JP2015160152A - Pattern formation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パターン形成方法に関し、特に、所定のハジキ速度でパターン形成可能なパターン形成方法に関する。 The present invention relates to a pattern forming method, and more particularly to a pattern forming method capable of forming a pattern at a predetermined repelling speed.
近年、電子回路の配線、および基板上に電気配線パターン等の微細パターンを形成する技術が注目されている。この微細パターンの形成には、例えば、インクジェット方式の液体吐出ヘッド（インクジェットヘッド）が用いられる。この場合、金属粒子または樹脂粒子を拡散させた液体をインクジェットヘッドから打滴してパターンを描画し、加熱等により硬化させて、電気配線パターンが形成される。
また、現在、ＰＥＴまたはＰＥＮ等のフレキシブルな基板（支持体）上に撥液性の膜を形成し、その上に、上述の電子回路の配線および基板上に電気配線パターン等の微細パターンを形成することもなされている。
2. Description of the Related Art In recent years, attention has been paid to techniques for forming wiring patterns of electronic circuits and fine patterns such as electric wiring patterns on a substrate. For example, an ink jet type liquid discharge head (ink jet head) is used to form the fine pattern. In this case, a liquid in which metal particles or resin particles are diffused is ejected from an inkjet head to draw a pattern, and is cured by heating or the like to form an electric wiring pattern.
Currently, a liquid-repellent film is formed on a flexible substrate (support) such as PET or PEN, and a fine pattern such as an electric wiring pattern is formed on the wiring of the electronic circuit and the substrate. It has also been done.
特許文献１には、基板上に形成された、親疎水性変換機能を有する第１の膜において、パターンが形成されるパターン形成領域を親疎水性に変化させる工程と、パターン形成領域に第２の膜を形成し、第２の膜が乾燥してパターンを形成する工程とを有し、第２の膜は厚さが０．１μｍになったときの粘度が３ｍＰａ・ｓ以下であるパターン形成方法が記載されている。
特許文献１では、パターンとなる第２の膜の厚さが０．１μｍのときの粘度を規定することにより、ハジキ時間を２秒程度にできるとされている。
In Patent Document 1, in the first film having a hydrophilicity / hydrophobicity conversion function formed on a substrate, a step of changing a pattern formation region where a pattern is formed to hydrophilicity / hydrophobicity, and a second film in the pattern formation region Forming a pattern by drying the second film, and the second film has a viscosity of 3 mPa · s or less when the thickness is 0.1 μm. Have been described.
In Patent Document 1, it is said that the repelling time can be reduced to about 2 seconds by defining the viscosity when the thickness of the second film to be a pattern is 0.1 μm.
上述のように、特許文献１では、静的な解析により、ハジく、ハジかないを検証しており、ハジキ時間について言及されているものの、パターン形成の際の動的な解析がなされていない。 As described above, Patent Document 1 verifies whether or not there is a repellency by static analysis and mentions the repellency time, but does not perform a dynamic analysis at the time of pattern formation.
本発明の目的は、前述の従来技術に基づく問題点を解消し、パターン形成の際の動的な解析を行い、所定のハジキ速度でパターン形成可能なパターン形成方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a pattern forming method capable of solving the above-described problems based on the prior art, performing dynamic analysis at the time of pattern formation, and forming a pattern at a predetermined repel speed.
上記目的を達成するために、本発明は、表面に親水部と疎水部を有する基板の表面にパターンを形成するパターン形成方法であって、基板の表面に親水性溶液を、６．２μｍ以下の厚さに形成する工程を有し、親水性溶液が塗布された状態において、親水部と疎水部との表面間力差が０．００５５Ｐａ以上であり、親水性溶液は、粘度が２．６ｍＰａ・ｓ以下であることを特徴とするパターン形成方法を提供するものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides a pattern forming method for forming a pattern on the surface of a substrate having a hydrophilic portion and a hydrophobic portion on the surface, wherein a hydrophilic solution is applied to the surface of the substrate at a thickness of 6.2 μm or less. In the state where a hydrophilic solution is applied, the surface force difference between the hydrophilic portion and the hydrophobic portion is 0.0055 Pa or more, and the hydrophilic solution has a viscosity of 2.6 mPa · The present invention provides a pattern forming method characterized by being s or less.
表面間力差は、０．００５５Ｐａ以上０．５Ｐａ以下であることが好ましい。
また、親水性溶液の塗布厚は、１．２μｍ以上６．２μｍ以下であることが好ましい。
疎水部は、幅が８０μｍ以下の直線状に形成されており、親水性溶液の粘度は２．１１ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。
さらに、基板の表面は、親疎水性変換機能を有し、表面に親水部と疎水部を形成する工程を有してもよい。
The inter-surface force difference is preferably 0.0055 Pa or more and 0.5 Pa or less.
The coating thickness of the hydrophilic solution is preferably 1.2 μm or more and 6.2 μm or less.
The hydrophobic part is formed in a linear shape having a width of 80 μm or less, and the viscosity of the hydrophilic solution is preferably 2.11 mPa · s or less.
Furthermore, the surface of the substrate may have a hydrophilicity / hydrophobicity conversion function and a step of forming a hydrophilic portion and a hydrophobic portion on the surface.
本発明によれば、所定のハジキ速度、例えば、１８μｍ／ｓ以上のハジキ速度でパターンを形成することができる。 According to the present invention, a pattern can be formed at a predetermined repelling speed, for example, a repelling speed of 18 μm / s or more.
以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明のパターン形成方法を詳細に説明する。
本発明者が、表面間力のパターンに倣ってハジキ形状を制御する方法について鋭意実験研究した結果、以下に詳細に説明する所定のハジキ速度でパターンを形成するための知見を得た。本発明は、この知見に基づいてなされたものである。
Hereinafter, a pattern forming method of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
As a result of earnest experiment research on the method of controlling the repelling shape following the surface force pattern, the present inventor has obtained knowledge for forming a pattern at a predetermined repelling speed described in detail below. The present invention has been made based on this finding.
具体的には、プリンテッドエレクトロニクスの実用化のためには、高精細な配線、電極パターンを作成することが必須である。特にインクジェットおよび種々の印刷方式で幅が１０μｍ以下の精度を実現することは難しく、それを補う方法として、疎水性のポリマー塗膜にＵＶ照射等のパターン描画を行い親水化して、その上に塗設または印刷された親水性インクをハジキによってパターン化する親疎水パターニングという技術が開発された。
しかしながら、ハジキの速度は製品のタクトタイムを左右するので、十分速くなければ実用に供せない。一般的な枚葉生産のタクトタイムをストライプのハジキ進行速度に換算すると１８μｍ／ｓが必要な速度である。また、このような撥水現象が起こる一般的な液膜厚は０．１μｍといわれているが、本発明者は、厚さ６．２μｍの液膜を１８μｍ／ｓ以上でハジかせる条件を実験によって得た。さらに、ハジキ開始点の出現頻度を１ヶ／４０ｍｍ２／分以上とすることにより、迅速なパターニングを起こす条件を見出した。
Specifically, in order to put printed electronics into practical use, it is essential to create high-definition wiring and electrode patterns. In particular, it is difficult to achieve an accuracy of 10 μm or less in width by inkjet and various printing methods. As a method to compensate for this, pattern drawing such as UV irradiation is performed on a hydrophobic polymer coating to make it hydrophilic, and coating is performed on it. A technique called hydrophilic / hydrophobic patterning has been developed in which hydrophilic inks that have been set or printed are patterned by repelling.
However, the speed of repelling affects the tact time of the product, so it cannot be put into practical use unless it is fast enough. When the tact time of general sheet production is converted into the stripe repelling speed, 18 μm / s is necessary. The general liquid film thickness at which such a water repellency phenomenon occurs is said to be 0.1 μm, but the present inventor has experimented with a condition in which a liquid film with a thickness of 6.2 μm is removed at 18 μm / s or more. Obtained by. Furthermore, the condition which raise | generates rapid patterning was found by making the appearance frequency of a repellency start point into 1 piece / 40mm < 2 > / min or more.
従来より、ハジキによるパターニング技術は多くの材料技術者によって研究が行われ、金属粒子分散物等の親水性インクが撥水剤表面で示すべき好ましい接触角等の開示が行われてきた。しかしながら、現実の産業では、特にロールツーロールプロセスにおいてはパターニングの速度が遅いと致命的に生産効率を落としてしまう。
このような観点から、本発明者はパターニングの速度についての実験的検討を行い、以下の２つの観点で、迅速なパターニングの方法を見出した。これらは、第１に、親水部固体上の液膜と疎水部固体上の液膜の間に働く表面間力の差を大きくすることにより、疎水部上の液膜を親水部側に排除する効果を得る。第２に、疎水部上の液膜に働く表面間力を薄膜化する方向である値より大きくすることで、不安定化を促進し、多数の点で同時にハジキが始まるようにする。このようなそれぞれ別な原理に基づいた方法である。
Conventionally, research on patterning technology by repelling has been conducted by many material engineers, and disclosure of a preferable contact angle and the like that a hydrophilic ink such as a metal particle dispersion should show on the surface of a water repellent agent has been made. However, in the actual industry, particularly in the roll-to-roll process, if the patterning speed is slow, the production efficiency is fatally reduced.
From such a viewpoint, the present inventor conducted an experimental study on the patterning speed and found a rapid patterning method from the following two viewpoints. First, the liquid film on the hydrophobic part is excluded to the hydrophilic part side by increasing the difference in surface force acting between the liquid film on the hydrophilic part solid and the liquid film on the hydrophobic part solid. Get the effect. Second, by increasing the inter-surface force acting on the liquid film on the hydrophobic part to a value that is the direction of thinning, the destabilization is promoted and repelling starts simultaneously at many points. This is a method based on such different principles.
表面間力差を利用する方法については、図１（ａ）に示すようなハジキの先端部分１００を、図１（ｂ）に示すような模式化したモデル１０２を用いて検討した。図１（ｂ）に示すモデル１０２にあるように、ストライプ状の疎水部１０４上の液膜１０６は表面間力によって膜内圧力が高く、疎水部１０４の上の液膜１０６は表面間力が低い。このような場合、よく知られた潤滑理論によって液膜内に疎水部１０４中心から親水部に向かう流れ（図１（ｂ）符号Ｐ参照）が生じる。このとき、流れの推進力となる圧力差は表面間力Πの差（ΔΠ）であり、下記式（１）のように表される。なお、図１（ｂ）のモデル１０２において、符号１０８は図１（ａ）のハジキの先端部分１００に相当する。 About the method of utilizing the force difference between surfaces, the tip part 100 of a repel as shown to Fig.1 (a) was examined using the model 102 modeled as shown in FIG.1 (b). As shown in the model 102 shown in FIG. 1B, the liquid film 106 on the striped hydrophobic portion 104 has a high pressure inside the surface due to the inter-surface force, and the liquid film 106 on the hydrophobic portion 104 has the inter-surface force. Low. In such a case, a flow from the center of the hydrophobic portion 104 toward the hydrophilic portion (see symbol P in FIG. 1B) is generated in the liquid film by a well-known lubrication theory. At this time, the pressure difference which becomes the driving force of the flow is the difference (ΔΠ) in the inter-surface force Π, which is expressed as the following formula (1). In the model 102 in FIG. 1B, reference numeral 108 corresponds to the tip portion 100 of the repellent in FIG.
上記式（１）において、ａＨＷは親水部上の液膜に働く表面間力を表すパラメーターであり、親水部のハマカー定数である。親水部のハマカー定数ａＨＷは下記式（２）で表される。ａＨＤＷは疎水部上の液膜に働く表面間力のパラメーターであり、疎水部のハマカー定数である。疎水部のハマカー定数ａＨＤＷは下記式（３）で表される。
ｈは液膜の厚さである。ここで、疎水部のハマカー定数ａＨＤＷと親水部のハマカー定数ａＨＷは、それぞれ液物性と疎水性固体物性、液物性と親水性固体物性に関連付けられているので、表面間力差ΔΠは、液物性、疎水性固体物性、親水性固体物性の３因子に依存している。
In the above formula (1), a HW is a parameter representing the inter-surface force acting on the liquid film on the hydrophilic portion, and is the Hamakar constant of the hydrophilic portion. The Hamakar constant a HW of the hydrophilic part is represented by the following formula (2). a HDW is a parameter of inter-surface force acting on the liquid film on the hydrophobic part, and is a Hammer car constant of the hydrophobic part. The Hamaker constant a HDW of the hydrophobic part is represented by the following formula (3).
h is the thickness of the liquid film. Here, since the Hamaker constant a HDW of the hydrophobic part and the Hamaker constant a HW of the hydrophilic part are respectively associated with the liquid physical property and the hydrophobic solid physical property, and the liquid physical property and the hydrophilic solid physical property, the inter-surface force difference ΔΠ is It depends on three factors: liquid physical properties, hydrophobic solid physical properties, and hydrophilic solid physical properties.
上述の観点から、実験で測定したハジキの進行速度をそれぞれの表面間力の差で整理すると、ハジキ速度は表面間力差（ΔΠ）に比例するという結果が得られた。 From the above viewpoint, when the repelling speed measured in the experiment was arranged by the difference between the surface forces, the repelling speed was proportional to the surface force difference (ΔΠ).
疎水部ハジキ性を利用する方法については、一般的に、親水−疎水パターンでなく、疎水部のみの平面に親水インクの液膜を均一に塗布してもハジキは発生する。この場合、場所はランダムではあるが、固体表面ではあちこちに撥水核が生じ、それが成長して水玉と露出した表面に分かれる。ここで、撥水剤でストライプ状の疎水部を形作っている場合の理論解析の結果を図２に示す。図２に示す液膜断面プロファイルが表しているように、当初水平であった液面Ｃは時間とともに変化し、疎水部中央は薄膜化していく（液面Ｃ１参照）。この場合、液膜の表面のくぼみが生成するかしないかは主に液膜内の表面間力に依存していると考えられ、ハジキ核の発生頻度の実測値をこの考え方にしたがって整理したところ、種々の条件であっても、時間当たり、基準面積あたりのハジキ核発生頻度は疎水部上の液膜に働く表面間力（ΠＤＷ）に依存することがわかった。なお、疎水部上の液膜に働く表面間力（ΠＤＷ）は、下記式（４）で表される。 As for the method utilizing the hydrophobicity of the hydrophobic part, the repellency is generally generated even when the liquid film of the hydrophilic ink is uniformly applied to the plane of only the hydrophobic part instead of the hydrophilic-hydrophobic pattern. In this case, although the location is random, water-repellent nuclei are generated everywhere on the solid surface, which grows and separates into polka dots and an exposed surface. Here, FIG. 2 shows the result of theoretical analysis in the case where a stripe-shaped hydrophobic portion is formed with a water repellent. As the liquid film cross-sectional profile shown in FIG. 2 represents the liquid surface C was initially horizontal varies with time, the hydrophobic portion center gradually thinned (see the liquid surface C 1). In this case, whether or not a dent on the surface of the liquid film is generated is considered to depend mainly on the inter-surface force in the liquid film, and the measured values of the occurrence frequency of repellent nuclei are arranged according to this concept. Even under various conditions, it has been found that the frequency of occurrence of repellency nuclei per time and per reference area depends on the surface force (Ｄ DW ) acting on the liquid film on the hydrophobic part. The inter-surface force (Π DW ) acting on the liquid film on the hydrophobic part is expressed by the following formula (4).
また、図２に示すように、十分時間が経過した後は、液面Ｃ２に示すように、液の疎水部からの排除には、それを吸収する親水部の濡れ性が関与するので、疎水部のみならず親水部の表面間力も寄与する。
以上のように、親水部固体上の液膜と疎水部固体上の液膜の間に働く表面間力の差を大きくすることにより、疎水部上の液膜を親水部側に排除する効果を得ることができる。
疎水部上の液膜に働く表面間力を薄膜化する方向である値より大きくすることで、不安定化を促進し、多数の点で同時にハジキが始まるようにすることができる。これらのいずれか、または両方用いることで迅速なパターニングが達成できることを見出した。
Further, as shown in FIG. 2, after the sufficient time has elapsed, as shown on the liquid surface C 2, the elimination of the hydrophobic part of the liquid, so is involved wettability of hydrophilic portion to absorb it, The surface force of the hydrophilic part as well as the hydrophobic part contributes.
As described above, by increasing the difference in surface force acting between the liquid film on the hydrophilic part solid and the liquid film on the hydrophobic part solid, the liquid film on the hydrophobic part is effectively removed to the hydrophilic part side. Can be obtained.
By increasing the inter-surface force acting on the liquid film on the hydrophobic part to a value that is the direction of thinning, destabilization can be promoted, and repelling can start simultaneously at a number of points. It has been found that rapid patterning can be achieved by using either or both of these.
以下、本発明の実施形態のパターン形成方法について具体的に説明する。
図３（ａ）は、本発明の実施形態のパターン形成方法を説明するための模式的斜視図であり、（ｂ）は、本発明の実施形態のパターン形成方法で形成されたパターンの一例を示す模式的斜視図である。
図３（ａ）に示すように、基板１０の表面１０ａに、親水部１２ａと疎水部１２ｂとを設ける。親水部１２ａは、例えば、基板１０の表面１０ａに、ＵＶオゾン処理を施すことで形成することができる。疎水部１２ｂは、例えば、基板１０の表面１０ａに撥水剤を塗布することで形成することができる。
Hereinafter, the pattern forming method of the embodiment of the present invention will be specifically described.
FIG. 3A is a schematic perspective view for explaining the pattern forming method of the embodiment of the present invention, and FIG. 3B is an example of a pattern formed by the pattern forming method of the embodiment of the present invention. It is a typical perspective view shown.
As shown in FIG. 3A, a hydrophilic portion 12a and a hydrophobic portion 12b are provided on the surface 10a of the substrate 10. The hydrophilic portion 12a can be formed, for example, by performing UV ozone treatment on the surface 10a of the substrate 10. The hydrophobic portion 12b can be formed, for example, by applying a water repellent to the surface 10a of the substrate 10.
親水部１２ａと疎水部１２ｂが設けられた基板１０の表面１０ａに、親水性の溶液、例えば、水系のインクを塗布し、厚さｈの液膜１４を形成する。液膜１４は、親水部１２ａと疎水部１２ｂとにまたがる。液膜１４には親水部１２ａに対応する親水領域１４ａと、疎水部１２ｂに対応する疎水領域１４ｂが生じる。液膜１４と親水部１２ａとの表面間力ΠＷは上記式（１）で表される。液膜１４と疎水部１２ｂとの表面間力ΠＷＤは上記式（１）で表される。
疎水部１２ｂに対応する疎水領域１４ｂの液体が表面間力により除去される。これにより、図３（ｂ）に示すように、疎水部１２ｂが露出し、基板１０上の液膜１４で液体が除去された領域である除去部１６と、除去されていない領域である残存部１８が生じる。
A hydrophilic solution, for example, water-based ink is applied to the surface 10a of the substrate 10 provided with the hydrophilic portion 12a and the hydrophobic portion 12b to form a liquid film 14 having a thickness h. The liquid film 14 extends over the hydrophilic portion 12a and the hydrophobic portion 12b. In the liquid film 14, a hydrophilic region 14a corresponding to the hydrophilic portion 12a and a hydrophobic region 14b corresponding to the hydrophobic portion 12b are generated. The inter-surface force W between the liquid film 14 and the hydrophilic portion 12a is expressed by the above formula (1). The surface force WD between the liquid film 14 and the hydrophobic portion 12b is expressed by the above formula (1).
The liquid in the hydrophobic region 14b corresponding to the hydrophobic portion 12b is removed by the inter-surface force. As a result, as shown in FIG. 3B, the hydrophobic portion 12b is exposed, and the removed portion 16 that is the region where the liquid is removed by the liquid film 14 on the substrate 10 and the remaining portion that is the region that is not removed. 18 is produced.
本発明の実験検討では、基板に、種々のプラスチックフィルムを用い、プラスチックフィルム上にストライプ状に油溶性撥水インクを印刷して親水部と疎水部とを形成した。乾燥後全面に親水性インクをバー塗布して液膜を形成し、自発的なハジキによりパターンがどの程度できたかを評価する手法を用いて、以下に示すように、表面間力差とハジキ速度の関係、液膜の厚さｈとハジキ速度の関係、液膜の粘度とハジキ速度の関係を求めた。 In the experimental study of the present invention, various plastic films were used for the substrate, and an oil-soluble water-repellent ink was printed on the plastic film in stripes to form a hydrophilic portion and a hydrophobic portion. After drying, apply a hydrophilic ink bar on the entire surface to form a liquid film, and evaluate how much the pattern was created by spontaneous repelling. , The relationship between the thickness h of the liquid film and the repelling speed, and the relationship between the viscosity of the liquid film and the repelling speed.
本発明では、疎水部１２ｂの幅Ｗを変えて実験したところ、疎水部１２ｂと液膜１４との表面間力（ΠＤＷ）と親水部１２ａと液膜１４との表面間力（ΠＷ）との差、すなわち、表面間力差（ΔΠ）が、０．００５５Ｐａ以上であれば、ハジくことはもとより、ハジキ速度を加速することができ、図３（ａ）に示す疎水部１２ｂに対応する疎水領域１４ｂの液体を、図４に示すように最大ハジキ速度が１８μｍ／ｓ以上でハジくことができ、図３（ｂ）に示す除去部１６が形成されることを確認した。なお、図４では液膜１４の厚さｈを６．２μｍとした。図４の最大ハジキ速度とは、図３（ａ）に示す疎水部１２ｂが伸びる方向Ｄにおいて、液膜１４の疎水領域１４ｂの液体がハジかれる速度のうち、最大の速度のことである。 In the present invention, an experiment was performed by changing the width W of the hydrophobic portion 12b. As a result, the surface force between the hydrophobic portion 12b and the liquid film 14 (Π DW ) and the surface force between the hydrophilic portion 12a and the liquid film 14 (Π W ). 3, that is, when the surface force difference (ΔΠ) is 0.0055 Pa or more, the repelling speed can be accelerated as well as repelling, corresponding to the hydrophobic portion 12 b shown in FIG. It was confirmed that the liquid in the hydrophobic region 14b to be removed can be removed at a maximum repellency rate of 18 μm / s or more as shown in FIG. 4, and the removal portion 16 shown in FIG. 3B is formed. In FIG. 4, the thickness h of the liquid film 14 is set to 6.2 μm. The maximum repelling speed in FIG. 4 is the maximum speed among the speeds at which the liquid in the hydrophobic region 14b of the liquid film 14 is repelled in the direction D in which the hydrophobic portion 12b shown in FIG.
表面間力差が０．００５５Ｐａ以上である場合、液膜１４の厚さｈについて調べたところ、図５に示すように、厚さｈが６．２μｍ以下であれば、ハジキ速度が１８μｍ／ｓ以上となることを確認している。なお、図５に示すように、ハジキ速度が１０μｍ／ｓ以上であれば１２μｍ程度の厚さｈにできる。図５では、疎水部の幅は８０μｍである。 When the surface force difference is 0.0055 Pa or more, the thickness h of the liquid film 14 is examined. As shown in FIG. 5, when the thickness h is 6.2 μm or less, the repelling speed is 18 μm / s. It has been confirmed that this is the case. As shown in FIG. 5, if the repelling speed is 10 μm / s or more, the thickness h can be about 12 μm. In FIG. 5, the width of the hydrophobic portion is 80 μm.
表面間力差が０．００５５Ｐａ以上である場合、液膜１４の粘度について調べたところ、図６に示すように、粘度が２．６ｍＰａ・ｓ以下であれば、最大ハジキ速度が１８μｍ／ｓ以上となることを確認している。図６では、疎水部の幅は８０μｍである。 When the surface force difference is 0.0055 Pa or more, the viscosity of the liquid film 14 was examined. As shown in FIG. 6, when the viscosity is 2.6 mPa · s or less, the maximum repellency speed is 18 μm / s or more. It is confirmed that In FIG. 6, the width of the hydrophobic portion is 80 μm.
また、ハジキ開始点の出現頻度を１ヶ／４０ｍｍ２／分以上とすることにより、迅速なパターニングを起こす条件を見出している。この場合、図７に示すように、ハジキ数と疎水部上の液膜の表面間力との間には関係があり、疎水部上の液膜の表面間力が０．００６Ｐａ以上であると、ハジキ開始点の出現頻度が１ヶ／４０ｍｍ２／分以上になる。図７では、疎水部の幅は８０μｍである。 Moreover, the condition which raise | generates rapid patterning is found by making the appearance frequency of a repellency start point into 1 piece / 40mm < 2 > / min or more. In this case, as shown in FIG. 7, there is a relationship between the repellency number and the surface force of the liquid film on the hydrophobic portion, and the surface force of the liquid film on the hydrophobic portion is 0.006 Pa or more. The appearance frequency of the repellency start point is 1/40 mm 2 / min or more. In FIG. 7, the width of the hydrophobic portion is 80 μm.
以上のように、本発明者が、パターン形成の際の動的な解析を行ったところ、厚さが６．２μｍ以下の親水性溶液の液膜が形成された状態において、親水部と疎水部との表面間力差が０．００５５Ｐａ以上、親水性溶液の粘度が２．６ｍＰａ・ｓ以下であれば、１８μｍ／ｓ以上ハジキ速度で、液体をハジキ、パターンを形成することができる。 As described above, the present inventor has performed a dynamic analysis during pattern formation. As a result, in a state where a liquid film of a hydrophilic solution having a thickness of 6.2 μm or less is formed, the hydrophilic portion and the hydrophobic portion are formed. When the difference between the surface forces is 0.0055 Pa or more and the viscosity of the hydrophilic solution is 2.6 mPa · s or less, the liquid can be repelled and a pattern can be formed at a repelling speed of 18 μm / s or more.
以下、実験検討に用いた、基板、疎水部を形成するための疎水インク、親水インクについて説明する。なお、疎水インクは、撥水インクとも呼ばれるものである。
基板１０には、ＰＥＴフィルム（東レ社製ルミラー（登録商標））を用いた。表面エネルギーを変えるために、ＵＶオゾン処理を、処理時間を変えて施した。これにより、上記支持体１〜３を得た。なお、ＵＶオゾン処理ではＪｅｌｉｇｈｔ 社（米国）製ＵＶＯクリーナー１４４Ｘ（２８ｍＷ／ｃｍ２）を用いた。塗布実験または測定を２時間〜３時間後に行えるようにした。
Hereinafter, the substrate, the hydrophobic ink for forming the hydrophobic portion, and the hydrophilic ink used for the experimental study will be described. The hydrophobic ink is also called water-repellent ink.
For the substrate 10, a PET film (Lumirror (registered trademark) manufactured by Toray Industries, Inc.) was used. In order to change the surface energy, UV ozone treatment was performed with varying treatment times. Thereby, the said support bodies 1-3 were obtained. In the UV ozone treatment, UVO cleaner 144X (28 mW / cm 2 ) manufactured by Jelight (USA) was used. Application experiments or measurements were made after 2 to 3 hours.
疎水部には、疎水インクを用いた。疎水インクについては、撥水剤はポリマー添加剤として供給されているものなので、油溶性ポリマーとしてハードコート剤として用いられるメタクリル酸系コポリマーＡ（固形分４０．５％）、それをＭＭＰＧ−Ａｃ（１−メトキシ−２プロピルアセテート）で２７％に希釈した低濃度ポリマーＡおよびその混合物を用いて、粘度を３水準用意し、印刷画質を評価し、粘度は１０７５ｍＰａ．ｓを目標とした。混合物の処方を下記表１に示す。
撥水剤としてはＤＩＣ社のフッ素系界面活性剤（添加用防汚剤）メガファックＲＳ−７５（対固形分２．０％）を主に、一部にそれの高濃度添加物（５％）を用いた。高濃度添加物（５％）が入っていないものが疎水インク１であり、高濃度添加物（５％）が入っているものが疎水インク２である。
疎水部は、グラビアオフセット機（イギリス ＲＫ Ｐｒｉｎｔ Ｃｏａｔ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社のＫ プリンティングプルーファー）を用い、ＰＥＴフィルム表面にストライプ印刷を行うことで形成した。
Hydrophobic ink was used for the hydrophobic part. For the hydrophobic ink, the water repellent is supplied as a polymer additive, so that the methacrylic acid copolymer A (solid content 40.5%) used as a hard coat agent as an oil-soluble polymer is used as MMPG-Ac ( Using low-concentration polymer A diluted to 27% with 1-methoxy-2-propylacetate) and a mixture thereof, three levels of viscosity were prepared, the printing image quality was evaluated, and the viscosity was 1075 mPa.s. The target was s. The formulation of the mixture is shown in Table 1 below.
As a water repellent, DIC's fluorosurfactant (antifouling agent for addition) MegaFac RS-75 (with a solid content of 2.0%) mainly contains high concentration additives (5%). ) Was used. The ink containing no high concentration additive (5%) is the hydrophobic ink 1, and the ink containing the high concentration additive (5%) is the hydrophobic ink 2.
The hydrophobic portion was formed by performing stripe printing on the surface of the PET film using a gravure offset machine (K printing proofer manufactured by RK Print Coat Instruments, UK).
親水インクには、ハジキ現象を観察するため、下記表２に示す組成の水系インク（親水インク１〜３）を用いた。水系インク（親水インク１〜３）は、表面張力を変えるためのオルフィンＥ１０１０（品名：日信化学工業社製）の量が異なる以外は、同じ組成である。また、水系インク（親水インク１〜３）の表面エネルギー成分γＬ ｄ、γＬ ｎｄ、γＬの値は上記表４に示す通りである。インク面の接触角測定では、水系インク（親水インク１〜３）をバー塗布し同様の乾燥後に測定した。なお、親水インク１〜３には、ハジキの観察を容易にするために、色素として青色１号を含有させた。
ストライプ印刷を終えたＰＥＴフィルム（サンプル）に対して、＃３．３のワーヤーバーで０．１ｃｃ程度の液を均一に塗布した。このバーの標準ｗｅｔ塗布量は６．２ｃｃ／ｍ２である。そのあと、ハジキが発生し、良好な条件の場合には非印刷部をきれいに埋めるようにインクのパターンが生成する。
In order to observe the repellency phenomenon, water-based inks (hydrophilic inks 1 to 3) having the compositions shown in Table 2 below were used as the hydrophilic ink. The water-based inks (hydrophilic inks 1 to 3) have the same composition except that the amount of Olfin E1010 (product name: manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd.) for changing the surface tension is different. The values of the surface energy components γ L d , γ L nd , and γ L of the water-based ink (hydrophilic inks 1 to 3) are as shown in Table 4 above. In the contact angle measurement of the ink surface, water-based ink (hydrophilic inks 1 to 3) was applied with a bar and measured after the same drying. The hydrophilic inks 1 to 3 contained Blue No. 1 as a coloring matter in order to facilitate the observation of repelling.
About 0.1 cc of liquid was uniformly applied to a PET film (sample) after stripe printing with a # 3.3 wire bar. The standard wet coating amount of this bar is 6.2 cc / m 2 . After that, repelling occurs, and in the case of favorable conditions, an ink pattern is generated so as to fill the non-printed portion cleanly.
ハジキ速度については、以下のようにして求めた。
ハジキ速度は、作製したサンプルに対して、親水インクの塗布後、速やかに、キーエンス社製デジタルマイクロスコープＶＨＸ１００（対物倍率設定５０倍、画像上の倍率は９４．５倍）の視野に移動して、既に撥水している箇所の継続観察を行い、ハジキ速度（μｍ／ｓｅｃ）を計算した。具体的には、疎水部が形成されたＰＥＴフィルム上の水系インク（親水インク１〜３）の液膜を、カメラの最短オートタイマーである１５秒毎の自動撮影で１１枚撮影し、その画像からハジキ部先端位置を各時刻で読み取って、ハジキ速度（μｍ／ｓｅｃ）を計算した。
例外は、粘度の高い場合で、理論計算上、粘度に比例して所要時間が長くなることが予想されたので、最大１２０秒まで間隔を長くした。次に、ハジキ速度の中の最大値を代表ハジキ速度として、要因効果の分析に用いた。
The repellency speed was determined as follows.
The repelling speed immediately moves to the field of view of the digital microscope VHX100 (objective magnification setting 50 times, magnification on the image is 94.5 times) manufactured by Keyence Corporation after applying hydrophilic ink to the prepared sample. Then, a continuous observation was performed on the already water-repellent portion, and the repelling speed (μm / sec) was calculated. Specifically, 11 liquid films of water-based ink (hydrophilic inks 1 to 3) on a PET film on which a hydrophobic portion is formed are photographed by automatic photographing every 15 seconds, which is the shortest auto timer of the camera, and the image Then, the position of the tip of the repellency portion was read at each time, and the repellency speed (μm / sec) was calculated.
An exception is the case where the viscosity is high, and it was predicted that the required time was increased in proportion to the viscosity in theoretical calculation. Therefore, the interval was increased up to 120 seconds. Next, the maximum value among the repellency velocities was used as the representative repellency velocities for analysis of the factor effect.
ハジキの進行については、まず、図８（ａ）に示すように疎水部の直上に薄層化したハジキ部１５が生成する。時間が経過すると、図８（ｂ）、（ｃ）に示すように、ハジキ部１５はその長さが、疎水部１２ｂが伸びる方向Ｄに伸長する。この伸長速度がハジキ速度である。なお、ハジキ部１５は長さを増すように増大するが、ハジキ部１５の伸長速度は最大値があり、いずれ低下する。 As for the progress of repelling, first, as shown in FIG. 8A, a thinned repelling part 15 is formed immediately above the hydrophobic part. As time passes, as shown in FIGS. 8B and 8C, the length of the repelling portion 15 extends in the direction D in which the hydrophobic portion 12b extends. This extension speed is the repel speed. In addition, although the repelling part 15 increases so that length may increase, the expansion | extension speed of the repelling part 15 has a maximum value, and falls gradually.
本発明では、表面間力差（ΔΠ）を規定しているが、表面間力（Π）は、以下のようにして求めることができる。
まず、疎水部を形成するための撥水インクの表面エネルギー測定について説明する。
疎水部（撥水インク）の全表面エネルギーをγＤＷ、それの分散力成分をγｄ ＤＷ、非分散力成分をγｎｄ ＤＷとすると、拡張Ｆｏｗｋｅｓ式が下記式（５）のように成り立つ。Ｏｗｅｎｓ等（D. K. Owens and R. C. Wendt, J. Appl. Polym. Sci., 13, 1741(1969).）は下記式（５）とＹｏｕｎｇの式から、水と沃化メチレンの接触角θを測定することで、固体の表面エネルギーの分散力、非分散力を容易に計算できることを示した（下記式（６）参照）。
In the present invention, the inter-surface force difference (ΔΠ) is defined, but the inter-surface force (Π) can be obtained as follows.
First, the surface energy measurement of the water repellent ink for forming the hydrophobic portion will be described.
When the total surface energy of the hydrophobic part (water-repellent ink) is γ DW , its dispersion force component is γ d DW , and non-dispersion force component is γ nd DW , the extended Fowkes equation is established as the following equation (5). Owens et al. (DK Owens and RC Wendt, J. Appl. Polym. Sci., 13, 1741 (1969).) Measure the contact angle θ between water and methylene iodide from the following equation (5) and Young's equation. Thus, it was shown that the dispersion force and non-dispersion force of the surface energy of the solid can be easily calculated (see the following formula (6)).
ここで、下付き添字Ｌは試験液体、下付き添字ＤＷは疎水部（撥水剤固体）、上付き添字ｄは分散力成分、上付き添字ｎｄは非分散力成分を表わす。上記式（６）で２種類の液体に対し、γＬ、γｄ Ｌ、γｎｄ Ｌを文献等から得て、接触角θを測定すると二つの未知数√γｄ ＤＷ、√γｎｄ ＤＷが求められる。ここで実際に用いた値を表３に示す。この結果、解くべき式は下記式（７）であり、γｎｄ ＭＩ＝０のため簡単に解けた。 Here, the subscript L represents the test liquid, the subscript DW represents the hydrophobic portion (water repellent solid), the superscript d represents the dispersion force component, and the superscript nd represents the non-dispersion force component. Γ L , γ d L , γ nd L are obtained from the literature etc. for the two types of liquids in the above formula (6), and when the contact angle θ is measured, two unknowns √γ d DW and √γ nd DW are obtained. It is done. The values actually used here are shown in Table 3. As a result, the equation to be solved is the following equation (7), which can be easily solved because γ nd MI = 0.
液体の表面エネルギー成分も固体と同じ手法で計算できるが、分散力成分と非分散力成分の和が通常の測定法による表面張力値から大きく離れることがないように材料、計算方法とも多少の工夫が必要であった。種々の表面エネルギーがわかっているプラスチック基板に対する親水インクの接触角測定を行い、データーの整合性のよいアクリル−ポリプロの組合せのみを採用した。以下に計算に用いた式を下記式（８）、（９）に示す。 The surface energy component of a liquid can be calculated using the same method as that for a solid. Was necessary. The contact angle of hydrophilic ink was measured on a plastic substrate with various surface energies, and only an acrylic-polypropylene combination with good data consistency was adopted. The formulas used for the calculation are shown in the following formulas (8) and (9).
上記式（８）と（９）は２元連立方程式なので解けるが非線形のため工夫が必要である。上記式（１０）のγＬは別途表面張力計で測った値があるので、仮にその値を使って単純な線形連立方程式で解が求められる。その後、そのγｄ Ｌ、γｎｄ Ｌの値を用いてγＬとして繰り返し計算が可能であった。ここで係数と計算の結果を、下記式（１１）、（１２）に示す。 The above equations (8) and (9) can be solved because they are binary simultaneous equations, but they need to be devised because they are non-linear. Since γ L in the above equation (10) has a value separately measured with a surface tension meter, a solution can be obtained by a simple linear simultaneous equation using the value. Thereafter, it was possible to repeatedly calculate γ L using the values of γ d L and γ nd L. Here, coefficients and calculation results are shown in the following formulas (11) and (12).
次に、ハマカー定数の算出方法について説明する。
実験で使用した材料の表面エネルギー測定値から、親水部、疎水部それぞれの表面のハマカー定数を推算し、それと種々のハジキ速度の相関を検討した。ここでハマカー定数推算に用いたのは、Ｓｈａｒｍａ等によって提案された下記式（１３）であるが、これは非分散力成分項を用いていないので仮説的であることに注意する必要がある。下記式（１３）をそれぞれの領域に適用する。すなわち、上記式（２）、（３）を用いて親水部、疎水部それぞれの表面のハマカー定数を求める。なお、ハマカー定数の差は、下記式（１４）で表される。
Next, a method for calculating the Hamakar constant will be described.
From the measured surface energy of the material used in the experiment, we estimated the Hamaker constants on the surface of each of the hydrophilic and hydrophobic parts, and investigated the correlation between these and various repellency rates. Here, it is necessary to note that although the following equation (13) proposed by Sharma et al. Is used for the estimation of the Hamaker constant, this is hypothetical because the non-dispersive force component term is not used. The following equation (13) is applied to each region. That is, using the above formulas (2) and (3), the Hamaker constants of the surfaces of the hydrophilic part and the hydrophobic part are obtained. In addition, the difference of the Hamakar constant is represented by the following formula (14).
一般的に、表面間力Πは下記式（１５）で表され、ハマカー定数の異なる親水部、疎水部の間の表面間力差ΔΠは、下記式（１６）で表される。この式（１６）は、上記式（１）と同じである。 In general, the inter-surface force Π is expressed by the following equation (15), and the inter-surface force difference ΔΠ between the hydrophilic portion and the hydrophobic portion having different Hamaker constants is expressed by the following equation (16). This equation (16) is the same as the above equation (1).
ここで、親水部と疎水部の液膜の厚さｈは同じであるため、ハマカー定数の差ΔａＨと表面間力差ΔΠは比例関係にあるが、表面間力Πで考えることによって、液膜の厚みｈによらず普遍的な議論ができる。
上記式（１５）をそれぞれの領域に適用し、各条件について、親水部のハマカー定数ａＨＷを上記式（２）によって計算し、疎水部のハマカー定数ａＨＤＷを上記式（３）によって計算する。そして、表面間力差ΔΠを計算する。表面間力差ΔΠとハジキ速度をプロットした。最大を示したハジキ速度を表面間力差ΔΠに対してプロットしたのが上述の図４である。図４に示すように、表面間力差ΔΠが大きいとハジキやすいだけではなく、そのハジキ速度は比例して大きくなる。また、疎水部の幅に関し、最大ハジキ速度に関しては大きな差異がない。
Here, since the thickness h of the liquid film in the hydrophilic portion and the hydrophobic portion is the same, the difference between the Hamaker constants Δa H and the surface force difference ΔΠ are proportional to each other. Universal discussions are possible regardless of the film thickness h.
The above formula (15) is applied to each region, and for each condition, the Hamaker constant a HW of the hydrophilic portion is calculated by the above formula (2), and the Hamaker constant a HDW of the hydrophobic portion is calculated by the above formula (3). . Then, the inter-surface force difference ΔΠ is calculated. The surface force difference Δ 差 and the repellency speed were plotted. FIG. 4 described above plots the repelling speed showing the maximum against the inter-surface force difference ΔΠ. As shown in FIG. 4, when the inter-surface force difference ΔΠ is large, not only repelling is easy, but also the repelling speed increases in proportion. Moreover, there is no big difference regarding the maximum repelling speed regarding the width | variety of a hydrophobic part.
実験検討に用いた基板（ＰＥＴ支持体）の表面エネルギーの測定結果を下記表４に、疎水部の表面エネルギーの測定結果を下記表５に、親水インクの表面エネルギーの測定結果を下記表６に示す。 Table 4 below shows the measurement results of the surface energy of the substrate (PET support) used in the experimental study, Table 5 shows the measurement results of the surface energy of the hydrophobic part, and Table 6 shows the measurement results of the surface energy of the hydrophilic ink. Show.
なお、本発明では、表面間力差は０．００５５Ｐａ以上であり、その上限値は特に限定されるものではないが、表面間力の調整等の都合、その上限値は０．５Ｐａ以下であることが好ましい。
また、厚さｈについても６．２μｍ以下としており、その下限値は特に限定されるものではないが、本発明では１．２μｍであることが好ましい。なお、上述のように、撥水現象が起こる一般的な液膜厚は０．１μｍといわれているが、本発明では、一般的な知見に比して遥かに厚くとも１８μｍ／ｓ以上のハジキ速度でパターン形成が可能である。
疎水部に関し、幅Ｗが８０μｍ以下の直線状に形成されたものである場合、親水性溶液の粘度は２．１１ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。これは、図６に示すように、疎水部の幅が８０μｍで、粘度が２．１１ｍＰａ・ｓ以下であれば、ハジキ速度を早くすることができ、より速いハジキ速度でパターン形成が可能である。
In the present invention, the surface force difference is 0.0055 Pa or more, and the upper limit value is not particularly limited, but the upper limit value is 0.5 Pa or less due to the convenience of adjusting the surface force, etc. It is preferable.
Further, the thickness h is also set to 6.2 μm or less, and the lower limit thereof is not particularly limited, but is preferably 1.2 μm in the present invention. As described above, the general liquid film thickness at which water repellency occurs is said to be 0.1 μm. However, in the present invention, a repelling rate of 18 μm / s or more is far greater than general knowledge. Pattern formation is possible at a speed.
When the hydrophobic portion is formed in a linear shape having a width W of 80 μm or less, the viscosity of the hydrophilic solution is preferably 2.11 mPa · s or less. As shown in FIG. 6, when the width of the hydrophobic portion is 80 μm and the viscosity is 2.11 mPa · s or less, the repelling speed can be increased, and pattern formation can be performed at a higher repelling speed. .
次に、パターン形成方法について具体的に説明する。
図９（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態のパターン形成方法を工程順に示す模式的斜視図である。
なお、図９（ａ）〜（ｄ）において、図３（ａ）、（ｂ）と同一構成物には、同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
Next, the pattern forming method will be specifically described.
9A to 9D are schematic perspective views showing the pattern forming method according to the embodiment of the present invention in the order of steps.
9A to 9D, the same components as those in FIGS. 3A and 3B are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
まず、図９（ａ）に示す基板１０を用意する。この基板１０は、特に限定されるものではなく、剛性の高い基板でも、可撓性を有する基板であってもよい。基板１０には、例えば、樹脂フィルムを用いることができる。
樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）変性ポリエステル等のポリエステル系樹脂フィルム、ポリエチレン（ＰＥ）樹脂フィルム、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂フィルム、ポリスチレン樹脂フィルム、環状オレフィン系樹脂等のポリオレフィン類樹脂フィルム、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のビニル系樹脂フィルム、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂フィルム、ポリサルホン（ＰＳＦ）樹脂フィルム、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）樹脂フィルム、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂フィルム、ポリアミド樹脂フィルム、ポリイミド樹脂フィルム、アクリル樹脂フィルム、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）樹脂フィルム等を挙げることができる。
First, a substrate 10 shown in FIG. 9A is prepared. The substrate 10 is not particularly limited, and may be a highly rigid substrate or a flexible substrate. For the substrate 10, for example, a resin film can be used.
Examples of the resin film include polyester resin films such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN) modified polyester, polyethylene (PE) resin film, polypropylene (PP) resin film, polystyrene resin film, and cyclic olefin resin. Polyolefin resin films such as polyvinyl chloride, polyvinyl resin such as polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyether ether ketone (PEEK) resin film, polysulfone (PSF) resin film, polyether sulfone (PES) resin film, polycarbonate ( PC) resin film, polyamide resin film, polyimide resin film, acrylic resin film, triacetyl cellulose (TAC) resin film, etc.
基板１０の表面１０ａに、例えば、疎水部１２ｂを直線状に形成し、親水部１２ａと疎水部１２ｂにわける。図９（ａ）では疎水部１２ｂがストライプ状に形成されており、最終的にストライブ状のパターンが形成される。
疎水部１２ｂの形成方法は、特に限定されるものではなく、疎水インクを塗布して形成してもよい。この場合、グラビア印刷等の各種の印刷方法を用いることができる。
親水部１２ａは、基板１０の表面１０ａになる。このため、表面エネルギーを変えるためにＵＶオゾン処理等の表面処理を基板１０の表面１０ａに施しておいてもよい。
これ以外にも、基板１０の表面１０ａに所定の波長の光、例えば、紫外光（ＵＶ光）により、親水性の程度が変化する機能を有する撥水剤を塗布しておく。そして、親水部１２ａとなる領域に紫外光（ＵＶ光）を照射して、基板１０の表面１０ａに親水部１２ａと疎水部１２ｂを形成してもよい。
なお、親水性の程度が変化する機能とは、例えば、親疎水性変換機能のことである。親水性の程度が変化する機能を有する撥水剤としては、光により親水性の程度が変わる公知のものを用いることができる。また、親水性の程度が変化する機能を有する撥水剤としては、光により親水性の程度が変わるものに限定されるものではない。
For example, a hydrophobic portion 12b is linearly formed on the surface 10a of the substrate 10, and is divided into a hydrophilic portion 12a and a hydrophobic portion 12b. In FIG. 9A, the hydrophobic portion 12b is formed in a stripe shape, and finally a stripe pattern is formed.
The method for forming the hydrophobic portion 12b is not particularly limited, and may be formed by applying hydrophobic ink. In this case, various printing methods such as gravure printing can be used.
The hydrophilic portion 12 a becomes the surface 10 a of the substrate 10. Therefore, surface treatment such as UV ozone treatment may be applied to the surface 10a of the substrate 10 in order to change the surface energy.
In addition to this, a water repellent having a function of changing the degree of hydrophilicity is applied to the surface 10a of the substrate 10 by light of a predetermined wavelength, for example, ultraviolet light (UV light). Then, the hydrophilic portion 12a and the hydrophobic portion 12b may be formed on the surface 10a of the substrate 10 by irradiating the region to be the hydrophilic portion 12a with ultraviolet light (UV light).
Note that the function of changing the degree of hydrophilicity is, for example, a hydrophilicity / hydrophobicity conversion function. As the water repellent having a function of changing the degree of hydrophilicity, known water repellents whose degree of hydrophilicity changes depending on light can be used. Further, the water repellent having a function of changing the degree of hydrophilicity is not limited to the one whose degree of hydrophilicity changes by light.
次に、図９（ｂ）に示すように、基板１０の表面１０ａに、表面間力差が０．００５５Ｐａ以上、粘度が２．６ｍＰａ・ｓ以下となる物性値を有する親水性溶液を用いて、６．２μｍ以下の厚さｈの液膜１４を形成する。なお、親水性溶液には、例えば、上述の親水インクのように水系インクを用いることができるが、これに限定されるものではない。親水性溶液は、上述の物性値を有するものであれば、水系インク以外のインクも適宜用いることができる。
液膜１４の形成方法は、特に限定されるものではなく、例えば、厚さを均一にできることから、ワイヤーバーを用いて形成される。これ以外にも、装置コスト、生産コスト等が低いインクジェット法を用いる形成することもできる。
Next, as shown in FIG. 9B, a hydrophilic solution having a physical property value with a surface force difference of 0.0055 Pa or more and a viscosity of 2.6 mPa · s or less is used for the surface 10 a of the substrate 10. A liquid film 14 having a thickness h of 6.2 μm or less is formed. For example, water-based inks such as the above-described hydrophilic ink can be used for the hydrophilic solution, but the present invention is not limited to this. As long as the hydrophilic solution has the above-described physical property values, inks other than water-based inks can be used as appropriate.
The formation method of the liquid film 14 is not specifically limited, For example, since the thickness can be made uniform, it forms using a wire bar. In addition to this, it is also possible to form using an inkjet method with low apparatus cost, production cost, and the like.
液膜１４の形成後、図９（ｃ）に示すように、疎水部１２ｂに対応する疎水領域１４ｂに、薄層化したハジキ部１５が生成する。このハジキ部１５は、液膜１４が上述のように本発明の条件を満たしており、時間経過とともに方向Ｄに伸長する。
これにより、図９（ｄ）に示すように、基板１０上の液膜１４で液体が除去された除去部１６と、除去されていない残存部１８が生じ、疎水部１２ｂに応じたパターンが形成される。図９（ｄ）に示す例では、ストライブ状のパターンが形成される。このように、疎水部１２ｂに応じたパターンが形成されるので、疎水部１２ｂの形成領域を変えることで、種々のパターンを形成することができる。
また、液膜１４に、例えば、導電性粒子が含まれるものを用いた場合、残存部１８を焼成して含まれる液体を蒸発させることで残存部１８を、導電性を有するものとし、残存部１８を配線または電極として利用することができる。パターンを変えることで、配線または電極の形状等を適宜変えることが可能である。しかも、ハジキ部１５のハジキ速度は１８μｍ／ｓ以上であることから、生産性も確保されている。
After the formation of the liquid film 14, as shown in FIG. 9C, a thinned repelling portion 15 is generated in the hydrophobic region 14b corresponding to the hydrophobic portion 12b. The repelling portion 15 has the liquid film 14 that satisfies the conditions of the present invention as described above, and extends in the direction D over time.
As a result, as shown in FIG. 9D, a removed portion 16 from which the liquid has been removed by the liquid film 14 on the substrate 10 and a remaining portion 18 that has not been removed are generated, and a pattern corresponding to the hydrophobic portion 12b is formed. Is done. In the example shown in FIG. 9D, a stripe-like pattern is formed. Thus, since the pattern according to the hydrophobic part 12b is formed, a various pattern can be formed by changing the formation area of the hydrophobic part 12b.
Further, for example, when the liquid film 14 contains conductive particles, the remaining portion 18 is made conductive by baking the remaining portion 18 and evaporating the contained liquid. 18 can be used as a wiring or an electrode. By changing the pattern, the shape of the wiring or electrode can be changed as appropriate. In addition, since the repelling speed of the repelling part 15 is 18 μm / s or more, productivity is also ensured.
本発明は、基本的に以上のように構成されるものである。以上、本発明のパターン形成方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良または変更をしてもよいのはもちろんである。 The present invention is basically configured as described above. As mentioned above, although the pattern formation method of this invention was demonstrated in detail, this invention is not limited to the said embodiment, Of course, in the range which does not deviate from the main point of this invention, various improvement or a change may be carried out. is there.
１０ 基板
１０ａ 表面
１２ａ 親水部
１２ｂ 疎水部
１４ 液膜
１４ａ 親水領域
１４ｂ 疎水領域
１５ ハジキ部
１６ 除去部
１８ 残存部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Substrate 10a Surface 12a Hydrophilic part 12b Hydrophobic part 14 Liquid film 14a Hydrophilic area 14b Hydrophobic area 15 Repelling part 16 Removal part 18 Remaining part
Claims (5)
前記基板の表面に親水性溶液を、６．２μｍ以下の厚さに形成する工程を有し、
前記親水性溶液が塗布された状態において、前記親水部と前記疎水部との表面間力差が０．００５５Ｐａ以上であり、
前記親水性溶液は、粘度が２．６ｍＰａ・ｓ以下であることを特徴とするパターン形成方法。 A pattern forming method for forming a pattern on the surface of a substrate having a hydrophilic part and a hydrophobic part on a surface,
Forming a hydrophilic solution on the surface of the substrate to a thickness of 6.2 μm or less;
In the state where the hydrophilic solution is applied, the difference in surface force between the hydrophilic part and the hydrophobic part is 0.0055 Pa or more,
The method for forming a pattern, wherein the hydrophilic solution has a viscosity of 2.6 mPa · s or less.
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