TWI240675B - Pattern formation substrate and pattern formation method - Google Patents

Description

1240675 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本，明係有關於藉由將液滴予以喷出於對象面上而形成 特疋圖案之圖案形成基材及圖案形成方法之相關技術。 【先前技術】 、年來’盛仃藉由噴墨技術而形成電路基板之配線圖案 、/、要使用貧墨技術，即能直接形成配線圖案於基板 二故能省略如使用習知之微影之印刷技術之真空成膜— =學微影-蝕刻—抗蝕劑剝離步驟之成本之相關步騾，其 結果，可達成能廉價地作成電路基板之功效。 因此，在使用墨水喷射頭而形成配線圖案時，將含有配 線材料之流動狀之墨水（液滴）予以噴出，並使其彈著於基 板上之特定位置而形成配線圖案。如此，將液滴予以噴出 而彈著於基板上時，則具有因基板表面之特性而使彈著之 液滴過度擴展並分離之虞。因此，產生無法獲得期望的配 線圖案之問題。 、表是，此極力抑制彈著之液滴之過度擴展和分離，而形 成期望的配線圖案之方法，係例如揭示於日本國家公開專 利公報『特開平11-204529號』（1999年7月30日公開 揭示於上述公報之技術，係首先將基板表面予以改質， 以使能形成配線圖案之區域具有與液滴之親和性，而且使 另外之區域能具有與液滴之非親和性，並將液滴予以喷出 於基板上具有親和性之區域（圖案形成區域），而形成配線 圖案。該情形時，由於圖案形成區域以外係形成與液滴之

86023.DOC 1240675 非親和性之區域’故彈著於基板上之圖案形成區域上之液 滴係並無跨越該圖案形成區域而擴展之情形. 此外，揭7F於上述公報之技術，係將液滴予以彈著於圖 末形成區域’以使彈著之液滴不致於產生分離狀態，而且 液滴等的一部份係呈重疊狀態。據此，即能防止彈著於基 板之液滴產生分離狀態。 仁，揭7F於上逑公報之圖案形成方法，由於係為了防止 彈著於基板之液滴產生分離狀態，使彈著之液滴等的一部 份形成重疊’而將液滴予以喷出並形成配線圖帛，故所噴 出d滴數係較多。如此之情形了，伴隨著所噴出之液滴 數之增加，而產生導致形成配線圖案為止之一連串的處理 時間（喷流時間）之增加，或墨水噴射頭之壽命降低之問題。 亡發明係有鑑於上述的各問題點而創作，其目的係提供 一藉由減少所噴出之液滴數’而能防止噴流時間之增加或 墨水噴射頭之壽命降低，且能獲得極佳之配線特性之圖案 形成基材及圖案形成方法。 【發明内容】 本發明之圖案形成基材，係藉由將液滴予以噴出於對象 面上而形成特定圖案，其特徵在於： 在上述對象面上，上述液滴接觸於對象面上時之接觸角 為第1接觸角之第i區域，以及和該第i區域相鄰接、且較上 述第i接觸角更小之第2接觸角之第2區域，係在使液滴跨越 該第1區域和第2區域而附著時，滿足以下之（1)式而形成。 D^LX (1+2(008^-008^)}.....⑴

86023.DOC 1240675 此處，D :液滴直徑 L :圖案寬幅 A :第1接觸角 % :第2接觸角 根據上述之構成，因上述第2接觸角係較第丨接觸角更小 ，故第2區域相較於第丨區域，而與液滴之親液性係較高。 據此而在使液滴跨越第丨區域和第2區域而附著時，則附著 於第1區域之液滴係集中於較該第丨區域而親液性更高之第 2區域（圖案）。 2且’只要設定液滴直徑、配線圖案寬幅、第(接觸角 、/2接觸角以滿足上述⑴式，則即使附著較配線圖案寬 幅更大直徑之液滴’而該液滴亦能集中於第2區域。 …若使用較圖案寬幅更大直徑之液滴，則相較於使 用和圖案寬幅相同直徑或較小直徑之液㈣，其係能減少 液滴之噴出數。 即能防止噴流時間之 例如墨水噴射頭之壽 如此，藉由減少所噴出之液滴數 增加、或防止用以噴出液滴之機構 命降低。 ，=有配線材料，且由該液滴而形成配線圖案 万、’ /所噴出之液滴數，則液滴等 著於基板’故能達成配線的厚度之不均勻之^狀二非 此外，亦錢’其結果’能獲得極佳之配線特性 形成表示排液性之排液區域，並設定第 示/接觸角以使上述j

86023.DOC 1240675 2區域係對液滴而形成表 、 衣不親硬性之親液區域。 ㈣形下，由於約區域係

Ijt ^ ^ K /同向成表不排谅糾+ 排液區域，且第2區域係對 夜丨《 域，故使液滴誇越第«性之親液區 液滴係在排液區域之第化域 ^1^時，所附著之 區域則沿著該第2區域之形狀而褲足、 次之弟2 湿山、…、. 巾狀而擴展。亦即，在第1區域所 苹出·^液滴係流入至第2展衫 ^ ,,>；L弟2£域，並和附著於第2區域之液滴 ^者該第2區⑹圖案）而擴展並形成配線。 因此，藉由將未形成圖素夕戸 、 對液^區域作成 以彈出E域’而將降著於第1區域之液滴予 彈出，並能確實地流入至第2區域。 如^只絲第i區域作成排液區域，並將第化域作成 、履品各、’而罘1接觸角和第2接觸角之差異即變大，且上 :〇)式之右邊係變大。此處’⑴式之右邊之變大係表示能 更增大相對於配線圖案寬幅之液滴直徑之尺寸。 因此’藉由對圖案寬幅而更增大液滴直徑，即能更減少 ^貧出之液滴數’並減少噴流時間，且能延長用以將液滴 丁以赁出之機構，例如墨水噴射頭之壽命。 此外’本發明之圖案形成方法，係藉由將液滴予以噴出 万；對象面上而形成特定圖案，其特徵在於： 在將上述液滴予以噴出之前，將對該液滴而表示排液性 又罘1區域，以及鄰接於該第1區域、並對該液滴而表示親 夜性、且構成應形成之圖案之第2區域，予以形成於上述對 象面上時，自上述第1區域和第2區域之境界至液滴之附著

B6023.DOC Ϊ240675 中心之距離X，係滿足以下之（2)式，而使液滴附著於對象 面上

γ C 4 Λ 3\2-3cos^, +cos3^, 此處’ X :親排水圖案, D :液滴直徑 D •(2) 月匕 A:相對於排水部份的液滴之接觸角 根據上述之構成，由於自第1區域和第2區域之境界石、、 滴之附著中心之距離X，係、滿^上述之⑺式而使液滴= 於對象面上，因而附著於表示排液性之第以域之液滴係广 移動於表示親液性之第2區域。亦即，即使液滴之附f 並非第2區域，而亦能將液滴移動於第2區域。 據此’即使使用嗜出精密度較低之液滴噴出機構，例々 墨水喷射頭，並將液滴予以噴^基板，㈣於能確、 集中液料構成應形成之圖案之第2區域，故 ^ 地形成圖案。 3 *度極佶 因此，能減低用以形成圖案之裝置成本。 此處’液滴之可移動之範園’係作成圖案形 圍之較大之液滴，且在排水區域之第旧以 ^ (第1接觸角）愈小則愈寬。 接觸角 此外，本發明之圖案形成方法，係藉由 於對象面上而形成特定圖案，其特徵在於： Μ 在將上述液滴予以噴出之 私對㈣滴而表示物

86023.DOC 1240675 之第1區域，以及鄰接於該第1區域、並對該液滴而表示親 液性、且構成應形成之圖案之第2區域，予以形成於上述對 象面上時，附著液滴時之液滴的噴出間距P，係滿足以下 之（3)式，而使液滴附著於對象面上。

L

L (3) 此處，P :噴出間距（μηι) D :液滴直徑（μιη) L :親水線寬幅（μη) 根據上逑〈構成，由於對噴出之液滴直徑和圖案寬幅而 設定液滴之噴出間距Ρ以滿足上述（3)式，故能形成線幅、 線厚之不均勻較少之圖案。 =處，在液滴係含有配線材料，且形成配線圖案而作為 、案時’係、能以高量產率而形成配線寬幅、配線厚度 《、句勻較少、低電阻且配線段差較少之配線圖案。 案：二::定液滴之喷出間距使滿足上述⑺式，即能將圖 喑汽時門、、1需《液滴的喷出數作成最小限度，並能達成 形成連續之圖案。 4接離散性地附著之液滴等而 、7下由於能將液滴之噴出數作g ^ 度，故能達成噴流時間之減少、啥==需之取小限 化。 ，、出，夜馮义機構之長壽命

86023.DOC 1240675 亦可使用墨水噴射頭於上述液滴之噴出。 該情形下’由^能挪用使用於印表機等之泛用的墨水喷 射頭，故能廉價地製造圖案形成用之裝置。 亦可將上述第1區域和第2區域大致形成於平面。 、該情形時’大致平面係指第1區域和第2區域之段差相較 於所形成之圖案厚度而為極小之狀態。如此處理，由於益 須形成排庫以使相對於第i區域和第2區域之㈣㈣和性 《差異能明確化’故能縮短圖案形成之步驟數。 亦可作成使液滴能含有導電性粒子。 該情形時，由於噴出液滴而形成之圖案係構成配線圖案 ，故能形成線幅、線厚之無不均勻現象之配線圖案。此外 附少噴出之液滴數，由於其液滴等係呈重疊狀且未 Γ 故料成轉的厚度μ之減低，亦即配線 鼠阻不：勾之減低。其結果，能獲得極佳之配線特性。 上述第2區域係線狀圖案亦可。 該情形時，以作成線狀之措施而能形成配線。此外，尤 =以昌較狹有之線狀圖案之措施，而能提高配線 而在使用^曰日面板用配線時’閑極.源極·沒 」酉=係作成線狀為不可或缺，特別是，由於閘柄.源極 ./及:，線係由金屬材料所形成，故為了提升面板亮度： 則配線見幅係愈窄愈理想。 本發明之另外之目的，特徵、 示之記載而充分理解。此外，…U係可由如下所 加圖式之如下說明而理解。Λ <利點係可由參閱附

86023.DOC -12- 1240675 【實施方式】 以下’精由實施形態及比較例，以更詳細說明本發明， 但本發明並不自限於此等。 (實施形態1) 此有關於本發明之-實施形態而說明如下。又，本實施形 態係說明有關於液晶面板之製造步驟之中，TFT(ThinFi旭 Transistor)之閘極配線之圖案形成方法。 、首先’有關於用以實現本發明之圖案形成方法之圖案形 成裝置而說明如下。 本實施形態之圖案形成裝置係如圖5所示，具備載置有 基板11<座台12，且在該座台12上係設置有對該基板丨丨上 而將含有配線材料之流動狀之液滴予以噴出之作為液滴噴 出手段之墨水噴射頭13、以及將墨水噴射頭13移動於^方向 之y方向驅動邵14和移動於X方向之X方向驅動部15。 此外，在上述圖案形成裝置係設置有供應液滴於墨水噴 射^員13之液滴供應系統16和液配管1 8、以及能進行墨水噴 射頭13之噴出控制、y方向驅動部14、χ方向驅動部15之驅 動控制等之各種控制之裝置控制器單元丨7。 在上述墨水噴射頭13和液滴供應系統16之間，係設置有 液配管1 8 ’並藉由液滴供應系統丨6而進行往墨水噴射頭j 3 之液滴之供應控制。 此外在上述墨水贺射頭13、y方向驅動邵14和χ方向驅 動部15、以及裝置控制器單元17之間，係設置有訊號電境 (未圖示），並藉由裝置控制器單元17而進行墨水噴射頭13 86023.DOC -13- 1240675 之液滴的賣出控制、y方向驅動部14、χ方向驅動部15之驅 動控制。 亦即，自上述裝置控制器單元丨7而將往基板丨丨之配線圖 末貝桌（塗敷位置資訊）和y方向驅動部丨4、χ方向驅動部i 5 作連動，而輸入噴出資訊於墨水噴射頭13之驅動器（未圖示） ，而形成能供應目的量之液滴於目的位置之狀態。據此， 即能對基板11之全部區域而將液滴予以滴下。 作為上述墨水噴射頭丨3，係使用當施加電壓時即產生變 /之C笔元件，並因瞬間提高液滴室之液壓而自噴嘴壓擠 液體（液滴）之壓電方式之墨水噴射頭、或使用藉由安裝於 噴射頭之加熱器而產生氣泡於液體内，並壓擠液體之熱能 方式之墨水噴射頭。其中任意一種方式之墨水噴射頭，均 能因應於施加於壓電元件或加熱器之電壓而調整所噴出之 液滴直徑。 本實施形態係在上述之圖案形成裝置當中，使用具備55 μ m直徑之複數個噴嘴之壓電驅動型墨水噴射頭而作為墨 水喷射頭13，使驅動電壓波形產生變化，據此而使噴出液 滴直徑自50 μιη至75 μηι產生變化。 繼之’參閱圖l(a)(b)而說明有關於藉由上述圖案形成裝 置而往基板11上之配線圖案之形成方法如下。圖1(a)係表 示顯示往液滴之基板之彈著前後之狀態之側面圖，圖1(b) 係表示顯示往液滴之基板之彈著前後之狀態之平面圖。 本貫施形態之圖案形成基材係如圖1 (a)(b)所示，在基板 11上形成構成配線圖案之親水線（第1區域）6和排水區域 86023.DOC -14- Ϊ240675 (第2區域）7 ’且將較該親水線6之線幅l更大之直徑d之液滴 8予以喷出於親水線6上，並藉由具有該液滴8之能量狀態之 變化，而能將該液滴8整治於親水線6内。亦即，液滴8之直 徑D係較親水線6之寬幅L更大時，在彈著正後，自親水線6 而出之液滴8係經由排水區域7而彈出，並集中於親水線 6 ° 又，上述親水線6和排水區域7，由於係如後述，施以化 學性處理而取得，故在基板Π上大致形成平面狀態。因此 ，相較於如習知之形成排庫而形成配線圖案之情形，則能 減少製造步驟數。 只要使用上述之圖案形成基材，則即使使用較配線圖案 之線幅更大直徑之液滴，而亦能使全部之液滴予以集中於 配線圖案，故能以較少之液滴數而形成配線圖案。進而只 要減少所噴出之液滴數，即能達成噴流時間之減少、以及 墨水噴射頭之長壽命化。 首先，考量如圖1(a)之直徑D之液滴8，其係在將兩側挾 住於排水區域7之線幅L之等幅之親水線6上而予以滴下之 情形。前述液滴8係如圖2(a)，令在排水區域7而予以滴下 時之接觸角為0，且在親水區域之親水線6而予以滴下時之 接觸角為％時，則在將兩側挾住於排水區域7之線幅L之等 幅之親水線6上而予以滴下時，接觸角係作成金合之接觸角 4。在>咚 > 仏），並令液滴8之表面能量為r，且所滴下 《液滴8之半徑係僅收縮X，並沿著親水線6而延伸之間， 伴隨著液滴8之變形而所消費之能量AW係能近似於：

86023.DOC -15- 1240675 △ W^Dl^COS^-COS^x 〇 令伴隨著相同的變形之表面積之增加量為Δδ時，則因變 形而增加之液滴8之表面能量rAS係能近似於： rAS=r(D-L)Dx/L。 因此’由上述二個之和所表示之全部的能量變化ΔΕ係能 表不成 · △ E=r{D-L-2L(cos^cosq)}E)x/L。 此處，當 D-L-2L(cos02_cosq)> 〇，亦即 L<D/{l+2(cos02-cosq)}時， 則相對於液滴8之變形，由於ΔΕ係形成單調增加之狀態， 故不致於產生變形。 此外，當D-Ldl^cosg-cosg^XO，亦即 L> 0/(1+2(008 192-008^)} 則相對於液滴8之變形，由係形成單調減少之狀態， 故液滴8係持續產生變形直至全部流入至親水線6為止。 例如，第2接觸角内係〇。，接觸角·9〇。時，則成為 D<3L，且即使使用親水線之線幅的3倍為止之直徑之液滴 ’而亦能適當地形成配綠。亦即，在該情形下，係能形成 液滴直徑之1/3之線幅之配線。 此外，第2接觸角内係〇。，^接觸角—18〇。時，則成為 D<5L，且即使使用親水線之線幅的5倍為止之直徑之液滴 :而亦能適當地形成配線。亦即，在該情形下，係能形成 液滴直徑之1/5之線幅之配線。 因此，只要調整上述⑴式中所包含之4個參數（hd

86023.DOC -16- 1240675 、L)以滿足該（1)式，即能 > 、& 將，夜，两直徑D和配線圖案之線幅 了 _ P μ / +、 /、要硬滴直徑D為固定，則為 了獲仵所必需夂配線圖案之岭

笛2接_ 〇木〈、，泉巾田L，而調整第1接觸角C 第2接觸角&。 此處，說明有關於配線圖案形成之具體例如下。 首先，在形成配線圖案之前，參閱圖3⑷〜圖3⑷而說明 有關於基板11的表面改皙步搜4 取间?文貝處理如下。圖3⑷〜圖3⑷係表示 配線圖案之形成前之基板1】土矣 一 丞板表面改質處理之各步驟之圖 示ο 首先’如圖3⑷所示’在玻璃基板上使用旋轉塗敷法等 ，將由矽烷耦合劑等所組成之潤溼性變化層2進行塗敷.乾 燥而形成。又，本實施形態係將氟系非離子界面活性劑之 ZONYLFSN(商品名，都彭公司製）混合於異丙醇而作為潤 溼性變化層2而使用。 繼之，如圖3(b)所示，預先通過形成有由鉻等所組成之 光罩圖案4和由氧化鈦等所組成之光觸媒層5之光學光罩3 而進行UV曝光。又，本實施形態中，光觸媒層5係在使用 旋轉塗敷法而塗敷二氧化鈦微粒子分散體和乙醇之混合物 之後，在150°C中進行熱處理而形成。此外，曝光條件係藉 由水銀燈（波長3 65 nm)並以70 mW/cm2之照度而進行2分鐘 曝光。 其結果，如圖3(c)和圖3(d)所示，僅UV曝光之部份係提 升潤溼性，並形成有親水線6。又，本實施形態係將已形成 之親水線6之寬幅作成50 μηι。 86023.DOC -17- 1240675 此處’親水線6以外之區域係形成排水區域7，且在基板 11上形成有作為配線圖案之親排水圖案。 此外’在形成親排水圖案之基板11上，使用上述之圖案 形成裝置而將閘極配線材料予以滴下，並形成閘極配線。 使用於配線形成之液體配線材料（液滴），係使用將Ag微 粒子分散於水和乙醇與二乙基乙二醇之混合溶劑者，且黏 度係預先碉整成大約1〇 cp。此處，如圖2(a)所示，藉由上 述 < 處理所獲得之排水區域7上之上述液滴之第1接觸角q 係80 ，如圖2(b)所示，藉由上述之處理所獲得之親水線6 上之上述液滴之第2接觸角％係10。。 使用上述之圖案形成裝置而如圖1 (a)所示，在形成親排 水圖案 < 基板11上將液滴8予以滴下。噴出液滴直徑〇係75 μιη時，則如圖1(b)所示，所滴下之液滴8係沿著親水線6而 形成線形狀。又，液滴8之彈著位置係作成親水線6之中央。 在上述（1)式中’代入第i接觸角。和第2接觸角 % = 1〇°，而求得液滴直徑D和親水線幅L之關係時，則形成 如下。

2.62 L 上此係表示在上述條件之情形時，即使液滴直徑d係大至 =水、、泉見幅L足大約2.62倍，而亦能達成線形成。亦即表示 能形成有液滴直徑〇之1/2.62与〇38之寬幅之線。 、在和上述相同之條件下，在寬幅相異之親水線6上予以 滴下時之結果予以表示於如下之表1。

86023.DOC -18 - 1240675 〔表1〕

線幅（μιη) 75 ____ 50 -----------_ 3〇 20 結果 〇_ 〇 —-- 〇 X 〇：能形成線 X :不能形成線 由表1而得知線幅20 μιη係無法形成線。此係因為線幅2〇 μπι時，則形成2〇/75与0.27，且較上逑之〇 38更小，故被視 為興法滿^__L述（1)式之故。 ，•〜μ且從亍 此外，將液滴8之尺寸 在寬幅相異之親水線6上予以滴下時之結果表示於如下之 表2。其中，液滴直徑1)=35师時，則交換墨水喷射頭。 〔表2〕

〇··能形成線 X :不能形成線 ，在表2當中，亦可得知當未滿足上述⑴式時，係無法形 成線。 此處，有關於液滴直徑D和噴出間距之關係則說明如下。 圖案形成方法和閘極配線之形， ,^ ^蜜永喑斟$ 1 去、所使用之圖案形 成裝置、墨水貫射頭13係和上述之 J相同。此外，使用於 86023.DOC •19- 1240675 配線形成之液體配線材料（液滴8)，係使用將Ag微粒子分散 於水者，其黏度係預先調整成大約5 ep。該情形時，如圖 2⑷所示，排水區域7上之液滴8之第丨接觸角θ,係1〇〇。，如 圖2⑻所示，親水線6上之液滴8之第2接觸角θ2係i 0。。 使用上述之圖案形成裝置而如圖【⑷所示，在形成親排 水圖案之基板U上將㈣8予以滴下。液滴8之彈著位置係 作為親水線6之中央。 繼之，將液滴尺寸予以變化，並將Ag濃度ι〇 ν〇ι%之液 滴材料（液滴8)對親水線幅25 _設定為膜厚Q3㈣而滴下 時之結果表示於如下之表3。其中，液滴直徑係25_M μιη時則交換喷射頭。

〇：能形成線 X :不能形成線 由以上之結果亦可得知，因滿足上述⑴式而能形成線 且愈增大喷出液滴直徑D，則噴出間距僉大，、 ‘八亚此縮短續 流時間和延長噴射頭之壽命。 " 將描繪上述表3所示之結果表示於圖4。由 Μ 田圖4所示之曲 線圖而得知，當液滴直徑D係作成50 μιη以上 〒’則能使間 距飛躍性地變大，故為了縮短噴流時間和喑 、 買射頭<長壽4 化，係設定為 2L^ L{1 + 2(cos02-cos6>1)} 86023.DOC -20- 1240675 較為理想。 、、由圖4所示之曲線圖而得知，液滴直徑係54 μηι以上 而相車乂万、液滴直徑和線幅相同之情形#，則能將間距擴展 土 1〇倍以上，其結果為能將噴流時間作成1/10，且將噴射 頭之壽命延長至10倍。 /、 Q此而得知，為了噴流時間之縮短和噴射頭之長壽命化 ，則設定為 2.15L^ L{1+2(cos(92-cos^)} 係更為理想。 根據以上之情形’而將液滴直徑D設定成能滿足D ^ L{l+2(cos^cos0i)}，理想上@2LsDsL{i+2(c〇^_c〇s⑴卜 更理想則為2.15I^l^L{1+2(c〇s^⑽1)}之關係，由於能 以較大之液滴且較寬廣之間距而噴出，故能確保嘴流時間 之縮短和噴射頭之長壽命化。 吓即，在對象面之基板11之親水線6上，連接離散性地附 著之液滴8等而形成連續之圖案。據此，即能將液滴8之噴 出數作成所必需之最小限度，故能達成噴流時間之減少、 以及噴出液滴之機構（墨水噴射頭）之長壽命化。 此外，為了確保喷流時間之縮短和噴射頭之長壽命化， 而在設定較寬廣之液滴的噴出間距時'以及所形成之線幅 係邵份地存在有較狹窄的部份等之情形時，僅該部份雖產 生液滴係無法進入線之問題，但，藉由因應於欲形成之線 幅而控制噴射頭之驅動波形等，而使噴出液滴直徑產生變 化，且不管線幅如何，而能以充分之噴流時間和充分之噴 86023.DOC -21 - 1240675 射頭壽命而形成全部寬幅之線。 如此地，在以下之實施形態2說明有關於因應於線幅而 使喷出之液滴直徑產生變化之例。 〔實施形態2〕 說明本發明之另外之實施形態如下。又，有關於圖案形 成裝置，由於係使用和前述實施形態丨相同者，故省略其說 明。 在本實施形態當中，亦和前述實施形態丨相同地，說明 有關於TFT液晶顯示面板之閘極配線圖案之形成方法。 圖6(a)係表示本實施形態所使用之閘極配線圖案。該閘 極配線圖案係由親水線21和排水區域22所形成之親排水圖 案，且親水線2丨之線幅係不一樣，而其一部份係具有線幅 較狹窄之部份。亦即，親水線21係如親水線2U〜21d而其線 幅係分別相異。此處，較另外之線更狹窄之親水線21b、2ic 之線幅係20 μπι，其以外之部份（親水線21&、21d)之線幅係 30 μχη。該親排水圖案之產生方法係和前述實施形態1相同。 繼之，在形成親排水圖案之基板上，使用液滴噴射法而 將閘極配線材料予以滴下，而形成閉極配線。此處，所使 用之圖案形成裝置、墨水噴射頭13係和前述實施形態丨相同 ’且能將噴出液滴直徑自50 μιη變化至75 μιη為止。 此外，所使用之液體配線材料（液滴）亦和前述實施形態丄 相同，且排水區域22上之液滴之第i接觸角^係8〇。，而親 水線21上之液滴第2接觸角％係1 〇。。 繼之，如圖6(b)所示，雖係使用墨水喷射頭而將親水線 86023.DOC -22- 1240675 21上之液滴23予以滴下，但，在線幅3〇 _之圖案上係以 液滴直徑75叫，在線幅20叫之圖案上係以液滴直徑5〇- 而予以滴下。如此，依據線幅而改變液滴直徑，即能配置 液滴23於全部之親水線21(圖6(c))。 又，在線幅20师之圖案上亦以液滴直後75_而予以滴 下時’在線幅20 μηι之圖案係其配線材料為無法滴入。此 外，在全部之圖案上以液滴直徑5〇 μηι而予以滴下時，雖 能形成配線’但’相較於在線幅3〇陴之圖案上以液滴直 徑75 μχη而予以滴下時，則更增加噴流時間。因此，理想 上係對各個線幅而改變液滴直徑，使能滿足 2L^ L{1+2(cos6>2-cos^)} ’更理想則對各個線幅而改變液滴直徑，使能滿足 2.15L^ L{1+2(cos02-cos0j)} 即能在線幅相異之圖案當中滴入液滴，且能獲得充分之噴 流時間和充分之噴射頭壽命。 上述之各實施形態，雖說明有關於以將液滴予以滴下於 親水線的中央為前提之例，但，將液滴予以滴下於親水線 的中央係必須使用精密度較高之墨水噴射頭，然而，由於 滴下精密度較高之墨水噴射頭係較高價位，故具有導致圖 案形成裝置之價格上升之虞。 因此，以下之實施形態3係說明有關於即使液滴係未滴 下於親水線之中央，而亦能集中於親水線上且形成線之圖 案形成方法。 〔實施形態3〕 86023.DOC -23- 1240675 說明本發明之更另外之實施形態如下。又，本實施形態 係和前述實施形態丨相同地，說明有關於藉由圖3〜圖3(幻 所示之表面改質處理方法，而使基板u的表面進行改質， 並由親水線6和排水區域7而形成親排水圖案，且使用該親 排水圖業而形成配線用線之例。 本實施形態之圖案形成方法係如圖7(a)所示，在往液滴8 之基板11之彈著正後，液滴8係形成自親水線6的中心而偏 離之狀態時，如圖7(b)所示，將液滴8移動於親水線6上之 方法。 本案發明者等係發現在液滴8為彈著於基板丨丨時，往液滴 基板11之接地面之一部份亦存在於親水線6上，因而液 滴8全體係能自排水區域7移動至親水線6之情形。亦即，藉 由將親水線6和排水區域7之境界與液滴8之彈著位置之距 離，設定成較液滴8彈著時之圓形接地面之半徑更小，而使 液滴8全體能自排水區域7移動至親水線6。此處，令彈著前 <液滴（半徑為Ri，在液滴之排水區域之接觸角為&，液 肩彈著時之圓形接地面之半徑R2時，則由於 ，故將上述R2予以換算成液滴直徑〇時，則取得以下之（2) 式0 Μ

D \ 2-3cos^, +cos3 ⑵ 心之距離 此處，X ·親排水圖案界面和液滴彈著中

86023.DOC -24- 1240675 D :液滴直徑 Θ,:相對於排水部份的液滴之接觸角 亦即，本實施形態之圖案形成方法，係在以液滴喷射法 且使用親排水基材圖案而形成圖案（不限定於線狀）時，如 圖7⑷所將液滴8之彈著位置自親排水境界6a而設定在 以如下之⑺式所規制之範園内’且如圖7⑻所示，由於能 自排水區域7而移動液滴8，故即使液滴8之彈著位置並非在 親水線6上，而亦能將液滴移動於特定位置，且即使在使用 精密度較低之墨水喷射頭時，亦能精度極佳地形成圖案， 並能達成圖案形成裝置的製造成本之減低。 又，作成親排水圖案形狀之容許範圍之較大之液滴8, 而排水區域7之液滴8之接觸角係變小之一方，其可移動液 滴8之範圍則愈寬。 / X<

D \ 2-3cos0, +cos30, 2 •(2) 此處，X ·親排水圖案界面和液滴彈著中心之距離 D :液滴直徑 A •相對於排水邵份的液滴之接觸角 此處，親水線幅50 μιη之情形時，將液滴之彈著位置^ 以變化時之結果表示於如下之表4。又，使用於配線形成^ 液體配線材料（液滴），係使用將八§微粒子分散於水和乙酉 與二乙基乙二醇之混合溶劑者，且黏度係預先調整成大系 10 cP。此處，如圖2(a)所示，藉由上述之處理所獲得之- 86023.DOC -25- 1240675 水區域上之上述液滴8之第1接觸角&係80°，如圖2(b)所示 ，藉由上述之處理所獲得之親水線6上之上述液滴8之第2 接觸角&係10°。 〔表4〕

液滴 直徑 °(μηι) 25 30 40 45 50 55 65 70 75 80 85 間距 (mm) 圖中#， 0.11 X 0.19 ：ί 0.45 0.64 0.87 1.16 1.92 2.39 2.94 3.57 X 在表4當中，可得知液滴直徑75 μιη時，其線的形成係能 遠離親排水境界6a直至距離為1〇〇 μιη為止，但，液滴直徑 35 μιη時’其線的形成則遠離親排水境界6a直至距離為的 μπι為止。 如上述，經由墨水噴射頭之滴下實驗，在滴下之後，即 使液滴之接地面之一部份在親水線上，亦可確認為液滴全 體係移動於親水線上。因此，如上述（2)式所規制，藉由預 先設定彈著前之液滴半徑和彈著位置，則即使使用較低精 度之墨水噴射頭時，亦能精度極佳地形成圖案。 〔實施形態4〕 說明有關於本發明之更另外之實施形態如下。又，本奋 施形態係和前述實施形態i相同地，說明有關於藉由： 3⑷〜圖3⑷所示之表面改質處理方法，而使基板11的表面 進行改質，並由親水線6和排水區域7而形成親排水圖案，

86023.DOC -26- ^240675 且使用該親排水圖案而形成配線用線之例。 參閱圖8(a)(b)而說明有關於本眚 』、尽貝她形悲爻圖案形成方法 如下。圖8(a)係液滴8之彈著正前夕命丨‘闽 ^ 耆則之側面圖，圖8(b)係液滴8 之彈著正前之平面圖。 本圖案形成方法係對形成噴出液滴直徑和配線之親水 ，寬幅而將喷出間距蚊成能収如下之(3)式，而能以高 量產率形成配線寬幅、線厚度之不均勻較少，低電阻且 配線段差較少之導體圖案。

L

L • (3) 此處，Ρ :噴出間距（μιη) D :液滴直徑（μηι) L ·親水線幅（pm) 上述（3)式係可由如下之處理而求得。 $此處’本貫施形m案形成方法，其預先形成親水線 幅L之圖料基板時’係利用控制液滴直徑D和噴出間距〇 而能控制配線之膜厚之方法。 、，此’為了求得上述(3)式，則必須經計算如下之項目而 求得。 ①自液滴直徑D和喷出間距ρ而求取之液滴之全體積V 自液滴之全體積V和親水線幅L而算山之膜厚 ③由通合於圖案形成之膜厚之條件而算出之噴出間距ρ 作成上述噴出間距ρ(μηι)時，每（叫單位之圖點數係成

86023.DOC -27- 1240675 為 l/P(dot/pm) 〇 此外，將液滴直徑作成D時，由於體積v係成為v=；rD3/6 ，故每1 μηι之全體積係 1 XPX ^D3/6= ^ϋ3/6Ρ(μιη3)

令線幅為Μμιη)時，液滴之高度係成為，令Ag ;辰度為b(vol%)時，則Ag之高度t(pm)係可表示成 t=^bD3/600LP 史形時’則p貧出間距p係成為p=( vb/6〇〇t) X (d3 X l)。 此處，對形成噴出液滴直徑和配線之親水線幅，本案發 明者等係發現將；rb/600t設定為〇.〇4以上〇·4以下，即能以高 里產率而开;^成配線厚度之不均勻較少，低電阻且配線段差 較少之配線圖案。 此處，在上述圖案形成方法當中，改變彈著間距在親水 線幅50 μηι而滴下75μιη直徑之液滴時之配線形成結果表示 方、如下之表5。表中數值係表示在液滴噴射步騾之後，在 C 10刀之條件下而將液體配線材料進行熱處理，而 使落媒予以乾燥，並在烺燒材料之後之配線形成膜厚。又 ，液體配線材料係使用在液中含有Ag微粒子之1〇體積％之 比例者。 〔表5〕 彈著間距 (μπι) ___ 350 400 1500 3000 3500 結果 (膜厚μπι) ------- Δ(1.47) -------- — 0(1.10) ------ 0(0.30) 0(0.15) Χ(0·13)

86023.DOC -28- 1240675

〇：配線特性佳 A:配線段差過大NG X :配線電 阻過大N G 由表5而得知，即使彈著間距係小至350 μιη，而且，彈 著間距係大至3500 μηι，仍亦無法獲得適當之配線圖案。 同樣地，在上述圖案形成方法當中，改變彈著間距在親 水線幅20 μιη而滴下50 μηι直徑之液滴時之配線形成結果表 示於如下之表6。表中數值係表示在液滴喷射步驟之後，在 250°C/10分鐘之條件下而將液體配線材料進行熱處理，而 使溶媒予以乾燥，並在烺燒材料之後之配線形成膜厚。又 ，液體配線材料係使用在液中含有Ag微粒子之10體積％之 比例者。 〔表6〕 彈著間距 (μηι) 200 250 1000 2300 2600 結果 (膜厚μιη) Α(1·64) 0(1.31) 0(0.33) 0(0.14) Χ(0.13)

〇：配線特性佳 △:配線段差過大NG X :配線電 阻過大N G 由表6而得知，即使彈著間距係小至200 μιη，而且，彈 著間距係大至2600 μιη，仍亦無法獲得適當之配線圖案。 由以上而得知，只要液滴材料相同，則彈著間距係因應 於親水線幅、液滴直徑而決定適當之範圍。 又，在上述之各實施形態當中，使用於配線形成之液體 配線材料（液滴），由於係使用將Ag微粒子分散於水和乙醇 86023.DOC -29- 1240675 m之混合_者’故親液性呈現成親水性， 而^夜性呈現成排水性，但，例如混合液滴之配線材料之 =係並非水系，而油系亦可。該情形時，只要親液性現 成親油性，排液性呈現成排油性即可。 此外，上述之各實施㈣雖係說明有關於其用以將液滴 ^噴出於圖案形成基材之基板u之機構，係使用利用墨 ^射頭之液滴喷射方式之例，⑮’並不自限於此，能控 制液滴直徑且能予以噴出之機構亦可。 、此外，墨水噴射頭亦不限定於壓電型，如氣泡喷射（登錄 商標）之熱能型亦可。 進而形成於基㈣上之第2區域（親水線6)係線狀亦可。 孩線狀係指如前述之各實施形態所示之短柵形狀亦可，蛇 行狀亦可，錐形狀亦可。此外，亦可為組合此等形狀者。 此外，上述線狀其輪廓線非必要為直線，而含有曲線、曲 折（Z形）形狀亦可。 如此’藉由將親水線6作成線狀，即能進行配線形成。 此外’尤其是因為作成寬幅較狹窄之線狀圖案，而能提高 配線密度。進而在使用於液晶面板用配線時，閘極·源極 、·汲極配線係作成線狀為不可或缺，特別是，由於閑極. 源極.汲極配線係由金屬材料所形成，故為了提升面板亮 度’則配線寬幅係愈窄愈理想。 +如上述’本發明之圖案形成基材，係在藉由將液滴予以 貫出於對象面上而形成有特定圖案之圖案形成基材當中， 在上述對象面上，上述液滴係接觸於對象面上時之接觸角

86023.DOC •30- 1240675 為第1接觸角之第1區域，以及和該第丨區域相鄰接、且較上 述第1接觸角更小之第2接觸角之第2區域，係液滴跨越該第 1區域和第2區域而附著時，能滿足以下之（u式而形成之一 種構成。 D = L X {1+2(cos 6^2-cos ^)} · · · · (1) 此處，D :液滴直徑 L :圖案寬幅 β :第1接觸角 A :第2接觸角 根據上述之構成’因上述第2接觸角係較第i接觸角更小 ，故第2區域相料區域，而與液滴之親液性係較高。 據絲在使液滴跨越第i區域和第2區域而附著時，則附著 於第1區域之液滴係集中於較該P區域而親液 2區域（圖案）。 示 而且，只要設定液滴直徑、配線 ^ 锿ο a總么 見巾田罘1接觸角

If大P使能滿足上述⑴式，則即使附著較配線圖案 見田 W硬滴’而液滴亦能集中於第2區域。 如此，若使用較圖案寬幅更大直 安命 二I’夜滴’相較於使用 和圖术見幅相同直徑或較小直 滴之喷出數。 ]幻…滴時，其係能減少液 如此’藉由減少所喑出 + d苟數，即能防止喷流時間之 增加、或用以喷出液滴 低。 #列如墨水噴射頭之壽命降 此外，亦可設定第丨接觸角以 上迷乐1區域係對液滴而

86023.DOC -31- 1240675 形成表示排液性之排液區域，並設定第2接觸角以使上述第 2區域係對液滴而形成表示親液性之親液區域。 該情形下，由於第1區域係對液滴而形成表示排液性之 排液區域’且第2區域係對液滴而形成表示親液性之親液區 域，故使液滴跨越第1區域和第2區域而附著時，所附著之 液滴係在排液區域之第丨區域中彈出，而親液區域之第2區 域係沿著該第2區域之形狀而擴展。亦即，在第旧域所彈 出之液滴係流入至第2區域，並和附著於第2區域之液滴均 沿著該第2區域（圖案）而擴展並形成配線。 因此，藉由將未形成圖案之區域，亦即將第堪域作成 對液滴而具有排液性之區域，而將附著於第丨區域之液滴予 以彈出’即能確實地流入至第2區域。 如此，只要將第1區域作為排液區域，並將第2區域作為 親液區域，而第1接觸角和第2接觸角之差異即變大，且上 述⑴式之右邊係變大。此處，⑴式之右邊之變大係表示能 更增大相對於配線圖案寬幅之液滴直徑之尺寸。 因此’藉由對圖案寬幅而更增大液滴直徑，即能更減少 :噴出之液純，並減少噴流時間’且能延長用以將液滴 予以贺出之機構，例如墨水噴射頭之壽命。 此外，本發明之圖案形成方法’係藉由將液滴予以嗜出 於對象面上而形成特定圖案之圖案形成方法，在將上述液 濟予以喷出之前，將對該液滴而表示排液性之P區域，以 及鄰接於該第1區域、 .、 同阳衣不硯夜性、且構成應 >《圖案《第2區域，予以形成於上述對象面上時，自上

86023.DOC -32- 1240675 、〃區域和第2區域之境界至液滴之附著中心之距離χ， “把使液滴附著於對象面上，而滿足以下之（2)式之構成。 \ρ V2-3cos^ ^cos3^ ~2 •⑵ 此處，X .親排水圖案界面和液滴彈著中心之距離 D :液滴直徑 0 ·相對於排水邵份的液滴之接觸角 □此之故，由於自第i區域和第2區域之境界至液滴之附 著中〜之距離X，係使液滴附著於對象面上而滿足上述之 (2)式，因而附著於表示排液性之第丨區域之液滴即能移動 於表π親液性之第2區域。亦即，即使液滴之附著中心並非 第2區域，而亦能移動液滴於第2區域。 據此，即使使用噴出精度較低之液滴噴出機構，例如墨 水贺射頭，並將液滴予以噴出於基材，而由於能確實地集 中液滴於構成應形成之圖案之第2區域，故能精度極佳地形 成圖案。 因此，能達成可減低用以形成圖案之裝置成本之功效。 此外，本發明之圖案形成方法，係藉由將液滴予以喷出 於對象面上而形成特定圖案之圖案形成方法，其係在將上 述液滴予以噴出之前，將對該液滴而表示排液性之第丨區域 ，以及鄭接於該第1區域、並對該液滴而表示親液性、且構 成應形成之圖案之第2區域予以形成於上述對象面上時，附 著液滴時之液滴的喷出間距P，係能使液滴附著於對象面 86023.DOC -33 - 1240675 上，而滿足以下之（3)式之構成。 0.04Z)3 / D / ΟΛΟ3 -—S r S---- L L ···· (3) 此處，P :噴出間距（μπι) D ·液滴直徑（μηι) L :親水線寬幅（μηι) Q此之故&於對喷出之液滴直徑和圖案寬幅而+ 、、、 鴻之喷出間距!>以滿足上述(3)式，故能形成線幅、線厂曰硬 不均勻較少之圖案。 予〈 此處，液滴係含有配線材料，且形成配線圖案而作 定圖案時’係能以高量產率而形成配線寬幅、配線厚度之 不句勻車乂 V低甩阻且配線段差較少之配線圖案。 如此，設定液滴之噴出間距使滿足上述（3)式，即能將圖 k形成㈣需之㈣的噴出數作成最小限度，並具備能 達成噴流時間之減少或噴出液滴之機構（墨水喷射頭）之延 命化之功效。 二用以實施發明之最佳形態之項目中之具體的實施 〜或κ她例’ 土多亦僅止於能理解本發明之技術内容而 已並非僅限疋於如此 < 具體例而予以狹義地解釋，係能 在本發明之精神要旨和記載如下之中請專利㈣内，作各 種變更而予以實施者。 本發明之圖㈣成基材和圖㈣成方法，職極佳地使 用於以液滴喷射技術而形成電路絲之配線圖案之領域，

86023.DOC -34- 1240675 特別是墨水噴射頭之延命化和 技術領域。 製造成本之削減化所必需之 【圖式簡單說明j 圖1⑷係本發明之圖案形成基材之側面圖。 圖1(b)係本發明之圖案形成基材之平面圖。 圖2(a)係說明液滴之排水性之圖示。 圖2(b)係說明液滴之親水性之圖示。 圖（）⑷係表不用以形成親水區域和排水區域於基板 上之步騾之圖示。 圖4係表不液滴直徑和間距之關係之曲線圖。 圖係使用於本發明之圖案形成方法之圖案形成裝置之 概略立體圖。 圖6(a) (c)係表示本發明之另外之圖案形成方法之圖示。 圖7(a)(b)係表不本發明之更另外之圖案形成方法之圖示。 圖8(a)(b)係表示本發明之更另外之圖案形成方法之圖示。 【圖式代表符號說明】 1 破璃基板 2 潤溼性變化層 3 光學光罩 4 光罩圖案 5 光觸媒層 6 親水線（第2區域） 6a 親排水境界 7 排水區域（第1區域）

86023.DOC -35- 1240675 8 液滴 11 基板（圖案形成基材） 12 座台 13 墨水噴射頭 14 y方向驅動部 15 X方向驅動部 16 液滴供應系統 17 裝置控制器單元 18 液配管 21 親水線（第2區域） 21a〜21d 親水線 22 排水區域（第1區域） 23 液滴 D 液滴直徑 L 親水線幅（圖案寬幅） A 第1接觸角 第2接觸角 86023.DOC -36-

Claims (1)

1240675 拾、申請專利範園·· 1· -種圖案形成基材，其係藉由將液滴予以嘴出於對象面 上而形成特定圖案者，其特徵在於： 在士述對象面上，上述液滴接觸於對象面上時之接觸 角為第1接觸角之第1區域，以及與該第1區域相鄰接、且 較上述第1接觸角更小之第2接觸角之第2區域，係在使液 滴跨越第1區域及第2區域而附著時，滿足以下之（1)式而 形成。 LX {i+2(cos^2-cos^)}· ... (j) 此處，D :液滴直徑 L :圖案寬幅 β ·第1接觸角 2. 3. 4. 一種圖案形成方法，其特徵在於： 使液滴在跨越如申請專利範圍第丨項之圖案形 上之第1區域和第2區域之狀態下而附著。 土 如申請專利範圍第2項之圖案形成方法，其中 排=第1區域係對液滴設定第1接觸角，使能形成h 液區域’且上述第2區域係對液滴設物 使此形成表示親液性之親液區域。 I種圖案形成方法，其係藉由將液滴予^㈣對^ 上而形成特定圖案，其特徵在於： 在將上述液滴予以喷出之前，將對該液 性之® 1 P 0 L 衣排)孩 以及鄰接於該第1區域、並對該液滴表开 86023.DOC 1240675 親液性、且構成應形成之圖案之 、 M木艾罘2區域，予以形成於上 述對象面上時，自上述箆1 p a γ ^ 、罘1E域和第2區域之邊界至液滴 <附著中心之距離X，係滿足如 工从、、 ^ κ如卜炙（2)式，而使液滴附 著於對象面上。 A 4 D 2-3 cos 名 + cos:' 此處’ X ·親排水圖案界面和液滴彈著中心之距離 D ·液滴直徑 3:相對於排水部份的墨水之接觸角 —種圖案形成方法，其係藉由將液滴予以噴出於對象面 上而形成特定圖案，其特徵在於： 在，上迷液滴予以噴出之前，將對該液滴而表示排液 陡〈弟1區域，以及鄰接於該第1區域、並對該液滴表示 j液14、JL構成應形成之圖案之第2區域，予以形成於上 V1象面上時，附著液滴時之液滴之噴出間距p，係滿 足如下炙（3)式，而使液滴附著於對象面上。 〇.〇4£)3

<P< 0AD3 (3) -------- L 此處，P :噴出間距（μιη) D :液滴直徑（μτη) L :親水線寬幅（μιη) 6.如申請專利範圍第2至第5項中之任一項之圖案形成方 86023 .D0C 1240675 法，其中 之=象面上’連接離散性地附著之液滴等而形成連 續 •如申請專利範圍第2至第5項中之任_ 項之圖案形成方 法，其中 使用墨水噴射頭於液滴之噴出。 8·如申請專利範圍第2至第5項中之任 法，其中 將上述第1區域和第2區域大致予以形成平面。 9·、如中請專利範圍第2至第5項中之任—項之圖案形成方 法，其中 液滴係含有導電性粒子。 10·如申請專利範圍第2至第5項中之任— ，其中 上述第2區域係線狀圖案。 項之圖案形成方 項之圖案形成方法 86023.DOC