部位の物性が半導体層6の特性に影響を与えると考えられる。この場合、濡れ性変化層2の、低表面エネルギー部4の臨界表面張力(γC)は40mN/m以下であることが望ましい。
Here, in the characteristic
濡れ性変化層2上に半導体層6を形成することを考慮すると、側鎖に疎水性基を有する高分子材料は、ポリイミドを含むことが望ましい。ポリイミドは耐溶剤性並びに耐熱性に優れているため、濡れ性変化層2上に半導体層6を形成する際に、溶媒や焼成による温度変化によって、膨潤したりクラックが入ったりするといったことがない。
In consideration of forming the
また、濡れ性変化層2を2種類以上の材料から構成する場合においては、耐熱性、耐溶剤性、親和性を考慮すると、側鎖に疎水性基を有する高分子材料以外の材料もポリイミドからなることが望ましい。
When the
ところで、疎水性基は低表面エネルギー領域の表面張力を規定するが、後述するように本発明の配線パターンの形成方法においては低表面エネルギー領域がインクをはじきすぎると高表面エネルギー領域からのはみ出しを計測できないため、低表面エネルギー領域の表面自由エネルギーが低くなりすぎないような材料が望ましい。
低表面エネルギー領域の表面エネルギーは30mN/m以上となることが望ましい。
By the way, the hydrophobic group defines the surface tension of the low surface energy region. However, as described later, in the method of forming a wiring pattern according to the present invention, if the low surface energy region repels ink too much, it protrudes from the high surface energy region. Since measurement is not possible, a material that does not have too low surface free energy in the low surface energy region is desirable.
The surface energy in the low surface energy region is desirably 30 mN / m or more.
本実施の形態で用いられる側鎖に疎水性基を有するポリイミドの疎水性基は、例えば以下の式(1)〜(5)の化学式で示される構造の何れかを持つことができる。 The hydrophobic group of the polyimide having a hydrophobic group in the side chain used in the present embodiment can have any of the structures represented by the following chemical formulas (1) to (5), for example.
式(1)の化学式において、Xは−CH2−又はCH2CH2−であり、A1は1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレン又は1〜4個のフッ素で置換された1,4−フェニレンであり、A2、A3及びA4は各々独立して単結合、1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレン又は1〜4個のフッ素で置換された1,4−フェニレンであり、B1、B2、B3は各々独立して単結合又はCH2CH2−であり、B4は炭素数1〜10までのアルキレンであり、R3、R4、R5、R6、及びR7は各々独立して炭素数が1〜10までのアルキルであり、pは1以上の整数である。 In the chemical formula of formula (1), X is —CH 2 — or CH 2 CH 2 —, and A 1 is 1,4-cyclohexylene, 1,4-phenylene or 1 substituted with 1 to 4 fluorines. , 4-phenylene, wherein A 2 , A 3 and A 4 are each independently a single bond, 1,4-cyclohexylene, 1,4-phenylene or 1,4-fluorine substituted 1,4-fluorine Phenylene, B 1 , B 2 and B 3 are each independently a single bond or CH 2 CH 2 —, B 4 is alkylene having 1 to 10 carbon atoms, and R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , and R 7 are each independently alkyl having 1 to 10 carbon atoms, and p is an integer of 1 or more.
式(2)の化学式において、T、U及びVは各々独立してベンゼン環又はシクロヘキサン環であり、これらの環上の任意のHは炭素数1〜3のアルキル、炭素数1〜3のフッ素置換アルキル、F、Cl又はCNで置換されていてもよく、m及びnは各々独立して0〜2の整数であり、hは0〜5の整数であり、RはH、F、Cl、CN又は1価の有機基であり、mが2の場合の2個のU又はnが2の場合の2個のVは各々同じでも異なっていても良い。 In the chemical formula of the formula (2), T, U and V are each independently a benzene ring or a cyclohexane ring, and any H on these rings is alkyl having 1 to 3 carbon atoms, fluorine having 1 to 3 carbon atoms. Optionally substituted with substituted alkyl, F, Cl or CN, m and n are each independently an integer from 0 to 2, h is an integer from 0 to 5, and R is H, F, Cl, CN or a monovalent organic group, and two U's when m is 2 or two V's when n is 2 may be the same or different.
式(3)の化学式において、連結基ZはCH2、CFH、CF2、CH2CH2又はCF2Oであり、環Yは1,4−シクロへキシレン又は1〜4個のHがF又はCH3で置き換えられてもよい1,4−フェニレンであり、A1〜A3は各々独立して単結合、1,4−シクロへキシレン又は1〜4個のHがF又はCH3で置き換えられてもよい1,4−フェニレンであり、B1〜B3は各々独立して単結合、炭素数1〜4のアルキレン、酸素原子、炭素数1〜3のオキシアルキレン又は炭素数1〜3のアルキレンオキシであり、RはH、任意のCH2がCF2で置き換えられてもよい炭素数1〜10のアルキル、又は1個のCH2がCF2で置き換えられてもよい炭素数1〜9のアルコキシもしくはアルコキシアルキルであり、ベンゼン環に対するアミノ基の結合位置は任意の位置である。但し、ZがCH2である場合には、B1〜B3の全てが同時に炭素数1〜4のアルキレンであることはなく、ZがCH2CH2であって、環Yが1,4−フェニレンである場合には、A1及びA2がともに単結合であることはなく、また、ZがCF2Oである場合には、環Yが1,4−シクロへキシレンであることはない。
In the chemical formula of formula (3), the linking group Z is CH 2 , CFH, CF 2 , CH 2 CH 2 or CF 2 O, and the ring Y is 1,4-cyclohexylene or 1 to 4 H are F Or 1,4-phenylene which may be replaced by CH 3 , wherein A 1 to A 3 are each independently a single bond, 1,4-cyclohexylene or 1 to 4 H are F or
式(4)の化学式において、R2は水素原子又は炭素数1〜12のアルキル基であり、Z1はCH2基であり、mは0〜2であり、環Aはベンゼン環又はシクロヘキサン環であり、lは0又は1であり、各Y1は独立に酸素原子又はCH2基であり、各n1は独立に0又は1である。
In the chemical formula of formula (4),
式(5)の化学式において、各Y2は独立に酸素原子又はCH2基であり、R3、R4は独立に水素原子、炭素数1〜12のアルキル基又はパーフルオロアルキル基であり、少なくとも一方は炭素数3以上のアルキル基、又はパーフルオロアルキル基であり、各n2は独立に0又は1である。
In the chemical formula of the formula (5), each Y 2 is independently an oxygen atom or a CH 2 group,
これらの材料についての詳細は、特開2002−162630号公報、特開2003−96034号公報、特開2003−267982号公報、特開2004−86184号公報等に詳しく記載されている。また、これら疎水性基の主鎖骨格を構成するテトラカルボン酸二無水物については、脂肪族系、脂環式、芳香族系など種々の材料を用いることが可能である。具体的には、ピロメリット酸二無水物、シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、ブタンテトラカルボン酸二無水物などである。この他特開平11−193345号公報、特開平11−193346号公報、特開平11−193347号公報等に詳しく記載されている材料についても用いることが可能である。 Details of these materials are described in detail in JP-A No. 2002-162630, JP-A No. 2003-96034, JP-A No. 2003-267982, JP-A No. 2004-86184, and the like. For the tetracarboxylic dianhydride constituting the main chain skeleton of the hydrophobic group, various materials such as aliphatic, alicyclic, and aromatic can be used. Specifically, pyromellitic dianhydride, cyclobutane tetracarboxylic dianhydride, cyclohexane tetracarboxylic dianhydride, butane tetracarboxylic dianhydride, and the like. In addition, materials described in detail in JP-A-11-193345, JP-A-11-193346, JP-A-11-193347, and the like can also be used.
上述したように、上記式(1)〜(5)に示す化学式の疎水性基を含むポリイミドは単独で用いても良いし、他の材料と混合し用いても良い。ただし、混合して用いる場合は、耐熱性、耐溶剤性、親和性を考慮すると、混合する材料もポリイミドであることが望ましい。 As described above, the polyimide containing the hydrophobic group of the chemical formula shown in the above formulas (1) to (5) may be used alone or may be used by mixing with other materials. However, when mixed and used, considering the heat resistance, solvent resistance, and affinity, the material to be mixed is also preferably polyimide.
また、上記式(1)〜(5)の化学式で示されない疎水性基を含むポリイミドを用いることもできる。具体的には、特許第3097702号公報に記載されている直鎖状アルキル鎖を有する芳香族ジアミン残基を含んだポリイミドである。 Moreover, the polyimide containing the hydrophobic group which is not shown by the chemical formula of said formula (1)-(5) can also be used. Specifically, it is a polyimide containing an aromatic diamine residue having a linear alkyl chain described in Japanese Patent No. 3097702.
なお、より低温で成膜プロセスが行えることを考慮すると、側鎖に疎水性基を有する高分子材料は、可溶性ポリイミドを含むことが望ましい。ここで可溶性ポリイミドとは、溶剤に可溶なポリイミドのことである。原料の酸二無水物とジアミンを反応させて得られるポリアミック酸を予め溶液中で化学的イミド化処理することで得られる。ポリイミド骨格が剛直な構造を有していると溶媒に溶解しにくい。そこでポリイミドの結晶性を乱し溶媒和を受けやすくするため、嵩高い脂環式シクロカルボン酸二水物が一般には用いられる。 In view of the fact that the film forming process can be performed at a lower temperature, the polymer material having a hydrophobic group in the side chain preferably includes a soluble polyimide. Here, the soluble polyimide is a polyimide soluble in a solvent. A polyamic acid obtained by reacting a raw acid dianhydride and a diamine is obtained by chemical imidization treatment in a solution in advance. If the polyimide skeleton has a rigid structure, it is difficult to dissolve in a solvent. Therefore, bulky alicyclic cyclocarboxylic acid dihydrate is generally used in order to disturb the crystallinity of polyimide and make it easy to undergo solvation.
ポリイミドがどのような酸無水物から構成されているかは、ポリイミド薄膜の赤外吸収スペクトルによる特性基振動の解析や紫外−可視吸収スペクトルの測定により推察される。嵩高い脂環式シクロカルボン酸二水物骨格を有するポリイミド薄膜では、その吸収端波長は300nm以下となる。詳細については、今井淑夫、横田力男編著、日本ポリイミド研究会編者「最新ポリイミド〜基礎と応用〜」、株式会社エヌ・ティ・エス発行、2002年や、「次世代のためのエレクトロニクス・電子材料に向けた新しいポリイミドの開発と高機能付与技術」、株式会社技術情報協会発行、2003年に記述がある。 It can be inferred from what kind of acid anhydride the polyimide is composed by analyzing characteristic group vibrations based on the infrared absorption spectrum of the polyimide thin film and measuring the ultraviolet-visible absorption spectrum. In a polyimide thin film having a bulky alicyclic cyclocarboxylic acid dihydrate skeleton, the absorption edge wavelength is 300 nm or less. For details, see Ikuo Imai, Rikio Yokota, edited by Japan Polyimide Research Group, “Latest Polyimides: Fundamentals and Applications”, published by NTS Corporation, 2002, “Electronics and Electronic Materials for Next Generation” "Development of new polyimide for high performance and high functional technology", published by Technical Information Association, Inc., 2003.
ポリイミドが溶媒に溶解しているため、溶媒を蒸発せしめる温度即ち200℃以下の低温で成膜が可能となる。また、ポリイミド薄膜中に未反応のポリアミック酸や副反応生成物の酸無水物がポリイミド中に残るといったことがなく、これら不純物によりポリイミド膜の電気特性が不良となるといった問題が生じにくい。 Since the polyimide is dissolved in the solvent, the film can be formed at a temperature at which the solvent is evaporated, that is, at a low temperature of 200 ° C. or lower. In addition, unreacted polyamic acid and acid anhydrides of side reaction products do not remain in the polyimide thin film, and problems such as poor electrical characteristics of the polyimide film due to these impurities are unlikely to occur.
また、可溶性ポリイミドはいかなる溶媒にも可溶性を示すわけではなく、特定の例えばγ−ブチルラクトン、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド等の極性の高い溶媒にのみ可溶性を示す。それゆえ、濡れ性変化層2上に半導体層6を形成する際に、トルエン、キシレン、アセトン、イソプロピルアルコール等の極性の低い溶媒を用いれば、可溶性ポリイミドを含んだ薄膜が溶媒に侵食されることはない。
Further, the soluble polyimide is not soluble in any solvent, and is soluble only in a specific highly polar solvent such as γ-butyllactone, N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylacetamide and the like. Therefore, when a low-polarity solvent such as toluene, xylene, acetone, or isopropyl alcohol is used when forming the
また、濡れ性変化層2を2種類以上の材料から構成する場合においては、側鎖に疎水性基を有する可溶性ポリイミド以外の材料も、可溶性材料からなることが望ましい。これにより低温で成膜が可能となる。さらには、可溶性ポリイミドと良好な相溶性を示す材料であることが望ましい。これにより溶剤下で相分離が生じにくく、成膜プロセスに最適である。
In the case where the
可溶性材料は有機物である必要はなく、有機物と無機物との化合物などを用いることが可能である。これらの例としては、ポリビニルフェノールなどのフェノール樹脂、メラミン樹脂、アセチル化処理などを施したプルランなどの多糖類、シルセスキオキサンなどが挙げられる。 The soluble material does not need to be an organic material, and a compound of an organic material and an inorganic material can be used. Examples thereof include phenol resins such as polyvinylphenol, melamine resins, polysaccharides such as pullulan subjected to acetylation treatment, silsesquioxane, and the like.
また、側鎖に疎水性基を有する可溶性ポリイミド以外の材料も可溶性ポリイミドからなると、耐熱性、耐溶剤性、親和性の点で好適である。 In addition, if the material other than the soluble polyimide having a hydrophobic group in the side chain is also made of soluble polyimide, it is preferable in terms of heat resistance, solvent resistance, and affinity.
本実施の形態で用いられる側鎖に疎水性基を有する可溶性ポリイミドの疎水性基は、例えば以下の式(6)の化学式で示される構造を有することができる。 The hydrophobic group of the soluble polyimide having a hydrophobic group in the side chain used in the present embodiment can have a structure represented by the following chemical formula (6), for example.
式中、R1は炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜12のハロアルキル基又はハロゲン原子であり、X、Yは互いに独立に下記化7の化学式中の(a)〜(d)で表わされる2価の結合基であり、aは1〜5の整数である。
In the formula, R 1 is an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a haloalkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or a halogen atom, and X and Y are each independently (a) to (d) in the chemical formula of the following
この材料についての詳細は、例えば特開平9−272740号公報に記載されている。また、前述の式(1)〜(5)の化学式で示される材料からなるポリイミドを、適当な化学処理によって溶媒可溶とすることも可能である。これらの材料を可溶性ポリイミドとする方法については、国際公開WO01/000732公報に記載されている。 Details of this material are described in, for example, JP-A-9-272740. Moreover, it is also possible to make the polyimide made of the material represented by the chemical formulas of the above formulas (1) to (5) soluble in a solvent by an appropriate chemical treatment. A method for using these materials as soluble polyimide is described in International Publication WO01 / 000732.
なお、上記では、側鎖基を有する残基を与えるジアミン化合物の例を挙げたが、テトラカルボン酸類が側鎖基を有する残基を与えることも可能である。 In addition, although the example of the diamine compound which gives the residue which has a side chain group was given above, it is also possible for tetracarboxylic acids to give the residue which has a side chain group.
疎水性基を有する側鎖Rが表面に配列している他の効果として、それに接している半導体層6との界面特性を良好なものとすることができる。半導体層6が有機半導体からなる場合、その効果がより顕著である。界面特性が良好であるとは、a.半導体が結晶質である場合には結晶粒が大きくなり、移動度が増大する、b.半導体が非晶質(高分子)である場合には、界面準位密度が減少し、移動度が増大する、c.半導体が高分子であり、長鎖アルキル基等の側鎖を有する場合には、その配向が規制されることによりπ共役主鎖の分子軸を概ね一方向に配列させることができ、移動度が増大する、等の現象が出現することを指す。
As another effect that the side chain R having a hydrophobic group is arranged on the surface, the interface property with the
本実施の形態における濡れ性変化層2の厚さは30nm〜3μmが好ましく、50nm〜1μmがさらに好ましい。これより薄い場合にはバルク体としての特性(絶縁性、ガスバリア性、防湿性等)が損なわれ、これより厚い場合には表面形状が悪化するため好ましくない。
The thickness of the
なお、濡れ性変化層2の一部にエネルギーを付与する方法として、a.大気中で操作できる、b.高い解像度が得られる、c.層内部へのダメージが少ない等の点から紫外線照射を用いるのが好ましい。
As a method for imparting energy to a part of the
導電層5は、導電性材料を含有する液体を加熱、紫外線照射等によって固化することによって得られる層である。なお、導電性材料を含有する液体とは、
1 導電性材料を溶媒に溶解したもの、
2 導電性材料の前駆体若しくは前駆体を溶媒に溶解したもの、
3 導電性材料粒子を溶媒に分散したもの、
4 導電性材料の前駆体粒子を溶媒に分散したもの、
等を言う。より具体的には、Ag,Au,Ni等の金属微粒子を有機溶媒や水に分散したものやドープドPANI(ポリアニリン)やPEDOT(ポリエチレンジオキシチオフェン)にPSS(ポリスチレンスルホン酸)をドープした導電性高分子の水溶液等を例示することができる。
The
1 Dissolving conductive material in solvent,
2 Conductive material precursor or precursor dissolved in solvent,
3 Dispersing conductive material particles in a solvent,
4 Dispersing precursor particles of conductive material in a solvent,
Say etc. More specifically, conductive particles in which fine metal particles such as Ag, Au, and Ni are dispersed in an organic solvent or water, or doped PANI (polyaniline) or PEDOT (polyethylenedioxythiophene) are doped with PSS (polystyrene sulfonic acid). Examples thereof include an aqueous solution of a polymer.
濡れ性変化層2は、前述したように、熱、紫外線、電子線、プラズマ等のエネルギーを与えることによって、臨界表面張力が変化する材料からなる層で、エネルギー付与前後での臨界表面張力の変化量が大きいものが好ましい。このような材料の場合、濡れ性変化層2の一部分にエネルギーを付与し、高表面エネルギー部3と低表面エネルギー部4とからなる臨界表面張力の異なるパターンを形成することにより、導電性材料を含有する液体が、高表面エネルギー部3には付着しやすく(親液性)、低表面エネルギー部4には付着しにくく(疎液性)なるため、パターン形状に従って導電性材料を含有する液体が親液性である高表面エネルギー部3に選択的に付着し、それを固化することにより導電層5が形成される。
As described above, the
ここで、固体表面に対する液体の濡れ性(付着性)について付言する。図10は固体11表面上で液滴12が接触角θで平衡状態にある時の模式図で、ヤングの式(i)が成立する。
Here, the liquid wettability (adhesiveness) to the solid surface will be added. FIG. 10 is a schematic diagram when the
γS=γSL+γLcosθ ・・・(i)
ここで、γSは固体11の表面張力、γSLは固体11と液体(液滴12)の界面張力、γLは液体(液滴12)の表面張力である。
γ S = γ SL + γ L cos θ (i)
Here, γ S is the surface tension of the solid 11, γ SL is the interface tension between the solid 11 and the liquid (droplet 12), and γ L is the surface tension of the liquid (droplet 12).
表面張力は表面エネルギーと実質的に同義であり、全く同じ値となる。cosθ=1の時、θ=0°となり、液体(液滴12)は完全に濡れる。この時のγLの値はγS−γSLとなり、これをその固体11の臨界表面張力γCと呼ぶ。γCは表面張力の判っている何種類かの液体を用いて、液体(液滴12)の表面張力と接触角の関係をプロットし、θ=0°(cosθ=1)となる表面張力を求めることにより容易に決定できる(Zismanプロット)。γCの大きい固体11表面には液体(液滴12)が濡れやすく(親液性)、γCの小さい固体11表面には液体(液滴12)が濡れにくい(疎液性)。 The surface tension is substantially synonymous with the surface energy and has exactly the same value. When cos θ = 1, θ = 0 °, and the liquid (droplet 12) is completely wetted. The value of γ L at this time is γ S -γ SL , which is called the critical surface tension γ C of the solid 11. γ C plots the relationship between the surface tension of the liquid (droplet 12) and the contact angle using several types of liquid whose surface tension is known, and the surface tension at which θ = 0 ° (cos θ = 1) is obtained. It can be easily determined by obtaining (Zisman plot). gamma is a large solid 11 surface of the C wettable liquid (droplet 12) (lyophilic), gamma C small solid 11 hardly wetting liquid (liquid droplet 12) on the surface (lyophobic).
ここに、接触角θの測定は液滴法で行うのが簡便である。液滴法には、
(a) 読取顕微鏡を液滴12に向け、顕微鏡内のカーソル線を液滴12の接点に合わせて角度を読取る接線法、
(b) 十字のカーソルを液滴12の頂点に合わせ、一端を液滴12と固体11試料の接する点に合わせた時のカーソル線の角度を2倍することにより求めるθ/2法、
(c) モニター画面に液滴12を映し出し、円周上の1点(できれば頂点)と液滴12と固体11試料の接点(2点)をクリックしてコンピュータで処理する3点クリック法、
がある。(a)→(b)→(c)の順に精度が高くなる。
Here, it is easy to measure the contact angle θ by the droplet method. For the droplet method,
(A) A tangent method in which the reading microscope is directed to the
(B) The θ / 2 method obtained by doubling the angle of the cursor line when the cross cursor is aligned with the apex of the
(C) A three-point click method in which a
There is. The accuracy increases in the order of (a) → (b) → (c).
高表面エネルギー部3と低表面エネルギー部4とのパターン形状に従って導電性材料を含有する液体が親液性である高表面エネルギー部3にのみ確実に付着するためには、表面エネルギー差が大きいこと、言い換えれば、臨界表面張力の差ΔγCがある程度大きいことが必要である。
In order to ensure that the liquid containing the conductive material adheres only to the high
導電性材料を含有する液体を濡れ性変化層2表面に付与する方法として、スピンコート法、ディップコート法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法、インクジェット法等の各種塗布法を用いることができるが、濡れ性変化層2の表面エネルギーの影響を受けやすくするためには、より小さな液滴を供給できるインクジェット法が特に好ましい。前述のようにプリンタに使用されるレベルの通常のヘッドを用いた場合、インクジェット法の解像度は30μm、位置合わせ精度は±15μm程度であるが、濡れ性変化層2における表面エネルギーの差を利用することにより、それよりも微細なパターンを形成することが可能となる。
As a method of applying a liquid containing a conductive material to the surface of the
半導体層6としては、CdSe,CdTe,Si等の無機半導体やペンタセン、アントラセン、テトラセン、フタロシアニン等の有機低分子、ポリアセチレン系導電性高分子、ポリパラフェニレン及びその誘導体、ポリフェニレンビニレン及びその誘導体等のポリフェニレン系導電性高分子、ポリピロール及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリフラン及びその誘導体等の複素環系導電性高分子、ポリアニリン及びその誘導体等のイオン性導電性高分子等の有機半導体を用いることができるが、上述のように有機半導体を用いた場合に、濡れ性変化層2による特性向上の効果がより顕著に現れる。
Examples of the
つぎに、図2に示した積層構造体の製造方法について説明する。
図11は、本実施の形態の積層構造体1の作製プロセスの一例を示す工程図である。
(S11) まず、図11(a)に示すように、ガラスやポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルスルフォン等のプラスチック、シリコンウェハ、金属等からなる基板7上に濡れ性変化層2を形成する。濡れ性変化層2は紫外線の照射によって臨界表面張力が増加し、低表面エネルギー(疎液性)から高表面エネルギー(親液性)へ変化する材料からなる。その好ましい構造については前述した通りである。この材料を有機溶媒等に溶解又は分散した溶液をスピンコート法、ディップコート法、ワイヤーバーコート法、キャスト法等で基板7上に塗布し、加熱することにより、濡れ性変化層2が形成される。上記溶液の具体例として、液晶表示デバイス用の垂直配向剤(チッソ製PIA−X491−E01、日産化学製SE−1211、JSR製JALS−2021等)が挙げられる。
Next, a method for manufacturing the laminated structure shown in FIG. 2 will be described.
FIG. 11 is a process diagram showing an example of a manufacturing process of the
(S11) First, as shown in FIG. 11A, the
(S12) 次に、図11(b)に示すように、濡れ性変化層2の表面にマスク8を通して紫外線を照射する。これにより低表面エネルギー部4と高表面エネルギー部3とからなるパターンが形成される。紫外線としては100nmから300nmの比較的短い波長の光が含まれるのが望ましい。
(S12) Next, as shown in FIG. 11B, the surface of the
(S13) 次に、図11(c)に示すように、上記パターンが形成された濡れ性変化層2上に導電性材料を含有する液体を図12に示すインクジェット装置を使用して供給すると、高表面エネルギー部3のみに導電層5が形成される。
(S13) Next, as shown in FIG. 11C, when a liquid containing a conductive material is supplied onto the
図12は、インクジェット法による塗布(印刷)を行なうインクジェット装置の一例を示す構成図である。
インクジェット装置100は、定盤101と、ステージ102と、インクジェットヘッド103と、インクジェットヘッド103に接続されたX軸方向移動機構104と、ステージに接続されたY軸方向移動機構105と、制御装置106を備えている。
FIG. 12 is a configuration diagram illustrating an example of an inkjet apparatus that performs application (printing) by an inkjet method.
The
ここで、ステージ102は、インクジェット装置100を用いて基板上に導電性材料を含有する液体、つまり本発明でいうところの配線パターン用インク(機能性材料含有インク、機能液ともいう)を供給する基板7を支持する目的で備えられており、図中には示していないが吸着機構などの基板7の固定機構を備えている。また基板7上に塗布された機能液の溶媒を乾燥させるための熱処理機構が付随していても良い。
Here, the
インクジェットヘッド103は複数の吐出ノズルを備えたヘッドであり、複数の吐出ノズルがインクジェットヘッド103の下面にX軸方向に一定間隔で並んでいる。この吐出ノズルからステージ102に支持されている基板7に対して前記機能性材料含有インクが吐出される。インクジェットヘッド103の液滴吐出機構には例えばピエゾ方式等が考えられ、この場合制御装置に接続されたインクジェットヘッド103中のピエゾ素子に電圧を印加することで液滴が吐出される。
The
X軸方向移動機構104は、図12ではX軸方向駆動軸107およびX軸方向駆動モータ108で構成される。X軸方向駆動モータ108はステッピングモータ等であり、制御装置106からX軸方向の駆動信号が供給されると、X軸駆動軸107を動作させ、インクジェットヘッド103がX軸方向に移動する。
The X-axis
X軸と平面内で直交するY軸方向の移動機構105は、Y軸方向駆動軸109およびY軸方向駆動モータ110で構成される。制御装置106からX軸方向の駆動信号が供給されるとステージ102がY軸方向に移動する。
The Y-axis
制御装置106はインクジェットヘッド103に吐出制御用の信号を供給する。またX軸方向駆動モータ108にX軸方向の駆動信号を、またY軸方向駆動モータ110にY軸方向の駆動信号をそれぞれ供給する。X軸方向移動機構104やY軸方向移動機構105はリニアモータを用いた構造であってもよい。なお制御装置106は、インクジェットヘッド103・X軸方向駆動モータ108・Y軸方向駆動モータ110とそれぞれつながっているが、その配線は図示していない。
The
インクジェット装置100は、ステージ102上の所定位置に基板7が固定されると、該ステージ102における設定された印刷開始位置を基準として、数値制御によりインクジェットヘッド103とステージ102とを相対的に走査させながら基板7の高表面エネルギー部3に対してインクジェットヘッド103から前記機能性材料含有インクの液滴を吐出させる。
When the
なお、インクジェットヘッド103とX軸方向移動機構104の間には、X軸方向移動機構104と独立動作するZ軸方向移動機構を備え付けても良い。Z軸方向にインクジェットヘッド103を移動させることで、基板7と吐出ノズル面との距離を任意に調節可能である。またステージ102とY軸方向移動機構105の間には、Y軸方向移動機構105と独立動作する回転機構を備え付けても良い。回転機構を動作させることで、ステージ102上に固定された基板7を任意の角度に回転させた状態で、基板7に対して液滴を吐出できる。
A Z-axis direction moving mechanism that operates independently of the X-axis
(S14) 最後に、図11(d)に示すように、低分子半導体を蒸着するか、高分子半導体又はその前駆体を溶解した溶液をスピンコート法、ディップコート法、ワイヤーバーコート法、キャスト法等で塗布し、加熱することにより、半導体層6が形成される。
(S14) Finally, as shown in FIG. 11 (d), a low molecular semiconductor is vapor-deposited or a solution in which a polymer semiconductor or its precursor is dissolved is spin-coated, dip-coated, wire bar-coated, cast The
ところで、図11(c)に示した導電層形成工程(インクジェット塗布工程)では、図11(b)に示した紫外線照射工程で形成されたパターンの基板7における数値座標を基に、インクジェット装置100において前記機能性材料含有インクの塗布(印刷)を行っている。このとき、基板7表面に形成されている表面エネルギーの異なる領域は反射率や形態にほとんど差がないため一般に顕微鏡やカメラで視認することは大変困難であるため、基板7上の表面エネルギーの異なるパターンに直接インクジェット印刷パターンのアライメント(相対的位置関係をあわせること)を適切に行うことは困難であった。そこで、従来はプロセスに先立って基板7に視認できるマークを設け、高表面エネルギー領域と低表面エネルギー領域する場合もインクジェット印刷する場合も、その視認することができるマークを基準に行なっていたが、インクジェット印刷位置あわせを表面エネルギーのパターンに直接あわせることができないためアライメント精度(位置あわせ精度)が低下していた。
このとき、高表面エネルギーパターンとインクジェットによる導電性材料含有インクの塗布のアライメント精度が悪いと、該インクは高表面エネルギー領域からはみ出して塗布され、その結果電極形状の劣化や最悪の場合には電極のショートが発生してしまう。
本発明はこの問題を解決するものである。
By the way, in the conductive layer forming process (inkjet coating process) shown in FIG. 11C, the
At this time, if the alignment accuracy of the high surface energy pattern and the application of the conductive material-containing ink by ink jet is poor, the ink is applied out of the high surface energy region. As a result, the electrode shape is deteriorated or in the worst case, the electrode Will cause a short circuit.
The present invention solves this problem.
以下に、本発明に係る配線パターンの形成方法について説明する。
本発明に係る配線パターンの形成方法は、図12に示すインクジェット装置100を用いて、表面に配線パターンとなる高表面エネルギー領域(高表面エネルギー部3)と低表面エネルギー領域(低表面エネルギー部4)とが形成されている濡れ性変化層(濡れ性変化層2)を有する基板(基板7)に、吐出ノズルを有するヘッド(インクジェットヘッド103)から配線用インクの液滴を吐出して配線パターンを形成する配線パターンの形成方法であって、前記濡れ性変化層に、前記吐出ノズルから吐出される液滴の着弾幅に対応する幅の前記高表面エネルギー領域からなるラインが一定間隔のピッチqでストライプ状に配列されてなるアライメントマークを形成する工程と、前記アライメントマークに対して前記ピッチqとは異なる間隔の印刷ピッチpで複数のドットラインとなるように前記吐出ノズルから吐出する際に、該複数のドットラインにおける所定のドットラインの目標着弾点の中心線が前記アライメントマークの所定のラインの中心線に一致するように、仮に設定された印刷開始位置から前記ヘッド及び/又は基板を走査して、前記吐出ノズルから前記アライメントマークに配線用インクの液滴を吐出して前記複数のドットラインを印刷するテスト印刷工程と、前記複数のドットラインそれぞれに基づく印刷領域である印刷ラインごとの前記アライメントマークのラインからの配線用インクのはみ出し状態から、前記ドットラインとお互いの中心線が略一致する前記アライメントマークのラインを特定し、該ラインのライン配列における位置を検出する検出工程と、前記検出結果を基に、前記印刷開始位置を調整する印刷位置調整工程と、調整された印刷開始位置から前記ヘッドにより前記濡れ性変化層上に配線パターンを印刷するパターニング工程と、を有するものである。
The wiring pattern forming method according to the present invention will be described below.
The method for forming a wiring pattern according to the present invention uses the
なお、ここでいう「ドットラインとお互いの中心線が略一致する前記アライメントマークのライン」とは、後述する図13や図15,図16のようにドットラインと中心線が完全に一致するアライメントマークのライン(高表面エネルギーライン)だけでなく、図14(a)のように配線用インクがはみ出していない複数の高表面エネルギーライン(L2,L3)、図14(b)のようにはみ出す方向が逆側になる隣接ライン(高表面エネルギーラインL2,L3)、図17のように高表面エネルギーラインからの配線用インクのはみ出し部分が隣接する印刷ラインに接触していない高表面エネルギーライン(Ld,Le,Lf)なども含まれる。 Here, “the line of the alignment mark where the dot line and the center line substantially coincide with each other” means an alignment where the dot line and the center line completely coincide as shown in FIG. 13, FIG. 15, and FIG. In addition to the mark line (high surface energy line), a plurality of high surface energy lines (L2, L3) in which the wiring ink does not protrude as shown in FIG. 14A, the protruding direction as shown in FIG. 14B. Are adjacent lines (high surface energy lines L2 and L3), and a high surface energy line (Ld) in which the protruding portion of the wiring ink from the high surface energy line is not in contact with the adjacent print line as shown in FIG. , Le, Lf) and the like.
まず、本発明に係る配線パターンの形成方法の第1の実施形態について説明する。
すなわち、本発明に係る配線パターンの形成方法は、前記ステップS12からステップS13までのプロセスにおいてつぎの手順で処理を行う。
First, a first embodiment of a wiring pattern forming method according to the present invention will be described.
That is, the wiring pattern forming method according to the present invention performs processing in the following procedure in the processes from step S12 to step S13.
(S21) 濡れ性変化層2に、高表面エネルギー部3と同じ表面エネルギーの高表面エネルギー領域からなるライン(高表面エネルギーライン)L1,L2,L3,L4,L5を図中縦方向をライン長手として一定間隔のピッチqでストライプ状に配列して形成してアライメントマークMとする(図13(a))。この処理は、前記ステップS12における紫外線照射工程で行う。このとき、高表面エネルギー部3を形成するときに、合わせて配線パターン等に影響を及ぼさない領域にアライメントマークMを形成するとよい。
(S21) In the
図13(a)は、基板7上の表面エネルギーパターン(高表面エネルギーラインが一定間隔のピッチqでストライプ状に配列されたパターン)とインクジェット装置100によって配線用インクをドット状ラインを一定間隔のピッチpでストライプ状に配列されたパターンとして印刷してできるインクパターン(以下インクジェットパターンと記す)とのアライメントのうち、図中の横方向(例えば、インクジェット装置100のステージ102におけるX方向)のアライメントを補正するためのアライメントマークMの一例である。
FIG. 13A shows a surface energy pattern (a pattern in which high surface energy lines are arranged in stripes with a pitch q of a constant interval) on the
また、図13(b)は、基板7の濡れ性変化層2上に形成されたアライメントマークMと、インクジェット装置100から供給される配線用インクの液滴のアライメントマークMにおける着弾目標位置をドット状の液滴dとして示している。すなわち、液滴dが一定間隔でライン状に連なってなる5つのドットラインD1,D2,D3,D4,D5は一定間隔pで着弾するが、濡れ性変化層2上に形成された高表面エネルギーラインL1,L2,L3,L4,L5間のピッチqは、前記ドットパターンのピッチpとは等しくないように設定されている。後述するようにピッチpとピッチqの差が計測の基本解像度になる。
Further, FIG. 13B shows the target landing positions of the alignment marks M formed on the
インクジェット装置100では、インクジェットヘッド103の吐出ノズルのピッチの約数で印刷ピッチを設定するのが一般的であり、任意のピッチに設定しにくいため、ドットラインD1〜D5のピッチpを先に決めてから、高表面エネルギーラインL1〜L5のピッチqを設定することが好ましい。なお、図13(b)では、q>pの関係を示したが、p>qの関係としてもよい。また、ドットラインD1〜D5の長手方向(高表面エネルギーラインに沿った方向、図13(b)においては縦方向)のドット(液滴d)のピッチは、高表面エネルギーラインL1〜L5からインクがあふれないように設定する。該ラインからインクがあふれてしまうと高表面エネルギーラインとドットラインとの位置ズレを正確に計測することが困難となり、アライメントを正確に調整することが難しくなる。
In the
さらに高表面エネルギーラインL1,L2,L3,L4,L5のライン幅は液滴dがライン中央に着弾したときに高表面エネルギー領域からはみださないぎりぎりの大きさがよい。すなわち、高表面エネルギーラインL1,L2,L3,L4,L5の幅は、インクジェットヘッド103の吐出ノズルから吐出される液滴dの着弾幅に対応する幅としておく。
Further, the line widths of the high surface energy lines L1, L2, L3, L4, and L5 have a marginal size that does not protrude from the high surface energy region when the droplet d reaches the center of the line. That is, the width of the high surface energy lines L1, L2, L3, L4, and L5 is set to a width corresponding to the landing width of the droplet d ejected from the ejection nozzle of the
これは、アライメントの分解能を向上するためである。最適なライン幅は実際に使用するインクジェットヘッド103と配線用インクを用いて確認することが望ましいが、一例を表1に示す。例えば、液滴d一滴の吐出量が8pLのインクジェットヘッド103を使用した場合、高表面エネルギーラインのライン幅は60μmが適当である。
This is for improving the resolution of alignment. Although it is desirable to confirm the optimum line width by using the
(S22) つぎに、前述のようにアライメントマークMに対して前記ピッチqとは異なる間隔の印刷ピッチpで複数のドットラインD1〜D5となるように、インクジェットヘッド103の吐出ノズルから吐出する際に、該複数のドットラインD1〜D5における所定のドットラインの目標着弾点の中心線がアライメントマークMの所定の高表面エネルギーラインの中心線に一致するように、仮に設定された印刷開始位置からインクジェットヘッド103及び/又は基板7(ステージ102)を走査して、インクジェットヘッド103の吐出ノズルからアライメントマークMに配線用インクの液滴を吐出して前記複数のドットラインD1〜D5を印刷(インクジェット印刷)する(テスト印刷工程、図13(c))。
(S22) Next, when discharging from the discharge nozzles of the
この処理及びこれ以降の処理は、前記ステップS13の前に行う。すなわち、インクジェット装置100において、基板7の外形を位置決めピンに突き当てるなどして、基板7をステージ102にセットする。この段階では、大まかなアライメントの状態であり、制御装置106において設定されている印刷開始位置は、仮の印刷開始位置である。すなわちドットラインD1〜D5における所定のドットラインの目標着弾点の中心線がアライメントマークMの所定の高表面エネルギーラインの中心線にほぼ一致するように印刷開始位置を仮に設定し、仮に設定された印刷開始位置からインクジェットヘッド103及び/又は基板7(ステージ102)を走査してドットラインD1〜D5を印刷する。例えば図13(b)に示すように、5本あるドットラインD1〜D5のうち中央のドットラインD3の目標着弾点の中心線が中央の高表面エネルギーラインL3の中心線にほぼ一致するようにインクジェットヘッド103及び/又はステージ102を移動させて、配線用インクの印刷を行う。このような高表面エネルギーラインL3を基準高表面エネルギーラインと称する。
This process and subsequent processes are performed before step S13. That is, in the
このとき、基板7上の表面エネルギーパターンとインクジェット装置100によって配線用インクを印刷するときのインクジェットパターンとのアライメントが正確に合っていれば、図13(b)に示す状態で、配線用インクの液滴dが濡れ性変化層2の表面に着弾し、該液滴dのインクが高表面エネルギー領域に濡れ性よくひろがるため、図13(c)に示すようなライン状の印刷領域(印刷ラインともいう)Iが形成される。すなわち、高表面エネルギーラインL3とドットラインD3の着弾位置とが一致するため、高表面エネルギーラインL3はインクがラインからはみ出すことなく印刷される。一方、それ以外の高表面エネルギーラインL1,L2,L4,L5、例えば中央のラインL3の右隣の高表面エネルギーラインL4にはインクは(q−p)だけ左にずれて着弾する。そのため、図13(c)に示すように、高表面エネルギーラインL4の左側にインク滴がはみ出して印刷される。このように高表面エネルギーパターンとインクジェット着弾とが一致したラインはインクがはみ出すことなく印刷され、高表面エネルギーパターンとインクジェット着弾とがずれているラインはインクがはみ出して印刷される。
At this time, if the alignment of the surface energy pattern on the
(S23) 前記アライメントマークMにおいて着弾した前記配線用インクのはみ出しがない高表面エネルギーラインのライン配列における位置を検出し、アライメント位置ズレ量を検出結果として求める(検出工程)。 (S23) The position in the line arrangement of the high surface energy line where the wiring ink landed on the alignment mark M does not protrude is detected, and the amount of alignment position deviation is obtained as a detection result (detection step).
前述のように、インクジェット装置100における濡れ性変化層2上の高表面エネルギーパターンの位置とインクジェットパターンの位置が一致している場合には、図13(c)のように中央の高表面エネルギーラインL3がはみ出さないで印刷される。一方、もし図13(c)においてステージ102上の基板7、すなわち濡れ性変化層2上の高表面エネルギーパターンが右方向にずれていた場合には、インクのはみ出さない高表面エネルギーラインは中央よりも左側のラインとなる。例えば、基板7が右方向に2×(q−p)の距離だけずれていた場合には、図13(c)の一番左側の高表面エネルギーラインL1でインクがはみ出さなくなる。このように、はみ出しのない高表面エネルギーラインを、前記ドットラインとお互いの中心線が略一致する高表面エネルギーラインとして、前記アライメントマークMの複数の高表面エネルギーラインの配列における位置、つまり基準高表面エネルギーラインから何本目のラインであるかを特定することで、高表面エネルギーパターンすなわち基板7とインクジェット印刷のアライメントズレ量を特定することが可能となる。また、このような配線用インクのはみ出しのない高表面エネルギーラインの特定は、視認可能であることから、通常の撮像装置により濡れ性変化層2の表面を撮像した画像を画像処理することにより行えばよい。
As described above, when the position of the high surface energy pattern on the
なお、前述したように高表面エネルギーパターンとインクジェットパターンとのアライメント位置ズレの計測は、高表面エネルギーラインからのインクのはみ出しの有無を確認することで行なうが、高表面エネルギーラインL1〜L5のピッチqとインクジェットパターンにおけるドットラインD1〜D5のピッチpの差が小さくなると、インクジェット印刷の着弾精度の影響で複数の高表面エネルギーラインではみ出しがない状態ができる場合がある(図14(a))。この場合、複数あるはみ出しのないライン(図14(a)では高表面エネルギーラインL2,L3)それぞれから求められる表面エネルギーパターンとインクジェットパターンとのズレ量の平均値とすればよい。 As described above, the alignment position deviation between the high surface energy pattern and the ink jet pattern is measured by checking whether or not the ink protrudes from the high surface energy line, but the pitch of the high surface energy lines L1 to L5. If the difference between q and the pitch p of the dot lines D1 to D5 in the ink jet pattern becomes small, there may be a case where there is no protrusion on the plurality of high surface energy lines due to the impact of the landing accuracy of ink jet printing (FIG. 14A). . In this case, the average value of the amount of deviation between the surface energy pattern and the inkjet pattern obtained from each of the plurality of lines that do not protrude (high surface energy lines L2 and L3 in FIG. 14A) may be used.
また、全ての高表面エネルギーラインL1、L2,L3,L4,L5ではみ出しており、ライン配列の順番に見るとはみ出す側が途中で逆側になる場合がある(図14(b))。この場合、はみ出す方向が逆側になる隣接ライン(図14(b)では高表面エネルギーラインL2,L3)それぞれから求められる表面エネルギーパターンとインクジェットパターンとのズレ量の平均値とすればよい。 Moreover, it protrudes in all the high surface energy lines L1, L2, L3, L4, and L5, and when it sees in order of a line arrangement | sequence, the side which protrudes may become a reverse side on the way (FIG.14 (b)). In this case, what is necessary is just to set it as the average value of the deviation | shift amount of the surface energy pattern calculated | required from each adjacent line (high surface energy line L2, L3 in FIG.14 (b)) from which the protruding direction is an opposite side.
(S24) 前記検出結果を基に、制御装置106は前記仮に設定されていた印刷開始位置を調整する(印刷位置調整工程)。すなわち、ステップS23で求められた表面エネルギーパターンとインクジェットパターンとのアライメント位置ズレ量に相当する位置ズレを打ち消すように前記仮に設定されていた印刷開始位置を補正する。
(S24) Based on the detection result, the
(S25) ステップS24で調整された印刷開始位置からインクジェットヘッド103により濡れ性変化層2上に導電層5からなる配線パターンを印刷する(パターニング工程)。以上のように表面エネルギーパターンとインクジェットパターンとのアライメント位置ズレ補正を行った後に前記ステップS13を行って配線パターンを印刷するので、高表面エネルギー部3のパターンとインクジェット装置100によるインクジェット印刷パターンが一致し、精度よく配線パターンを形成することができる。
(S25) A wiring pattern made of the
なお、図13は、図中の横方向(例えば、インクジェット装置100のステージ102におけるX方向)のアライメントを計測・調整するためのアライメントパターンであった。これに対して、図中縦方向(例えば、インクジェット装置100のステージ102におけるY方向)のアライメントを計測・調整するために、図15に示すような横ストライプのアライメントパターンを使えばよい。すなわち、濡れ性変化層2に、高表面エネルギー部3と同じ表面エネルギーの高表面エネルギー領域からなるライン(高表面エネルギーライン)L6,L7,L8,L9,L10を図中横方向をライン長手として一定間隔のピッチqでストライプ状に配列して形成してアライメントマークM’としている(図15(a))。このアライメントマークM’を用いて、ステップS21〜S23に準ずる処理を行えば、図中縦方向のアライメント位置ズレを特定することができる。
FIG. 13 shows an alignment pattern for measuring and adjusting the alignment in the horizontal direction in the drawing (for example, the X direction on the
また、アライメントマークM,M’では、高表面エネルギーラインを一列で横方向または縦方向に等間隔で並べた構成としているが、これを複数列設けても構わない。例えば、図16に示すアライメントマークM''は、アライメントマークMを3段に設けた構成になっており、各段の高表面エネルギーラインの間隔はq、インクジェットパターンの間隔はpとしている。図16において、インクジェットパターンが中段中央の高表面エネルギーのラインに一致したときに表面エネルギーパターンとのズレがないように設計されており、上段左端のラインでは3×(q−p)だけインクジェットの着弾が右にずれるように、下段右端のラインでは3×(q−p)だけ左にずれるように設計されている。これによりアライメント補正のレンジを広くしてもアライメントマークが横長にならずに済む。 The alignment marks M and M ′ have a configuration in which the high surface energy lines are arranged in a row in the horizontal direction or the vertical direction at equal intervals, but a plurality of rows may be provided. For example, the alignment mark M ″ shown in FIG. 16 has a configuration in which the alignment marks M are provided in three stages, and the interval between the high surface energy lines in each step is q, and the interval between the ink jet patterns is p. In FIG. 16, it is designed so that there is no deviation from the surface energy pattern when the inkjet pattern coincides with the high surface energy line in the middle of the middle stage. The upper leftmost line is 3 × (qp). The lower rightmost line is designed to be shifted to the left by 3 × (q−p) so that the landing is shifted to the right. Thereby, even if the range of alignment correction is widened, the alignment mark does not become horizontally long.
つぎに、本発明に係る配線パターンの形成方法の第2の実施形態について説明する。
ここでも、本発明に係る配線パターンの形成方法は、前記ステップS12からステップS13までのプロセスにおいてつぎの手順で処理を行う。
Next, a second embodiment of the wiring pattern forming method according to the present invention will be described.
Here again, the wiring pattern forming method according to the present invention performs the following steps in the processes from step S12 to step S13.
(S31) 濡れ性変化層2に、高表面エネルギー部3と同じ表面エネルギーの高表面エネルギー領域からなるライン(高表面エネルギーライン)La,Lb,Lc,Ld,Le,Lf,Lg,Lh,Liを図中縦方向をライン長手として一定間隔のピッチqでストライプ状に配列して形成してアライメントマークNとする(図17(a))。この処理は、前記ステップS12における紫外線照射工程で行う。このとき、高表面エネルギー部3を形成するときに、合わせて配線パターン等に影響を及ぼさない領域にアライメントマークNを形成するとよい。
(S31) Lines (high surface energy lines) La, Lb, Lc, Ld, Le, Lf, Lg, Lh, Li made of a high surface energy region having the same surface energy as the high
図17(a)は、基板7上の表面エネルギーパターン(高表面エネルギーラインが一定間隔のピッチqでストライプ状に配列されたパターン)と、インクジェット装置100によって配線用インクをドット状ラインを一定間隔のピッチpでストライプ状に配列されたパターンとして印刷してできるインクジェットパターンとのアライメントのうち、図中の横方向(例えば、インクジェット装置100のステージ102におけるX方向)のアライメントを補正するためのアライメントマークNの一例である。
FIG. 17A shows a surface energy pattern (a pattern in which high surface energy lines are arranged in a stripe pattern with a pitch q of a constant interval) on the
また、図17(b)は、基板7の濡れ性変化層2上に形成されたアライメントマークNと、インクジェット装置100から供給される配線用インクの液滴のアライメントマークNにおける着弾目標位置をドット状の液滴dとして示している。すなわち、液滴dが一定間隔でライン状に連なってなる9つのドットラインDa,Db,Dc,Dd,De,Df,Dg,Dh,Diは一定間隔pで着弾するが、濡れ性変化層2上に形成された高表面エネルギーラインLa〜Li間のピッチqは、高表面エネルギーラインとドットラインとは一定の関係でずれるように前記ドットラインのピッチpとは等しくないように設定されている。図17では、q>pとなっている。
FIG. 17B shows the target landing positions of the alignment marks N formed on the
ここで、アライメントマークNにおいて、高表面エネルギーラインLa〜Liのライン幅をw、インクジェット装置100から供給される配線用インクの液滴dの着弾液滴径をaとするとき、次式(I)の関係を満足するようにwを設定することが好ましい。この効果については、検出工程で説明する。
q−w<a<2q−w ・・・(I)
Here, in the alignment mark N, when the line width of the high surface energy lines La to Li is w and the landing droplet diameter of the wiring ink droplet d supplied from the
q-w <a <2q-w (I)
(S32) つぎに、前述のようにアライメントマークNに対して前記ピッチqとは異なる間隔の印刷ピッチpで複数のドットラインDa〜Diとなるように、インクジェットヘッド103の吐出ノズルから吐出する際に、該複数のドットラインDa〜Diにおける所定のドットラインの目標着弾点の中心線がアライメントマークNの所定の高表面エネルギーラインの中心線に一致するように、仮に設定された印刷開始位置からインクジェットヘッド103及び/又は基板7(ステージ102)を走査して、インクジェットヘッド103の吐出ノズルからアライメントマークNに配線用インクの液滴を吐出して前記複数のドットラインDa〜Diを印刷(インクジェット印刷)する(テスト印刷工程、図17(c))。
(S32) Next, when discharging from the discharge nozzles of the
この処理及びこれ以降の処理は、第1の実施形態と同様に、前記ステップS13の前に行う。すなわち、インクジェット装置100において、基板7の外形を位置決めピンに突き当てるなどして、基板7をステージ102にセットし、制御装置106において設定されている印刷開始位置を仮の印刷開始位置とした状態で、前記テスト印刷を行う。例えば図17(b)に示すように、9本あるドットラインDa〜Diのうち中央のドットラインDeの目標着弾点の中心線が中央の高表面エネルギーラインLeの中心線にほぼ一致するようにインクジェットヘッド103及び/又はステージ102を移動させて、配線用インクの印刷を行う。
This process and subsequent processes are performed before step S13, as in the first embodiment. That is, in the
このとき、配線用インクの液滴dが濡れ性変化層2の表面に着弾し、該液滴dのインクが高表面エネルギー領域に濡れ性よくひろがるため、図17(c)に示すように、高表面エネルギーラインLa〜Liに対応してライン状の印刷領域(印刷ライン)Ia〜Iiが形成される。
At this time, since the droplet d of the wiring ink lands on the surface of the
(S33) テスト印刷において、前記印刷ラインIa〜Iiごとで着弾した配線用インクのアライメントマークNの高表面エネルギーラインからのはみ出し部分が隣接する印刷ラインIと接触しているか否かから、前記ドットラインとお互いの中心線が略一致する前記アライメントマークNの高表面エネルギーラインを特定し、ついで特定した高表面エネルギーラインのライン配列における位置を検出し、アライメント位置ズレ量を検出結果として求める(検出工程)。 (S33) In the test printing, whether or not the protruding portion from the high surface energy line of the alignment mark N of the wiring ink landed for each of the printing lines Ia to Ii is in contact with the adjacent printing line I, the dot The high surface energy line of the alignment mark N whose line and the center line of each other substantially coincide with each other is specified, then the position of the specified high surface energy line in the line arrangement is detected, and the amount of alignment positional deviation is obtained as a detection result (detection Process).
このとき、アライメントマークNの高表面エネルギーラインのピッチq、ライン幅w、液滴dの着弾液滴径aの関係において、式(I)では「a<2q−w」とあることから、アライメントマークNの高表面エネルギーラインとドットラインとのお互いの中心線が一致している場合には、図18(a)に示すように、配線用インクの液滴dの高表面エネルギーラインLHからはみ出した部分は高表面エネルギーラインLHの左右均等にはみ出しており、隣接する高表面エネルギーラインLHに対応する印刷領域(印刷ラインI)に接触しない(w/2+a/2<q)。一方、式(I)では「q−w<a」とあることから、アライメントマークNの高表面エネルギーラインとドットラインとの位置ズレが大きい場合(例えば、液滴dが高表面エネルギーラインからほとんど外れた場合)、図18(b)に示すように、高表面エネルギーラインLHの間隔(q−w)よりも液滴dの着弾液滴径aが大きいため、目標の高表面エネルギーラインLHにおいてインクが広がって印刷ラインIを形成しつつ、配線用インクの液滴dの高表面エネルギーラインLHからはみ出した部分は隣接する高表面エネルギーラインLHに対応する印刷領域に接触する。 At this time, in relation to the pitch q of the high surface energy line of the alignment mark N, the line width w, and the landing droplet diameter a of the droplet d, since “a <2q−w” in the formula (I), alignment is performed. When the center lines of the high surface energy line and the dot line of the mark N coincide with each other, as shown in FIG. 18A, the wiring ink droplet d protrudes from the high surface energy line LH. The portion protrudes evenly to the left and right of the high surface energy line LH, and does not contact the printing area (print line I) corresponding to the adjacent high surface energy line LH (w / 2 + a / 2 <q). On the other hand, since “qw <a” in the formula (I), when the positional deviation between the high surface energy line and the dot line of the alignment mark N is large (for example, the droplet d is almost from the high surface energy line). 18 (b), since the landing droplet diameter a of the droplet d is larger than the interval (qw) between the high surface energy lines LH, the target high surface energy line LH While the ink spreads to form the print line I, the portion of the wiring ink droplet d protruding from the high surface energy line LH comes into contact with the print region corresponding to the adjacent high surface energy line LH.
なお、図18では、高表面エネルギーラインLHのライン幅wよりも液滴dの着弾液滴径aが大きい場合(a>w)の構成を示したが、式(I)の関係を満たす限り、図17に示すようなa≦wの関係でもよい。すなわち、基板7上の表面エネルギーパターンとインクジェット装置100によって配線用インクを印刷するときのインクジェットパターンとのアライメントが正確に合っていれば、図17(b)に示す状態で、高表面エネルギーラインLeとドットラインDeの着弾位置とが一致するため、高表面エネルギーラインLeではインクがラインからはみ出すことなく印刷される(図17(c))。一方、それ以外の高表面エネルギーラインLa〜Ld,Lf〜LiとドットラインDa〜Dd,Df〜Diの着弾位置とはずれているため、高表面エネルギーラインLa〜Ld,Lf〜Liではインクがラインからはみ出して印刷される(図17(c))。
FIG. 18 shows the configuration when the landing droplet diameter a of the droplet d is larger than the line width w of the high surface energy line LH (a> w), but as long as the relationship of the formula (I) is satisfied. The relationship of a ≦ w as shown in FIG. That is, if the alignment of the surface energy pattern on the
また、高表面エネルギーラインLa〜Ld,Lf〜Liのうち、例えば中央のラインLeの右隣の高表面エネルギーラインLfにはインクは(q−p)だけ左にずれて着弾する。そのため、図17(c)に示すように、高表面エネルギーラインLfの左側にインク滴がはみ出して印刷される。このように、インクのはみ出す程度は、理想的な状態であれば、所定のドットライン(例えばドットラインDe)とお互いの中心線が一致する対象とされた所定の高表面エネルギーライン(例えば高表面エネルギーラインLe)からn番目の高表面エネルギーラインについては、n×(q−p)となる。なお、nは1以上の整数である。 In addition, among the high surface energy lines La to Ld and Lf to Li, for example, the ink lands on the high surface energy line Lf adjacent to the right of the center line Le with a shift of (qp) to the left. For this reason, as shown in FIG. 17C, ink droplets protrude from the left side of the high surface energy line Lf and are printed. In this way, if the extent of ink protrusion is an ideal state, a predetermined high surface energy line (for example, a high surface) that is a target in which a predetermined dot line (for example, dot line De) and the center line of each other coincide with each other is used. The n-th high surface energy line from the energy line Le) is n × (q−p). Note that n is an integer of 1 or more.
ここで、ドットラインに用いる配線用インクには、乾燥後に導電性を示す材料を使用していることから、隣接する印刷ライン間の電気的導通の有無から、配線用インクの液滴dの高表面エネルギーラインLHからはみ出した部分が隣接する高表面エネルギーラインLHに対応した印刷領域(印刷ライン)Iと接触しているか否かを判定するとよい。例えば、図18(a)では、図中央の高表面エネルギーラインLHに対応する印刷ラインとその隣接する印刷ラインとの間では電気的導通はないことになる。また、図18(b)では、図右端の高表面エネルギーラインLHに対応する印刷ラインとそれに隣接する印刷ラインとの間では電気的導通があることになる。 Here, since the wiring ink used for the dot line is made of a material that exhibits conductivity after drying, the high level of the droplet d of the wiring ink is determined based on the presence or absence of electrical continuity between adjacent print lines. It may be determined whether or not the portion protruding from the surface energy line LH is in contact with the printing region (printing line) I corresponding to the adjacent high surface energy line LH. For example, in FIG. 18A, there is no electrical continuity between the print line corresponding to the high surface energy line LH in the center of the figure and the adjacent print line. In FIG. 18B, there is electrical continuity between the print line corresponding to the high surface energy line LH at the right end of the figure and the print line adjacent thereto.
したがって、図17のような式(I)の関係を満足するアライメントマークNにおいて、ドットラインDeは、高表面エネルギーラインLeとお互いの中心線が一致することから、配線用インクの液滴dの高表面エネルギーラインLeからはみ出した部分は隣接する高表面エネルギーラインLd,Lfに対応する印刷ラインId,Ifに接触せず、印刷ラインIeとその隣接する印刷ラインId,Ifとの間では電気的導通がない(図17(c))。一方、高表面エネルギーラインLeから左右に一定量離れた位置では隣接するドットライン間がショートするように配線用インク滴が着弾する。図17(c)では、印刷ラインIa,Ib,Ih,Iiにおいて配線用インクの液滴dの高表面エネルギーラインLa,Lb,Lh,Liからはみ出した部分は隣接する印刷ラインIb,Ic,Ig,Ihに接触し、印刷ラインIa〜Ic間、印刷ラインIg〜Ii間で電気的導通があることになる。このことから、図17(c)では、印刷ラインId,Ie,Ifが、印刷ライン間で電気的導通がないラインであり、これらの印刷ラインId,Ie,Ifのライン幅方向の中心(印刷ラインIe)が高表面エネルギーラインとドットラインとのお互いの中心線が一致した位置と判断できる。 Accordingly, in the alignment mark N satisfying the relationship of the formula (I) as shown in FIG. 17, the dot line De and the center line of each other coincide with the high surface energy line Le. The portion protruding from the high surface energy line Le does not contact the printing lines Id and If corresponding to the adjacent high surface energy lines Ld and Lf, and is electrically connected between the printing line Ie and the adjacent printing lines Id and If. There is no continuity (FIG. 17C). On the other hand, the ink drops for wiring land so that the adjacent dot lines are short-circuited at a position that is a fixed amount left and right from the high surface energy line Le. In FIG. 17C, the portions of the printing ink lines Ia, Ib, Ih, Ii that protrude from the high surface energy lines La, Lb, Lh, Li of the wiring ink droplet d are adjacent printing lines Ib, Ic, Ig. , Ih, and there is electrical conduction between the printing lines Ia to Ic and between the printing lines Ig to Ii. Therefore, in FIG. 17C, the print lines Id, Ie, If are lines that are not electrically connected between the print lines, and the center of the print widths Id, Ie, If in the line width direction (print It can be determined that the line Ie) is a position where the center lines of the high surface energy line and the dot line coincide with each other.
このように、アライメントマークNについて、式(I)を満足する高表面エネルギーラインの配置とし、アライメントマークNの高表面エネルギーラインとドットラインとのお互いの中心線が一致しているときには、その印刷ラインにおいて配線用インクの液滴の高表面エネルギーラインからはみ出した部分は隣接する高表面エネルギーラインに対応する印刷ラインに接触せず(対応する印刷ライン間で電気的導通がなく)、高表面エネルギーラインとドットラインとの位置ずれが大きくなると、その印刷ラインにおいて配線用インクの液滴の高表面エネルギーラインからはみ出した部分は隣接する高表面エネルギーラインに対応する印刷ラインに接触する(隣接する印刷ライン間で電気的導通がある)ようにしていることから、ドットラインとお互いの中心線が略一致する前記アライメントマークNの高表面エネルギーラインを特定し、ついで特定した高表面エネルギーラインのライン配列における位置を検出することで、高表面エネルギーパターンすなわち基板7とインクジェット印刷のアライメントズレ量を特定することが可能となる。
As described above, when the alignment mark N is arranged with a high surface energy line satisfying the formula (I), and the center lines of the high surface energy line and the dot line of the alignment mark N coincide with each other, the printing is performed. The portion of the line ink droplet that protrudes from the high surface energy line does not contact the printing line corresponding to the adjacent high surface energy line (there is no electrical conduction between the corresponding printing lines), and the high surface energy. When the positional deviation between the line and the dot line becomes large, the portion of the printing ink that protrudes from the high surface energy line of the wiring ink contacts the printing line corresponding to the adjacent high surface energy line (adjacent printing). (There is electrical continuity between lines) And the high surface energy line of the alignment mark N whose center lines substantially coincide with each other, and then the position of the specified high surface energy line in the line arrangement is detected, so that the high surface energy pattern, that is, the
なお、本発明の第1の実施形態の場合(図13)には、高表面エネルギーラインからの配線用インクのはみ出しの有無を検知して位置ズレ量を求めるが、本実施形態の場合(図17)には隣接する印刷ライン間での配線用インクのはみ出し部分の接触を確認すればよいので検知し易い。また、配線用インクに乾燥後に導電性を示す材料を用いているので、隣接する印刷ライン間の電気的導通(短絡)を調べることで、配線用インクのはみ出し部分の接触が正確に判定できる。 In the case of the first embodiment of the present invention (FIG. 13), the positional deviation amount is obtained by detecting the presence or absence of the wiring ink from the high surface energy line. 17) is easy to detect because it is only necessary to confirm the contact of the protruding portion of the wiring ink between adjacent print lines. In addition, since the wiring ink is made of a material that exhibits conductivity after drying, the contact of the protruding portion of the wiring ink can be accurately determined by examining the electrical continuity (short circuit) between the adjacent print lines.
さらに、本発明の第1の実施形態の場合(図13)には、高表面エネルギーラインからの配線用インクのはみ出しの有無を明確にするため、高表面エネルギーラインのライン幅は液滴dがライン中央に着弾したときに高表面エネルギーライン領域からはみ出さないぎりぎりの幅が好ましかったが、本実施形態の場合には、高表面エネルギーライン中央に着弾したときに隣接する高表面エネルギーラインに対応する印刷領域に接触しなければ、該高表面エネルギーラインのライン幅よりも配線用インクの着弾液滴径が大きくてもよい。 Further, in the case of the first embodiment of the present invention (FIG. 13), the line width of the high surface energy line is determined by the droplet d in order to clarify whether or not the wiring ink protrudes from the high surface energy line. Although it was preferable that the width of the edge that does not protrude from the high surface energy line area when landing at the center of the line was the case, in the case of this embodiment, the adjacent high surface energy line when landing at the center of the high surface energy line. If the contact area does not come into contact with the printing area, the landing droplet diameter of the wiring ink may be larger than the line width of the high surface energy line.
図19にその場合のインクジェットドットパターン例を示す。配線用インクの着弾液滴径aが高表面エネルギーラインLHのピッチqよりも大きくなると、式(I)の関係を満足していても図17のようなインクジェットドットパターンのままであると着弾液滴同士が接触してしまう。そこで、液滴dの配置パターンとして、図19(a)に示すように、隣接する高表面エネルギーラインLHそれぞれに対応する液滴dが高表面エネルギーラインLHの配列方向では隣合わないような、千鳥配列のインクジェットドットパターンにすればよい。これにより、隣接する高表面エネルギーラインLHの着弾液滴同士が接触することなく、適切な印刷ラインIとすることができ、隣接する印刷ラインI間での配線用インクのはみ出し部分の接触を確認することにより、ドットラインとお互いの中心線が略一致する前記アライメントマークNの高表面エネルギーラインを特定することが可能になる(図19(b))。 FIG. 19 shows an example of an ink jet dot pattern in that case. When the landing droplet diameter a of the wiring ink is larger than the pitch q of the high surface energy line LH, even if the relationship of the formula (I) is satisfied, the landing liquid will remain as shown in FIG. Drops come into contact with each other. Therefore, as an arrangement pattern of the droplets d, as shown in FIG. 19A, the droplets d corresponding to the adjacent high surface energy lines LH are not adjacent to each other in the arrangement direction of the high surface energy lines LH. A staggered inkjet dot pattern may be used. As a result, the landing droplets of the adjacent high surface energy lines LH do not come into contact with each other, so that an appropriate printing line I can be obtained, and the contact of the protruding portion of the wiring ink between the adjacent printing lines I is confirmed. By doing so, it becomes possible to specify the high surface energy line of the alignment mark N in which the dot line and the center line of each other substantially coincide (FIG. 19B).
(S34) 前記検出結果を基に、制御装置106は前記仮に設定されていた印刷開始位置を調整する(印刷位置調整工程)。すなわち、ステップS33で求められた表面エネルギーパターンとインクジェットパターンとのアライメント位置ズレ量に相当する位置ズレを打ち消すように前記仮に設定されていた印刷開始位置を補正する。
(S34) Based on the detection result, the
(S35) ステップS34で調整された印刷開始位置からインクジェットヘッド103により濡れ性変化層2上に導電層5からなる配線パターンを印刷する(パターニング工程)。以上のように表面エネルギーパターンとインクジェットパターンとのアライメント位置ズレ補正を行った後に前記ステップS13を行って配線パターンを印刷するので、高表面エネルギー部3のパターンとインクジェット装置100によるインクジェット印刷パターンが一致し、精度よく配線パターンを形成することができる。
(S35) A wiring pattern made of the
なお、本発明の第2の実施形態においても、図14〜図16の構成を適用することが可能である。 In the second embodiment of the present invention, the configurations of FIGS. 14 to 16 can be applied.
このようなアライメントマークM,M’,M'',Nのいずれかを濡れ性変化層2上に複数、例えば基板7の左右位置に配置することで基板7の位置ずれおよび傾き方向のズレを特定できるので、その情報を元にインクジェット印刷時に基板7を固定するステージ102を回転、移動するなど位置を補正することでアライメントをあわせることができる。また樹脂基板のように温度や湿度によって伸縮する材料でできた基板7を用いる場合にはプロセス間で基板が伸縮することがあるが、本発明の配線パターンの形成方法を用いることで表面エネルギーパターン形成時とインクジェットパターン形成時の間での基板伸縮量を計測することができる。
Any one of such alignment marks M, M ′, M ″, N is arranged on the
また、低表面エネルギー領域の撥インク性が高いと、高表面エネルギーラインから低表面エネルギー領域にはみだしたインクがはじかれて高表面エネルギーラインに引き込まれやすくなり、高表面エネルギーパターンとインクジェットパターンのアライメント位置ズレを計測することが困難になる。 In addition, if the ink repellency in the low surface energy region is high, ink that protrudes from the high surface energy line to the low surface energy region is easily repelled and drawn into the high surface energy line, and alignment of the high surface energy pattern and the inkjet pattern is achieved. It becomes difficult to measure the positional deviation.
表2に、濡れ性変化層2のおける低表面エネルギー領域の表面エネルギーと、アライメントマークMの高表面エネルギーラインと低表面エネルギー領域の境界にインクジェット装置100で配線用インクを供給して高表面エネルギーラインへの該配線用インクの引き込みの有無を評価した結果を示す。その結果、表面エネルギーが30mN/mを下回ると高表面エネルギー領域側にインクが引き込まれやすいことが分かった。そのため、本発明の濡れ性変化層2に使用する濡れ性変化材料は低表面エネルギー領域側の表面エネルギーが30mN/m以上であることが望ましい。
Table 2 shows that the surface energy of the low surface energy region in the
つぎに、本発明に係るトランジスタ素子基板について説明する。
図20に、本発明に係るトランジスタ素子基板の構成を示す。図20(a)はその上面図、図20(b)はその断面図である。
トランジスタ素子基板41は、TFT(薄膜トランジスタ:Thin Film Transistor)である。その形成に当たっては、まず基板7に設けられた濡れ性変化層2上にゲート電極となる電極層42、ゲート絶縁膜を兼ねる濡れ性変化層2、ソース電極となる電極層5a及びドレイン電極となる電極層5bを形成する。
Next, the transistor element substrate according to the present invention will be described.
FIG. 20 shows a configuration of a transistor element substrate according to the present invention. 20A is a top view thereof, and FIG. 20B is a sectional view thereof.
The
なお、ゲート電極42は走査信号用のドライバーICにより駆動させるためバスラインに接続され、同様に、ソース電極5aもデータ信号用のドライバーにより駆動させるためバスラインに接続される。
The
次に、半導体層6を、例えばマイクロコンタクトプリンティング法でチャネル領域を含む島状に形成することで、トランジスタ素子基板41が完成する。なお、マイクロコンタクトプリンティング法はフォトリソグラフィでパターン形成したマスターを用いてPDMS(ポリジメチルシロキサン)のスタンプを作製し、その凸部に半導体材料を含有する液体を付着させ、基板に転写する方法である。半導体層6がチャネル領域を含む島状に形成されているので隣接する素子部分への電流リークは発生しない。
Next, the
なお、必要に応じて、酸素や水分、放射線などにより電子素子(TFT)41の特性が劣化することを防ぐために、トランジスタ素子基板41を窒化アルミニウム、窒化シリコン、窒化酸化シリコンなどからなるパッシベーション膜で被覆することが望ましい。
If necessary, the
トランジスタ素子基板41の製造に当っては、本発明の配線パターンの形成方法を適用してゲート電極42、ソース電極5a、ドレイン電極5bを形成する。これにより、高表面エネルギーパターンとインクジェットパターンとのアライメント位置ズレを抑えることができ、高精度で配線パターンを形成することができるため、例えばソース電極5a・ドレイン電極5b間の距離(チャネル長)を短くしてTFTとしての性能を向上させることができる。
In manufacturing the
また、本発明に係る表示装置は、このようなトランジスタ素子基板41をマトリックス状に配置し、表示素子を積層することで構成されるものである。本発明の表示素子としては、TN、STN、ゲスト・ホスト型、高分子分散液晶(Polymer-dispersed Liquid Crystal=PDLC)等の液晶を使用した表示素子が挙げられる。また、セル中またはマイクロカプセル中に封じた着色粒子の移動により表示を行う電気泳動素子も好適に用いることができる。
The display device according to the present invention is configured by arranging such
以下、本発明の実施例を説明する。
(実施例1)
ここでは、図20に示すトランジスタ素子基板41におけるゲート電極42の形成を以下の条件で行った。
まず、ガラス基板(基板7)上に側鎖が炭化水素からなる濡れ性変化材料をスピンコート法にて塗布し、280℃で焼成して、濡れ性変化層2を形成した。
次に、フォトマスクを介して、図20に示すゲート電極42の形状で紫外線(波長250nm)を8mJ/cm2照射し、高表面エネルギー領域のパターンを形成した。また、基板7の左右端近くでゲート電極42を形成しない領域に、図16に示すアライメントマークM''、および図16に示すアライメントマークM''を90°回転した形状の高表面エネルギーパターン(アライメントマークM1)を形成した(前記ステップS21の工程)。アライメントマークM1の高表面エネルギーラインのピッチqは100μm、ライン幅は60μmとした。また、低表面エネルギー領域の表面エネルギーは32mN/mであった。
Examples of the present invention will be described below.
Example 1
Here, the formation of the
First, a wettability changing material having a side chain made of hydrocarbon was applied on a glass substrate (substrate 7) by spin coating, and baked at 280 ° C. to form the
Next, ultraviolet light (wavelength 250 nm) was irradiated at 8 mJ / cm 2 in the shape of the
次に、図12に示すインクジェット装置100に、前記処理後の基板7をセットし、仮に設定された印刷開始位置を基準として、アライメントマークM1の部分に対してのみ、銀ナノメタルインクを用いてインクジェット法によりドットラインをテスト印刷した(前記ステップS22の工程)。このとき、紫外線照射時もインクジェット印刷時も基板7の1つの角を基準に紫外線照射位置及び印刷位置を合わせており、それぞれの位置合わせ精度は±0.5mmの精度であった。また、インクジェットヘッド103におけるノズルピッチは254μmで、印刷解像度2400dpi(最小ピッチ10.6μm)であり、インク吐出量は8pLである。また、アライメントマークM1へ印刷するインクジェットパターンのピッチpは95.25μmとした。そのため、高表面エネルギーパターンとインクジェットパターンとのアライメント位置ズレを4.75μmの精度で計測できる。
Next, the processed
インクジェットのテスト印刷した結果から基板7の位置ズレ(ステージ102におけるX,Y方向の位置ズレ及びステージ平面上の回転量を含む)を算出し(前記ステップS23の工程)、前記仮に設定された印刷開始位置の補正を行った(前記ステップS24の工程)後、ゲート電極42のパターンを印刷した(前記ステップS25の工程)。その結果、インクのはみ出しがない良好なパターンのゲート電極42を形成することができた。
The positional deviation of the substrate 7 (including the positional deviation in the X and Y directions on the
(比較例1)
実施例1において、側鎖にフッ素を含む濡れ性変化材料を用い、それ以外は実施例1と同様とした。この場合の濡れ性変化層における低表面エネルギー領域の表面エネルギーは25mN/mであった。その結果、アライメントマークM1へインクジェット装置100によってナノメタルインクを塗布したが、全ての高表面エネルギーラインでインクが高表面エネルギー領域側に引き込まれてしまい、表面エネルギーパターンとインクジェットパターンの位置ズレを計測することができなかった。
(Comparative Example 1)
In Example 1, the wettability changing material containing fluorine in the side chain was used, and other than that was the same as Example 1. In this case, the surface energy of the low surface energy region in the wettability changing layer was 25 mN / m. As a result, the nano metal ink was applied to the alignment mark M1 by the
(実施例2)
実施例1と同じ条件で、図20に示すゲート電極42を縦横200素子分配置した電極アレイを形成した。その結果、全ての電極ではみ出しが認められなかった。
(Example 2)
Under the same conditions as in Example 1, an electrode array in which the
(比較例2)
インクジェット法によって基板7の濡れ性変化層2表面にあらかじめ基準マークを設けたのち、実施例2と同様のプロセスを実施した。なお、フォトマスクを介した紫外線照射およびインクジェット印刷は前記基準マークを基準として位置合わせを行って実行した。その結果、回転方向のアライメントの位置ズレがあり、約50%のゲート電極42でインクのはみ出しが認められた。
(Comparative Example 2)
A reference mark was previously provided on the surface of the
(実施例3)
実施例2のゲート電極42が縦横200素子分配置された電極アレイ上に、実施例2と同じ濡れ性変化材料を同様の方法で積層し、ゲート電極42と位置あわせを行なって、ソース電極5a、ドレイン電極5bのパターンと、ゲート電極層42形成時に設けたアライメントマークM1と同じパターンのアライメントマークM2を紫外線露光した。ついで、インクジェット装置100に基板7をセットして、仮に設定された印刷開始位置を基準として、アライメントマークM2にナノメタルインクを用いたドットパターンのインクジェットのテスト印刷を行い、アライメント位置ズレ量を検出し、その検出結果に基づいて前記仮に設定された印刷開始位置を補正した後、ソース電極5a、ドレイン電極5bの配線パターンのインクジェット印刷を行った。最後に、下記の式(8)に示すようなスキームより合成した有機半導体である重合体1をトルエンに溶解した溶液をインクジェット法にてチャネル部に塗布し、乾燥させて半導体層6を形成した。
(Example 3)
The same wettability changing material as in Example 2 is laminated on the electrode array in which the
ゲート電極42およびソース・ドレイン電極5a,5bはそれぞれショートすることなく良好な形状で形成されており、ゲート引出線を走査信号用のドライバーICに、ソース引出線をデータ信号用のドライバーに接続し駆動したところ、データ信号及び走査信号に応じたトランジスタを駆動することができた。
The
(実施例4)
実施例3で作製したTFTアレイに電気泳動素子を貼り合わせて、表示装置を作製した。詳しくは、電気泳動素子は酸化チタン粒子51aとオイルブルーで着色したアイソパー51bを内包するマイクロカプセル51をPVA水溶液54に混合して、ITOからなる透明電極53を形成したポリカーボネート基板52上に塗布して、マイクロカプセル51とPVAバインダー54からなる層を形成した。この基板と実施例3のトランジスタアレイを積層して、図21に示す表示装置を形成した。
この表示装置に対して、各電極に信号を入力して動作させたところ、全ての画素が良好なトランジスタ特性を示すため、良好な画像を表示することができた。
Example 4
An electrophoretic element was bonded to the TFT array produced in Example 3 to produce a display device. Specifically, the electrophoretic element is prepared by mixing
When this display device was operated by inputting a signal to each electrode, all the pixels showed good transistor characteristics, and thus a good image could be displayed.
(実施例5)
図20に示すトランジスタ素子基板41におけるゲート電極42の形成を図17に示すアライメントマークを使って行なった。
まず、ガラス基板(基板7)を用いて、実施例1と同様に濡れ性変化層2を形成した。
次に、フォトマスクを介して、図20に示すゲート電極42の形状で紫外線(波長250nm)を8mJ/cm2照射し、高表面エネルギー領域のパターンを形成した。また、基板7の左右端近くでゲート電極42を形成しない領域に、図17に示すアライメントマークN、および図19に示すアライメントマークNを90°回転した形状の高表面エネルギーパターン(アライメントマークN1)を形成した(前記ステップS31の工程)。アライメントマークN1の高表面エネルギーラインのピッチqは85μm、ライン幅wは40μmとした。
(Example 5)
The
First, the
Next, ultraviolet light (wavelength 250 nm) was irradiated at 8 mJ / cm 2 in the shape of the
次に、図12に示すインクジェット装置100に、前記処理後の基板7をセットし、仮に設定された印刷開始位置を基準として、アライメントマークN1の部分に対してのみ、銀ナノメタルインクを用いてインクジェット法によりドットラインをテスト印刷した(前記ステップS32の工程)。
Next, the processed
このとき、紫外線照射時もインクジェット印刷時も基板7の1つの角を基準に紫外線照射位置及び印刷位置を合わせており、それぞれの位置合わせ精度は±0.5mmの精度であった。また、インクジェットヘッド103におけるノズルピッチは254μmで、印刷解像度4800dpi(最小ピッチ5.29μm)であり、インク吐出量は8pLであり、着弾径aは60μmである。したがって、以下のように式(I)を満足する。
q−w=85−40=45μm<a=60μm
a=60μm<2q−w=2×85−40=130μm
また、アライメントマークN1へ印刷するインクジェットパターンのピッチpは79.375μmとした。そのため、高表面エネルギーパターンとインクジェットパターンとのアライメント位置ズレを5.625μmの精度で計測できる。
At this time, the ultraviolet irradiation position and the printing position were aligned with respect to one corner of the
q−w = 85−40 = 45 μm <a = 60 μm
a = 60 μm <2q−w = 2 × 85−40 = 130 μm
The pitch p of the ink jet pattern printed on the alignment mark N1 was 79.375 μm. Therefore, the alignment position shift between the high surface energy pattern and the inkjet pattern can be measured with an accuracy of 5.625 μm.
インクジェットのテスト印刷した結果から基板7の位置ズレ(ステージ102におけるX,Y方向の位置ズレ及びステージ平面上の回転量を含む)を算出し(前記ステップS33の工程)、前記仮に設定された印刷開始位置の補正を行った(前記ステップS34の工程)後、ゲート電極42のパターンを印刷した(前記ステップS35の工程)。その結果、インクのはみ出しがない良好なパターンのゲート電極42を形成することができた。
The positional deviation of the substrate 7 (including the positional deviation in the X and Y directions on the
以上の条件で、図20に示すゲート電極42を縦横200素子分配置した電極アレイを形成した。このとき、全ての電極ではみ出しが認められなかった。
Under the above conditions, an electrode array in which the
つぎに、作製したゲート電極42を縦横200素子分配置した電極アレイ上に、前記濡れ性変化材料を用いて積層し、ゲート電極42と位置あわせを行なって、ソース電極5a、ドレイン電極5bのパターンと、ゲート電極層42形成時に設けたアライメントマークN1と同じパターンのアライメントマークN2を紫外線露光した。ついで、インクジェット装置100に基板7をセットして、仮に設定された印刷開始位置を基準として、アライメントマークN2にナノメタルインクを用いたドットパターンのインクジェットのテスト印刷を行い、アライメント位置ズレ量を検出し、その検出結果に基づいて前記仮に設定された印刷開始位置を補正した後、ソース電極5a、ドレイン電極5bの配線パターンのインクジェット印刷を行った。最後に、実施例3と同様の条件で、半導体層6を形成した。
Next, the fabricated
ゲート電極42およびソース・ドレイン電極5a,5bはそれぞれショートすることなく良好な形状で形成されており、ゲート引出線を走査信号用のドライバーICに、ソース引出線をデータ信号用のドライバーに接続し駆動したところ、データ信号及び走査信号に応じたトランジスタを駆動することができた。
The
つぎに、以上のように作製したTFTアレイに、実施例4と同様の条件で電気泳動素子を貼り合わせて、表示装置を作製した。
この表示装置に対して、各電極に信号を入力して動作させたところ、全ての画素が良好なトランジスタ特性を示すため、良好な画像を表示することができた。
Next, an electrophoretic element was bonded to the TFT array produced as described above under the same conditions as in Example 4 to produce a display device.
When this display device was operated by inputting a signal to each electrode, all the pixels showed good transistor characteristics, and thus a good image could be displayed.
なお、これまで本発明を図面に示した実施形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。 Although the present invention has been described with the embodiments shown in the drawings, the present invention is not limited to the embodiments shown in the drawings, and other embodiments, additions, modifications, deletions, etc. Can be changed within the range that can be conceived, and any embodiment is included in the scope of the present invention as long as the effects and advantages of the present invention are exhibited.
1 積層構造体
2 濡れ性変化層
2a 濡れ性変化層表面
3 高表面エネルギー部
4 低表面エネルギー部
5 導電層
5a,5b 一対の電極層(ソース・ドレイン電極)
6 半導体層
7 基板
8 マスク
11 固体
12,d 液滴
42 ゲート電極
51 マイクロカプセル
51a 酸化チタン粒子
51b アイソパー
52 ポリカーボネート基板
53 透明電極
54 PVAバインダー
71 第一の材料
72 第二の材料
100 インクジェット装置
102 ステージ
103 インクジェットヘッド(ヘッド)
104 X軸方向移動機構
105 Y軸方向移動機構
106 制御装置
107 X軸方向駆動軸
108 X軸方向駆動モータ
109 Y軸方向駆動軸
110 Y軸方向駆動モータ
200 ブラックマトリクス
222 青色の着色部分
223 緑色の着色部分
224 赤色の着色部分
D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,D8,D9,D10 ドットライン
I 印刷領域
L 主鎖
L1,L2,L3,L4,L5,L6,L7,L8,L9,L10,La、Lb,Lc,Ld,Le,Lf,Lg,Lh,Li,LH 高表面エネルギーライン
M,M’,M'',N アライメントマスク
R 側鎖
DESCRIPTION OF
6
104 X-axis direction moving mechanism 105 Y-axis
Claims (9)
前記濡れ性変化層に、前記吐出ノズルから吐出される液滴の着弾幅に対応する幅の前記高表面エネルギー領域からなるラインが一定間隔のピッチqでストライプ状に配列されてなるアライメントマークを形成する工程と、
前記アライメントマークに対して前記ピッチqとは異なる間隔の印刷ピッチpで複数のドットラインとなるように前記吐出ノズルから吐出する際に、該複数のドットラインにおける所定のドットラインの目標着弾点の中心線が前記アライメントマークの所定のラインの中心線に一致するように、仮に設定された印刷開始位置から前記ヘッド及び/又は基板を走査して、前記吐出ノズルから前記アライメントマークに配線用インクの液滴を吐出して前記複数のドットラインを印刷するテスト印刷工程と、
前記複数のドットラインそれぞれに基づく印刷ラインごとの前記アライメントマークのラインからの配線用インクのはみ出し状態から、前記ドットラインとお互いの中心線が略一致する前記アライメントマークのラインを特定し、該ラインのライン配列における位置を検出する検出工程と、
前記検出結果を基に、前記印刷開始位置を調整する印刷位置調整工程と、
調整された印刷開始位置から前記ヘッドにより前記濡れ性変化層上に配線パターンを印刷するパターニング工程と、
を有する配線パターンの形成方法。 A wiring pattern is formed by discharging droplets of wiring ink from a head having a discharge nozzle onto a substrate having a wettability change layer in which a high surface energy region and a low surface energy region to be a wiring pattern are formed on the surface. A wiring pattern forming method for
On the wettability changing layer, an alignment mark is formed in which lines composed of the high surface energy region having a width corresponding to the landing width of the droplet discharged from the discharge nozzle are arranged in a stripe shape with a pitch q at a constant interval. And a process of
When discharging from the discharge nozzle so as to form a plurality of dot lines at a printing pitch p of an interval different from the pitch q with respect to the alignment mark, target landing points of predetermined dot lines in the plurality of dot lines The head and / or the substrate is scanned from a temporarily set print start position so that the center line coincides with the center line of the predetermined line of the alignment mark, and the ink for wiring is applied from the ejection nozzle to the alignment mark. A test printing step of ejecting droplets to print the plurality of dot lines;
The line of the alignment mark in which the center line of each of the dot lines and the alignment mark substantially coincides with each other from the protruding state of the wiring ink from the line of the alignment mark for each printing line based on each of the plurality of dot lines, and the line A detection step of detecting a position in the line array of
Based on the detection result, a printing position adjustment step for adjusting the printing start position;
A patterning step of printing a wiring pattern on the wettability changing layer by the head from the adjusted print start position;
A method of forming a wiring pattern having
q−w<a<2q−w ・・・(I) 5. The wiring pattern according to claim 3, wherein when the line width of the alignment mark is w and the landing droplet diameter of the wiring ink constituting the dot line is a, the relationship of the following formula (I) is satisfied. Forming method.
q-w <a <2q-w (I)
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