生産と技術

第62巻第４号（2010）

インクジェットプロセス用撥液剤「オプトエース」の開発＊

森 田 正 道企業リポートDevelopment of Liquid Repellant Agent for IJ Process "Optoace"
Key Words：Ink-jet, Color filter, Liquid Repellant Agent, Lyophobic resist

工精度に制限されない微細パターニングが可能とな

１．はじめに
ダイキン工業は撥液 - 親液パターニング用レジスる。ここで機能材料は、用途に応じて、色素、発光ト（以下、撥液レジストと省略）に添加するための材料、ナノメタル、半導体などが選択される。イン

フッ素系撥液剤「オプトエース」を開発し、2010

クジェット技術でデバイスを作製することが提案さ年から本格的に製造販売を開始する。これまでこのれている数多くの用途の中でも、ディスプレイの画用途では、レジストメーカーが既存のフッ素系撥水素を作製する用途は、インクジェットプロセスと非撥油剤やフッ素系界面活性剤の中から適当なものを常に相性が良い。その中でも、2009 年末現在、最選定して自社のレジストに配合してきた。しかし、も活発に量産検討が行われているのは、図 1 に示す相溶性、撥液性、現像性を満足するものがなく、イ液晶ディスプレイ用カラーフィルタである。カラーンクジェットプロセスで要求される品質の撥液バンフィルタの製造は、従来、透明基板上に黒（ブラックを形成できていなかった。著者らはこのニーズにクマトリクス＝ BM）、赤 / 緑 / 青（光の三原色）着目して、2002 年から撥液剤の開発をスタートし、の合計四色の膜を、フォトリソグラフィーを 4 回繰2009 年末の時点で世界唯一の撥液剤メーカーとしり返すことにより行われていたが、BM（インクジて事業化に成功した。本稿では、この撥液剤を用いェットの加工精度の限界から、これだけはフォトリたインクジェットプロセスによる LCD カラーフィソグラフィーで作製しなければならない）に撥液性ルタの製造について解説する。

を付与することにより、赤 / 緑 / 青はインクジェット法で塗布でき、フォトリソグラフィーの回数を 4２．インクジェットプロセスによるカラーフィル回から 1 回に減らすことが可能である。ここで撥液タの製造化された BM は隣接する画素インクの混色を防ぐ

近年、インクジェット法に代表される塗布プロセ機能があり、その撥液性能はインク溶剤の接触角にスでデバイスを作製するために、予め基板に撥液 -より評価される 1, 2)。例えば、プロピレングリコー

親液パターニングを施す技術が注目されている。この技術の基本原理は、基板上に塗布された機能材料インクが撥液領域を避けて、親液領域のみに自発的に濡れ拡がることであり、これにより塗布装置の加＊Masamichi MORITA

1960年9月生
九州大学 工学部 物質創造化学専攻（2005年）
現在、ダイキン工業株式会社 化学研究開発センター 主任研究員 工学博士
表面化学
TEL：06-6349-7696
FAX：06-6349-4581
E-mail：masamichi.morita@daikin.co.jp
図 1．インクジェットプロセスによるカラーフィルタの製造− 34 −

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ルモノメチルエーテルアセテート（PGMEA）に対の Rf アクリレートポリマーでは C8 以上の長鎖 Rfする接触角が 40°以上必要と言われている 3)。

基を側鎖に導入して側鎖 Rf 基の結晶性により表面

この用途では、インクジェットプロセスの採用との再配列を防ぎ、高い後退接触角を実現していた 6)。

は無関係に構成部材として BM が必須であり、ここれに対し、Rf (C4)α -Cl ポリマーでは C4 の Rf 基

れに撥液バンクの役割を兼任させることがブレイクを採用することによりレジストへの相溶性を高め、スルーの鍵となった。撥液 - 親液パターニングとイ主鎖の剛直性によって高い後退接触角を実現した。

ンクジェットの二つのプロセスを組み合わせること各種フルオロアクリレートにメタクリル酸（MAA）により、材料・製造の両面から大幅なコストダウンと炭化水素系メタクリレート（Rh-MA）を共重合が可能である。

したモデル撥液剤 F Polymer［フルオロアクリレー

著者らは、この用途に最適化された撥液剤の開発

ト /MAA/Rh-MA=60/15/25 wt.］を図 2 左に示すレジストに 4wt％（対固形分）配合した。カラーフィに成功したので、以下に説明する。

ルタの量産で実際に用いられる撥液剤は種々の官能３．フッ素系撥液レジスト中の F Polymer のα位基を含有した複雑な組成である。図 2 右は撥液レジ構造と Rf 基鎖長が撥液性に及ぼす効果 4)

スト膜の対 PGMEA 静的接触角と対水後退接触角

撥液 - 親液パターニングを目的に、レジスト膜にの結果をまとめたものである。Rf アクリレートホ

動的撥液性を付与するためには、フルオロアクリレ

モポリマー単独での対水後退接触角は Rf 基炭素数ートの選択が非常に重要である。我々は、この目的に依存し、Rf 基が結晶化する C8 以上で急激に対水に適合した新構造のフルオロアルキル（以下、Rf後退接触角が上昇することが知られている 6)。本検と省略）基含有アクリレート [ ＝ Rf (C4)α -Cl] を討でも既存構造（α -H、α -CH3）を有する C4、開発し 5)、既に化審法を取得した。Rf (C4)α -Cl は、C6 の F Polymer を配合したレジスト膜の対水後退

炭素数 4 の Rf 基（以後、C4 と表現する）を有し、接触角は C8 と比較して低かった。これに対し、α位の官能基を既存の H（アクリレート）、CH3（メRf (C4, C6)α -Cl 共重合体を配合したレジスト膜はタクリレート）よりも嵩高い Cl に置換したことを従来構造の C6、C8 を上回る極めて高い対水後退接特徴とする新モノマーである。既存構造（α -H）触角を発現した。

図 2．各種フルオロアクリレート共重合体を配合した撥液レジストの撥液性− 35 −

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この撥液性発現機構は、撥液剤の分子運動性によバイス作製は、2010 年から始まる LCD 用カラーフり説明できる。すなわち同じ Rf 基炭素数でα位のィルタの量産でようやく実現する予定であり、これ構造が異なるα -H、α -CH3、α -Cl の比較では、が軌道に乗れば、同じ技術が LCD 用 TFT 基板、有室温で F Polymer 中の Rf (C4)α -Cl 繰返単位の分子機 EL 用画素、有機 EL 用 TFT 基板へと拡大してい運動性が抑制されていることが高い撥液性の原因とくことが期待される。

考えられる。一方、対水静的接触角は F Polymer に使用した Rf (C4) アクリレート構造に依存せず、６．文献

100 〜 106°の範囲でほとんど変化しなかった。対

1） " カラーフィルタ最新技術動向 〜構成材料・製PGMEA 接触角も対水後退接触角とほぼ同じ傾向を造・評価・海外動向〜 第 4 章 第 1 節インクジ示していることにより、PGMEA のような溶剤に対ェット法による光学カラーフィルタへの応用 ",する接触角は、静的に測定しているにも拘わらず動121, 情報機構 (2005)
2）Electronic Journal, June, 104(2008).

的要素があることが示唆された。
C6, C8 の各種撥液剤ポリマーは C4 と比べてレジ

3）内河 喜代司 ,スト溶剤への溶解性が劣るために、撥液剤（撥液剤(2008).

ポリマーをレジスト溶剤に 20％濃度で溶解したもの）

4）森田 正道 ,山下 恒雄 ,

金村 崇 ,

66, 102 (2009).

5）M. Morita, T. Ishikawa, and T. Yamashita,
WO/2006/129800.

ポリマーの析出に由来する異物が発生しやすい問題があり、撥液レジストの処方が制限される。以上の

石川 卓司 ,

山本 育男 , 高分子論文集 ,の保存安定性が悪い（特に C8 が顕著）。さらに、これらを配合したレジストを製膜した膜には撥液剤

月刊ディスプレイ , 6 月号 , 596）i) K. Honda, M. Morita, H. Otsuka, and A.

ことから、現時点で Rf (C4)α -Cl 共重合体は最も優Takahara, Macromolecules, 38, 5699(2005).
ii) 本田 幸司 ,れた撥液剤ポリマーと考えられる。

森田 正道 , 高原 淳 , 高分子論

文集 , 64, 181 (2007) .

５．おわりに
撥液レジストを用いたインクジェット法によるデ− 36 −