(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性微粒子を分散媒に分散してなるインクをインクジェットノズルから吐出させることで導電パターンを形成する導電パターン形成装置において、
前記インクジェットノズル近傍の分散媒の蒸気圧を検知する分散蒸気圧検知手段と、
前記分散蒸気圧検知手段の検知結果に基づいて分散媒の蒸気圧を制御する分散媒蒸気圧制御手段と、
前記インクジェットヘッドを囲むように配置されるカバーと、を有し、
前記インクジェットノズル近傍の分散媒の蒸気圧を飽和蒸気圧の７０％以上にすることを特徴とする導電パターン形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の導電パターン形成装置において、前記分散媒が水であることを特徴とする導電パターン形成装置。
【請求項３】
請求項１に記載の導電パターン形成装置において、前記分散媒が水に湿潤剤を添加したものであることを特徴とする導電パターン形成装置。
【請求項４】
請求項３に記載の導電パターン形成装置において、前記湿潤剤がエチレングリコール系であることを特徴とする導電パターン形成装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の導電パターン形成装置において、前記分散媒蒸気圧制御手段が前記分散媒と同種の液体を加熱する加熱装置であることを特徴とする導電パターン形成装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の導電パターン形成装置において、溶媒蒸気圧を制御するために超音波ミスト発生手段をさらに備えたことを特徴とする導電パターン形成装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の導電パターン形成装置を備えたことを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットノズルからインクを吐出させることにより導電パターンを形成する導電パターン形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ナノメタルやＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）、ＰＡＮＩ（ポリアニリン）といった導電性高分子の微粒子を液体に分散したインクをインクジェットでパターニングすることで導電パターンを形成する技術がさまざまに検討されている。
一般的なリンターも含め、インクジェット装置はノズルの乾燥による不吐出の可能性があるため、インクにさまざまな添加剤を添加することでノズルの詰まりを防止している。またインクジェット装置側でもインクの乾燥による吐出不良を防止するための工夫がなされている。
上記のような機能性のインクを用いる場合、インクへの余分な材料の添加を嫌うため、インクジェット装置側での不吐出防止が重要となる。
吐出不良防止法としては、例えば一定の時間放置した後にプリントする場合には予備吐出をしてノズルを回復させる方法がある。
特許文献１では、湿度に応じて予備吐出動作の開始時における初期駆動周波数を変更することで、低湿度によるインクの増粘に対応する方法が提案されている。具体的には、湿度が設定値よりも低い場合には初期駆動周波数を低くすることで、増粘したインクを吐出しやすくしている。
【特許文献１】特許第３３３２５６９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記したような予備吐出方式は、既に吐出しない状態になってしまっている場合には効果がないこと、及び余分にインクを消耗することなどの問題点がある。
また特許文献１の湿度に応じて初期駆動周波数を変更する方法では、インクの乾燥や増粘を防止するわけではないため、想定した以上に乾燥や増粘が起こった場合には、不吐出を完全に防止することはできないという問題があった。
そこで、本発明はこのような実情を鑑みてなされたものであり、吐出不良の発生を防止することでインクジェットによるパターニング特性を向上することができる導電パターン形成装置及び表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、導電性微粒子を分散媒に分散してなるインクをインクジェットノズルから吐出させることで導電パターンを形成する導電パターン形成装置において、前記インクジェットノズル近傍の分散媒の蒸気圧を検知する分散蒸気圧検知手段と、前記分散蒸気圧検知手段の検知結果に基づいて分散媒の蒸気圧を制御する分散媒蒸気圧制御手段と、前記インクジェットヘッドを囲むように配置されるカバーと、を有し、前記インクジェットノズル近傍の分散媒の蒸気圧を飽和蒸気圧の７０％以上にすることを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載の導電パターン形成装置において、前記分散媒が水であることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１に記載の導電パターン形成装置において、前記分散媒が水に湿潤剤を添加したものであることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項３に記載の導電パターン形成装置において、前記湿潤剤がエチレングリコール系であることを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の導電パターン形成装置において、前記分散媒蒸気圧制御手段が前記分散媒と同種の液体を加熱する加熱装置であることを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の導電パターン形成装置において、溶媒蒸気圧を制御するために超音波ミスト発生手段をさらに備えたことを特徴とする導電パターン形成装置。
請求項７の発明は、請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の導電パターン形成装置を備えた表示装置を特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、分散媒蒸気圧検知手段によりインクジェットノズル近傍の雰囲気の分散媒蒸気圧を検知し、その検知結果に基づいて分散媒蒸気圧制御手段により分散媒蒸気圧を制御してインクジェットノズルの乾燥によるインク不吐出を防止するようにしたので、インクジェットによるパターニング効率、及び材料使用効率の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
図１は、本実施形態の導電パターン形成装置の構成を示した図である。
この図１に示すように本実施形態の導電パターン形成装置は、インクジェットノズル（以下、「ノズル」という）２を備えたインクジェットヘッド（インクジェット手段）１と、ノズル２近傍の分散媒の蒸気圧を検知する分散媒蒸気圧検知装置（分散媒蒸気圧検知手段）３と、分散媒蒸気圧検知装置３の検知結果に基づいて分散媒の蒸気圧を制御する分散媒蒸気圧制御装置（分散媒蒸気圧制御手段）４と、カバー５とにより構成される。カバー５はインクジェットヘッド１近傍の分散媒蒸気圧を制御し易くするためにインクジェットヘッド１を囲むように配置されている。なお、インクジェットヘッド１近傍の分散媒蒸気圧の制御を容易に行うことが可能で有るならばカバー５は必ずしも設ける必要はない。
基板６は、インクジェットヘッド１により導電パターンが形成される。なお、分散媒とは粒子が分散している媒質をいうものである。
分散媒蒸気圧検知装置３としては、インクの導電性微粒子を分散する分散媒の溶媒が水であれば湿度計、有機溶媒であれば溶媒成分を検知するガス濃度計が設けられる。
分散媒蒸気圧制御装置４としては、加熱方式や超音波をつかったミスト発生装置等を挙げることができる。
ノズル２近傍の分散媒蒸気圧は飽和蒸気圧の７０％以上が望ましい。この範囲にすることでノズル２でのインク乾燥を抑えることができる。また分散媒として水を用いた場合はインクの安全性が高く取り扱いが容易になる。
【０００７】
本実施形態の導電パターン形成装置においては、ノズル２近傍の雰囲気の分散媒蒸気圧を制御することでノズルでのインク乾燥を防止するようにしているので、インクの分散媒が水であってもインクの乾燥を防止することが可能であるが、インクに湿潤剤を添加することでさらに乾燥防止性を向上させることができる。湿潤剤としてはエチレングリコール系の材料が好適である。
従って、本実施形態の導電性パターン形成装置によれば、分散媒蒸気圧検知装置３によりノズル２近傍の雰囲気の分散媒蒸気圧を検知し、その検知結果に基づいて分散媒蒸気圧制御装置４により分散媒蒸気圧を制御してノズル２の乾燥によるインク不吐出を防止するようにしたので、インクジェットによるパターニング効率、及び材料使用効率の向上を図ることができるようになる。
以下、本発明の実施例に基づいて具体的に説明する。
【０００８】
［実施例１］
先ず、実施例１においては分散媒として水を用いたＰＥＤＯＴインクを図１に示した導電パターン形成装置を使ってパターニングを行った。このとき、インクジェットヘッド１から基板６までの空間を樹脂板で覆い、分散媒蒸気圧検知装置３として湿度センサーを設けた。また、分散媒蒸気圧制御装置４としては加熱による加湿装置を用いて分散媒蒸気圧が室温（２３℃）での水の飽和蒸気圧（２８００Ｐａ）の７０％以上である２０００Ｐａとなるように制御した。上記のように分散媒蒸気圧を制御しながらノズル２からインクを吐出させ、３０分放置した後に再度インク吐出を行ったが、ノズル２からのインク吐出は良好であった。
ここで、実施例１との比較例１として、導電パターン形成装置の分散媒蒸気圧制御装置４を停止し、インクジェットヘッド１から基板６までの空間を覆っている樹脂板を除去した。この状態でノズル２からインクを吐出させ、３０分放置した後に再度インク吐出を行ったが、ノズル２からインクは吐出しなかった。
また実施例１との比較例２として、分散媒蒸気圧検知装置３により検知される分散媒蒸気圧が１４００Ｐａとなるように分散媒蒸気圧制御装置４を設定して分散媒蒸気圧を制御した。この状態でノズル２からインクを吐出させ、３０分放置した後に再度インク吐出を
行ったところ、複数あるノズル２のうち２割のノズルが不吐出となった。
図４に蒸気圧を変えて３０分放置後でのインク吐出不良ノズルの割合を示す。分散媒蒸気圧検知装置３により検知される分散媒蒸気圧を飽和蒸気圧の７０％以上に設定すると、ノズル２からインクを吐出させた後、約３０分程度放置したでも良好なインク吐出が得られることが確認された。
このように、本実施形態の導電パターン形成装置では、分散媒蒸気圧検知装置３によりインクジェットヘッド１に設けられているノズル２近傍の雰囲気の分散媒蒸気圧を検知し、その検知結果に基づいて分散媒蒸気圧制御装置手段により分散媒蒸気圧を例えば飽和蒸気圧の７０％以上の範囲に制御するようにした。これにより、分散媒として水を用いたＰＥＤＯＴインクを用いた場合でもノズル２の乾燥によるインク不吐出を防止することができることが確認された。
【０００９】
［実施例２］
次に、実施例２として、水に銀ナノメタルを分散した液体にエチレングリコールを添加したインクを図１に示した導電パターン形成装置を使ってパターニングを行った。この場合も、インクジェットヘッド１から基板６までの空間を樹脂板で覆い、分散媒蒸気圧検知装置３としてガス濃度計を設けた。また、分散媒蒸気圧制御装置４としては加熱による加湿装置を用いて分散媒蒸気圧が室温（２３℃）での水の飽和蒸気圧（２８００Ｐａ）の７０％以上である２０００Ｐａとなるように制御した。上記のように分散媒蒸気圧を制御しながらノズル２からインクを吐出させ、３０分放置した後に再度インク吐出を行ったが、この場合もノズル２からのインク吐出は良好であった。
ここで、実施例２との比較例として、導電パターン形成装置の分散媒蒸気圧制御装置４を停止し、インクジェットヘッド１から基板６までの空間を覆っている樹脂板を除去した。この状態でノズル２からインクを吐出させ、３０分放置した後に再度インク吐出を行ったが、やはりノズル２からインクは吐出しなかった。
これにより、本実施形態の導電パターン形成装置によれば、分散媒として水に湿潤剤を添加したものを用いたインクを使用した場合でもノズル２の乾燥によるインク不吐出を防止することができることが確認された。
【００１０】
［実施例３］
次に、実施例３として、上記実施例２の構成を用いて、ガラス基板上にＡｇナノインクパターンを形成した後、２００℃で焼成した。
次に、焼成後に化学式１に示すような構造となる前駆体をスピンコートし、２８０℃で加熱処理した。
【化１】
0004726607.tif 000002
なお、化学式１中のＲ１，Ｒ２，Ｒ３は各々独立に置換若しくは無置換のアルキル基を表し、ｘ，ｙ，ｚは各々独立に０又は１が選択される。
その後、フォトマスクを介して紫外線を照射して濡れ性領域を形成した。
次いで、実施例２の構成の導電パターン形成装置を用いて、ポリイミド表面の濡れ性領域にＡｇインクパターンを形成した。
次に、化学式２に示すようなスキームより合成した有機半導体なる重合体１をキシレンに溶解し、塗布することで活性層を形成した。
【化２】
0004726607.tif 000003
上記プロセスによりチャネル長５μｍ、チャネル幅４０μｍのトランジスタを作製した。このように作製したトランジスタは移動度８．５×１０−４ｃｍ2／Ｖｓを示し、良好なトランジスタ特性を示した。
【００１１】
［実施例４］
実施例３と同様の方法によってＴＦＴアレイ基板を形成した。
図２は、ＴＦＴアレイ基板の一例を示した図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は電極等の配置関係を示す平面図である。
この図２に示すＴＦＴアレイ１３０は、基板１０１上にゲート電極１２１、ゲート絶縁膜を兼ねる濡れ性変化層１０５、ソース電極１０３ａ及びドレイン電極１０３ｂを２次元アレイ状にパターンニングして電子素子であるＴＦＴ１２０を複数個形成する。
なお、各ＴＦＴ１２０のゲート電極１２１は走査信号用のドライバーＩＣにより駆動させるためバスラインに接続され、同様に各ＴＦＴ４１のソース電極１０３ａもデータ信号用のドライバーにより駆動させるためバスライン１０２ａに接続される。またドレイン電極１０３ｂもバスライン１０２ｂに接続される。
【００１２】
次に、半導体層１０４を、例えばマイクロコンタクトプリンティング法でチャネル領域を含む島状に形成することでＴＦＴアレイ１３０が完成する。なお、マイクロコンタクトプリンティング法はフォトリソグラフィーでパターン形成したマスターを用いてＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）のスタンプを作製し、その凸部に半導体材料を含有する液体を付着させ、基板に転写する方法である。半導体層１０４がチャネル領域を含む島状に形成されているので隣接する素子部分への電流リークは発生しない。
なお、図示していないが、酸素や水分、放射線などによりＴＦＴ１２０の特性が劣化することを防ぐために、ＴＦＴ１２０はパッシベーション膜に覆われていることが望ましい。パッシベーション膜には、例えば、窒化アルミニウム、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、などを用いることができる。これらはＣＶＤ法、イオンプレーティング法などにより成膜される。
【００１３】
図３は、上記図２に示したＴＦＴアレイを用いた表示素子の一例を示した図である。
この図３に示す表示素子は、酸化チタン粒子１４５とオイルブルーで着色したアイソパー１４６を内包するマイクロカプセル１４４を表示素子１４３としてＰＶＡ水溶液に混合して、ＩＴＯからなる透明電極１４１を形成したポリカーボネート基板１４２上に塗布して、マイクロカプセル１４４とＰＶＡバインダー１４７からなる層を形成した。この基板と、先に形成したＴＦＴアレイ基板とを接着した。
このように構成した表示素子のゲート電極１２１に繋がるバスラインに走査信号用のドライバーＩＣを、ソース電極１０３ａに繋がる配線層１０２ａ（バスライン）にデータ信号用のドライバーＩＣを各々接続した。０．５秒毎に画面切替えを行ったところ、良好な静止画表示を行うことができた。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態の導電パターン形成装置の構成を示した図である。
【図２】ＴＦＴアレイ基板の一例を示した図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は電極等の配置関係を示す平面図である。
【図３】ＴＦＴアレイを用いた表示素子の一例を示した図である。
【符号の説明】
【００１５】
１…インクジェットヘッド、２…ノズル、３…分散媒蒸気圧検知装置、４…分散媒蒸気圧制御装置、５…カバー、６…基板
【図１】
0004726607.tif 000004
【図２】
0004726607.tif 000005
【図３】
0004726607.tif 000006