JP2012005970A - Method of forming line by inkjet method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of forming a line capable of forming a line having excellent linearity by an inkjet method without using a bank or a mask.SOLUTION: This method of forming a line is used for forming a linear line on a substrate by ejecting two or more droplets of an ink composition from a nozzle by an inkjet method. In the method of forming a line, contact angles θ (°) between a substrate and the droplets and landing diameters D (μm) of the droplets having landed on the substrate are previously obtained, the landing pitches p (μm) of the droplets on the substrate are controlled, and the line is formed so that p/D is included in a region surrounded by three expressions of the following expressions (1) to (3). Expression (1): p/D=0.0045×θ+0.7326, expression (2): p/D=0.0209×θ+0.0672, expression (3): θ=0.

Description

この発明は、インクジェット法によって基板上にインキ組成物の液滴を吐出して、直線状のラインを形成するライン形成方法に関する。   The present invention relates to a line forming method for forming a straight line by discharging a droplet of an ink composition onto a substrate by an ink jet method.

インクジェットプリンター等を用いたインクジェット法は、従来の紙媒体への出力手段としてのみならず、カラーフィルターにおける各画素の形成や、導電性インキを吐出してプリント配線基板を作製するなど、近年では、半導体デバイス等の電子デバイス分野における利用も高まっている。   The inkjet method using an inkjet printer or the like is not only used as an output means to a conventional paper medium, but also in the formation of each pixel in a color filter, and producing a printed wiring board by discharging conductive ink. The use in the field of electronic devices such as semiconductor devices is also increasing.

これは、インクジェット法が、ノズルから吐出される液滴の量や、吐出位置を制御する点で優れていることに起因するものであり、今後さまざまな分野でその利用が広がることが予想される。   This is due to the fact that the inkjet method is superior in controlling the amount of droplets discharged from the nozzle and the discharge position, and its use is expected to expand in various fields in the future. .

ところで、カラーフィルターの画素形成のように、隔壁等で区画された所定の領域内に液滴を吐出するような場合には何ら問題にならないが、例えばプリント配線基板の回路を形成するような場合には、所定のマスクを介してラインを形成する必要があり、直接基板上に液滴を吐出して回路等を形成するのは難しいとされてきた。すなわち、隔壁等のバンクやマスク等で区画された領域に液滴を吐出するような場合には、互いに隣接する液滴同士が集合して所定の塗膜を形成するため、その表面の凹凸や、液滴間の接合部分等が問題になることはない。そのため、例えば特許文献1にあるように、基板上に予めバンクを形成し、そのバンク間に液滴を吐出するようにして、電子デバイスを作製する方法が提案されている。また、特許文献2のように、遮光性を有する隔壁を備えた基板上に、所定の樹脂材料を含んだ液滴を吐出していく技術も、上記のような考え方に基づくものである。   By the way, there is no problem when droplets are ejected into a predetermined area partitioned by partition walls, as in the case of forming a pixel of a color filter. For example, when a circuit of a printed wiring board is formed. In this case, it is necessary to form a line through a predetermined mask, and it has been difficult to form a circuit or the like by directly discharging droplets onto a substrate. In other words, when droplets are ejected to a region partitioned by a bank such as a partition wall or a mask, the adjacent droplets gather to form a predetermined coating film. In addition, the junction between the droplets does not become a problem. Therefore, for example, as disclosed in Patent Document 1, a method has been proposed in which banks are formed in advance on a substrate and droplets are ejected between the banks to manufacture an electronic device. Further, as in Patent Document 2, a technique for ejecting droplets containing a predetermined resin material onto a substrate having a light-shielding partition is also based on the above-described concept.

ところが、バンクやマスクを使わずに、直線状のラインを形成しようとすると、所定のピッチで吐出された液滴が基板上で濡れ広がり、隣接する液滴と合一しながら、特定の方向に伸びていくことになる。その際、液滴同士の距離が開き過ぎてしまうと、いわゆるジャギーと呼ばれるような、1滴の周期で液滴による凹凸が形成されてしまうことがある。逆に、液滴同士の距離が近くなり過ぎてしまうと、後から吐出された液滴が、先に基板上に着弾した液滴に吸収されて特定部分に液滴が集中することがあり、いわゆるバルジと呼ばれるような、液滴の不均一な濡れ広がりが形成されてしまうことがある。そのため、このような現象を避けるためにも、基板に直線状のラインを形成しようとする場合には、バンクの形成やマスクの使用が必要とされてきた。しかしながら、これらを予め形成することはコストアップにつながるばかりか、製造工程の短縮の観点からも望ましくない。そのため、バンクの形成やマスクを不要として、直接基板上にラインを形成できる技術の確立が望まれている。   However, if a straight line is formed without using a bank or a mask, the droplets ejected at a predetermined pitch spread out on the substrate and merge with adjacent droplets in a specific direction. It will grow. At that time, if the distance between the droplets becomes too large, unevenness due to the droplets may be formed at a period of one droplet, so-called jaggy. Conversely, if the distance between the droplets becomes too close, the droplets ejected later may be absorbed by the droplets that have landed on the substrate first, and the droplets may concentrate on a specific part, In some cases, so-called bulges, non-uniform wetting and spreading of droplets may be formed. Therefore, in order to avoid such a phenomenon, it has been necessary to form a bank and use a mask when forming a straight line on the substrate. However, forming these in advance not only leads to an increase in cost, but is also undesirable from the viewpoint of shortening the manufacturing process. Therefore, establishment of a technique capable of forming a line directly on a substrate without forming a bank or a mask is desired.

そこで、例えば、特許文献3では、隣り合う2滴以上で構成される液滴をひとつの組みとして管理し、複数の組みを基板上に着弾させる際、隣り合う組みの端の液滴との間に隙間を設けることで、基板上での濡れ広がりを利用してラインを形成する方法が提案されている。このようにして液滴を組みで管理することで、ジャギーやバルジの発生する確率を減らすような試みがなされている。   Therefore, for example, in Patent Document 3, when two or more adjacent droplets are managed as one set, and a plurality of sets are landed on a substrate, the gap between the droplets at the ends of the adjacent sets is determined. A method has been proposed in which a line is formed using a wet spread on a substrate by providing a gap in the substrate. In this way, attempts have been made to reduce the probability of jaggies and bulges by managing droplets in pairs.

特開2003−317945号公報JP 2003-317945 A 特開2009−244406号公報JP 2009-244406 A 特開2009−233612号公報JP 2009-233612 A

しかしながら、特許文献3で提案されている方法は、ジャギーやバルジの発生確率を減らすことはできても、これらの現象を根本的に解消しながらライン形成できるようになるものではない。そのため、実際には、基板上に液滴を吐出してラインを形成して、ジャギーやバルジの発生を確認しながら、液滴の着弾ピッチ等を調整しなければならず、作業に負担が掛かるばかりか、良好な直線性を有したラインを形成できるようにする、その再現性の点でも問題が残る。   However, although the method proposed in Patent Document 3 can reduce the occurrence probability of jaggies and bulges, it does not enable line formation while fundamentally eliminating these phenomena. Therefore, in reality, it is necessary to adjust the droplet landing pitch while checking the occurrence of jaggies and bulges by ejecting droplets onto the substrate to form a line, which puts a burden on the work. In addition, there remains a problem in terms of the reproducibility of enabling the formation of a line having good linearity.

そこで、本発明者等は、バンクやマスクを使用しないで、ジャギーやバルジの発生を抑制しながら、良好な直線性を有したラインを形成する技術について試行錯誤を重ねた結果、基板上での液滴の接触角、基板上に着弾した液滴の着弾径、及び基板上での液滴の着弾ピッチの3つのパラメーターによるライン形状に及ぼす関係性を見出し、これらのパラメーターを使った関係式に基づけば、予め基板上に形成されるライン形状を予測することが可能となって、これまでの作業を大幅に改善できると共に、良好な直線性を有したラインを再現性良く描けるようになることから、本発明を完成するに至った。   Therefore, the present inventors have repeated trial and error on a technique for forming a line having good linearity while suppressing the occurrence of jaggies and bulges without using a bank or a mask. The relationship between the contact angle of the droplet, the landing diameter of the droplet landed on the substrate, and the landing pitch of the droplet on the substrate on the line shape by three parameters was found, and a relational expression using these parameters was obtained. Based on this, it is possible to predict the shape of the line formed on the substrate in advance, which can greatly improve the work so far and draw lines with good linearity with good reproducibility. Thus, the present invention has been completed.

したがって、本発明の目的は、インクジェット法により、バンクやマスクを使用しないで、良好な直線性を有したラインを形成することができる、ライン形成の方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a line forming method capable of forming a line having good linearity by using an ink jet method without using a bank or a mask.

すなわち、本発明は、インクジェット法により、インキ組成物の液滴をノズルから2以上吐出して、基板上に直線状のラインを形成するライン形成方法であり、予め、基板と液滴との接触角θ(°)、及び、基板上に着弾した液滴の着弾径D(μm)を求め、基板上での液滴の着弾ピッチp(μm)を制御して、p/Dが、下記式(1)〜(3)の3式で囲まれた領域内に含まれるようにしてラインを形成することを特徴とする、インクジェット法によるライン形成方法である。
式(1):p/D=0.0045×θ+0.7326
式(2):p/D=0.0209×θ+0.0672
式(3):θ=0
That is, the present invention is a line forming method in which two or more ink composition droplets are ejected from a nozzle by an ink jet method to form a linear line on a substrate. The angle θ (°) and the landing diameter D (μm) of the droplet landed on the substrate are obtained, and the landing pitch p (μm) of the droplet on the substrate is controlled. A line forming method by an ink jet method, wherein the line is formed so as to be included in a region surrounded by the three formulas (1) to (3).
Formula (1): p / D = 0.0045 × θ + 0.7326
Formula (2): p / D = 0.0209 × θ + 0.0672
Formula (3): θ = 0

また、本発明は、基板の表面を撥液処理又は親液処理して、前記接触角θ(°)を調整した上で、ラインを形成することを特徴とする、上記に記載のインクジェット法によるライン形成方法である。   In addition, the present invention provides the ink jet method according to the above, wherein the line is formed after adjusting the contact angle θ (°) by subjecting the surface of the substrate to a liquid repellent treatment or a lyophilic treatment. This is a line forming method.

本発明におけるインクジェット法によるライン形成方法によれば、予め基板上に形成されるライン形状を予測することが可能になり、バンクやマスク等を使用せずに、ジャギーやバルジの発生を抑制しながら、良好な直線性を有したラインを形成することができる。そのため、これまで、実際に基板上にラインを形成してみてから、液滴の着弾ピッチを調整したり、インキ組成物の吐出量を制御して着弾径を調整するなどの手間が省けることから、その作業を大幅に改善することができ、しかも、良好な直線性を有したラインを再現性良く形成することができるようになる。   According to the line forming method by the ink jet method in the present invention, it becomes possible to predict the line shape formed on the substrate in advance, while suppressing the occurrence of jaggies and bulges without using banks or masks. A line having good linearity can be formed. Therefore, it is possible to save time and effort such as adjusting the landing pitch of droplets and adjusting the landing diameter by controlling the discharge amount of the ink composition after actually forming a line on the substrate. The operation can be greatly improved, and a line having good linearity can be formed with good reproducibility.

図1は、本発明におけるライン形成に必要なp/Dの領域を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing a p / D region necessary for line formation in the present invention. 図2は、θ/2法により基板と液滴との接触角θを算出する際の模式説明図である。FIG. 2 is a schematic explanatory diagram when the contact angle θ between the substrate and the droplet is calculated by the θ / 2 method. 図3は、基板に着弾した液滴の着弾径Dと着弾ピッチpとの関係を示す模式説明図である。FIG. 3 is a schematic explanatory view showing the relationship between the landing diameter D of the droplets landed on the substrate and the landing pitch p. 図4は、接触角θと関係式p/wとの関係を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the relationship between the contact angle θ and the relational expression p / w. 図5は、本発明におけるライン形成に必要なp/Dの領域を示すグラフに実施例および比較例を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing an example and a comparative example in a graph showing a p / D region necessary for line formation in the present invention.

先ず、本発明において、インクジェット法によってラインを形成する際に用いるインクジェット装置については、インキ組成物の吐出液量が調整可能なものであれば特に制限はないが、例えば、コニカミノルタIJ製のインクジェットヘッド(KM512S[4pL/drop],KM512L[42pL/drop])が好適である。また、リニアエンコーダーによる吐出位置制御可能な高精度XYステージ(分解能0.5μm)を有していれば、任意にインクジェット吐出ピッチを規定できるのでより好ましい。   First, in the present invention, the ink jet apparatus used for forming a line by the ink jet method is not particularly limited as long as the discharge amount of the ink composition can be adjusted. For example, an ink jet manufactured by Konica Minolta IJ Heads (KM512S [4pL / drop], KM512L [42pL / drop]) are suitable. In addition, it is more preferable to have a high-precision XY stage (resolution 0.5 μm) that can control the discharge position by a linear encoder because the ink jet discharge pitch can be arbitrarily defined.

一般的によく用いられる圧電素子のインクジェットヘッドにおいて、安定的に液滴が形成されるインキ組成物の物性は、ヘッドの構成によっても異なるが、ヘッド内部における温度において、粘度が3mPa・sec〜150mPa・secであるのが良く、好ましくは4mPa・sec〜30mPa・secであるのが良い。粘度の値がこれよりも大きくなると液滴を吐出ができなくなり、反対に、粘度の値がこれよりも小さくなると液滴の吐出量が安定しない。また、ヘッド内部の温度は、用いるインキ組成物の安定性によっても異なるが、室温20℃〜45℃で用いるのが望ましい。なかでも、インキ組成物中の固形分を多くして膜厚を向上させるためには、安定吐出可能な粘度にするために35〜40℃程度の温度が一般に採用される。   In general, an ink jet head of a piezoelectric element, the physical properties of an ink composition in which droplets are stably formed vary depending on the configuration of the head, but the viscosity is 3 mPa · sec to 150 mPa at the temperature inside the head. -It is good that it is sec, Preferably it is 4mPa * sec-30mPa * sec. When the viscosity value is larger than this, it becomes impossible to discharge the droplets. Conversely, when the viscosity value is smaller than this value, the discharge amount of the droplets is not stable. Further, the temperature inside the head varies depending on the stability of the ink composition to be used, but it is desirable to use it at room temperature of 20 ° C to 45 ° C. In particular, in order to increase the solid content in the ink composition and improve the film thickness, a temperature of about 35 to 40 ° C. is generally employed in order to obtain a stable dischargeable viscosity.

本発明において、予め、インキ組成物の液滴と基板との接触角θ(°)を求める際には、以下の方法により算出することができる。すなわち、接触角θは、基板着弾後の液滴の濡れ広がり直径(着弾径)Dと、インクジェット吐出量vとから、θ/2法により算出される。この様子を図2に模式的に示す。例えば、光干渉式3D形状観察装置等によって基板着弾直後の液滴濡れ広がり直径Dを測定し、下記式(4)により規定した吐出量v(ノズルから吐出された1滴の液滴量)となるような液滴高さhを求め、さらに式(5)より接触角θを求めることができる。

Figure 2012005970
In the present invention, when the contact angle θ (°) between the ink composition droplet and the substrate is obtained in advance, it can be calculated by the following method. That is, the contact angle θ is calculated by the θ / 2 method from the wetting spread diameter (landing diameter) D of the droplet after landing on the substrate and the inkjet discharge amount v. This is schematically shown in FIG. For example, the droplet wetting spread diameter D immediately after landing on the substrate is measured by an optical interference type 3D shape observation device or the like, and the ejection amount v (the amount of one droplet ejected from the nozzle) defined by the following equation (4): The droplet height h can be obtained, and the contact angle θ can be obtained from the equation (5).
Figure 2012005970

以下、本発明のインクジェット法によるライン形成方法について、具体的に説明する。
インキ組成物をインクジェット装置のインクジェットヘッド給液ビン等に仕込み、描画ステージ上に基板をセットし、インクジェットヘッド吐出面と基板とのクリアランスを0.1〜数mmの任意の距離として、例えば、描画ステージのX軸を固定した状態でY軸を駆動させると同時に、任意のインクジェット吐出ピッチにて液滴を吐出させることで直線性良好なライン描画を行う。
Hereinafter, the line forming method by the ink jet method of the present invention will be specifically described.
The ink composition is charged into an ink jet head liquid supply bin of an ink jet apparatus, a substrate is set on a drawing stage, and the clearance between the ink jet head ejection surface and the substrate is set to an arbitrary distance of 0.1 to several mm, for example, drawing The Y axis is driven while the X axis of the stage is fixed, and at the same time, a line is drawn with good linearity by discharging droplets at an arbitrary inkjet discharge pitch.

この際、直線性良好なライン描画条件を設定するために、先ず、基板とインキ組成物との濡れ性を評価することを目的に、図3に示すように、インクジェットヘッドのノズルから吐出される液滴の着弾ピッチ(インクジェット吐出ピッチ)pをp/D>1となる領域で、すなわち液滴同士が結合しない程度に十分離れた間隔を空けてドットを形成し、実体顕微鏡および光干渉式3D形状観察装置によって濡れ広がり径(着弾径)Dを測定する。そして、基板に着弾して濡れ広がった状態の液滴の着弾径Dと、インクジェットヘッドのノズルから吐出された液滴の1滴の吐出量vとから、前述の接触角算出方法の式(4)より液滴高さhを求め、さらに式(5)より接触角θを求めるようにする。   At this time, in order to set a line drawing condition with good linearity, first, for the purpose of evaluating the wettability between the substrate and the ink composition, as shown in FIG. In a region where the droplet landing pitch (inkjet discharge pitch) p is p / D> 1, that is, a dot is formed with a sufficient distance so that the droplets do not combine with each other. A wetting spread diameter (landing diameter) D is measured by a shape observation device. Then, from the landing diameter D of the droplet that has landed on the substrate and spread wet, and the ejection amount v of one droplet of the droplet ejected from the nozzle of the inkjet head, the above formula (4) ) To obtain the droplet height h, and further to obtain the contact angle θ from the equation (5).

接触角θが確認できたところで、インクジェットヘッドのノズルから吐出された液滴の着弾ピッチpと着弾径Dとの関係式p/Dが、図1に示したように、下記式(1)、式(2)、及び式(3)で囲まれた領域内に納まるように設定することで、直線性良好なライン描画が行える。図1において、接触角θが低い領域では、インクジェット吐出ピッチに関して広いマージンを取ることができるが、接触角θが高い領域ではインクジェット吐出ピッチのマージンは狭くなる。もし、式(1)、式(2)、及び式(3)で囲まれた領域内に吐出ピッチを見出せない場合には、基板表面に対してDeep-UV処理等の撥液処理又は親液処理を施して、接触角θの値を変化させることで、新たにインクジェット吐出ピッチを設定するようにしても良い。
式(1):p/D=0.0045×θ+0.7326
式(2):p/D=0.0209×θ+0.0672
式(3):θ=0
When the contact angle θ has been confirmed, the relational expression p / D between the landing pitch p of the droplets ejected from the nozzles of the inkjet head and the landing diameter D, as shown in FIG. A line drawing with good linearity can be performed by setting so as to be within the region surrounded by the equations (2) and (3). In FIG. 1, in the region where the contact angle θ is low, a wide margin can be taken with respect to the ink jet discharge pitch, but in the region where the contact angle θ is high, the ink jet discharge pitch margin becomes narrow. If the discharge pitch cannot be found in the area surrounded by the formulas (1), (2), and (3), the substrate surface is subjected to a liquid repellent treatment such as deep-UV treatment or a lyophilic solution. The inkjet discharge pitch may be newly set by performing processing and changing the value of the contact angle θ.
Formula (1): p / D = 0.0045 × θ + 0.7326
Formula (2): p / D = 0.0209 × θ + 0.0672
Formula (3): θ = 0

ところで、上記式(1)及び(2)は、本発明者等が種々の実験によりライン良否の限界領域を確認し、解析して得られたものである。このうち式(1)と式(2)は、ライン良否判断基準により決定した“波形ライン”、“直線性良好なライン”、及び“バルジ”の境界を示すものである。この確認方法とは、ある接触角に対して、同一基板上に着弾ピッチpを変化させてラインを描画していくことで、ラインの状態を評価して、確認したものである。式(1)〜(3)で囲まれて形成された領域は、接触角が低くい領域では直線性良好な領域が広く、接触角が高くなるにしたがって直線性良好な領域が狭くなることを示している。すなわち、本発明では、これらの式(1)〜(3)で囲まれた領域(iii)に納まるようにp/Dを設定することで、バンクやマスクを使用しないで良好な直線性を有したラインを形成することができる。この領域(iii)は、式(1)〜(3)のそれぞれの直線上の点(式に含まれる点)を含むものとする。p/Dが式(1)より上方側の領域(i)に外れると、ジャギーと呼ばれるような波形状のラインが形成されてしまう。一方、p/Dが式(2)より下方側の領域(ii)に外れると、バルジと呼ばれるような不均一に液滴が濡れ広がる結果となり、やはり良好な直線ライン形状が得られない。なお、p/D>1の領域では、正しくラインが結ばれずに、インクジェット装置のノズルから吐出された液滴がドットを形成してしまう。また、式(1)と式(2)が交わるθ以上であって、かつ、p/D>1の領域では、液滴同士が分裂してラインにならない。   By the way, the above formulas (1) and (2) are obtained by the inventors confirming and analyzing the limit region of line quality by various experiments. Of these, Equations (1) and (2) indicate the boundaries of “waveform line”, “line with good linearity”, and “bulge” determined according to the criteria for determining whether or not the line is good. This confirmation method is performed by evaluating and confirming the state of the line by drawing the line by changing the landing pitch p on the same substrate for a certain contact angle. In the region formed by the expressions (1) to (3), the region with good linearity is wide in the region where the contact angle is low, and the region with good linearity becomes narrower as the contact angle increases. Show. That is, in the present invention, by setting p / D so as to fall within the region (iii) surrounded by these formulas (1) to (3), it has good linearity without using a bank or a mask. Line can be formed. This region (iii) includes points (points included in the formula) on the respective straight lines of the formulas (1) to (3). When p / D deviates from the region (i) above the formula (1), a wave-shaped line called jaggy is formed. On the other hand, when p / D is out of the region (ii) below the formula (2), the result is that the droplets spread out in a non-uniform manner called a bulge, and a good linear line shape cannot be obtained. Note that in the region of p / D> 1, the lines are not connected correctly, and the droplets ejected from the nozzles of the ink jet apparatus form dots. Further, in the region where θ (1) and (2) cross each other and θ and p / D> 1, the droplets are split and do not form a line.

また、本発明の方法により形成するラインの幅wは、原則、液滴吐出量、着弾ピッチ、接触角(濡れ性)によって制御可能であり、本発明によれば、任意の幅wで直線性良好なラインを形成することができる。本発明によって形成されるライン幅wについて、好適には60μm〜500μmであるのが良い。   In addition, the width w of the line formed by the method of the present invention can be controlled in principle by the droplet discharge amount, the landing pitch, and the contact angle (wetting property). A good line can be formed. The line width w formed by the present invention is preferably 60 μm to 500 μm.

また、ライン幅wと接触角θの関係について、実験的に求めることができ、図4に示すような相関があることが分かった。図4におけるa線とb線に囲まれた領域において、直線性の良好なラインを形成することができる。すなわち、図4から所望のライン幅wのラインを形成するための適切な着弾ピッチp及び接触角θを求めることができる。この図4に示した関係性は、好適には上記ライン幅条件内で成り立つ。図4の境界領域を形成するa線、及びb線については、以下のようにして求めることができる。上述した図1では、ある接触角において濡れ広がり径が決まり、直線性良好なライン領域の上限・下限での着弾ピッチが決まる。そのときの接触角と着弾ピッチとから、実験により線幅の最大値(b線上:pの最小値)・最小値(a線上:pの最大値)が求まり、その結果をp/wの形で示したものが図4である。   Further, the relationship between the line width w and the contact angle θ can be obtained experimentally, and it has been found that there is a correlation as shown in FIG. In the region surrounded by the a line and the b line in FIG. 4, a line with good linearity can be formed. That is, an appropriate landing pitch p and contact angle θ for forming a line having a desired line width w can be obtained from FIG. The relationship shown in FIG. 4 is preferably satisfied within the line width condition. The a line and b line forming the boundary region in FIG. 4 can be obtained as follows. In FIG. 1 described above, the wetting and spreading diameter is determined at a certain contact angle, and the landing pitch at the upper and lower limits of the line region having good linearity is determined. From the contact angle and the landing pitch at that time, the maximum value of line width (on line b: minimum value of p) and minimum value (on line a: maximum value of p) are obtained by experiment, and the result is expressed in the form of p / w. This is shown in FIG.

本発明において、ライン形成に用いられるインキ組成物の構成例としては、例えば、絶縁性、耐熱性等の特性を付与するための樹脂類とこれらを溶解する溶剤と、必要により添加される着色剤とで構成される。絶縁性、耐熱性等の特性を付与するための樹脂は、後述する溶剤に可溶性を有する樹脂であればよいが、光又は熱による硬化性を有する樹脂であってもよい。光又は熱硬化性を有するためには、(メタ)アクリル基、ビニル基等のエチレン性不飽和基、エポキシ基、オキセタン基等のオキシラン環を有する基などの官能基を導入することで光又は熱硬化性とすることができる。   In the present invention, examples of the composition of the ink composition used for line formation include, for example, resins for imparting properties such as insulation and heat resistance, a solvent for dissolving them, and a colorant added as necessary. It consists of. The resin for imparting characteristics such as insulation and heat resistance may be a resin that is soluble in a solvent described later, but may be a resin that is curable by light or heat. In order to have light or thermosetting properties, light or by introducing a functional group such as an ethylenically unsaturated group such as a (meth) acryl group or a vinyl group, a group having an oxirane ring such as an epoxy group or an oxetane group. It can be thermosetting.

また、光又は熱による硬化性とする際に、光又は熱に感応してラジカルを発生する光又は熱開始剤を添加することができる。これらは一般に知られているような、光又は熱開始剤を用いることができる。更に、その他の樹脂成分として、例えば、光又は熱により硬化する官能基を有する樹脂と架橋反応が可能な官能基を有する化合物を添加することができる。これら架橋可能な官能基を有する化合物を添加することで、前記官能基を有する樹脂と反応し硬化させることで3次元架橋構造を形成し、インクジェット描画により形成したラインの強度及び密着性を向上させることができる。   Moreover, when making it sclerosis | hardenability by light or a heat | fever, the light or the thermal initiator which responds to light or a heat | fever and generate | occur | produces a radical can be added. These can use light or thermal initiators as generally known. Furthermore, as another resin component, for example, a compound having a functional group capable of crosslinking reaction with a resin having a functional group that is cured by light or heat can be added. By adding a compound having a functional group capable of crosslinking, a three-dimensional crosslinked structure is formed by reacting and curing with the resin having the functional group, thereby improving the strength and adhesion of a line formed by inkjet drawing. be able to.

前記樹脂類を溶解させる溶剤としては、インクジェット法に適した溶媒を用いることができるが、インクジェットヘッドの閉塞を防止する観点から、好ましくは沸点が140℃以上、更に好ましくは沸点が200℃以上の溶剤を用いるのがよい。なお、溶解性を向上させる目的で、低沸点の溶剤との混合溶剤としてもよいが、上記高沸点溶剤が溶剤成分中50%以上とすることが好ましい。また、着色剤としては、染料、顔料など公知のものを用いることができる。着色目的以外に、インク組成物にチキソ性を付与する目的でシリカ等の充填材を配合するようにしてもよい。   As the solvent for dissolving the resins, a solvent suitable for the ink jet method can be used. From the viewpoint of preventing the clogging of the ink jet head, the boiling point is preferably 140 ° C. or higher, more preferably 200 ° C. or higher. It is preferable to use a solvent. For the purpose of improving the solubility, a mixed solvent with a low boiling point solvent may be used, but the high boiling point solvent is preferably 50% or more in the solvent component. Moreover, as a coloring agent, well-known things, such as dye and a pigment, can be used. In addition to the purpose of coloring, a filler such as silica may be blended for the purpose of imparting thixotropy to the ink composition.

ライン形成に用いられる基板については特に制限はないが、好ましくは表面が均質で平滑な表面を有するものであるのがよく、例えば、ガラス、シリコンウエハー、プラスチック基板等が挙げられるが特にこれらに制限されない。また、上述したように、必要によって基板表面は、アセトン等の揮発性溶剤による洗浄処理、フッ素系撥液剤等による撥液処理、或いはDeep-UV処理等の親液性処理を施すことができる。   The substrate used for line formation is not particularly limited, but preferably has a uniform and smooth surface, and examples thereof include glass, silicon wafers, plastic substrates, etc. Not. Further, as described above, the substrate surface can be subjected to a lyophilic process such as a cleaning process with a volatile solvent such as acetone, a liquid repellent process with a fluorine-based liquid repellent, or a deep-UV process, if necessary.

以下、実施例等に基づき本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの内容に制限されるものではない。なお、以下の実施例及び比較例で使用したインクジェット装置等については、次のとおりである。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically based on examples and the like, but the present invention is not limited to these contents. The ink jet devices used in the following examples and comparative examples are as follows.

<インクジェット装置>
下記実施例で使用したインクジェット装置には、液滴量42pL/dropを吐出可能なコニカミノルタIJ製ピエゾ素子駆動型インクジェットヘッド(KM512L)が取り付けてあり、リニアエンコーダーによる吐出位置制御可能な高精度XYステージ(分解能0.5μm)を備え、所定のインクジェット吐出ピッチ(着弾ピッチp)を規定できる。
<Inkjet device>
The inkjet device used in the following example is equipped with a Konica Minolta IJ Piezo-element Driven Inkjet Head (KM512L) capable of ejecting a droplet volume of 42pL / drop, and a highly accurate XY capable of controlling the ejection position with a linear encoder. A stage (resolution 0.5 μm) is provided, and a predetermined inkjet discharge pitch (landing pitch p) can be defined.

<インク組成物の調製>
アルカリ現像製光硬化樹脂V-259ME(新日鐵化学株式会社製、固形分56.5%、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート溶媒)200部、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとジペンタエリスリトールペンタアクリレートとの混合物DPHA(日本化薬社製)50部、ビフェニル型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン社製 YX4000HK)25部、イルガキュア907(チバジャパン製)5部、4,4’‐N,N-ジエチル-4,4’-ジフェニルEAB-F(保土ヶ谷化学製)0.8部、シランカップリング剤S-510(チッソ製)1.9部、シリコン系界面活性剤BYK325又はBYK330(ビッグケミジャパン製)0.5部、及びジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート608部を均一に混合した。これを0.2μmマイクロフィルターによってろ過して、固形分濃度22wt%、粘度11.3mPa・sec(23℃)、及び密度1049kg/m3(23℃)の試験用のインク組成物を調製した。
<Preparation of ink composition>
Alkaline developing photo-curing resin V-259ME (manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd., solid content 56.5%, propylene glycol methyl ether acetate solvent) 200 parts, mixture DPHA of dipentaerythritol hexaacrylate and dipentaerythritol pentaacrylate (Japan) 50 parts by Kayaku Co., Ltd., 25 parts by biphenyl type epoxy resin (YX4000HK by Japan Epoxy Resin), 5 parts by Irgacure 907 (by Ciba Japan), 4,4'-N, N-diethyl-4,4'-diphenyl 0.8 parts of EAB-F (Hodogaya Chemical), 1.9 parts of silane coupling agent S-510 (manufactured by Chisso), 0.5 parts of silicon surfactant BYK325 or BYK330 (manufactured by Big Chemi Japan), and 608 parts of diethylene glycol monoethyl ether acetate Were mixed uniformly. This was filtered through a 0.2 μm microfilter to prepare a test ink composition having a solid content concentration of 22 wt%, a viscosity of 11.3 mPa · sec (23 ° C.), and a density of 1049 kg / m 3 (23 ° C.).

<基板>
基板は5インチサイズのガラス基板(厚さ0.7mm)およびSiウエハー(厚さ0.7mm)を用意し、ガラス基板はアセトン洗浄のみをしたもの(ガラス基板1)と、その後にフッ素系撥液剤(αFA-70D6:ダイキン工業製)を用いて撥液処理を施したもの(ガラス基板2)をそれぞれ用意した。また、Siウエハーには主要波長254nmの短波長紫外線照射装置(オーク製作所製、VUM-3073)を用い、Deep-UV処理を施した。なお、このDeep-UV処理は、主要波長254nm(それ以下の波長も照射。例えば185nm)の短波長紫外線照射装置(オーク製作所製、VUM-3073)を用いて、基板表面にある有機成分の汚れ等を除去した。
<Board>
The substrate is a 5-inch glass substrate (thickness 0.7 mm) and a Si wafer (thickness 0.7 mm). The glass substrate is cleaned only with acetone (glass substrate 1), followed by a fluorine-based liquid repellent ( αFA-70D6 (manufactured by Daikin Industries) was used to prepare a liquid-repellent treatment (glass substrate 2). In addition, the Si wafer was subjected to deep-UV treatment using a short wavelength ultraviolet irradiation device (manufactured by Oak Manufacturing Co., Ltd., VUM-3073) having a main wavelength of 254 nm. This Deep-UV treatment uses a short-wavelength ultraviolet irradiation device (VUM-3073, manufactured by Oak Manufacturing Co., Ltd.) with a main wavelength of 254 nm (even shorter wavelengths, such as 185 nm) to stain organic components on the substrate surface. Etc. were removed.

<接触角の測定>
先に調整したインク組成物をインクジェット装置のインクジェットヘッド給液ビンに仕込み、描画ステージ上に基板をセットし、インクジェットヘッド吐出面と基板とのクリアランスを0.5mmとし、X軸を固定した状態でY軸を駆動させて、基板に着弾した液滴同士が接触しないように、十分に距離のあるインクジェット吐出ピッチ(着弾ピッチ)pにて液滴を吐出させることでドットを形成し、実体顕微鏡および光干渉式3D形状観察装置にて濡れ広がり径(着弾径)Dを測定した。この濡れ広がり径Dと液滴の1滴あたりの吐出量vから、前述の接触角算出方法の式(4)より液滴高さhを求め、さらに式(5)より接触角θを求めた。
<Measurement of contact angle>
The previously prepared ink composition is charged into an ink jet head liquid supply bottle of an ink jet apparatus, a substrate is set on a drawing stage, the clearance between the ink jet head ejection surface and the substrate is 0.5 mm, and the X axis is fixed. Dots are formed by driving the shaft and ejecting droplets at a sufficiently long inkjet ejection pitch (landing pitch) p so that the droplets that have landed on the substrate do not come into contact with each other. The wetting spread diameter (landing diameter) D was measured with an interference type 3D shape observation apparatus. From the wetting spread diameter D and the discharge amount v per droplet, the droplet height h is obtained from the above equation (4) of the contact angle calculation method, and the contact angle θ is obtained from the equation (5). .

<ライン形状の良否判断>
1本のラインにおけるライン幅の最大値と最小値との中間の値をライン幅の平均値Nとしたときに、この平均値に対して、ライン幅の変動が±5%以内の範囲にあるときを直線性良好なラインとした。
<Quality judgment of line shape>
When an intermediate value between the maximum value and the minimum value of the line width in one line is defined as the average value N of the line width, the fluctuation of the line width is within ± 5% of the average value. Time was defined as a line with good linearity.

[実施例1]
撥液処理が施されたガラス基板2に対し、準備したインク組成物を用いて、上記のようにして濡れ広がり径D、及び接触角θを求めた。次いで、図5に示したように、式(1)、式(2)、式(3)で囲まれた領域iiiにp/Dが納まるように、インクジェット吐出ピッチpを75μmに設定し、マスクレスで線幅w=69.6μmの直線を描画した。この実施例1に係るライン形成の条件について、表1に示す。
[Example 1]
Using the prepared ink composition, the wet spread diameter D and the contact angle θ were determined for the glass substrate 2 subjected to the liquid repellent treatment as described above. Next, as shown in FIG. 5, the inkjet discharge pitch p is set to 75 μm so that the p / D is contained in the region iii surrounded by the expressions (1), (2), and (3), and the mask A straight line having a line width w = 69.6 μm was drawn with less. Table 1 shows the line formation conditions according to Example 1.

上記の条件で形成したラインについて、実体顕微鏡および光干渉式3D形状観察装置によってライン形状を観察したところ、バルジやジャギーは確認されず、また、上記の良否判断に従って評価したところ、直線性が良好なラインが形成された。   The line formed under the above conditions was observed with a stereomicroscope and an optical interference type 3D shape observation apparatus. As a result, bulges and jaggies were not confirmed, and when evaluated according to the above good / bad judgment, the linearity was good. A good line was formed.

上記でラインを形成した基板について、ホットプレートを用いて80℃×3minの条件で、ラインを形成したインク組成物から溶剤を乾燥させた後、更に、ポストベーク(オーブン230℃×30min)して硬化処理を行った。その結果、インクジェット装置で描いた状態とほぼ同様に、良好な直線性を保持した硬化ラインが最終的に得られた。   About the board | substrate which formed the line above, after drying the solvent from the ink composition which formed the line on the conditions of 80 degreeC x 3min using a hotplate, further post-baking (oven 230 degreeC x 30min) Curing treatment was performed. As a result, a cured line having good linearity was finally obtained in substantially the same manner as drawn with the ink jet apparatus.

Figure 2012005970
Figure 2012005970

[実施例2〜5、比較例1〜3]
実施例1と同様にしながら、各種基板ごとに濡れ広がり径D、及び接触角θを測定・算出し、それぞれ表1に示した条件でライン描画を行った。図4に示したように、p/Dが式(1)、式(2)及び式(3)で囲まれた領域iiiにおさまる実施例2〜5では、良好な直線性が得られることが確認されたが、この領域iiiを外れる比較例1〜3では、良好な直線は得られなかった。
[Examples 2 to 5, Comparative Examples 1 to 3]
In the same manner as in Example 1, the wetting spread diameter D and the contact angle θ were measured and calculated for each substrate, and line drawing was performed under the conditions shown in Table 1, respectively. As shown in FIG. 4, in Examples 2 to 5 where p / D falls within the region iii surrounded by the formulas (1), (2), and (3), good linearity can be obtained. Although confirmed, in Comparative Examples 1 to 3 outside this region iii, a good straight line was not obtained.

本発明によれば、バンクやマスク等を使用せずに、良好な直線性を有したラインを形成することができる。しかも、本発明によれば、予め基板上に形成されるライン形状を予測することが可能になるため、大幅に作業工程を短縮することができ、歩留まりの向上にもつながる。そのため、本発明のライン形成方法は、各種デバイス上でのライン状絶縁膜形成等をはじめ、ライン状遮光膜等の形成に好適であり、また、回路・配線等を形成するのにも適用可能である。   According to the present invention, it is possible to form a line having good linearity without using a bank or a mask. Moreover, according to the present invention, the line shape formed on the substrate can be predicted in advance, so that the work process can be greatly shortened and the yield can be improved. For this reason, the line forming method of the present invention is suitable for forming a line-shaped light-shielding film, etc., as well as for forming a line-shaped insulating film on various devices, and also applicable to forming circuits, wirings, etc. It is.

Claims (2)

インクジェット法により、インキ組成物の液滴をノズルから2以上吐出して、基板上に直線状のラインを形成するライン形成方法であり、
予め、基板と液滴との接触角θ(°)、及び、基板上に着弾した液滴の着弾径D(μm)を求め、
基板上での液滴の着弾ピッチp(μm)を制御して、p/Dが、下記式(1)〜(3)の3式で囲まれた領域内に含まれるようにしてラインを形成することを特徴とする、インクジェット法によるライン形成方法。
式(1):p/D=0.0045×θ+0.7326
式(2):p/D=0.0209×θ+0.0672
式(3):θ=0
A line forming method in which two or more ink composition droplets are ejected from a nozzle by an inkjet method to form a linear line on a substrate,
In advance, the contact angle θ (°) between the substrate and the droplet and the landing diameter D (μm) of the droplet landed on the substrate are obtained.
By controlling the landing pitch p (μm) of droplets on the substrate, the line is formed so that p / D is included in the region surrounded by the following three formulas (1) to (3). A line forming method by an ink jet method.
Formula (1): p / D = 0.0045 × θ + 0.7326
Formula (2): p / D = 0.0209 × θ + 0.0672
Formula (3): θ = 0
基板の表面を撥液処理又は親液処理して、前記接触角θ(°)を調整した上で、ラインを形成することを特徴とする、請求項1又は2に記載のインクジェット法によるライン形成方法。   The line formation by the ink jet method according to claim 1, wherein the line is formed after the surface of the substrate is subjected to a liquid repellent treatment or a lyophilic treatment to adjust the contact angle θ (°). Method.
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