(57)【要約】【課題】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。【解決手段】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る。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する。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。【選択図】図３
2015160152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に親水部と疎水部を有する基板の前記表面にパターンを形成するパターン形成方法であって、
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。
【請求項２】
前記表面間力差は、０．００５５Ｐａ以上０．５Ｐａ以下である請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項３】
前記親水性溶液の塗布厚は、１．２μｍ以上６．２μｍ以下である請求項１または２に記載のパターン形成方法。
【請求項４】
前記疎水部は、幅が８０μｍ以下の直線状に形成されており、前記親水性溶液の粘度は２．１１ｍＰａ・ｓ以下である請求項１〜３のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項５】
前記基板の前記表面は、親疎水性変換機能を有し、前記表面に親水部と疎水部を形成する工程を有する請求項１〜４のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１０５７９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【発明の効果】
【０００９】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（ａ）は、ハジキの先端部分を示す模式図であり、（ｂ）は、ハジキの解析モデルを示す模式的斜視図である。
【図２】親水領域で疎水領域が挟まれた状態での液面の変化を示す液膜断面プロファイルである。
【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を説明するための模式的斜視図である。
【図４】最大ハジキ速度と表面間力差との関係を示すグラフである。
【図５】膜厚とハジキ速度の関係を示すグラフである。
【図６】最大ハジキ速度と親水性溶液の粘度との関係を示すグラフである。
【図７】ハジキ個数と疎水部上液膜の表面間力との関係を示すグラフである。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、ハジキの進行を時系列で示す模式図である。
【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。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
【数１】
2015160152.tif 000003
【００１６】
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。
【００１７】
【数２】
2015160152.tif 000004
【００１８】
【数３】
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【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
【数４】
2015160152.tif 000006
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
【表１】
2015160152.tif 000007
【００３４】
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γＬｄ、γＬｎｄ、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。
【００３５】
【表２】
2015160152.tif 000008
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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γｄＤＷ、非分散力成分をγｎｄＤＷ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）。
【００３９】
【数５】
2015160152.tif 000009
【００４０】
【数６】
2015160152.tif 000010
【００４１】
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、γｄＬ、γｎｄＬを文献等から得て、接触角θを測定すると二つの未知数√γｄＤＷ、√γｎｄＤＷ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、γｎｄＭＩ＝０のため簡単に解けた。
【００４２】
【表３】
2015160152.tif 000011
【００４３】
【数７】
2015160152.tif 000012
【００４４】
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。
【００４５】
【数８】
2015160152.tif 000013
【００４６】
【数９】
2015160152.tif 000014
【００４７】
【数１０】
2015160152.tif 000015
【００４８】
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γｄＬ、γｎｄＬ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。
【００４９】
【数１１】
2015160152.tif 000016
【００５０】
【数１２】
2015160152.tif 000017
【００５１】
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。
【００５２】
【数１３】
2015160152.tif 000018
【００５３】
【数１４】
2015160152.tif 000019
【００５４】
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。
【００５５】
【数１５】
2015160152.tif 000020
【００５６】
【数１６】
2015160152.tif 000021
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
【表４】
2015160152.tif 000022
【００６０】
【表５】
2015160152.tif 000023
【００６１】
【表６】
2015160152.tif 000024
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【符号の説明】
【００６９】
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
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図１】
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【図８】
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