JP4400290B2 - 膜パターンの形成方法及びデバイスの製造方法、アクティブマトリクス基板の製造方法 - Google Patents

膜パターンの形成方法及びデバイスの製造方法、アクティブマトリクス基板の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、膜パターンの形成方法及びデバイスの製造方法、電気光学装置及び電子機器、アクティブマトリクス基板の製造方法に関するものである。
電子回路や集積回路等の配線を有するデバイスの製造には例えばフォトリソグラフィ法が用いられている。このフォトリソグラフィ法は、予め導電膜を塗布した基板上にレジストと呼ばれる感光性材料を塗布し、回路パターンを照射して現像し、レジストパターンに応じて導電膜をエッチングすることで薄膜の配線パターンを形成するものである。このフォトリソグラフィ法は真空装置などの大掛かりな設備や複雑な工程を必要とし、また材料使用効率も数%程度でそのほとんどを廃棄せざるを得ず、製造コストが高い。
これに対して、液滴吐出ヘッドから機能液を液滴状に吐出する液滴吐出法、所謂インクジェット法を用いて基板上に配線パターンを形成する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この方法では、金属微粒子等の導電性微粒子を分散した機能液を基板に直接パターン塗布し、その後熱処理やレーザ照射を行って導電性の膜パターンに変換する。この方法によれば、フォトリソグラフィが不要となり、プロセスが大幅に簡単なものになるとともに、原材料の使用量も少なくてすむというメリットがある。
米国特許第5132248号明細書
ところで、液滴吐出法に基づいてデバイスを構成する膜パターンを形成する際、良好なデバイス特性を得るために、吐出ヘッドより吐出した液滴を所望位置に所望状態で配置することが重要である。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、液滴吐出法により基板上に膜パターンを形成する際、所望位置に所望状態で液滴を配置できる膜パターンの形成方法及びデバイスの製造方法、電気光学装置及び電子機器、アクティブマトリクス基板の製造方法を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために本発明は、以下の構成を採用している。
本発明の膜パターンの形成方法は、機能液を基板上に配置することにより膜パターンを形成する方法であって、前記基板上に所定のパターンを有するバンクを形成する工程と、前記バンク間の溝に、多孔体からなる受容膜を設ける工程と、前記受容膜上に前記機能液を配置する工程とを有することを特徴とする。
本発明によれば、バンク間の溝に多孔体からなる受容膜を設けることで、受容膜上に配置された機能液は受容膜に吸収され、良好に保持される。したがって、機能液をバンク間の溝に良好に配置でき、所望形状を有する膜パターンを形成できる。また、機能液を溝内に配置するときにその機能液の一部がバンク上面にかかった場合でも、受容膜が機能液を吸収することでバンク上面にかかった機能液を溝内に引き込むことができる。したがって、バンク上面に機能液の残渣を存在させる不都合を防止でき、残渣に起因するデバイス特性の劣化を防止できる。
本発明の膜パターンの形成方法において、前記受容膜を設ける工程は、前記溝に第2機能液を配置する工程と、前記溝に配置された前記第2機能液に対して所定の処理を行い、前記第2機能液を前記受容膜に変換する工程とを含むことを特徴とする。
本発明によれば、第2機能液を溝に配置して所定の処理を行うことで、溝内に受容膜を円滑に形成することができる。
本発明の膜パターンの形成方法において、前記所定の処理は、前記溝に配置された前記第2機能液に対する熱処理を含み、該熱処理によって多孔体からなる受容膜を形成することを特徴とする。
本発明によれば、所定条件のもとで第2機能液に対して熱処理を施すことで、受容膜を良好に形成することができる。
本発明の膜パターンの形成方法において、前記第2機能液を配置する工程に液体吐出法を用いることを特徴とする。
本発明によれば、簡単なプロセスで且つ材料の使用量を抑えて第2機能液を配置することができる。
本発明の膜パターンの形成方法において、前記基板上に、前記バンクによって第1の幅を有する第1の溝を形成するとともに、前記第1の溝に接続し、第2の幅を有する第2の溝を形成し、前記第1の溝に前記第2機能液を配置し、前記第1の溝に配置された前記第2機能液の自己流動によって該第2機能液を前記第2の溝に配置することを特徴とする。
本発明によれば、第1の溝に第2機能液を配置することで、その第1の溝に配置された第2機能液の自己流動(毛管現象)によって第2機能液を第2の溝に配置することができる。したがって、第2の溝にバンク上より第2機能液を配置し難い状況であっても、第2機能液を第2の溝に円滑に配置することができる。また、バンク上より第2機能液を配置しなくても第2の溝に第2機能液を配置できるので、バンク上面に第2機能液の残渣を存在させる不都合を防止することができる。
本発明の膜パターンの形成方法において、前記第2の幅は前記第1の幅以下であることを特徴とする。
本発明によれば、狭い幅の第2の溝に対してバンク上より第2機能液を配置しなくても、広い幅の第1の溝に第2機能液を配置することで、第2の溝に第2機能液を円滑に配置することができる。また、第1の溝に対してバンク上より第2機能液を配置しても、この第1の溝は広い幅を有しているので、バンク上面に第2機能液がかかって残渣が設けられる不都合を回避できる。また、第2の溝の幅は狭いので、第2機能液は毛管現象によって第2の溝に円滑に配置される。そして、狭い幅の第2の溝に第2機能液を円滑に配置できるので、膜パターンの細線化(微細化)を実現することができる。
本発明の膜パターンの形成方法において、前記基板上に、前記バンクによって第1の方向に延びる第1の溝を形成するとともに、前記第1の溝に接続し、第2の方向に延びる第2の溝を形成し、前記第1の溝に前記第2機能液を配置し、前記第2機能液の自己流動によって該第2機能液を前記第2の溝に配置することを特徴とする。
本発明によれば、第1の溝に第2機能液を配置することで、その第1の溝に対して延在方向が異なる第2の溝に自己流動によって第2機能液を配置することができる。
本発明の膜パターンの形成方法において、前記第1の溝に前記機能液を配置し、前記第1の溝に配置された前記機能液の自己流動によって該機能液を前記第2の溝に配置することを特徴とする。
本発明によれば、受容膜が設けられた第1の溝に機能液を配置することで、その第1の溝に配置された機能液の自己流動(毛管現象)によって機能液を第2の溝に配置することができる。したがって、第2の溝にバンク上より機能液を配置し難い状況であっても、機能液を第2の溝に円滑に配置することができる。また、バンク上より機能液を配置しなくても第2の溝に機能液を配置できるので、バンク上面に機能液の残渣を存在させる不都合を防止することができる。また、狭い幅の第2の溝に対してバンク上より機能液を配置しなくても、広い幅の第1の溝に機能液を配置することで、第2の溝に機能液を円滑に配置することができる。また、第1の溝に対してバンク上より機能液を配置しても、この第1の溝は広い幅を有しているので、バンク上面に機能液がかかって残渣が設けられる不都合を回避できる。また、第2の溝の幅は狭いので、機能液は毛管現象によって第2の溝に円滑に配置される。そして、第1及び第2の溝には受容膜が設けられているため、機能液は受容膜に吸収されて良好に保持される。したがって、所望の形状を有する膜パターンを形成することができる。そして、狭い幅の第2の溝に機能液を円滑に配置できるので、膜パターンの細線化(微細化)を実現することができる。
本発明の膜パターンの形成方法において、前記機能液には導電性微粒子が含まれることを特徴とする。また、本発明の膜パターンの形成方法において、前記機能液には熱処理又は光処理により導電性を発現する材料が含まれることを特徴とする。
本発明によれば、膜パターンを導線性を有する配線パターンとすることができ、各種デバイスに応用することができる。また、導電性微粒子等の他に有機EL等の発光素子形成材料やR・G・Bのインク材料を用いることで、有機EL装置やカラーフィルタを有する液晶表示装置等の製造にも適用することができる。
本発明の膜パターンの形成方法において、前記機能液及び前記第2機能液は略同じ液であることを特徴とする。
本発明によれば、受容膜を形成するための第2機能液と膜パターンを形成するための機能液とを同じ液(組成、物性)で構成することで、第2機能液に基づく受容膜(多孔体)に機能液を吸収させることができ、緻密性の高い膜パターンを形成することができる。なお、ここでいう同じ液(組成、物性)とは、機能液より変換された膜パターンの機能(組成、物性)と第2機能液より変換された第2膜パターンの機能(組成、物性)とが同じ機能であることを含む。したがって、機能液に含まれる液体成分(溶媒)と第2機能液に含まれる液体成分(溶媒)とは同じ溶媒であってもよいし、異なる溶媒であってもよい。
本発明の膜パターンの形成方法において、前記機能液及び前記第2機能液は互いに異なる液であることを特徴とする。
本発明によれば、機能液の種類(組成、物性)に応じて、機能液に対する良好な受容性を有する第2機能液の種類(組成、物性)を適宜選択することができる。また、機能液及び第2機能液のそれぞれを適宜選択し、形成される膜パターンに機能液及び第2機能液それぞれの機能を持たせたり、形成される膜パターンの機能を制御(調整)することができるなど、様々な機能を有する膜パターンを形成することができる。なお、機能液に含まれる液体成分(溶媒)と第2機能液に含まれる液体成分(溶媒)とは同じ溶媒であってもよいし、異なる溶媒であってもよい。
本発明の膜パターンの形成方法において、前記機能液を配置する工程に液滴吐出法を用いることを特徴とする。
本発明によれば、簡単なプロセスで且つ材料の使用量を抑えて機能液を配置することができる。
本発明の膜パターンの形成方法は、第1機能液を基板上に配置することにより膜パターンを形成する方法であって、前記基板上に所定のパターンを有するバンクを形成する工程と、前記バンクによって形成される第1の溝に第2機能液を配置するとともに、前記第1の溝に接続する第2の溝に前記第1の溝に配置された前記第2機能液の自己流動によって該第2機能液を配置する工程と、前記第1及び第2の溝に配置された第2機能液に対して所定の処理を行い、前記第2機能液を膜に変換する工程と、前記膜上に前記第1機能液を配置する工程とを有することを特徴とする。
本発明によれば、第1の溝に第2機能液を配置することで、その第1の溝に配置された第2機能液の自己流動(毛管現象)によって第2機能液を第2の溝に配置することができる。したがって、第2の溝にバンク上より第2機能液を配置し難い状況であっても、第2機能液を第2の溝に円滑に配置することができる。また、バンク上より第2機能液を配置しなくても第2の溝に第2機能液を配置できるので、バンク上面に第2機能液の残渣を存在させる不都合を防止することができる。そして、第2機能液に基づく膜が設けられた第1の溝に第1機能液を配置することで、その第1の溝に配置された第1機能液の自己流動(毛管現象)によって第1機能液も第2の溝に円滑に配置することができる。また、第2機能液同様、バンク上面に第1機能液の残渣を存在させる不都合を防止することができる。また、第1及び第2の溝に設けられた膜上に第1機能液を配置するので、溝に配置した第1機能液の形状を膜の機能によって良好に維持することができる。したがって、所望の形状を有する膜パターンを形成することができる。
本発明の膜パターンの形成方法において、前記所定の処理は、前記第1及び第2の溝に配置された第2機能液を前記第1機能液に対して受容性を有する受容膜に変換する処理を含むことを特徴とする。
本発明によれば、第2機能液を変換して第1及び第2の溝に受容膜を設けることで、受容膜上に配置された第1機能液は受容膜に吸収され、良好に保持される。したがって、第1機能液をバンク間の溝に良好に配置でき、所望形状を有する膜パターンを形成できる。また、第1機能液を溝内に配置するときにその第1機能液の一部がバンク上面にかかった場合でも、受容膜が第1機能液を吸収することでバンク上面にかかった第1機能液を溝内に引き込むことができる。したがって、バンク上面に第1機能液の残渣を存在させる不都合を防止でき、残渣に起因するデバイス特性の劣化を防止できる。
本発明の膜パターンの形成方法において、前記第1の溝のうち該第1の溝と前記第2の溝とが接続する接続部以外の位置に堤防部を設け、前記接続部と前記堤防部との間に前記第2機能液を配置することを特徴とする。
本発明によれば、堤防部を設けたことにより、第1の溝のうち接続部と堤防部との間に配置された第2機能液(もしくは第1機能液)は、接続部側に流れる。したがって、第2機能液(もしくは第1機能液)は、その接続部を介して第2の溝に円滑に流れ込む。
本発明の膜パターンの形成方法において、前記第1の溝と前記第2の溝とは異なる幅であることを特徴とする。また本発明の膜パターンの形成方法において、前記第2の溝の幅は前記第1の溝の幅以下であることを特徴とする。
本発明によれば、狭い幅の第2の溝に対してバンク上より機能液を配置しなくても、広い幅の第1の溝に機能液を配置することで、第2の溝に機能液を円滑に配置することができる。また、第1の溝に対してバンク上より機能液を配置しても、この第1の溝は広い幅を有しているので、バンク上面に機能液がかかって残渣が設けられる不都合を回避できる。また、第2の溝の幅は狭いので、機能液は毛管現象によって第2の溝に円滑に配置される。そして、狭い幅の第2の溝に機能液を円滑に配置できるので、膜パターンの細線化(微細化)を実現することができる。
本発明の膜パターンの形成方法において、前記第1の溝と前記第2の溝とは互いに異なる方向に延びるように形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、第1の溝に第2機能液を配置することで、その第1の溝に対して延在方向が異なる第2の溝に自己流動によって第2機能液を配置することができる。
本発明の膜パターンの形成方法は、機能液を基板上に配置することにより膜パターンを形成する方法であって、前記基板上に所定のパターンを有するバンクを形成する工程と、前記バンクによって形成される第1の溝及び前記第1の溝に接続し該第1の溝よりも狭い幅を有する第2の溝のうち少なくとも第2の溝に、前記機能液に対して受容性を有する受容膜を設ける工程と、前記第2の溝の上方より前記機能液を供給し、前記受容膜を設けられた前記第2の溝に前記機能液を配置する工程とを有することを特徴とする。
本発明によれば、バンクによって、第1の溝と、その第1の溝に接続し第1の溝よりも狭い幅を有する第2の溝とを形成したとき、少なくとも第2の溝に受容膜を設けることで、例えば液滴吐出法に基づいて第2の溝の上方より機能液を供給したときにその機能液の一部がバンク上面にかかった場合でも、受容膜が機能液を吸収することでバンク上面にかかった機能液を第2の溝内に引き込むことができる。したがって、バンク上面に機能液の残渣を存在させる不都合を防止でき、残渣に起因するデバイス特性の劣化を防止できる。そして、第2の溝内に供給された機能液は受容膜に吸収され、良好に保持されるので、所望形状を有する膜パターンを形成できる。
本発明のデバイスの製造方法は、基板上に膜パターンを形成する工程を有するデバイスの製造方法において、上記記載の膜パターンの形成方法により、前記基板上に膜パターンを形成することを特徴とする。
本発明によれば、所望のパターン形状を有し、緻密性の高い膜パターンを有するデバイスを得ることができる。
本発明の電気光学装置は、上記記載のデバイスの製造方法を用いて製造されたデバイスを備えることを特徴とする。また、本発明の電子機器は、上記記載の電気光学装置を備えることを特徴とする。本発明によれば、所望位置に所望状態で形成された配線パターンを有する電気光学装置及び電子機器を得ることができる。
本発明のアクティブマトリクス基板の製造方法は、基板上にゲート配線を形成する第1の工程と、前記ゲート配線上にゲート絶縁膜を形成する第2の工程と、前記ゲート絶縁膜を介して半導体層を積層する第3の工程と、前記ゲート絶縁層の上にソース電極及びドレイン電極を形成する第4の工程と、前記ソース電極及び前記ドレイン電極上に絶縁材料を配置する第5の工程と、前記ドレイン電極と電気的に接続する画素電極を形成する第6の工程と、を有し、前記第1の工程及び前記第4の工程及び前記第6の工程の少なくとも一つの工程は、前記基板上に所定のパターンを有するバンクを形成する工程と、前記バンク間の溝に、多孔体からなる受容膜を設ける工程と、前記受容膜上に前記機能液を配置する工程とを有することを特徴とする。
本発明によれば、所望位置に所望状態で液滴を配置できるので、所望性能を有するアクティブマトリクス基板を製造することができる。
本発明のアクティブマトリクス基板の製造方法は、基板上にゲート配線を形成する第1の工程と、前記ゲート配線上にゲート絶縁膜を形成する第2の工程と、前記ゲート絶縁膜を介して半導体層を積層する第3の工程と、前記ゲート絶縁層の上にソース電極及びドレイン電極を形成する第4の工程と、前記ソース電極及び前記ドレイン電極上に絶縁材料を配置する第5の工程と、前記ドレイン電極と電気的に接続する画素電極を形成する第6の工程と、を有し、前記第1の工程及び前記第4の工程及び前記第6の工程の少なくとも一つの工程は、前記基板上に所定のパターンを有するバンクを形成する工程と、前記バンクによって形成される第1の溝に第2機能液を配置するとともに、前記第1の溝に接続する第2の溝に前記第1の溝に配置された前記第2機能液の自己流動によって該第2機能液を配置する工程と、前記第1及び第2の溝に配置された第2機能液に対して所定の処理を行い、前記第2機能液を膜に変換する工程と、前記膜上に前記第1機能液を配置する工程とを有することを特徴とする。
本発明によれば、所望位置に所望状態で液滴を配置できるので、所望性能を有するアクティブマトリクス基板を製造することができる。
本発明のアクティブマトリクス基板の製造方法は、基板上にゲート配線を形成する第1の工程と、前記ゲート配線上にゲート絶縁膜を形成する第2の工程と、前記ゲート絶縁膜を介して半導体層を積層する第3の工程と、前記ゲート絶縁層の上にソース電極及びドレイン電極を形成する第4の工程と、前記ソース電極及び前記ドレイン電極上に絶縁材料を配置する第5の工程と、前記ドレイン電極と電気的に接続する画素電極を形成する第6の工程と、を有し、前記第1の工程及び前記第4の工程及び前記第6の工程の少なくとも一つの工程は、前記基板上に所定のパターンを有するバンクを形成する工程と、前記バンクによって形成される第1の溝及び前記第1の溝に接続し該第1の溝よりも狭い幅を有する第2の溝のうち少なくとも第2の溝に、前記機能液に対して受容性を有する受容膜を設ける工程と、前記第2の溝の上方より前記機能液を供給し、前記受容膜を設けられた前記第2の溝に前記機能液を配置する工程とを有することを特徴とする。
本発明によれば、所望位置に所望状態で液滴を配置できるので、所望性能を有するアクティブマトリクス基板を製造することができる。
以下、本発明の膜パターンの形成方法及びデバイスの製造方法について図面を参照しながら説明する。本実施形態では、液滴吐出法に基づいて液滴吐出ヘッドの吐出ノズルから導電性材料を含む機能液(インク)を液滴状にして吐出し、基板上に導電性膜からなる配線パターン(膜パターン)を形成する場合の例を用いて説明する。
<デバイス製造装置>
まず、本発明に係るデバイスを製造する際に用いられるデバイス製造装置について説明する。このデバイス製造装置としては、液滴吐出ヘッドから基板に対して液滴を吐出(滴下)することによりデバイスを製造する液滴吐出装置(インクジェット装置)が用いられる。
図1は液滴吐出装置IJの概略構成を示す斜視図である。
図1において、液滴吐出装置IJは、液滴吐出ヘッド1と、X軸方向駆動軸4と、Y軸方向ガイド軸5と、制御装置CONTと、ステージ7と、クリーニング機構8と、基台9と、ヒータ15とを備えている。
ステージ7は液滴吐出ヘッド1より機能液(インク)を吐出(配置)される基板Pを支持するものであって、基板Pを基準位置に固定する不図示の固定機構を備えている。
液滴吐出ヘッド1は複数の吐出ノズルを備えたマルチノズルタイプの液滴吐出ヘッドであり、長手方向とX軸方向とを一致させている。複数の吐出ノズルは、液滴吐出ヘッド1の下面にX軸方向に並んで一定間隔で設けられている。液滴吐出ヘッド1の吐出ノズルからは、ステージ7に支持されている基板Pに対して機能液が吐出される。
X軸方向駆動軸4にはX軸方向駆動モータ2が接続されている。X軸方向駆動モータ2はステッピングモータ等であり、制御装置CONTからX軸方向の駆動信号が供給されると、X軸方向駆動軸4を回転させる。X軸方向駆動軸4が回転すると、液滴吐出ヘッド1はX軸方向に移動する。
Y軸方向ガイド軸5は基台9に対して動かないように固定されている。ステージ7は、Y軸方向駆動モータ3を備えている。Y軸方向駆動モータ3はステッピングモータ等であり、制御装置CONTからY軸方向の駆動信号が供給されると、ステージ7をY軸方向に移動する。
制御装置CONTは液滴吐出ヘッド1に液滴の吐出制御用の電圧を供給する。更に、制御装置CONTは、X軸方向駆動モータ2に対して液滴吐出ヘッド1のX軸方向への移動を制御する駆動パルス信号を供給するとともに、Y軸方向駆動モータ3に対してステージ7のY軸方向への移動を制御する駆動パルス信号を供給する。
クリーニング機構8は液滴吐出ヘッド1をクリーニングするものであって、図示しないY軸方向駆動モータを備えている。このY軸方向駆動モータの駆動により、クリーニング機構8はY軸方向ガイド軸5に沿って移動する。クリーニング機構8の移動も制御装置CONTにより制御される。
ヒータ15はここではランプアニールにより基板Pを熱処理する手段であり、基板P上に塗布されたインクに含まれる溶媒の蒸発及び乾燥を行う。このヒータ15の電源の投入及び遮断も制御装置CONTにより制御される。
液滴吐出装置IJは、液滴吐出ヘッド1と基板Pを支持するステージ7とを相対的に走査しつつ基板Pに対して液滴を吐出する。ここで、以下の説明において、Y軸方向を走査方向、Y軸方向と直交するX軸方向を非走査方向とする。したがって、液滴吐出ヘッド1の吐出ノズルは、非走査方向であるX軸方向に一定間隔で並んで設けられている。なお、図1では、液滴吐出ヘッド1は、基板Pの進行方向に対し直角に配置されているが、液滴吐出ヘッド1の角度を調整し、基板Pの進行方向に対して交差させるようにしてもよい。このようにすれば、液滴吐出ヘッド1の角度を調整することでノズル間のピッチを調節することが出来る。また、基板Pとノズル面との距離を任意に調節可能としてもよい。
なお、液滴吐出法の吐出技術としては、帯電制御方式、加圧振動方式、電気機械変換式、電気熱変換方式、静電吸引方式等が挙げられる。
帯電制御方式は、材料に帯電電極で電荷を付与し、偏向電極で材料の飛翔方向を制御して吐出ノズルから吐出させるものである。
また、加圧振動方式は、材料に30kg/cm程度の超高圧を印加してノズル先端側に材料を吐出させるものであり、制御電圧をかけない場合には材料が直進して吐出ノズルから吐出され、制御電圧をかけると材料間に静電的な反発が起こり、材料が飛散して吐出ノズルから吐出されない。
また、電気機械変換方式は、ピエゾ素子(圧電素子)がパルス的な電気信号を受けて変形する性質を利用したもので、ピエゾ素子が変形することによって材料を貯留した空間に可撓物質を介して圧力を与え、この空間から材料を押し出して吐出ノズルから吐出させるものである。
また、電気熱変換方式は、材料を貯留した空間内に設けたヒータにより、材料を急激に気化させてバブル(泡)を発生させ、バブルの圧力によって空間内の材料を吐出させるものである。静電吸引方式は、材料を貯留した空間内に微小圧力を加え、吐出ノズルに材料のメニスカスを形成し、この状態で静電引力を加えてから材料を引き出すものである。また、この他に、電場による流体の粘性変化を利用する方式や、放電火花で飛ばす方式などの技術も適用可能である。液滴吐出法は、材料の使用に無駄が少なく、しかも所望の位置に所望の量の材料を的確に配置できるという利点を有する。なお、液滴吐出法により吐出される機能液の一滴の量は例えば1〜300ナノグラムである。
図2は電気機械変換方式(ピエゾ方式)による機能液の吐出原理を説明する図である。
図2において、機能液を収容する液体室21に隣接してピエゾ素子22が設置されている。液体室21には、機能液を収容する材料タンクを含む機能液供給系23を介して機能液が供給される。ピエゾ素子22は駆動回路24に接続されており、この駆動回路24を介してピエゾ素子22に電圧を印加し、ピエゾ素子22を変形させることにより、液体室21が変形し、吐出ノズル25から機能液が吐出される。この場合、印加電圧の値を変化させることによりピエゾ素子22の歪み量が制御される。また、印加電圧の周波数を変化させることによりピエゾ素子22の歪み速度が制御される。ピエゾ方式による液滴吐出は材料に熱を加えないため、材料の組成に影響を与えにくいという利点を有する。
<機能液>
次に、配線パターン形成用の機能液について説明する。
配線パターンを形成するための機能液としては、導電性微粒子を分散媒に分散した分散液、有機銀化合物、または酸化銀ナノ粒子等を溶媒(分散媒)に分散した溶液を用いることができる。導電性微粒子としては、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、パラジウム、及びニッケルのうちの少なくともいずれか1つを含有する金属微粒子の他、これらの酸化物、並びに導電性ポリマーや超電導体の微粒子などを用いることができる。これらの導電性微粒子は分散性を向上させるために表面に有機物などをコーティングして使うこともできる。導電性微粒子の粒径は1nm以上0.1μm以下であることが好ましい。0.1μmより大きいと後述する液滴吐出ヘッドの吐出ノズルに目詰まりが生じるおそれがある。また、1nmより小さいと導電性微粒子に対するコーテイング剤の体積比が大きくなり、得られる膜中の有機物の割合が過多となる。
分散媒としては、上記の導電性微粒子を分散できるもので凝集を起こさないものであれば特に限定されない。例えば、水の他に、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール類、n−ヘプタン、n−オクタン、デカン、ドデカン、テトラデカン、トルエン、キシレン、シメン、デュレン、インデン、ジペンテン、テトラヒドロナフタレン、デカヒドロナフタレン、シクロヘキシルベンゼンなどの炭化水素系化合物、またエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、ビス(2−メトキシエチル)エーテル、p−ジオキサンなどのエーテル系化合物、さらにプロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、シクロヘキサノンなどの極性化合物を例示できる。これらのうち、微粒子の分散性と分散液の安定性、また液滴吐出法への適用の容易さの点で、水、アルコール類、炭化水素系化合物、エーテル系化合物が好ましく、より好ましい分散媒としては、水、炭化水素系化合物を挙げることができる。
上記導電性微粒子の分散液の表面張力は0.02N/m以上0.07N/m以下の範囲内であることが好ましい。液滴吐出法により機能液(インク)を吐出する際、表面張力が0.02N/m未満であると、機能液のノズル面に対する濡れ性が増大するため飛行曲りが生じやすくなり、0.07N/mを超えるとノズル先端でのメニスカスの形状が安定しないため吐出量や吐出タイミングの制御が困難になる。表面張力を調整するため、上記分散液には、基板との接触角を大きく低下させない範囲で、フッ素系、シリコーン系、ノニオン系などの表面張力調節剤を微量添加するとよい。ノニオン系表面張力調節剤は、機能液の基板への濡れ性を向上させ、膜のレベリング性を改良し、膜の微細な凹凸の発生などの防止に役立つものである。上記表面張力調節剤は、必要に応じて、アルコール、エーテル、エステル、ケトン等の有機化合物を含んでもよい。
上記分散液の粘度は1mPa・s以上50mPa・s以下であることが好ましい。液滴吐出法を用いて機能液を液滴として吐出する際、粘度が1mPa・sより小さい場合にはノズル周辺部が機能液の流出により汚染されやすく、また粘度が50mPa・sより大きい場合は、ノズル孔での目詰まり頻度が高くなり円滑な液滴の吐出が困難となる。
配線パターンが形成される基板としては、ガラス、石英ガラス、Siウエハ、プラスチックフィルム、金属板など各種のものを用いることができる。また、これら各種の素材基板の表面に半導体膜、金属膜、誘電体膜、有機膜などが下地層として形成されたものも含む。
<配線パターンの形成方法(第1実施形態)>
次に、本発明の配線パターンの形成方法の第1実施形態について図3、図4及び図5を参照しながら説明する。図3は本実施形態に係る配線パターンの形成方法の一例を示すフローチャート図、図4及び図5は形成手順を示す模式図である。
図3に示すように、本実施形態に係る配線パターンの形成方法は、配線パターン形成用機能液を基板上に配置することにより基板上に配線パターンを形成するものであって、基板上に配線パターンに応じたバンクを設けるバンク形成工程S1と、バンク間の残渣を除去する残渣処理工程S2と、バンクに撥液性を付与する撥液化処理工程S3と、残渣を除去されたバンク間の溝に液滴吐出法に基づいて機能液(第2機能液)を配置する第1材料配置工程S4と、第1材料配置工程S4でバンク間の溝に配置された機能液に対して所定の処理を行い、機能液を受容膜に変換する受容膜形成工程S5と、受容膜形成工程S5で形成された受容膜上に機能液(第1機能液)を配置する第2材料配置工程S6と、焼成工程S7とを有している。
以下、各工程毎に詳細に説明する。本実施形態では基板Pとしてガラス基板が用いられる。また本実施形態においては、配線パターン形成用機能液として、導電性微粒子を溶媒(分散媒)に分散した分散液を用いる。本実施形態においては、導電性微粒子として、銀微粒子を用いる。なお、導電性微粒子としては、上述したように、金、銅、パラジウム、ニッケルのうちいずれかを含有する金属微粒子、あるいは導電性ポリマーや超電導体の微粒子であってもよい。また、配線パターン形成用機能液として、有機銀化合物をジエチレングリコールジエチルエーテルに分散した機能液を用いることもできる。
(バンク形成工程)
まず、有機材料塗布前に表面改質処理として、基板Pに対してHMDS処理が施される。HMDS処理は、ヘキサメチルジシラサン((CH)SiNHSi(CH))を蒸気状にして塗布する方法である。これにより、図4(a)に示すように、バンクと基板Pとの密着性を向上する密着層としてのHMDS層32が基板P上に形成される。
バンクは仕切部材として機能する部材であり、バンクの形成はフォトリソグラフィ法や印刷法等、任意の方法で行うことができる。例えば、フォトリソグラフィ法を使用する場合は、スピンコート、スプレーコート、ロールコート、ダイコート、ディップコート等所定の方法で、基板PのHMDS層32上にバンクの高さに合わせて有機系感光性材料31を塗布し、その上にレジスト層を塗布する。そして、バンク形状(配線パターン)に合わせてマスクを施しレジストを露光・現像することによりバンク形状に合わせたレジストを残す。最後にエッチングしてマスク以外の部分のバンク材料を除去する。また、下層が無機物又は有機物で機能液に対し親液性を示す材料で上層が有機物で撥液性を示す材料で構成された2層以上でバンクを形成してもよい。これにより、図4(b)に示されるように、配線パターン形成予定領域の周辺を囲むようにバンクB、Bが設けられる。
バンクを形成する有機材料としては、機能液に対してもともと撥液性を示す材料でも良いし、後述するように、プラズマ処理による撥液化(フッ素化)が可能で下地基板との密着性が良くフォトリソグラフィによるパターニングがし易い絶縁有機材料でも良い。例えば、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、オレフィン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂等の高分子材料を用いることが可能である。
(残渣処理工程)
基板P上にバンクB、Bが形成されると、フッ酸処理が施される。フッ酸処理は、例えば2.5%フッ酸水溶液でエッチングを施すことでバンクB、B間のHMDS層32を除去する処理である。フッ酸処理では、バンクB、Bがマスクとして機能し、バンクB、B間に形成された溝部34の底部35にある有機物であるHMDS層32が除去される。これにより残渣であるHMDSが除去される。
(撥液化処理工程)
続いて、バンクBに対し撥液化処理を行い、その表面に撥液性を付与する。撥液化処理としては、例えば大気雰囲気中でテトラフルオロメタンを処理ガスとするプラズマ処理法(CFプラズマ処理法)を採用することができる。CFプラズマ処理の条件は、例えばプラズマパワーが50〜1000W、4フッ化炭素ガス流量が50〜100mL/min、プラズマ放電電極に対する基体搬送速度が0.5〜1020mm/sec、基体温度が70〜90℃とされる。なお、処理ガスとしては、テトラフルオロメタン(四フッ化炭素)に限らず、他のフルオロカーボン系のガスを用いることもできる。
このような撥液化処理を行うことにより、バンクB、Bにはこれを構成する樹脂中にフッ素基が導入され、バンクB、Bに対して高い撥液性が付与される。なお、上述した親液化処理としてのOプラズマ処理は、バンクBの形成前に行ってもよいが、アクリル樹脂やポリイミド樹脂等は、Oプラズマによる前処理がなされた方がよりフッ素化(撥液化)されやすいという性質があるため、バンクBを形成した後にOプラズマ処理することが好ましい。
なお、バンクB、Bに対する撥液化処理により、先に親液化処理したバンク間の基板P露出部に対し多少は影響があるものの、特に基板Pがガラス等からなる場合には、撥液化処理によるフッ素基の導入が起こらないため、基板Pはその親液性、すなわち濡れ性が実質上損なわれることはない。また、バンクB、Bについては、撥液性を有する材料(例えばフッ素基を有する樹脂材料)によって形成することにより、その撥液処理を省略するようにしてもよい。
ここで、上記フッ酸処理ではバンクB、B間の底部35のHMDS(有機物)が完全に除去されない場合がある。あるいは、バンクB、B間の底部35にバンク形成時のレジスト(有機物)が残っている場合もある。そこで、バンクB、B間の底部35におけるバンク形成時の有機物(レジストやHMDS)残渣を除去するために、撥液化処理工程の後に、基板Pに対して残渣処理を施すことが好ましい。
残渣処理としては、紫外線を照射することにより残渣処理を行う紫外線(UV)照射処理や大気雰囲気中で酸素を処理ガスとするOプラズマ処理等を選択できる。また、酸(HSO、HF、HNO)などを使ったエッチング処理を選択することもできる。
そして、基板Pがガラス基板の場合、その表面は配線パターン形成用材料に対して親液性を有しているが、本実施形態のように残渣処理のためにOプラズマ処理や紫外線照射処理を施すことで、バンクB、B間で露出する基板P表面(底部35)の親液性を高めることができる。ここで、バンク間の底部35の機能液に対する接触角が15度以下となるように、Oプラズマ処理や紫外線照射処理、酸(HF)によるエッチングが行われることが好ましい。
(第1材料配置工程)
次に、液滴吐出装置IJによる液滴吐出法を用いて、受容膜を形成するための機能液LQ1の液滴が基板P上のバンクB、B間の溝部34に配置される。第1材料配置工程では、図4(c)に示すように、液滴吐出ヘッド1から機能液LQ1を液滴にして吐出する。
本実施形態においては、第1材料工程S4で溝部34に配置される機能液(第2機能液)LQ1は、後述する第2材料配置工程S6で受容膜上に配置される機能液(第1機能液)LQ2と同じ機能液である。すなわち、本実施形態においては、受容膜を形成するための機能液LQ1と配線パターンを形成するための機能液LQ2とは同じ同じ液である。
吐出された機能液LQ1の液滴は、図4(d)に示すように、基板P上のバンクB、B間の溝部34に配置される。液滴吐出の条件としては、例えば、インク重量4ng/dot、インク速度(吐出速度)5〜7m/secで行うことできる。また、液滴を吐出する雰囲気は、温度60℃以下、湿度80%以下に設定されていることが好ましい。これにより、液滴吐出ヘッド1の吐出ノズルが目詰まりすることなく安定した液滴吐出を行うことができる。
このとき、液滴が吐出される配線パターン形成予定領域(すなわち溝部34)はバンクB、Bに囲まれているので、液滴が所定位置以外に拡がることを阻止できる。また、バンクB、Bには撥液性が付与されているため、吐出された液滴の一部がバンクB上に乗っても、バンク表面が撥液性となっていることによりバンクBからはじかれ、バンク間の溝部34に流れ落ちるようになる。さらに、基板Pが露出している溝部34の底部35は親液性を付与されているため、吐出された液滴が底部35にてより拡がり易くなり、これによりインクは所定位置内で均一に配置される。
(受容膜形成工程)
基板P上の溝部34に機能液LQ1の液滴を配置した後、液体成分である分散媒の除去、及び受容膜の形成のため、所定条件下で乾燥処理(熱処理)を行う。乾燥処理は、例えば基板Pを加熱する通常のホットプレート、電気炉などによる加熱処理によって行うことができる。本実施形態では、例えば180℃加熱を60分間程度行う。乾燥処理する雰囲気は大気中であっても大気中でなくてもよい。例えば窒素(N)雰囲気下で行ってもよい。あるいは、ランプアニールによる光照射処理によって行なうこともできる。ランプアニールに使用する光の光源としては、特に限定されないが、赤外線ランプ、キセノンランプ、YAGレーザ、アルゴンレーザ、炭酸ガスレーザ、XeF、XeCl、XeBr、KrF、KrCl、ArF、ArClなどのエキシマレーザなどを光源として使用することができる。これらの光源は一般には、出力10W以上5000W以下の範囲のものが用いられるが、本実施形態では100W以上1000W以下の範囲で十分である。
本実施形態においては、溝部34に配置された機能液LQ1に対する乾燥条件(熱処理条件)を最適化し、その最適化された乾燥条件で乾燥することで、図5(a)に示すように、溝部34に配置された機能液LQ1を受容膜36に変換する。受容膜36は、次の工程である第2材料配置工程S6で配置される機能液LQ2に対する受容性を有する膜であって、多孔体で構成される。所定条件で乾燥することで、溝部34に配置された機能液LQ1を多孔体からなる受容膜36に変換することができる。本実施形態においては、例えば180℃加熱を60分間程度行うことで、溝部34に配置された機能液LQ1を多孔体に変換することができる。
(第2材料配置工程)
基板P上の機能液LQに対して所定条件で乾燥処理を行って受容膜36を形成した後、図5(b)に示すように、溝部34に設けられた受容膜36上に次の機能液LQ2の液滴が配置される。図5(c)に示すように、液滴吐出ヘッド1より吐出された機能液LQ2の液滴は、多孔体からなる受容膜36の空隙部に染み込み、受容膜36に吸収されて保持される。このように、先に基板P上に設けられた受容膜36を多孔体とすることで、次に配置する機能液LQ2の液滴第2の液滴は、前記多孔体からなる受容膜36に吸収されてバンクB、B間に良好に配置される。
(焼成工程)
吐出工程後の乾燥膜は、微粒子間の電気的接触をよくするために、分散媒を完全に除去する必要がある。また、導電性微粒子の表面に分散性を向上させるために有機物などのコーティング材がコーティングされている場合には、このコーティング材も除去する必要がある。そのため、吐出工程後の基板には熱処理あるいは光処理が施される。
熱処理あるいは光処理は通常大気中で行なわれるが、必要に応じて、窒素、アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガス雰囲気中で行なうこともできる。熱処理あるいは光処理の処理温度は、分散媒の沸点(蒸気圧)、雰囲気ガスの種類や圧力、微粒子の分散性や酸化性等の熱的挙動、コーティング材の有無や量、基材の耐熱温度などを考慮して適宜決定される。たとえば、有機物からなるコーティング材を除去するためには、約300℃で焼成することが必要である。また、プラスチックなどの基板を使用する場合には、室温以上100℃以下で行なうことが好ましい。
以上の工程により吐出工程後の乾燥膜は微粒子間の電気的接触が確保され、図5(d)に示すように、導電性膜からなる配線パターン33に変換される。
なお、焼成工程の後、基板P上に存在するバンクB、Bをアッシング剥離処理により除去することができる。アッシング処理としては、プラズマアッシングやオゾンアッシング等を採用できる。プラズマアッシングは、プラズマ化した酸素ガス等のガスとバンク(レジスト)とを反応させ、バンクを気化させて剥離・除去するものである。バンクは炭素、酸素、水素から構成される固体の物質であり、これが酸素プラズマと化学反応することでCO、HO、Oとなり、全て気体として剥離することができる。一方、オゾンアッシングの基本原理はプラズマアッシングと同じであり、O(オゾン)を分解して反応性ガスのO*(活性酸素)に変え、このO*とバンクとを反応させる。O*と反応したバンクは、CO、HO、Oとなり、全て気体として剥離される。基板Pに対してアッシング剥離処理を施すことにより、基板Pからバンクが除去される。
以上説明したように、バンクB、B間の溝部34に受容膜36を設けることで、受容膜36上に配置された機能液LQ2は受容膜36に吸収され、良好に保持される。したがって、機能液LQ2をバンクB、B間の溝部34に良好に配置でき、所望形状を有する配線パターン33を形成できる。
そして、図6の模式図に示すように、機能液LQ2を溝部34内に配置するときにその機能液LQ2の一部がバンクBの上面38にかかった場合でも、受容膜36が機能液LQ2を吸収することでバンクBの上面38にかかった機能液LQ2を溝部34内に引き込むことができる。したがって、バンクBの上面38に機能液LQ2の残渣が存在することを防止することができる。導電性材料を含む機能液LQ2の残渣がバンクBの上面38に配置されている場合、配線パターン33に電流を流したときに、上面38の残渣にリーク電流が発生する可能性がある。そして、この配線パターン33を薄膜トランジスタ(TFT)に適用した場合、そのリーク電流によってTFT特性を劣化させる可能性がある。ところが、本実施形態においては、バンクBの上面38での残渣を生成を防止できるので、その残渣に起因するデバイス特性の劣化を防止できる。
なお、本実施形態においては、液滴吐出法に基づいて機能液LQ1を溝部34に配置し、その機能液LQ2に乾燥処理(熱処理)を施すことで受容膜36を形成しているが、もちろん、液滴吐出法以外の方法で機能液LQ1を溝部34に配置することもできる。あるいは、受容膜36を形成するための受容膜形成用材料を液状体にせずに溝部34に配置してもよい。
本実施形態においては、第1材料配置工程S4において基板P上に配置する機能液LQ1と、第2材料配置工程S6において基板P上に配置する機能液LQ2とは同じ機能液である。すなわち、受容膜36を形成するための機能液LQ1と配線パターンを形成するための機能液LQ2とは同じ機能液で構成されている。したがって、受容膜(多孔体)36に機能液LQ2を吸収させることで、緻密性の高い配線パターン33を形成することができる。
一方で、受容膜36を形成するための機能液LQ1と、配線パターンを形成するための機能液LQ2とは互いに異なる機能液であってもよい。そして、溝部34に配置された受容膜36の物性と、その受容膜36上に配置される機能液LQ2の物性とは異なっていてもよい。こうすることにより、機能液LQ2の種類(組成、物性)に応じて、その機能液LQ2に対する良好な受容性を有する受容膜36の種類(組成、物性)を適宜選択することができる。また、機能液LQ2及び受容膜36のそれぞれを適宜選択し、形成される配線パターン(膜パターン)33に機能液LQ2及び受容膜36それぞれの機能を持たせたり、形成される配線パターン(膜パターン)33の機能を制御(調整)することができるなど、様々な機能を有する配線パターン(膜パターン)を形成することができる。
また、受容膜36として多孔質シリカを用い、その上に導電性材料を含む配線パターン形成用の機能液LQ2を配置することで、バンクBの上面38に残渣を存在させることなく、所望形状の配線パターン33を形成することもできる。多孔質シリカを含む受容膜36を溝部34に設けるときには、多孔質シリカを含む機能液LQ1を液滴吐出法に基づいて溝部34に配置し、所定条件で乾燥処理(熱処理)することで、多孔質シリカからなる受容膜36を設けることができる。また、受容膜36としては、多孔質シリカの他に、多孔質酸化チタンや多孔質アルミナなどを用いることもできる。
また、例えば第1材料配置工程S4で有機銀化合物を配置し、第2材料配置工程S6で銀微粒子を配置してもよい。逆に、第1材料配置工程S4で銀微粒子を配置し、第2材料配置工程S6で有機銀化合物を配置してもよい。また、例えば第1材料配置工程S4ではディスペンサーを使って機能液を配置し、第2材料配置工程S6ではインクジェットヘッドを使って機能液を配置するようにしてもよい。
なお、上記実施形態では、第1及び第2材料配置工程により基板上のバンク間に機能液を配置するように説明したが、もちろん、第1、第2材料配置工程とは別の第3材料配置工程を含む任意の複数回の材料配置工程により機能液を順次積層してもよい。この場合、受容膜形成工程を、複数の材料配置工程のうち任意の材料配置工程の間に設ける構成とすることができる。
また、上記実施形態では、受容膜形成工程を、複数回の材料配置工程の間で行うように説明したが、材料配置工程と並行して行うようにしてもよい。例えば、基板Pを加熱装置(ホットプレート等)で加熱しながら基板P上に液滴を配置してもよいし、光を照射しながら液滴を配置するようにしてもよい。こうすることによっても、受容膜で機能膜を吸収し保持することができる。また、液滴を配置しながらの受容膜形成工程は、複数回の材料配置工程のうち全ての材料配置工程と並行して行ってもよいし、選択された所定の材料配置工程と並行して行ってもよい。
なお、上述したように、基板P上に設けられた受容膜36を多孔体とすることで吐出ヘッド1より吐出された機能液LQ2を基板P上の受容膜36に染み込ませることができるので、機能液(膜パターン)を複数積層するとき、その積層時の液滴吐出量を徐々に多くしてもよい。
なお、上記実施形態における機能液は、導電性微粒子を分散媒に分散したものであるものとして説明したが、例えば有機銀化合物などの導電性材料をジエチレングリコールジエチルエーテルなどの溶媒(分散媒)に分散したものを機能液として用いることが可能である。この場合、上記焼成工程において、基板上に吐出後の機能液(有機銀化合物)に対して、導電性を得るために熱処理あるいは光処理を行い、有機銀化合物の有機分を除去し銀粒子を残留させる。例えば、有機銀化合物の有機分を除去するには、約200℃で焼成する。これにより、吐出工程後の乾燥膜は微粒子間の電気的接触が確保され、導電性膜に変換される。
<実験例1>
受容膜36を形成するために、導電性微粒子を含む機能液LQ1を液滴吐出法に基づいて溝部34に配置し、その後、複数の乾燥条件の下で溝部34の機能液LQ1を乾燥し、乾燥条件の最適化を行った。乾燥条件としては、(1)自然放置24時間程度、(2)60℃加熱5分間程度、(3)120℃加熱5分間程度、(4)180℃加熱60分間程度、(5)200℃加熱60分間程度、(6)250℃加熱60分間程度とした。
図7に実験結果を示す。図7(a)は実験結果を示す表であり、図7(b)は図7(a)をグラフ化したものである。
図7において、上記条件(1)〜(4)で形成した受容膜36上に機能液LQ2を配置したとき、受容膜36にクラックが発生した。また、各条件(1)〜(6)で形成した受容膜36上に機能液LQ2を配置したときの、液体LQ2に対する受容膜36の濡れ性は、条件(3)の場合が最も良好であり、以下、条件(4)、(2)、(1)、(5)の順で劣化し、条件(6)の場合が最も劣化していた。また、各条件(1)〜(6)で形成した受容膜36上に機能液LQ2を配置したときの、液体LQ2に対する受容膜36の吸収性は、条件(3)の場合が最も良好であり、以下、条件(4)、(2)、(1)、(5)の順で劣化し、条件(6)の場合が最も劣化していた。なお、図7(b)の縦軸である「液滴延び」は、受容膜36上に機能液LQ2の液滴を所定径で配置したときの濡れ拡がり量を示しており、受容膜36の吸収性が高いほど、液滴延びの値は低くなっている。本実験結果より、クラックが発生しない条件等を考慮して、条件(4)が最適な乾燥条件であると判断することができる。
<実験例2>
受容膜36を形成するための材料として多孔質シリカを用いた。また、配線パターン33を形成するための材料として有機銀化合物を用いた。多孔質シリカを含む機能液の液滴を液滴吐出ヘッド1より溝部34に吐出した後、300℃加熱60分間程度の熱処理を行った。なお、多孔質シリカを含む機能液の液滴を吐出するときの吐出条件は、液滴量4pL、液滴飛翔速度5〜7m/secとした。これにより、溝部34に多孔質シリカからなる受容膜36が形成された。そして、その受容膜36の上に、上記有機銀化合物を含む機能液の液滴を液滴吐出ヘッド1より吐出した後、200℃加熱60分間程度の熱処理を行った。これにより、溝部34内に配線パターン33を形成することができた。
<配線パターンの形成方法(第2実施形態)>
次に、本発明の配線パターンの形成方法の第2実施形態について図8を参照しながら説明する。図8は本実施形態に係る配線パターンの形成方法を説明するための模式図である。ここで、以下の説明において、上述した実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略もしくは省略する。
図8において、基板P上には、バンクBによって第1の幅H1を有する第1溝部34Aと、その第1溝部34Aに接続するように第2の幅H2を有する第2溝部34Bとが形成されている。第2の幅H2は第1の幅H1よりも狭くなっている。換言すれば、第2の幅H2は第1の幅H1以下である。また、第1溝部34Aは図8中、X軸方向に延びるように形成され、第2溝部34BはX軸方向とは異なる方向のY軸方向に延びるように形成されている。
上述した溝部34A、34Bに受容膜36を形成するためには、まず、図9(a)に示すように、受容膜36を形成するための機能液LQ1の液滴を液滴吐出ヘッド1により第1溝部34Aの所定位置に配置する。なお本実施形態においては、受容膜形成用材料として多孔質シリカを用いる。機能液LQ1の液滴を第1溝部34Aに配置するときには、第1溝部34Aの上方より液滴吐出ヘッド1を使って液滴を第1溝部34Aに吐出する。本実施形態においては、図9(a)に示すように、機能液LQ1の液滴は、第1溝部34Aの長手方向(X軸方向)に沿って所定間隔で配置される。このとき、機能液LQ1の液滴は、第1溝部34Aのうち第1溝部34Aと第2溝部34Bとが接続する接続部37近傍にも配置される。
図9(b)に示すように、第1溝部34Aに配置された機能液LQ1は、自己流動により第1溝部34A内において濡れ拡がる。更に、第1溝部34Aに配置された機能液LQ1は、自己流動によって第2溝部34Bにも濡れ拡がる。これにより、第2溝部34B上より直接的に第2溝部34Bに対して液滴を吐出することなく、第2溝部34Bにも機能液LQ1を配置することができる。
このように、第1溝部34Aに機能液LQ1を配置することで、その第1溝部34Aに配置された機能液LQ1の自己流動(毛管現象)によって機能液LQ1を第2溝部34Bに配置することができる。したがって、狭い幅H2の第2溝部34Bに対してバンクB上より機能液LQ1の液滴を吐出しなくても、広い幅H1の第1溝部34Aに機能液LQ1の液滴を吐出することで、第2溝部34Bに機能液LQ1を円滑に配置することができる。特に、第2溝部34Bの幅H2が狭く、液滴吐出ヘッド1より吐出された液滴径(飛翔中の液滴径)が幅H2よりも小さい場合であっても、機能液LQ1の自己流動によって第2溝部34Bに機能液LQ1を円滑に配置することができる。そして、第2溝部34Bの幅H2は狭いので、機能液LQ1は毛管現象によって第2溝部34Bに円滑に配置される。したがって、所望の形状を有する膜パターンを形成することができる。そして、狭い幅の第2溝部34Bに機能液LQ1を円滑に配置できるので、膜パターンの細線化(微細化)を実現することができる。一方、第1溝部34Aの幅H1は広いので、第1溝部34Aに対してバンクB上より機能液LQ1の液滴を吐出しても、バンクBの上面38に機能液LQ1がかかって残渣が設けられる不都合を回避できる。
また、本実施形態によれば、第2溝部34BにバンクB上より機能液LQ1を配置し難い状況であっても、機能液LQ1を第2溝部34Bに円滑に配置することができる。
第1溝部34A及び第2溝部34Bに機能液LQ1を配置した後、上述した第1実施形態同様、所定条件で乾燥処理することで、図9(c)に示すように、機能液LQ1が受容膜36に変換される。なお、乾燥条件としては、例えば300℃加熱60分程度とすることで、多孔体(多孔質シリカ)からなる受容膜36を形成することができる。
受容膜36が形成された後、図10(a)に示すように、配線パターン33を形成するための機能液LQ2の液滴を液滴吐出ヘッド1により第1溝部34Aの所定位置に配置する。なお本実施形態においては、配線パターン形成用材料として有機銀化合物を用いる。機能液LQ2の液滴を第1溝部34Aに配置するときには、第1溝部34Aの上方より液滴吐出ヘッド1を使って液滴を第1溝部34Aに吐出する。本実施形態においては、図10(a)に示すように、機能液LQ2の液滴は、第1溝部34Aの長手方向(X軸方向)に沿って所定間隔で配置される。このとき、機能液LQ2の液滴は、第1溝部34Aのうち第1溝部34Aと第2溝部34Bとが接続する接続部37近傍にも配置される。
図10(b)に示すように、第1溝部34Aに配置された機能液LQ2は、自己流動により第1溝部34A内において濡れ拡がる。更に、第1溝部34Aに配置された機能液LQ2は、自己流動によって第2溝部34Bにも濡れ拡がる。これにより、第2溝部34B上より直接的に第2溝部34Bに対して液滴を吐出することなく、第2溝部34Bにも機能液LQ2を配置することができる。
このように、受容膜36が設けられた第1溝部34Aに機能液LQ2を配置することで、その第1溝部34Aに配置された機能液LQ2の自己流動(毛管現象)によって機能液LQ2を第2溝部34Bに配置することができる。したがって、狭い幅H2の第2溝部34Bに対してバンクB上より機能液LQ2の液滴を吐出しなくても、広い幅H1の第1溝部34Aに機能液LQ2の液滴を吐出することで、第2溝部34Bに機能液LQ2を円滑に配置することができる。特に、第2溝部34Bの幅H2が狭く、液滴吐出ヘッド1より吐出された液滴径(飛翔中の液滴径)が幅H2よりも小さい場合であっても、機能液LQ2の自己流動によって第2溝部34Bに機能液LQ2を円滑に配置することができる。そして、第2溝部34Bの幅H2は狭いので、機能液LQ2は毛管現象によって第2溝部34Bに円滑に配置される。したがって、所望の形状を有する配線パターン33を形成することができる。そして、狭い幅の第2溝部34Bに機能液LQ2を円滑に配置できるので、配線パターン33の細線化(微細化)を実現することができる。一方、第1溝部34Aの幅H1は広いので、第1溝部34Aに対してバンクB上より機能液LQ2の液滴を吐出しても、バンクBの上面38に機能液LQ2がかかって残渣が設けられる不都合を回避できる。したがって、リーク電流が発生する不都合を防止できる。
また、本実施形態によれば、第2溝部34BにバンクB上より機能液LQ2を配置し難い状況であっても、機能液LQ2を第2溝部34Bに円滑に配置することができる。
第1溝部34A及び第2溝部34Bに機能液LQ2を配置した後、上述した第1実施形態同様、所定条件で焼成処理することで、図10(c)に示すように、機能液LQ2が配線パターン33に変換される。なお、焼成条件としては、例えば200℃加熱60分程度とすることで、配線パターン33を形成することができる。
なお、図11に示すように、第1溝部34A及び第2溝部34Bのそれぞれに受容膜36を設けておき、配線パターン形成用材料を含む機能液LQ2の液滴を、第2溝部34Bの上方より第2溝部34Bに対して吐出するようにしてもよい。これにより、第2溝部34Bは、第1溝部34Aに吐出され自己流動によって第2溝部34Bに流入する機能液LQ2と、第2溝部34Bに対してその第2溝部34Bの上方より直接的に吐出(供給)された機能液LQ2の液滴とによって満たされることとなる。この場合、第2溝部34Bは狭い幅H2なので、機能液LQ2の液滴がバンクBの上面38にかかる可能性があるが、第2溝部34Bには受容膜36が設けられているので、吐出された機能液LQ2の液滴は、第2溝部34B内に引き込まれる。したがって、バンクBの上面38に残渣が設けられる不都合は回避される。
なお図11に示す実施形態において、第2溝部34Bを機能液LQ2で満たす場合、第2溝部34Bに対してその第2溝部34Bの上方より直接的に吐出(供給)された機能液LQの液滴のみで、第2溝部34Bを満たすようにしてもよい。
また、第2溝部34Bに対してその第2溝部34Bの上方より直接的に吐出(供給)した機能液LQ2の液滴のみで第2溝部34Bを満たす場合、図12に示すように、狭い幅H2を有する第2溝部34Bのみに受容膜36を予め設ける構成であってもよい。第2溝部34Bに対して直接的に吐出された機能液LQ2は受容膜36によって第2溝部34B内に引き込まれるため、バンクBの上面38に残渣を存在させる不都合を回避できる。一方、第1溝部34Aは広い幅H1を有しているので、第1溝部34Aに機能液LQ2を配置するとき、受容膜36が無くても、バンクBの上面38に残渣を存在させることなく、機能液LQ2を第1溝部34Aに円滑に配置できる。
なお、図13に示すように、第1溝部34Aと第2溝部34Bとの接続部37を、第1溝部34Aから第2溝部34Bに向かって漸次窄まるようなテーパ形状にしてもよい。こうすることにより、第1溝部34Aに配置した機能液LQ1(LQ2)を第2溝部34Bに円滑に流入させることができる。
また、図14に示すように、第1溝部34Aの延在方向と第2溝部34Bの延在方向とが違いに交差する形態において、第1溝部34Aのうち第2溝部34B近傍の領域の幅H1’をその他の領域の幅H1よりも局所的に狭くするようにしてもよい。こうすることによっても、第1溝部34Aに配置した機能液LQ1(LQ2)を第2溝部34Bに円滑に流入させることができる。この場合において、第1溝部34Aを形成するバンクBの内壁面Bhを、第2溝部34Bに向かって傾斜させることにより、第1溝部34Aに配置した機能液LQ1(LQ2)を第2溝部34Bに更に円滑に流入させることができる。
なお、上述した各実施形態においては、広い幅H1を有する第1溝部34Aの延在方向と狭い幅H2を有する第2溝部34Bの延在方向とは互いに異なっているが、図15に示すように、広い幅H1を有する第1溝部34Aの延在方向と狭い幅H2を有する第2溝部34Bの延在方向とは同じであってもよい。その場合においても、図15(a)に示すように、第1溝部34Aに機能液LQ1(LQ2)を配置することによって、その機能液LQ1(LQ2)の自己流動によって、図15(b)に示すように、機能液LQ1(LQ2)を第2溝部34Bに配置することができる。またこの場合においても、第1溝部34Aと第2溝部34Bとの接続部37を、第1溝部34Aから第2溝部34Bに向かって漸次窄まるようなテーパ形状にすることで、第1溝部34Aに配置した機能液LQ1(LQ2)を第2溝部34Bに円滑に流入させることができる。
また、第1溝部34Aに配置した機能液LQ1(LQ2)を自己流動によって第2溝部34Bに配置するとき、図16に示すように、第1溝部34Aのうち第1溝部34Aと第2溝部34Bとが接続する接続部37以外の領域に堤防部39を設けるとよい。図16における堤防部39は、第1溝部34Aに配置した機能液LQ1(LQ2)の液滴である。すなわち、堤防部39として用いる機能液LQ1(LQ2)の液滴は、第2溝部34Bに流動させるものではなく、第1溝部34Aに最初に配置された液滴である。図16においては、堤防部39として機能する最初に配置される液滴に「1」が付されている。そして、第2溝部34Bに自己流動によって配置させるための機能液LQ1(LQ2)は接続部37と堤防部39との間に配置される。この液滴には「2」が付されている。こうすることにより、第1溝部34Aのうち接続部37と堤防部39(液滴「1」)との間に配置された機能液LQ1(LQ2)の液滴「2」は、接続部37以外の方向への流動を阻止され、接続部37側に流動する。したがって、液滴「2」は、接続部37を介して第2溝部34Bに円滑に流入する。
また、図17に示すように、堤防部39としてバンクBの内壁面Bhを使うようにしてもよい。
また、図18に示すように、第1溝部34Aに、第1溝部34Aの幅H1及び第2溝部34Bの幅H2よりも狭い幅H3を有する第3溝部34Cが接続されている形態においても、バンクBの内壁面Bhが堤防部39として機能するため、第1溝部H1に配置された機能液LQ1(LQ2)は、第2溝部34B及び第3溝部34Cに円滑に流入される。
<薄膜トランジスタ>
本発明の配線パターンの形成方法は、図19に示すようなスイッチング素子としての薄膜トランジスタ(TFT)及びそれに接続する配線を形成するときに適用可能である。図19において、TFTを有するTFT基板P上には、ゲート配線40と、このゲート配線40に電気的に接続するゲート電極41と、ソース配線42と、このソース配線42に電気的に接続するソース電極43と、ドレイン電極44と、ドレイン電極44に電気的に接続する画素電極45とを備えている。ゲート配線40はX軸方向に延びるように形成され、ゲート電極41はY軸方向に延びるように形成されている。また、ゲート電極41の幅H2はゲート配線40の幅H1よりも狭くなっている。これらゲート配線40及びゲート電極41を、本発明に係る配線パターンの形成方法で形成することができる。
また、上述した実施形態においては、本発明に係る膜パターン形成方法を使って、TFT(薄膜トランジスタ)のゲート配線を形成しているが、ソース電極、ドレイン電極、画素電極などの他の構成要素を製造することも可能である。以下、TFTを製造する方法について図20〜図23を参照しながら説明する。
図20に示すように、まず、洗浄したガラス基板610の上面に、1画素ピッチの1/20〜1/10の溝611aを設けるための第1層目のバンク611が、フォトリソグラフィ法に基づいて形成される。このバンク611としては、形成後に光透過性と撥液性を備える必要があり、その素材としては、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、オレフィン樹脂、メラミン樹脂などの高分子材料が好適に用いられる。
この形成後のバンク611に撥液性を持たせるために、CFプラズマ処理等(フッ素成分を有するガスを用いたプラズマ処理)を施す必要があるが、代わりに、バンク611の素材自体に予め撥液成分(フッ素基等)を充填しておいても良い。この場合には、CFプラズマ処理等を省略することができる。
以上のようにして撥液化されたバンク611の、吐出インクに対する接触角としては、40°以上、またガラス面の接触角としては、10°以下を確保することが好ましい。すなわち、本発明者らが試験により確認した結果、例えば導電性微粒子(テトラデカン溶媒)に対する処理後の接触角は、バンク611の素材としてアクリル樹脂系を採用した場合には約54.0°(未処理の場合には10°以下)を確保することができる。なお、これら接触角は、プラズマパワー550Wのもと、4フッ化メタンガスを0.1L/minで供給する処理条件下で得たものである。
上記第1層目のバンク形成工程に続くゲート走査電極形成工程(第1回目の導電性パターン形成工程)では、バンク611で区画された描画領域である前記溝611a内を満たすように、導電性材料を含む液滴をインクジェットで吐出することでゲート走査電極612を形成する。そして、ゲート走査電極612を形成するときに、本発明に係るパターンの形成方法が適用される。
この時の導電性材料としては、Ag,Al,Au,Cu,パラジウム、Ni,W−si,導電性ポリマーなどが好適に採用可能である。このようにして形成されたゲート走査電極612は、バンク611に十分な撥液性が予め与えられているので、溝611aからはみ出ることなく微細な配線パターンを形成することが可能となっている。
以上の工程により、基板610上には、バンク611とゲート走査電極612からなる平坦な上面を備えた第1の導電層A1が形成される。
また、溝611a内における良好な吐出結果を得るためには、図20に示すように、この溝611aの形状として準テーパ(吐出元に向かって開く向きのテーパ形状)を採用するのが好ましい。これにより、吐出された液滴を十分に奥深くまで入り込ませることが可能となる。
次に、図21に示すように、プラズマCVD法によりゲート絶縁膜613、活性層610、コンタクト層609の連続成膜を行う。ゲート絶縁膜613として窒化シリコン膜、活性層610としてアモルファスシリコン膜、コンタクト層609としてn+シリコン膜を原料ガスやプラズマ条件を変化させることにより形成する。CVD法で形成する場合、300℃〜350℃の熱履歴が必要になるが、無機系の材料をバンクに使用することで、透明性、耐熱性に関する問題を回避することが可能である。
上記半導体層形成工程に続く第2層目のバンク形成工程では、図22に示すように、ゲート絶縁膜613の上面に、1画素ピッチの1/20〜1/10でかつ前記溝611aと交差する溝614aを設けるための2層目のバンク614を、フォトリソグラフィ法に基づいて形成する。このバンク614としては、形成後に光透過性と撥液性を備える必要があり、その素材としては、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、オレフィン樹脂、メラミン樹脂などの高分子材料が好適に用いられる。
この形成後のバンク614に撥液性を持たせるためにCFプラズマ処理等(フッ素成分を有するガスを用いたプラズマ処理)を施す必要があるが、代わりに、バンク614の素材自体に予め撥液成分(フッ素基等)を充填しておくものとしても良い。この場合には、CFプラズマ処理等を省略することができる。
以上のようにして撥液化されたバンク614の、吐出インクに対する接触角としては、40°以上を確保することが好ましい。
上記第2層目のバンク形成工程に続くソース・ドレイン電極形成工程(第2回目の導電性パターン形成工程)では、バンク614で区画された描画領域である前記溝614a内を満たすように、導電性材料を含む液滴をインクジェットで吐出することで、図23に示すように、前記ゲート走査電極612に対して交差するソース電極615及びソース電極616が形成される。そして、ソース電極615及びドレイン電極616を形成するときに、本発明に係るパターンの形成方法が適用される。
この時の導電性材料としては、Ag,Al,Au,Cu,パラジウム、Ni,W−si,導電性ポリマーなどが好適に採用可能である。このようにして形成されたソース電極615及びドレイン電極616は、バンク614に十分な撥液性が予め与えられているので、溝614aからはみ出ることなく微細な配線パターンを形成することが可能となっている。
また、ソース電極615及びドレイン電極616を配置した溝614aを埋めるように絶縁材料617が配置される。以上の工程により、基板610上には、バンク614と絶縁材料617からなる平坦な上面620が形成される。
そして、絶縁材料617にコンタクトホール619を形成するとともに、上面620上にパターニングされた画素電極(ITO)618を形成し、コンタクトホール619を介してドレイン電極616と画素電極618とを接続することで、TFTが形成される。
<電気光学装置>
本発明の電気光学装置の一例である液晶表示装置について説明する。図24は本発明に係る液晶表示装置について、各構成要素とともに示す対向基板側から見た平面図であり、図25は図24のH−H’線に沿う断面図である。図26は液晶表示装置の画像表示領域においてマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路図で、図27は、液晶表示装置の部分拡大断面図である。なお、以下の説明に用いた各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。
図24及び図25において、本実施の形態の液晶表示装置(電気光学装置)100は、対をなすTFTアレイ基板10と対向基板20とが光硬化性の封止材であるシール材52によって貼り合わされ、このシール材52によって区画された領域内に液晶50が封入、保持されている。シール材52は、基板面内の領域において閉ざされた枠状に形成されている。
シール材52の形成領域の内側の領域には、遮光性材料からなる周辺見切り53が形成されている。シール材52の外側の領域には、データ線駆動回路201及び実装端子202がTFTアレイ基板10の一辺に沿って形成されており、この一辺に隣接する2辺に沿って走査線駆動回路204が形成されている。TFTアレイ基板10の残る一辺には、画像表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路204の間を接続するための複数の配線205が設けられている。また、対向基板20のコーナー部の少なくとも1箇所においては、TFTアレイ基板10と対向基板20との間で電気的導通をとるための基板間導通材206が配設されている。
なお、データ線駆動回路201及び走査線駆動回路204をTFTアレイ基板10の上に形成する代わりに、例えば、駆動用LSIが実装されたTAB(Tape Automated Bonding)基板とTFTアレイ基板10の周辺部に形成された端子群とを異方性導電膜を介して電気的及び機械的に接続するようにしてもよい。なお、液晶表示装置100においては、使用する液晶50の種類、すなわち、TN(Twisted Nematic)モード、STN(Super Twisted Nematic)モード等の動作モードや、ノーマリホワイトモード/ノーマリブラックモードの別に応じて、位相差板、偏光板等が所定の向きに配置されるが、ここでは図示を省略する。また、液晶表示装置100をカラー表示用として構成する場合には、対向基板20において、TFTアレイ基板10の後述する各画素電極に対向する領域に、例えば赤(R)、緑(G)、青(B)のカラーフィルタをその保護膜とともに形成する。
このような構造を有する液晶表示装置100の画像表示領域においては、図26に示すように、複数の画素100aがマトリクス状に構成されているとともに、これらの画素100aの各々には、画素スイッチング用のTFT(スイッチング素子)30が形成されており、画素信号S1、S2、…、Snを供給するデータ線6aがTFT30のソースに電気的に接続されている。データ線6aに書き込む画素信号S1、S2、…、Snは、この順に線順次で供給してもよく、相隣接する複数のデータ線6a同士に対して、グループ毎に供給するようにしてもよい。また、TFT30のゲートには走査線3aが電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線3aにパルス的に走査信号G1、G2、…、Gmをこの順に線順次で印加するように構成されている。
画素電極19はTFT30のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるTFT30を一定期間だけオン状態とすることにより、データ線6aから供給される画素信号S1、S2、…、Snを各画素に所定のタイミングで書き込む。このようにして画素電極19を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画素信号S1、S2、…、Snは、図25に示す対向基板20の対向電極121との間で一定期間保持される。なお、保持された画素信号S1、S2、…、Snがリークするのを防ぐために、画素電極19と対向電極121との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量60が付加されている。例えば、画素電極19の電圧は、ソース電圧が印加された時間よりも3桁も長い時間だけ蓄積容量60により保持される。これにより、電荷の保持特性は改善され、コントラスト比の高い液晶表示装置100を実現することができる。
図27はボトムゲート型TFT30を有する液晶表示装置100の部分拡大断面図であって、TFTアレイ基板10を構成するガラス基板Pには、上記実施形態の配線パターンの形成方法によりゲート配線61がガラス基板P上のバンクB、B間に形成されている。
ゲート配線61上には、SiNxからなるゲート絶縁膜62を介してアモルファスシリコン(a−Si)層からなる半導体層63が積層されている。このゲート配線部分に対向する半導体層63の部分がチャネル領域とされている。半導体層63上には、オーミック接合を得るための例えばn+型a−Si層からなる接合層64a及び64bが積層されており、チャネル領域の中央部における半導体層63上には、チャネルを保護するためのSiNxからなる絶縁性のエッチストップ膜65が形成されている。なお、これらゲート絶縁膜62、半導体層63、及びエッチストップ膜65は、蒸着(CVD)後にレジスト塗布、感光・現像、フォトエッチングを施されることで、図示されるようにパターニングされる。
さらに、接合層64a、64b及びITOからなる画素電極19も同様に成膜するとともに、フォトエッチングを施されることで、図示するようにパターニングされる。そして、画素電極19、ゲート絶縁膜62及びエッチストップ膜65上にそれぞれバンク66…を突設し、これらバンク66…間に上述した液滴吐出装置IJを用いて、銀化合物の液滴を吐出することでソース線、ドレイン線を形成することができる。
なお、上記実施形態では、TFT30を液晶表示装置100の駆動のためのスイッチング素子として用いる構成としたが、液晶表示装置以外にも例えば有機EL(エレクトロルミネッセンス)表示デバイスに応用が可能である。有機EL表示デバイスは、蛍光性の無機および有機化合物を含む膜を、陰極と陽極とで挟んだ構成を有し、前記膜に電子および正孔(ホール)を注入して励起させることにより励起子(エキシトン)を生成させ、このエキシトンが再結合する際の光の放出(蛍光・燐光)を利用して発光させる素子である。そして、上記のTFT30を有する基板上に、有機EL表示素子に用いられる蛍光性材料のうち、赤、緑および青色の各発光色を呈する材料すなわち発光層形成材料及び正孔注入/電子輸送層を形成する材料をインクとし、各々をパターニングすることで、自発光フルカラーELデバイスを製造することができる。本発明におけるデバイス(電気光学装置)の範囲にはこのような有機ELデバイスをも含むものである。
図28は、前記液滴吐出装置IJにより一部の構成要素が製造された有機EL装置の側断面図である。図28を参照しながら、有機EL装置の概略構成を説明する。
図28において、有機EL装置401は、基板411、回路素子部421、画素電極431、バンク部441、発光素子451、陰極461(対向電極)、および封止基板471から構成された有機EL素子402に、フレキシブル基板(図示略)の配線および駆動IC(図示略)を接続したものである。回路素子部421は、アクティブ素子であるTFT60が基板411上に形成され、複数の画素電極431が回路素子部421上に整列して構成されたものである。そして、TFT60を構成するゲート配線61が、上述した実施形態の配線パターンの形成方法により形成されている。
各画素電極431間にはバンク部441が格子状に形成されており、バンク部441により生じた凹部開口444に、発光素子451が形成されている。なお、発光素子451は、赤色の発光をなす素子と緑色の発光をなす素子と青色の発光をなす素子とからなっており、これによって有機EL装置401は、フルカラー表示を実現するものとなっている。陰極461は、バンク部441および発光素子451の上部全面に形成され、陰極461の上には封止用基板471が積層されている。
有機EL素子を含む有機EL装置401の製造プロセスは、バンク部441を形成するバンク部形成工程と、発光素子451を適切に形成するためのプラズマ処理工程と、発光素子451を形成する発光素子形成工程と、陰極461を形成する対向電極形成工程と、封止用基板471を陰極461上に積層して封止する封止工程とを備えている。
発光素子形成工程は、凹部開口444、すなわち画素電極431上に正孔注入層452および発光層453を形成することにより発光素子451を形成するもので、正孔注入層形成工程と発光層形成工程とを具備している。そして、正孔注入層形成工程は、正孔注入層452を形成するための液状体材料を各画素電極431上に吐出する第1吐出工程と、吐出された液状体材料を乾燥させて正孔注入層452を形成する第1乾燥工程とを有している。また、発光層形成工程は、発光層453を形成するための液状体材料を正孔注入層452の上に吐出する第2吐出工程と、吐出された液状体材料を乾燥させて発光層453を形成する第2乾燥工程とを有している。なお、発光層453は、前述したように赤、緑、青の3色に対応する材料によって3種類のものが形成されるようになっており、したがって前記の第2吐出工程は、3種類の材料をそれぞれに吐出するために3つの工程からなっている。
この発光素子形成工程において、正孔注入層形成工程における第1吐出工程と、発光層形成工程における第2吐出工程とで前記の液滴吐出装置IJを用いることができる。
また、本発明に係るデバイス(電気光学装置)としては、上記の他に、PDP(プラズマディスプレイパネル)や、基板上に形成された小面積の薄膜に膜面に平行に電流を流すことにより、電子放出が生ずる現象を利用する表面伝導型電子放出素子等にも適用可能である。
次に、本発明の膜パターンの形成方法によって形成される膜パターンを、プラズマ型表示装置に適用した例について説明する。
図29は、本実施形態のプラズマ型表示装置500の分解斜視図を示している。
プラズマ型表示装置500は、互いに対向して配置された基板501、502、及びこれらの間に形成される放電表示部510を含んで構成される。
放電表示部510は、複数の放電室516が集合されたものである。複数の放電室516のうち、赤色放電室516(R)、緑色放電室516(G)、青色放電室516(B)の3つの放電室516が対になって1画素を構成するように配置されている。
基板501の上面には所定の間隔でストライプ状にアドレス電極511が形成され、アドレス電極511と基板501の上面とを覆うように誘電体層519が形成されている。誘電体層519上には、アドレス電極511、511間に位置しかつ各アドレス電極511に沿うように隔壁515が形成されている。隔壁515は、アドレス電極511の幅方向左右両側に隣接する隔壁と、アドレス電極511と直交する方向に延設された隔壁とを含む。また、隔壁515によって仕切られた長方形状の領域に対応して放電室516が形成されている。
また、隔壁515によって区画される長方形状の領域の内側には蛍光体517が配置されている。蛍光体517は、赤、緑、青の何れかの蛍光を発光するもので、赤色放電室516(R)の底部には赤色蛍光体517(R)が、緑色放電室516(G)の底部には緑色蛍光体517(G)が、青色放電室516(B)の底部には青色蛍光体517(B)が各々配置されている。
一方、基板502には、先のアドレス電極511と直交する方向に複数の表示電極512がストライプ状に所定の間隔で形成されている。さらに、これらを覆うように誘電体層513、及びMgOなどからなる保護膜514が形成されている。
基板501と基板502とは、前記アドレス電極511…と表示電極512…を互いに直交させるように対向させて相互に貼り合わされている。
上記アドレス電極511と表示電極512は図示略の交流電源に接続されている。各電極に通電することにより、放電表示部510において蛍光体517が励起発光し、カラー表示が可能となる。
本実施形態では、上記アドレス電極511、及び表示電極512がそれぞれ、上述した配線パターン形成方法に基づいて形成されているため、小型・薄型化が実現され、断線等の不良が生じない高品質のプラズマ型表示装置を得ることができる。
図30は、液晶表示装置の別の実施形態を示す図である。
図30に示す液晶表示装置(電気光学装置)901は、大別するとカラーの液晶パネル(電気光学パネル)902と、液晶パネル902に接続される回路基板903とを備えている。また、必要に応じて、バックライト等の照明装置、その他の付帯機器が液晶パネル902に付設されている。
液晶パネル902は、シール材904によって接着された一対の基板905a及び基板905bを有し、これらの基板905bと基板905bとの間に形成される間隙、いわゆるセルギャップには液晶が封入されている。これらの基板905a及び基板905bは、一般には透光性材料、例えばガラス、合成樹脂等によって形成されている。基板905a及び基板905bの外側表面には偏光板906a及び偏光板906bが貼り付けられている。なお、図30においては、偏光板906bの図示を省略している。
また、基板905aの内側表面には電極907aが形成され、基板905bの内側表面には電極907bが形成されている。これらの電極907a、907bはストライプ状または文字、数字、その他の適宜のパターン状に形成されている。また、これらの電極907a、907bは、例えばITO(Indium Tin Oxide:インジウムスズ酸化物)等の透光性材料によって形成されている。基板905aは、基板905bに対して張り出した張り出し部を有し、この張り出し部に複数の端子908が形成されている。これらの端子908は、基板905a上に電極907aを形成するときに電極907aと同時に形成される。従って、これらの端子908は、例えばITOによって形成されている。これらの端子908には、電極907aから一体に延びるもの、及び導電材(不図示)を介して電極907bに接続されるものが含まれる。
回路基板903には、配線基板909上の所定位置に液晶駆動用ICとしての半導体素子900が実装されている。なお、図示は省略しているが、半導体素子900が実装される部位以外の部位の所定位置には抵抗、コンデンサ、その他のチップ部品が実装されていてもよい。配線基板909は、例えばポリイミド等の可撓性を有するベース基板911の上に形成されたCu等の金属膜をパターニングして配線パターン912を形成することによって製造されている。
本実施形態では、液晶パネル902における電極907a、907b及び回路基板903における配線パターン912が上記デバイス製造方法によって形成されている。
本実施形態の液晶表示装置によれば、電気特性の不均一が解消された高品質の液晶表示装置を得ることができる。
なお、前述した例はパッシブ型の液晶パネルであるが、アクティブマトリクス型の液晶パネルとしてもよい。すなわち、一方の基板に薄膜トランジスタ(TFT)を形成し、各TFTに対し画素電極を形成する。また、各TFTに電気的に接続する配線(ゲート配線、ソース配線)を上記のようにインクジェット技術を用いて形成することができる。一方、対向する基板には対向電極等が形成されている。このようなアクティブマトリクス型の液晶パネルにも本発明を適用することができる。
他の実施形態として、非接触型カード媒体の実施形態について説明する。図31に示すように、本実施形態に係る非接触型カード媒体(電子機器)700は、カード基体702とカードカバー718から成る筐体内に、半導体集積回路チップ708とアンテナ回路712を内蔵し、図示されない外部の送受信機と電磁波または静電容量結合の少なくとも一方により電力供給あるいはデータ授受の少なくとも一方を行うようになっている。本実施形態では、上記アンテナ回路712が、上記実施形態に係る配線パターン形成方法によって形成されている。
なお、本発明に係るデバイス(電気光学装置)としては、上記の他に、PDP(プラズマディスプレイパネル)や、基板上に形成された小面積の薄膜に膜面に平行に電流を流すことにより、電子放出が生ずる現象を利用する表面伝導型電子放出素子等にも適用可能である。
<電子機器>
本発明の電子機器の具体例について説明する。
図32(a)は携帯電話の一例を示した斜視図である。図32(a)において、1600は携帯電話本体を示し、1601は上記実施形態の液晶表示装置を備えた液晶表示部を示している。
図32(b)はワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図32(b)において、1700は情報処理装置、1701はキーボードなどの入力部、1703は情報処理本体、1702は上記実施形態の液晶表示装置を備えた液晶表示部を示している。
図32(c)は腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図32(c)において、1800は時計本体を示し、1801は上記実施形態の液晶表示装置を備えた液晶表示部を示している。
図32(a)〜(c)に示す電子機器は、上記実施形態の液晶表示装置を備えたものであり、所望の膜厚を有する配線パターンを有している。
なお、本実施形態の電子機器は液晶装置を備えるものとしたが、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、プラズマ型表示装置等、他の電気光学装置を備えた電子機器とすることもできる。
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
また、上記実施形態では、薄膜パターンを導電性膜とする構成としたが、これに限られず、例えば液晶表示装置において表示画像をカラー化するために用いられているカラーフィルタにも適用可能である。このカラーフィルタは、基板に対してR(赤)、G(緑)、B(赤)のインク(機能液)を液滴として所定パターンで配置することで形成することができるが、基板に対して所定パターンに応じたバンクを形成し、このバンクに撥液性を付与してからインクを配置してカラーフィルタを形成することで、高性能なおカラーフィルタを有する液晶表示装置を製造することができる。
液滴吐出装置の概略斜視図である。 ピエゾ方式による液体材料の吐出原理を説明するための図である。 本発明の膜パターンの形成方法の一実施形態を示すフローチャート図である。 本発明の膜パターンを形成する手順の一例を示す模式図である。 本発明の膜パターンを形成する手順の一例を示す模式図である。 本発明の膜パターンの形成方法の作用を説明するための模式図である。 実験結果の一例を説明するための表及び図である。 本発明の膜パターンの形成方法の別の実施形態を示す模式図である。 本発明の膜パターンの形成方法の別の実施形態を示す模式図である。 本発明の膜パターンの形成方法の別の実施形態を示す模式図である。 本発明の膜パターンの形成方法の別の実施形態を示す模式図である。 本発明の膜パターンの形成方法の別の実施形態を示す模式図である。 本発明の膜パターンの形成方法の別の実施形態を示す模式図である。 本発明の膜パターンの形成方法の別の実施形態を示す模式図である。 本発明の膜パターンの形成方法の別の実施形態を示す模式図である。 本発明の膜パターンの形成方法の別の実施形態を示す模式図である。 本発明の膜パターンの形成方法の別の実施形態を示す模式図である。 本発明の膜パターンの形成方法の別の実施形態を示す模式図である。 薄膜トランジスタを有する基板の一例を示す模式図である。 薄膜トランジスタを製造する工程を説明するための図である。 薄膜トランジスタを製造する工程を説明するための図である。 薄膜トランジスタを製造する工程を説明するための図である。 薄膜トランジスタを製造する工程を説明するための図である。 液晶表示装置を対向基板の側から見た平面図である。 図24のH−H’線に沿う断面図である。 液晶表示装置の等価回路図である。 液晶表示装置の部分拡大断面図である。 有機EL装置の部分拡大断面図である。 プラズマ型表示装置の分解斜視図である。 液晶表示装置の別形態を示す図である。 非接触型カード媒体の分解斜視図である。 本発明の電子機器の具体例を示す図である。
符号の説明
33…配線パターン(膜パターン)、34…溝部、34A…第1溝部、34B…第2溝部、36…受容膜、37…接続部、39…堤防部、B…バンク、P…基板、LQ1、LQ2…機能液

Claims (11)

  1. 第1機能液を基板上に配置することにより膜パターンを形成する方法であって、
    前記基板上に、第1の溝、及び溝の幅が前記第1の溝の幅よりも小さく、前記第1の溝に接続する第2の溝が形成されるように、所定のパターンを有するバンクを形成する工程と、
    前記バンクの表面に撥液性を付与する工程と、
    前記撥液性が付与された前記バンクによって形成された前記第1の溝に、液滴吐出ヘッドから吐出された第2機能液を配置するとともに、前記第2の溝に前記第1の溝に配置された前記第2の機能液の自己流動によって前記第2機能液を配置する工程と、
    前記第1の溝及び前記第2の溝に配置された前記第2機能液に対して熱処理を行い、前記第2機能液を多孔体に変換して、前記第1の溝及び前記第2の溝に、前記多孔体からなる受容膜を設ける工程と、
    前記第1の溝及び前記第2の溝に設けられた前記受容膜上に、液滴吐出ヘッドから吐出された前記第1機能液を配置する工程と、
    前記受容膜上に配置された前記第1機能液に対して熱処理又は光処理を行い、分散媒を除去する工程と、を有することを特徴とする膜パターンの形成方法。
  2. 前記第1の溝と前記第2の溝とは異なる幅であることを特徴とする請求項1記載の膜パターンの形成方法。
  3. 前記第2の溝の幅は前記第1の溝の幅以下であることを特徴とする請求項1又は2記載の膜パターンの形成方法。
  4. 前記第1の溝と前記第2の溝とは互いに異なる方向に延びるように形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項記載の膜パターンの形成方法。
  5. 前記第1機能液には導電性微粒子が含まれることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項記載の膜パターンの形成方法。
  6. 前記第1機能液には熱処理又は光処理により導電性を発現する材料が含まれることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項記載の膜パターンの形成方法。
  7. 前記第1機能液及び前記第2機能液はじ液であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項記載の膜パターンの形成方法。
  8. 前記第1機能液及び前記第2機能液は互いに異なる液であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項記載の膜パターンの形成方法。
  9. 前記第1の溝のうち該第1の溝と前記第2の溝とが接続する接続部以外の位置に堤防部を設け、前記接続部と前記堤防部との間に前記第2機能液を配置することを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項記載の膜パターンの形成方法。
  10. 基板上に膜パターンを形成する工程を有するデバイスの製造方法において、
    請求項1〜請求項9のいずれか一項記載の膜パターンの形成方法により、前記基板上に膜パターンを形成することを特徴とするデバイスの製造方法。
  11. アクティブマトリクス基板の製造方法において、
    基板上にゲート配線を形成する第1の工程と、
    前記ゲート配線上にゲート絶縁膜を形成する第2の工程と、
    前記ゲート絶縁膜を介して半導体層を積層する第3の工程と、
    前記ゲート絶縁層の上にソース電極及びドレイン電極を形成する第4の工程と、
    前記ソース電極及び前記ドレイン電極上に絶縁材料を配置する第5の工程と、
    前記ドレイン電極と電気的に接続する画素電極を形成する第6の工程と、を有し、
    前記第1の工程及び前記第4の工程及び前記第6の工程の少なくとも一つの工程は、
    前記基板上に、第1の溝、及び溝の幅が前記第1の溝の幅よりも小さく、前記第1の溝に接続する第2の溝が形成されるように、所定のパターンを有するバンクを形成する工程と、
    前記バンクの表面に撥液性を付与する工程と、
    前記撥液性が付与された前記バンクによって形成された第1の溝に、液滴吐出ヘッドから吐出された第2機能液を配置するとともに、前記第2の溝に前記第1の溝に配置された前記第2機能液の自己流動によって前記第2機能液を配置する工程と、
    前記第1の溝及び前記第2の溝に配置された前記第2機能液に対して熱処理を行い、前記第2機能液を多孔体に変換して、前記第1の溝及び前記第2の溝に、前記多孔体からなる受容膜を設ける工程と、
    前記第1の溝及び前記第2の溝に設けられた前記受容膜上に、液滴吐出ヘッドから吐出された第1機能液を配置する工程と、
    前記受容膜上に配置された前記第1機能液に対して熱処理又は光処理を行い、分散媒を除去する工程と、を有することを特徴とするアクティブマトリクス基板の製造方法。
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