JP2004098017A

JP2004098017A - Pattern forming method and device manufactured thereby

Info

Publication number: JP2004098017A
Application number: JP2002266972A
Authority: JP
Inventors: Yuji Iwata; 岩田　裕二
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-09-12
Filing date: 2002-09-12
Publication date: 2004-04-02
Anticipated expiration: 2022-09-12
Also published as: JP3991829B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enable a pattern forming method to freely form a fine uneven shape and a complicated uneven shape on the surface of a substrate. <P>SOLUTION: The pattern forming method has a process for providing a plurality of liquid droplets 2a, 2b and 2c or the like comprising liquid materials on the surface of a substrate 1, and a process for forming a pattern by hardening the droplets 2a, 2b and 2c or the like. The pattern is provided with the height difference by providing a difference in contact angles θ of the plurality of the liquid droplets 2a, 2b and 2c or the like with respect to the surface of the substrate 1. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基材の表面に微細な凹凸を形成するのに好適なパターン形成方法およびこれを用いたデバイスおよびデバイスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
例えば特開２００１−３０１２６７号公報には、硬化性または発泡性のインクを積層印刷することによって、凹凸を有する画像を形成する方法が記載されている。
しかしながらこの方法では、基材上にインクを部分的に重ね塗りすることによってインク表面に標高差を設けるため、微細な凹凸形状や複雑な凹凸形状を形成することが難しかった。
【０００３】
本発明の課題は、基材の表面に微細な凹凸形状や複雑な凹凸形状を自在に形成できるようにしたパターンの形成方法およびこれによって得られるデバイスを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明のパターン形成方法は、基材の表面上に、液体材料からなる複数の液滴を設ける工程と、前記液滴を硬化させてパターンを形成する工程を有し、前記複数の液滴の、前記基材の表面に対する接触角に差を設けることによって前記パターンに高低差を設けることを特徴とする。
【０００５】
かかる方法によれば、基材の表面上に設けられた複数の液滴の立体形状が、各液滴の基材表面に対する接触角に応じて異なるので、基材の表面上には立体形状が異なる液滴が複数設けられる。したがって、これらの液滴を硬化させることにより高低差を有するパターンが形成され、基材の表面に凹凸が形成される。
また、パターンの高低差は、個々の液滴の立体形状を変えることによって容易に制御でき、液滴の立体形状は該液滴と基材表面との接触角によって制御できるので、基材上に微細な凹凸形状や複雑な凹凸形状を自在に形成することができる。
ここで、基材の表面に対する液滴の接触角とは、図２に示すように、基材（固体）Ｓと液滴（液体）Ｌと蒸気の３者が接触する点Ａにおいて、液滴（液体）Ｌの表面の接線と基材（固体）Ｓの表面とがなす角度θをいう。
【０００６】
基材表面に対する液滴の接触角は、液滴を構成する液体材料の組成、液滴の液量（体積）、基材表面の改質処理、およびこれらの組み合わせによって制御可能である。
すなわち、基材の表面上に設けられる複数の液滴を構成する液体材料として、組成が異なる複数の液体材料を用いることによって、基材表面に対する液滴の接触角に差を設けることができる。
液体材料の組成を異ならせるとは、例えば溶剤の種類および／または含有量を異ならせるのが接触角に差を設けるうえで有効であり、界面活性剤を含有する場合にはその種類および／または含有量を異ならせるのも有効である。溶剤および界面活性剤の両方を異ならせてもよい。
また、組成が異なる複数の液体材料として、色調が異なる複数の液体材料を用いれば、基材表面に凹凸を形成できるだけでなく、所望の画像を描画することができるので、表面に凹凸を有し立体感のある画像を形成することができる。
【０００７】
また、基材の表面上に設けられる複数の液滴の液量に差を設けることによっても、基材表面に対する液滴の接触角に差を設けることができる。液体材料の組成を異ならせるとともに、液滴の液量を異ならせてもよい。
【０００８】
また、基材の表面に対して、予め改質処理を行うとともに、該改質処理を面内不均一に行うことによっても、基材表面に対する液滴の接触角に差を設けることができる。液体材料の組成および／または液量を異ならせるとともに、基材に対して面内不均一な改質処理を行ってもよい。
【０００９】
また本発明は、基材の表面上に、本発明のパターン形成方法を用いてパターンを形成することにより製造されるデバイスを提供するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。図１は本発明のパターン形成方法を説明するための図で、基材１の表面上に複数の液滴２ａ、２ｂ、２ｃ…が設けられた状態を模式的に示す断面図である。
本発明の方法によりパターンを形成するには、まず基材１を用意する。
基材１は、その表面上に液滴２ａ、２ｂ、２ｃ…からなるパターンを形成可能なものであればよく、表面が平坦な基材や、表面が曲面状の基材であってもよい。また基材の材質は、パターンを形成する表面の硬度が硬い必要はなく、ガラスやプラスチック、金属以外に、フィルム、紙、ゴム等可撓性を有するものであってもよい。
【００１１】
基材１の表面上に液滴２ａ、２ｂ、２ｃ…を設ける工程に先立って、基材１の表面に対して改質処理を行ってもよい。この改質処理は、基材１の表面エネルギーを増加または減少させて基材１の表面の親液性を増大または低減させるもので、周知の手法を適宜用いることができる。液滴の物性が一定である場合、基材１の表面エネルギーが増大するほど液滴の基材１表面に対する接触角θは小さくなり、基材１の表面エネルギーが減少するほど前記接触角θは大きくなる。
基材１表面の改質処理の手法としては、例えば、紫外線を照射する方法、オゾン雰囲気中に曝す方法、各種ガスを適宜用いた真空プラズマ照射を行う方法、各種ガスを適宜用いた常圧（大気圧）プラズマ照射を行う方法、カップリング剤を用いて表面処理する方法等が挙げられる。
【００１２】
基材１の表面に対する改質処理は、表面全体に均一に行ってもよいが、面内において不均一とすれば、これによって基材１の表面上に設けられる複数の液滴２ａ、２ｂ、２ｃ…の、基材１表面に対する接触角θに差を設けることができる。前記改質処理を面内不均一に行う場合、得ようとするパターンの立体形状に応じて、基板１上の所定の箇所で所定の接触角θが達成されるように、基材１の表面を改質することが好ましい。具体的には、基材１の表面を略液滴１個分の領域（ドット）毎に分割したドットマップを仮想的に形成し、該ドットマップとパターン形状に関するデータとを対応させて、各ドット単位で基材１の改質状態を設定することが好ましい。
なお、本発明において、前記改質処理を面内均一に行った場合は、複数の液滴２ａ、２ｂ、２ｃ…を構成する液体材料の組成を変えることによって、液滴２ａ、２ｂ、２ｃ…の、基材１表面に対する接触角θに差を設けることが必要である。
【００１３】
次に、基材１の表面上に、液体材料からなる複数の液滴２ａ、２ｂ、２ｃ…を設ける。好ましくは、インクジェットヘッド等の液滴吐出手段を用いて液滴２ａ、２ｂ、２ｃ…を設ける。具体的には、基材１の表面を略液滴１個分の領域（ドット）毎に分割したドットマップを仮想的に形成し、各ドットに対応して液滴を設けることが好ましい。
液体材料は、液滴吐出手段から吐出可能で、基材１の表面上に所望の接触角θで液滴２ａ（２ｂ、２ｃ）を形成し得る物性を有するものであればよい。
例えば液滴吐出手段としてインクジェットヘッドを用いる場合、液体材料は、周知のインクジェット用インクの調製方法に従って調製することができる。既知のインクジェット用インクを適宜用いてもよく、要求される物性を満たす範囲で既知のインクジェット用インクの組成の一部を変更して用いてもよい。
【００１４】
液体材料には種々の物質が利用できるが、エネルギーの付与により硬化可能であり、吐出直後と硬化後の体積や形状が大きく変化しない物質であることが好ましい。このような物質としては、例えば、紫外線硬化型樹脂がある。紫外線硬化型樹脂としては、アクリル系樹脂が好適である。紫外線硬化型アクリル系樹脂の基本組成の具体例としては、プレポリマーまたはオリゴマー、モノマー、光重合開始剤があげられる。
インクジェット法における吐出特性の改善や、基材１上での液滴の形状の調整のために、溶剤を加えて粘度を調整してもよい。溶剤成分としては、特に限定されるものではなく、種々の有機溶剤、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、メトキシメチルプロピオネート、エトキシエチルプロピオネート、エチルセロソルブ、エチルセロソルブアセテート、エチルラクテート、エチルピルビネート、メチルアミルケトン、シクロヘキサノン、キシレン、トルエン、アセトン、ブチルアセテート等から選ばれる一種または複数種の利用が可能である。
【００１５】
本発明においては、複数の液滴２ａ、２ｂ、２ｃ…の、基材１表面に対する接触角θに差を設けるために、組成が異なる複数の液体材料を用いて複数の液滴２ａ、２ｂ、２ｃ…を設けることが好ましい。また液滴２ａ、２ｂ、２ｃ…の液量を異ならせることによっても接触角θに差を設けることができる。
具体的には、前記ドットマップとパターン形状に関するデータとを対応させて、各ドット単位で所望の液滴の立体形状が得られるように、液体材料の組成や液滴の液量を設定することが好ましい。
【００１６】
液体材料の組成を異ならせる際、液体材料中の溶剤、界面活性剤、および色調の少なくとも１つの組成を異ならせることが好ましい。
液体材料中の溶剤の種類および含有量を変化させると、液体材料の粘度が変化し、これによって液体材料を基板１上に吐出して形成される液滴２ａ（２ｂ、２ｃ…）の表面張力が変化するので、前記接触角θを変化させることができる。
【００１７】
液体材料には界面活性剤が含有されていなくてもよいが、界面活性剤を添加することにより、液体材料を基板１上に吐出して形成される液滴２ａ（２ｂ、２ｃ…）の前記接触角θを小さくすることができる。界面活性剤としては、例えば、従来のインクジェット用インクに用いられている界面活性剤を使用することができ、具体例としては、アニオン系、カチオン系、ノニオン系、陰イオン系、陽イオン系、フッソ系、シリコン系、高分子系等の界面活性剤等が挙げられる。液体材料における界面活性剤の含有量が多いほど前記接触角θは小さくなる。
【００１８】
液体材料の色調は、液体材料に添加する顔料あるいは染料の種類や組成を変えることによって変化させることができる。顔料としては、例えば、従来のインクジェット用インクに用いられている顔料を使用することができ、具体例としては、白黒用としては、ファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラック類、または銅、鉄、酸化チタン等の金属類あるいは金属酸化物、オルトニトロアニリンブラック等の有機顔料が挙げられる。更にカラー用としては、トルイジンレッド、パーマネントカーミンＦＢ、ファストイエロＡＡＡ、ジスアゾオレンジＰＭＰ、レーキレッドＣ、ブリリアントカーミン６Ｂ、フタロシアニンブルー、キナクリドンレッド、ジオキサンバイオレット、ピクトリアピュアブルー、アルカリブルートナー、ファーストイエロー１０Ｇ、ジスアゾエローＡＡＭＸ、ジスアゾエローＡＡＯＴ、ジスアゾエローＡＡＯＡ、黄色酸化鉄、ジスアゾエローＨＲ、オルトニトロアニリンオレンジ、ジニトロアニリンオレンジ、バルカンオレンジ、トルイジンレッド、塩素化パラレッド、ブリリアントファーストスカーレット、ナフトールレッド２３、ピラゾロンレッド、バリウムレッド２Ｂ、カルシウムレッド２Ｂ、ストロンチウムレッド２Ｂ、マンガンレッド２Ｂ、バリウムリソームレッド、ピグメントスカーレッド３Ｂレーキ、レーキボルドー１０Ｂ、アンソシン３Ｂレーキ、アンソシン５Ｂレーキ、ローダミン６Ｇレーキ、エオシンレーキ、べんがら、ファフトールレッドＦＧＲ、ローダミンＢレーキ、メチルバイオレッドレーキ、ジオキサジンバイオレッド、ベーシックブルー５Ｂレーキ、ベーシックブルー６Ｇレーキ、ファストスカイブルー、アルカリブルーＲトナー、ピーコックブルーレーキ、紺青、群青、レフレックスブルー２Ｇ、レフレックスブルーＲ、ブリリアントグリーンレーキ、ダイアモンドグリーンチオフラビンレーキ、フタロシアニングリーンＧ、グリーンゴールド、フタロシアニングリーンＹ、酸化鉄粉、さびこ、亜鉛華、酸化チタン、炭酸カルシウム、クレー、硫酸バリウム、アルミナホワイト、アルミニウム粉、ブロンズ粉、昼光けい光顔料、パール顔料、ナフトールカーミンＦＢ、ナフトールレッドＭ、パーマネントカーミンＦＢ、ファストエロＧ、ジスアゾエローＡＡＡ、ジスアゾオレンジＰＭＰ、レーキレッドＣ、ジオキサンバイオレッド、アルカリブルーＧトナー等、その他顔料表面を樹脂等で処理したグラフトカーボン等の加工顔料等が使用できる。また、染料としては例えば、アクリジン染料、アニリンブラック染料、アントラキノン染料、アジン染料、アゾメチン染料、ベンゾー及びナフトキノン染料、インジゴイド染料、インドフェノール染料、インドアニリン染料、インダミン染料、ロイコ染料、ナフタールイミド染料、ニグロシン染料、インジュリン染料、ニトロ及びニトロソ染料、オキサジン及びジオキサジン染料、酸化染料、フタロシアニン染料、ポリメチン染料、キノフタロン染料、硫化染料、トリ及びジアクリルメタン染料、チアジン染料、チアゾール染料、キサンテン染料、シアニン染料、等の染料が使用できる。
【００１９】
例えば、組成が異なる第１の液体材料、第２の液体材料、第３の液体材料…を用いる場合、液体材料の種類の数と同じ数のインクジェットヘッド３ａ、３ｂ、３ｃ…を使用し、まず第１のインクジェットヘッド３ａにより第１の液体材料を前記ドットマップ上の所定位置に所定の液量で吐出して、基板１の表面上に第１の液滴２ａを１以上設ける。続いて、第２のインクジェットヘッド３ｂにより、基板１の表面上の前記第１の液滴２ａを設けた位置とは異なる所定の位置に所定の液量で、第２の液体材料を吐出して第２の液滴２ｂを１以上設ける。さらに、第３のインクジェットヘッド３ｃにより、基板１の表面上の前記第１の液滴２ａおよび第２の液滴２ｂを設けた位置とは異なる所定の位置に所定の液量で、第３の液体材料を吐出して第３の液滴２ｃを１以上設けるというように、複数種の液体材料をそれぞれ異なるインクジェットヘッドにより吐出して、前記パターンデータに対応する複数の液滴２ａ、２ｂ、２ｃ…を設けることが好ましい。
【００２０】
次に、基材１の表面上に設けられた液滴２ａ、２ｂ、２ｃ…を硬化させる。液滴２ａ、２ｂ、２ｃ…の硬化は、液滴２ａ、２ｂ、２ｃ…を構成している液体材料の組成に応じて周知の手法を適宜用いて行うことができる。例えば、複数の液滴２ａ、２ｂ、２ｃ…を吐出した後に、放置または積極的に加熱して、液滴に含まれる溶剤を揮発させることによって液滴を硬化させることができる。
また、先に設けられた液滴に隣接して他の液滴を設ける際には、液滴どうしが接触しても所望の接触角が得られるようにする。そのためには隣接する液滴どうしが接触したときに液滴が変形しないことが好ましく、必要であれば、任意の液滴を吐出する工程と、他の液滴を吐出する工程との間に、吐出直後の液滴中の溶剤を揮発させて、該液滴を半硬化状態または硬化状態とする乾燥工程を設けてもよい。
【００２１】
基材１上に設けられた複数の液滴２ａ、２ｂ、２ｃ…を全て硬化させることにより、基材１上には硬化した複数の液滴２ａ、２ｂ、２ｃ…からなるパターンが形成される。基材１上に設けられた複数の液滴２ａ、２ｂ、２ｃ…の立体形状は、各液滴の基材表面に対する接触角θに応じて異なるので、基材１上に形成されたパターンは高低差を有する形状となる。
【００２２】
したがって、基材１の表面に、各種形状の凹凸を自在に形成することができ、基材１の表面の質感や手触りを自在に変化させることができる。
特に、個々の液滴毎に基材表面との接触角θを制御することができ、したがって前記ドットマップ上の各ドット単位でパターンの高低差を制御可能であるので、なだらかな凹凸形状や複雑な凹凸形状を有するパターンを形成することができる。
また、液体材料を変化させずに液量を変化させて、同じ液体材料で接触角θが異なる液滴を形成すれば、材質が同じで凹凸形状が異なるパターンが形成される。そして、該液体材料が着色されている場合には、凹凸形状が異なることによって光の反射状態が異なるので、これにより色調や光沢を微妙に変化させることができ、つや消し効果を得ることもできる。
【００２３】
本発明のパターン形成方法は、ガラス、プラスチック、金属、フィルム、紙、ゴム、セラミック等の各種の基材に適用可能であり、本発明のパターン形成方法により形成されたパターン有するガラス加工品、プラスチック加工品、金属加工品、フィルム加工品、紙加工品、ゴム加工品、セラミック加工品等、各種のデバイスが得られる。例えば基材１として紙材を用い、和紙のような手触りを有する紙加工品を得ることが可能である。
【００２４】
また、本発明のパターン形成方法は、基材上に所定のパターンが形成された構成を有するデバイスの製造に好適に用いることができ、特に形成しようとするパターンに高低差や微細な凹凸があるものに好適である。
本発明におけるデバイスの具体例としては、プラスチック製のパネル等が挙げられる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基材上に設ける複数の液滴の、基材の表面に対する接触角に差を設けることによってパターンに高低差を設けるので、基材の表面に微細な凹凸形状や複雑な凹凸形状を自在に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るパターンの形成方法を説明するための断面模式図である。
【図２】接触角を説明するための図である。
【符号の説明】
１…基材
２ａ、２ｂ、２ｃ…液滴
３ａ、３ｂ、３ｃ…インクジェットヘッド[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a pattern forming method suitable for forming fine irregularities on the surface of a substrate, a device using the same, and a device manufacturing method.
[0002]
Problems to be solved by the prior art and the invention
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-301267 describes a method of forming an image having irregularities by laminating and printing a curable or foamable ink.
However, in this method, it is difficult to form a fine uneven shape or a complicated uneven shape because the ink surface is provided with an elevation difference by partially applying the ink on the base material.
[0003]
An object of the present invention is to provide a pattern forming method capable of freely forming fine irregularities or complicated irregularities on the surface of a substrate, and a device obtained by the method.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, a pattern forming method of the present invention includes a step of providing a plurality of droplets made of a liquid material on a surface of a base material, and a step of curing the droplets to form a pattern. In addition, a difference in height is provided in the pattern by providing a difference in the contact angle of the plurality of droplets with the surface of the substrate.
[0005]
According to this method, since the three-dimensional shape of the plurality of droplets provided on the surface of the substrate is different depending on the contact angle of each droplet with respect to the surface of the substrate, the three-dimensional shape is formed on the surface of the substrate. A plurality of different droplets are provided. Therefore, by curing these droplets, a pattern having a height difference is formed, and irregularities are formed on the surface of the base material.
Also, the height difference of the pattern can be easily controlled by changing the three-dimensional shape of each droplet, and the three-dimensional shape of the droplet can be controlled by the contact angle between the droplet and the substrate surface. Fine irregularities and complicated irregularities can be freely formed.
Here, the contact angle of the droplet with respect to the surface of the substrate is, as shown in FIG. 2, a droplet at a point A where the substrate (solid) S, the droplet (liquid) L, and the vapor come into contact with each other. (Liquid) L means the angle θ between the tangent to the surface and the surface of the substrate (solid) S.
[0006]
The contact angle of the droplet with respect to the surface of the substrate can be controlled by the composition of the liquid material constituting the droplet, the amount (volume) of the droplet, the surface treatment of the substrate, and a combination thereof.
That is, by using a plurality of liquid materials having different compositions as the liquid materials constituting the plurality of droplets provided on the surface of the base material, a difference can be provided in the contact angle of the droplets with respect to the surface of the base material.
To make the composition of the liquid material different means that, for example, making the type and / or content of the solvent different is effective in providing a difference in the contact angle, and in the case of containing a surfactant, the type and / or content is different. It is also effective to vary the content. Both the solvent and the surfactant may be different.
In addition, when a plurality of liquid materials having different colors are used as a plurality of liquid materials having different compositions, not only can irregularities be formed on the surface of the base material, but also a desired image can be drawn. An image with a three-dimensional effect can be formed.
[0007]
Also, by providing a difference in the liquid amount of a plurality of droplets provided on the surface of the substrate, a difference can be provided in the contact angle of the droplet with respect to the substrate surface. The composition of the liquid material may be different, and the liquid amount of the droplet may be different.
[0008]
In addition, the difference in the contact angle of the droplet with respect to the surface of the base material can be provided by performing the modification treatment in advance on the surface of the base material and performing the modification treatment in-plane unevenly. The composition and / or the amount of the liquid material may be varied, and the substrate may be subjected to an in-plane non-uniform modification treatment.
[0009]
The present invention also provides a device manufactured by forming a pattern on the surface of a substrate using the pattern forming method of the present invention.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail. FIG. 1 is a diagram for explaining the pattern forming method of the present invention, and is a cross-sectional view schematically showing a state in which a plurality of droplets 2a, 2b, 2c...
In order to form a pattern by the method of the present invention, first, the substrate 1 is prepared.
The base material 1 only needs to be capable of forming a pattern composed of the droplets 2a, 2b, 2c,... On the surface thereof, and may be a base material having a flat surface or a base material having a curved surface. . The material of the substrate does not need to have a high hardness on the surface on which the pattern is formed, and may be a film, paper, rubber, or other flexible material other than glass, plastic, or metal.
[0011]
Prior to the step of providing the droplets 2a, 2b, 2c,... On the surface of the substrate 1, the surface of the substrate 1 may be modified. This modification treatment increases or decreases the surface energy of the substrate 1 to increase or decrease the lyophilicity of the surface of the substrate 1, and a known method can be appropriately used. When the physical properties of the droplet are constant, the contact angle θ of the droplet with respect to the surface of the substrate 1 decreases as the surface energy of the substrate 1 increases, and the contact angle θ decreases as the surface energy of the substrate 1 decreases. growing.
Examples of the method of modifying the surface of the substrate 1 include a method of irradiating ultraviolet rays, a method of exposing to an ozone atmosphere, a method of performing vacuum plasma irradiation using various gases as appropriate, and a normal pressure (appropriately using various gases). Atmospheric pressure) a method of performing plasma irradiation, a method of performing surface treatment using a coupling agent, and the like.
[0012]
The modification treatment on the surface of the substrate 1 may be performed uniformly on the entire surface. However, if the surface is not uniform, a plurality of droplets 2a, 2b, .. Can be provided with different contact angles θ with respect to the surface of the substrate 1. In the case where the modification treatment is performed in-plane non-uniformly, the surface of the base material 1 is adjusted so that a predetermined contact angle θ is achieved at a predetermined position on the substrate 1 according to a three-dimensional shape of a pattern to be obtained. Is preferably modified. Specifically, a dot map is formed by virtually dividing the surface of the base material 1 into regions (dots) each corresponding to approximately one droplet, and the dot map is associated with data on the pattern shape. It is preferable to set the modified state of the base material 1 in dot units.
In the present invention, when the reforming process is performed uniformly in the plane, the droplets 2a, 2b, 2c... Are changed by changing the composition of the liquid material constituting the plurality of droplets 2a, 2b, 2c. It is necessary to provide a difference in the contact angle θ with respect to the substrate 1 surface.
[0013]
Next, a plurality of droplets 2a, 2b, 2c,... Made of a liquid material are provided on the surface of the substrate 1. Preferably, the droplets 2a, 2b, 2c,... Are provided by using a droplet discharging means such as an inkjet head. Specifically, it is preferable to virtually form a dot map in which the surface of the base material 1 is divided into regions (dots) for substantially one droplet, and to provide droplets corresponding to each dot.
The liquid material may be any liquid material that can be ejected from the droplet ejection means and has physical properties capable of forming the droplet 2a (2b, 2c) on the surface of the substrate 1 at a desired contact angle θ.
For example, when an ink jet head is used as the droplet discharging means, the liquid material can be prepared according to a known ink jet ink preparing method. A known inkjet ink may be used as appropriate, or a part of the composition of the known inkjet ink may be changed and used within a range satisfying required physical properties.
[0014]
Although various substances can be used as the liquid material, it is preferable that the liquid material be a substance that can be cured by applying energy and that does not significantly change in volume or shape immediately after ejection and after being cured. Such a substance is, for example, an ultraviolet curable resin. Acrylic resin is suitable as the ultraviolet-curable resin. Specific examples of the basic composition of the ultraviolet curable acrylic resin include a prepolymer or oligomer, a monomer, and a photopolymerization initiator.
A solvent may be added to adjust the viscosity in order to improve the ejection characteristics in the ink jet method or adjust the shape of the droplet on the substrate 1. The solvent component is not particularly limited, and various organic solvents, for example, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl ether, methoxymethyl propionate, ethoxyethyl propionate, ethyl cellosolve, ethyl cellosolve acetate , Ethyl lactate, ethyl pyruvate, methyl amyl ketone, cyclohexanone, xylene, toluene, acetone, butyl acetate and the like.
[0015]
In the present invention, in order to provide a difference in the contact angle θ between the plurality of droplets 2a, 2b, 2c,... With respect to the surface of the substrate 1, the plurality of droplets 2a, 2b, .. Are preferably provided. Also, the contact angle θ can be made different by making the liquid amounts of the droplets 2a, 2b, 2c,... Different.
Specifically, the dot map and the data related to the pattern shape are made to correspond to each other, and the composition of the liquid material and the liquid amount of the liquid droplet are set so that a desired three-dimensional shape of the liquid droplet is obtained for each dot. Is preferred.
[0016]
When changing the composition of the liquid material, it is preferable to change the composition of at least one of the solvent, the surfactant, and the color tone in the liquid material.
When the type and content of the solvent in the liquid material are changed, the viscosity of the liquid material changes, and the surface tension of the droplets 2a (2b, 2c,...) Formed by discharging the liquid material onto the substrate 1 is changed. Changes, the contact angle θ can be changed.
[0017]
The liquid material may not contain a surfactant, but by adding the surfactant, the droplets 2a (2b, 2c...) Formed by discharging the liquid material onto the substrate 1 are formed. The contact angle θ can be reduced. As the surfactant, for example, surfactants used in conventional inkjet inks can be used, and specific examples include anionic, cationic, nonionic, anionic, cationic, Surfactants such as fluorine-based, silicon-based, and polymer-based surfactants can be used. As the content of the surfactant in the liquid material increases, the contact angle θ decreases.
[0018]
The color tone of the liquid material can be changed by changing the type or composition of the pigment or dye added to the liquid material. As the pigment, for example, pigments used in conventional inkjet inks can be used.Specific examples include carbon blacks such as furnace black, lamp black, acetylene black, and channel black for black and white. Or metals such as copper, iron and titanium oxide, metal oxides, and organic pigments such as orthonitroaniline black. Further, for colors, toluidine red, permanent carmine FB, fast yellow AAA, disazo orange PMP, lake red C, brilliant carmine 6B, phthalocyanine blue, quinacridone red, dioxane violet, pictorial pure blue, alkali blue toner, first yellow 10G Disazo Yellow AAMX, Disazo Yellow AAOT, Disazo Yellow AOAA, Yellow Iron Oxide, Disazo Yellow HR, Orthonitroaniline Orange, Dinitroaniline Orange, Vulcan Orange, Toluidine Red, Chlorinated Para Red, Brilliant Fast Scarlet, Naphthol Red 23, Pyrazolone Red, Barium Red 2B , Calcium red 2B, strontium red 2B, manganese red 2 , Barium Lysom Red, Pigment Scar Red 3B Lake, Lake Bordeaux 10B, Anthosine 3B Lake, Anthosine 5B Lake, Rhodamine 6G Lake, Eosin Lake, Bengala, Faftor Red FGR, Rhodamine B Lake, Methyl Bio Red Lake, Dioxazine Bio Red, Basic Blue 5B Lake, Basic Blue 6G Lake, Fast Sky Blue, Alkaline Blue R Toner, Peacock Blue Lake, Navy Blue, Ultramarine, Reflex Blue 2G, Reflex Blue R, Brilliant Green Lake, Diamond Green Thioflavin Lake, Phthalocyanine Green G, green gold, phthalocyanine green Y, iron oxide powder, rust, zinc white, titanium oxide, calcium carbonate, clay, burr sulfate , Alumina white, aluminum powder, bronze powder, daylight fluorescent pigment, pearl pigment, naphthol carmine FB, naphthol red M, permanent carmine FB, Fastero G, Disazo Yellow AAA, Disazo Orange PMP, Lake Red C, Dioxane Bio Red And processed pigments such as graft carbon in which the pigment surface is treated with a resin or the like, and alkali blue G toner. As the dye, for example, acridine dye, aniline black dye, anthraquinone dye, azine dye, azomethine dye, benzo- and naphthoquinone dye, indigoid dye, indophenol dye, indoaniline dye, indamine dye, leuco dye, naphthalimide dye, nigrosine dye , Indulin dye, nitro and nitroso dye, oxazine and dioxazine dye, oxidation dye, phthalocyanine dye, polymethine dye, quinophthalone dye, sulfur dye, tri and diacrylmethane dye, thiazine dye, thiazole dye, xanthene dye, cyanine dye, etc. Dyes can be used.
[0019]
For example, when using the first liquid material, the second liquid material, the third liquid material... Having different compositions, the same number of ink jet heads 3a, 3b, 3c. A first liquid material is discharged from a first ink jet head 3a to a predetermined position on the dot map in a predetermined liquid amount, and one or more first droplets 2a are provided on the surface of the substrate 1. Subsequently, the second inkjet head 3b discharges a second liquid material at a predetermined liquid amount to a predetermined position on the surface of the substrate 1 different from the position where the first droplet 2a is provided. At least one second droplet 2b is provided. Further, the third ink-jet head 3c moves the third liquid droplet at a predetermined position on the surface of the substrate 1 at a predetermined position different from the position where the first droplet 2a and the second droplet 2b are provided. A plurality of types of liquid materials are respectively discharged by different ink jet heads such that one or more third droplets 2c are provided by discharging a liquid material to form a plurality of droplets 2a, 2b, 2c corresponding to the pattern data. Are preferably provided.
[0020]
Next, the droplets 2a, 2b, 2c,... Provided on the surface of the substrate 1 are cured. The hardening of the droplets 2a, 2b, 2c... Can be appropriately performed by a known method according to the composition of the liquid material forming the droplets 2a, 2b, 2c. For example, after discharging a plurality of droplets 2a, 2b, 2c, etc., the droplets can be hardened by leaving or actively heating to volatilize the solvent contained in the droplets.
When another droplet is provided adjacent to the previously provided droplet, a desired contact angle is obtained even if the droplets come into contact with each other. For that purpose, it is preferable that the droplet does not deform when adjacent droplets come into contact with each other, and if necessary, between the step of discharging an arbitrary droplet and the step of discharging another droplet, A drying step may be provided in which the solvent in the droplet immediately after ejection is volatilized to make the droplet semi-cured or cured.
[0021]
By curing all of the plurality of droplets 2a, 2b, 2c... Provided on the substrate 1, a pattern composed of the plurality of cured droplets 2a, 2b, 2c. . Since the three-dimensional shape of the plurality of droplets 2a, 2b, 2c,... Provided on the substrate 1 differs according to the contact angle θ of each droplet with respect to the substrate surface, the pattern formed on the substrate 1 A shape having a height difference is obtained.
[0022]
Therefore, irregularities of various shapes can be freely formed on the surface of the substrate 1, and the texture and feel of the surface of the substrate 1 can be freely changed.
In particular, the contact angle θ with the substrate surface can be controlled for each individual droplet, and therefore, the height difference of the pattern can be controlled for each dot on the dot map. A pattern having an uneven shape can be formed.
Also, if the liquid amount is changed without changing the liquid material and droplets having different contact angles θ are formed with the same liquid material, patterns having the same material but different concavo-convex shapes are formed. When the liquid material is colored, the reflection state of light is different due to the different uneven shape, whereby the color tone and gloss can be finely changed, and a matting effect can be obtained.
[0023]
The pattern forming method of the present invention is applicable to various substrates such as glass, plastic, metal, film, paper, rubber, and ceramic, and is a glass processed article having a pattern formed by the pattern forming method of the present invention. Various devices such as processed products, metal processed products, film processed products, paper processed products, rubber processed products, and ceramic processed products can be obtained. For example, using a paper material as the base material 1, it is possible to obtain a processed paper product having a touch like Japanese paper.
[0024]
Further, the pattern forming method of the present invention can be suitably used for manufacturing a device having a configuration in which a predetermined pattern is formed on a base material, and particularly a pattern to be formed has a height difference and fine irregularities. It is suitable for things.
Specific examples of the device in the present invention include a plastic panel and the like.
[0025]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since a difference in height is provided in the pattern by providing a difference in the contact angle of the plurality of droplets provided on the substrate with respect to the surface of the substrate, fine droplets are formed on the surface of the substrate. It is possible to freely form a complicated uneven shape or a complicated uneven shape.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining a pattern forming method according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining a contact angle.
[Explanation of symbols]
1. Base materials 2a, 2b, 2c Droplets 3a, 3b, 3c Ink jet head

Claims

基材の表面上に、液体材料からなる複数の液滴を設ける工程と、前記液滴を硬化させてパターンを形成する工程を有し、
前記複数の液滴の、前記基材の表面に対する接触角に差を設けることによって前記パターンに高低差を設けることを特徴とするパターン形成方法。On the surface of the base material, a step of providing a plurality of droplets made of a liquid material, and the step of curing the droplets to form a pattern,
A pattern forming method, wherein a difference in height is provided in the pattern by providing a difference in contact angle of the plurality of droplets with the surface of the substrate.

前記基材の表面上に設けられる前記複数の液滴を構成する液体材料として、組成が異なる複数の液体材料を用いることを特徴とする請求項１記載のパターン形成方法。2. The pattern forming method according to claim 1, wherein a plurality of liquid materials having different compositions are used as the liquid material constituting the plurality of droplets provided on the surface of the base material.

前記組成が異なる複数の液体材料として、溶剤の種類および／または含有量が異なる複数の液体材料を用いることを特徴とする請求項２記載のパターン形成方法。3. The pattern forming method according to claim 2, wherein a plurality of liquid materials having different types and / or contents of solvents are used as the plurality of liquid materials having different compositions.

前記組成が異なる複数の液体材料として、界面活性剤の種類および／または含有量が異なる複数の液体材料を用いることを特徴とする請求項２または３のいずれかに記載のパターン形成方法。4. The pattern forming method according to claim 2, wherein a plurality of liquid materials having different types and / or contents of surfactants are used as the plurality of liquid materials having different compositions.

前記組成が異なる複数の液体材料として、色調が異なる複数の液体材料を用いることを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載のパターン形成方法。5. The pattern forming method according to claim 2, wherein a plurality of liquid materials having different color tones are used as the plurality of liquid materials having different compositions.

前記基材の表面上に設けられる前記複数の液滴の液量に差を設けることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のパターン形成方法。The pattern forming method according to any one of claims 1 to 5, wherein a difference is provided between the liquid amounts of the plurality of droplets provided on the surface of the base material.

前記基材の表面に対して、改質処理を、面内不均一に行う工程を有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のパターン形成方法。The pattern forming method according to any one of claims 1 to 6, further comprising a step of performing an in-plane non-uniform modification treatment on the surface of the base material.

基材の表面上に、請求項１〜７のいずれかの方法を用いてパターンを形成することにより製造されたことを特徴とするデバイス。A device manufactured by forming a pattern on the surface of a substrate using the method according to claim 1.