JP4331167B2 - パターン形成方法及びその装置 - Google Patents

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Description

本発明は、基板にパターンを形成する方法とその装置に係り、特に、液晶表示パネルに用いるガラス基板にインクジェット法による配線パターンを形成する方法とその装置に関する。
インクジェット法によるパターン形成において、ガラス基板界面の濡れ性を高め、インクの濡れ拡がり不足やばらつきにより発生する欠陥（断線、短絡等）を抑止する方法として、表面改質が重視されていた。特に、大面積ガラス基板の場合は、ドライエッチングによる残渣除去や親液処理、ウェットエッチングによる親液処理条件の絞込みが困難で安定化し難いため、液体プロセスを成功させるに相応しい表面状態を安定して作ることが非常に難しく課題も多い。
下記特許文献１には、微細凹部を有する基板の表面に、インクジェット法により被膜材料溶液を塗布して、配線パターンを形成する方法において、まず、パターン部以外に撥液処理を施し、パターン形成部分に親液処理を施し、次に、ミスト化した被膜材料溶液を基板の表面に散布することで微細凹部に被膜材料溶液を充填し、さらに、基板の表面に被膜材料溶液を塗布することで、微細凹部への被膜材料溶液を充填するパターン形成方法が記載されている。
特開２００３−２７３０９７号公報
液体プロセスで配線形成を行う場合の重要ポイントとしては、液体を塗布する表面を常に安定かつ均一にする必要がある。また、液体を精度良く形成する方策として、ガラス基板や下地層に撥親液処理を行う場合があるが、その撥親液状態は経時変化をすること、さらに特に大きなガラス基板では面内均一性を保つことが難しく、安定して再現性のあるパターン形成が難しいといった課題があった。本発明は、液体プロセスで大きなガラス基板にパターンを形成する際に、常に安定した表面状態を保つことにより、液体プロセスの良品率向上さらには製品そのものの歩留り向上を目的にしている。
本発明は、ガラス基板（又は透明絶縁基板）上に、感光性透明樹脂を用いて配線パターンの溝を設け、感光性透明樹脂表面には撥液性、ガラス界面には親液性をもたせ、その溝に、金属微粒子含有インク（例えばＡｇインク）をインクジェット塗布してパターンを形成するものにおいて、表面処理装置を用いて、予めパターンの溝内又はパターンの近傍にインクの溶媒を噴霧し、この状態のまま次工程のインクジェット装置に搬送してパターン形成を行う。この結果、溶媒雰囲気を常に保ちながらパターン形成する方法や、ガラス界面の濡れ性を一時的に高めながらパターンを形成する方式が連動して行える。
本発明において、具体的には、次の（１）（２）のゲート電極を含むゲート配線パターンを形成する。
（１）液晶表示パネルのゲート配線パターンに溶媒（例えばＡｇインクに用いられている溶媒でテトラデカン）を吐出し、その上にインクを吐出して、ゲート配線パターンを形成する。
（２）液晶表示パネルのゲート配線パターンの近傍に溶媒を吐出し、またゲート配線パターンにはインクを吐出し、配線を形成する。
以上、本発明によると、次の（１）（２）の効果を奏する。
（１）パターンの溝に溶媒を噴霧することで、一時的に接触角が更に低くなり濡れ性が増し、微細な形状へのインク流し込みが促進できる。
（２）パターンの近傍に溶媒を噴霧することで、溶媒層を保ちながら配線形成できるため、微細な形状へのインク流し込みが促進でき、かつ、溶媒は焼成で排除できることで後工程への影響がなくなる。
以下、図面を用いて、本発明の実施例を説明する。
図１は、本発明に係るパターン形成装置を使用する製造装置１０の概略図である。図１において、搬送されてきたガラス基板の感光性透明樹脂の表面を、撥液処理装置１１を用いて撥液処理し、感光性透明樹脂の溝のガラス表面を、親液処理装置１２を用いて親液処理して、インクの溶媒を噴霧する表面処理装置１３にガラス基板を搬送する。次に、インクジェット装置１４を用いて、感光性透明樹脂の溝にインクを吐出する。最後に、焼成装置１５を用いてインクを焼成して配線パターンを形成する。
図２（ａ）は、本発明におけるパターン形成装置２０の概略図であって、図１で説明した表面処理装置１３とインクジェット装置１４とからなる。図２（ｂ）は、表面処理装置１３の概略図であって、その上側が平面図、下側が側面図である。図２（ｃ）は、インクジェット装置１４の概略図であって、その上側が平面図、下側が側面図である。
図２において、搬送されてきたガラス基板２１は、載置台（又はステージ）２２に載せられ、表面処理装置１３とインクジェット装置１４とによって、配線パターンが形成される。ガラス基板２１上には、感光性透明樹脂の溝で配線パターンが形成されており、その配線パターンの近傍又は溝に、溶媒噴霧ヘッド２３のノズル２４からインクの溶媒を噴霧する。次に、インク吐出ヘッド２５のノズル２６からインクを吐出して配線パターンを形成する。なお、同図（ｂ）（ｃ）中の白抜き矢印は、ヘッド２３，２５の移動方向を示す。
このように、溶媒噴霧ヘッド２３から噴霧される溶媒によって、ガラス基板２１の表面に親液性をもたせてから、インク吐出ヘッド２５から吐出されるインクで配線パターンを形成する。
ここで、本発明の原理を説明する。
液体プロセスによるパターン形成では、ガラス基板の表面エネルギー（接触角等）と滴下するインクの液体エネルギー（粘度等）により流体状態が決まるが、基板処理直後から基板の表面エネルギーは経時変化していくものであり、この状態を常に一定に保つために、溶媒雰囲気を作る。
そのために、例えばＡｇインクの主溶媒であるテトラデカンを、パターン（感光性透明樹脂の溝）の近傍やパターン内に噴霧すれば、絶えず基板側の表面エネルギーを安定化（低接触角）させることができる。この理由として、溶媒は、ガラス界面に対し絶えず離脱を繰り返しており、接触角が低いガラス界面では、付着した溶媒が一定雰囲気を超えると液膜化し親液化する。
これに対し撥液処理により接触角が高い感光性透明樹脂表面のバンク面では、付着した溶媒蒸気が液滴状態を保ち液膜化し難く蒸発もし難い。
したがって、これらの特性を生かして使い分けることで、前工程で溶媒塗布が行え、この工程に連続する後工程でインクジェット装置を用いて配線形成が行えるので、常に安定した表面状態を維持できる。
本発明のように、液体プロセスの特徴を活かしたインクの流し込み手法による細部への配線形成では、ガラス基板表面の撥親液状態によってインクの流動状態が大きく左右され、さらに、大面積ガラス基板となると面内分布格差が加わり配線パターンの形成不良が発生し易い。そのため、本発明では、ガラス基板表面上に溶媒層を設けることで、配線パターンの形成不良を確実に防ぐことができ、微細形状のパターンに対しての優位性が高い。
図３は、本発明に係るパターン形成装置２０を用いて、配線パターを形成する工程（１）から（６）を示す工程図であって、図３（ａ）は工程（１）（２）を、図３（ｂ）は工程（３）（４）を、図３（ｃ）は工程（５）（６）を示す。
図３（ａ）において、工程（１）では、ガラス基板上の感光性透明樹脂（バンク材）３１に、ゲート電極溝３２とゲート配線溝３３とからなる配線パターン溝３４を形成し、工程（２）では、ゲート配線溝３３を含む広い範囲にインクの溶媒３５を滴下して、配線パターン溝３４を含む周囲を溶媒雰囲気とする。
図３（ｂ）において、工程（３）では、溶媒３５が配線パターン溝３４に沿って流れ込み、その状態においてゲート配線溝３３に、インク３６を滴下する。工程（４）では、滴下したインク３６が、まず、ゲート配線溝３３に流れ込む。
図３（ｃ）において、工程（５）では、滴下したインク３６がゲート配線溝３３からゲート電極溝３２へ流れ込む。工程（６）では、インク３６を塗布した配線パターンを焼成することで、滴下した溶媒３５は揮発して消滅する。
図４は、図３と同様に、本発明に係るパターン形成装置２０を用いて、配線パターを形成する工程（１）から（６）を示す工程図であって、図４（ａ）は工程（１）（２）を、図４（ｂ）は工程（３）（４）を、図４（ｃ）は工程（５）（６）を示す。
図４（ａ）において、工程（１）では、ガラス基板上の感光性透明樹脂（バンク材）３１に、ゲート電極溝３２とゲート配線溝３３とからなる配線パターン溝３４を形成し、工程（２）では、配線パターン溝３４の近傍又はインク吐出範囲よりも広い範囲にインクの溶媒３５を滴下して、配線パターン溝３４を含む周囲を溶媒雰囲気とする。
図４（ｂ）において、工程（３）では、ゲート配線溝３３に、インク３６を滴下する。工程（４）では、滴下したインク３６が、まず、ゲート配線溝３３に流れ込む。
図４（ｃ）において、工程（５）では、滴下したインク３６がゲート配線溝３３からゲート電極溝３２へ流れ込む。工程（６）では、インク３６を塗布した配線パターンを焼成することで、滴下した溶媒３５は揮発して消滅する。
図５（ａ）（ｂ）は、本発明に係るパターン形成装置２０を使用する製造装置１０の概略図であって、図１，２と異なるのは、図１，２に示すように、連結された表面処理装置１３とインクジェット装置１４とを、１台の装置に集約してパターン形成装置２０としたものである。
このパターン形成装置２０におけるパター形成ヘッド２７は、図１，２に示す溶媒噴霧ヘッド２３とインク吐出ヘッド２５とを一体化したもので、溶媒噴霧ノズル２４とインク吐出ノズル２６とを備えている。この溶媒噴霧ノズル２４からインクの溶媒をガラス基板２１上の広い範囲に噴霧することで溶媒雰囲気を作り、次に、インク吐出ノズル２６からインクを吐出してパターンを形成する。
本発明に係るパターン形成装置を使用する製造装置の概略図 本発明におけるパターン形成装置の概略図 パターを形成する工程（１）（２）を示す図 パターを形成する工程（３）（４）を示す図 パターを形成する工程（５）（６）を示す図 他のパターを形成する工程（１）（２）を示す図 他のパターを形成する工程（３）（４）を示す図 他のパターを形成する工程（５）（６）を示す図 本発明に係る他のパターン形成装置を使用する製造装置の概略図
符号の説明
１０…製造装置、１１…撥液処理装置、１２…親液処理装置、１３…表面処理装置、１４…インクジェット装置、１５…焼成装置、２１…ガラス基板、２２…載置台、２３…溶媒噴霧ヘッド、２４…溶媒噴霧ノズル、２５…インク吐出ヘッド、２６…インク吐出ノズル、２７…パター形成ヘッド、３１…感光性透明樹脂、３２…ゲート電極溝、３３…ゲート配線溝、３４…配線パターン溝、３５…溶媒、３６…インク

Claims (2)

  1. 基板上にインクを吐出して配線パターンを形成するパターン形成方法において、
    前記基板上に感光性透明樹脂からなるパターン溝を形成する工程と、
    前記パターン溝の近傍に前記インクの溶媒を滴下して当該パターン溝を含む周囲を前記インク溶媒の雰囲気とする工程と、
    前記パターン溝に前記インクを滴下して前記配線パターンを形成する工程と、
    前記インクのパターンを焼成して前記溶媒を揮発させて消失する工程と
    を含むことを特徴とするパターン形成方法。
  2. 基板上に感光性透明樹脂を用いて配線パターンの溝が設けられ、前記感光性透明樹脂の表面には撥液性を持たせ、前記配線パターンの溝には親液性をもたせ、前記配線パターンの溝にインクを吐出して配線パターンを形成するパターン形成装置において、
    前記感光性透明樹脂の表面に撥液性を持たせる撥液処理装置と、
    前記配線パターンの溝に親液性をもたせる親液処理装置と、
    前記配線パターンの溝の近傍に、前記インクの溶媒を滴下して、前記配線パターンの溝を含む周囲を前記溶媒雰囲気とする表面処理装置と、
    前記配線パターンの溝に前記インクを滴下するインクジェット装置を備えることを特徴とするパターン形成装置。
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