JP2006154354A - カラーフィルタの形成方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 より簡便な方法でバンク溝部に充分なインクを滞留させて、バンク溝部内での色の濃淡の差が少なく、コントラスト比が大きいカラーフィルタの形成方法を提供することにある。
【解決手段】 液滴吐出ヘッド200(図7参照)によって、インク11は同図紙面右から左に向かって、例えば赤(R)のインク11aが吐出され親水化バンク溝部21aに滞留し、次に例えば緑(G)のインク11bが吐出され親水化バンク溝部21bに滞留されていく。この場合に、親水化バンク溝部21a,21b内は前述したように親水化膜90によって遮光層95を含んで親水化されているため、インク11は親水化バンク溝部21a,21b内に容易に滞留することができ、親水化バンク溝部21a,21bの高さに対して満杯までインク11a,11bを吐出して滞留することができる。
【選択図】 図11
【解決手段】 液滴吐出ヘッド200(図7参照)によって、インク11は同図紙面右から左に向かって、例えば赤(R)のインク11aが吐出され親水化バンク溝部21aに滞留し、次に例えば緑(G)のインク11bが吐出され親水化バンク溝部21bに滞留されていく。この場合に、親水化バンク溝部21a,21b内は前述したように親水化膜90によって遮光層95を含んで親水化されているため、インク11は親水化バンク溝部21a,21b内に容易に滞留することができ、親水化バンク溝部21a,21bの高さに対して満杯までインク11a,11bを吐出して滞留することができる。
【選択図】 図11
Description
本発明は、インクジェット方式を用いたカラーフィルタの製造プロセスに関するものである。
インクジェット方式によるカラーフィルタ形成では、基板に配設された凸状の隔壁部材(以下、バンクという)によるパターンの微細化が行われている。インクジェット方式によって吐出されたフィルタ材料(以下、インクという)をバンクと基板とで形成された凹部(以下、バンク溝部という)に収納するために、バンクは撥液性を呈し、基板は親水性を呈するようにしてインクがバンクを乗り越えることを防止している(例えば特許文献1)。
しかしながら、バンクを撥液性にすると、インクジェットヘッドから吐出されたインクはバンクの撥液性により収縮して丸くなり、バンクの中央部付近では色が濃く、バンク近辺ではインクの厚さが薄いため色が薄くなり、カラーフィルタとしての性能を損ねていた。
そこで本発明の目的は、より簡便な方法でバンク溝部に充分なインクを滞留させて、バンク溝部内での色の濃淡の差が少なく、コントラスト比が大きいカラーフィルタの形成方法を提供することにある。
上記課題を解決するため本発明では、基板上にバンクを形成する工程と、前記基板と前記バンクの一部又は全部を親水化する工程と、前記バンクの上面の一部又は全部に撥液剤を塗布する工程とを含むことを要旨とする。
これによれば、基板と基板上に形成されたバンクの一部又は全部を親水化することによって、バンク溝部内が全て親水性となり、インクを充分に滞留させることができる。また、バンクの上面の一部又は全部に撥液剤を塗布することによって、インクがバンクを超えることを防止すると同時に、インクジェットヘッドから吐出されたインクがバンクの上に着弾した場合に、バンクの上のインクをバンク溝内に引き寄せて隣接するバンクのインクと混濁することを防止することができる。
本発明の撥液剤は、前記基板以外の原版部材に付着させ、前記原版部材と前記基板上の前記バンクとが接触することにより、前記撥液剤が前記バンクの上面の一部又は全部に転写することを要旨とする。
これによれば、撥液剤を基板以外の原版部材に付着させ、原版部材と基板上のバンクとが接触することにより、撥液剤がバンクの上面の一部又は全部に転写することができるため、親水化されているバンク溝部に影響を与えずにバンクの上面の一部又は全部に撥液剤を設けることができる。
本発明のバンクの材質は、無機材料又は有機材料であることを要旨とする。
これによれば、バンクの材質に関係なく本発明を適用することができる。
本発明のバンクの高さは、1μm以上であることを要旨とする。
これによれば、バンクの上面の一部又は全部に撥液剤を設ける際に、バンクの高さが1μm以上であるとバンク溝部の中に撥液剤が付着することを防ぐことができる。
本発明の前記バンクは、遮光層の上に配設されていることを要旨とする。
これによれば、基板に配設されている遮光層の上にバンクを設け、基板とバンクと遮光層の一部又は全部を親水化することによって、バンク溝部内は全て親水化され、インクをバンク溝部内に一様に滞留させることができる。
本発明の前記基板と前記バンクの一部又は全部を親水化する工程は、オゾン酸化処理、プラズマ処理、コロナ処理、紫外線照射処理、電子線照射処理、酸処理、アルカリ処理の少なくとも一つの処理を含むことを要旨とする。
これによれば、基板とバンクの一部又は全部を親水化する工程の処理方法として、オゾン酸化処理、プラズマ処理、コロナ処理、紫外線照射処理、電子線照射処理、酸処理、アルカリ処理の少なくとも一つの処理を含むことによって、基板とバンクの一部又は全部を親水化することができる。
本発明の原版部材は、平板状又はロール状であることを要旨とする。
これによれば、基板上に形成されたバンク上面の一部又は全部に対して、平板状又はロール状の原版部材に付着されている撥液剤を容易に転写することができ、バンク上面の一部又は全部が撥液性を備えることができる。
本発明の原版部材の材質は、少なくともシロキサン構造を含むエラストマであることを要旨とする。
これによれば、原版部材の材質が、少なくともシロキサン構造を含むエラストマであるために、弾性体としての原版部材を得ることができ、基板とバンクの一部又は全部との密着性を高めることができる。また、撥液剤との耐性も確保される。
本発明の撥液剤は、シランカップリング剤又は撥液性を呈する高分子であることを要旨とする。
これによれば、撥液剤がシランカップリング剤又は撥液性を呈する高分子であるために、バンクの上面の一部又は全部に強い撥液性が備えられ、インクを安定してバンク溝部に収容することができる。
以下、本発明の実施例について詳細に説明する。
カラーフィルタは、基板の上に、マトリクス状に並んだ複数の画素を備え、画素と画素の境目は、凸状の隔壁部材(以下、バンクという)によって区切られている。このバンクで区切られた内側の領域をバンク溝部という。画素の1つ1つには、インクジェット装置(図示せず)から赤(R)、緑(G)、青(B)のいずれかのフィルタ材料(以降、インクという)が吐出され、カラーフィルタが形成されている。画素の形状は、円形、楕円、四角、ストライプいずれの形状でも構わないが、インク組成物には表面張力があるため、四角形の角部は丸みを帯びているほうが好ましい。また、赤、緑、青の配置は、モザイク配列、ストライプ配列、デルタ配列等があり、本実施例では、その他の配置でも構わない。
本実施例は、カラーフィルタの形成方法としての基板と該基板上にバンクを形成する工程と、基板とバンクの一部又は全部を親水化する工程と、バンクの上面の一部又は全部に撥液剤を塗布する工程について説明する。
<基板と該基板上にバンクを形成する工程のフローチャート>
図1は、本実施例の基板と該基板上にバンクを形成する工程のフローチャートである。
本実施例では、基板自体をバンクとして使用するか否かをステップ(以降、Sという)100で選択する。基板自体をバンクとして使用しない場合はS101へ進み、基板自体をバンクとして使用する場合はS120へ進む。
図1は、本実施例の基板と該基板上にバンクを形成する工程のフローチャートである。
本実施例では、基板自体をバンクとして使用するか否かをステップ(以降、Sという)100で選択する。基板自体をバンクとして使用しない場合はS101へ進み、基板自体をバンクとして使用する場合はS120へ進む。
ここで、基板の材質としては、ガラス、石英等からなる透明又は半透明の無機質基板材料、ダイアモンド、シリコン系、ゲルマニュウム系等の単結晶又は非単結晶の半導体基板材料、さらにはセラミック等からなる基板材料、又はポリエチレン樹脂系、ポリスチレン樹脂系、ポリエチレンテレフタレート樹脂系、ポリアクリル樹脂系、ポリメタクリル樹脂系などの汎用プラスチックやポリカーボネート樹脂系、ポリエステル樹脂系、ポリアミド樹脂系、ポリアセタール樹脂系、ポリアミドイミド樹脂系、ポリイミド樹脂系、ポリエーテルイミド樹脂系、エポキシ樹脂系(ガラス入りを含む)、ポリサルホン樹脂系、ポリエーテルサルホン樹脂系、ポリエーテル樹脂系、ポリエーテルーテルケトン樹脂系、ポリエーテルニトリル樹脂系、ポリフェニレンエーテル樹脂系、ポリフェニレンサルファイド樹脂系、ポリフェノール樹脂系等のエンジニアリングプラスチックのいずれか一つ又はそれぞれの材料とを組み合わせた材料である。
基板自体をバンクとして使用しない場合について説明する。
S101では、基板10の上にバンクを多層化するか否かを選択する。多層化せずに一層のバンクを選択した場合(NO)は、S102〜S105を一回だけ行う。また、「バンクを多層化する」を選択した場合(YES)は、多層化する回数だけS102〜S105を繰り返して行う。
S101では、基板10の上にバンクを多層化するか否かを選択する。多層化せずに一層のバンクを選択した場合(NO)は、S102〜S105を一回だけ行う。また、「バンクを多層化する」を選択した場合(YES)は、多層化する回数だけS102〜S105を繰り返して行う。
S102では、基板の一部又は全部にバンクの材料を塗布又は付着させ、熱及び/又は光処理等の成膜処理を施して所望のバンク膜を得る。熱及び/又は光処理とは、加熱、紫外線照射、赤外線照射又は可視光照射等によりバンク膜を構成している物質を活性化して、反応させ、バンク膜としての性能を得るための処理をいう。以降、この処理を成膜処理という。ここで得られた膜のことを以降、バンク膜という。バンクの高さとしてのバンク膜の厚さ(高さ)は、1μm以上であることが好ましい。
ここで、バンクの材料は、無機材料としての無機質基板材料、半導体基板材料、セラミック基板材料、又は有機材料としての汎用プラスチックやエンジニアリングプラスチックのいずれか一つ又はそれぞれの材料を組み合わせた材料である。特に、S101で「バンクを多層化する」を選択した場合は、これらの材料を組み合わせてバンクを構成する。
さらに、S102でのバンクの材料を塗布又は付着する方法について説明する。
塗布する方法としては、液状の前述したバンクの材料を回転している基板に供給することによって所望の厚さを有するバンク膜を得ることができるスピンコート法、液状の前述したバンクの材料を気体又は媒体によって霧状にして基板に吹き付けるスプレーコート法、液状の前述したバンクの材料を回転している複数のロールに供給して所望の厚さに調整し、少なくとも1つのロールと基板とを接触させてバンクの材料をロールから基板に転写させるロールコート法、液状の前述したバンクの材料をスキージの内部に供給し、スキージの先端から均一に基板に塗布するダイコート法、液状の前述したバンクの材料を容器に貯留させ、基板を浸漬した後に等速で引き上げて塗布するディップコート法がある。
塗布する方法としては、液状の前述したバンクの材料を回転している基板に供給することによって所望の厚さを有するバンク膜を得ることができるスピンコート法、液状の前述したバンクの材料を気体又は媒体によって霧状にして基板に吹き付けるスプレーコート法、液状の前述したバンクの材料を回転している複数のロールに供給して所望の厚さに調整し、少なくとも1つのロールと基板とを接触させてバンクの材料をロールから基板に転写させるロールコート法、液状の前述したバンクの材料をスキージの内部に供給し、スキージの先端から均一に基板に塗布するダイコート法、液状の前述したバンクの材料を容器に貯留させ、基板を浸漬した後に等速で引き上げて塗布するディップコート法がある。
同図のS102で得られたバンク膜を所望のパターンに成形する方法として、フォトリソグラフィ法がある。
S103のフォトリソグラフィ法では、バンク形状に合わせたマスクを施し、液状のレジストを塗布・露光・現像し、S104においてバンク膜の不要部をエッチングして除去し、S105においてレジストを剥離して所望のバンク形状を得る。詳細は後述する。
S101で、バンクを多層化する(YES)を選択した場合は、S102へ進み一回目で得られたバンクの上に、一回目と同じ又は異なるバンクの材料を塗布して成膜処理を施し、以降の処理を所望の多層化する回数分だけ繰り返す。
基板自体をバンクとして使用する場合について説明する。
同図S100にて基板自体をバンクとして使用する場合が選択され、S120のフォトリソグラフィ法では、バンク形状に合わせたマスクを施し、液状のレジストを塗布・露光・現像し、S121においてフォトリソグラフィ法によって基板の上に造られたレジストによるパターンのレジストがない部分の基板を、リン酸、硫酸、硝酸等の酸性溶剤又はアルカリ溶剤によってエッチングし、S122においてレジストを剥離して基板上に所望の深さの凹部を得る。この凹部をバンク溝部として使用する。
同図S100にて基板自体をバンクとして使用する場合が選択され、S120のフォトリソグラフィ法では、バンク形状に合わせたマスクを施し、液状のレジストを塗布・露光・現像し、S121においてフォトリソグラフィ法によって基板の上に造られたレジストによるパターンのレジストがない部分の基板を、リン酸、硫酸、硝酸等の酸性溶剤又はアルカリ溶剤によってエッチングし、S122においてレジストを剥離して基板上に所望の深さの凹部を得る。この凹部をバンク溝部として使用する。
<フォトリソグラフィ法によって基板上にバンクを形成する工程>
図2(a)〜(f)は、フォトリソグラフィ法によってバンク膜をエッチングしてバンクを形成する工程を説明する基板断面図である。
図2(a)では、図1のS101においてバンクを多層化しない場合(NO)が選択され、基板10の一部又は全部にバンク膜12を図1のS102で説明したように形成する。図2(b)では、図2(a)のバンク膜12一部又は全部の上にレジスト14を形成する。
図2(a)〜(f)は、フォトリソグラフィ法によってバンク膜をエッチングしてバンクを形成する工程を説明する基板断面図である。
図2(a)では、図1のS101においてバンクを多層化しない場合(NO)が選択され、基板10の一部又は全部にバンク膜12を図1のS102で説明したように形成する。図2(b)では、図2(a)のバンク膜12一部又は全部の上にレジスト14を形成する。
図2(c)では、形成されたレジスト14に密着するように、フォトマスク16を施し、その密着されたフォトマスク16の面には、所望のパターンが施されている。本実施例では、ポジレジストが使用されており、フォトマスク16の上方より照射された平行光は、フォトマスクパターン16aがない部分だけに照射される。
図2(d)では、光が照射されたレジスト14はその光によって化学反応を起こし、現像液に対して可溶となる。現像液にレジスト14の表面を充分に浸漬すると、不要レジスト14bは現像液に溶ける。また、必要レジスト14aは、現像液に溶けない。必要レジスト14aは、加熱されてバンク膜12との密着性を向上させてもよい。
図2(e)では、バンク膜12を溶かす溶剤(以降、エッチング液という)をバンク膜12の表面に供給して、必要レジスト14aがない部分の不要バンク膜12bを溶かして除去する。必要バンク膜12aは、必要レジスト14aと基板10との間に確保されている。
図2(f)では、必要レジスト14aが剥離溶剤によって除去され、必要バンク膜12aが基板10上にパターン化されて形成されている。本実施例では、一つの必要バンク膜12aのバンク壁側面12cと対向して画素を構成している他の必要バンク膜12aのバンク壁側面12dと基板10の表面10aとで形成された凹部をバンク溝部20という。また、必要バンク膜12aの上方の面をバンク上面12eという。
ここで、バンク膜12の材料に、例えば、黒色、青色、灰色の顔料又は染料を混入させてバンク膜12を基板10の上に塗布して成膜処理を施して、本実施例の工程を経た場合に、必要バンク膜12aは黒色、青色、灰色を呈する。これにより、必要バンク膜12aを本発明のカラーフィルタを通過する光を遮蔽する遮光層として使用することができる。混入する顔料又は染料の色調と色の濃度は前述した色に限らない。また、バンク膜12の材料は無機材料でも有機材料でもよい。
図3(a)〜(e)は、図1のフローチャートにおけるフォトリソグラフィ法によって、基板をエッチングしてバンクを形成する工程(S120,S121,S122)を説明する基板断面図である。
図3(a)では、S120において、基板10上にレジスト14を形成する工程である。形成する方法、材質はS103と同様である。S120とS103との相違点は、基板10上にバンク膜12が配設されずに、基板10上にレジスト14が形成されることである。
図3(a)では、S120において、基板10上にレジスト14を形成する工程である。形成する方法、材質はS103と同様である。S120とS103との相違点は、基板10上にバンク膜12が配設されずに、基板10上にレジスト14が形成されることである。
図3(b)では、S120において、フォトマスク16を施し、フォトマスクパターン16aがない部分から平行光が照射され、フォトマスクパターン16aがない部分に対向しているレジスト14だけに平行光が照射される。
図3(c)では、S120において、光が照射されたレジスト14はその光によって化学反応を起こし、現像液に対して可溶となる。現像液にレジスト14の表面を充分に浸漬すると、不要レジスト14bは現像液に溶ける。また、必要レジスト14aは、現像液に溶けない。必要レジスト14aは、加熱されてバンク膜12との密着性を向上させてもよい。
図3(d)では、S121において、基板10を溶かす溶剤(以降、基板エッチング液という)を必要レジスト14aと基板10の表面に供給して、必要レジスト14aがない部分の基板10を溶かして所望の深さに除去され凹状の所望のパターン10bを得る。基板エッチング液は、必要レジスト14aを溶解せずに基板10を溶解する液であればよい。
図3(e)では、S122において、必要レジスト14aが剥離溶剤によって除去され、エッチングされた基板10の凹状の所望のパターン10bが得られ、本実施例では、この凹状の所望のパターン10bをバンク溝部20として使用するものである。また、エッチングされていない基板10の表面10aをバンク上面12eという。
<基板とバンクの一部又は全部を親水化する工程>
図4(a)は、基板10の上に必要バンク膜12aが形成されている基板10の断面図であり、図4(b)は、基板とバンクの一部又は全部を親水化する工程によって親水化された基板10の断面図である。
図4(a)は、図1のS102〜S105の方法で造られた基板10上のバンク溝部20を示す。
図4(a)は、基板10の上に必要バンク膜12aが形成されている基板10の断面図であり、図4(b)は、基板とバンクの一部又は全部を親水化する工程によって親水化された基板10の断面図である。
図4(a)は、図1のS102〜S105の方法で造られた基板10上のバンク溝部20を示す。
図4(a)では、前述したように基板10上に必要バンク膜12aが形成され、基板10の表面10aと、必要バンク膜12aのバンク壁側面12cと、必要バンク膜12aのバンク壁側面12dとでバンク溝部20が構成されている。バンク溝部20は、カラーフィルタの画素となる所であり、それぞれのバンク溝部20には、インクジェット装置(図示せず)から赤(R)、緑(G)、青(B)のいずれかのインクが吐出されてカラーフィルタが形成されるようになる。
図4(b)では、親水化する工程(親水処理)について説明する。
親水化する工程(親水処理)は、水に対して濡れ易くするための処理であり、バンク溝部20、基板10及びバンク上面12eの一部又は全部に対して処理されるものであり、処理された表面の親水化された膜を同図に親水化膜90として示す。この親水化膜90で覆われたバンク溝部20を特に、親水化バンク溝部21という。また、親水化膜90で覆われたバンク上面12eを特に、親水化バンク上面22という。ここで、親水化バンク溝部21は、親水化バンク上面22を含まない領域をいう。
親水化する工程(親水処理)は、水に対して濡れ易くするための処理であり、バンク溝部20、基板10及びバンク上面12eの一部又は全部に対して処理されるものであり、処理された表面の親水化された膜を同図に親水化膜90として示す。この親水化膜90で覆われたバンク溝部20を特に、親水化バンク溝部21という。また、親水化膜90で覆われたバンク上面12eを特に、親水化バンク上面22という。ここで、親水化バンク溝部21は、親水化バンク上面22を含まない領域をいう。
親水処理の具体例としては、オゾン酸化処理、プラズマ処理、コロナ処理、紫外線照射処理、電子線照射処理、酸処理、アルカリ処理等を例示することができる。また、バンク溝部20、基板10及びバンク上面12eの表面特性に応じて適宜行われる処理であり、例えば有機物であるバンク溝部20や基板10の表面にヒドロキシル基、アルデヒド基、ケトン基、アミノ基、イミノ基、カルボキシル基、シラノール基等の極性基が含まれている場合には、親水処理工程は省略することもできる。
親水処理を施された親水化バンク溝部21及び基板10は水に対して20°以下の接触角を示す。
<バンクの上面の一部又は全部に撥液剤を塗布する工程>
次に、前述した親水化バンク上面22の一部又は全部に対して、撥液剤50を塗布する工程について説明する。この工程は、親水化バンク上面22の一部又は全部が水に対して濡れ難くする処理である。
撥液剤50を基板10とは別部材の原版部材51に付着させ、この原版部材51と基板10上のバンク上面12eとが接触することにより、撥液剤50が親水化バンク上面22一部又は全部に転写し、親水化バンク上面22を撥液化する工程である。
次に、前述した親水化バンク上面22の一部又は全部に対して、撥液剤50を塗布する工程について説明する。この工程は、親水化バンク上面22の一部又は全部が水に対して濡れ難くする処理である。
撥液剤50を基板10とは別部材の原版部材51に付着させ、この原版部材51と基板10上のバンク上面12eとが接触することにより、撥液剤50が親水化バンク上面22一部又は全部に転写し、親水化バンク上面22を撥液化する工程である。
図5(a)〜(c)は、平板状の原版部材の製作方法を説明する平断面図と斜視図である。
図5(a)は、平板状の原版部材を製作する際の平面図であり、図5(b)は、平板状の原版部材を製作する際の図5(a)のA−A断面図であり、図5(c)は、完成した平板状の原版部材の斜視図である。
図5(a)では、平板状の原版部材51を製作するために、先ず型枠52の上方からスタンプ体53を挿着する。型枠52の底面には案内孔52aが配設され、スタンプ体53から下方に延在した突出部53bが係合している。また、型枠52とスタンプ体53とは係合している。スタンプ体53の上方には、下方に間隔が縮むように対向した一対の傾斜面53aを備えた突出部が配設されている。
図5(a)は、平板状の原版部材を製作する際の平面図であり、図5(b)は、平板状の原版部材を製作する際の図5(a)のA−A断面図であり、図5(c)は、完成した平板状の原版部材の斜視図である。
図5(a)では、平板状の原版部材51を製作するために、先ず型枠52の上方からスタンプ体53を挿着する。型枠52の底面には案内孔52aが配設され、スタンプ体53から下方に延在した突出部53bが係合している。また、型枠52とスタンプ体53とは係合している。スタンプ体53の上方には、下方に間隔が縮むように対向した一対の傾斜面53aを備えた突出部が配設されている。
型枠52の上方からスタンプ体53を挿着した後に、液状のスタンプ剤54を型枠52とスタンプ体53とで構成された凹状の領域に流し込む。流し込まれた液状のスタンプ剤54は、スタンプ体53の面53cと傾斜面53a及び型枠52の内壁面52bとを含む領域に充填するまで流し込む。
液状のスタンプ剤54の挿填後に、少なくとも一面が平滑な面55aを備えている、例えば、シリコンウエハ又はガラス等の平板55を型枠52の上方から挿着し、液状のスタンプ剤54を挟み込む。この場合に、平板55の平滑な面55aと液状のスタンプ剤54との間に空気が入らないように、予め平板55の平滑な面55aに液状のスタンプ剤54を塗り付けてから挿着する。平板55は、平坦な面をもつものであればなんでも良く、特に限定されない。
平板55を型枠52に挿着した後に、付勢部材56を挿着する。本実施例では、付勢部材56の重量を利用して、平板55と液状のスタンプ剤54とを付勢しているが、上方からエアシリンダ、ばねによって付勢してもよいし、型枠52と付勢部材56とを螺着してもよい。
このようにしてそれぞれの部材が装着された一式を室温で24時間放置する。また、加熱してもよい。この処理により液状のスタンプ剤54が弾力性を備えた状態で硬化する。
ここで、原版部材の材質としてのスタンプ剤54の材料について説明する。
スタンプ剤54の材料としてはポリジメチルシロキサン(PDMS)(信越化学工業製 KE1310ST)を用いて、付加型の反応機構により硬化する樹脂材料と硬化剤を混合した後、室温で24時間放置又は加熱放置によって弾力性を備えた状態で硬化する。
スタンプ剤54の材料としてはポリジメチルシロキサン(PDMS)(信越化学工業製 KE1310ST)を用いて、付加型の反応機構により硬化する樹脂材料と硬化剤を混合した後、室温で24時間放置又は加熱放置によって弾力性を備えた状態で硬化する。
例えば、液状のスタンプ剤54を反応させエラストマを成型する場合の反応は、縮合型あるいは付加型いずれによってもよいが、0.5%程度の線収縮率を示す縮合型は高分子が反応する過程にガスを発生することから、線収縮率0.1%程度の付加型反応機構による弾性体材料を使用することがより好ましい。
また、スタンプ剤54としては、基板10及び親水化バンク上面22との密着性を高めるためにシロキサン構造を含むエラストマを用いるのが好ましい。例えば、シラン化合物であるポリジメチルシロキサン(PDMS)系のエラストマを挙げることができる。この高分子の構造式はSi(CH3)3−O−(Si(CH3)2O)n−Si(CH3)3で表される。nは正の整数である。この材料を用いることによって、成型された原版面54aの表面に、後述する親水化バンク上面22に塗布する表面処理剤を吸収又は付着させることができる。
図5(c)は、スタンプ剤54が弾力性を備え硬化された状態で、型枠52より取り外した原版部材51の斜視図である。
スタンプ体53の複数の傾斜面53aと面53cとを含んでスタンプ剤54が固着されている。スタンプ体53に配設されている突出部53bは、後述する工程で原版部材51を他の装置に装着するために使われる。また、スタンプ剤54の原版面54aは、平板55の平滑な面55aによって平滑な面となっている。
スタンプ体53の複数の傾斜面53aと面53cとを含んでスタンプ剤54が固着されている。スタンプ体53に配設されている突出部53bは、後述する工程で原版部材51を他の装置に装着するために使われる。また、スタンプ剤54の原版面54aは、平板55の平滑な面55aによって平滑な面となっている。
原版部材51の原版面54aの上に、表面処理剤70として撥液性高分子溶液(ダイキン工業製 ユニダインTG−656)を、スピナーにより、3000rpmで30秒間の回転により原版面54aに表面処理剤70を塗布する。この表面処理剤70の塗布により、原版面54aは撥液性を備える。
<バンクの上面の一部又は全部に撥液剤を塗布する工程>
図6(a)〜(c)は、基板10に形成された親水化バンク上面22の一部又は全部に撥液剤80を塗布する工程を説明する基板10及び原版部材51の断面図である。
図6(a)は、撥液剤80が塗布されている原版部材51の断面図である。
原版部材51が備えているスタンプ剤54の原版面54aの一部又は全部に撥液剤80が塗布されている。撥液剤80としては、例えば、分子の末端官能基が基板構成原子に選択的に化学的吸着することを特徴とするシランカップリング剤(有機ケイ素化合物)や界面活性剤を使用することができる。
図6(a)〜(c)は、基板10に形成された親水化バンク上面22の一部又は全部に撥液剤80を塗布する工程を説明する基板10及び原版部材51の断面図である。
図6(a)は、撥液剤80が塗布されている原版部材51の断面図である。
原版部材51が備えているスタンプ剤54の原版面54aの一部又は全部に撥液剤80が塗布されている。撥液剤80としては、例えば、分子の末端官能基が基板構成原子に選択的に化学的吸着することを特徴とするシランカップリング剤(有機ケイ素化合物)や界面活性剤を使用することができる。
ここで、シランカップリング剤とは、R1SiX1mX2(3−m)で表される化合物であり、R1は有機基を表し、X1及びX2は−OR2、−R2、−Clを表し、R2は炭素数1〜4のアルキル基を表し、mは1から3の整数である。
また、界面活性剤とはR1Y1で表される化合物であり、Y1は親水性の極性基、−OH、−(CH2CH2O)nH、−COOH、−COOK、−COONa、−CONH2、−SO3H、−SO3Na、−OSO3H、−OSO3Na、−PO3H2、−PO3Na2、−PO3K2、−NO2、−NH2、−NH3Cl(アンモニウム塩)、−NH3Br(アンモニウム塩)、≡NHCl(ピリジニウム塩)、≡NHBr(ピリジニウム塩)等である。
シランカップリング剤は基板表面における水酸基に対して化学的に吸着することを特徴とし、金属や絶縁体などの幅広い材料の酸化物表面に反応性を示すため、撥液剤80として好適に用いることができる。これらシランカップリング剤や界面活性剤の中で、特にR1がパーフルオロアルキル構造CnF2n+1やパーフルオロアルキルエーテル構造CpF2p+1O(CpF2pO)rを有するようなフッ素原子含有化合物によって修飾され、固体表面の表面自由エネルギーは25mJ/m2よりも低くなり、極性を持った材料との親和性が小さくなるため、好適に用いられる。
より具体的には、シランカップリング剤としてはCF3−CH2CH2−Si(OCH3)3、CF3(CF2)3−CH2CH2−Si(OCH3)3、CF3(CF2)5−CH2CH2−Si(OCH3)3、CF3(CF2)5−CH2CH2−Si(OC2H5)3、CF3(CF2)7−CH2CH2−Si(OCH3)3、CF3(CF2)11−CH2CH2−Si(OC2H5)3、CF3(CF2)3−CH2CH2−Si(CH3)(OCH3)2、CF3(CF2)7−CH2CH2−Si(CH3)(OCH3)2、CF3(CF2)8−CH2CH2−Si(CH3)(OC2H5)2、CF3(CF2)8−CH2CH2−Si(C2H5)(OC2H5)2、CF3O(CF2O)6−CH2CH2−Si(OC2H5)3、CF3O(C3F6O)4−CH2CH2−Si(OCH3)3、CF3O(C3F6O)2(CF2O)3−CH2CH2−Si(OCH3)3、CF3O(C3F6O)8−CH2CH2−Si(OCH3)3、CF3O(C4F9O)5−CH2CH2−Si(OCH3)3、CF3O(C4F9O)5−CH2CH2−Si(CH3)(OC2H5)2、CF3O(C3F6O)4−CH2CH2−Si(C2H5)(OCH3)2等が挙げられる。ただし、これらの構造に限定されるものではない。
また、界面活性剤としては、CF3−CH2CH2−COONa、CF3(CF2)3−CH2CH2−COONa、CF3(CF2)3−CH2CH2−NH3Br、CF3(CF2)5−CH2CH2−NH3Br、CF3(CF2)7−CH2CH2−NH3Br、CF3(CF2)7−CH2CH2−OSO3Na、CF3(CF2)11−CH2CH2−NH3Br、CF3(CF2)8−CH2CH2−OSO3Na、CF3O(CF2O)6−CH2CH2−OSO3Na、CF3O(C3F6O)2(CF2O)3−CH2CH2−OSO3Na、CF3O(C3F6O)4−CH2CH2−OSO3Na、CF3O(C4F9O)5−CH2CH2−OSO3Na、CF3O(C3F6O)8−CH2CH2−OSO3Na等が挙げられる。ただし、これらの構造に限定されるものではない。
さらに、撥液剤80としては、撥液性の高分子化合物を用いることもできる。例えば、撥液性高分子化合物としては、分子内にフッ素原子を含有するオリゴマー又はポリマーを用いることができ、具体例を挙げるならば、ポリ4フッ化エチレン(PTFE)、エチレン−4フッ化エチレン共重合体、6フッ化プロピレン−4フッ化エチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリ(ペンタデカフルオロヘプチルエチルメタクリレート)(PPFMA)、ポリ(パーフルオロオクチルエチルアクリレート)等の長鎖パーフルオロアルキル構造を有するエチレン、エステル、アクリレート、メタクリレート、ビニル、ウレタン、シリコン、イミド、カーボネート系ポリマーである。
転写された撥液剤80の膜(以降、撥液化膜81という)は親水化バンク上面22に影響を与えないように、厚みは10nm以下が好ましく、より好ましくは5nm以下の膜厚である。
また、スタンプ剤54の原版面54aへの撥液剤80の塗布方法としては一般的なコーティング方法、例えば、押出コーティング方法、スピンコーティング方法、グラビアコーティング方法、リバースロールコーティング方法、ロッドコーティング方法、スリットコーティング方法、マイクログラビアコーティング方法、ディップコーティング方法、インクジェットコーティング方法等を採用することができる。
図6(b)は、撥液剤80が塗布されている原版面54aと基板10の親水化バンク上面22とを接触させて、原版面54aの撥液剤80を基板10の親水化バンク上面22へ転写することを説明する基板10及び原版部材51の断面図である。
先ず、原版面54aと基板10の親水化膜90の一部である親水化バンク上面22との平行度が調整される。次に、弾力性を備えたスタンプ剤54が多少変形する程度に、原版面54aと基板10の親水化バンク上面22との間で付勢する。従って、親水化バンク溝部21には撥液剤80が塗布されず、親水化バンク溝部21の親水性はそのまま確保されている。スタンプ剤54が多少変形することによって、撥液剤80が親水化バンク溝部21に付着することがあるために、必要バンク膜12aの高さ(厚さ)は、1μm以上であることが好ましい。
先ず、原版面54aと基板10の親水化膜90の一部である親水化バンク上面22との平行度が調整される。次に、弾力性を備えたスタンプ剤54が多少変形する程度に、原版面54aと基板10の親水化バンク上面22との間で付勢する。従って、親水化バンク溝部21には撥液剤80が塗布されず、親水化バンク溝部21の親水性はそのまま確保されている。スタンプ剤54が多少変形することによって、撥液剤80が親水化バンク溝部21に付着することがあるために、必要バンク膜12aの高さ(厚さ)は、1μm以上であることが好ましい。
図6(c)は、原版部材51が基板10の親水化バンク上面22から離脱し、撥液剤80が基板10の親水化バンク上面22上に転写された状態を説明する基板10の断面図である。
原版面54aと基板10の親水化バンク上面22とが接触した部分だけに撥液剤80が転写され、接触していない部分には撥液剤80が転写されていない。このことは、親水化バンク上面22の一部に転写できる方法である。親水化バンク上面22の全てに撥液剤80を転写してもよい。
原版面54aと基板10の親水化バンク上面22とが接触した部分だけに撥液剤80が転写され、接触していない部分には撥液剤80が転写されていない。このことは、親水化バンク上面22の一部に転写できる方法である。親水化バンク上面22の全てに撥液剤80を転写してもよい。
転写された親水化バンク上面22の撥液剤80の撥液性を高めるために、転写の工程の後に、撥液剤80を基板10に対して固定して撥液化膜81を得るための工程、具体的には加熱処理や反応性の蒸気にさらすなどの処理を用いることが好ましい。例えば、シランカップリング剤の場合、基板を高温に加熱する、あるいは室温で高湿度の環境下にさらすことにより反応が進行する。具体例として、撥液剤80としての撥液性高分子を基板10の親水化バンク上面22に反応定着させるために、150℃に加熱したオーブンで1分間加熱処理する方法である。
このように、塗布された撥液剤80が基板10に固定されて撥液性高分子の薄膜としての撥液化膜81になることにより、基板10上の親水化バンク上面22だけが撥液性を呈するようになる。転写された撥液剤80によって生成された撥液化膜81の撥液性高分子により表面が撥液性に処理され、撥液化膜81は水に対して90°以上の高い接触角を有するようになる。
図7(a)は、液滴吐出ヘッド200の全体の断面斜視図、(b)は、吐出部の詳細断面図である。それぞれの液滴吐出ヘッド200は、インクジェット液滴吐出ヘッドである。それぞれの液滴吐出ヘッド200は、振動板226と、ノズルプレート228とを備えている。振動板226と、ノズルプレート228との間には、タンク(図示せず)からチューブ(図示せず)を介して、孔232へ供給される赤(R)、緑(G)、青(B)のいずれかのインクが常に充填される液溜り229が位置している。
また、振動板226と、ノズルプレート228との間には、複数の隔壁222が位置している。そして、振動板226と、ノズルプレート228と、1対の隔壁222と、によって囲まれた部分がキャビティ220である。キャビティ220はノズル252に対応して設けられているため、キャビティ220の数とノズル252の数とは同じである。キャビティ220には、一対の隔壁222間に位置する供給口230を介して、液溜り229から赤(R)、緑(G)、青(B)のいずれかのインク11が供給される。
図7(b)では、振動板226上には、それぞれのキャビティ220に対応して、振動子224が位置する。振動子224は、ピエゾ素子224cと、ピエゾ素子224cを挟む一対の電極224a,224bとを含む。この一対の電極224a,224bとの間に駆動電圧を与えることで、対応するノズル252から赤(R)、緑(G)、青(B)のいずれかのインク11が吐出される。なお、ノズル252からZ軸方向にインク11が吐出されるように、ノズル252の形状が調整されている。
ここで、本実施例において「インク11」とは、ノズルから吐出可能な粘度を有する材料をいう。この場合、材料が水性であること油性であることを問わない。ノズルから吐出可能な流動性(粘度)を備えていれば十分で、固体物質が混入していても全体として流動体であればよい。
インク11の粘度は1mPa・s以上50mPa・s以下であるのが好ましい。粘度が1mPa・sより小さい場合には、インク11の液滴を吐出する際にノズル252の周辺部がインク11の流出により汚染されやすい。一方、粘度が50mPa・sより大きい場合は、ノズル252における目詰まり頻度が高くなり、このため円滑な液滴の吐出が困難となり得る。
本実施例では、ひとつのノズル252と、ノズル252に対応するキャビティ220と、キャビティ220に対応する振動子224と、を含んだ部分を「吐出部227」と表記することもある。この表記によれば、1つの液滴吐出ヘッド200は、ノズル252の数と同じ数の吐出部227を有する。吐出部227は、ピエゾ素子の代わりに電気熱変換素子を有してもよい。つまり、吐出部227は、電気熱変換素子による材料の熱膨張を利用して材料を吐出する構成を有していてもよい。
ここでインク11の材質について説明する。
インク11は、例えばポリウレタン樹脂オリゴマーに顔料として無機顔料又は有機顔料を分散させた後、低沸点溶剤としてシクロヘキサノン及び酢酸ブチルを、高沸点溶剤としてブチルカルビトールアセテートを加え、さらに非イオン系界面活性剤0.01重量%を分散剤として添加し、粘度6〜8mPa・sとしたものを用いる。従って、赤(R)、緑(G)、青(B)の無機顔料をそれぞれ別々に分散させることによって赤(R)、緑(G)、青(B)のインク11ができる。
インク11は、例えばポリウレタン樹脂オリゴマーに顔料として無機顔料又は有機顔料を分散させた後、低沸点溶剤としてシクロヘキサノン及び酢酸ブチルを、高沸点溶剤としてブチルカルビトールアセテートを加え、さらに非イオン系界面活性剤0.01重量%を分散剤として添加し、粘度6〜8mPa・sとしたものを用いる。従って、赤(R)、緑(G)、青(B)の無機顔料をそれぞれ別々に分散させることによって赤(R)、緑(G)、青(B)のインク11ができる。
図8は、液滴吐出ヘッド200から吐出された赤(R)、緑(G)、青(B)のいずれかのインク11と基板10との関係を説明する断面図である。
液滴吐出ヘッド200から吐出されたインク11は、砲弾型の形状で基板10に達する。液滴吐出装置(図示せず)によって、親水化バンク溝部21に対して、吐出するための位置が制御されて適量のインク11が吐出される。同図に図示してあるインク11は、液滴吐出装置が備えている液滴吐出ヘッド200から吐出されたものである。
液滴吐出ヘッド200から吐出されたインク11は、砲弾型の形状で基板10に達する。液滴吐出装置(図示せず)によって、親水化バンク溝部21に対して、吐出するための位置が制御されて適量のインク11が吐出される。同図に図示してあるインク11は、液滴吐出装置が備えている液滴吐出ヘッド200から吐出されたものである。
液滴吐出ヘッド200(図7参照)によって、インク11は同図紙面右から左に向かって、例えば赤(R)のインク11aが吐出され親水化バンク溝部21aに滞留し、次に例えば緑(G)のインク11bが吐出され親水化バンク溝部21bに滞留されていく。この場合に、親水化バンク溝部21a,21b内は前述したように親水化膜90によって親水化されているため、インク11は親水化バンク溝部21a,21b内に容易に滞留することができ、親水化バンク溝部21a,21bの高さに対して満杯までインク11a,11bを吐出して滞留することができる。
このため、液滴吐出ヘッド200から吐出するインク11aの量を多くして、親水化バンク溝部21aに吐出され滞留されたインク11の液面11cが略水平な状態を容易に得ることができる。親水化バンク溝部21a内でのインク11aの厚さが略均等な状態であれば、インク11aに分散されている顔料の濃度は略均一であることから、後述する乾燥処理が施されてインク11aの溶剤が蒸発した場合に画素としての親水化バンク溝部21a内の色の濃度は均一でしかも濃くすることができる。
さらに、液滴吐出ヘッド200から吐出されたインク11aの基板10への到達位置(以降、着弾位置という)が少しずれ、インク11aが撥液化膜81の上に掛かった場合に、撥液化膜81の撥液性によりインク11aは弾かれて親水化バンク溝部21a内に引き込まれ、隣り合う他の色のインク11bと混ざり合うことを防止することができる。
次に、液滴吐出ヘッド200から吐出され画素としての各親水化バンク溝部21a,21bに滞留されているインク11を乾燥させる。
先ず、自然雰囲気中で3時間放置した後に、80℃のホットプレート上で40分間加熱し、最後にオーブン中において200℃で30分間加熱してインク11の乾燥処理を施すことによって基板10の上に赤(R)、緑(G)、青(B)のカラーフィルタを形成することができる。
先ず、自然雰囲気中で3時間放置した後に、80℃のホットプレート上で40分間加熱し、最後にオーブン中において200℃で30分間加熱してインク11の乾燥処理を施すことによって基板10の上に赤(R)、緑(G)、青(B)のカラーフィルタを形成することができる。
親水化バンク溝部21bにおいて、インク11bの量が多い場合は、インク11bの液面11eは撥液化膜81よりも高い位置まで盛り上がる。この場合でも、本実施例によれば撥液化膜81の撥液性により、隣り合う画素としての親水化バンク溝部21aに流出することを防止することができる。
以下、本実施例の効果を記載する。
(1)バンク溝部20(図4参照)に親水化処理が施されていない場合は、インク11とバンク溝部20との濡れ性が悪く、同図に二点鎖線で示す液面11dのようになり、バンク溝部20の中心部では厚さが大きく、バンク溝部20の周辺部では厚さが殆どない状態となる。従って、赤(R)、緑(G)、青(B)の各画素中の色の均一性及び色の濃さに課題があったが本実施例によって解決される。
(2)バンク膜12の中に、顔料又は染料を混入することによって必要バンク膜12aは遮光層としての働きをすることができるため、本実施例の方法で形成されたカラーフィルタを使用することによってコントラスト比が大きい表示装置を提供することができる。
(1)バンク溝部20(図4参照)に親水化処理が施されていない場合は、インク11とバンク溝部20との濡れ性が悪く、同図に二点鎖線で示す液面11dのようになり、バンク溝部20の中心部では厚さが大きく、バンク溝部20の周辺部では厚さが殆どない状態となる。従って、赤(R)、緑(G)、青(B)の各画素中の色の均一性及び色の濃さに課題があったが本実施例によって解決される。
(2)バンク膜12の中に、顔料又は染料を混入することによって必要バンク膜12aは遮光層としての働きをすることができるため、本実施例の方法で形成されたカラーフィルタを使用することによってコントラスト比が大きい表示装置を提供することができる。
次に実施例2について図面を用いて説明する。
本実施例は、実施例1と異なる部分について記載し、記載されていない部分は実施例1と同様である。
図9(a)〜(c)は、ロール状の原版部材61の製作方法を示す平断面図及び斜視図である。
図9(a)は、原版部材61を製作する工程を説明する平断面図である。型枠62の内壁62aは、円筒研削加工で真円度、円筒度が精度良く仕上げられている。型枠62の下方には段孔62bが内壁62aと同心度が確保されて設けられ、中心に孔64aを備えた底板64と底板63とが係合している。ここに実施例1に記載の液状のスタンプ剤54を流し込む。
本実施例は、実施例1と異なる部分について記載し、記載されていない部分は実施例1と同様である。
図9(a)〜(c)は、ロール状の原版部材61の製作方法を示す平断面図及び斜視図である。
図9(a)は、原版部材61を製作する工程を説明する平断面図である。型枠62の内壁62aは、円筒研削加工で真円度、円筒度が精度良く仕上げられている。型枠62の下方には段孔62bが内壁62aと同心度が確保されて設けられ、中心に孔64aを備えた底板64と底板63とが係合している。ここに実施例1に記載の液状のスタンプ剤54を流し込む。
中心軸65を型枠62の上方から差し入れ、中心軸65の一端を底板64の中心の孔64aに挿入する。型枠62の上方に設けられている段孔62cと係合する蓋66を型枠62の上方から挿入し、蓋66に備えられている孔66aと中心軸65の他端とを係合させながら挿入する。蓋66に備えられている逃げ孔66b,66cからは、余分な液状のスタンプ剤54が型枠62の外部に流出するようになっている。これらの部材を実施例1と同様に処理することによって、液状のスタンプ剤54が固化する。固化されたスタンプ剤54と一部がスタンプ剤54に内包されている中心軸65を型枠62から取り出す。
図9(c)は、型枠62から取り出されたロール状の原版部材61の斜視図である。
スタンプ剤54から突出している中心軸65の突出部65a,65bと、スタンプ剤54の原版面54aとの同軸度を計測する。計測された同軸度が好ましくない場合又はスタンプ剤54の原版面54aに気泡が存在している場合は、中心軸65の突出部65a,65bを基準にして原版面54aを旋削する。この場合に、スタンプ剤54は弾力性を有しているため、加熱された鋭利な刃物で旋削するとよい。
スタンプ剤54から突出している中心軸65の突出部65a,65bと、スタンプ剤54の原版面54aとの同軸度を計測する。計測された同軸度が好ましくない場合又はスタンプ剤54の原版面54aに気泡が存在している場合は、中心軸65の突出部65a,65bを基準にして原版面54aを旋削する。この場合に、スタンプ剤54は弾力性を有しているため、加熱された鋭利な刃物で旋削するとよい。
原版部材61のスタンプ剤54の原版面54aは実施例1と同様に表面処理剤70によって処理される。こうして製作された原版部材61をロールコートする装置等に装着して、スタンプ剤54の原版面54aに実施例1に記載の撥液剤80を均一な厚さに塗布し、親水化バンク溝部21が備えられている基板10の親水化バンク上面22に転写し撥液剤80を成膜処理して撥液化膜81を形成する。
以下、本実施例の効果を記載する。
(3)原版部材61に備えられているスタンプ剤54をロール状にすることによって、ロールコートする装置等に装着して、基板10の親水化バンク上面22に撥液剤80を連続して効率良く転写することができる。
(3)原版部材61に備えられているスタンプ剤54をロール状にすることによって、ロールコートする装置等に装着して、基板10の親水化バンク上面22に撥液剤80を連続して効率良く転写することができる。
次に実施例3について図面を用いて説明する。
本実施例は、実施例1又は実施例2と異なる部分について記載し、記載されていない部分は実施例1又は実施例2と同様である。
図10(a)〜(d)は、基板10の上に遮光層95を設け、該遮光層95を含めたカラーフィルタの形成方法を説明する基板10の断面図である。
図10(a)では、基板10上の遮光層95について説明する。
基板10の表面に、スパッタ法又は蒸着法によりクロム膜を平均0.2μmの膜厚で形成し、フォトリソグラフィ法により、このクロム膜を画素のマトリックスパターン形状にする。この遮光層95はブラックマトリックスとも呼ばれ、カラーフィルタの遮光層95によって、光制御素子の配線等をマスクして見えなくする。黒色の遮光層95にするとカラーフィルタで使用する赤(R)、緑(G)、青(B)のインクを通過する光とのコントラストを良くすることができる。遮光層95は、金属薄膜、不透明又は半透明な有機材料であればよい。
本実施例は、実施例1又は実施例2と異なる部分について記載し、記載されていない部分は実施例1又は実施例2と同様である。
図10(a)〜(d)は、基板10の上に遮光層95を設け、該遮光層95を含めたカラーフィルタの形成方法を説明する基板10の断面図である。
図10(a)では、基板10上の遮光層95について説明する。
基板10の表面に、スパッタ法又は蒸着法によりクロム膜を平均0.2μmの膜厚で形成し、フォトリソグラフィ法により、このクロム膜を画素のマトリックスパターン形状にする。この遮光層95はブラックマトリックスとも呼ばれ、カラーフィルタの遮光層95によって、光制御素子の配線等をマスクして見えなくする。黒色の遮光層95にするとカラーフィルタで使用する赤(R)、緑(G)、青(B)のインクを通過する光とのコントラストを良くすることができる。遮光層95は、金属薄膜、不透明又は半透明な有機材料であればよい。
遮光層95が不透明又は半透明な有機材料の場合について説明する。基板10の上にバンク膜12を形成する際に、バンク膜12となる液状のバンク膜の材料に顔料又は染料を適宜混合する。こうすることで、成膜処理されたバンク膜12は、光を通さない遮光層95としての働きをする。また、遮光層95が例えば、一対の偏光板の間に配設されている場合は、偏光された光を散乱させることによって一方の偏光板から出てくる光を減少させて遮光層95の働きをさせることもできる。この場合の光散乱剤は、バンク膜12となる液状のバンク膜の材料と異なる屈折率を有する材料であればよい。
図10(b)では、基板10上に配設された遮光層95の上に、前記実施例を使用して必要バンク膜12aを形成する。
図10(c)では、基板10と遮光層95及び必要バンク膜12aに対して親水処理を施し、親水化膜90を形成する。遮光層95は必要バンク膜12aより幅が広いため、親水化膜90を施さないとインク11と遮光層95とが直接に接触してしまう。遮光層95の物質によってはインク11を弾くものもあるため、親水化膜90は遮光層95も含めて親水化している。
必要バンク膜12aのバンク壁側面12c、バンク壁側面12d、遮光層95の一部及び基板10の表面10aとの領域で構成された凹部をバンク溝部20という。このバンク溝部20に親水化膜90が配設された領域を親水化バンク溝部21という。また、バンク上面12eに親水化膜90を形成した部位を親水化バンク上面22という。
図10(d)では、前記実施例と同様に、親水化バンク上面22に撥液剤80を本発明の転写方法を使用して塗布し、撥液化膜81を得る。
図11は、液滴吐出ヘッド200から吐出された赤(R)、緑(G)、青(B)のいずれかのインク11と基板10との関係を説明する断面図である。
液滴吐出ヘッド200から吐出されたインク11は、砲弾型の形状で基板10に達する。液滴吐出装置(図示せず)によって、遮光層95を含む親水化バンク溝部21に対して、吐出するための位置が制御されて適量のインク11が吐出される。同図に図示してあるインク11は、液滴吐出装置が備えている液滴吐出ヘッド200から吐出されたものである。
液滴吐出ヘッド200から吐出されたインク11は、砲弾型の形状で基板10に達する。液滴吐出装置(図示せず)によって、遮光層95を含む親水化バンク溝部21に対して、吐出するための位置が制御されて適量のインク11が吐出される。同図に図示してあるインク11は、液滴吐出装置が備えている液滴吐出ヘッド200から吐出されたものである。
液滴吐出ヘッド200(図7参照)によって、インク11は同図紙面右から左に向かって、例えば赤(R)のインク11aが吐出され親水化バンク溝部21aに滞留し、次に例えば緑(G)のインク11bが吐出され親水化バンク溝部21bに滞留されていく。この場合に、親水化バンク溝部21a,21b内は前述したように親水化膜90によって遮光層95を含んで親水化されているため、インク11は親水化バンク溝部21a,21b内に容易に滞留することができ、親水化バンク溝部21a,21bの高さに対して満杯までインク11a,11bを吐出して滞留することができる。
このため、液滴吐出ヘッド200から吐出するインク11aの量を多くして、親水化バンク溝部21aに吐出され滞留されたインク11の液面11cが略水平な状態を容易に得ることができる。親水化バンク溝部21a内でのインク11aの厚さが略均等な状態であれば、インク11aに分散されている顔料の濃度は略均一であることから、後述する乾燥処理が施されてインク11aの溶剤が蒸発した場合に画素としての親水化バンク溝部21a内の色の濃度は均一でしかも濃くすることができる。
さらに、液滴吐出ヘッド200から吐出されたインク11aの基板10への到達位置(以降、着弾位置という)が少しずれ、インク11aが撥液化膜81の上に掛かった場合に、撥液化膜81の撥液性によりインク11aは弾かれて親水化バンク溝部21a内に引き込まれ、隣り合う他の色のインク11bと混ざり合うことを防止することができる。
次に、液滴吐出ヘッド200から吐出され画素としての各親水化バンク溝部21a,21bに滞留されているインク11を乾燥させる。
先ず、自然雰囲気中で3時間放置した後に、80℃のホットプレート上で40分間加熱し、最後にオーブン中において200℃で30分間加熱してインク11の乾燥処理を施すことによって基板10の上に赤(R)、緑(G)、青(B)のカラーフィルタを形成することができる。
先ず、自然雰囲気中で3時間放置した後に、80℃のホットプレート上で40分間加熱し、最後にオーブン中において200℃で30分間加熱してインク11の乾燥処理を施すことによって基板10の上に赤(R)、緑(G)、青(B)のカラーフィルタを形成することができる。
親水化バンク溝部21bにおいて、インク11bの量が多い場合は、インク11bの液面11eは撥液化膜81よりも高い位置まで盛り上がる。この場合でも、本実施例によれば撥液化膜81の撥液性により、隣り合う画素としての親水化バンク溝部21aに流出することを防止することができる。
以下、本実施例の効果を記載する。
(4)バンク溝部20(図10参照)に親水化処理が施されていない場合は、インク11とバンク溝部20との濡れ性が悪く、同図に二点鎖線で示す液面11dのようになり、バンク溝部20の中心部では厚さが大きく、バンク溝部20の周辺部では厚さが殆どない状態となる。従って、赤(R)、緑(G)、青(B)の各画素中の色の均一性及び色の濃さに課題があったが本実施例によって解決される。
(4)バンク溝部20(図10参照)に親水化処理が施されていない場合は、インク11とバンク溝部20との濡れ性が悪く、同図に二点鎖線で示す液面11dのようになり、バンク溝部20の中心部では厚さが大きく、バンク溝部20の周辺部では厚さが殆どない状態となる。従って、赤(R)、緑(G)、青(B)の各画素中の色の均一性及び色の濃さに課題があったが本実施例によって解決される。
本発明の各実施例は、上記に限定されず以下のように変更できる。
(変形例1)前記実施例では、原版面54aは平滑な平面を備えているとしたが、基板10の親水化バンク溝部21の形状に合わせて凸凹に成形して、親水化バンク上面22の一部又は全部に撥液剤80を塗布して撥液化膜81を形成してもよい。
(変形例2)前記実施例では、原版部材61に備えられているスタンプ剤54をロール状としているが、基板10の親水化バンク溝部21の形状に合わせて凸凹に成形して、親水化バンク上面22の一部又は全部に撥液剤80を塗布して撥液化膜81を形成してもよい。
(変形例3)前記実施例では、必要バンク膜12aを遮光層95の上に配設するとしているが、基板10の上に遮光層95となる金属薄膜又は不透明な有機材料をスパッタ法、蒸着法、各種コート法により全面に配設され、フォトリソグラフィ法により、バンク溝部20に対応したマトリックスパターン形状にレジストを形成して、基板10をエッチングする。基板10がエッチングされない表面10aには遮光層95が残り、エッチングされた凹部はバンク溝部20又は親水化バンク溝部21として赤(R)、緑(G)、青(B)のインクを滞留して乾燥処理することによって簡易なカラーフィルタとして使用することができる。
これによれば、遮光層95とバンク溝部20又は親水化バンク溝部21とが同時に出来上がるため工程が短縮され、尚且つ遮光層95とバンク溝部20又は親水化バンク溝部21との位置的な誤差は皆無である。
(変形例4)前記実施例では、基板10の上にバンク膜12を塗布して成膜処理するとしているが、レジストの中に顔料又は染料を適宜混合してフォトリソグラフィ法により、所望のパターンを形成し、このレジストを必要バンク膜12aとして使用してもよい。
(変形例5)前記実施例では、撥液剤80によって撥液性を得るとしているが、この撥液剤80の中に顔料、染料又は光拡散剤を入れて、遮光層95としてもよい。
10…基板、10a…表面、10b…パターン、11,11a,11b…インク、11c…液面、11d,11e…液面、12…バンク膜、12a…必要バンク膜、12b…不要バンク膜、12c,12d…バンク壁側面、12e…バンク上面、14…レジスト、14a…必要レジスト、14b…不要レジスト、16…フォトマスク、16a…フォトマスクパターン、20…バンク溝部、21,21a,21b…親水化バンク溝部、22…親水化バンク上面、50…撥液剤、51…基板とは別部材の平板状の原版部材、52…型枠、52a…案内孔、52b…壁面、53…スタンプ体、53a…傾斜面、53b…突出部、53c…面、54…スタンプ剤、54a…原版面、55…平板、55a…面、56…付勢部材、61…基板とは別部材のロール状の原版部材、62…型枠、62a…壁、62b,62c…段孔、63,64…底板、64a…孔、65…中心軸、65a,65b…突出部、66…蓋、66a…孔、66b,66c…逃げ孔、70…表面処理剤、80…撥液剤、81…撥液化膜、90…親水化膜、95…遮光層、200…液滴吐出ヘッド、220…キャビティ、222…隔壁、224…振動子、224a,224b…電極、224c…ピエゾ素子、226…振動板、227…吐出部、228…ノズルプレート、229…液溜り、230…供給口、232…孔、252…ノズル。
Claims (9)
- 基板上にバンクを形成する工程と、
前記基板と前記バンクの一部又は全部を親水化する工程と、
前記バンクの上面の一部又は全部に撥液剤を塗布する工程と
を含むことを特徴とするカラーフィルタの形成方法。 - 請求項1に記載の前記撥液剤は、前記基板とは別部材の原版部材に付着させ、前記原版部材と前記基板上の前記バンクの上面とが接触することにより、前記撥液剤が前記バンクの上面の一部又は全部に転写することを特徴とするカラーフィルタの形成方法。
- 請求項1又は2に記載の前記バンクの材料は、無機材料又は有機材料であることを特徴とするカラーフィルタの形成方法。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の前記バンクの高さは、1μm以上であることを特徴とするカラーフィルタの形成方法。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の前記バンクは、遮光層の上に配設されていることを特徴とするカラーフィルタの形成方法。
- 請求項1に記載の前記基板と前記バンクの一部又は全部を親水化する工程は、オゾン酸化処理、プラズマ処理、コロナ処理、紫外線照射処理、電子線照射処理、酸処理、アルカリ処理の少なくとも一つの処理を含むことを特徴とするカラーフィルタの形成方法。
- 請求項2に記載の原版部材は、平板状又はロール状であることを特徴とするカラーフィルタの形成方法。
- 請求項2又は7に記載の前記原版部材の材質は、少なくともシロキサン構造を含むエラストマであることを特徴とするカラーフィルタの形成方法。
- 請求項1又は2に記載の前記撥液剤は、シランカップリング剤又は撥液性を呈する高分子であることを特徴とするカラーフィルタの形成方法。
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