JP5019395B2 - Image forming method and image pattern - Google Patents
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Description
本発明は、一般的には、画像形成方法、画像形成装置および画像パターンに関し、より特定的には、液晶用の層間絶縁膜、または、透明導電酸化膜などを、印刷法を用いてパターニングするための画像形成方法、およびその画像形成方法を実施するための画像形成装置およびその画像形成方法により製造される画像パターンに関する。 The present invention generally relates to an image forming method, an image forming apparatus, and an image pattern, and more specifically, patterning an interlayer insulating film for liquid crystal or a transparent conductive oxide film using a printing method. The present invention relates to an image forming method, an image forming apparatus for performing the image forming method, and an image pattern manufactured by the image forming method.
画像形成方法に関して、下記特許文献1(特開2004−249696号公報)には、印刷法においてインクの糸曳き現象をなくし、フォトリソグラフィ法に近い高品質の印刷物を得ることを目的とした画像形成法が開示されている。 Regarding the image forming method, the following Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-249696) discloses an image forming method that eliminates the ink stringing phenomenon in the printing method and obtains a high-quality printed material close to the photolithography method. The law is disclosed.
近年の平版オフセット印刷においては、湿し水を使用せずに、インクを画線部のみに選択的に付着させる水なし平版を用いた印刷方法が主流となっている。この印刷方法では、印刷版の非画線部が、シリコーンゴムやフッ素化合物などのインクに対して撥液性を有する材料から形成される。 In recent lithographic offset printing, a printing method using a waterless lithographic plate in which ink is selectively attached only to an image area without using dampening water has become mainstream. In this printing method, the non-image area of the printing plate is formed from a material having liquid repellency with respect to ink such as silicone rubber and fluorine compound.
一般的に、平版オフセット印刷機は、複数の練りローラーと、印刷版面にインクを塗布するための付けローラーとを備える。インクは、練りローラー間で練り合わせることによって均一に広げられ、付けローラーを介して印刷版面に塗布される。インクが、さらに印刷版から転写版、転写版から被印刷基材へと転写されることによって、被印刷基材に所望の画像パターンが形成される。 In general, a lithographic offset printing press includes a plurality of kneading rollers and an application roller for applying ink to the printing plate surface. The ink is uniformly spread by kneading between kneading rollers, and is applied to the printing plate surface via the application roller. The ink is further transferred from the printing plate to the transfer plate and from the transfer plate to the printing substrate, whereby a desired image pattern is formed on the printing substrate.
このとき、インクは両側に引き裂かれて凝集破壊することによって転写されているため、インク間に糸曳き現象が生じてしまう。このような糸曳き現象が生じると、転写後の画像パターンに膜厚ムラや体積ムラが発生するため、糸引き現象は、画像パターンの解像度や平坦性の劣化を招く原因となっている。 At this time, since the ink is torn on both sides and transferred by cohesive failure, a stringing phenomenon occurs between the inks. When such a stringing phenomenon occurs, film thickness unevenness and volume unevenness occur in the image pattern after transfer, and therefore the stringing phenomenon causes deterioration in resolution and flatness of the image pattern.
糸曳き現象による解像度や平坦性の劣化を解決する方法として、インクに対する親液性および撥液性を利用して、インクを分断/転写する画像形成方法が考えられる。図9から図12は、インクの糸曳き現象を防ぐための画像形成方法の工程を示す断面図である。 As a method for solving the deterioration in resolution and flatness due to the stringing phenomenon, an image forming method in which ink is divided / transferred using lyophilicity and liquid repellency to the ink can be considered. 9 to 12 are cross-sectional views showing the steps of the image forming method for preventing the ink stringing phenomenon.
図9を参照して、この画像形成方法においては、まず、インク親液部102およびインク撥液部103が形成された印刷版100の表面上に、キャップコーターやダイコーター、ドクターブレード等を用いて、インク層101を形成する。
Referring to FIG. 9, in this image forming method, first, a cap coater, a die coater, a doctor blade, or the like is used on the surface of
図10を参照して、次に、インク撥液性が付与された表面を有する画像転写シート104を準備し、この画像転写シート104を、インク層101を介して印刷版100に接触させて押圧する。その後、画像転写シート104と印刷版100と引き離すことによって、インク撥液部103に接していたインク101のみが画像転写シート104上にインクパターン101aとして転写される。
Next, referring to FIG. 10, an
図11を参照して、次に、被印刷基材105を準備し、この被印刷基材105を、転写インク層101aを介して画像転写シート104に接触させて押圧する。図12を参照して、次に、被印刷基材105と画像転写シート104とを引き離すことによって、画像転写シート104上のインクパターン101aが被印刷基材105上に転写される。以上の画像形成方法に示す工程を採用することにより、被印刷基材105に所望の画像パターン101aが形成される。
Referring to FIG. 11, next, a substrate to be printed 105 is prepared, and this substrate to be printed 105 is brought into contact with and pressed against the
しかしながら、上記の画像形成方法では、印刷版100から画像転写シート104への第1転写工程と、画像転写シート104から被印刷基材105への第2転写工程との2回のインク転写工程が実施される。この場合、各インク転写工程における押圧歪みが積算されて最終的に得られる画像パターンの歪み量が大きくなってしまう危険性がある。
However, in the above image forming method, there are two ink transfer steps: a first transfer step from the
また、第2転写工程においては、画像転写シート104上のインクパターン101aが画線部のみの孤立パターンとなっている。このため、押圧時に受ける歪み、特に押圧方向に対して直交する方向に加わる力による歪みの影響が大きくなり、高精細かつ平坦性の高い画像パターン101aを形成することが困難となる。
In the second transfer process, the
このような問題の発生は、任意の下層画像パターンの上に上層画像パターンを精度よく形成する、つまり、段差のある表面上に画像パターンを高精度に積層することが必要となる、TFT素子や半導体デバイス、発光素子などの電子デバイスの製造プロセスにおいて、デバイスの特性低下や特性不良の原因となり、歩留まりの低下や製造コストの増大に繋がってしまう。 The occurrence of such a problem is that an upper layer image pattern is accurately formed on an arbitrary lower layer image pattern, that is, an image pattern needs to be laminated with high accuracy on a stepped surface. In a manufacturing process of an electronic device such as a semiconductor device or a light emitting element, it causes a decrease in device characteristics and a characteristic defect, leading to a decrease in yield and an increase in manufacturing cost.
さらに上記の画像形成方法においては、2回のインク転写工程が必要であるために、印刷版100の表面上にインク溶液を塗布してから最終的に被印刷基材105に画像パターン101aが形成されるまでの時間が長くなる。この場合、インク溶液の主成分となる溶媒が低沸点を有し、その揮発性が高い場合、インク層101の表面が早期に乾燥してしまう。これにより、第2転写工程において、画像転写シート104から被印刷基材105にインクパターン101aが転写せず、画像パターンが形成されないおそれがある。
この発明の目的は、上記の課題を解決することであり、被印刷基材に、高精細かつ平坦性の高い画像パターンが形成される画像形成方法、その画像形成方法により製造される画像パターンを提供することである。 An object of the present invention is to solve the above-described problem, and an image forming method in which an image pattern with high definition and high flatness is formed on a substrate to be printed, and an image pattern manufactured by the image forming method. Is to provide.
この発明に基づいた画像形成方法においては、基板上に、親撥パターンの形成用インクを塗布して基板側インク親液部と基板側インク撥液部とを有する親撥パターンを形成する親撥パターン形成工程と、上記親撥パターン上にインク材料を塗布してインク層を形成するインク層塗布工程と、上記親撥パターン上の上記インク層に転写版側インク親液部と転写版側インク撥液部が形成された転写版を密着させる密着工程と、上記転写版を上記インク層から剥離することにより、上記基板側インク撥液部上の上記インク層を上記転写版に転写する転写工程とを備えている。 In the image forming method according to the present invention, the ink-repellent pattern is formed on the substrate by applying the ink for forming the ink-repellent pattern to form the ink-repellent pattern having the substrate-side ink lyophilic portion and the substrate-side ink lyophobic portion. A pattern forming step, an ink layer applying step of forming an ink layer by applying an ink material on the lyophobic pattern, a transfer plate side ink lyophilic portion and a transfer plate side ink on the ink layer on the lyophobic pattern An adhesion step for closely attaching the transfer plate on which the liquid repellent portion is formed, and a transfer step for transferring the ink layer on the substrate-side ink liquid repellent portion to the transfer plate by peeling the transfer plate from the ink layer. And.
また、上記基板に形成された上記基板側インク親液部および上記基板側インク撥液部と、上記転写版に形成された転写版側インク撥液部および転写版側インク親液部との配置関係は、基板側インク親液部に対向する位置に上記転写版側インク撥液部が設けられ、上記基板側インク撥液部に対向する位置に上記転写版側インク親液部が設けられている。 Also, an arrangement of the substrate-side ink lyophilic portion and the substrate-side ink lyophobic portion formed on the substrate, and a transfer plate-side ink lyophobic portion and a transfer plate-side ink lyophilic portion formed on the transfer plate. The relationship is that the transfer plate-side ink lyophobic portion is provided at a position facing the substrate-side ink lyophilic portion, and the transfer plate-side ink lyophilic portion is provided at a position facing the substrate-side ink lyophobic portion. Yes.
この発明に基づいた画像パターンにおいては、上記画像形成方法により形成された画像パターンである。 The image pattern based on the present invention is an image pattern formed by the image forming method.
この発明に基づいたに画像形成方法および画像パターンによれば、基板に形成された基板側インク親液部および基板側インク撥液部と、転写版に形成された転写版側インク撥液部および転写版側インク親液部との配置関係が、基板側インク親液部に対向する位置に転写版側インク撥液部が設けられ、基板側インク撥液部に対向する位置に転写版側インク親液部が設けられている。 According to the image forming method and the image pattern based on the present invention, the substrate side ink lyophilic part and the substrate side ink lyophobic part formed on the substrate, the transfer plate side ink lyophobic part formed on the transfer plate, and The transfer plate side ink lyophilic part is provided with a transfer plate side ink lyophobic part at a position facing the substrate side ink lyophilic part, and the transfer plate side ink is located at a position facing the substrate side ink lyophobic part. A lyophilic part is provided.
これにより、インク層が設けられた基板に転写版を密着させた場合に、インク層は、全ての領域が、親液部と撥液部とに挟まれた状態となる。その結果、基板上の基板側インク撥液部に接していたインク層の全量が、基板から転写版に転写され、基板には、基板上の基板側インク親液部に接していたインク層の全量が残留することから、インク層が他の領域に転写されることや、インクが分断されることを回避することが可能となる。 As a result, when the transfer plate is brought into close contact with the substrate provided with the ink layer, the entire area of the ink layer is sandwiched between the lyophilic portion and the liquid repellent portion. As a result, the entire amount of the ink layer in contact with the substrate-side ink lyophobic portion on the substrate is transferred from the substrate to the transfer plate, and the substrate has the ink layer in contact with the substrate-side ink lyophilic portion on the substrate. Since the entire amount remains, it is possible to prevent the ink layer from being transferred to another region and the ink from being divided.
また、パターン形成に必要なインク層の転写工程が1回であるため、複数回の転写工程を実施する場合と比較して、転写工程の押圧時に生じるインクパターンの歪みやアライメントのずれを低減させることができる。 Also, since the ink layer transfer process necessary for pattern formation is one time, the distortion of the ink pattern and the misalignment caused when the transfer process is pressed are reduced as compared with the case where a plurality of transfer processes are performed. be able to.
また、パターン形成に必要なインク層の転写工程が1回であるため、インク材料の溶液を塗布してから最終の画像パターンが形成されるまでに要する時間を短縮化することができる。これにより、乾燥時間の短いインクであっても使用が可能となり、印刷プロセスの適用範囲を拡大することができる。 In addition, since the ink layer transfer process required for pattern formation is performed once, the time required from application of the ink material solution to formation of the final image pattern can be shortened. Accordingly, even ink having a short drying time can be used, and the application range of the printing process can be expanded.
その結果、基板に高精細かつ平坦性に優れた画像パターンを形成することができる。これにより、本発明の画像形成方法を用いて製造された画像パターンを有する半導体デバイス、電気回路、表示体モジュール、カラーフィルタ、発光素子などの製品の高性能化を図ることができる。 As a result, an image pattern having high definition and excellent flatness can be formed on the substrate. Thereby, it is possible to improve the performance of products such as a semiconductor device, an electric circuit, a display module, a color filter, and a light emitting element having an image pattern manufactured by using the image forming method of the present invention.
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には同じ参照符号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings referred to below, the same or corresponding members are denoted by the same reference numerals, and redundant description may not be repeated.
(実施の形態1)
上記課題を解決する画像形成方法として、以下に示す二つの画像形成方法が挙げられる。第一の画像形成方法として、図13から図16に示す方法である。この画像形成方法は、被印刷基材201上に薄膜パターンを形成する方法であって、図13に示すように、インク親液部204およびインク撥液部205が表面に形成された被印刷基材201上にインク層202を塗布する塗布工程、図14および図15に示すように、被印刷基材201上に塗布されたインク層202に転写版203を接触させる転写工程を包含している。
(Embodiment 1)
As an image forming method for solving the above problems, there are the following two image forming methods. The first image forming method is the method shown in FIGS. This image forming method is a method of forming a thin film pattern on a
ここで、転写版203が示す親和性は、被印刷基材201上の薄膜パターンを形成すべきインク親液部204の親和性よりも低く、被印刷基材201上のインク撥液部205の親和性よりも高いことを特徴としている。
Here, the affinity of the
上記の画像形成方法によれば、転写工程では、インク層202が被印刷基材201および転写版203に同時に接触する。このとき、インク層202は、より親和性の高いものへと密着し、親和性の低いものから剥離する。その結果、図16に示すように、インク層202に対して、被印刷基材201上の薄膜パターンを形成すべきインク親液部204の親和性は、転写版203が示す親和性よりも高いため、被印刷基材201上のインク層202は、転写版203から剥離しインク親液部204に密着する。
According to the image forming method described above, the
一方、上記インクに対して、被印刷基材201上のインク撥液部205が示す親和性は、転写版203が示す親和性よりも低いため、インク撥液部205上のインク層202は、転写版203に密着しインク撥液部205から剥離する。
On the other hand, since the affinity of the ink
次に第二の画像形成方法として、図17から図20に示す方法が挙げられる。この画像形成方法は、図17に示すように、被印刷基材301の主表面にインク層302を形成する工程と、図18および図19に示すように、インク親液部305とインク撥液部304とがパターニングされた転写面を有する転写版303と、被印刷基材301とを、インク層302を介して互いに接触させつつ押圧する工程と、図20に示すように、転写版303と被印刷基材301とを離間させることによって、インク親液部305に接していたインク層302を被印刷基材301から転写版303に転写させる工程とを備えることを特徴としている。
Next, as a second image forming method, methods shown in FIGS. This image forming method includes a step of forming an
このように構成された画像形成方法によれば、インク撥液部304がインク層302に対して撥液性を有し、インク親液部305がインク層302に対して親液性を有する性質を利用することにより、インク親液部305に接していたインク層302を選択的に被印刷基板301に残すことができる。これにより、インク撥液部304のパターン形状に即した所望の画像パターンを被印刷基材301に形成することができる。
According to the image forming method configured as described above, the ink
以上のように、上記二つの画像形成方法ではいずれにおいても、転写版203,303は、薄膜パターンの形成に不要なインク層202,302を単に除去するためだけに使用されるものであるから、転写版203,303と被印刷基材201,301との高精度な位置合わせは不要である。したがって、インク層202,302を、薄膜パターンを形成すべきインク親液部305のみに残存させることができ、良好な薄膜パターンを容易に形成することを可能としている。
As described above, in both of the above two image forming methods, the
また、上記二つの画像形成方法によれば、転写版203,303および被印刷基材201,301の押圧工程時、インク層202,302は、被印刷基材201,301の主表面に形成された当初の形態で設けられている。このため、インク層202,302が押圧工程時に受ける歪み、特に押圧方向に直交する方向に加わる力による歪みの影響を小さくし、高精細かつ平坦性の高い画像パターンを被印刷基材に形成することを可能としている。
Further, according to the above two image forming methods, the ink layers 202 and 302 are formed on the main surfaces of the
しかし、上記二つの画像形成方法において、高精細な画像形成になればなるほど被印刷基材201,301と転写版203,303との接触時、つまりインク層202,302の転写時に親和性の近い表面同士は接触しないことが好ましい。
However, in the above two image forming methods, the higher the fine image formation, the closer the affinity is when the
たとえば、上述した第1の画像形成方法においては、親和性の近い被印刷基材201のインク親液部204と転写版203との表面同士が接触すると、(i)被印刷基材201上のインクが転写版203へ全量転写される、(ii)インクが分断し、転写版203へ転写される、などの問題が生じてしまう。
For example, in the first image forming method described above, when the surfaces of the ink
これは上述した第2の画像形成方法においても同様のことが生じる。特に、被印刷基材201,301から転写版203,303へ転写されるインクが少ない場合、上記のことが懸念される。その結果、高精細かつ平坦性の高い画像パターンを、被印刷基材に形成することが困難となることである。
This also occurs in the above-described second image forming method. In particular, when the amount of ink transferred from the
(実施の形態2)
図1から図5は、この発明に基づいた実施の形態1における画像形成方法の工程を示す第一から第五工程を示す断面図である。本実施の形態における画像形成方法は、印刷法によって、基板1に画像パターンを形成するための画像形成方法である。
(Embodiment 2)
1 to 5 are sectional views showing first to fifth steps showing steps of the image forming method according to the first embodiment based on the present invention. The image forming method in the present embodiment is an image forming method for forming an image pattern on the
図1から図5を参照して、本実施の形態における画像形成方法の基本的な工程についてまず説明する。この画像形成方法は、被印刷基材としての基板1の主表面にインクに対して親和性を有する基板側インク親液部3と、インクに対して反撥性を有する基板側インク撥液部4とを有する親撥パターンを形成する第一の工程(図1)と、基板側インク親液部3および基板側インク撥液部4が形成された基板1の上にインク層2を形成する第二の工程(図2)とを備える。
With reference to FIGS. 1 to 5, the basic steps of the image forming method in the present embodiment will be described first. In this image forming method, a substrate-side ink
また、インク層2に対して親和性を有する転写版側インク親液部7と、インクに対して反撥性を有する転写版側インク撥液部6とがパターニングされた転写面を有する転写版5と、基板側インク親液部3および基板側インク撥液部4が形成された基板1とを、インク層2を介して互いに接触させつつ押圧する第三、第四工程(図3,図4)と、転写版5と基板1とを離間させることによって、基板側インク親液部3に接していたインク層2を基板1から転写版5に転写させる第五工程(図5)とを備える。
Further, a
図4に良くあらわれるように、基板1に形成された基板側インク親液部3および基板側インク撥液部4と、転写版5に形成された転写版側インク撥液部6および転写版側インク親液部7との配置関係は、基板側インク親液部3に対向する位置に転写版側インク撥液部6が設けられ、基板側インク撥液部4に対向する位置に転写版側インク親液部7が設けられている。
As clearly shown in FIG. 4, the substrate-side ink
続いて、本実施の形態における画像形成方法の各工程について詳細な説明を行なう。まず、図1を参照して、基板1はたとえば、ガラス、シリコン、酸化シリコン、石英、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルフォン、ポリイミドフィルムから選択される材料により形成されている。
Subsequently, each step of the image forming method in the present embodiment will be described in detail. First, referring to FIG. 1,
図1中に示す第一工程においては、上記基板1上のインク層に対する親和性の調整について説明する。本明細書において用いる場合、用語「親和性」とは、物質が、特定の物質に対して選択的に結合しようとする性質が意図され、1つの局面において用語「密着性」または「密着力」と交換可能に使用される。
In the first step shown in FIG. 1, the adjustment of the affinity for the ink layer on the
前述したように、基板1は、基板側インク親液部3の親和性が、基板側インク撥液部4の親和性よりも高くなるように調整されている。この調整のためには、基板側インク親液部3の親和性を向上させる処理、または基板側インク撥液部4の親和性を低減させる処理の、少なくとも片方を行なえばよいことは明らかである。
As described above, the
具体的には、基板1に対し、公知の改質処理を用いて、親撥液性、表面粗度、または濡れ性を変化させることにより行なうことができる。また、基板1とは異なる物質を形成してもよい。
Specifically, it can be performed on the
例えば、後述するような手法により基板側インク撥液部4のみを撥液処理することによって、基板側インク撥液部4のインクに対する親和性を低減させることができる。撥液処理としては、シランカップリング処理、フッ素プラズマ処理等の周知の撥液処理を用いる。これにより、結果的に基板1表面上に形成される基板側インク撥液部4の膜厚さは約10nm以下となる。また、基板側インク撥液部4の大きさは、所望の画像パターンに準じて形成されるが、本発明の印刷工程において特に基板1上に大面積パターンが形成される画像パターンに対して有効である。このため、基板側インク撥液部4の大きさは、20μm以下であることが好ましい。この画像パターンの一例として、液晶のTFT工程における層間絶縁膜、または、透明導電膜などが挙げられる。
For example, the affinity of the substrate-side ink
一実施の形態において、改質工程では、特定の領域のみに改質処理をするために、UV等の光が該領域にのみ照射される。光の照射には、既存の露光装置等を用いることができる。例えば、波長180nm〜300nmのUV光であれば、照射された領域の表面を劣化させ得るので、該領域の上記材料溶液に対する親和性を変化させることができる。180nm以下の波長のUV光も改質処理に利用可能であるが、大気中での吸収による減衰が大きいので、真空中で処理等をすることが好ましい。なお、露光マスク等を用いれば、容易に基板1上の特定の領域にのみ光を照射することができ、所望の印刷パターンに順じたインク親撥部を形成することが可能である。
In one embodiment, in the modification step, light such as UV is irradiated only on a specific region in order to perform the modification treatment only on the specific region. An existing exposure apparatus or the like can be used for the light irradiation. For example, if the UV light has a wavelength of 180 nm to 300 nm, the surface of the irradiated region can be deteriorated, so that the affinity of the region for the material solution can be changed. Although UV light having a wavelength of 180 nm or less can also be used for the modification treatment, it is preferable to perform the treatment in a vacuum because the attenuation due to absorption in the atmosphere is large. If an exposure mask or the like is used, it is possible to easily irradiate light only to a specific region on the
次に、図2を参照して、基板側インク親液部3が形成された基板1に液体状のインク材料(インク溶液)を基板1に塗布することによって、基板1にインク層2を形成する。インク材料は例えば、液晶のTFT工程におけるIn、SnO2酸化インジウムスズ(ITO)などの透明導電材料、または、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂などの層間絶縁材料などが挙げられるがこれに限定されない。インク層2は、基板1の全面に形成される。インク層2は、基板1の上で平面的に連続して延在する形態で形成される。インク材料を基板1に塗布する方法は、特に限定されず、たとえば、バーコート法、スリットコート法、スピンコート法、ディップコート法、キャスト法などの各種方法が利用される。
Next, referring to FIG. 2, an
インク材料は、インクの固形分および溶媒を含んで構成されている。固形分としては、目的とする画像パターンに求める特性に応じて、種々の導電材料もしくは絶縁材料から選択される。固形分の一例としては、銀、金、銅、ITO、SiO2、TiO2等の金属もしくは金属酸化物の微粒子や、ポリイミド、アクリル、フッ素樹脂等の有機系樹脂、SOG(spin-on glass)などが挙げられる。また、溶媒に関しても、上記固形分を分散もしくは溶解できるものであれば特に限定されず、一例として、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、酢酸イソプロピル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどが挙げられる。 The ink material includes a solid content of the ink and a solvent. The solid content is selected from various conductive materials or insulating materials according to the characteristics required for the target image pattern. Examples of solids include fine particles of metals or metal oxides such as silver, gold, copper, ITO, SiO 2 and TiO 2 , organic resins such as polyimide, acrylic and fluororesin, SOG (spin-on glass) Etc. The solvent is not particularly limited as long as it can disperse or dissolve the solid content, and examples thereof include dipropylene glycol monomethyl ether acetate, isopropyl acetate, and propylene glycol monomethyl ether acetate.
図3から図5を参照して、転写版5は転写面を有する。転写面には、転写版側インク撥液部6と転写版側インク親液部7とが形成されている。転写版側インク親液部7は、基板1の上に形成された基板側インク撥液部4の大きさと同等に近いことが好ましい。転写版側インク親液部7は、転写面上において転写版側インク撥液部6を除いた全領域に形成されている。
3 to 5,
転写版5は、基板1の表面形状に追従して基板1に密着する必要がある。このため、転写版5として、ウレタン樹脂や織布などのクッション層材料と、転写版側インク撥液部6を構成する表面層との積層体上に、転写版側インク親液部7をパターニングしたものを用いることが好ましい。
The
転写版側インク撥液部6および転写版側インク親液部7を形成する材料は、インクに対する親和性(密着性、接着強度)に関して、基板1上の基板側インク親液部3の表面が最も大きく、転写版5上の転写版側インク親液部7の表面が次に大きく、基板1上の基板側インク撥液部4の表面と転写版5上の転写版側インク撥液部6の表面が最も小さくなるように選択される。
The material forming the transfer plate-side ink
なお、基板1上の基板側インク撥液部4の表面と転写版5上の転写版側インク撥液部6の表面との親和性の大きさは特に限定されない。一例を挙げれば、転写版5上の転写版側インク撥液部6として、シリコーン樹脂製ゴムまたはフッ素樹脂系ゴムを用いることができる。これらの材料は、高撥液性および高離型性を併せ持つため、図5中に示す工程においてインクの全量転写を実現することができる。また、転写版5上の転写版側インク親液部7としては、レジスト樹脂を用いることができる。
The affinity between the surface of the substrate-side ink
転写版5上の転写版側インク撥液部6を形成する材料の他の一例としては、ジメチルシロキサン、メチルビニルシロキサン、メチルフルオロビニルシロキサンもしくはメチルフェニルビニルシロキサン等のポリマー、または、これらのポリマーと、ニトリルブタジエンゴム(以下「NBR」という)、エチレンプロピレンジエンモノマー(以下「EPDMという」もしくはスチレンブタジエンゴム(以下「SBR」という)とのブレンドおよび共重合系、または、NBR、EPDMもしくはSBR等にシリコンオイル等を混ぜ込んだもの等のゴム部材が挙げられる。また、ガラス、シリコン、酸化シリコン、石英、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルフォンもしくはポリイミドフィルム等の有機系の樹脂材料の表面、または、金属、ゴム、樹脂もしくはセラミック等の表面に離型剤で離型処理したものが挙げられる。
Other examples of the material forming the transfer plate-side ink
また、転写版5上の転写版側インク親液部7の他の一例としては、ガラス、シリコン、酸化シリコン、石英、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルフォン、ポリイミドフィルム等の有機系の樹脂材料や、金属、ゴム、樹脂、セラミックが挙げられる。
Other examples of the transfer plate-side ink
図3および図4中に示す工程においては、転写版5上の転写版側インク親液部7と基板1上の基板側インク撥液部4とが対向するように、基板1を転写版5に対して位置決めする。基板1に形成された基板側インク親液部3および基板側インク撥液部4と、転写版5に形成された転写版側インク撥液部6および転写版側インク親液部7との配置関係は、基板側インク親液部3に対向する位置に転写版側インク撥液部6が設けられ、基板側インク撥液部4に対向する位置に転写版側インク親液部7が設けられている。次に、転写版5と基板1上に形成されたインク層2とを接触させつつ、基板1および転写版5を押圧する。
3 and 4, the
図5中に示す工程においては、基板1および転写版5を離間させることによって、転写版5と基板1とを引き離す。この際、基板1上の基板側インク撥液部4に接していたインク層2の全量が、基板1から転写版5に転写され、基板1には、基板1上の基板側インク親液部3に接していたインク層の全量が残留する。
In the process shown in FIG. 5, the
その後、基板1に対して各インク材料に適した焼成処理を施すことによって、インク層2に含まれる溶媒を蒸発させ、インク層2の固形物を固化させる。以上の工程により、基板1に所望の画像パターン2を形成する。
Thereafter, the
最後に、基板1上に形成された画像パターン2の特性を向上させるために、基板1上の基板側インク撥液部4を除去することが好ましい。撥液処理として、シランカップリング処理、フッ素プラズマ処理等の周知の撥液処理を用いた場合、露光装置によるUV処理により基板1上の基板側インク撥液部4のみを除去することができる。基板1上に形成する基板側インク撥液部4の材料は、膜厚さが10nm以上である場合、UV光で除去することが困難であるため、膜厚さが10nm以下であるシランカップリング剤を用いることが除去する上で好ましい。しかし、基板側インク撥液部4のみを除去する方法は上記に限定されず、ドライエッチングなどを用いてもよい。
Finally, in order to improve the characteristics of the
本実施の形態における画像形成方法によれば、パターン形成に必要なインクの転写工程が1回であるため、複数回の転写工程を実施する場合と比較して、転写工程の押圧時に生じるインクパターンの歪みやアライメントのずれを低減させることができる。 According to the image forming method in the present embodiment, since the ink transfer process necessary for pattern formation is one time, the ink pattern generated when the transfer process is pressed is compared with the case where a plurality of transfer processes are performed. Distortion and misalignment can be reduced.
また、基板1から転写版5への転写工程時、インク層2は、孤立パターンの形態ではなく、基板1上の全面を覆う形態で設けられている。このため、転写工程時に受ける歪み(特に、押圧方向に対して直交する方向の歪み)を効果的に抑制することができる。
Further, at the time of the transfer process from the
また、パターン形成に必要なインク層2の転写工程が1回であるため、インク材料の溶液を塗布してから最終の画像パターンが形成されるまでに要する時間を短縮化することができる。これにより、乾燥時間の短いインクであっても使用が可能となり、印刷プロセスの適用範囲を拡大することができる。
Further, since the transfer process of the
以上説明した、この発明の実施の形態における画像形成方法によれば、基板1上の基板側インク撥液部4に接していたインク層2の全量が、基板1から転写版5に転写され、基板1には、基板1上の基板側インク親液部3に接していたインク層の全量が残留することから、基板1に高精細かつ平坦性に優れた画像パターン2を形成することができる。これにより、本実施の形態における画像形成方法を用いて製造された半導体デバイス、電気回路、表示体モジュール、カラーフィルタ、発光素子などの製品の高性能化を図ることができる。また、インクの転写工程が1回で済むため、インク材料の溶液を塗布してから最終の画像パターンが形成されるまでに要する時間を短縮化することができる。
According to the image forming method in the embodiment of the present invention described above, the entire amount of the
このような作用、効果を奏する本発明の実施の形態における画像形成方法は、液晶TFTアレイや半導体デバイスの層間絶縁膜といった平坦性の高い膜の形成が必要な用途や、非常に乾燥の速いインク材料を用いるプロセスにより好適に適用される。 The image forming method according to the embodiment of the present invention that exhibits such actions and effects can be applied to applications that require the formation of a highly flat film such as a liquid crystal TFT array or an interlayer insulating film of a semiconductor device, or an ink that is extremely dry. It is preferably applied to a process using a material.
(実施例)
続いて、本実施の形態における画像形成方法による作用、効果を検証するために行なった実施例および比較例について説明する。図6および図7は、実施例において用いた基板1の表面および転写版5の転写面を示す平面図の一部である。図1を参照して、ガラス基板上にSiNを製膜した基板(以降、SiN基板と呼ぶ)を用い、このSiN基板上にフッ素系シランカップリング剤をスピンコーターにて塗布した後、フォトマスクを介してUV光を照射した結果、光りが照射された領域のみのシランカップリング剤が分解された。これにより、図6に示すようにSiN基板表面上の基板側インク撥液部4の大きさは、20μm×20μm、それ以外はSiNの基板側インク親液部3を形成した。このSiN基板はCVDなどを用いて製膜できる。なお、図7に示すように、転写版5上の転写面の大きさは転写工程における位置合わせを考慮し30μm×30μmとした。
(Example)
Next, examples and comparative examples performed to verify the operation and effect of the image forming method according to the present embodiment will be described. 6 and 7 are part of a plan view showing the surface of the
図2から図6を参照して、スリットコータを用いて、基板1表面上にインク材料を塗布し、インク層2を約1.5μmの膜厚で形成した。その後、パターン膜にUV光を照射しシランカップリング剤を除去した。なお、インク材料として、CF(カラーフィルタ)用インク(緑)と、Agナノ粒子分散インクとを用いた。
2 to 6, an ink material was applied on the surface of the
次に、基板1表面に形成された基板側インク親液部3および基板側インク撥液部4、転写版5の転写面に形成された転写版側インク親液部7および転写版側インク撥液部6のCF用インク(緑)およびAgナノ粒子分散インクに対する親和性(密着性、密着強度)の強度を図8に示す。なお、実施例および比較例で用いたCF(カラーフィルタ)用インク(緑)と、Agナノ粒子分散インクに対する親和性を比較した。
Next, the substrate-side ink
まず、一辺が50mmの正方形の各材料の試料片を準備した。次に、任意の2種類の試料片を選び、片方の試料片にインクを塗布した後、両方の試料片同士を接触させた。その後、上記試料片同士を引き離し、インクが何れの試料片に付着していたかを観察した。なお、各列に示されているのが接触前にインクが塗布された試料片である。 First, a sample piece of each square material having a side of 50 mm was prepared. Next, two arbitrary types of sample pieces were selected, and after applying ink to one of the sample pieces, both sample pieces were brought into contact with each other. Thereafter, the sample pieces were pulled apart to observe which sample piece the ink was attached to. Shown in each column are sample pieces to which ink has been applied before contact.
図8に示すように、SiN基板、レジスト樹脂(転写面)、フッ素系シランカップリング剤(基板表面)、シリコーン樹脂(転写面)の順にインクに対する親和性が低くなっていた(フッ素系シランカップリング剤(基板表面)およびシリコーン樹脂(転写面)は同順)。 As shown in FIG. 8, the affinity for the ink decreased in the order of SiN substrate, resist resin (transfer surface), fluorine-based silane coupling agent (substrate surface), and silicone resin (transfer surface) (fluorine-based silane cup). Ring agent (substrate surface) and silicone resin (transfer surface) are in the same order).
比較例の結果と併せて考えれば、実施例のように、インクに対する親和性が、基板側インク親液部3(基板表面)>転写版側インク親液部7(転写面)>基板側インク撥液部4(基板表面)、転写版側インク撥液部6(転写面)という条件のときに、適切な画像パターンが形成され得ると推測し得る。 Considering together with the result of the comparative example, as in the example, the affinity for ink is substrate side ink lyophilic part 3 (substrate surface)> transfer plate side ink lyophilic part 7 (transfer surface)> substrate side ink. It can be assumed that an appropriate image pattern can be formed under the conditions of the liquid repellent part 4 (substrate surface) and the transfer plate side ink liquid repellent part 6 (transfer surface).
また、図8を参照して、SiN基板とレジスト樹脂(転写面)の親和性の関係は、差異が小さいため押圧する工程のとき両面が接触しないほうが良いことが予測できる。このため、転写工程において密着力が小さく、所望の画像パターンを得るためには、基板表面および転写面にインク親液部とインク撥液部とを適切にパターニングする必要がある。また、上記親和性の関係から、インクが転写版に転写する条件は、基板表面のインク撥液部から転写面のインク親液部への転写のみが成立する。 Referring to FIG. 8, it can be predicted that both sides should not come into contact with each other during the pressing step because the difference in affinity between the SiN substrate and the resist resin (transfer surface) is small. For this reason, in order to obtain a desired image pattern with low adhesion in the transfer process, it is necessary to appropriately pattern the ink lyophilic portion and the ink lyophobic portion on the substrate surface and the transfer surface. Further, from the above affinity relationship, the condition for transferring the ink to the transfer plate is that only the transfer from the ink lyophobic portion on the substrate surface to the ink lyophilic portion on the transfer surface is established.
CF用インク(緑)を用いた場合と、Agナノ粒子分散インクを用いた場合とのそれぞれにおいて、基板1表面上に画像パターンを形成することができた。次に画像パターンのパターン線および膜厚を測定した。その結果、CF用インク(緑)を用いた場合、パターン線は10±1μm、膜厚は1.2μmとなり、Agナノ粒子分散インクを用いた場合、パターン線は10±1.5μm、膜厚は1.0μmとなった。また、画像パターンの頂面の表面平坦度を測定したところ、CF用インク(緑)およびAgナノ粒子分散インクを用いた場合のいずれにおいても、表面平坦度は約0.1μm以下となった。
An image pattern could be formed on the surface of the
比較のため、図9から図12に示す画像形成方法の工程に従って画像パターンを形成し、得られた画像パターンのパターン線、膜厚および表面平坦度を測定した。使用するインク材料、塗布膜厚および画像パターンの形成条件は、上記の実施例の場合と同様とした。測定の結果、CF用インク(緑)を用いた場合、パターン線は10±3μm、膜厚は1.2μmとなり、Agナノ粒子分散インクを用いた場合、パターン線は10±3μm、膜厚は1.0μmとなった。CF用インク(緑)およびAgナノ粒子分散インクを用いた場合のいずれにおいても、表面平坦度は約0.3μm〜0.5μmとなった。 For comparison, an image pattern was formed according to the steps of the image forming method shown in FIGS. 9 to 12, and the pattern line, film thickness, and surface flatness of the obtained image pattern were measured. The ink material to be used, the coating film thickness, and the image pattern formation conditions were the same as in the case of the above example. As a result of measurement, when CF ink (green) is used, the pattern line is 10 ± 3 μm and the film thickness is 1.2 μm. When Ag nanoparticle dispersed ink is used, the pattern line is 10 ± 3 μm and the film thickness is It was 1.0 μm. In both cases where the CF ink (green) and the Ag nanoparticle-dispersed ink were used, the surface flatness was about 0.3 μm to 0.5 μm.
以上の実施例および比較例による検証により、本実施の形態における画像形成方法によれば、得られる画像パターンのパターン線のばらつきが小さくなり、画像パターンの表面平坦度が向上することを確認できた。 According to the verification by the above examples and comparative examples, according to the image forming method in the present embodiment, it was confirmed that the variation in the pattern lines of the obtained image pattern was reduced and the surface flatness of the image pattern was improved. .
以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 基板、2 インク層、3 基板側インク親液部、4 基板側インク撥液部、5 転写版、6 転写版側インク撥液部、7 転写版側インク親液部。 1 substrate, 2 ink layer, 3 substrate side ink lyophilic part, 4 substrate side ink lyophobic part, 5 transfer plate, 6 transfer plate side ink lyophobic part, 7 transfer plate side ink lyophilic part.
Claims (6)
前記親撥パターン上にインク材料を塗布してインク層を形成するインク層塗布工程と、
前記親撥パターン上の前記インク層に転写版側インク親液部と転写版側インク撥液部が形成された転写版を密着させる密着工程と、
前記転写版を前記インク層から剥離することにより、前記基板側インク撥液部上の前記インク層を前記転写版に転写する転写工程と、を備え、
前記基板に形成された前記基板側インク親液部および前記基板側インク撥液部と、前記転写版に形成された転写版側インク撥液部および転写版側インク親液部との配置関係は、基板側インク親液部に対向する位置に前記転写版側インク撥液部が設けられ、前記基板側インク撥液部に対向する位置に前記転写版側インク親液部が設けられている、画像形成方法。 A lyophobic pattern forming step of applying an ink for forming a lyophobic pattern on a substrate to form a lyophobic pattern having a substrate side ink lyophilic portion and a substrate side ink lyophobic portion;
An ink layer application step of forming an ink layer by applying an ink material on the repellent pattern;
An adhesion step in which a transfer plate-side ink lyophilic portion and a transfer plate-side ink lyophobic portion are formed on the ink layer on the lyophobic pattern;
A transfer step of transferring the ink layer on the substrate-side ink lyophobic part to the transfer plate by peeling the transfer plate from the ink layer,
The positional relationship between the substrate-side ink lyophilic portion and the substrate-side ink lyophobic portion formed on the substrate and the transfer plate-side ink lyophobic portion and the transfer plate-side ink lyophilic portion formed on the transfer plate is as follows: The transfer plate side ink lyophobic part is provided at a position facing the substrate side ink lyophilic part, and the transfer plate side ink lyophilic part is provided at a position facing the substrate side ink lyophobic part. Image forming method.
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