JP6885863B2 - Pattern formation method, film formation method and sheet-like material - Google Patents
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Description
本発明は、基材の表面に親液領域と撥液領域とを形成するパターン形成方法、この形成方法でパターンを形成した基材に成膜を行う成膜方法、および、この形成方法でパターンを形成したシート状物に関する。 The present invention relates to a pattern forming method for forming a parent liquid region and a liquid repellent region on the surface of a base material, a film forming method for forming a film on a base material having a pattern formed by this forming method, and a pattern formed by this forming method. It relates to the sheet-like material which formed.
薄膜の成膜技術として、成膜材料を含む原料液をエアロゾル化して、生成したエアロゾルをキャリアガスで搬送することで基材に供給して、基材に付着したエアロゾル中の溶媒を気化させることにより、成膜材料を成膜する技術が知られている。この成膜技術は、エアロゾルデポジションとも呼ばれている。 As a thin film film forming technology, a raw material liquid containing a film forming material is made into an aerosol, and the generated aerosol is supplied to a base material by transporting it with a carrier gas to vaporize the solvent in the aerosol adhering to the base material. Therefore, a technique for forming a film-forming material is known. This film formation technique is also called aerosol deposition.
エアロゾルデポジションは、インクジェットおよびスプレー塗布等の成膜における液滴に比して非常に小さいエアロゾルによって成膜を行う。
そのため、エアロゾルデポジションによれば、基材の凹凸等に対して高い追従性(カバレッジ性)で、厚さが均一な膜を精密に成膜できる。
Aerosol deposition is performed with an aerosol that is very small compared to droplets in film formation such as inkjet and spray coating.
Therefore, according to the aerosol deposition, a film having a uniform thickness can be precisely formed with high followability (coverage) to the unevenness of the base material.
ところで、インクジェットによる成膜では、目的とする位置に選択的に液滴を着弾できる。例えば、インクジェットでは、目的とする配線パターンに応じてインク液滴を着弾させることにより、配線パターンを形成できる。
これに対して、エアロゾルデポジションでは、基本的に、基材の全面に、ほぼ均一にエアロゾルが供給される。すなわち、エアロゾルデポジションでは、基材上の所望する位置に対して、選択的に成膜を行うことはできない。
By the way, in the film formation by inkjet, the droplet can be selectively landed at a target position. For example, in an inkjet, a wiring pattern can be formed by landing ink droplets according to a target wiring pattern.
On the other hand, in the aerosol deposition, the aerosol is basically supplied almost uniformly over the entire surface of the base material. That is, in the aerosol deposition, it is not possible to selectively form a film at a desired position on the substrate.
このような問題は、一例として、基材の表面に、親液性を有する親液領域と撥液性を有す撥液領域とを、パターニングして形成することで解決できる。
すなわち、基材の表面に、配線パターン等の目的とするパターンに応じて、親液領域と撥液領域とをパターニングして形成することにより、撥液領域へのエアロゾルの付着および成膜を抑制し、親液領域に選択的にエアロゾルを付着させて、所望のパターンの成膜を行うことが可能になる。
As an example, such a problem can be solved by patterning and forming a liquid-repellent region having a liquid-repellent property and a liquid-repellent region having a liquid-repellent property on the surface of the base material.
That is, by forming the parent liquid region and the liquid repellent region in a pattern on the surface of the base material according to the target pattern such as the wiring pattern, the adhesion of aerosol to the liquid repellent region and the film formation are suppressed. Then, the aerosol can be selectively adhered to the parent liquid region to form a desired pattern.
親液領域と撥液領域とをパターン化して形成する方法として、例えば、特許文献1には、シート状物の表面に、微細な凹凸構造によって液体を弾くロータス効果を発揮する凹凸構造を、凹凸構造よりも平滑な部分を挟んで配列させ、次いで、シート状物表面の平滑な部分に塗布液を塗布して固化させることで、親液領域と撥液領域とをパターン化して形成する、パターンシートの製造方法が記載されている。 As a method of forming the parent liquid region and the liquid repellent region by patterning, for example, Patent Document 1 describes a concave-convex structure on the surface of a sheet-like object, which exhibits a lotus effect of repelling liquid by a fine uneven structure. A pattern in which a parent liquid region and a liquid repellent region are patterned and formed by arranging them with a portion smoother than the structure sandwiched between them, and then applying a coating liquid to the smooth portion on the surface of the sheet to solidify it. The method of manufacturing the sheet is described.
特許文献1にも記載されるように、親液領域と撥液領域とを有するパターンの形成は、一般的に、親液性の基材の表面に、エンボス加工等によって、ロータス効果による撥液性を発現する凹凸構造を、パターン化して形成することで行われる。 As described in Patent Document 1, the formation of a pattern having a parent liquid region and a liquid repellent region is generally performed by embossing or the like on the surface of a liquid liquid base material to repel liquid by the Lotus effect. This is done by patterning and forming a concavo-convex structure that expresses sex.
本発明の目的は、従来のパターン形成方法とは異なる、新しい親液領域および撥液領域のパターン形成方法、このパターン形成方法で形成した親液領域および撥液領域を有する成膜面に成膜を行う成膜方法、および、このパターン形成方法で親液領域および撥液領域を形成したシート状物を提供することにある。 An object of the present invention is a new pattern forming method of a parent liquid region and a liquid repellent region, which is different from the conventional pattern forming method, and a film formation on a film forming surface having a parent liquid region and a liquid repellent region formed by this pattern forming method. It is an object of the present invention to provide a film-forming method for performing the above-mentioned method and a sheet-like material having a parent liquid region and a liquid repellent region formed by this pattern forming method.
この課題を解決するために、本発明は、以下の構成を有する。
[1] 基材の表面に粒子を含む粒子層を形成して、凹凸を有する押圧版を粒子層に押圧して、粒子層の粒子の一部を押圧版で押し潰すことにより、対象となる液体に対して親液性の親液領域および対象となる液体に対して撥液の撥液領域を形成することを特徴とするパターン形成方法。
[2] 粒子が、中空の粒子である、[1]に記載のパターン形成方法。
[3] 押圧版による押圧で、粒子層を凹凸に成型する、[1]または[2]に記載のパターン形成方法。
[4] 押圧版が、少なくとも一方向に配列される複数の凹部を有し、凹部は、押圧版の凹部形成面に対して配列方向に傾斜する傾斜面を有する、[1]〜[3]のいずれかに記載のパターン形成方法。
[5] 押圧版の凹部が、凹部の配列方向の断面において、四角形状である、[4]に記載のパターン形成方法。
[6] 押圧版の凹部が、凹部の配列方向の断面において、台形状である、[5]に記載のパターン形成方法。
[7] 基材の表面に粒子層を形成する前に、基材の表面を親液化する、[1]〜[6]のいずれかに記載のパターン形成方法。
[8] 基材がシート状であり、シート状の基材の少なくとも一方の面に、親液領域および撥液領域を形成する、[1]〜[7]のいずれかに記載のパターン形成方法。
[9] 成膜材料を含む原料液をエアロゾル化して、[1]〜[8]のいずれかに記載のパターン形成方法で形成した親液領域および撥液領域に、エアロゾルを供給する、成膜方法。
[10] 基材を振動しつつ、親液領域および撥液領域にエアロゾルを供給する、[9]に記載の成膜方法。
[11] 基材を加熱しつつ、親液領域および撥液領域にエアロゾルを供給する、[9]または[10]に記載の成膜方法。
[12] 少なくとも一方の表面に、少なくとも一方向に配列された複数の凸部を有し、 凸部は、配列方向に対して傾斜する平面と、平面に連続する面とを有し、対象となる液体に対して、凸部の平面は親液性で、凸部の平面に連続する面は、粒子による凹凸に起因する撥液性を有することを特徴とするシート状物。
[13] さらに、親液性を有する面の表面に膜を有する、[12]に記載のシート状物。
In order to solve this problem, the present invention has the following configuration.
[1] A particle layer containing particles is formed on the surface of a base material, a pressing plate having irregularities is pressed against the particle layer, and some of the particles in the particle layer are crushed by the pressing plate. A pattern forming method characterized by forming a liquid-repellent region that is lipophilic to a liquid and a liquid-repellent region that is liquid-repellent to a target liquid.
[2] The pattern forming method according to [1], wherein the particles are hollow particles.
[3] The pattern forming method according to [1] or [2], wherein the particle layer is formed into irregularities by pressing with a pressing plate.
[4] The pressing plate has a plurality of recesses arranged in at least one direction, and the recesses have inclined surfaces inclined in the arrangement direction with respect to the concave portion forming surface of the pressing plate [1] to [3]. The pattern forming method according to any one of.
[5] The pattern forming method according to [4], wherein the recesses of the pressing plate are rectangular in cross section in the arrangement direction of the recesses.
[6] The pattern forming method according to [5], wherein the recesses of the pressing plate are trapezoidal in a cross section in the arrangement direction of the recesses.
[7] The pattern forming method according to any one of [1] to [6], wherein the surface of the base material is liquefied before the particle layer is formed on the surface of the base material.
[8] The pattern forming method according to any one of [1] to [7], wherein the base material is in the form of a sheet, and a parent liquid region and a liquid repellent region are formed on at least one surface of the sheet-like base material. ..
[9] Film formation in which the raw material liquid containing the film-forming material is aerosolized and the aerosol is supplied to the parent liquid region and the liquid-repellent region formed by the pattern forming method according to any one of [1] to [8]. Method.
[10] The film forming method according to [9], wherein the aerosol is supplied to the parent liquid region and the liquid repellent region while vibrating the base material.
[11] The film forming method according to [9] or [10], wherein the aerosol is supplied to the parent liquid region and the liquid repellent region while heating the base material.
[12] On at least one surface, there are a plurality of convex portions arranged in at least one direction, and the convex portions have a plane inclined with respect to the arrangement direction and a plane continuous with the plane, and the target is A sheet-like material characterized in that the flat surface of the convex portion is liquid-friendly with respect to the liquid, and the surface continuous with the flat surface of the convex portion has liquid repellency due to unevenness due to particles.
[13] The sheet-like material according to [12], which further has a film on the surface of the surface having a liquidity property.
本発明のパターン形成方法によれば、従来の方法とは異なる方法で、親液性を有する親液領域と撥液性を有する撥液領域とを形成する、新しいパターン形成方法が提供される。
また、本発明の成膜方法によれば、本発明のパターン形成方法で形成した親液領域および撥液領域を成膜面として、目的とするパターンの成膜を行うことができる。
さらに、本発明のシート状物は、本発明のパターン形成方法で形成した親液領域および撥液領域を有する、目的とするパターンの成膜を行うことができるシート状物である。
According to the pattern forming method of the present invention, a new pattern forming method is provided in which a parent liquid region having a liquid repellent property and a liquid repellent region having a liquid repellent property are formed by a method different from the conventional method.
Further, according to the film forming method of the present invention, the desired pattern can be formed by using the parent liquid region and the liquid repellent region formed by the pattern forming method of the present invention as the film forming surface.
Further, the sheet-like material of the present invention is a sheet-like material having a parent liquid region and a liquid-repellent region formed by the pattern forming method of the present invention and capable of forming a desired pattern.
以下、本発明のパターン形成方法、成膜方法、および、シート状物について、添付の図面に示される好適な実施形態を基に、詳細に説明する。
なお、以下に示す実施形態は本発明の一例を例示するものであり、本発明の範囲を制限するものではない。また、各構成部材の説明を明確に行うために、図中の各構成部材の寸法は、適宜、変更している。このため、図中の縮尺は実際とは異なっている。
さらに、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
Hereinafter, the pattern forming method, the film forming method, and the sheet-like material of the present invention will be described in detail based on the preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
The embodiments shown below exemplify an example of the present invention, and do not limit the scope of the present invention. Further, in order to clearly explain each component member, the dimensions of each component member in the drawing are appropriately changed. Therefore, the scale in the figure is different from the actual scale.
Further, the numerical range represented by using "~" in the present specification means a range including the numerical values before and after "~" as the lower limit value and the upper limit value.
図1に、本発明のパターン形成方法の一例を概念的に示す。
本発明のパターン形成方法は、基材10の表面に粒子12aを含む粒子層12を形成し、凹凸を有する押圧版14を粒子層12に押圧して、粒子層12の粒子12aを押圧版14で部分的に押し潰すことにより、基材10の表面に、親液性を有する親液領域と撥液性を有する撥液領域とをパターニングして形成するものである。
以下の説明では、パターニングして形成された親液領域および撥液領域を、親撥パターンとも言う。
FIG. 1 conceptually shows an example of the pattern forming method of the present invention.
In the pattern forming method of the present invention, the
In the following description, the parent liquid region and the liquid repellent region formed by patterning are also referred to as a parent liquid repellent pattern.
本発明のパターン形成方法において、基材10には制限はなく、例えば、後述するエアロゾルデポジションによる成膜対象(被成膜材)となるものが、各種、利用可能である。 基材10としては、好ましくは、シート状物(フィルム、板状物)が例示される。
基材10となるシート状物としては、一例として、ポリエチレン(PE)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリアミド(PA)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリアクリトニトリル(PAN)、ポリイミド(PI)、透明ポリイミド、ポリメタクリル酸メチル樹脂(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS)、シクロオレフィン共重合体(COC)、シクロオレフィンポリマー(COP)、トリアセチルセルロース(TAC)、および、エチレン−ビニルアルコール共重合体(EVOH)等の樹脂材料からなる樹脂フィルム、ならびに、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、キチン、および、キトサン等からなる生分解性フィルム等が例示される。
In the pattern forming method of the present invention, the
Examples of the sheet-like material serving as the
また、基材10は、シート状物に制限されないのは、前述のとおりである。
シート状物以外の基材10としては、一例として、μTAS(micro-Total Analysis Systems)等のマイクロ流路チップ基材、シリコンウェハー上の各種回路基材、および、バイオテンプレート基材等が好適に例示される。
すなわち、本発明のパターン形成方法は、表面に凹凸を有する各種の部材も、基材10として利用可能である。
Further, as described above, the
As the
That is, in the pattern forming method of the present invention, various members having irregularities on the surface can also be used as the
本発明のパターン形成方法では、このような基材10の表面に、粒子12aを含む粒子層12を形成する。
なお、本発明のパターン形成方法においては、粒子層12の形成に先立ち、基材10の一面または両面に、表面処理を施してもよい。
基材10の表面処理には制限はなく、何らかの層(膜)を形成される成膜面に施される公知の表面処理が、全て、利用可能である。表面処理としては、一例として、親液性(塗れ性)を改善する、コロナ処理、プラズマ処理、UV(Ultra Violet)照射、オゾン照射、および、UVオゾン洗浄等が例示される。
また、基材10の表面処理としては、親液性の改善または付与、および、表面平滑性の確保等を目的とする、下地層の形成も利用可能である。下地層の形成は、形成する下地層に応じて、塗布法および印刷法等の公知の方法で行えばよい。
In the pattern forming method of the present invention, the
In the pattern forming method of the present invention, one or both sides of the
The surface treatment of the
Further, as the surface treatment of the
本発明のパターン形成方法では、図1の上から2段目に示すように、基材10の表面に、粒子12aを含む粒子層12を形成する。
粒子層12は、粒子(微粒子)12aによる凹凸を有することで、いわゆるロータス効果(ロータス構造)によって、撥液性を発現する層である。
なお、本発明において、親液性を有するとは、対象となる面と対象となる液体との接触角が90°未満であることを示す。他方、撥液性を有するとは、対象となる面と対象となる液体との接触角が90°以上であることを示す。対象となる面とは、具体的には、撥液性の場合には、基材10の表面、粒子層12の表面および後述する撥液領域10a等である。また、親液性の場合には、対象となる面とは、後述する親液領域10b等である。
さらに、対象となる液体とは、例えば、撥液領域10aが撥水性で親液領域10bが親水性である場合には、水および親水性の液体(水に溶解しやすい液体、および、水に混ざりやすい液体)であり、また、撥液領域10aおよび親液領域10bを形成した基材10に、後述するエアロゾルデポジションによって成膜を行う場合には、原料液Lである。
接触角は、例えば、共和界面化学社製のDrop Master700等の市販の装置を用いて、JIS R 3257に準拠して測定すればよい。但し、撥液領域10aおよび親液領域10bは、微細な領域で、直接的に水の接触角が測定できない場合も多い。この場合には、実際に、水(水系インク)を塗布して、光学顕微鏡等で塗布面を観察して、水の付着を確認することにより、親液性および撥液性を確認すればよい。なお、撥液領域10aにおける水の接触角は、通常、粒子層12における水の接触角と一致する。
In the pattern forming method of the present invention, as shown in the second stage from the top of FIG. 1, a
The
In the present invention, having a liquid-like property means that the contact angle between the target surface and the target liquid is less than 90 °. On the other hand, having liquid repellency means that the contact angle between the target surface and the target liquid is 90 ° or more. Specifically, in the case of liquid repellency, the target surface is the surface of the
Further, the target liquid is, for example, water and a hydrophilic liquid (a liquid that is easily dissolved in water and a liquid that is easily dissolved in water) when the liquid-
The contact angle may be measured in accordance with JIS R 3257 using, for example, a commercially available device such as Drop Master 700 manufactured by Kyowa Surface Chemistry. However, the liquid-
ロータス効果は、蓮の葉効果(蓮の葉構造)とも言われる。
周知のとおり、ロータス効果とは、Cassie-Baxter理論で説明されるように、凹凸の高さや粗さが大きく、かつ、凹凸のピッチや間隔が狭い場合に、毛管現象により液体が凹凸溝の底まで到達できず液滴の下に空隙が生じ、液体と凹凸部材が点接触することにより撥液性を発現する効果である。逆に、凹凸の高さや粗さが小さく、かつ凹凸のピッチや間隔が広い場合は撥液性が発現しない。
The lotus effect is also called the lotus leaf effect (lotus leaf structure).
As is well known, the Lotus effect, as explained by Cassie-Baxter theory, is when the height and roughness of the unevenness are large and the pitch and spacing of the unevenness are narrow, the liquid flows to the bottom of the uneven groove due to the capillary phenomenon. This is an effect of exhibiting liquid repellency when the liquid and the uneven member come into point contact with each other due to the fact that the liquid cannot reach the area and a void is generated under the droplet. On the contrary, when the height and roughness of the unevenness are small and the pitch and spacing of the unevenness are wide, the liquid repellency is not exhibited.
本発明においては、粒子層12が、ロータス効果によって、前述の水の接触角で定義される撥液性を発現するものであれば、粒子層12の表面形状には、制限はない。
粒子層12の表面は、好ましくは、算術平均粗さRaが0.05〜0.2μmで、凹凸の平均間隔Smが0.5〜20μmを満たすのが好ましい。粒子層12の表面形状が、上述の範囲を満たすことにより、粒子層12すなわち後述する撥液領域10aが、より好適にロータス効果による撥液性を発現する。
粒子層12の算術平均粗さRaは、0.07〜0.2μmがより好ましく、0.1〜0.2μmがさらに好ましい。また、粒子層12の凹凸の平均間隔Smは、0.5〜10μmがより好ましく、0.5〜5μmがさらに好ましい。
算術平均粗さRaおよび凹凸の平均間隔Smは、東京精密社製のサーフコム等の市販の装置を用いて、例えば、JIS B 0601−1994に準拠して測定すればよい。
In the present invention, the surface shape of the
The surface of the
The arithmetic average roughness Ra of the
The arithmetic average roughness Ra and the average interval Sm of the unevenness may be measured by using a commercially available device such as Surfcom manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd., for example, in accordance with JIS B 0601-1994.
前述のように、粒子層12は、粒子12aによる凹凸に起因するロータス効果によって撥液性を発現する。
このような粒子層12は、一例として、粒子12aおよびバインダを含む塗布液(組成物)を調製して、塗布液を基材10の表面に塗布して、バインダを硬化して粒子12aを固定化することで形成する。
As described above, the
For such a
粒子12aは、ロータス効果による撥液性を発現する凹凸が形成でき、かつ、後述する押圧版14による押圧によって押し潰すことができるものであれば、各種の粒子が制限なく利用可能である。
従って、粒子12aの粒径(粒子径)には、制限はない。粒子12aの粒径は、10〜200nmが好ましく、30〜100nmがより好ましい。
また、粒子12aは、中空粒子であっても、中実粒子であってもよい。しかしながら、押圧版14による押し潰しが容易である等の点から、粒子12aは、中空粒子であるのが好ましい。なお、中実粒子とは、内部が詰まった粒子である。
As long as the
Therefore, there is no limitation on the particle size (particle size) of the
Further, the
粒子12aの形成材料にも、制限はない。
粒子12aの形成材料としては、シリカ(二酸化ケイ素)、シリカ系などの無機材料、アクリル系、スチレン系、メラミン系およびベンゾグアナミン系などの有機材料、ならびに、有機無機複合材料等が例示される。
There are no restrictions on the material for forming the
Examples of the material for forming the
粒子層12を形成するバインダにも、制限はなく、粒子等を分散してなる層(膜)の形成に用いられる各種のバインダが利用可能である。
バインダとしては、具体的には、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ウレタンアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、および、ペンタエリスリトールテトラアクリレート等が例示される。
なお、塗布液中の粒子12aの含有量は、ロータス効果による撥液性を発現する凹凸が形成できる量を、粒子12aの粒径等に応じて、適宜、設定すればよい。
The binder for forming the
Specific examples of the binder include dipentaerythritol pentaacrylate, dipentaerythritol hexaacrylate, urethane acrylate, pentaerythritol triacrylate, and pentaerythritol tetraacrylate.
The content of the
粒子層12を形成するための塗布液には、必要に応じて、重合開始剤、シランカップリング剤、界面活性剤、および、増粘剤等を添加してもよい。
A polymerization initiator, a silane coupling agent, a surfactant, a thickener and the like may be added to the coating liquid for forming the
粒子層12を形成するための塗布液は、粒子を含有する層を形成するための、粒子を分散してなる塗布液と同様に調製すればよい。
一例として、バインダとなる化合物を溶剤に溶解した溶液を調製し、この溶液に粒子12aを添加して、拡散および分散することで、粒子層12を形成するための塗布液を調製すればよい。また、必要に応じて、調製した塗布液を濾過して、異物を除去してもよい。
The coating liquid for forming the
As an example, a coating solution for forming the
粒子層12は、このような塗布液を基材10の表面に塗布し、バインダを硬化することで形成できる。
調製した塗布液の塗布方法には、制限はなく、バーコート、グラビアコート、ダイコート、スロットルダイコート、および、ドクターナイフ等の公知の方法が利用可能である。
次いで、塗布液を乾燥した後、必要に応じてバインダを硬化する。バインダの硬化方法にも、制限はなく、バインダに応じて、UV照射、電子線照射、および、加熱等の公知の方法で行えばよい。
The
The method for applying the prepared coating liquid is not limited, and known methods such as bar coat, gravure coat, die coat, throttle die coat, and doctor knife can be used.
Then, after the coating liquid is dried, the binder is cured if necessary. The curing method of the binder is also not limited, and may be performed by a known method such as UV irradiation, electron beam irradiation, and heating depending on the binder.
本発明のパターン形成方法においては、次いで、図1の3段目〜5段目に示すように、親液領域および撥液領域すなわち親撥パターンに応じた凹凸を有する押圧版14によって、基材10に形成した粒子層12を押圧して、凸部14bによって粒子層12の粒子12aを押し潰し、基材10から押圧版14を離間する。
これにより、基材10の表面に撥液領域10aおよび親液領域10bとを有する親撥パターンが形成できる。
In the pattern forming method of the present invention, then, as shown in the third to fifth stages of FIG. 1, the base material is formed by the parent liquid region and the liquid repellent region, that is, the
As a result, a repellent pattern having a liquid
前述のように、粒子層12は、粒子12aが形成する凹凸によるロータス効果によって、撥液性を発現する。
しかしながら、粒子層12の粒子12aを押し潰すと、粒子12aを押し潰された領域は、凹凸が無くなって、ロータス効果による撥液性を発現できなくなる。
従って、目的とする撥液領域に応じた凹部14aと、目的とする親液領域に応じた凸部14bとを有する押圧版14を形成し、この押圧版14によって粒子層12を押圧して、凸部14bで粒子12aを押し潰すことにより、凹部14aに対応する領域は撥液性を維持して撥液領域10aとし、凸部14bに対応する領域はロータス効果を発現する凹凸が無い、親液性を有する親液領域10bとして、目的とする親撥パターンを形成できる。
例えば、後述するエアロゾルデポジションによって、配線基板等の配線パターンを形成する場合であれば、配線を形成する領域を凸部14b、配線を形成しない領域を凹部14aとした押圧版14を形成して、粒子層12を押圧することで、目的とする配線パターンに応じた親撥パターンを形成できる。
As described above, the
However, when the
Therefore, a
For example, in the case of forming a wiring pattern such as a wiring board by an aerosol deposition described later, a
前述のように、従来の親撥パターン形成方法は、親液性の表面に、親撥パターンに応じたエンボス加工等によってロータス効果による撥液性を発現する凹凸を形成する。
これに対して、本発明のパターン形成方法は、先に、粒子によってロータス効果による撥液性を発現する凹凸を有する粒子層(撥液層)を形成し、この粒子層の粒子を親撥パターンに応じて押し潰して親液性とすることで、親撥パターンを形成するものである。
As described above, in the conventional method for forming a repellent pattern, unevenness is formed on the liquid repellent surface by embossing or the like according to the repellent pattern to exhibit the liquid repellent effect due to the Lotus effect.
On the other hand, in the pattern forming method of the present invention, a particle layer (liquid repellent layer) having irregularities exhibiting liquid repellency due to the Lotus effect is first formed by the particles, and the particles of this particle layer are formed into a repellent pattern. A repellent pattern is formed by crushing the particles to make them liquor-friendly.
また、前述のように、本発明のパターン形成方法では、親撥パターンに応じた押圧版14で、粒子層12を押圧して親撥パターンを形成する。すなわち、撥液領域10aにおける撥液性は、粒子層12が有する凹凸によるロータス効果によって発現される。
そのため、本発明のパターン形成方法では、エンボス加工等による凹凸の形成で、ロータス効果による撥液性を発現させる従来の親撥パターンの形成のように、ロータス効果を得られるような微細な凹凸を有する押圧版を作製する必要もない。
Further, as described above, in the pattern forming method of the present invention, the
Therefore, in the pattern forming method of the present invention, fine unevenness that can obtain the lotus effect can be obtained like the conventional formation of a repellent pattern that expresses the liquid repellency due to the lotus effect by forming the unevenness by embossing or the like. It is not necessary to prepare a pressing plate to have.
本発明のパターン形成方法において、押圧版14の押圧力は、粒子12aの強度等に応じて、粒子12aを押し潰せる押圧力を、適宜、設定すればよい。
また、押圧版14における凹部14aの深さ(厚さ方向のサイズ)は、粒子層12の厚さに応じて、粒子層12に接触しない深さを、適宜、設定すればよい。
In the pattern forming method of the present invention, the pressing force of the
Further, the depth (size in the thickness direction) of the
押圧版14の凹部14aおよび凸部14bの、凹部14aおよび凸部14bの配列方向と直交する方向、すなわち、図1の紙面に垂直な方向の長さにも、制限はない。
従って、押圧版14の凹部14aおよび凸部14bは、凹部14aおよび凸部14bの配列方向と直交する方向に、長尺なものでもよい。すなわち、押圧版14は、基材10の図1の紙面に垂直な方向において、連続する1本の溝を形成するように粒子層12の粒子12aを押し潰すものであってもよい。この際において、凸部14bは、基材10の図1の紙面に垂直な方向の全域で粒子層12の粒子12aを押し潰すものでも、同方向の両端あるいは一方の端部を残して、連続する1本の溝を形成するように粒子層12の粒子12aを押し潰すものでもよい。
あるいは、押圧版14の凸部14bは、凹部14aおよび凸部14bの配列方向と直交する方向に、複数に分割されたものであってもよい。すなわち、押圧版14は、基材10の図1の紙面に垂直な方向において、離間する複数箇所で、粒子層12の粒子12aを押し潰すものであってもよい。すなわち、押圧版14は、基材10の図1の紙面に垂直な方向において、断続する複数の溝を形成するように粒子層12の粒子12aを押し潰すものであってもよい。
この点に関しては、後述する鋸状の凹凸を形成する押圧版18および20、および、後述するロール・トゥ・ロールに対応するロール押圧版14Rも、同様である。
There is no limitation on the length of the
Therefore, the
Alternatively, the
In this regard, the same applies to the
前述のように、本発明のパターン形成方法は、粒子によってロータス効果による撥液性を発現する凹凸を有する粒子層(撥液層)形成し、この粒子層の粒子を親撥パターンに応じて押し潰して親液性とすることで、親撥パターンを形成する。
このような本発明のパターン形成方法によれば、表面に傾斜面を有する凸部を配列してなり、傾斜面が親液性を有する親液領域で、この傾斜面に連続する面が撥液性を有する撥液領域となるような親撥パターンも形成可能である。
図2および図3に、その一例を概念的に示す。
As described above, in the pattern forming method of the present invention, a particle layer (liquid repellent layer) having irregularities that exhibit liquid repellency due to the Lotus effect is formed by the particles, and the particles of this particle layer are pushed according to the repellent pattern. By crushing it to make it lipophilic, a repellent pattern is formed.
According to such a pattern forming method of the present invention, convex portions having an inclined surface are arranged on the surface, and the inclined surface is a parent liquid region having a liquidity property, and the surface continuous with the inclined surface is liquid repellent. It is also possible to form a parent-repellent pattern that becomes a liquid-repellent region having properties.
An example thereof is conceptually shown in FIGS. 2 and 3.
本例でも、前述の図1に示す例と同様、基材10の表面に粒子12aを有する粒子層12を形成する。
なお、本例においては、粒子層12によって、傾斜面を有する凸部を配列した親撥パターンを形成するので、粒子層12は、図1に示す例に比して、厚くする必要がある。
In this example as well, the
In this example, since the
次いで、先の例と同様、凹部18aを有する押圧版18によって、粒子層12を形成した基材10を押圧する。
この押圧版18は、凹部18aが一方向に配列されてなる凹凸形状を有する。凹部18aは、凹部18aの配列方向の断面において台形状の形状を有している。以下の説明では、凹部の配列方向の断面における凹部の形状を、単に『凹部の形状』ともいう。また、以下の説明では、断りがない場合、『断面』とは、凹部の配列方向の断面を示す。
すなわち、押圧版18の凹部18aは、押圧版18の凹部形成面に対して傾斜する傾斜面を有する。以下の説明では、このような押圧版18の凹部形成面に対して、凹部の配列方向に傾斜する傾斜面を有する凹部を配列した押圧版の凹凸形状を、便宜的に、『鋸状』ともいう。
また、押圧版18の凹部形成面とは、言い換えれば、押圧版18における凹部の開口と、凸部の上端(開口側端部)とを接続した面である。
Next, as in the previous example, the
The
That is, the
Further, the concave portion forming surface of the
断面における凹部18aの台形は、一方の脚aのみが押圧版18の凹部形成面に対して傾斜しており、他方の脚bは、押圧版18の凹部形成面に垂直である(図3参照)。すなわち、この脚aの部分が、前述の押圧版18の凹部形成面に対して傾斜する傾斜面を有する。以下の説明では、この押圧版18の凹部形成面に対して傾斜する傾斜面を、単に『傾斜面』ともいう。
さらに、押圧版18は、好ましい態様として、台形状の凹部18aが、凹部18aの配列方向に、隙間を開けずに連続的に配列されている。
In the trapezoidal shape of the
Further, in the
図2に示す例においては、粒子層12を成型するように、押圧版18によって粒子層12を押圧する。
この際において、押圧版18によって押圧される粒子層12は、押圧版18の凹部18aの形状に、完全に追従するわけではなく、凹部18aとは、若干、異なる形状になる。
すなわち、粒子層12には、凹部18aの傾斜面に対応する領域、すなわち、断面における凹部18aの台形において凹部形成面に対して傾斜する脚aに対応する領域が、押圧版18(凹部18aの形成面)に当接する。従って、この領域は、押圧版18の傾斜面によって押圧され、凹部18aの形状に追従して成型される。また、この領域では、押圧によって、粒子12aが押し潰されて、凹凸が小さくなり、ロータス効果による撥液性を発現しない、親液領域10b(破線)となる。
一方、粒子層12における、台形の上底cに対応する領域、および、凹部形成面に垂直な脚bに対応する領域は、押圧版18が当接していなくても、上述の凹部18aの傾斜面(脚a)による粒子層12の押圧によって、追従するように変形され、角部(肩部)が丸くなったような、いわゆる、ダレたような形状になる。その結果、この領域では、押圧版18による押圧が無い領域、および/または、押圧版18による押圧力が小さい領域が大部分となり、粒子12aが押し粒されることなく保持される。その結果、台形の上底cおよび脚bに対応する領域は、粒子12aで形成される凹凸によって、ロータス効果による撥液性を発現する、撥液領域10aとなる。
In the example shown in FIG. 2, the
At this time, the
That is, in the
On the other hand, in the
すなわち、このような鋸状の凹凸形状を有する押圧版での押圧によって形成された親撥パターンは、平面状(略平面状)の傾斜面を有する凸部が連続的に形成され、かつ、凸部の配列方向に向かって、親液領域10bとなる傾斜面と、撥液領域10aとなる傾斜面に連続する領域とを、交互に有する、親撥パターンとなる。なお、基材10がシート状物である場合には、この親撥パターンを形成された基材10は、本発明のシート状物である。
このような親撥パターンに、後述するようにエアロゾルデポジションによる成膜を行うことにより、例えば、異なる表面性状を一方向に交互に有する部材、異なる光学特性を一方向に交互に有する部材、弾性および硬さ等の機械的強度が異なる領域を一方向に有する部材、ガス吸着特性が異なる領域を一方向に有するガスセンサー用部材、反射特性が異なる領域を一方向に有するアンテナ用部材、および、電磁特性が異なる領域を一方向に有する部材等、異なる特性を一方向に交互に有する各種の部材を作製できる。
That is, in the repulsion pattern formed by pressing with a pressing plate having such a saw-like uneven shape, a convex portion having a flat (substantially flat) inclined surface is continuously formed and is convex. In the direction of arrangement of the portions, the parent-repellent pattern has an inclined surface that becomes the
By forming a film on such a repellent pattern by aerosol deposition as described later, for example, a member having different surface textures alternately in one direction, a member having different optical characteristics alternately in one direction, and elasticity. And members having different mechanical strengths such as hardness in one direction, gas sensor members having different gas adsorption characteristics in one direction, antenna members having different reflection characteristics in one direction, and Various members having different characteristics alternately in one direction, such as a member having regions having different electromagnetic characteristics in one direction, can be manufactured.
図2に示す例において、粒子層12の厚さには制限はない。すなわち、粒子層12の厚さは、親液領域10bの長さ、撥液領域10aの長さ、形成する凹凸状の親撥パターンの厚さ、および、粒子12aを適切に押しつぶせる押圧力の条件調節すなわち押圧時に粒子が崩れたり(脱離したり)、粒子層12の膜割れが生じない押圧条件等に応じて、目的とする形状の粒子層12が得られる厚さを、適宜、設定すればよい。
In the example shown in FIG. 2, the thickness of the
また、凹部の形状および傾斜面の長さ等も、親液領域10bの長さ、撥液領域10aの長さ、目的とする粒子層の凹凸形状、角部(肩部)のダレやすさ(すなわち粒子12aと18aとが当接し難い形状)等に応じて、適宜、設定すればよい。
例えば、断面が台形状の凹部18aであれば、台形の凹部形成面に対して傾斜する脚a(凹部の傾斜面)の長さを調節することで、凹凸の配列方向における親液領域の長さを調節でき、また、台形の上底cの長さを調節することで、凹凸の配列方向における撥液の長さを調節できる。
In addition, the shape of the concave portion and the length of the inclined surface also include the length of the
For example, if the cross section is a
このような鋸状の凹凸を有する押圧版において、凹部の形状は図示例のような台形状に制限はされない。
すなわち、凹部が傾斜面を有するものであれば、すなわち、断面において凹部の開口から凹部形成面に対して傾斜する辺を有するものであれば、凹部の閉塞面側の平面が、押圧版の凹部形成面とは平行ではない、不定形の四角形状であってもよい。
In the pressing plate having such saw-like unevenness, the shape of the concave portion is not limited to the trapezoidal shape as shown in the illustrated example.
That is, if the concave portion has an inclined surface, that is, if the concave portion has a side inclined from the opening of the concave portion to the concave portion forming surface in the cross section, the flat surface on the closed surface side of the concave portion is the concave portion of the pressing plate. It may be an amorphous quadrangular shape that is not parallel to the forming surface.
また、このような鋸状の凹凸を有する押圧版は、凹部の断面形状が四角形には制限されず、図4に概念的に示す押圧版20のような、三角形の凹部であってもよい。
このような三角形状の凹部であっても、図5に概念的に示すように、同様に粒子層12は押圧版20の形状に完全に追従することはない。すなわち、押圧版20の傾斜面に対応する領域では、粒子層12の形状は追従するが、頂角近傍から押圧版の凹部形成面に垂直な辺に対応する領域において、凹部に追従せず、凹部の形状とは異なる、若干、ダレたような状態になる。
その結果、前述の図2に示す例と同様に、押圧版20の傾斜面に対応する領域では、粒子12aが押し潰されて凹凸が無くなり、ロータス効果による撥液性を発現しない、親液領域(破線)となる。これに対して、頂角近傍から押圧版の凹部形成面に垂直な辺に対応する、凹部30aに追従しなかった領域では、粒子12aが保持されて、粒子12aで形成される凹凸によって、ロータス効果による撥液性を発現する撥液領域となる。
Further, the pressing plate having such saw-shaped unevenness is not limited to a quadrangular cross-sectional shape, and may be a triangular concave portion such as the
Even with such a triangular recess, the
As a result, as in the example shown in FIG. 2 described above, in the region corresponding to the inclined surface of the
なお、このような鋸状の凹部を有する押圧版においては、配列方向における凹部の一面が押圧版の凹部形成面に垂直である構成に制限はされない。すなわち、鋸状の凹凸形状を有する押圧版は、配列方向において、凹部が、2面の傾斜面を有する構成でもよい。
例えば、図3に示す断面台形状の凹部を有する押圧版において、押圧版の凹部形成面に垂直な脚bが、押圧版の凹部形成面に対して傾斜していてもよい。また、図4に示す三角形状の凹部を有する押圧版20において、凹部の形状が直角三角形ではなく、通常の三角形であってもよい。
この際においては、凹部形成面に対する傾斜面の角度に応じて、凹部形成面に対する角度が小さい傾斜面で押圧された領域が、粒子が押し粒されて親液領域となり、押圧版の凹部形成面に対する角度が大きい傾斜面で押圧された領域は、粒子が押し粒されずに、凹凸に起因する撥液性を維持した撥液領域となる。
In the pressing plate having such a saw-shaped recess, there is no limitation on the configuration in which one surface of the recesses in the arrangement direction is perpendicular to the recess forming surface of the pressing plate. That is, the pressing plate having a saw-like uneven shape may have a configuration in which the recesses have two inclined surfaces in the arrangement direction.
For example, in the pressing plate having the concave portion having a trapezoidal cross section shown in FIG. 3, the leg b perpendicular to the concave portion forming surface of the pressing plate may be inclined with respect to the concave portion forming surface of the pressing plate. Further, in the
In this case, depending on the angle of the inclined surface with respect to the concave portion forming surface, the region pressed by the inclined surface having a small angle with respect to the concave portion forming surface becomes a parent liquid region by being pressed into particles, and the concave portion forming surface of the pressing plate is formed. The region pressed by the inclined surface having a large angle with respect to the angle is a liquid-repellent region in which the particles are not pressed and the liquid-repellent property due to the unevenness is maintained.
図2に示す例では、押圧版18(20)は、粒子層12のみを成型したが、本発明は、これに制限はされない。
すなわち、鋸状の凹凸を有する押圧版18によって、基材10を凹凸状にプレス成型することで、平面状(略平面状)の傾斜面を有する凸部が連続的に形成され、かつ、凸部の配列方向に向かって、親液領域となる傾斜面と、撥液領域となる傾斜面に連続する領域とを、交互に有する、親撥パターンを有する基材10としてもよい。
また、このような押圧版による粒子層12の成型は、鋸状の凹凸を有する押圧版18以外にも、各種の形状の凹凸を有する押圧版で利用可能である。例えば、図1に示す例において、粒子層12の厚さを厚くして、矩形の凹凸を有する押圧版14によって粒子層12を押圧成型して、矩形の凹凸を有する粒子層12を形成してもよい。この際には、凸部14bによって押圧成型された部分が、粒子12aが押し潰されて凹凸が無くなり、ロータス効果による撥液性を発現しない親液領域となる。また、凹部14aに対応する領域がロータス効果による撥液性を発現する撥液領域となる。従って、この場合には、凹部14aの天井面が、粒子層12に当接しないようにする必要がある。
In the example shown in FIG. 2, the pressing plate 18 (20) molded only the
That is, by press-molding the
Further, the molding of the
本発明の成膜方法は、このような本発明のパターン形成方法で形成した親撥パターンに、エアロゾルデポジションによって成膜を行うものである。
言い換えれば、本発明の成膜方法は、本発明のパターン形成方法で形成した親撥パターンを有する基材10の親撥パターン形成面に、エアロゾルデポジションによって成膜を行うものである。
The film forming method of the present invention is to form a film on the repellent pattern formed by the pattern forming method of the present invention by aerosol deposition.
In other words, the film forming method of the present invention forms a film on the repellent pattern forming surface of the
図6に、本発明の成膜方法を実施する成膜装置の一例を概念的に示す。
図6に示す成膜装置50は、前述のエアロゾルデポジションによって基材10に成膜を行う装置であって、エアロゾル生成部52と、成膜部54とを有する。エアロゾル生成部52と成膜部54とは、誘導配管56によって接続されている。
FIG. 6 conceptually shows an example of a film forming apparatus that implements the film forming method of the present invention.
The
エアロゾル生成部52は、溶剤または分散媒に、成膜材料を溶解または分散してなる原料液Lをエアロゾル化して、生成したエアロゾルAを誘導配管56に供給する。エアロゾルAは、誘導配管56を通って、成膜部54に送られる。
成膜装置50において、エアロゾル生成部52は、原料液Lを収容する原料容器58と、原料容器58の一部を収容する容器60と、容器60の底面に配置される超音波振動子62と、エアロゾルAを誘導配管56を経て成膜部54に送るためのキャリアガスを供給するガス供給手段64と、を有する。
The
In the
容器60内には、水Wが収容されている。水Wは、超音波振動子62が発生した超音波を原料液Lに伝達するために、容器60に収容される。従って、超音波振動子62は、水Wに浸漬されている。また、原料容器58を収容する容器60も、少なくとも一部が水Wに浸漬される。
超音波振動子62が振動すると、水Wが超音波振動を伝播して、原料容器58を超音波振動させて、原料容器58に収容される原料液Lを超音波振動させる。原料液Lが超音波振動することにより、原料液Lがエアロゾル化され、原料液LのエアロゾルAが生成される。すなわち、原料容器58、容器60および超音波振動子62は、いわゆる超音波噴霧器(Ultrasonic Atomizer)を構成する。
Water W is contained in the
When the
本発明の成膜方法において、原料液Lを超音波振動する方法は、水W(中間溶液)を使って超音波を伝播して原料液Lを超音波振動する方法に制限はされない。例えば、原料容器58の下面に超音波振動子62を配置して、原料容器58を介して原料液Lを超音波振動させる方法、原料容器58の底面に超音波振動子62を配置して、原料液Lを、直接、超音波振動させる方法等、エアロゾルデポジションにおける原料液Lの超音波振動に利用される公知の方法が利用可能である。
In the film forming method of the present invention, the method of ultrasonically vibrating the raw material liquid L is not limited to the method of ultrasonically vibrating the raw material liquid L by propagating ultrasonic waves using water W (intermediate solution). For example, a method in which an
本発明の成膜方法において、成膜材料(成膜する膜)には制限はなく、エアロゾルデポジションによって成膜が可能な材料が、各種、利用可能である。
一例として、有機エレクトロルミネッセンス材料、金属アルコキシド化合物、二酸化ケイ素(シリカ)およびテトラエトキシシラン等のケイ素化合物、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)および酸化アルミニウム(アルミナ)等のセラミック粉、亜鉛系、アルミナ系、ジルコニア系、シリカ系およびプロブスカイト系などの金属酸化物、酸化インジウムスズ(ITO)、ハロゲン化銀および金属ナノ粒子等の透明電極材料、ゼラチン、ポリビニルアルコール、ポリビニルプロリドンおよび澱粉等の多糖類、セルロースおよびその誘導体、ポリエチレンオキサイド、ポリビニルアミン、キトサン、ポリリジン、ポリアクリル酸、ポリアルギン酸、ポリヒアルロン酸およびカルボキシセルロース等の水溶性樹脂、ならびに、酸化物半導体や有機半導体となる分子やカーボンナノチューブを含む溶液等が例示される。
In the film forming method of the present invention, there is no limitation on the film forming material (film to be formed), and various materials capable of forming a film by aerosol deposition can be used.
As an example, organic electroluminescence material, metal alkoxide compound, silicon compound such as silicon dioxide (silica) and tetraethoxysilane, ceramic powder such as lead zirconate titanate (PZT) and aluminum oxide (alumina), zinc-based, alumina-based. , Metal oxides such as zirconia, silica and probskite, transparent electrode materials such as indium tin oxide (ITO), silver halide and metal nanoparticles, polysaccharides such as gelatin, polyvinyl alcohol, polyvinyl proridone and starch. , Cellulose and its derivatives, polyethylene oxide, polyvinylamine, chitosan, polylysine, polyacrylic acid, polyargicic acid, polyhyaluronic acid, carboxycellulose and other water-soluble resins, as well as molecules and carbon nanotubes that become oxide semiconductors and organic semiconductors. Examples include solutions containing.
原料液Lの調製に用いられる溶剤または分散媒にも制限はなく、成膜材料に応じて、成膜材料を溶解または分散できるものであれば、各種の液体が利用可能である。
一例として、メチルエチルケトン、N,N−ジメチルホルムアミド等のアミド、ジメチルスルホキシド等のスルホキシド、ピリジン等のヘテロ環化合物、ベンゼンおよび塀酸等の炭化水素、クロロホルムおよびジクロロメタン等のアルキルハライド、酢酸メチルおよび酢酸ブチル等のエステル、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンおよびシクロヘキサノン等のケトン、テトラヒドロフランおよび1,2−ジメトキシエタン等のエーテル、ならびに、メタノール、エタノールおよびプロパノール等のアルキルアルコール等の有機溶剤が例示される。また、溶剤または分散剤としては、水も例示される。なお、水は、イオン交換水、蒸留水および純水のいずれかを用いるのが好ましい。
溶剤および分散媒は、2種以上を混合して使用して用いてもよい。
The solvent or dispersion medium used for preparing the raw material liquid L is not limited, and various liquids can be used as long as the film-forming material can be dissolved or dispersed depending on the film-forming material.
Examples include methyl ethyl ketone, amides such as N, N-dimethylformamide, sulfoxides such as dimethyl sulfoxide, heterocyclic compounds such as pyridine, hydrocarbons such as benzene and wall acid, alkyl halides such as chloroform and dichloromethane, methyl acetate and butyl acetate. Etc., ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and cyclohexanone, ethers such as tetrahydrofuran and 1,2-dimethoxyethane, and organic solvents such as alkyl alcohols such as methanol, ethanol and propanol are exemplified. Water is also exemplified as the solvent or dispersant. As the water, it is preferable to use any of ion-exchanged water, distilled water and pure water.
As the solvent and the dispersion medium, two or more kinds may be mixed and used.
なお、後述するが、本発明の成膜方法においては、ライデンフロスト効果による基材10上におけるエアロゾルAの移動を目的として、好ましい対応として、基材10を加熱しつつ、基材10へのエアロゾルAの供給を行う。
一方、本発明の成膜方法は、親撥パターンを有する基材10に成膜を行うが、加熱によってエアロゾルAの乾燥が進むと、親撥パターンの効果が低減してしまう。
この点を考慮すると、原料液Lの調製に用いられる溶剤(分散媒)は、沸点が100℃以下の液体であるのが好ましい。
As will be described later, in the film forming method of the present invention, for the purpose of moving the aerosol A on the
On the other hand, in the film forming method of the present invention, the film is formed on the
Considering this point, the solvent (dispersion medium) used for preparing the raw material liquid L is preferably a liquid having a boiling point of 100 ° C. or lower.
原料液Lは、必要に応じて、成膜後の膜の密着性の向上および膜強度の改善等を目的として、各種のバインダおよびカップリング剤等を含んでもよい。
また、原料液Lは、必要に応じて、成膜した膜の膜硬度を高めるために、重合性のモノマーを含んでもよい。
If necessary, the raw material liquid L may contain various binders, coupling agents, and the like for the purpose of improving the adhesion of the film after film formation, improving the film strength, and the like.
Further, the raw material liquid L may contain a polymerizable monomer in order to increase the film hardness of the film formed, if necessary.
超音波振動子62には制限はなく、エアロゾルデポジションにおいて、原料液Lのエアロゾル化(ミスト化)に用いられる超音波振動子(超音波振動の発生手段)が、各種、利用可能である。
超音波振動子62による超音波振動の周波数にも、制限はなく、原料液Lの組成等に応じて、原料液Lをエアロゾル化できる超音波振動の周波数を、適宜、設定すればよい。原料液Lをエアロゾル化するための超音波振動の周波数は、15kHz〜3MHz程度である。
The
The frequency of the ultrasonic vibration by the
なお、エアロゾルデポジションでは、原料液Lの密度(濃度)、原料液Lの表面張力、および、超音波振動の周波数の、1以上を調節することによって、エアロゾルAの粒径を調節できる。 In the aerosol deposition, the particle size of the aerosol A can be adjusted by adjusting one or more of the density (concentration) of the raw material liquid L, the surface tension of the raw material liquid L, and the frequency of ultrasonic vibration.
本発明の成膜方法において、原料液Lのエアロゾル化は、原料液Lの超音波振動に制限はされず、エアロゾルデポジションで用いられる、公知の原料液Lのエアロゾル化方法が、各種、利用可能である。
一例として、圧力を加え流速を増加させたガスを液体と衝突させることによりエアロゾル化する方法(加圧式)、高速回転している円盤上に滴下された液体が遠心力で円盤の端でエアロゾル化する方法(回転ディスク式)、微細な孔を持つオリフィスに液滴を通す際に振動を加えることで液滴を切断しエアロゾル化する方法(オリフィス振動式)、および、液滴を通す細管に直流あるいは交流の電圧を負荷して液体をエアロゾル化する方法(静電式)等が例示される。
In the film forming method of the present invention, the aerosolization of the raw material liquid L is not limited to the ultrasonic vibration of the raw material liquid L, and various known methods for aerosolizing the raw material liquid L used in the aerosol deposition can be used. It is possible.
As an example, a method of aerosolizing by colliding a gas whose flow velocity is increased by applying pressure with a liquid (pressurized type), a liquid dropped on a disk rotating at high speed is aerosolized at the edge of the disk by centrifugal force. (Rotating disk type), a method of cutting a droplet and making it into an aerosol by applying vibration when passing the droplet through an orifice with fine holes (operator vibration type), and a DC to the thin tube through which the droplet is passed. Alternatively, a method (electrostatic type) in which a liquid is aerosolized by applying an AC voltage is exemplified.
ガス供給手段64は、ガス供給管64aを介してキャリアガスを原料容器58に導入するものである。ガス供給手段64から供給されるキャリアガスによって、原料容器58内を浮遊しているエアロゾルAが原料容器58から搬送され、誘導配管56を通って成膜部54に搬送される。
The gas supply means 64 introduces the carrier gas into the
ガス供給手段64には制限はなく、ファン、ブロワ、ガスボンベ、および、圧縮空気等、エアロゾルデポジションにおいてキャリアガスの供給に用いられる公知のガス供給手段が、各種、利用可能である。あるいは、後述する成膜部54の排出口70aからの吸引によって、キャリアガスを原料容器58に供給してもよい。
ガス供給手段64によるガスの供給量にも制限はない。ここで、ガス供給手段64は、原料容器58、誘導配管56および成膜部54(後述するケーシング70内)におけるガス流が層流になるように、キャリアガスを供給するのが好ましい。エアロゾルを含むガス流を層流とすることにより、基材10の表面に均一な厚さの膜を成膜できる。
ガス供給手段64によるキャリアガスの供給量は、3×10-3〜5×10-3m3/分が好ましく、1×10-3〜3×10-3m3/分がより好ましい。
The gas supply means 64 is not limited, and various known gas supply means used for supplying carrier gas in the aerosol deposition such as a fan, a blower, a gas cylinder, and compressed air can be used. Alternatively, the carrier gas may be supplied to the
There is no limitation on the amount of gas supplied by the gas supply means 64. Here, the gas supply means 64 preferably supplies the carrier gas so that the gas flow in the
The amount of carrier gas supplied by the gas supply means 64 is preferably 3 × 10 -3 to 5 × 10 -3 m 3 / min, more preferably 1 × 10 -3 to 3 × 10 -3 m 3 / min.
本発明の成膜方法においては、キャリアガスにも制限はなく、アルゴンおよび窒素等の不活性ガス、空気、成膜材料をエアロゾル化したガスそのもの、および、別の成膜材料をエアロゾル化したガス等、エアロゾルデポジションにおいてキャリアガスとして用いられる公知のガスが、各種、利用可能である。 In the film forming method of the present invention, the carrier gas is also not limited, and is an inert gas such as argon and nitrogen, air, the gas itself obtained by aerosolizing the film forming material, and the gas obtained by aerosolizing another film forming material. Etc., various known gases used as carrier gases in aerosol deposition can be used.
一方、成膜部54は、ケーシング70と、基材10を支持する支持体72と、加振装置74とを有する。支持体72は、ケーシング70内に配置される。なお、基材10は、前述の本発明のパターン形成方法で、親液領域および撥液領域(親撥パターン)を形成された基材である。
加振装置74は、好ましい態様として設けられるものであり、図示例においては、ケーシング70の下面に当接して固定される。また、好ましい態様として、支持体72は、加熱手段を内蔵している。
On the other hand, the
The vibrating
本発明の成膜方法において、基材10は、被成膜面に、親液性の親液領域と、撥液性の撥液領域とが形成された、親撥パターンを有する。
前述のように、基材の所望の位置に選択的に液滴を着弾できるインクジェットとは異なり、エアロゾルデポジションでは、基材10の全面にエアロゾルAが均一に供給され、基本的に、目的のパターンにパターニングした成膜を行うことはできない。
これに対して、基材10の被成膜面に親撥パターンを形成することにより、撥液領域10aへのエアロゾルAの付着を抑制して、親液領域10bに選択的にエアロゾルAを付着させて、目的のパターンにパターニングした成膜を行うことができる。
In the film forming method of the present invention, the
As described above, unlike the inkjet that can selectively land the droplets at the desired position of the base material, in the aerosol deposition, the aerosol A is uniformly supplied to the entire surface of the
On the other hand, by forming a repellent pattern on the film-forming surface of the
本発明の成膜方法において、エアロゾルAの粒径には制限はないが、20〜50μmが好ましく、10〜20μmがより好ましく、1〜10μmがさらに好ましい。
前述のように、エアロゾルの粒径は、原料液Lの密度、原料液Lの表面張力、および、超音波振動の周波数の、1以上を調節することで、調節できる。
In the film forming method of the present invention, the particle size of the aerosol A is not limited, but is preferably 20 to 50 μm, more preferably 10 to 20 μm, still more preferably 1 to 10 μm.
As described above, the particle size of the aerosol can be adjusted by adjusting one or more of the density of the raw material liquid L, the surface tension of the raw material liquid L, and the frequency of ultrasonic vibration.
本発明の成膜方法において、エアロゾルAの粒径は、公知の粒径(粒子の粒子径)の測定方法で測定すればよい。
一例として、エアロゾルAが存在している空間に、可視化用レーザーシート光源を用いてレーザーシート光を入射し、高速カメラで撮像して画像を解析することで、エアロゾルAの粒径を測定する方法が例示される。また、市販の微粒子可視化システム(例えば、新日本空調社製のViESTなど)を用いて、エアロゾルAを可視化して、エアロゾルAの粒径を測定してもよい。なお、エアロゾルAを可視化して粒径を測定(算出)する際には、必要に応じて画像処理を行ってもよい。
また、原料液Lのエアロゾル化を超音波振動で行う場合には、エアロゾルAの粒径を、下記の式で求めてもよい。なお、下記式において、ρは原料液Lの密度を、σは原料液Lの表面張力を、fは超音波振動の周波数を、それぞれ示す。
D=0.68[(π*σ)/(ρ*f2)]1/2
なお、この式に関しては、J.Accousticai Sot.Amer.34(1962) 6.に記載されている。
In the film forming method of the present invention, the particle size of aerosol A may be measured by a known method for measuring the particle size (particle size of particles).
As an example, a method of measuring the particle size of aerosol A by injecting laser sheet light into a space in which aerosol A exists using a laser sheet light source for visualization and imaging the image with a high-speed camera to analyze the image. Is exemplified. Further, the aerosol A may be visualized and the particle size of the aerosol A may be measured by using a commercially available fine particle visualization system (for example, ViEST manufactured by Shin Nippon Air Technologies Co., Ltd.). When the aerosol A is visualized and the particle size is measured (calculated), image processing may be performed as necessary.
Further, when the raw material liquid L is made into an aerosol by ultrasonic vibration, the particle size of the aerosol A may be obtained by the following formula. In the following formula, ρ indicates the density of the raw material liquid L, σ indicates the surface tension of the raw material liquid L, and f indicates the frequency of ultrasonic vibration.
D = 0.68 [(π * σ) / (ρ * f 2 )] 1/2
This equation is described in J.Accousticai Sot.Amer.34 (1962) 6.
なお、エアロゾルAの粒径は、エアロゾルA同士の衝突等によって不意にエアロゾルAの粒径が変わった場合を除き、エアロゾルAの生成〜誘導配管56内の移動〜基材10に到着するまで、基本的に、同じと考えられる。
また、基材10に到着するエアロゾルAの粒径は、同様に不意にエアロゾルAの粒径が変わった場合を除き、基本的に、基材10の全面で均一であると考えられる。
The particle size of the aerosol A is the generation of the aerosol A, the movement in the
Further, the particle size of the aerosol A arriving at the
支持体72は、基材10を載置して支持する支持手段である。
なお、本発明の成膜方法において、基材10の支持手段は、基材10を載置する支持体72に制限はされず、シート状物の端部を挟持する支持手段等、公知のシート状物(板状物、フィルム状物)の支持手段が、各種、利用可能である。
なお、後述するロール・トゥ・ロールの場合には、エアロゾルAの供給部(成膜部)において基材10を搬送するローラ(搬送ローラおよび搬送ローラ対など)、ならびに、エアロゾルAの供給部において基材10を巻き掛けて搬送するドラム(キャン)等が、基材10の支持手段として作用する。
The
In the film forming method of the present invention, the supporting means for the
In the case of roll-to-roll, which will be described later, in the roller (conveying roller, transfer roller pair, etc.) that conveys the
本発明の成膜方法では、エアロゾルAを供給している際に、基材10を加熱するのが好ましい。これに対応して、成膜装置50は、支持体72は加熱手段を内蔵している。
基材10を加熱しつつ、エアロゾルAを基材10に供給することにより、ライデンフロスト現象(ライデンフロスト効果)によって、エアロゾルAが基材10上を移動するので、撥液領域10aから親液領域10bへのエアロゾルAの移動を促進して、成膜のパターニング精度を、より向上できる。
基材10の加熱温度には、制限はなく、原料液Lに用いる溶剤に応じて、ライデンフロスト現象が生じる温度を、適宜、設定すればよい。基材10の加熱は、基材10の表面が100℃以上となるように行うのが好ましく、150℃以上となるように行うのがより好ましい。
In the film forming method of the present invention, it is preferable to heat the
By supplying the aerosol A to the
The heating temperature of the
基材10の加熱は、基材10の形成材料に応じて、基材10が損傷しない温度以下とするのが好ましい。
ここで、加熱によってエアロゾルAの乾燥が進むと、基材10に形成した親撥パターンの効果が低減してしまう。この点を考慮すると、加熱による基材10の表面温度は、300℃以下とするのが好ましく、200℃以下とするのがより好ましい。
さらに、この点を考慮して、原料液Lの調製に用いる溶剤(分散媒)は、沸点が100℃以下の液体であるのが好ましいのは、前述のとおりである。
The heating of the
Here, if the aerosol A is dried by heating, the effect of the repellent pattern formed on the
Further, in consideration of this point, the solvent (dispersion medium) used for preparing the raw material liquid L is preferably a liquid having a boiling point of 100 ° C. or lower, as described above.
支持体72の加熱方法は、ヒータ等を用いる方法等、公知の加熱方法が、各種、利用可能である。
また、基材10の加熱方法は、支持体72の加熱以外にも、ランプによる加熱およびヒータによる直接的な加熱等、公知のシート状物の加熱方法が、各種、利用可能である。
As a heating method of the
Further, as a method for heating the
図示例の成膜装置50は、支持体72の下面に加振装置74を備える。加振装置74は、好ましい態様として設けられるもので、基材10にエアロゾルAを供給する際に、基材10を振動させるためのものである。
成膜部54において、支持体72は、ケーシング70の底面(内壁面)に当接して設けられている。加振装置74は、ケーシング70の下面に当接して設けられている。従って、加振装置74がケーシング70を振動することで、支持体72が振動し、支持体72に支持された基材10が振動する。
The
In the
本発明の成膜方法は、エアロゾルデポジションによる成膜において、親撥パターン(撥液領域10aおよび親液領域10b)を有する基材10を用いて、撥液領域10aへのエアロゾルAの付着を抑制して、親液領域10bに選択的にエアロゾルAを付着することで、目的とするパターンにパターニングした成膜を行うものである。
そのため、基材10を振動しつつエアロゾルAを基材10に供給することで、撥液領域10aに付着したエアロゾルAの親液領域10bへの移動を促進して、成膜のパターニング精度を、より向上できる。
In the film formation method of the present invention, in the film formation by aerosol deposition, the
Therefore, by supplying the aerosol A to the
また、基材10を振動しつつエアロゾルAを基材10に供給することで、成膜速度も向上できる。
エアロゾルデポジションでは、エアロゾルAが基材10に付着して、乾燥して海島状に成膜が行われる。ここで、基材10に固定されなかったエアロゾルAは、そのまま、転げ落ちるようにして、基材10から排出される。そのため、従来のエアロゾルデポジションでは、多くのエアロゾルAが有効に成膜に供されず、成膜速度が遅い。これに対して、基材10を振動しつつエアロゾルAを供給することにより、エアロゾルAが基材から転げ落ちることを抑制できると共に、エアロゾルAが基材10上で移動して、エアロゾルA同士が衝突することで、エアロゾルAの液滴が凝集する。その結果、エアロゾルAが基材10上に固定されやすくなり、成膜速度が向上すると考えられる。
Further, by supplying the aerosol A to the
In the aerosol deposition, the aerosol A adheres to the
本発明の成膜方法において、基材10を振動させる際における基材10の振動の周波数には制限はない。
基材10を振動する効果を好適に得るためには、基材10の振動の周波数は50Hz以上が好ましく、100Hz以上がより好ましく、200Hz以上がさらに好ましい。
In the film forming method of the present invention, there is no limitation on the frequency of vibration of the
In order to preferably obtain the effect of vibrating the
また、本発明の成膜方法において、基材10を振動させる場合には、基材10の振動の周波数は、10kHz以下が好ましく、5kHz以下がより好ましく、1kHz以下がさらに好ましい。
エアロゾルAが基材10に付着すると、エアロゾルA同士が結合して原料液Lに近い液体となる。ここで、基材10を10kHz超の周波数で振動すると、基材10に付着した原料液Lに近い液体が超音波振動された状態になり、再度、エアロゾルA化して、基材10の表面から離脱して、成膜速度が遅くなってしまう可能性がある。
Further, in the film forming method of the present invention, when the
When the aerosol A adheres to the
本発明の成膜方法において、基材10を振動させる場合には、基材10の振動の速度にも制限はない。
しかしながら、基材10を振動することの効果を好適に得るためには、ある程度の速度以上で、基材10を振動するのが好ましい。基材10の振動の速度は、0.1mm/秒以上が好ましく、0.5mm/秒以上がより好ましく、1mm/秒以上がさらに好ましい。
逆に、基材10の振動の速度が速すぎると、装置にかかる負担が大きくなる、基材10にかかる負担が大きくなる、エアロゾルAが基材10から転げ落ちやすくなる、エアロゾルAが移動する前に乾燥してしまう等の問題が生じる可能性がある。従って、基材10の振動の振幅は、10mm/秒以下が好ましく、8mm/秒以下がより好ましく、5mm/秒以下がさらに好ましい。
When the
However, in order to preferably obtain the effect of vibrating the
On the contrary, if the vibration speed of the
加振装置74には制限はなく、基材10を支持する支持体72に応じて、支持体72を振動可能な公知の加振手段が、各種、利用可能である。なお、本発明において、基材10を支持する支持体(支持手段)には、ロール・トゥ・ロールにおけるローラ等を含むのは、前述のとおりである。
加振装置74としては、一例として、ピエゾ素子を用いる振動手段、振動モータ(偏心モータ)、可動コイルを用いる振動手段、ならびに、空気アクチュエーターおよび油圧アクチュエーター等を用いる振動手段等が例示される。また、加振装置74は、市販の加振器(加振装置)も好適に利用可能である。
The
Examples of the vibrating
本発明の成膜方法において、基材10の振動方法は、基材10の支持手段を振動する方法に制限はされない。
例えば、端部を挟持する支持手段で基材10が支持されている場合、および、後述するロール・トゥ・ロールにおいて搬送ローラ対で基材10を搬送する場合など、基材10へのエアロゾルAの供給位置すなわち成膜位置において、基材10が単体で振動可能な状態になっている場合には、基材10の振動手段として、基材10に送風して振動させる送風手段、および、スピーカーなどの基材10に音波を照射して振動させる手段等も、基材10の振動手段として、好適に利用可能である。
In the film forming method of the present invention, the method of vibrating the
For example, when the
本発明の成膜方法において、基材10を振動する場合における、振動を開始するタイミングには制限はないが、基材10へのエアロゾルAの供給を開始する前に、基材10の振動を開始するのが好ましい。例えば、図6に示す成膜装置50であれば、加振装置74による基材10(支持体72)の振動を開始した後に、超音波振動子62の駆動を開始して、原料液Lのエアロゾル化を開始するのが好ましい。
基材10を振動する場合には、振動の効果を好適に得るためには、基材10にエアロゾルAを供給している状態では、常に、基材10を振動しているのが好ましい。基材10へのエアロゾルAの供給を開始する前に、基材10の振動を開始することで、エアロゾルAの供給時には、確実に基材10が振動している状態にできる。
In the film forming method of the present invention, when the
When the
なお、本発明の成膜方法において、基材10の振動は、基材10の主面(最大面)の面方向でもよく、基材10の主面と直交する方向でもよく、基材10の主面の面方向と基材10の主面と直交する方向との両方向を含む振動でもよい。
また、基材10の振動は、直線的な往復動でもよく、円、楕円および多角形等の形状を描くような軌跡の振動でもよい。
In the film forming method of the present invention, the vibration of the
Further, the vibration of the
以下、図6に示す成膜装置50の作用を説明する。
図6に示す成膜装置50において、撥液パターンを形成した基材10を支持体72に載置する。
その後、原料容器58に原料液Lを収容した状態で超音波振動子62が超音波振動すると、超音波が水Wを介して原料液Lに伝達され、原料液Lが超音波振動する。
原料液Lが超音波振動することにより、原料液Lがエアロゾル化する。これにより、原料容器58の内部では、原料液Lのエアロゾル化で生成されたエアロゾルAが上方で浮遊した状態になる。
Hereinafter, the operation of the
In the
After that, when the
The raw material liquid L is ultrasonically vibrated, so that the raw material liquid L becomes an aerosol. As a result, inside the
次いで、原料容器58内に、ガス供給管64aを介して、ガス供給手段64からキャリアガスが供給される。原料容器58内を浮遊しているエアロゾルAは、キャリアガスによって原料容器58から誘導配管56に搬送され、誘導配管56から成膜部54のケーシング70内に搬送される。なお、必要に応じて、例えば、誘導配管56を加熱することにより、エアロゾルAを濃縮してもよい。
成膜部54のケーシング70内にエアロゾルAが搬送されると、支持体72に載置された基材10にエアロゾルAが供給される。さらに、基材10に供給(付着)されたエアロゾルAから、溶剤が蒸発して、エアロゾルA(原料液L)に含まれる成膜材料が基材10に成膜される。なお、成膜に供されなかったエアロゾルAは、ケーシング70の排出口70aから排出される。
Next, the carrier gas is supplied into the
When the aerosol A is conveyed into the
ここで、本発明の成膜方法では、基材10に親撥パターンが形成されている。
そのため、前述のように、撥液領域10aに到着したエアロゾルAは移動して、エアロゾルAは親液領域10bに選択的に付着する。その結果、高いパターニング精度で、目的とするパターンにパターニングされた膜を成膜できる。好ましくは、基材10を加振装置74で振動し、また、支持体72が内蔵する加熱手段で加熱することで、より高精度にパターニングした成膜を行うことができる。
Here, in the film forming method of the present invention, a repellent pattern is formed on the
Therefore, as described above, the aerosol A that has arrived at the liquid-
なお、本発明の成膜方法では、必要に応じて、基材10に成膜を行った後、成膜した膜に、UV、電子線、ならびに、α線、β線およびγ線などの放射線等の活性放射線を照射してもよい。
例えば、成膜材料が重合性液晶化合物である場合には、基材10に成膜を行った後、膜にUVを照射して、重合性液晶化合物の硬化(重合)を行ってもよい。紫外線を発生する光源としては、例えば、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、カーボンアーク灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ、および、LED等が例示される。
In the film forming method of the present invention, if necessary, the film is formed on the
For example, when the film-forming material is a polymerizable liquid crystal compound, the film may be formed on the
本発明の成膜方法は、ロール・トゥ・ロールによる成膜も利用可能である。特に、前述のように、基材10を振動することで成膜速度を向上できるので、基材10を振動することで、より好適にロール・トゥ・ロールが利用できる。
周知のように、ロール・トゥ・ロールとは、長尺な基材10をロール状に巻回した基材ロールから基材10を送り出し、長尺な基材10を長手方向に搬送しつつ、連続的に基材10に成膜等の処理を行い、処理済の基材10を、再度、ロール状に巻回する製造方法である。ロール・トゥ・ロールを利用することにより、生産性を大幅に向上できる。
以下の説明では、ロール・トゥ・ロールを『RtoR』ともいう。
The film formation method of the present invention can also be used for film formation by roll-to-roll. In particular, as described above, since the film formation rate can be improved by vibrating the
As is well known, roll-to-roll means that the
In the following description, roll-to-roll is also referred to as "RtoR".
図7に、本発明の成膜方法をRtoRに利用した一例を概念的に示す。なお、図7に示す成膜装置は、図6に示す成膜装置50と同じ部材を多用するので、同じ部材には同じ符号を付し、説明は異なる部位を主に行う。
FIG. 7 conceptually shows an example in which the film forming method of the present invention is used for RtoR. Since the film forming apparatus shown in FIG. 7 uses the same members as those of the
図7に示す成膜装置78において、長尺な基材10は、搬送ローラ80および搬送ローラ82によって、長手方向(図中矢印x方向)に搬送される。なお、搬送ローラに代えて、搬送ローラ対を用いてもよい。
成膜部54Aのケーシング70Aは、下面が開放された矩形の筐体である。また、加振装置74は、ケーシング70Aと共に基材10を挟むように、基材10の下方に配置される。ケーシング70Aは、基材10の搬送方向において、搬送ローラ80と搬送ローラ82との間に設けられる。従って、成膜装置78においては、搬送ローラ80および搬送ローラ82が、基材10の支持手段となる。
In the
The
成膜装置78において、親撥パターンを有する基材10は、搬送ローラ80および搬送ローラ82によって、長手方向に搬送されつつ、ケーシング70Aの下方を通過する際に、エアロゾルAを供給されて、成膜される。
好ましくは、基材10は、ケーシング70Aの下方に配置される加振装置74によって振動される。これにより、より高精度にパターニングした成膜が可能になり、かつ、成膜速度を向上できる。
RtoRでは、加振装置74として、基材10に送風して振動させる送風手段、および、スピーカーなどの基材10に音波を照射して振動させる手段が好適に利用可能であるのは、前述のとおりである。また、支持手段である搬送ローラ80および/または搬送ローラ82を振動させることにより、基材10を振動させてもよい。
In the
Preferably, the
In RtoR, as the vibrating
なお、前述のように、基材10の振動は、エアロゾルAの供給を開始する前に開始するのが好ましい。
従って、RtoRを利用する図示例の成膜装置78では、加振装置74は、ケーシング70Aよりも上流から、基材10を振動させるのが好ましく、具体的には、上流側の搬送ローラ80の直下流から、基材10を振動させるのが好ましい。
As described above, it is preferable that the vibration of the
Therefore, in the
前述のように、本発明の成膜方法は、親撥パターンを有する基材10に、エアロゾルデポジションによってパターニングした成膜を行う。
ここで、本発明をRtoRに利用する場合には、ケーシング70Aの上流に、粒子層の形成手段および押圧版を設けて、本発明のパターン形成方法と本発明の成膜方法とを、RtoRによって連続的に行ってもよい。
As described above, in the film forming method of the present invention, a film is formed on the
Here, when the present invention is used for RtoR, a particle layer forming means and a pressing plate are provided upstream of the
例えば、図8に概念的に示すように、成膜装置78(ケーシング70A)の上流に、週面に凸部14Rbおよび凹部14Raを有するローラ押圧版14Rを設け、さらに、ローラ押圧版14Rの上流に、粒子層12を形成する粒子層形成手段86を設ける。粒子層形成手段86は、一例として、粒子層12を形成するための塗布液を基材10に塗布する塗布手段、基材10に塗布した塗布液を乾燥する乾燥手段、および、塗膜のバインダを硬化する効果手段、を有する。
この際には、基材10を長手方向(矢印x方向)に搬送しつつ、まず、粒子層形成手段86によって、バインダと粒子12aとを含有する塗布液を塗布し、次いで、塗布液の溶剤を乾燥し、さらに、UV照射等によってバインダを硬化して、基材10の表面に粒子層12を形成する。
次いで、基材10を長手方向に搬送しつつ、ローラ押圧版14Rの凸部14Rbを基材10に押圧して、凸部14Rbによって、粒子層12の粒子12aを押し潰す。これにより、基材10の表面には、凹部14Raに対応する撥液領域10aと、凸部14Rbによって粒子12aが押し粒された親液領域10bとを有する、親撥パターンが形成される。
その後、基材10を搬送しつつ、このような親撥パターンが形成された基材10に、本発明の成膜方法を行う成膜装置78によって、成膜を行う。これにより、親液領域のみにパターン化してエアロゾルAを付着して、成膜材料をパターン化して成膜できる。
For example, as conceptually shown in FIG. 8, a
At this time, while transporting the
Next, while transporting the
Then, while transporting the
なお、図8に示すような製造方法は、ベルトコンベアおよびローラコンベア等の搬送手段を用い、図1に示すような、親撥パターンを形成した枚葉型(カットシート状)の基材10を、搬送方向に、複数枚、配列して、搬送手段で搬送しつつ、搬送される基材10に、順次、粒子層形成手段86による粒子層12の形成、および、ローラ押圧版14Rによる親撥パターンの形成を行って、本発明の成膜方法を行う成膜装置78で成膜を行う製造方法にも、利用可能である。
In the manufacturing method as shown in FIG. 8, a transport means such as a belt conveyor and a roller conveyor is used, and a single-wafer type (cut sheet-like)
また、図8に示すようなRtoRによる処理は、本発明のパターン形成方法のみを実施する場合にも利用可能である。
一例として、図8に示す装置において、成膜装置78を設けずに、粒子層形成手段86およびローラ押圧版14Rのみを有する構成として、基材10を長手方向に搬送しつつ、粒子層形成手段86による粒子層12の形成、および、ローラ押圧版14Rによる粒子層12の粒子12aの押し潰しによる親撥パターンの形成をRtoRで行ってもよい。
Further, the treatment by RtoR as shown in FIG. 8 can also be used when only the pattern forming method of the present invention is carried out.
As an example, in the apparatus shown in FIG. 8, the particle
以上、本発明のパターン形成方法、成膜方法およびシート状物について詳細に説明したが、本発明は上述の例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのは、もちろんである。 Although the pattern forming method, the film forming method and the sheet-like material of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-mentioned examples, and various improvements and modifications are made without departing from the gist of the present invention. Of course, you may do.
以下に実施例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。ただし、本発明の範囲は、以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。 The features of the present invention will be described in more detail with reference to Examples below. However, the scope of the present invention should not be construed as being limited by the specific examples shown below.
<押圧版A>
表面に鋸状の凹凸(図2および図3参照)を有する押圧版Aを用意した。
この押圧版Aは、凹凸の配列方向の断面において、台形状の凹部を有し、凹部が凹凸の配列方向に連続的に形成されている。以下の記載において、押圧版Aの台形とは、凹凸の配列方向の断面における台形を示す。
台形は、下底が20μm、上底が5μm、高さが2μmとした。台形の下底とは、押圧版Aの凹部形成面側の凹凸配列方向の長さで、すなわち、凹部の形成ピッチである。また、台形の上底とは、凹部の閉塞側の凹部形成面側の凹凸配列方向の長さで、高さとは、凹部の深さである。
また、台形の脚の一方は凹部形成面に対して傾斜しており、台形の脚の他方は、凹部形成面に対して垂直であった。すなわち、この押圧版の凹部は、傾斜面を有する。
なお、凹部は、凹凸の配列方向と直交する方向(図2および図4における紙面と垂直方法)には、長尺なものである。
<Press plate A>
A pressing plate A having saw-like irregularities (see FIGS. 2 and 3) on the surface was prepared.
The pressing plate A has a trapezoidal concave portion in the cross section in the uneven arrangement direction, and the concave portion is continuously formed in the uneven arrangement direction. In the following description, the trapezoid of the pressing plate A means a trapezoid in the cross section in the arrangement direction of the unevenness.
The trapezoid had a lower base of 20 μm, an upper base of 5 μm, and a height of 2 μm. The trapezoidal lower bottom is the length of the pressing plate A on the concave-convex forming surface side in the uneven arrangement direction, that is, the concave-convex forming pitch. The upper bottom of the trapezoid is the length in the concave-convex arrangement direction on the concave-concave-forming surface side on the closed side of the concave, and the height is the depth of the concave.
Further, one of the trapezoidal legs was inclined with respect to the concave portion forming surface, and the other of the trapezoidal legs was perpendicular to the concave portion forming surface. That is, the recess of this pressing plate has an inclined surface.
The concave portion is long in the direction orthogonal to the arrangement direction of the unevenness (method perpendicular to the paper surface in FIGS. 2 and 4).
<押圧版B>
表面に矩形の凹凸(図1参照)を有する押圧版Bを用意した。
この押圧版Bは、凹凸の配列方向の断面において、矩形の凹部と凸部とが交互に形成された凹凸形状を有する。凹凸の配列方向における凹部の長さは5μm、凸部の長さは15μmで、凹凸の形成ピッチは20μmとした。また、凸部の高さすなわち凹部の深さは2μmとした。
なお、凹部は、凹凸の配列方向と直交する方向(図1における紙面と垂直方法)には、長尺なものである。すなわち、この凹凸形状は、ラインアンドスペースのような凹凸形状である。
<Press plate B>
A pressing plate B having rectangular irregularities (see FIG. 1) on the surface was prepared.
The pressing plate B has a concave-convex shape in which rectangular concave portions and convex portions are alternately formed in a cross section in the uneven arrangement direction. The length of the concave portion in the arrangement direction of the unevenness was 5 μm, the length of the convex portion was 15 μm, and the formation pitch of the unevenness was 20 μm. The height of the convex portion, that is, the depth of the concave portion was set to 2 μm.
The concave portion is long in the direction orthogonal to the arrangement direction of the unevenness (method perpendicular to the paper surface in FIG. 1). That is, this uneven shape is a concave-convex shape such as line and space.
<塗布液Aの調製>
ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとの混合物(日本化薬社製、DPHA)285.0gをメチルイソブチルケトン175.0gで希釈した。さらに、重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製イルガキュア184、)を15.0g添加し、混合撹拌した。
続いてシランカップリング剤(信越化学工業社製、KBM−5103)60.0gを加えてエアーディスパーにて120分間撹拌して溶質を完全に溶解した。
さらに、この溶液に、ポリトロン分散機によって10000rpmで20分間分散した、平均粒径105nmの中空シリカ粒子(日鉄鉱業社製、シリナックス)の40%メチルイソブチルケトン分散液240gを加えた。その後、メチルエチルケトン112.5gとプロピレングリコール112.5gとを添加し、エアーディスパーによって10分間撹拌した。
この中空シリカ粒子を分散してなる分散液を、孔径30μmのポリプロピレン製フィルターでろ過して、塗布液Aを調製した。
<Preparation of coating liquid A>
285.0 g of a mixture of dipentaerythritol pentaacrylate and dipentaerythritol hexaacrylate (DPHA, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) was diluted with 175.0 g of methyl isobutyl ketone. Further, 15.0 g of a polymerization initiator (Irgacure 184, manufactured by Ciba Specialty Chemicals) was added, and the mixture was mixed and stirred.
Subsequently, 60.0 g of a silane coupling agent (KBM-5103, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was added and stirred with an air disper for 120 minutes to completely dissolve the solute.
Further, 240 g of a 40% methyl isobutyl ketone dispersion of hollow silica particles (Sirinax, manufactured by Nittetsu Mining Co., Ltd.) having an average particle size of 105 nm dispersed by a polytron disperser at 10000 rpm for 20 minutes was added to this solution. Then, 112.5 g of methyl ethyl ketone and 112.5 g of propylene glycol were added, and the mixture was stirred with an air disper for 10 minutes.
The dispersion liquid in which the hollow silica particles were dispersed was filtered through a polypropylene filter having a pore size of 30 μm to prepare a coating liquid A.
<粒子層Aの形成>
基材として、厚さ80μm、幅300mmのトリアセチルセルロースフィルム(富士フイルム社製、TAC−TD80U)を容易した。
この基材に、スロットダイコーターを用いて、5.2g/m2となるように塗布液Aを塗設し、30℃で30秒間、90℃で40秒間、乾燥した。乾燥を行った後、窒素パージ下で160W/cm2の紫外線を照射して塗布層を硬化させ、基材の表面に厚さ1.8μmの粒子層Aを形成した。
粒子層Aを形成した基材は、表面粗さRaが0.15μm、Smが3μmであった。また、粒子層Aを形成した基材に水を滴下したところ120°の接触角であり,撥液性があることを確認した。なお、表面形状は東京精密社製のサーフコムで測定し、接触角の測定は、共和界面化学社製のDrop Master700で測定した。
<Formation of particle layer A>
As a base material, a triacetyl cellulose film (manufactured by Fujifilm, TAC-TD80U) having a thickness of 80 μm and a width of 300 mm was facilitated.
The coating liquid A was applied to this substrate using a slot die coater so as to have a concentration of 5.2 g / m 2, and dried at 30 ° C. for 30 seconds and at 90 ° C. for 40 seconds. After drying, the coating layer was cured by irradiating with ultraviolet rays of 160 W / cm 2 under a nitrogen purge to form a particle layer A having a thickness of 1.8 μm on the surface of the base material.
The base material on which the particle layer A was formed had a surface roughness Ra of 0.15 μm and Sm of 3 μm. Further, when water was dropped on the base material on which the particle layer A was formed, the contact angle was 120 °, and it was confirmed that the particle layer A had liquid repellency. The surface shape was measured by Surfcom manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd., and the contact angle was measured by Drop Master 700 manufactured by Kyowa Surface Chemistry Co., Ltd.
[実施例1]
粒子層Aを形成した基材を、50×50mmに切り出した。
押圧版Aを、凹部形成面を向けて、切り出した基材の粒子層Aの形成面に当接して、圧力3kg/cm2、温度120℃の条件で押圧して、粒子層Aの粒子を押し潰して、親撥パターンを形成した。
[Example 1]
The base material on which the particle layer A was formed was cut out to a size of 50 × 50 mm.
The pressing plate A is brought into contact with the formed surface of the particle layer A of the cut-out base material with the concave portion forming surface facing, and pressed under the conditions of a pressure of 3 kg / cm 2 and a temperature of 120 ° C. to press the particles of the particle layer A. It was crushed to form a repellent pattern.
押圧版Aを押圧した粒子層Aを、電界放出型走査電子顕微鏡(FE−SEM)によって観察した。その結果、押圧版Aの凹部形成面に対して傾斜する脚(凹部の傾斜面)に対応する部分では、粒子が完全に押し潰されていた。なお、押圧版Aの台形の上底および凹部形成面に垂直な脚に対応する部分には、粒子が完全に残っていた。
押圧版Aの凹凸は微細あるため、押圧版Aの凹凸によって形成した親液領域および撥液領域における水の接触角は、測定不可能であった。
代わりに、押圧版Aで押圧した面に水系インクを滴下し、光学顕微鏡で観察した。その結果、押圧版Aの台形の上底および凹部形成面に垂直な脚に対応する部分には、インクが無く、押圧版Aの凹部形成面に対して傾斜する脚に対応する部分には、インクが集合的に付着していた。
この結果より、押圧版Aの凹部形成面に対して傾斜する脚(凹部の傾斜面)に対応する部分は、粒子層Aの粒子が押しつぶされて親液化され、押圧版Aの台形の上底および凹部形成面に垂直な脚に対応する部分は、粒子が押しつぶされずに粒子層Aが有する撥液性を維持しており、親撥パターンが形成されていることが判明した。なお、凹部形成面に対して傾斜する脚に対応する領域は、押圧版Aによって粒子が押し潰されて、粒子の凹凸の高さや粗さが平坦化され、かつ、微粒子の凹凸のピッチや間隔が広くなり撥液性が失われたと考えられる。
The particle layer A on which the pressing plate A was pressed was observed with a field emission scanning electron microscope (FE-SEM). As a result, the particles were completely crushed at the portion corresponding to the leg (inclined surface of the recess) inclined with respect to the concave portion forming surface of the pressing plate A. The particles were completely left on the upper bottom of the trapezoid of the pressing plate A and the portion corresponding to the leg perpendicular to the concave portion forming surface.
Since the unevenness of the pressing plate A is fine, the contact angle of water in the parent liquid region and the liquid repellent region formed by the unevenness of the pressing plate A cannot be measured.
Instead, the water-based ink was dropped on the surface pressed by the pressing plate A and observed with an optical microscope. As a result, there is no ink in the trapezoidal upper bottom of the pressing plate A and the portion corresponding to the leg perpendicular to the concave portion forming surface, and the portion corresponding to the leg inclined with respect to the concave portion forming surface of the pressing plate A is formed. The ink was collectively attached.
From this result, the particles of the particle layer A are crushed and liquefied in the portion corresponding to the leg (inclined surface of the recess) inclined with respect to the concave portion forming surface of the pressing plate A, and the trapezoidal upper bottom of the pressing plate A is formed. It was found that the portion corresponding to the leg perpendicular to the concave portion forming surface maintained the liquid repellency of the particle layer A without crushing the particles, and a repellent pattern was formed. In the region corresponding to the leg inclined with respect to the concave portion forming surface, the particles are crushed by the pressing plate A to flatten the height and roughness of the unevenness of the particles, and the pitch and spacing of the unevenness of the fine particles. It is considered that the particles became wider and the liquid repellency was lost.
下記の組成の原料液(親液性インク)を調製した。
調製した原料液の密度は1.1g/cm3、表面張力は46mN/mであった。なお、原料液の密度はJIS Z 8804:2012に準拠して測定した。また、原料液の表面張力は、懸滴法(ペンダント・ドロップ法)によって測定した。
なお、観察を容易にするために、原料液には、色素として青色1号を含有させた。
――――――――――――――――――――――――――――――――――――
・水 25.05g
・グリセリン 4.65g
・ジエチレングリコール 3g
・オルフィン(日信化学工業社製、E1010) 0.03g
・青色1号 0.27g
――――――――――――――――――――――――――――――――――――
A raw material liquid (parent liquid ink) having the following composition was prepared.
The density of the prepared raw material liquid was 1.1 g / cm 3 , and the surface tension was 46 mN / m. The density of the raw material liquid was measured according to JIS Z 8804: 2012. The surface tension of the raw material liquid was measured by the suspension method (pendant drop method).
In addition, in order to facilitate observation, the raw material liquid contained Blue No. 1 as a dye.
――――――――――――――――――――――――――――――――――――
・ Water 25.05g
・ Glycerin 4.65g
・ Diethylene glycol 3g
・ Orfin (manufactured by Nisshin Chemical Industry Co., Ltd., E1010) 0.03g
・ Blue No. 1 0.27g
――――――――――――――――――――――――――――――――――――
親撥パターンを形成した基材を、親撥パターンの形成面を上にして、図6に示すような成膜装置の成膜部の支持体に載置し、エアロゾルデポジションによる成膜を行った。
成膜部の加振装置は、エア・ブラウン社製のLW139.141−75を用いた。この加振装置によって、基材(支持体)を、周波数500Hz、振動速度2mm/秒で振動した。
基材の振動を開始した後、エアロゾル生成部の超音波振動子を500kHzで振動させて、原料液のエアロゾル化を開始した。超音波振動子は、星光技研社製のIM4−36Dを用いた。
The base material on which the repellent pattern is formed is placed on the support of the film forming portion of the film forming apparatus as shown in FIG. 6 with the repellent pattern forming surface facing up, and the film is formed by aerosol deposition. It was.
As the vibrating device of the film forming section, LW139.141-75 manufactured by Air Brown Co., Ltd. was used. With this vibration exciter, the base material (support) was vibrated at a frequency of 500 Hz and a vibration speed of 2 mm / sec.
After starting the vibration of the base material, the ultrasonic vibrator of the aerosol generation unit was vibrated at 500 kHz to start the aerosolization of the raw material liquid. As the ultrasonic vibrator, IM4-36D manufactured by Seikou Giken Co., Ltd. was used.
生成したエアロゾルを、キャリアガスとして空気を用いて、原料容器から誘導配管を経て成膜室に搬送した。キャリアガスの流速は2.8×10-3m3/分とした。
このような条件の下、60秒間、基材にエアロゾルを供給して、成膜を行った。
なお、前述の式(D=0.68[(π*σ)/(ρ*f2)]1/2)でエアロゾルの粒径を算出したところ、5.5μmであった。
The generated aerosol was conveyed from the raw material container to the film forming chamber via an induction pipe using air as a carrier gas. The flow velocity of the carrier gas was 2.8 × 10 -3 m 3 / min.
Under such conditions, an aerosol was supplied to the base material for 60 seconds to form a film.
The particle size of the aerosol was calculated by the above formula (D = 0.68 [(π * σ) / (ρ * f 2 )] 1/2) and found to be 5.5 μm.
成膜を終了した後、基材をエアロゾル供給部から取り出し、乾燥後、顕微鏡で成膜面を観察した。
その結果、上述の親撥パターンの確認によって検出された、撥液領域には青色1号の付着が確認されず、押圧版Aの傾斜面に対応する、粒子が押し潰された親液領域のみに青色1号の付着が確認され、良好なパターンが成膜できた。
After the film formation was completed, the base material was taken out from the aerosol supply unit, dried, and then the film formation surface was observed with a microscope.
As a result, the adhesion of Blue No. 1 was not confirmed in the liquid-repellent region detected by the confirmation of the above-mentioned repellent pattern, and only the parent-liquid region in which the particles were crushed corresponding to the inclined surface of the pressing plate A. Adhesion of Blue No. 1 was confirmed on the surface, and a good pattern was formed.
[実施例2]
粒子層Aを形成した基材を、50×50mmに切り出した。
押圧版Bを、凹部形成面を向けて、切り出した基材の粒子層Aの形成面に当接して、押圧した。押圧条件は、実施例1と同様にした。
[Example 2]
The base material on which the particle layer A was formed was cut out to a size of 50 × 50 mm.
The pressing plate B was pressed against the formed surface of the particle layer A of the cut-out base material with the concave portion forming surface facing. The pressing conditions were the same as in Example 1.
押圧後、実施例1と同様にFE−SEMで確認した。その結果、押圧版Bの凸部に対応する部分では、粒子が完全に押し潰されていた。なお、押圧版Bの凹部に対応する部分には、粒子が完全に残っていた。
また、実施例1と同様に、押圧版Bで押圧した面に水系インクを滴下し、光学顕微鏡で観察したところ、押圧版Bの凹部に対応する領域にはインクが無く、押圧版Bの凸部に対応する領域に、インクが集合的に付着していた。
この結果より、押圧版Bの凸部に対応する部分は、粒子層の粒子が押しつぶされて親液化され、押圧版Bの凹部に対応する部分は、粒子が押しつぶされずに粒子層が有する撥液性を維持しており、親撥パターンが形成されていることが判明した。なお、押圧版Bの凸部に対応する領域は、同様に、押圧版Bによって粒子が押し潰されて、粒子の凹凸の高さや粗さが平坦化され、かつ、微粒子の凹凸のピッチや間隔が広くなり撥液性が失われたと考えられる。
After pressing, it was confirmed by FE-SEM in the same manner as in Example 1. As a result, the particles were completely crushed in the portion corresponding to the convex portion of the pressing plate B. The particles were completely left in the portion of the pressing plate B corresponding to the concave portion.
Further, as in Example 1, when water-based ink was dropped on the surface pressed by the pressing plate B and observed with an optical microscope, there was no ink in the region corresponding to the concave portion of the pressing plate B, and the convex of the pressing plate B. Ink was collectively adhered to the region corresponding to the portion.
From this result, the particles of the particle layer are crushed and made into a liquid in the portion corresponding to the convex portion of the pressing plate B, and the portion corresponding to the concave portion of the pressing plate B is the liquid repellent possessed by the particle layer without being crushed. It was found that the sex was maintained and a repellent pattern was formed. Similarly, in the region corresponding to the convex portion of the pressing plate B, the particles are crushed by the pressing plate B, the height and roughness of the unevenness of the particles are flattened, and the pitch and spacing of the unevenness of the fine particles are flattened. It is considered that the particles became wider and the liquid repellency was lost.
このようにして親撥パターンを形成した基材に、実施例1と同様にして、エアロゾルデポジションによる成膜を行った。
その結果、上述の親撥パターンの確認によって検出された、撥液領域には青色1号の付着が確認されず、凹部形成面に対して傾斜する脚に対応する、粒子が押し潰された親液領域のみに青色1号の付着が確認され、良好なパターンが成膜できた。
A film was formed by aerosol deposition on the base material on which the repulsion pattern was formed in this manner in the same manner as in Example 1.
As a result, the adhesion of Blue No. 1 was not confirmed in the liquid-repellent region detected by the above-mentioned confirmation of the repellent pattern, and the particles were crushed parents corresponding to the legs inclined with respect to the concave portion forming surface. Adhesion of Blue No. 1 was confirmed only in the liquid region, and a good pattern could be formed.
<塗布液Bの調製>
ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとの混合物(日本化薬社製、DPHA)285.0gをメチルイソブチルケトン175.0gで希釈した。さらに、重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製イルガキュア184、)を15.0g添加し、混合撹拌した。
続いてシランカップリング剤(信越化学工業社製、KBM−5103)60.0gを加えてエアーディスパーにて120分間撹拌して溶質を完全に溶解した。
さらに、この溶液に、ポリトロン分散機によって10000rpmで20分間分散した、平均粒径30nmの中実のシリカ粒子(AEROSIL50 日本エアロジル社製)の60%メチルイソブチルケトン分散液240g加えた。その後に、メチルエチルケトン112.5gとプロピレングリコール112.5gとを添加し、エアーディスパーにて10分間撹拌した。
この中実シリカ粒子を分散してなる分散液を、孔径30μmのポリプロピレン製フィルターでろ過して、塗布液Bを調製した。
<Preparation of coating liquid B>
285.0 g of a mixture of dipentaerythritol pentaacrylate and dipentaerythritol hexaacrylate (DPHA, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) was diluted with 175.0 g of methyl isobutyl ketone. Further, 15.0 g of a polymerization initiator (Irgacure 184, manufactured by Ciba Specialty Chemicals) was added, and the mixture was mixed and stirred.
Subsequently, 60.0 g of a silane coupling agent (KBM-5103, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was added and stirred with an air disper for 120 minutes to completely dissolve the solute.
Further, 240 g of a 60% methyl isobutyl ketone dispersion of solid silica particles (AEROSIL50 manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) having an average particle size of 30 nm dispersed by a polytron disperser at 10000 rpm for 20 minutes was added to this solution. Then, 112.5 g of methyl ethyl ketone and 112.5 g of propylene glycol were added, and the mixture was stirred with an air disper for 10 minutes.
The dispersion liquid in which the solid silica particles were dispersed was filtered through a polypropylene filter having a pore size of 30 μm to prepare a coating liquid B.
<粒子層Bの形成>
基材として、厚さ80μm、幅300mmのトリアセチルセルロースフィルム(富士フイルム社製、TAC−TD80U)を用意した。
この基材に、スロットダイコーターを用いて、4.2g/m2となるように塗布液Bを塗設し、30℃で30秒間、90℃で40秒間、乾燥した。乾燥を行った後、窒素パージ下で160W/cm2の紫外線を照射して塗布層を硬化させ、基材の表面に厚さ1.4μmの粒子層Bを形成した。
粒子層Bを形成した基材は、表面粗さRaが0.11μm、Smが1μmであった。また、粒子層Bを形成した基材に水を滴下したところ、130°の接触角であり,撥液性があることを確認した。なお、表面形状は東京精密社製のサーフコムで測定し、接触角の測定は、共和界面化学社製のDrop Master700で測定した。
<Formation of particle layer B>
As a base material, a triacetyl cellulose film (TAC-TD80U manufactured by FUJIFILM Corporation) having a thickness of 80 μm and a width of 300 mm was prepared.
The coating liquid B was applied to this substrate using a slot die coater so as to have a concentration of 4.2 g / m 2, and dried at 30 ° C. for 30 seconds and at 90 ° C. for 40 seconds. After drying, the coating layer was cured by irradiating with ultraviolet rays of 160 W / cm 2 under a nitrogen purge to form a particle layer B having a thickness of 1.4 μm on the surface of the base material.
The base material on which the particle layer B was formed had a surface roughness Ra of 0.11 μm and Sm of 1 μm. Further, when water was dropped on the base material on which the particle layer B was formed, it was confirmed that the contact angle was 130 ° and that the particle layer B had liquid repellency. The surface shape was measured by Surfcom manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd., and the contact angle was measured by Drop Master 700 manufactured by Kyowa Surface Chemistry Co., Ltd.
[実施例3]
粒子層Bを形成した基材を、50×50mmに切り出した。
押圧版Aを、凹部形成面を向けて、切り出した粒子層Bを有する基材に押圧した。押圧条件は、実施例1と同様にした。
[Example 3]
The base material on which the particle layer B was formed was cut out to a size of 50 × 50 mm.
The pressing plate A was pressed against the base material having the cut out particle layer B with the concave portion forming surface facing. The pressing conditions were the same as in Example 1.
押圧版Aを押圧した粒子層Bを、実施例1と同様にFE−SEMによって観察した。その結果、押圧版Aの凹部形成面に対して傾斜する脚(凹部の傾斜面)に対応する領域は、大部分が粒子が押しつぶされていたが、粒子が押し潰されずに残っている部分も散見された。微粒子が中空では無かったため、一部で押し潰し不良が発生したと考えられる。なお、押圧版Aの台形の上底および凹部形成面に垂直な脚に対応する領域には、粒子が完全に残っていた。
また、実施例1と同様に、水系インクを滴下して光学顕微鏡で確認したところ、押圧版Aの断面台形の上底および凹部形成面に垂直な脚に対応する部分には、インクが無く、押圧版Aの凹部形成面に対して傾斜する脚に対応する部分には、インクが集合的に付着していた。この結果から、基材の表面は親撥パターンとして作用していると判断できる。
The particle layer B on which the pressing plate A was pressed was observed by FE-SEM in the same manner as in Example 1. As a result, in the region corresponding to the leg (inclined surface of the recess) inclined with respect to the concave portion forming surface of the pressing plate A, most of the particles were crushed, but there was also a portion where the particles remained without being crushed. It was scattered. Since the fine particles were not hollow, it is probable that some crushing defects occurred. The particles were completely left in the region corresponding to the trapezoidal upper base of the pressing plate A and the legs perpendicular to the concave portion forming surface.
Further, as in Example 1, when water-based ink was dropped and confirmed with an optical microscope, there was no ink in the upper bottom of the trapezoidal cross section of the pressing plate A and the portion corresponding to the leg perpendicular to the concave portion forming surface. Ink was collectively adhered to the portion of the pressing plate A corresponding to the leg inclined with respect to the concave portion forming surface. From this result, it can be determined that the surface of the base material acts as a repellent pattern.
このようにして親撥パターンを形成した基材に、実施例1と同様にして、エアロゾルデポジションによる成膜を行った。
その結果、成膜パターンに若干の乱れが認められるものの、上述の親撥パターンの確認によって検出された撥液領域には、青色1号の付着が確認されず、押圧版Aの傾斜面に対応する粒子が押し潰された親液領域のみに、青色1号の付着が確認され、良好なパターンが成膜できた。
A film was formed by aerosol deposition on the base material on which the repulsion pattern was formed in this manner in the same manner as in Example 1.
As a result, although the film formation pattern was slightly disturbed, the adhesion of Blue No. 1 was not confirmed in the liquid-repellent region detected by the above-mentioned confirmation of the repellent pattern, and it corresponded to the inclined surface of the pressing plate A. Adhesion of Blue No. 1 was confirmed only in the parent liquid region where the particles were crushed, and a good pattern could be formed.
[実施例4]
粒子層Bを形成した基材を、50×50mmに切り出した。
押圧版Bを、凹部形成面を向けて、切り出した粒子層Bを有する基材に押圧した。押圧条件は、実施例1と同様にした。
[Example 4]
The base material on which the particle layer B was formed was cut out to a size of 50 × 50 mm.
The pressing plate B was pressed against the base material having the cut out particle layer B with the concave portion forming surface facing. The pressing conditions were the same as in Example 1.
押圧後、実施例1と同様にFE−SEMで確認した。その結果、押圧版Bの凸部に対応する領域は、大部分が粒子が押しつぶされていたが、粒子が潰されていない部分が散見された。微粒子が中空では無かったため、一部で押しつぶし不良が発生したと考えられる。なお、押圧版Bの凹部に対応する部分は、粒子が完全に残っていた。
また、実施例1と同様に、水系インクを滴下して光学顕微鏡で確認したところ、押圧版Bの凹部に対応する部分には、インクが無く、押圧版Bの凸部に対応する部分には、インクが集合的に付着していた。その結果から、基材の表面は親撥パターンとして作用していると判断できる。
After pressing, it was confirmed by FE-SEM in the same manner as in Example 1. As a result, in the region corresponding to the convex portion of the pressing plate B, most of the particles were crushed, but some parts where the particles were not crushed were found. Since the fine particles were not hollow, it is probable that some crushing defects occurred. The particles were completely left in the portion of the pressing plate B corresponding to the concave portion.
Further, as in Example 1, when water-based ink was dropped and confirmed with an optical microscope, there was no ink in the portion corresponding to the concave portion of the pressing plate B, and the portion corresponding to the convex portion of the pressing plate B was not covered. , Ink was collectively attached. From the result, it can be judged that the surface of the base material acts as a repellent pattern.
このようにして親撥パターンを形成した基材に、実施例1と同様にして、エアロゾルデポジションによる成膜を行った。
その結果、成膜パターンに若干の乱れが認められるものの、上述の親撥パターンの確認によって検出された、撥液領域には青色1号の付着が確認されず、押圧版Bの傾斜面に対応する、粒子が押し潰された親液領域のみに青色1号の付着が確認され、良好なパターンが形成できた。
結果を下記の表に示す。
A film was formed by aerosol deposition on the base material on which the repulsion pattern was formed in this manner in the same manner as in Example 1.
As a result, although the film formation pattern was slightly disturbed, the adhesion of Blue No. 1 was not confirmed in the liquid-repellent region detected by the above-mentioned confirmation of the repellent pattern, and it corresponded to the inclined surface of the pressing plate B. Adhesion of Blue No. 1 was confirmed only in the parent liquid region where the particles were crushed, and a good pattern could be formed.
The results are shown in the table below.
表1に示されるように、本発明によれば、押圧版の凹凸によって、目的とする親撥パターンが形成でき、かつ、目的とするパターンの成膜を行うことができる。
なお、粒子層に中実の粒子を用いた実施例3および4では、成膜パターンに、若干の乱れが認められたが、品質的には、何ら問題がない程度であった。
As shown in Table 1, according to the present invention, the desired repellent pattern can be formed and the desired pattern can be formed by the unevenness of the pressing plate.
In Examples 3 and 4 in which solid particles were used in the particle layer, some irregularities were observed in the film formation pattern, but there was no problem in terms of quality.
例えば、光学素子の製造、半導体素子の製造、電気素子の製造および太陽電池の製造等に、好適に利用可能である。 For example, it can be suitably used for manufacturing optical elements, semiconductor devices, electric devices, solar cells, and the like.
10 基材
10a 撥液領域
10b 親液領域
12 粒子層
12a 粒子
14,18,20 押圧版
14a,18a 凹部
14b 凸部
14R ローラ押圧版
50,78 成膜装置
52 エアロゾル生成部
54,54A 成膜部
56 誘導配管
58 原料容器
60 容器
62 超音波振動子
64 ガス供給手段
64a ガス供給管
70,70A ケーシング
72 支持体
74 加振装置
80,82 搬送ローラ
86 粒子層形成手段
A エアロゾル
L 原料液
W 水
10
Claims (13)
請求項1〜8のいずれか1項に記載のパターン形成方法で形成した前記親液領域および前記撥液領域に、前記エアロゾルを供給する、成膜方法。 The raw material liquid containing the film-forming material is made into an aerosol,
A film forming method for supplying the aerosol to the parent liquid region and the liquid repellent region formed by the pattern forming method according to any one of claims 1 to 8.
前記凸部は、前記配列方向に対して傾斜する平面と、前記平面に連続する面とを有し、
対象となる液体に対して、前記凸部の前記平面は親液性で、前記凸部の前記平面に連続する面は、粒径が10〜200nmの粒子による凹凸に起因する撥液性を有することを特徴とするシート状物。 It has a plurality of protrusions arranged in at least one direction on at least one surface, and has a plurality of protrusions.
The convex portion has a plane inclined with respect to the arrangement direction and a plane continuous with the plane.
The plane of the convex portion is liquid-friendly with respect to the target liquid, and the surface of the convex portion continuous with the plane has liquid repellency due to unevenness due to particles having a particle size of 10 to 200 nm. A sheet-like material characterized by this.
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