JP4098039B2 - パターン形成基材およびパターン形成方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液滴が対象面上に吐出されることで所定のパターンが形成されるパターン形成基材およびパターン形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、回路基板の配線パターンをインクジェット技術によって形成することが行なわれている。インクジェット技術を用いれば、配線パターンを基板上に直接形成できるので、従来のリソグラフィを用いた印刷技術のように、真空成膜→フォトリソ→エッチング→レジスト剥離工程といったコストのかかる工程を省略でき、その結果、安価に回路基板を作成することができるという効果を奏する。
【０００３】
ところで、インクジェットを用いて配線パターンを形成する場合、配線材料を含む流動状のインク（液滴）を吐出し、基板上の所定の位置に着弾させて配線パターンを形成している。このように、液滴を吐出して基板に着弾させた場合、基板表面の特性から着弾した液滴が拡がり過ぎたり、分離したりする虞がある。このため、所望する配線パターンを得ることができないという問題が生じる。
【０００４】
そこで、着弾した液滴が拡がり過ぎたり、分離したりすることを極力抑えて、所望する配線パターンを形成することのできる方法が、例えば、特開平１１−２０４５２９号公報に開示されている。
【０００５】
上記公報に開示された技術では、予め、配線パターンとなり得る領域を液滴と親和性を有するように、また、他の領域を液滴と非親和性を有するように基板表面を改質し、基板上の液滴と親和性を有する領域（パターン形成領域）に液滴を吐出し、配線パターンを形成している。この場合、パターン形成領域以外が液滴と非親和性の領域となっているので、基板上のパターン形成領域上に着弾された液滴は、該パターン形成領域を越えて拡がることはない。
【０００６】
また、上記公報に開示された技術では、着弾された液滴が分離したりしないように、液滴同士の一部が重なるように、液滴をパターン形成領域に着弾させている。これにより、基板に着弾した液滴が分離したりするのを防止している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
インクジェット法では、液滴が基板に着弾する際に液滴が飛び散ることにより着弾位置以外の領域に付着することがあるが、上記公報に開示されたパターン形成方法を用いた場合、形成したいパターンの全域に滴下する必要があるため、液滴が飛び散ることが許されない領域の近傍にも滴下する必要があり、飛び散った配線材料が付着してはならない領域に付着する虞がある。例えば、ＴＦＴのソース・ドレイン電極の形成時に液滴がチャネル部分に付着すれば、所望するＴＦＴの性能を得ることができないという問題が生じる。つまり、ＴＦＴの歩留りの低下を招くことになる。
【０００８】
したがって、上記公報に開示されたパターン形成方法では、所望する特性の配線パターンを得ることができないことがあり、結果として、配線パターンの歩留りの低下を招くという問題が生じる。
【０００９】
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、液滴が付着してはならない領域に該液滴を付着させないようにして、所望する特性の配線パターンを形成することのできるパターン形成基材およびパターン形成方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明のパターン形成基材は、液滴が対象面上に吐出されることで所定のパターンが形成されるパターン形成基材において、上記液滴が対象面上に接触したときの接触角が第１接触角の第１領域と、この第１領域と隣接し、上記第１接触角よりも小さな第２接触角の第２領域とが上記対象面上に形成され、上記第２領域は、液滴が着弾したときに、該液滴が所定の方向に移動するように表面処理されていることを特徴としている。
【００１１】
上記の構成によれば、第２領域に着弾された液滴が所定の方向に移動するようになるので、液滴の着弾位置を通常の着弾位置よりも離れた位置に設定することができる。ここで、通常の着弾位置とは、液滴が着弾したときに、第２領域の全方向に液滴が移動可能となる位置を示す。
【００１２】
これにより、通常の着弾位置近傍に、液滴が付着してはならない領域があるような場合に、該領域から離れた位置に液滴の着弾位置を設定することが可能となるので、液滴が付着してはならない領域に該液滴を付着させることを防止することができる。
【００１３】
したがって、液滴が付着してはならない領域に液滴が付着することによる不具合、例えば所望する特性の配線パターン（ＴＦＴ）を得ることができないという問題を解消することが。つまり、所望する特性の配線パターンの歩留りを向上させることが可能となる。
【００１４】
また、着弾した液滴の、上記第２領域における液滴の移動方向側端の幅を第１ライン幅Ｌ1、該第２領域における液滴の移動方向とは反対方向側端の幅を第２ライン幅Ｌ2、第１領域における液滴の第１接触角をθ1、第２領域における液滴の第２接触角をθ2、液滴径をＤとしたとき、以下の（１）式を満たすように、上記第１ライン幅Ｌ1と第２ライン幅Ｌ2とを設定してもよい。
【００１５】
Ｌ1＞Ｄ／｛１＋２（ｃｏｓθ2−ｃｏｓθ1）｝
且つ、
Ｌ2＜Ｄ／｛１＋２（ｃｏｓθ2−ｃｏｓθ1）｝ ・・・・（１）
この場合、上記（１）式を満たすように、第１ライン幅と第２ライン幅が設定されることで、着弾した液滴を所定の方向、すなわち、第２領域の第２ライン幅側の領域から第１ライン幅側の領域へと移動させることができる。
【００１６】
このように、液滴の着弾位置におけるライン幅を（１）式を満たすように規定すれば、液滴が付着してはならない領域から離れた位置であっても、液滴の着弾位置にしても十分に配線を形成することが可能となる。
【００１７】
したがって、液滴が付着してはならない領域に液滴を付着させることがなくなるので、形成されるパターンの特性を低下させることがないので、パターン形成の歩留りを向上させることができる。
【００１８】
さらに、上記第１領域の液滴に対する接触角を第１接触角θ1、着弾した液滴の該第２領域における一方側の領域の液滴に対する接触角を第２接触角θ2、他方側の領域の液滴に対する接触角を第３接触角θ3、上記第２領域の幅をライン幅Ｌ、液滴の径を液滴径Ｄとしたとき、以下の（２）式を満たすように、上記の各接触角を設定すると共に、上記第１領域と、第２領域の２つの領域との３つの領域を跨ぐ位置を液滴の着弾位置に設定してもよい。
【００１９】
Ｌ×｛１＋２（ｃｏｓθ3−ｃｏｓθ1）｝＜Ｄ＜Ｌ×｛１＋２（ｃｏｓθ2−ｃｏｓθ1）｝ ・・・・・・・・（２）
この場合、（２）式を満たすように、各領域における各接触角が設定されているので、第２領域のライン幅を変化させることなく、３つの領域を跨ぐように着弾した液滴を所定方向に移動させることができる。例えば、第２接触角θ２が第３接触角θ3よりも小さい場合には、第２領域において、着弾した液滴は第３接触角θ3の領域側よりも第２接触角θ2の領域側に多く移動する。ここで、第３接触角θ3が第１領域の第１接触角θ1と同じ大きさであれば、液滴は第３接触角θ3の領域で弾かれて、第２接触角θ2の領域側にのみ移動することになる。
【００２０】
このように、液滴の着弾位置におけるライン幅を（１）式を満たすように規定すれば、液滴が付着してはならない領域から離れた位置であっても、液滴の着弾位置にしても十分に配線を形成することが可能となる。
【００２１】
したがって、液滴が付着してはならない領域に液滴を付着させることがなくなるので、形成されるパターンの特性を低下させることがなく、この結果、パターン形成の歩留りを向上させることができるという効果を奏する。
【００２２】
本発明のパターン形成方法は、以上のように、上記パターン形成基材上に液滴を吐出することを特徴としている。
【００２３】
上記の構成によれば、パターン形成基材上に着弾された液滴の移動方向を制御することができるので、液滴が付着してはならない領域から離れた位置を液滴の着弾位置に設定することができる。
【００２４】
したがって、液滴が付着してはならない領域に付着することによる不具合、例えば配線パターンの歩留りの低下を防止することができる。
【００２５】
また、対象面上に、離散的に付着させた液滴同士をつなげて連続したパターンを形成してもよい。
【００２６】
この場合、液滴の吐出数を必要最小限にすることが可能となるので、タクトタイムの減少、液滴を吐出する機構の長寿命化を図ることが可能となる。
【００２７】
上記液滴の吐出にインクジェットヘッドを用いてもよい。
【００２８】
この場合、液滴を吐出するための機構として、プリンタ等に用いられる汎用のインクジェットヘッドを流用することができるので、パターン形成のための装置を安価に製造することができる。
【００２９】
上記第１領域および第２領域は、ほぼフラットに形成してもよい。
【００３０】
この場合、ほぼフラットとは、第１領域と第２領域との段差が、形成されるパターン厚みと比べて非常に小さい状態をいう。このようにすることで、第１領域と第２領域との液滴に対する親和性の差を明確にするためにバンクを形成する必要がないので、パターン形成の工程数を短縮することができる。
【００３１】
液滴が導電性粒子を含むようにしてもよい。
【００３２】
この場合、液滴を吐出して形成されるパターンが配線パターンとなるので、線幅、線厚のバラツキのない配線パターンを形成することができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施の形態について説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態では、液晶パネルの製造工程のうち、ＴＦＴ（Thin Film Transistor)のソース・ドレイン配線のパターン形成方法について説明する。
【００３４】
まず、本発明のパターン形成方法を実現するためのパターン形成装置について、以下に説明する。
【００３５】
本実施の形態にかかるパターン形成装置は、図３に示すように、パターン形成の対象面を有するパターン形成基材としての基板１１を載置するステージ１２を備え、このステージ１２上に、該基板１１上に対して配線材料を含む流動状のインク（液滴）を吐出する液滴吐出手段としてのインクジェットヘッド１３と、インクジェットヘッド１３をｙ方向に移動させるｙ方向駆動部１４およびｘ方向に移動させるｘ方向駆動部１５とが設けられている。
【００３６】
また、上記パターン形成装置には、インクジェットヘッド１３に液滴を供給する液滴供給システム１６および液配管１８と、インクジェットヘッド１３の吐出制御、ｙ方向駆動部１４、ｘ方向駆動部１５の駆動制御等の各種制御を行なう装置コントロールユニット１７とが設けられている。
【００３７】
上記インクジェットヘッド１３と液滴供給システム１６との間には、液配管１８が設けられており、液滴供給システム１６によってインクジェットヘッド１３への液滴の供給制御が行なわれる。
【００３８】
また、上記インクジェットヘッド１３、ｙ方向駆動部１４およびｘ方向駆動部１５と装置コントロールユニット１７との間には、信号ケーブル（図示せず）が設けられており、装置コントロールユニット１７によって、インクジェットヘッド１３の液滴の吐出制御、ｙ方向駆動部１４、ｘ方向駆動部１５の駆動制御が行なわれる。
【００３９】
すなわち、上記装置コントロールユニット１７から、基板１１への配線パターン情報（塗布位置情報）をｙ方向駆動部１４、ｘ方向駆動部１５と連動してインクジェットヘッド１３のドライバー（図示せず）に吐出情報が入力され、目的位置に目的量の液滴を供給するようになっている。これにより、基板１１の全領域に対して、液滴を滴下することが可能となる。
【００４０】
上記インクジェットヘッド１３としては、電圧を印加すると変形する圧電素子を使用し、瞬間的にインク室の液圧を高めることでノズルから液体（液滴）を押し出すピエゾ方式のインクジェットヘッドや、ヘッドに取り付けたヒータによって、液体内に気泡を発生させ、液体を押し出すサーマル方式のインクジェットヘッドが使用される。何れの方式のインクジェットヘッドであっても、圧電素子やヒータに印加する電圧に応じて、吐出する液滴径を調整することができる。
【００４１】
本実施の形態では、上述したパターン形成装置において、インクジェットヘッド１３として、５５μｍ径の複数ノズルを備えたピエゾ駆動型インクジェットヘッドを用いて、駆動電圧波形を変化させることにより、吐出液滴径を５０μｍから７５μｍまで変化させるようになっている。
【００４２】
上記基板１１のパターン形成面の対象面となる表面に、図１（ａ）（ｂ）に示すように、液滴８と親液性を示す親水ライン（第２領域）６と、液滴８と撥液性を示す撥水領域（第１領域）７とが形成される。親水ライン６と撥水領域７との形成方法については、後述する。図１（ａ）は、液滴８が基板１１に着弾する前の状態を示す側面図であり、図１（ｂ）は、液滴８が基板１１上に着弾した直後の状態を示す平面図である。上記親水ライン６と撥水領域７とは、後述するように、化学的な処理が施されて得られるものであるので、基板１１上でほぼフラットな状態となっている。このため、従来のようにバンクを形成して、配線パターンを形成する場合に比べて、製造工程数を減らすことができる。
【００４３】
ここで、図２（ａ）には、上記撥水領域７の液滴に対する接触角（第１接触角）θ1が示され、図２（ｂ）には、上記親水ライン６の液滴に対する接触角（第２接触角）θ2が示される。このように、撥水領域７は、親水ライン６よりも液滴に対する接触角が大きく、液滴との濡れ性が低い、つまり、液滴との親和性が低い特性を有する領域であり、逆に、親水ライン６は、撥水領域７よりも液滴に対する接触角が小さく、液滴との濡れ性が高い、つまり、液滴との親和性が高い特性を有する領域である。
【００４４】
さらに、撥水領域７と親水ライン６との特性を明確にすれば、撥水領域７は、液滴を弾く撥液性を示すように調整された領域であり、親水ライン６は、液滴と馴染む親液性を示すように調整された領域であることが好ましい。
【００４５】
したがって、液滴に対して親液性の領域（親水ライン６）と撥液性の領域（撥水領域７）とを基板１１上に設けることで、撥水領域７に着弾された液滴は弾かれて該撥水領域７に隣接する親水ライン６に移動し、該親水ライン６上を拡がるように移動する。
【００４６】
本願発明は、親水ライン６と撥水領域７を基板１１上に設けることを前提とし、親水ライン６上での液滴の拡がる方向を制御するように、親水ライン６の形状が設定されている。
【００４７】
すなわち、本実施の形態において、上記親水ライン６は、図１（ｂ）に示すように、基板１１上に着弾した液滴８の一方端側（図の矢印Ｃ方向側）のライン幅Ｌ１（第１ライン幅）が他方端側（図の矢印Ｃ方向の反対方向側）のライン幅Ｌ２（第２ライン幅）よりも大きくなるように設定されている。ここで、上記の各ライン幅を以下の（１）式を満たすように設定することで、親水ライン６において液滴が移動する方向を制御することができる。
Ｌ1＞Ｄ／｛１＋２（ｃｏｓθ2−ｃｏｓθ1）｝
Ｌ2＜Ｄ／｛１＋２（ｃｏｓθ2−ｃｏｓθ1）｝ ・・・・（１）
ここで、Ｄ：液滴径
θ1：第１接触角
θ2：第２接触角
である。
【００４８】
上記（１）式の求め方について、以下に説明する。
【００４９】
上記のように、親水ライン６と撥水領域７、すなわち親撥水パターンが形成された基板１１に液滴８を滴下することによるパターン形成を行なう際に、滴下した液滴８がパターン状に変形する場合と、変形しない場合とが考えられる。そこで、着弾後の液滴８は、より低いエネルギー状態の形状に変形することから、エネルギー変化を計算し、親水ライン６のライン幅Ｌに対してあらかじめ液滴８の径Ｄをコントロールすることにより、良好なパターン形成を行なうことが可能となる。
【００５０】
まず、図１（ａ）のように直径Ｄの液滴８が、両側を撥水領域７に挟まれたライン幅Ｌの等幅の親水ライン６上に滴下された場合を考える。前記液滴８が図２（ａ）のように撥水領域７に滴下された場合の接触角をθ1、親水領域７に滴下された場合の接触角をθ2とすると、両側を撥水領域７に挟まれたライン幅Ｌの等幅の親水ライン６上に滴下された場合、接触角はカッシーの接触角θc（θ1＞θc＞θ2）をとると仮定する。また、液滴８の表面エネルギーをγとし、滴下された液滴８の半径がｘだけ収縮し親水ライン６に沿って伸びる間に、
液滴８の変形に伴い消費されるエネルギーΔＷは、
ΔＷ＝２Ｄγ（ｃｏｓθ2−ｃｏｓθ1）ｘ
と近似することができる。
【００５１】
変形によって増加する表面積をΔＳとすると、変形によって増加する液滴８の表面エネルギーγΔＳは
γΔＳ＝γ（Ｄ−Ｌ）Ｄｘ／Ｌ
と近似することができる。
【００５２】
したがって、上記二つの和で表されるすべてのエネルギー変化ΔＥは、
ΔＥ＝γ｛Ｄ−Ｌ−２Ｌ（ｃｏｓθ2−ｃｏｓθ1）｝Ｄｘ／Ｌ
と表すことができる。
【００５３】
ここで、Ｄ−Ｌ−２Ｌ（ｃｏｓθ2−ｃｏｓθ1）＞０、すなわち
Ｌ＜Ｄ／｛１＋２（ｃｏｓθ2−ｃｏｓθ1）｝のとき、
液滴８の変形に対してΔＥは単調増加となるため、変形は生じない。
【００５４】
また、Ｄ−Ｌ−２Ｌ（ｃｏｓθ2−ｃｏｓθ1）＜０、すなわち
Ｌ＞Ｄ／｛１＋２（ｃｏｓθ2−ｃｏｓθ1）｝
液滴８の変形に対してΔＥは単調減少となるため、すべて親水ライン６に入るまで、液滴は変形し続ける。
【００５５】
例えば、第２接触角θ2が０°、第１接触角θ1が９０°のときは、Ｄ＜３Ｌとなり、親水ラインの線幅の３倍までの径の液滴を使用しても配線を適切に形成できることになる。つまり、この場合、液滴径の１／３の線幅の配線を形成することができることになる。
【００５６】
また、第２接触角θ2が０°、第１接触角θ1が１８０°のときは、Ｄ＜５Ｌとなり、親水ラインの線幅の５倍までの径の液滴を使用しても配線を適切に形成できることになる。つまり、この場合、液滴径の１／５の線幅の配線を形成することができることになる。
【００５７】
上記（３）式から、Ｌ＞Ｄ／｛１＋２（ｃｏｓθ2−ｃｏｓθ1）｝が導かれる。この式から、親水ライン６のライン幅Ｌが、Ｄ／｛１＋２（ｃｏｓθ2−ｃｏｓθ1）｝よりも大きいときに、液滴は該親水ライン６を移動することが可能であることが分かる。逆に、親水ライン６のライン幅Ｌが、Ｄ／｛１＋２（ｃｏｓθ2−ｃｏｓθ1）｝よりも小さいときには、液滴が該親水ライン６を移動することができないことが分かる。
【００５８】
したがって、上記の（１）式のように、親水ライン６の着弾した液滴の前後のライン幅Ｌ１、Ｌ２を設定すれば、着弾した液滴は、Ｄ／｛１＋２（ｃｏｓθ2−ｃｏｓθ1）｝以上の大きさに設定されたライン幅Ｌ1側に移動し、Ｄ／｛１＋２（ｃｏｓθ２−ｃｏｓθ１）｝以下の大きさに設定されたライン幅Ｌ2側には移動しない。つまり、着弾した液滴を一方向にのみ移動させることが可能となる。
【００５９】
上記構成のパターン形成基材を用いたパターン形成方法について、図５（ａ）（ｂ）ないし図１０（ａ）（ｂ）を参照しながら以下に説明する。
【００６０】
図５（ａ）（ｂ）に示すように、ガラス基板２１上にゲート配線パターン２３、ゲートインシュレータ２２、ａ−Ｓｉ／ｎ＋半導体層２４が形成された基板１を用いる。
【００６１】
上記基板１上にソースおよびドレイン配線パターン形状に相当する親水ライン６と撥水領域７とで形成される親撥水パターンを形成するための処理について、図４（ａ）〜図４（ｄ）を参照しながら以下に説明する。
【００６２】
まず、図４（ａ）前記基板１上に、スピンコート法等を用いて、シランカップリング剤などからなる濡れ性変化層２を塗布・乾燥させることで形成する。本実施例では濡れ性変化層２として、フッ素系非イオン界面活性剤であるＺＯＮＹＬＦＳＮ（商品名、デュポン社製）をイソプロピルアルコールに混合して用いた。
【００６３】
次に、図４（ｂ）に示すように、あらかじめクロムなどからなるマスクパターン４および酸化チタンなどからなる光触媒層５が形成されたフォトマスク３を通じてＵＶ露光を行なう。本実施の形態では、光触媒層５は、二酸化チタン微粒子分散体とエタノールの混合物をスピンコート法を用いて塗布した後、１５０℃で熱処理することで形成している。また、露光条件は、水銀ランプ（波長３６５ｎｍ）により７０ｍＷ／ｃｍ２の照度で２分間露光を行なった。
【００６４】
その結果、図４（ｃ）および図４（ｄ）に示すように、ＵＶ露光された部分だけが濡れ性が向上し、親水パターンが形成される。ここで、図６（ａ）（ｂ）に示すように、親水パターンとして、ソース領域２５、ドレイン領域２６が形成される。このソース領域２５、ドレイン領域２６の最も狭い部分のパターン幅２０μｍである。
【００６５】
次に、図７（ａ）（ｂ）に示すように、親撥水パターンを形成した基板１上に配線材料をインクジェット方を用いて液滴２７を滴下することで、ソースおよびドレイン配線を形成する。
【００６６】
ここで、上記液滴８の配線材料は、Ａｇ微粒子を水とエタノールとジエチレングリコールの混合溶剤に分散させたものを用い、粘度はあらかじめ約１０ｃＰに調整している。ここで、本実施の形態において、撥水領域７における液滴の第１接触角θ1は８０°、また、親水ライン６における液滴の第２接触角θ2は１０°である。
【００６７】
次いで、上述したパターン形成装置を用いて、図７（ａ）（ｂ）に示すように、親撥水パターンを形成した基板１上に液体配線材料である液滴２７を吐出液滴径７５μｍで滴下する。液滴２７の着弾位置は、図７（ａ）に示すように、最も狭い部分からパターン幅が広がる部分とした。つまり、液滴２７の着弾位置におけるソース領域２５、ドレイン領域２６は、図１（ｂ）に示すようなライン幅の関係となり、各ライン幅は、上述した（１）式を満たすように設定されている。
【００６８】
このパターン部分に上述した液滴サイズで液滴２７を滴下した場合には、図８（ａ）（ｂ）に示したように、液滴２７は、パターンの広がる方向に流れて拡散し、ソース領域２５の一部をソース配線２９にし、ドレイン領域２６の一部をドレイン配線２８にする。このとき、液滴２７は、パターン幅の最も狭い部分には拡散しない。このよう液滴２７を滴下することで、ＴＦＴのチャネル近傍（半導体層２４近傍）に滴下することなく、定量的に液滴２７を滴下することができるため、飛び散りなどによるチャネル部分における液滴２７に含まれる金属材料の付着による歩留りの低下を防ぐことが可能となる。
【００６９】
次に、液滴径を５０μｍに調整して、パターン幅の最も狭い部分に液滴２７を滴下することで、図９（ａ）（ｂ）に示すように、目的のソース領域２５およびドレイン領域２６の全ての領域に配線材料を満たすことが出来る。
【００７０】
続いて、ソース領域２５、ドレイン領域２６を前記配線材料で満たした状態の基板１を２００℃で乾燥および焼成することで、図１０（ａ）（ｂ）に示すようなソース配線およびドレイン配線が形成される。
【００７１】
上記のように、ソース領域２５およびドレイン領域２６上に、離散的に付着させた液滴同士をつなげて連続したパターン（ソース配線およびドレイン配線）が形成される。これにより、液滴の吐出数を必要最小限にすることが可能となるので、タクトタイムの減少、液滴を吐出する機構の長寿命化を図ることが可能となる。
【００７２】
本実施の形態では、液滴が滴下される親水ライン６のパターン形状としては、図１１（ａ）（ｂ）に示すように、線幅（パターン幅）が連続的に変化する形状を持っており、液滴を着弾させた両端の線幅をそれぞれＬ１、Ｌ２とするとＬ１は３５μｍ、Ｌ２は２０μｍである。この場合の液滴径と線幅に対する拡散結果は以下の表１に示す通りである。
【００７３】
【表１】
【００７４】
表１を参照し、液滴径・線幅を最適にすることで、着弾後の液滴の拡散方向を制御することが可能であることが分かる。
【００７５】
また、本実施の形態では、図１１（ａ）（ｂ）に示したようにパターン幅が連続的に変わる形状としたが、図１１（ｃ）のようにステップ状にパターン幅を変化させてもよい。また、図１１（ｄ）のようにパターン形状が折れ曲がった形状をしていてもよく。図１１（ｃ）（ｄ）は、図１１（ａ）（ｂ）同様の効果を得ることができる。
【００７６】
また、図１２に示すように、着弾位置においてパターンが分岐しているような形状をしている場合でも、線幅（ライン幅）Ｌ1、Ｌ2が上記の（１）式を満たしていれば（例えば液滴径７５μｍ、Ｌ1＝３５μｍ、Ｌ2＝２０μｍ）であれば、着弾後の液滴はＬ１の方向のみに拡散する。
【００７７】
さらに、図１３に示すように、着弾位置においてパターンが分岐しているような形状をしている場合であって、すべての方向の線幅が異なる場合でも、線幅（ライン幅）Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3のうち２つの線幅同士が上記の（１）式を満たす方向のみに拡散は生じる（例えば液滴径７５μｍ、Ｌ1＝３５μｍ、Ｌ2＝１５μｍ、Ｌ3＝２０μｍの場合はＬ1の方向のみに、液滴径７５μｍ、Ｌ1＝３５μｍ、Ｌ2＝１５μｍ、Ｌ3＝３０μｍの場合は、Ｌ1およびＬ3の方向拡散する）。
【００７８】
以上のように、液滴が基板１１上の対象面上に接触したときの接触角が第１接触角の第１領域（撥水領域７）と、この撥水領域７と隣接し、上記第１接触角よりも小さな第２接触角の第２領域（親水ライン６）とが上記対象面上に形成され、上記親水ライン６は、液滴８が着弾したときに、該液滴８が所定の方向に移動するように表面処理されていることにより、以下のような作用効果を奏する。
【００７９】
上記親水ライン６に着弾された液滴８が所定の方向に移動するようになるので、液滴８の着弾位置を通常の着弾位置よりも離れた位置に設定することができる。ここで、通常の着弾位置とは、液滴８が着弾したときに、親水ライン６の全方向に液滴が移動可能となる位置を示す。
【００８０】
これにより、通常の着弾位置近傍に、液滴８が付着してはならない領域があるような場合に、該領域から離れた位置に液滴８の着弾位置を設定することが可能となるので、液滴８が付着してはならない領域に該液滴８を付着させることを防止することができる。
【００８１】
したがって、液滴８が付着してはならない領域に液滴が付着することによる不具合、例えば所望する特性の配線パターン（ＴＦＴ）を得ることができないという問題を解消することが。つまり、所望する特性の配線パターンの歩留りを向上させることが可能となる。
【００８２】
具体的には、図１（ｂ）に示すように、着弾した液滴８の、上記親水ライン６における液滴８の移動方向側端の幅を第１ライン幅Ｌ1、該第２領域における液滴の移動方向とは反対方向側端の幅を第２ライン幅Ｌ2、第１領域における液滴の第１接触角をθ1、第２領域における液滴の第２接触角をθ2、液滴径をＤとしたとき、以下の（１）式を満たすように、上記第１ライン幅Ｌ1と第２ライン幅Ｌ2とを設定すればよい。
【００８３】
Ｌ1＞Ｄ／｛１＋２（ｃｏｓθ2−ｃｏｓθ1）｝
且つ、
Ｌ2＜Ｄ／｛１＋２（ｃｏｓθ2−ｃｏｓθ1）｝ ・・・・（１）
この場合、上記（１）式を満たすように、第１ライン幅と第２ライン幅が設定されることで、着弾した液滴を所定の方向、すなわち、親水ライン６の第２ライン幅側の領域から第１ライン幅側の領域へと移動させることができる。
【００８４】
このように、液滴８の着弾位置におけるライン幅を（１）式を満たすように規定すれば、液滴８が付着してはならない領域から離れた位置を、該液滴８の着弾位置にしても十分に配線を形成することが可能となる。
【００８５】
したがって、液滴８が付着してはならない領域に液滴を付着させることがなくなるので、形成される配線パターンの特性を低下させることがないので、配線パターン形成の歩留りを向上させることができる。
【００８６】
〔実施の形態２〕
本実施の形態にかかるパターン形成基材のパターン形成面側には、図１４に示すように、液滴の接触角が第１接触角の第１領域としての撥水領域７と、液滴の接触角が第２接触角の第２領域としての親水ライン６ａと、液滴の接触角が第２接触角よりも大きい第３接触角の第３領域としての親水ライン６ｂとが形成されている。
【００８７】
ここで、第１接触角θ1＞第３接触角θ3＞第２接触角θ2とする。つまり、第２接触角θ２の第２領域が液滴に対する濡れ性が一番高いことになる。
【００８８】
図１４に示すように、親水ライン６ａ、親水ライン６ｂ共にライン幅はＬとし、滴下する液滴径はＤとする。
【００８９】
そして、以下の（２）式を満たすように、各接触角を調整すれば、液滴の移動方向を制御することが可能となる。
Ｌ×｛１＋２（ｃｏｓθ3−ｃｏｓθ1）｝≦Ｄ≦Ｌ×｛１＋２（ｃｏｓθ2−ｃｏｓθ1）｝ ・・・・・・・・（２）
上記（２）式の右辺は、前記実施の形態１で説明した（３）式、すなわち、Ｄ＜Ｌ｛１＋２（ｃｏｓθ2−ｃｏｓθ1）｝…（３）と同じであり、撥水領域７と親水ライン６ａとの間での液滴の移動を規定したものである。つまり、この右辺を満たすように第２接触角と第１接触角とが調整されれば、液滴は親水ライン６ａのみに拡がる。
【００９０】
また、（２）式の左辺は、撥水領域７と親水ライン６ｂとの間での液滴の移動を規定したものである。つまり、この左辺を満たすように第３接触角と第２接触角とが調整されれば、液滴は親水ライン６ｂに拡がらない。しかしながら、撥水領域７と親水ライン６ｂとの関係も、上記（２）式の右辺のような関係になれば、液滴は親水ライン６ｂに拡がる。
【００９１】
したがって、上記（２）式を満たすように、各接触角を調整すれば、パターン形成基材上に着弾した液滴は、親水ライン６ａのみに拡がることになるので、前記実施の形態１のように、親水ライン６の幅を変える必要はない。但し、液滴８は、中心がほぼ親水ライン６ａと親水ライン６ｂとの境界に位置するように着弾する必要がある。
【００９２】
ここで、上記パターン形成基材を用いて、ＴＦＴ液晶ディスプレイパネルのソースおよびドレイン配線パターンを形成する方法について以下に説明する。
【００９３】
図１５（ａ）（ｂ）に示すように、ガラス基板３１上にゲート配線パターン３３、ゲートインシュレータ３２、ａ−Ｓｉ／ｎ＋半導体層３４が形成された基板１を用いる。
【００９４】
まず、図１５（ａ）（ｂ）に示す基板１上に、前記実施の形態１と同様の方法で、ソースおよびドレイン配線となるべきパターンの親撥水パターンニング処理を施す。ただし、露光条件は、ＴＦＴから遠い領域（第１露光領域）は水銀ランプ（波長３６５ｎｍ）により７０ｍＷ／ｃｍ２の照度で１分間露光を行ない、また、ＴＦＴ近傍の領域（第２露光領域）は２分間の露光を行なっている。ここで、図１６（ａ）（ｂ）に示すように、親水パターンとしてのソース領域３５、ドレイン領域３６が形成される。これらの各領域のパターン幅は、３５μｍであり均一である。
【００９５】
なお、上記ソース領域３５は、濡れ性の高い第１ソース領域３５ａと、該第１ソース領域３５ａよりも濡れ性の低い第２ソース領域３５ｂとで構成される。また、上記ドレイン領域３６も、ソース領域３５と同様に、濡れ性の高い第１ドレイン領域３６ａと、該第１ドレイン領域３６ａよりも濡れ性の低い第２ドレイン領域３６ｂとで構成される。第１ソース領域３５ａと第１ドレイン領域３６ａとの濡れ性は同じとし、第２ソース領域３５ｂと第２ドレイン領域３６ｂとの濡れ性は同じとする。
【００９６】
次に、親撥水パターンを形成した基板１上に、図１７（ａ）（ｂ）に示すように、配線材料としての液滴３７をインクジェット方式を用いて滴下することで、ソースおよびドレイン配線を形成する。ここで用いた液滴、インクジェットヘッドおよび装置は、前記実施の形態１で説明したものと同様である。
【００９７】
ここで、液滴３７を撥水領域上に滴下した場合の第１接触角は８０°、液滴３７を第２ソース領域３５ｂおよび第２ドレイン領域３６ｂからなる親水パターン（第２露光領域）上に滴下した場合の第３接触角は４５°、液滴３７を第１ソース領域３５ａおよび第１ドレイン領域３６ａからなる親水パターン（第１露光領域）上に滴下した場合の第２接触角は１０°である。
【００９８】
上記インクジェット装置を用いて、図１７（ａ）（ｂ）に示すように、親撥水パターンを形成した基板１上に液滴３７を吐出液滴径７５μｍで滴下する。液滴の３７着弾位置は、図１７（ａ）（ｂ）に示すように、第１露光領域と第２露光領域の境界近傍とした。つまり、液滴３７の着弾位置におけるソース領域３５、ドレイン領域３６は、図１４に示すような濡れ性、すなわち液滴３７の接触角の関係となり、各接触角は、上述した（２）式を満たすように設定されている。
【００９９】
この部分にこの液滴サイズで滴下した場合には、図１８（ａ）（ｂ）に示したように、液滴３７は第１露光領域である第１ソース領域３５ａおよび第１ドレイン領域３６ａの方向に流れて拡散し、ソース配線３８およびドレイン配線３９を形成し、第２露光領域である第２ソース領域３５ｂおよび第２ドレイン領域３６ｂには拡散しない。このように配線材料を滴下することで、ＴＦＴのチャネル近傍に滴下することなく、定量的に配線材料を滴下することができるため、飛び散りなどによるチャネル部分における金属材料の付着による歩留りの低下を防ぐことが可能となる。
【０１００】
次に、液滴径を５０μｍに調整して、パターン幅の最も狭い部分に滴下することで、図１９（ａ）（ｂ）に示すように、目的のソース配線３８およびドレイン配線３９すべての領域に液体材料を満たすことが出来る。
【０１０１】
最後に、前記配線材料を滴下した基板１を２００℃で乾燥および焼成することで、ソースおよびドレイン配線が完成する。
【０１０２】
線幅が３５μｍの場合の液滴の拡散については、以下の表２に示すような結果が得られた。
【０１０３】
【表２】
【０１０４】
また、本実施の形態では、パターン幅は一定とし、着弾液滴の両端の接触角が異なるように設定しているが、パターン幅を変化させても同様の効果がある。またパターンは一直線状であっても折れ曲がった形状でもかまわない。また、三分岐以上の分岐形状となっていても同様の効果がある。
【０１０５】
上記の構成であっても、着弾した液滴の移動方向を制御することが可能となるので、前記実施の形態１と同様の効果を奏する。
【０１０６】
しかも、パターン形成基材としての基板１１上において、図１４に示すように、濡れ性に応じた領域（撥水領域７、親水ライン６ａ、親水ライン６ｂ）が形成され、これら３つの領域を跨ぐように液滴が着弾するようになっている。
【０１０７】
具体的には、上記撥水領域７の液滴に対する接触角を第１接触角θ１、親水ライン６ａの液滴に対する接触角を第２接触角θ２、親水ライン６ｂの液滴に対する接触角を第３接触角θ３、上記親水ライン６ａ、６ｂの幅をライン幅Ｌ、液滴の径を液滴径Ｄとしたとき、以下の（２）式を満たすように、上記の各接触角を設定すればよい。
【０１０８】
Ｌ×｛１＋２（ｃｏｓθ3−ｃｏｓθ1）｝＜Ｄ＜Ｌ×｛１＋２（ｃｏｓθ2−ｃｏｓθ1）｝ ・・・・・・・・（２）
この場合、（２）式を満たすように、各領域における各接触角が設定されているので、親水ライン６ａ、６ｂのライン幅を変化させることなく、３つの領域を跨ぐように着弾した液滴を所定方向に移動させることができる。例えば、第２接触角θ2が第３接触角θ3よりも小さい場合には、親水ライン６ａ、６ｂにおいて、着弾した液滴は第３接触角θ3の親水ライン６ｂ側よりも第２接触角θ2の親水ライン６ｂ側に多く移動する。ここで、第３接触角θ3が撥水領域７の第１接触角θ1と同じ大きさであれば、液滴は第３接触角θ3の親水ライン６ｂで弾かれて、第２接触角θ2の親水ライン６ａ側にのみ移動することになる。
【０１０９】
このように、液滴の着弾位置におけるライン幅を（２）式を満たすように規定すれば、液滴が付着してはならない領域から離れた位置であっても、液滴の着弾位置にしても十分に配線を形成することが可能となる。
【０１１０】
したがって、液滴が付着してはならない領域に液滴を付着させることがなくなるので、形成されるパターンの特性を低下させることがないので、パターン形成の歩留りを向上させることができる。
【０１１１】
なお、上記の各実施の形態においては、配線形成に用いた液体配線材料（液滴）は、Ａｇ微粒子を水とエタノールとジエチレングリコールの混合溶剤に分散させたものを使用していたので、親液性を親水性、撥液性を撥水性と表現し記載しているが、例えば、液滴の配線材料を混合する溶剤が水系ではなく油系であってもよい。この場合には、親液性を親油性、撥液性を撥油性と表現すればよい。
【０１１２】
また、上記の各実施の形態では、液滴をパターン形成基材である基板１１に吐出するための機構として、インクジェットヘッドを利用したインクジェット方式を用いた例について説明したが、これに限定されるものではなく、液滴径が制御でき吐出できる機構であればよい。例えば、ディスペンサ方式等がある。
【０１１３】
また、インクジェットヘッドも、ピエゾ型に限定されるものではなく、バブルジェット（登録商標）のようなサーマル型であってもよい。
【０１１４】
【発明の効果】
以上のように、本発明のパターン形成基材は、液滴が対象面上に吐出されることで所定のパターンが形成されるパターン形成基材において、上記液滴が対象面上に接触したときの接触角が第１接触角の第１領域と、この第１領域と隣接し、上記第１接触角よりも小さな第２接触角の第２領域とが上記対象面上に形成され、上記第２領域は、液滴が着弾したときに、該液滴が所定の方向に移動するように表面処理されている構成である。
【０１１５】
それゆえ、第２領域に着弾された液滴が所定の方向に移動するようになるので、液滴の着弾位置を通常の着弾位置よりも離れた位置に設定することができる。ここで、通常の着弾位置とは、液滴が着弾したときに、第２領域の全方向に液滴が移動可能となる位置を示す。
【０１１６】
これにより、通常の着弾位置近傍に、液滴が付着してはならない領域があるような場合に、該領域から離れた位置に液滴の着弾位置を設定することが可能となるので、液滴が付着してはならない領域に該液滴を付着させることを防止することができる。
【０１１７】
したがって、液滴が付着してはならない領域に液滴が付着することによる不具合、例えば所望する特性の配線パターン（ＴＦＴ）を得ることができないという問題を解消することが。つまり、所望する特性の配線パターンの歩留りを向上させることが可能となるという効果を奏する。
【０１１８】
また、着弾した液滴の、上記第２領域における液滴の移動方向側端の幅を第１ライン幅Ｌ1、該第２領域における液滴の移動方向とは反対方向側端の幅を第２ライン幅Ｌ2、第１領域における液滴の第１接触角をθ1、第２領域における液滴の第２接触角をθ2、液滴径をＤとしたとき、以下の（１）式を満たすように、上記第１ライン幅Ｌ1と第２ライン幅Ｌ2とを設定してもよい。
【０１１９】
Ｌ1＞Ｄ／｛１＋２（ｃｏｓθ2−ｃｏｓθ1）｝
且つ、
Ｌ2＜Ｄ／｛１＋２（ｃｏｓθ2−ｃｏｓθ1）｝ ・・・・（１）
この場合、上記（１）式を満たすように、第１ライン幅と第２ライン幅が設定されることで、着弾した液滴を所定の方向、すなわち、第２領域の第２ライン幅側の領域から第１ライン幅側の領域へと移動させることができる。
【０１２０】
このように、液滴の着弾位置におけるライン幅を（１）式を満たすように規定すれば、液滴が付着してはならない領域から離れた位置であっても、液滴の着弾位置にしても十分に配線を形成することが可能となる。
【０１２１】
したがって、液滴が付着してはならない領域に液滴を付着させることがなくなるので、形成されるパターンの特性を低下させることがないので、パターン形成の歩留りを向上させることができるという効果を奏する。
【０１２２】
さらに、上記第１領域の液滴に対する接触角を第１接触角θ1、着弾した液滴の該第２領域における一方側の領域の液滴に対する接触角を第２接触角θ2、他方側の領域の液滴に対する接触角を第３接触角θ3、上記第２領域の幅をライン幅Ｌ、液滴の径を液滴径Ｄとしたとき、以下の（２）式を満たすように、上記の各接触角を設定すると共に、上記第１領域と、第２領域の２つの領域との３つの領域を跨ぐ位置を液滴の着弾位置に設定してもよい。
【０１２３】
Ｌ×｛１＋２（ｃｏｓθ3−ｃｏｓθ1）｝＜Ｄ＜Ｌ×｛１＋２（ｃｏｓθ2−ｃｏｓθ1）｝ ・・・・・・・・（２）
この場合、（２）式を満たすように、各領域における各接触角が設定されているので、第２領域のライン幅を変化させることなく、３つの領域を跨ぐように着弾した液滴を所定方向に移動させることができる。例えば、第２接触角θ2が第３接触角θ3よりも小さい場合には、第２領域において、着弾した液滴は第３接触角θ3の領域側よりも第２接触角θ2の領域側に多く移動する。ここで、第３接触角θ3が第１領域の第１接触角θ1と同じ大きさであれば、液滴は第３接触角θ3の領域で弾かれて、第２接触角θ2の領域側にのみ移動することになる。
【０１２４】
このように、液滴の着弾位置におけるライン幅を（１）式を満たすように規定すれば、液滴が付着してはならない領域から離れた位置であっても、液滴の着弾位置にしても十分に配線を形成することが可能となる。
【０１２５】
したがって、液滴が付着してはならない領域に液滴を付着させることがなくなるので、形成されるパターンの特性を低下させることがないので、パターン形成の歩留りを向上させることができるという効果を奏する。
【０１２６】
本発明のパターン形成方法は、以上のように、上記パターン形成基材上に液滴を吐出する構成である。
【０１２７】
それゆえ、パターン形成基材上に着弾された液滴の移動方向を制御することができるので、液滴が付着してはならない領域から離れた位置を液滴の着弾位置に設定することができる。
【０１２８】
したがって、液滴が付着してはならない領域に付着することによる不具合、例えば配線パターンの歩留りの低下を防止することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のパターン形成基材を示し、（ａ）はパターン形成基材に液滴が着弾する直前の状態を示す側面図であり、（ｂ）はパターン形成基材上に液滴が着弾した直後の状態を示す平面図である。
【図２】（ａ）は液滴の撥水性を説明する図であり、（ｂ）は液滴の親水性を説明する図である。
【図３】本発明のパターン形成方法に適用されるパターン形成装置の概略斜視図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、基板上に親水領域と撥水領域とを形成するための工程を示す図である。
【図５】図１に示すパターン形成基材を用いたＴＦＴ製造工程の１工程を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡＡ’線矢視断面図である。
【図６】図１に示すパターン形成基材を用いたＴＦＴ製造工程の１工程を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡＡ’線矢視断面図である。
【図７】図１に示すパターン形成基材を用いたＴＦＴ製造工程の１工程を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡＡ’線矢視断面図である。
【図８】図１に示すパターン形成基材を用いたＴＦＴ製造工程の１工程を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡＡ’線矢視断面図である。
【図９】図１に示すパターン形成基材を用いたＴＦＴ製造工程の１工程を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡＡ’線矢視断面図である。
【図１０】図１に示すパターン形成基材を用いたＴＦＴ製造工程の１工程を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡＡ’線矢視断面図である。
【図１１】（ａ）〜（ｄ）は、パターン形成基材上に形成される第２領域の形状例を示す図である。
【図１２】パターン形成基材上に形成される第２領域の他の形状例を示す図である。
【図１３】パターン形成基材上に形成される第２領域のさらに他の形状例を示す図である。
【図１４】本発明の他のパターン形成基材の平面図である。
【図１５】図１４に示すパターン形成基材を用いたＴＦＴ製造工程の１工程を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢＢ’線矢視断面図である。
【図１６】図１４に示すパターン形成基材を用いたＴＦＴ製造工程の１工程を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢＢ’線矢視断面図である。
【図１７】図１４に示すパターン形成基材を用いたＴＦＴ製造工程の１工程を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢＢ’線矢視断面図である。
【図１８】図１４に示すパターン形成基材を用いたＴＦＴ製造工程の１工程を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢＢ’線矢視断面図である。
【図１９】図１４に示すパターン形成基材を用いたＴＦＴ製造工程の１工程を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢＢ’線矢視断面図である。
【符号の説明】
１ 基板（パターン形成基材）
２ 濡れ性変化層
３ フォトマスク
４ マスクパターン
５ 光触媒層
６ 親水ライン（第２領域）
６ａ 親水ライン
６ｂ 親水ライン
７ 撥水領域（第１領域）
８ 液滴
１１ 基板（パターン形成基材）
１２ ステージ
１３ インクジェットヘッド
１４ ｙ方向駆動部
１５ ｘ方向駆動部
１６ 液滴供給システム
１７ 装置コントロールユニット
１８ 液配管
２１ ガラス基板
２２ ゲートインシュレータ
２３ ゲート配線パターン
２４ 半導体層
２５ ソース領域（第２領域）
２６ ドレイン領域（第２領域）
２７ 液滴
２８ ドレイン配線
２９ ソース配線
３１ ガラス基板
３２ ゲートインシュレータ
３３ ゲート配線パターン
３４ 半導体層
３５ ソース領域（第２領域）
３５ａ 第１ソース領域
３５ｂ 第２ソース領域
３６ ドレイン領域（第２領域）
３６ａ 第１ドレイン領域
３６ｂ 第２ドレイン領域
３７ 液滴
３８ ソース配線
３９ ドレイン配線
Ｌ1 ライン幅
Ｌ2 ライン幅
θ1 第１接触角
θ2 第２接触角
θ3 第３接触角
【発明の属する技術分野】
本発明は、液滴が対象面上に吐出されることで所定のパターンが形成されるパターン形成基材およびパターン形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、回路基板の配線パターンをインクジェット技術によって形成することが行なわれている。インクジェット技術を用いれば、配線パターンを基板上に直接形成できるので、従来のリソグラフィを用いた印刷技術のように、真空成膜→フォトリソ→エッチング→レジスト剥離工程といったコストのかかる工程を省略でき、その結果、安価に回路基板を作成することができるという効果を奏する。
【０００３】
ところで、インクジェットを用いて配線パターンを形成する場合、配線材料を含む流動状のインク（液滴）を吐出し、基板上の所定の位置に着弾させて配線パターンを形成している。このように、液滴を吐出して基板に着弾させた場合、基板表面の特性から着弾した液滴が拡がり過ぎたり、分離したりする虞がある。このため、所望する配線パターンを得ることができないという問題が生じる。
【０００４】
そこで、着弾した液滴が拡がり過ぎたり、分離したりすることを極力抑えて、所望する配線パターンを形成することのできる方法が、例えば、特開平１１−２０４５２９号公報に開示されている。
【０００５】
上記公報に開示された技術では、予め、配線パターンとなり得る領域を液滴と親和性を有するように、また、他の領域を液滴と非親和性を有するように基板表面を改質し、基板上の液滴と親和性を有する領域（パターン形成領域）に液滴を吐出し、配線パターンを形成している。この場合、パターン形成領域以外が液滴と非親和性の領域となっているので、基板上のパターン形成領域上に着弾された液滴は、該パターン形成領域を越えて拡がることはない。
【０００６】
また、上記公報に開示された技術では、着弾された液滴が分離したりしないように、液滴同士の一部が重なるように、液滴をパターン形成領域に着弾させている。これにより、基板に着弾した液滴が分離したりするのを防止している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
インクジェット法では、液滴が基板に着弾する際に液滴が飛び散ることにより着弾位置以外の領域に付着することがあるが、上記公報に開示されたパターン形成方法を用いた場合、形成したいパターンの全域に滴下する必要があるため、液滴が飛び散ることが許されない領域の近傍にも滴下する必要があり、飛び散った配線材料が付着してはならない領域に付着する虞がある。例えば、ＴＦＴのソース・ドレイン電極の形成時に液滴がチャネル部分に付着すれば、所望するＴＦＴの性能を得ることができないという問題が生じる。つまり、ＴＦＴの歩留りの低下を招くことになる。
【０００８】
したがって、上記公報に開示されたパターン形成方法では、所望する特性の配線パターンを得ることができないことがあり、結果として、配線パターンの歩留りの低下を招くという問題が生じる。
【０００９】
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、液滴が付着してはならない領域に該液滴を付着させないようにして、所望する特性の配線パターンを形成することのできるパターン形成基材およびパターン形成方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明のパターン形成基材は、液滴が対象面上に吐出されることで所定のパターンが形成されるパターン形成基材において、上記液滴が対象面上に接触したときの接触角が第１接触角の第１領域と、この第１領域と隣接し、上記第１接触角よりも小さな第２接触角の第２領域とが上記対象面上に形成され、上記第２領域は、液滴が着弾したときに、該液滴が所定の方向に移動するように表面処理されていることを特徴としている。
【００１１】
上記の構成によれば、第２領域に着弾された液滴が所定の方向に移動するようになるので、液滴の着弾位置を通常の着弾位置よりも離れた位置に設定することができる。ここで、通常の着弾位置とは、液滴が着弾したときに、第２領域の全方向に液滴が移動可能となる位置を示す。
【００１２】
これにより、通常の着弾位置近傍に、液滴が付着してはならない領域があるような場合に、該領域から離れた位置に液滴の着弾位置を設定することが可能となるので、液滴が付着してはならない領域に該液滴を付着させることを防止することができる。
【００１３】
したがって、液滴が付着してはならない領域に液滴が付着することによる不具合、例えば所望する特性の配線パターン（ＴＦＴ）を得ることができないという問題を解消することが。つまり、所望する特性の配線パターンの歩留りを向上させることが可能となる。
【００１４】
また、着弾した液滴の、上記第２領域における液滴の移動方向側端の幅を第１ライン幅Ｌ1、該第２領域における液滴の移動方向とは反対方向側端の幅を第２ライン幅Ｌ2、第１領域における液滴の第１接触角をθ1、第２領域における液滴の第２接触角をθ2、液滴径をＤとしたとき、以下の（１）式を満たすように、上記第１ライン幅Ｌ1と第２ライン幅Ｌ2とを設定してもよい。
【００１５】
Ｌ1＞Ｄ／｛１＋２（ｃｏｓθ2−ｃｏｓθ1）｝
且つ、
Ｌ2＜Ｄ／｛１＋２（ｃｏｓθ2−ｃｏｓθ1）｝ ・・・・（１）
この場合、上記（１）式を満たすように、第１ライン幅と第２ライン幅が設定されることで、着弾した液滴を所定の方向、すなわち、第２領域の第２ライン幅側の領域から第１ライン幅側の領域へと移動させることができる。
【００１６】
このように、液滴の着弾位置におけるライン幅を（１）式を満たすように規定すれば、液滴が付着してはならない領域から離れた位置であっても、液滴の着弾位置にしても十分に配線を形成することが可能となる。
【００１７】
したがって、液滴が付着してはならない領域に液滴を付着させることがなくなるので、形成されるパターンの特性を低下させることがないので、パターン形成の歩留りを向上させることができる。
【００１８】
さらに、上記第１領域の液滴に対する接触角を第１接触角θ1、着弾した液滴の該第２領域における一方側の領域の液滴に対する接触角を第２接触角θ2、他方側の領域の液滴に対する接触角を第３接触角θ3、上記第２領域の幅をライン幅Ｌ、液滴の径を液滴径Ｄとしたとき、以下の（２）式を満たすように、上記の各接触角を設定すると共に、上記第１領域と、第２領域の２つの領域との３つの領域を跨ぐ位置を液滴の着弾位置に設定してもよい。
【００１９】
Ｌ×｛１＋２（ｃｏｓθ3−ｃｏｓθ1）｝＜Ｄ＜Ｌ×｛１＋２（ｃｏｓθ2−ｃｏｓθ1）｝ ・・・・・・・・（２）
この場合、（２）式を満たすように、各領域における各接触角が設定されているので、第２領域のライン幅を変化させることなく、３つの領域を跨ぐように着弾した液滴を所定方向に移動させることができる。例えば、第２接触角θ２が第３接触角θ3よりも小さい場合には、第２領域において、着弾した液滴は第３接触角θ3の領域側よりも第２接触角θ2の領域側に多く移動する。ここで、第３接触角θ3が第１領域の第１接触角θ1と同じ大きさであれば、液滴は第３接触角θ3の領域で弾かれて、第２接触角θ2の領域側にのみ移動することになる。
【００２０】
このように、液滴の着弾位置におけるライン幅を（１）式を満たすように規定すれば、液滴が付着してはならない領域から離れた位置であっても、液滴の着弾位置にしても十分に配線を形成することが可能となる。
【００２１】
したがって、液滴が付着してはならない領域に液滴を付着させることがなくなるので、形成されるパターンの特性を低下させることがなく、この結果、パターン形成の歩留りを向上させることができるという効果を奏する。
【００２２】
本発明のパターン形成方法は、以上のように、上記パターン形成基材上に液滴を吐出することを特徴としている。
【００２３】
上記の構成によれば、パターン形成基材上に着弾された液滴の移動方向を制御することができるので、液滴が付着してはならない領域から離れた位置を液滴の着弾位置に設定することができる。
【００２４】
したがって、液滴が付着してはならない領域に付着することによる不具合、例えば配線パターンの歩留りの低下を防止することができる。
【００２５】
また、対象面上に、離散的に付着させた液滴同士をつなげて連続したパターンを形成してもよい。
【００２６】
この場合、液滴の吐出数を必要最小限にすることが可能となるので、タクトタイムの減少、液滴を吐出する機構の長寿命化を図ることが可能となる。
【００２７】
上記液滴の吐出にインクジェットヘッドを用いてもよい。
【００２８】
この場合、液滴を吐出するための機構として、プリンタ等に用いられる汎用のインクジェットヘッドを流用することができるので、パターン形成のための装置を安価に製造することができる。
【００２９】
上記第１領域および第２領域は、ほぼフラットに形成してもよい。
【００３０】
この場合、ほぼフラットとは、第１領域と第２領域との段差が、形成されるパターン厚みと比べて非常に小さい状態をいう。このようにすることで、第１領域と第２領域との液滴に対する親和性の差を明確にするためにバンクを形成する必要がないので、パターン形成の工程数を短縮することができる。
【００３１】
液滴が導電性粒子を含むようにしてもよい。
【００３２】
この場合、液滴を吐出して形成されるパターンが配線パターンとなるので、線幅、線厚のバラツキのない配線パターンを形成することができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施の形態について説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態では、液晶パネルの製造工程のうち、ＴＦＴ（Thin Film Transistor)のソース・ドレイン配線のパターン形成方法について説明する。
【００３４】
まず、本発明のパターン形成方法を実現するためのパターン形成装置について、以下に説明する。
【００３５】
本実施の形態にかかるパターン形成装置は、図３に示すように、パターン形成の対象面を有するパターン形成基材としての基板１１を載置するステージ１２を備え、このステージ１２上に、該基板１１上に対して配線材料を含む流動状のインク（液滴）を吐出する液滴吐出手段としてのインクジェットヘッド１３と、インクジェットヘッド１３をｙ方向に移動させるｙ方向駆動部１４およびｘ方向に移動させるｘ方向駆動部１５とが設けられている。
【００３６】
また、上記パターン形成装置には、インクジェットヘッド１３に液滴を供給する液滴供給システム１６および液配管１８と、インクジェットヘッド１３の吐出制御、ｙ方向駆動部１４、ｘ方向駆動部１５の駆動制御等の各種制御を行なう装置コントロールユニット１７とが設けられている。
【００３７】
上記インクジェットヘッド１３と液滴供給システム１６との間には、液配管１８が設けられており、液滴供給システム１６によってインクジェットヘッド１３への液滴の供給制御が行なわれる。
【００３８】
また、上記インクジェットヘッド１３、ｙ方向駆動部１４およびｘ方向駆動部１５と装置コントロールユニット１７との間には、信号ケーブル（図示せず）が設けられており、装置コントロールユニット１７によって、インクジェットヘッド１３の液滴の吐出制御、ｙ方向駆動部１４、ｘ方向駆動部１５の駆動制御が行なわれる。
【００３９】
すなわち、上記装置コントロールユニット１７から、基板１１への配線パターン情報（塗布位置情報）をｙ方向駆動部１４、ｘ方向駆動部１５と連動してインクジェットヘッド１３のドライバー（図示せず）に吐出情報が入力され、目的位置に目的量の液滴を供給するようになっている。これにより、基板１１の全領域に対して、液滴を滴下することが可能となる。
【００４０】
上記インクジェットヘッド１３としては、電圧を印加すると変形する圧電素子を使用し、瞬間的にインク室の液圧を高めることでノズルから液体（液滴）を押し出すピエゾ方式のインクジェットヘッドや、ヘッドに取り付けたヒータによって、液体内に気泡を発生させ、液体を押し出すサーマル方式のインクジェットヘッドが使用される。何れの方式のインクジェットヘッドであっても、圧電素子やヒータに印加する電圧に応じて、吐出する液滴径を調整することができる。
【００４１】
本実施の形態では、上述したパターン形成装置において、インクジェットヘッド１３として、５５μｍ径の複数ノズルを備えたピエゾ駆動型インクジェットヘッドを用いて、駆動電圧波形を変化させることにより、吐出液滴径を５０μｍから７５μｍまで変化させるようになっている。
【００４２】
上記基板１１のパターン形成面の対象面となる表面に、図１（ａ）（ｂ）に示すように、液滴８と親液性を示す親水ライン（第２領域）６と、液滴８と撥液性を示す撥水領域（第１領域）７とが形成される。親水ライン６と撥水領域７との形成方法については、後述する。図１（ａ）は、液滴８が基板１１に着弾する前の状態を示す側面図であり、図１（ｂ）は、液滴８が基板１１上に着弾した直後の状態を示す平面図である。上記親水ライン６と撥水領域７とは、後述するように、化学的な処理が施されて得られるものであるので、基板１１上でほぼフラットな状態となっている。このため、従来のようにバンクを形成して、配線パターンを形成する場合に比べて、製造工程数を減らすことができる。
【００４３】
ここで、図２（ａ）には、上記撥水領域７の液滴に対する接触角（第１接触角）θ1が示され、図２（ｂ）には、上記親水ライン６の液滴に対する接触角（第２接触角）θ2が示される。このように、撥水領域７は、親水ライン６よりも液滴に対する接触角が大きく、液滴との濡れ性が低い、つまり、液滴との親和性が低い特性を有する領域であり、逆に、親水ライン６は、撥水領域７よりも液滴に対する接触角が小さく、液滴との濡れ性が高い、つまり、液滴との親和性が高い特性を有する領域である。
【００４４】
さらに、撥水領域７と親水ライン６との特性を明確にすれば、撥水領域７は、液滴を弾く撥液性を示すように調整された領域であり、親水ライン６は、液滴と馴染む親液性を示すように調整された領域であることが好ましい。
【００４５】
したがって、液滴に対して親液性の領域（親水ライン６）と撥液性の領域（撥水領域７）とを基板１１上に設けることで、撥水領域７に着弾された液滴は弾かれて該撥水領域７に隣接する親水ライン６に移動し、該親水ライン６上を拡がるように移動する。
【００４６】
本願発明は、親水ライン６と撥水領域７を基板１１上に設けることを前提とし、親水ライン６上での液滴の拡がる方向を制御するように、親水ライン６の形状が設定されている。
【００４７】
すなわち、本実施の形態において、上記親水ライン６は、図１（ｂ）に示すように、基板１１上に着弾した液滴８の一方端側（図の矢印Ｃ方向側）のライン幅Ｌ１（第１ライン幅）が他方端側（図の矢印Ｃ方向の反対方向側）のライン幅Ｌ２（第２ライン幅）よりも大きくなるように設定されている。ここで、上記の各ライン幅を以下の（１）式を満たすように設定することで、親水ライン６において液滴が移動する方向を制御することができる。
Ｌ1＞Ｄ／｛１＋２（ｃｏｓθ2−ｃｏｓθ1）｝
Ｌ2＜Ｄ／｛１＋２（ｃｏｓθ2−ｃｏｓθ1）｝ ・・・・（１）
ここで、Ｄ：液滴径
θ1：第１接触角
θ2：第２接触角
である。
【００４８】
上記（１）式の求め方について、以下に説明する。
【００４９】
上記のように、親水ライン６と撥水領域７、すなわち親撥水パターンが形成された基板１１に液滴８を滴下することによるパターン形成を行なう際に、滴下した液滴８がパターン状に変形する場合と、変形しない場合とが考えられる。そこで、着弾後の液滴８は、より低いエネルギー状態の形状に変形することから、エネルギー変化を計算し、親水ライン６のライン幅Ｌに対してあらかじめ液滴８の径Ｄをコントロールすることにより、良好なパターン形成を行なうことが可能となる。
【００５０】
まず、図１（ａ）のように直径Ｄの液滴８が、両側を撥水領域７に挟まれたライン幅Ｌの等幅の親水ライン６上に滴下された場合を考える。前記液滴８が図２（ａ）のように撥水領域７に滴下された場合の接触角をθ1、親水領域７に滴下された場合の接触角をθ2とすると、両側を撥水領域７に挟まれたライン幅Ｌの等幅の親水ライン６上に滴下された場合、接触角はカッシーの接触角θc（θ1＞θc＞θ2）をとると仮定する。また、液滴８の表面エネルギーをγとし、滴下された液滴８の半径がｘだけ収縮し親水ライン６に沿って伸びる間に、
液滴８の変形に伴い消費されるエネルギーΔＷは、
ΔＷ＝２Ｄγ（ｃｏｓθ2−ｃｏｓθ1）ｘ
と近似することができる。
【００５１】
変形によって増加する表面積をΔＳとすると、変形によって増加する液滴８の表面エネルギーγΔＳは
γΔＳ＝γ（Ｄ−Ｌ）Ｄｘ／Ｌ
と近似することができる。
【００５２】
したがって、上記二つの和で表されるすべてのエネルギー変化ΔＥは、
ΔＥ＝γ｛Ｄ−Ｌ−２Ｌ（ｃｏｓθ2−ｃｏｓθ1）｝Ｄｘ／Ｌ
と表すことができる。
【００５３】
ここで、Ｄ−Ｌ−２Ｌ（ｃｏｓθ2−ｃｏｓθ1）＞０、すなわち
Ｌ＜Ｄ／｛１＋２（ｃｏｓθ2−ｃｏｓθ1）｝のとき、
液滴８の変形に対してΔＥは単調増加となるため、変形は生じない。
【００５４】
また、Ｄ−Ｌ−２Ｌ（ｃｏｓθ2−ｃｏｓθ1）＜０、すなわち
Ｌ＞Ｄ／｛１＋２（ｃｏｓθ2−ｃｏｓθ1）｝
液滴８の変形に対してΔＥは単調減少となるため、すべて親水ライン６に入るまで、液滴は変形し続ける。
【００５５】
例えば、第２接触角θ2が０°、第１接触角θ1が９０°のときは、Ｄ＜３Ｌとなり、親水ラインの線幅の３倍までの径の液滴を使用しても配線を適切に形成できることになる。つまり、この場合、液滴径の１／３の線幅の配線を形成することができることになる。
【００５６】
また、第２接触角θ2が０°、第１接触角θ1が１８０°のときは、Ｄ＜５Ｌとなり、親水ラインの線幅の５倍までの径の液滴を使用しても配線を適切に形成できることになる。つまり、この場合、液滴径の１／５の線幅の配線を形成することができることになる。
【００５７】
上記（３）式から、Ｌ＞Ｄ／｛１＋２（ｃｏｓθ2−ｃｏｓθ1）｝が導かれる。この式から、親水ライン６のライン幅Ｌが、Ｄ／｛１＋２（ｃｏｓθ2−ｃｏｓθ1）｝よりも大きいときに、液滴は該親水ライン６を移動することが可能であることが分かる。逆に、親水ライン６のライン幅Ｌが、Ｄ／｛１＋２（ｃｏｓθ2−ｃｏｓθ1）｝よりも小さいときには、液滴が該親水ライン６を移動することができないことが分かる。
【００５８】
したがって、上記の（１）式のように、親水ライン６の着弾した液滴の前後のライン幅Ｌ１、Ｌ２を設定すれば、着弾した液滴は、Ｄ／｛１＋２（ｃｏｓθ2−ｃｏｓθ1）｝以上の大きさに設定されたライン幅Ｌ1側に移動し、Ｄ／｛１＋２（ｃｏｓθ２−ｃｏｓθ１）｝以下の大きさに設定されたライン幅Ｌ2側には移動しない。つまり、着弾した液滴を一方向にのみ移動させることが可能となる。
【００５９】
上記構成のパターン形成基材を用いたパターン形成方法について、図５（ａ）（ｂ）ないし図１０（ａ）（ｂ）を参照しながら以下に説明する。
【００６０】
図５（ａ）（ｂ）に示すように、ガラス基板２１上にゲート配線パターン２３、ゲートインシュレータ２２、ａ−Ｓｉ／ｎ＋半導体層２４が形成された基板１を用いる。
【００６１】
上記基板１上にソースおよびドレイン配線パターン形状に相当する親水ライン６と撥水領域７とで形成される親撥水パターンを形成するための処理について、図４（ａ）〜図４（ｄ）を参照しながら以下に説明する。
【００６２】
まず、図４（ａ）前記基板１上に、スピンコート法等を用いて、シランカップリング剤などからなる濡れ性変化層２を塗布・乾燥させることで形成する。本実施例では濡れ性変化層２として、フッ素系非イオン界面活性剤であるＺＯＮＹＬＦＳＮ（商品名、デュポン社製）をイソプロピルアルコールに混合して用いた。
【００６３】
次に、図４（ｂ）に示すように、あらかじめクロムなどからなるマスクパターン４および酸化チタンなどからなる光触媒層５が形成されたフォトマスク３を通じてＵＶ露光を行なう。本実施の形態では、光触媒層５は、二酸化チタン微粒子分散体とエタノールの混合物をスピンコート法を用いて塗布した後、１５０℃で熱処理することで形成している。また、露光条件は、水銀ランプ（波長３６５ｎｍ）により７０ｍＷ／ｃｍ２の照度で２分間露光を行なった。
【００６４】
その結果、図４（ｃ）および図４（ｄ）に示すように、ＵＶ露光された部分だけが濡れ性が向上し、親水パターンが形成される。ここで、図６（ａ）（ｂ）に示すように、親水パターンとして、ソース領域２５、ドレイン領域２６が形成される。このソース領域２５、ドレイン領域２６の最も狭い部分のパターン幅２０μｍである。
【００６５】
次に、図７（ａ）（ｂ）に示すように、親撥水パターンを形成した基板１上に配線材料をインクジェット方を用いて液滴２７を滴下することで、ソースおよびドレイン配線を形成する。
【００６６】
ここで、上記液滴８の配線材料は、Ａｇ微粒子を水とエタノールとジエチレングリコールの混合溶剤に分散させたものを用い、粘度はあらかじめ約１０ｃＰに調整している。ここで、本実施の形態において、撥水領域７における液滴の第１接触角θ1は８０°、また、親水ライン６における液滴の第２接触角θ2は１０°である。
【００６７】
次いで、上述したパターン形成装置を用いて、図７（ａ）（ｂ）に示すように、親撥水パターンを形成した基板１上に液体配線材料である液滴２７を吐出液滴径７５μｍで滴下する。液滴２７の着弾位置は、図７（ａ）に示すように、最も狭い部分からパターン幅が広がる部分とした。つまり、液滴２７の着弾位置におけるソース領域２５、ドレイン領域２６は、図１（ｂ）に示すようなライン幅の関係となり、各ライン幅は、上述した（１）式を満たすように設定されている。
【００６８】
このパターン部分に上述した液滴サイズで液滴２７を滴下した場合には、図８（ａ）（ｂ）に示したように、液滴２７は、パターンの広がる方向に流れて拡散し、ソース領域２５の一部をソース配線２９にし、ドレイン領域２６の一部をドレイン配線２８にする。このとき、液滴２７は、パターン幅の最も狭い部分には拡散しない。このよう液滴２７を滴下することで、ＴＦＴのチャネル近傍（半導体層２４近傍）に滴下することなく、定量的に液滴２７を滴下することができるため、飛び散りなどによるチャネル部分における液滴２７に含まれる金属材料の付着による歩留りの低下を防ぐことが可能となる。
【００６９】
次に、液滴径を５０μｍに調整して、パターン幅の最も狭い部分に液滴２７を滴下することで、図９（ａ）（ｂ）に示すように、目的のソース領域２５およびドレイン領域２６の全ての領域に配線材料を満たすことが出来る。
【００７０】
続いて、ソース領域２５、ドレイン領域２６を前記配線材料で満たした状態の基板１を２００℃で乾燥および焼成することで、図１０（ａ）（ｂ）に示すようなソース配線およびドレイン配線が形成される。
【００７１】
上記のように、ソース領域２５およびドレイン領域２６上に、離散的に付着させた液滴同士をつなげて連続したパターン（ソース配線およびドレイン配線）が形成される。これにより、液滴の吐出数を必要最小限にすることが可能となるので、タクトタイムの減少、液滴を吐出する機構の長寿命化を図ることが可能となる。
【００７２】
本実施の形態では、液滴が滴下される親水ライン６のパターン形状としては、図１１（ａ）（ｂ）に示すように、線幅（パターン幅）が連続的に変化する形状を持っており、液滴を着弾させた両端の線幅をそれぞれＬ１、Ｌ２とするとＬ１は３５μｍ、Ｌ２は２０μｍである。この場合の液滴径と線幅に対する拡散結果は以下の表１に示す通りである。
【００７３】
【表１】
表１を参照し、液滴径・線幅を最適にすることで、着弾後の液滴の拡散方向を制御することが可能であることが分かる。
【００７５】
また、本実施の形態では、図１１（ａ）（ｂ）に示したようにパターン幅が連続的に変わる形状としたが、図１１（ｃ）のようにステップ状にパターン幅を変化させてもよい。また、図１１（ｄ）のようにパターン形状が折れ曲がった形状をしていてもよく。図１１（ｃ）（ｄ）は、図１１（ａ）（ｂ）同様の効果を得ることができる。
【００７６】
また、図１２に示すように、着弾位置においてパターンが分岐しているような形状をしている場合でも、線幅（ライン幅）Ｌ1、Ｌ2が上記の（１）式を満たしていれば（例えば液滴径７５μｍ、Ｌ1＝３５μｍ、Ｌ2＝２０μｍ）であれば、着弾後の液滴はＬ１の方向のみに拡散する。
【００７７】
さらに、図１３に示すように、着弾位置においてパターンが分岐しているような形状をしている場合であって、すべての方向の線幅が異なる場合でも、線幅（ライン幅）Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3のうち２つの線幅同士が上記の（１）式を満たす方向のみに拡散は生じる（例えば液滴径７５μｍ、Ｌ1＝３５μｍ、Ｌ2＝１５μｍ、Ｌ3＝２０μｍの場合はＬ1の方向のみに、液滴径７５μｍ、Ｌ1＝３５μｍ、Ｌ2＝１５μｍ、Ｌ3＝３０μｍの場合は、Ｌ1およびＬ3の方向拡散する）。
【００７８】
以上のように、液滴が基板１１上の対象面上に接触したときの接触角が第１接触角の第１領域（撥水領域７）と、この撥水領域７と隣接し、上記第１接触角よりも小さな第２接触角の第２領域（親水ライン６）とが上記対象面上に形成され、上記親水ライン６は、液滴８が着弾したときに、該液滴８が所定の方向に移動するように表面処理されていることにより、以下のような作用効果を奏する。
【００７９】
上記親水ライン６に着弾された液滴８が所定の方向に移動するようになるので、液滴８の着弾位置を通常の着弾位置よりも離れた位置に設定することができる。ここで、通常の着弾位置とは、液滴８が着弾したときに、親水ライン６の全方向に液滴が移動可能となる位置を示す。
【００８０】
これにより、通常の着弾位置近傍に、液滴８が付着してはならない領域があるような場合に、該領域から離れた位置に液滴８の着弾位置を設定することが可能となるので、液滴８が付着してはならない領域に該液滴８を付着させることを防止することができる。
【００８１】
したがって、液滴８が付着してはならない領域に液滴が付着することによる不具合、例えば所望する特性の配線パターン（ＴＦＴ）を得ることができないという問題を解消することが。つまり、所望する特性の配線パターンの歩留りを向上させることが可能となる。
【００８２】
具体的には、図１（ｂ）に示すように、着弾した液滴８の、上記親水ライン６における液滴８の移動方向側端の幅を第１ライン幅Ｌ1、該第２領域における液滴の移動方向とは反対方向側端の幅を第２ライン幅Ｌ2、第１領域における液滴の第１接触角をθ1、第２領域における液滴の第２接触角をθ2、液滴径をＤとしたとき、以下の（１）式を満たすように、上記第１ライン幅Ｌ1と第２ライン幅Ｌ2とを設定すればよい。
【００８３】
Ｌ1＞Ｄ／｛１＋２（ｃｏｓθ2−ｃｏｓθ1）｝
且つ、
Ｌ2＜Ｄ／｛１＋２（ｃｏｓθ2−ｃｏｓθ1）｝ ・・・・（１）
この場合、上記（１）式を満たすように、第１ライン幅と第２ライン幅が設定されることで、着弾した液滴を所定の方向、すなわち、親水ライン６の第２ライン幅側の領域から第１ライン幅側の領域へと移動させることができる。
【００８４】
このように、液滴８の着弾位置におけるライン幅を（１）式を満たすように規定すれば、液滴８が付着してはならない領域から離れた位置を、該液滴８の着弾位置にしても十分に配線を形成することが可能となる。
【００８５】
したがって、液滴８が付着してはならない領域に液滴を付着させることがなくなるので、形成される配線パターンの特性を低下させることがないので、配線パターン形成の歩留りを向上させることができる。
【００８６】
〔実施の形態２〕
本実施の形態にかかるパターン形成基材のパターン形成面側には、図１４に示すように、液滴の接触角が第１接触角の第１領域としての撥水領域７と、液滴の接触角が第２接触角の第２領域としての親水ライン６ａと、液滴の接触角が第２接触角よりも大きい第３接触角の第３領域としての親水ライン６ｂとが形成されている。
【００８７】
ここで、第１接触角θ1＞第３接触角θ3＞第２接触角θ2とする。つまり、第２接触角θ２の第２領域が液滴に対する濡れ性が一番高いことになる。
【００８８】
図１４に示すように、親水ライン６ａ、親水ライン６ｂ共にライン幅はＬとし、滴下する液滴径はＤとする。
【００８９】
そして、以下の（２）式を満たすように、各接触角を調整すれば、液滴の移動方向を制御することが可能となる。
Ｌ×｛１＋２（ｃｏｓθ3−ｃｏｓθ1）｝≦Ｄ≦Ｌ×｛１＋２（ｃｏｓθ2−ｃｏｓθ1）｝ ・・・・・・・・（２）
上記（２）式の右辺は、前記実施の形態１で説明した（３）式、すなわち、Ｄ＜Ｌ｛１＋２（ｃｏｓθ2−ｃｏｓθ1）｝…（３）と同じであり、撥水領域７と親水ライン６ａとの間での液滴の移動を規定したものである。つまり、この右辺を満たすように第２接触角と第１接触角とが調整されれば、液滴は親水ライン６ａのみに拡がる。
【００９０】
また、（２）式の左辺は、撥水領域７と親水ライン６ｂとの間での液滴の移動を規定したものである。つまり、この左辺を満たすように第３接触角と第２接触角とが調整されれば、液滴は親水ライン６ｂに拡がらない。しかしながら、撥水領域７と親水ライン６ｂとの関係も、上記（２）式の右辺のような関係になれば、液滴は親水ライン６ｂに拡がる。
【００９１】
したがって、上記（２）式を満たすように、各接触角を調整すれば、パターン形成基材上に着弾した液滴は、親水ライン６ａのみに拡がることになるので、前記実施の形態１のように、親水ライン６の幅を変える必要はない。但し、液滴８は、中心がほぼ親水ライン６ａと親水ライン６ｂとの境界に位置するように着弾する必要がある。
【００９２】
ここで、上記パターン形成基材を用いて、ＴＦＴ液晶ディスプレイパネルのソースおよびドレイン配線パターンを形成する方法について以下に説明する。
【００９３】
図１５（ａ）（ｂ）に示すように、ガラス基板３１上にゲート配線パターン３３、ゲートインシュレータ３２、ａ−Ｓｉ／ｎ＋半導体層３４が形成された基板１を用いる。
【００９４】
まず、図１５（ａ）（ｂ）に示す基板１上に、前記実施の形態１と同様の方法で、ソースおよびドレイン配線となるべきパターンの親撥水パターンニング処理を施す。ただし、露光条件は、ＴＦＴから遠い領域（第１露光領域）は水銀ランプ（波長３６５ｎｍ）により７０ｍＷ／ｃｍ２の照度で１分間露光を行ない、また、ＴＦＴ近傍の領域（第２露光領域）は２分間の露光を行なっている。ここで、図１６（ａ）（ｂ）に示すように、親水パターンとしてのソース領域３５、ドレイン領域３６が形成される。これらの各領域のパターン幅は、３５μｍであり均一である。
【００９５】
なお、上記ソース領域３５は、濡れ性の高い第１ソース領域３５ａと、該第１ソース領域３５ａよりも濡れ性の低い第２ソース領域３５ｂとで構成される。また、上記ドレイン領域３６も、ソース領域３５と同様に、濡れ性の高い第１ドレイン領域３６ａと、該第１ドレイン領域３６ａよりも濡れ性の低い第２ドレイン領域３６ｂとで構成される。第１ソース領域３５ａと第１ドレイン領域３６ａとの濡れ性は同じとし、第２ソース領域３５ｂと第２ドレイン領域３６ｂとの濡れ性は同じとする。
【００９６】
次に、親撥水パターンを形成した基板１上に、図１７（ａ）（ｂ）に示すように、配線材料としての液滴３７をインクジェット方式を用いて滴下することで、ソースおよびドレイン配線を形成する。ここで用いた液滴、インクジェットヘッドおよび装置は、前記実施の形態１で説明したものと同様である。
【００９７】
ここで、液滴３７を撥水領域上に滴下した場合の第１接触角は８０°、液滴３７を第２ソース領域３５ｂおよび第２ドレイン領域３６ｂからなる親水パターン（第２露光領域）上に滴下した場合の第３接触角は４５°、液滴３７を第１ソース領域３５ａおよび第１ドレイン領域３６ａからなる親水パターン（第１露光領域）上に滴下した場合の第２接触角は１０°である。
【００９８】
上記インクジェット装置を用いて、図１７（ａ）（ｂ）に示すように、親撥水パターンを形成した基板１上に液滴３７を吐出液滴径７５μｍで滴下する。液滴の３７着弾位置は、図１７（ａ）（ｂ）に示すように、第１露光領域と第２露光領域の境界近傍とした。つまり、液滴３７の着弾位置におけるソース領域３５、ドレイン領域３６は、図１４に示すような濡れ性、すなわち液滴３７の接触角の関係となり、各接触角は、上述した（２）式を満たすように設定されている。
【００９９】
この部分にこの液滴サイズで滴下した場合には、図１８（ａ）（ｂ）に示したように、液滴３７は第１露光領域である第１ソース領域３５ａおよび第１ドレイン領域３６ａの方向に流れて拡散し、ソース配線３８およびドレイン配線３９を形成し、第２露光領域である第２ソース領域３５ｂおよび第２ドレイン領域３６ｂには拡散しない。このように配線材料を滴下することで、ＴＦＴのチャネル近傍に滴下することなく、定量的に配線材料を滴下することができるため、飛び散りなどによるチャネル部分における金属材料の付着による歩留りの低下を防ぐことが可能となる。
【０１００】
次に、液滴径を５０μｍに調整して、パターン幅の最も狭い部分に滴下することで、図１９（ａ）（ｂ）に示すように、目的のソース配線３８およびドレイン配線３９すべての領域に液体材料を満たすことが出来る。
【０１０１】
最後に、前記配線材料を滴下した基板１を２００℃で乾燥および焼成することで、ソースおよびドレイン配線が完成する。
【０１０２】
線幅が３５μｍの場合の液滴の拡散については、以下の表２に示すような結果が得られた。
【０１０３】
【表２】
また、本実施の形態では、パターン幅は一定とし、着弾液滴の両端の接触角が異なるように設定しているが、パターン幅を変化させても同様の効果がある。またパターンは一直線状であっても折れ曲がった形状でもかまわない。また、三分岐以上の分岐形状となっていても同様の効果がある。
【０１０５】
上記の構成であっても、着弾した液滴の移動方向を制御することが可能となるので、前記実施の形態１と同様の効果を奏する。
【０１０６】
しかも、パターン形成基材としての基板１１上において、図１４に示すように、濡れ性に応じた領域（撥水領域７、親水ライン６ａ、親水ライン６ｂ）が形成され、これら３つの領域を跨ぐように液滴が着弾するようになっている。
【０１０７】
具体的には、上記撥水領域７の液滴に対する接触角を第１接触角θ１、親水ライン６ａの液滴に対する接触角を第２接触角θ２、親水ライン６ｂの液滴に対する接触角を第３接触角θ３、上記親水ライン６ａ、６ｂの幅をライン幅Ｌ、液滴の径を液滴径Ｄとしたとき、以下の（２）式を満たすように、上記の各接触角を設定すればよい。
【０１０８】
Ｌ×｛１＋２（ｃｏｓθ3−ｃｏｓθ1）｝＜Ｄ＜Ｌ×｛１＋２（ｃｏｓθ2−ｃｏｓθ1）｝ ・・・・・・・・（２）
この場合、（２）式を満たすように、各領域における各接触角が設定されているので、親水ライン６ａ、６ｂのライン幅を変化させることなく、３つの領域を跨ぐように着弾した液滴を所定方向に移動させることができる。例えば、第２接触角θ2が第３接触角θ3よりも小さい場合には、親水ライン６ａ、６ｂにおいて、着弾した液滴は第３接触角θ3の親水ライン６ｂ側よりも第２接触角θ2の親水ライン６ｂ側に多く移動する。ここで、第３接触角θ3が撥水領域７の第１接触角θ1と同じ大きさであれば、液滴は第３接触角θ3の親水ライン６ｂで弾かれて、第２接触角θ2の親水ライン６ａ側にのみ移動することになる。
【０１０９】
このように、液滴の着弾位置におけるライン幅を（２）式を満たすように規定すれば、液滴が付着してはならない領域から離れた位置であっても、液滴の着弾位置にしても十分に配線を形成することが可能となる。
【０１１０】
したがって、液滴が付着してはならない領域に液滴を付着させることがなくなるので、形成されるパターンの特性を低下させることがないので、パターン形成の歩留りを向上させることができる。
【０１１１】
なお、上記の各実施の形態においては、配線形成に用いた液体配線材料（液滴）は、Ａｇ微粒子を水とエタノールとジエチレングリコールの混合溶剤に分散させたものを使用していたので、親液性を親水性、撥液性を撥水性と表現し記載しているが、例えば、液滴の配線材料を混合する溶剤が水系ではなく油系であってもよい。この場合には、親液性を親油性、撥液性を撥油性と表現すればよい。
【０１１２】
また、上記の各実施の形態では、液滴をパターン形成基材である基板１１に吐出するための機構として、インクジェットヘッドを利用したインクジェット方式を用いた例について説明したが、これに限定されるものではなく、液滴径が制御でき吐出できる機構であればよい。例えば、ディスペンサ方式等がある。
【０１１３】
また、インクジェットヘッドも、ピエゾ型に限定されるものではなく、バブルジェット（登録商標）のようなサーマル型であってもよい。
【０１１４】
【発明の効果】
以上のように、本発明のパターン形成基材は、液滴が対象面上に吐出されることで所定のパターンが形成されるパターン形成基材において、上記液滴が対象面上に接触したときの接触角が第１接触角の第１領域と、この第１領域と隣接し、上記第１接触角よりも小さな第２接触角の第２領域とが上記対象面上に形成され、上記第２領域は、液滴が着弾したときに、該液滴が所定の方向に移動するように表面処理されている構成である。
【０１１５】
それゆえ、第２領域に着弾された液滴が所定の方向に移動するようになるので、液滴の着弾位置を通常の着弾位置よりも離れた位置に設定することができる。ここで、通常の着弾位置とは、液滴が着弾したときに、第２領域の全方向に液滴が移動可能となる位置を示す。
【０１１６】
これにより、通常の着弾位置近傍に、液滴が付着してはならない領域があるような場合に、該領域から離れた位置に液滴の着弾位置を設定することが可能となるので、液滴が付着してはならない領域に該液滴を付着させることを防止することができる。
【０１１７】
したがって、液滴が付着してはならない領域に液滴が付着することによる不具合、例えば所望する特性の配線パターン（ＴＦＴ）を得ることができないという問題を解消することが。つまり、所望する特性の配線パターンの歩留りを向上させることが可能となるという効果を奏する。
【０１１８】
また、着弾した液滴の、上記第２領域における液滴の移動方向側端の幅を第１ライン幅Ｌ1、該第２領域における液滴の移動方向とは反対方向側端の幅を第２ライン幅Ｌ2、第１領域における液滴の第１接触角をθ1、第２領域における液滴の第２接触角をθ2、液滴径をＤとしたとき、以下の（１）式を満たすように、上記第１ライン幅Ｌ1と第２ライン幅Ｌ2とを設定してもよい。
【０１１９】
Ｌ1＞Ｄ／｛１＋２（ｃｏｓθ2−ｃｏｓθ1）｝
且つ、
Ｌ2＜Ｄ／｛１＋２（ｃｏｓθ2−ｃｏｓθ1）｝ ・・・・（１）
この場合、上記（１）式を満たすように、第１ライン幅と第２ライン幅が設定されることで、着弾した液滴を所定の方向、すなわち、第２領域の第２ライン幅側の領域から第１ライン幅側の領域へと移動させることができる。
【０１２０】
このように、液滴の着弾位置におけるライン幅を（１）式を満たすように規定すれば、液滴が付着してはならない領域から離れた位置であっても、液滴の着弾位置にしても十分に配線を形成することが可能となる。
【０１２１】
したがって、液滴が付着してはならない領域に液滴を付着させることがなくなるので、形成されるパターンの特性を低下させることがないので、パターン形成の歩留りを向上させることができるという効果を奏する。
【０１２２】
さらに、上記第１領域の液滴に対する接触角を第１接触角θ1、着弾した液滴の該第２領域における一方側の領域の液滴に対する接触角を第２接触角θ2、他方側の領域の液滴に対する接触角を第３接触角θ3、上記第２領域の幅をライン幅Ｌ、液滴の径を液滴径Ｄとしたとき、以下の（２）式を満たすように、上記の各接触角を設定すると共に、上記第１領域と、第２領域の２つの領域との３つの領域を跨ぐ位置を液滴の着弾位置に設定してもよい。
【０１２３】
Ｌ×｛１＋２（ｃｏｓθ3−ｃｏｓθ1）｝＜Ｄ＜Ｌ×｛１＋２（ｃｏｓθ2−ｃｏｓθ1）｝ ・・・・・・・・（２）
この場合、（２）式を満たすように、各領域における各接触角が設定されているので、第２領域のライン幅を変化させることなく、３つの領域を跨ぐように着弾した液滴を所定方向に移動させることができる。例えば、第２接触角θ2が第３接触角θ3よりも小さい場合には、第２領域において、着弾した液滴は第３接触角θ3の領域側よりも第２接触角θ2の領域側に多く移動する。ここで、第３接触角θ3が第１領域の第１接触角θ1と同じ大きさであれば、液滴は第３接触角θ3の領域で弾かれて、第２接触角θ2の領域側にのみ移動することになる。
【０１２４】
このように、液滴の着弾位置におけるライン幅を（１）式を満たすように規定すれば、液滴が付着してはならない領域から離れた位置であっても、液滴の着弾位置にしても十分に配線を形成することが可能となる。
【０１２５】
したがって、液滴が付着してはならない領域に液滴を付着させることがなくなるので、形成されるパターンの特性を低下させることがないので、パターン形成の歩留りを向上させることができるという効果を奏する。
【０１２６】
本発明のパターン形成方法は、以上のように、上記パターン形成基材上に液滴を吐出する構成である。
【０１２７】
それゆえ、パターン形成基材上に着弾された液滴の移動方向を制御することができるので、液滴が付着してはならない領域から離れた位置を液滴の着弾位置に設定することができる。
【０１２８】
したがって、液滴が付着してはならない領域に付着することによる不具合、例えば配線パターンの歩留りの低下を防止することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のパターン形成基材を示し、（ａ）はパターン形成基材に液滴が着弾する直前の状態を示す側面図であり、（ｂ）はパターン形成基材上に液滴が着弾した直後の状態を示す平面図である。
【図２】（ａ）は液滴の撥水性を説明する図であり、（ｂ）は液滴の親水性を説明する図である。
【図３】本発明のパターン形成方法に適用されるパターン形成装置の概略斜視図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、基板上に親水領域と撥水領域とを形成するための工程を示す図である。
【図５】図１に示すパターン形成基材を用いたＴＦＴ製造工程の１工程を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡＡ’線矢視断面図である。
【図６】図１に示すパターン形成基材を用いたＴＦＴ製造工程の１工程を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡＡ’線矢視断面図である。
【図７】図１に示すパターン形成基材を用いたＴＦＴ製造工程の１工程を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡＡ’線矢視断面図である。
【図８】図１に示すパターン形成基材を用いたＴＦＴ製造工程の１工程を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡＡ’線矢視断面図である。
【図９】図１に示すパターン形成基材を用いたＴＦＴ製造工程の１工程を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡＡ’線矢視断面図である。
【図１０】図１に示すパターン形成基材を用いたＴＦＴ製造工程の１工程を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡＡ’線矢視断面図である。
【図１１】（ａ）〜（ｄ）は、パターン形成基材上に形成される第２領域の形状例を示す図である。
【図１２】パターン形成基材上に形成される第２領域の他の形状例を示す図である。
【図１３】パターン形成基材上に形成される第２領域のさらに他の形状例を示す図である。
【図１４】本発明の他のパターン形成基材の平面図である。
【図１５】図１４に示すパターン形成基材を用いたＴＦＴ製造工程の１工程を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢＢ’線矢視断面図である。
【図１６】図１４に示すパターン形成基材を用いたＴＦＴ製造工程の１工程を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢＢ’線矢視断面図である。
【図１７】図１４に示すパターン形成基材を用いたＴＦＴ製造工程の１工程を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢＢ’線矢視断面図である。
【図１８】図１４に示すパターン形成基材を用いたＴＦＴ製造工程の１工程を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢＢ’線矢視断面図である。
【図１９】図１４に示すパターン形成基材を用いたＴＦＴ製造工程の１工程を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢＢ’線矢視断面図である。
【符号の説明】
１ 基板（パターン形成基材）
２ 濡れ性変化層
３ フォトマスク
４ マスクパターン
５ 光触媒層
６ 親水ライン（第２領域）
６ａ 親水ライン
６ｂ 親水ライン
７ 撥水領域（第１領域）
８ 液滴
１１ 基板（パターン形成基材）
１２ ステージ
１３ インクジェットヘッド
１４ ｙ方向駆動部
１５ ｘ方向駆動部
１６ 液滴供給システム
１７ 装置コントロールユニット
１８ 液配管
２１ ガラス基板
２２ ゲートインシュレータ
２３ ゲート配線パターン
２４ 半導体層
２５ ソース領域（第２領域）
２６ ドレイン領域（第２領域）
２７ 液滴
２８ ドレイン配線
２９ ソース配線
３１ ガラス基板
３２ ゲートインシュレータ
３３ ゲート配線パターン
３４ 半導体層
３５ ソース領域（第２領域）
３５ａ 第１ソース領域
３５ｂ 第２ソース領域
３６ ドレイン領域（第２領域）
３６ａ 第１ドレイン領域
３６ｂ 第２ドレイン領域
３７ 液滴
３８ ソース配線
３９ ドレイン配線
Ｌ1 ライン幅
Ｌ2 ライン幅
θ1 第１接触角
θ2 第２接触角
θ3 第３接触角
Claims (7)
- 液滴が対象面上に吐出されることで所定のパターンが形成されるパターン形成基材において、
上記液滴が対象面上に接触したときの接触角が第１接触角の第１領域と、この第１領域と隣接し、上記第１接触角よりも小さな第２接触角の第２領域とが上記対象面上に形成され、
上記第２領域は、液滴が着弾したときに、該液滴が所定の方向にライン状に移動するように表面処理されており、
上記ライン状の第２領域に液滴が着弾した場合、ライン状の第２領域における液滴の移動方向又は液滴の移動方向と反対方向の中線と、着弾した液滴の液滴外周との交点を通る第２領域の幅をライン幅としたとき、
着弾した液滴の、上記第２領域における液滴の移動方向側のライン幅を第１ライン幅Ｌ１、該第２領域における液滴の移動方向とは反対方向側のライン幅を第２ライン幅Ｌ２、第１領域における液滴の第１接触角をθ１、第２領域における液滴の第２接触角をθ２、液滴径をＤとしたとき、以下の（１）式を満たすように、上記第１ライン幅Ｌ１と第２ライン幅Ｌ２とが設定されていることを特徴とするパターン形成基材。
Ｌ１＞Ｄ／｛１＋２（ｃｏｓθ２−ｃｏｓθ１）｝
且つ、
Ｌ２＜Ｄ／｛１＋２（ｃｏｓθ２−ｃｏｓθ１）｝ ・・・・（１） - 液滴が対象面上に吐出されることで所定のパターンが形成されるパターン形成基材において、
上記液滴が対象面上に接触したときの接触角が第１接触角の第１領域と、この第１領域と隣接し、上記第１接触角よりも小さな第２接触角の第２領域とが上記対象面上に形成され、
上記第２領域は、液滴が着弾したときに、該液滴が所定の方向に移動するように表面処理されており、
上記第１領域の液滴に対する接触角を第１接触角θ１、着弾した液滴の該第２領域における一方側の領域の液滴に対する接触角を第２接触角θ２、他方側の領域の液滴に対する接触角を第３接触角θ３、上記第２領域の幅をライン幅Ｌ、液滴の径を液滴径Ｄとしたとき、以下の（２）式を満たすように、上記の各接触角が設定されると共に、上記第１領域と、第２領域の２つの領域との３つの領域を跨ぐ位置が液滴の着弾位置に設定されていることを特徴とするパターン形成基材。
Ｌ×｛１＋２（ｃｏｓθ３−ｃｏｓθ１）｝＜Ｄ＜Ｌ×｛１＋２（ｃｏｓθ２−ｃｏｓθ１）｝ ・・・・・・・・（２） - 請求項１または２に記載のパターン形成基材上に液滴を吐出して、所定のパターンを形成することを特徴とするパターン形成方法。
- 対象面上に、離散的に付着させた液滴同士をつなげて連続したパターンを形成することを特徴とする請求項３に記載のパターン形成方法。
- 液滴の吐出にインクジェットヘッドを用いることを特徴とする請求項３に記載のパターン形成方法。
- 上記第１領域および第２領域は、ほぼフラットに形成されていることを特徴とする請求項３に記載のパターン形成方法。
- 液滴が導電性粒子を含むことを特徴とする請求項３に記載のパターン形成方法。
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