(57)【要約】【課題】  機能性を有するインキ組成物用いて、基板上に形成された隔壁の内部に平坦な微細パターンを形成するための塗布形成方法の提供を目的とする。【解決手段】  基板上に形成された隔壁内にインキ組成物を塗布してなる塗膜形成方法であって、前記基板上に形成された前記隔壁内にインキ組成物を塗布する工程と、塗布後に基板を基板平面の法線方向を回転中心に向けて回転させて平坦にする工程と、その後隔壁内に塗布された前記インキ組成物を乾燥させる工程を含むことを特徴とする塗膜形成方法である。【選択図】  図３
2014050800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された隔壁内にインキ組成物を塗布してなる塗膜形成方法であって、前記基板上に形成された前記隔壁内にインキ組成物を塗布する工程と、塗布後に基板を基板平面の法線方向を回転中心に向けて回転させて平坦にする工程と、その後隔壁内に塗布された前記インキ組成物を乾燥させる工程を含むことを特徴とする塗膜形成方法。
【請求項２】
前記基板を回転させる工程において、回転半径Ｒで、回転速度Ｖの２乗を除した値である遠心加速度（Ｖ２／Ｒ）が、９．８ｍ／ｓ２≦Ｖ２／Ｒ≦９８０ｍ／ｓ２であることを特徴とする請求項１に記載の塗膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機能性を付与するインキ組成物を塗布することにより微細パターンを得る塗膜形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、より高精細かつ美麗なディスプレイの製造競争が激化している。その中で、より高精細で薄層であるといった要求を満たすものとして、有機エレクトロルミネッセント素子（以下、有機ＥＬ素子とする）やカラーフィルタなどが注目を浴びている。これら有機ＥＬ素子やカラーフィルタの製造には、機能層と呼ばれる層を形成するために微細なパターンを形成する（パターニング技術）が要求される。ここで、機能層とは、たとえばカラーフィルタにおいては赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色の光を選択的に透過させる着色層のことを指し、有機ＥＬ素子においては、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色の光を発光する発光層などであり、特に限定するものではない。また、以下、このような機能層を有する基板のことを、機能性素子と呼称する。
【０００３】
従来より、微細パターニング技術としては、フォトリソグラフィ方式が知られている。フォトリソグラフィ方式では機能層を形成するために、その機能性を付与するインキ組成物を基板全体に塗布して塗布膜を形成し、その後、不要な部分を取り除くことで微細パターンを形成する方法であるが、多くの部分でインキ組成物が不要となり、材料の無駄や工程数の増加を招く問題がある。
【０００４】
また、フォトリソグラフィ方式以外の微細パターニング技術として、インキジェット方式やフレキソ印刷方式が挙げられる。インキジェット方式は、基板上で機能層を形成したい箇所にのみ塗工液を吐出して塗布膜を形成するものである。他の方式としてフレキソ印刷方式があげられる。フレキソ印刷はストライプ形状の凸部パターンを有するフレキソ版の凸部上にインキを塗布し、被転写基板に転写することによって塗布膜を形成するものである。これらの方式では、材料の無駄がほとんど発生せず、環境負荷の低減と大幅なコストダウン、形成工程の短縮など利点が多い方法である。
【０００５】
上記のような必要な部分のみにインキ組成物を塗布する方法として、一般的には、基板上に隔壁を形成し、その中にインキ組成物を塗布する方法が行われている。しかしながら、基板上に隔壁を形成し、その中に上述のようなウェットプロセスでインキ組成物を塗布すると、メニスカス（湾曲面）が発生し、最終的には機能層の形状は平坦とならずに図１（ａ）、（ｂ）に示す様な凸形状や凹形状になる。凸形状となるか凹形状となるかは、インキ組成物や基板の性質によって変化する。この凸形状や凹形状によって、乾燥後の膜厚はセル中央部の膜厚とセル周縁部において差が生じる。中心部と周縁部の膜厚差が大きい場合、その差を起因とする問題が発生する。たとえば有機ＥＬ素子においては、膜厚差による発光効率の低下といった問題が生じる。また、カラーフィルタの着色層においては、膜厚差に起因する色ムラや、コントラスト性能が低下するといった問題が生じる。
【０００６】
上述の問題の原因となるメニスカスは、隔壁と溶液の濡れ性、溶液の表面張力、重力による効果のバランスによって発生することが知られており、図１（ａ）、（ｂ）に示す様に水平面に基板を設置して、基板上の隔壁間にウェットプロセスで機能層の塗工膜を形成した場合において、流動性のある塗工膜であれば、重力加速度かそれと同方向の加速度が大きい場合にメニスカス形状が緩和する。
【０００７】
より高精細で、機能に不都合を生じない程度の平坦性を有する機能性素子を製造するた
めに、特許文献１〜４では平坦性を向上するための手法が発明されている。しかし、重力加速度もしくは同方向への加速度を利用したものはない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−２２５７１６号公報
【特許文献２】特開２００９−２１４０６７号公報
【特許文献３】特開２０１１−１８７３６４号公報
【特許文献４】特開２００５−３３１６６５号公報
【特許文献５】特開２００７−０８１２７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、機能性を有するインキ組成物用いて、基板上に形成された隔壁の内部に平坦な微細パターンを形成するための塗布形成方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る請求項１の発明は、基板上に形成された隔壁内にインキ組成物を塗布してなる塗膜形成方法であって、前記基板上に形成された前記隔壁内にインキ組成物を塗布する工程と、塗布後に基板を基板平面の法線方向を回転中心に向けて回転させて平坦にする工程と、その後隔壁内に塗布された前記インキ組成物を乾燥させる工程を含むことを特徴とする塗膜形成方法である。
【００１１】
また、本発明に係る請求項２の発明は、前記基板を回転させる工程において、回転半径Ｒで、回転速度Ｖの２乗を除した値である遠心加速度（Ｖ２／Ｒ）が、９．８ｍ／ｓ２≦Ｖ２／Ｒ≦９８０ｍ／ｓ２であることを特徴とする請求項１に記載の塗膜形成方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の請求項１によれば、基板上に形成された隔壁内にインキ組成物を塗布した後に、前記インキ組成物が乾燥する前に、すなわちインキ組成物の流動性がある間に、前記基板を回転させることで、隔壁内のインキ組成物の表面を平坦にすることができ、その平坦な状態を保ったまま乾燥させることで、微細で表面が平坦な機能層を形成することができる。
【００１３】
また、本発明の請求項２によれば、前記基板を回転させる工程において、回転半径Ｒで、回転速度Ｖの２乗を除した値である遠心加速度（Ｖ２／Ｒ）が、９．８ｍ／ｓ２≦Ｖ２／Ｒ≦９８０ｍ／ｓ２である、機能性を付与するインキ組成物の粘度（流動性を支配する大きな一つの因子）に応じて回転半径と回転数を変えることで、隔壁内のインキ組成物の表面を平坦にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来の隔壁内のインキ組成物の一実施形態を示す断面概略図。
【図２】本発明の隔壁内のインキ組成物の一実施形態を示す断面概略図。
【図３】本発明に係るインキ組成物の塗布後の基板の回転方向の一実施形態の概要図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の塗膜形成方法を以下に説明する。本発明は基板１の一方の面にあらかじめ形成された隔壁２によって囲まれた領域内に、機能性を有するインキ組成物からなる機能層４を形成するための塗膜形成方法である。たとえば、図２（ａ）は、機能層４として発光層
を用いた有機ＥＬ素子を例にした場合の断面概略図を示している。前記有機ＥＬ素子は、基板１の一方の面にあらかじめ形成された隔壁２で囲まれた領域内に、下部電極としての陽極３、機能層４（この場合は発光層を含む有機層）、上部電極としての陰極５を順次積層してなるものである。この有機ＥＬ素子の作製において、本発明の塗膜形成方法は前記機能層４を形成する工程で用いられるものである。
【００１６】
また、たとえば、図２（ｂ）は、機能層４としてＲ，Ｇ，Ｂなどの着色層を用いた液晶表示用カラーフィルタを例にした場合の断面概略図を示している。前記カラーフィルタは、基板１の一方の面にあらかじめ形成された隔壁２で囲まれた領域内に、Ｒ，Ｇ，Ｂなどの着色層からなる機能層４を有するものである。このカラーフィルタの作製において、本発明の塗膜形成方法は前記機能層４を形成する工程で用いられるものである。
【００１７】
本発明は、基板１の一方の面にあらかじめ形成された隔壁２内に、機能性を有するインキ組成物を塗布する工程と、塗布後にまだ前記インキ組成物が流動性を有する状態で基板１を回転させて平坦にする工程と、その後、隔壁２内に塗布された前記インキ組成物を乾燥させる工程を含むことを特徴とする機能層４の塗膜形成方法である。本発明の塗膜形成方法を用いることにより、前記機能層４の最表面を平坦に仕上げることができる。
【００１８】
本発明に係る基板１としては、基板側から光を入射、出射する素子の場合には、基板として透明なものを使用する必要がある。
【００１９】
例えば、このような基板としては、ガラス基板や石英基板が使用できる。また、ポリプロピレン、ポリエーテルサルフォン、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、ポリアリレート、ポリアミド、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のプラスチックフィルムやシートであっても良い。これら、プラスチックフィルムやシートに、金属酸化物薄膜、金属フッ化物薄膜、金属窒化物薄膜、金属酸窒化膜薄膜、あるいは高分子樹脂膜を積層したものを基板１として利用してもよい。
【００２０】
前記金属酸化物薄膜としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム等が例示できる。前記金属フッ化物薄膜としては、フッ化アルミニウム、フッ化マグネシウム等が例示できる。金属窒化物薄膜としては、窒化ケイ素、窒化アルミニウム等が例示できる。また、前記高分子樹脂膜としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂等が例示できる。また、トップエミッション素子の場合には、不透明な基板を使用することもできる。
【００２１】
また、これらの基板は、あらかじめ加熱処理を行うことにより、基板内部や表面に吸着した水分を極力低減することがより好ましい。また、基板上に積層される材料に応じて、密着性を向上させるために、超音波洗浄処理、コロナ放電処理、プラズマ処理、ＵＶオゾン処理などの表面処理を施してから使用することが好ましい。
【００２２】
本発明に係る隔壁２の形成方法としては特に限定するものではないが、感光性樹脂組成物を用いるフォトリソグラフィ法が好ましい。また、隔壁を構成する材質としては、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂が挙げられるが、特にこれに限定されるものではない。
【００２３】
前記感光性樹脂組成物の塗布方法としては、スピンコート法、バーコート法、ロールコート法、ダイコート法、グラビアコート法、等の公知の塗布方法を用いることができる。また、塗布後のパターン露光、現像工程では、従来公知の露光、現像方法により隔壁部のパターンを形成できる。また焼成に関してはオーブン、ホットプレート等での従来公知の方法により焼成を行うことができる。
【００２４】
上記隔壁２のパターン形状としては、ボックス形状、ストライプ形状、ハニカム形状などの公知のパターン形状を用いることができる。
【００２５】
上記隔壁２に囲まれた領域内に機能層４を形成するための、機能性を有するインキ組成物を塗布する方法としては、インキジェット法、フレキソ印刷法、オフセット法、スピンコート法、バーコート法、ロールコート法、ダイコート法、グラビアコート法等の公知の塗布方法を用いることができる。
【００２６】
たとえば有機ＥＬ素子の機能層４の場合、インキ組成物に含まれる有機発光材料としては、クマリン系、ペリレン系、ピラン系、アンスロン系、ポルフィレン系、キナクリドン系、Ｎ  ，Ｎ’−ジアルキル置換キナクリドン系、ナフタルイミド系、Ｎ，Ｎ’−ジアリール置換ピロロピロール系、インジウム錯体系等の蛍光性色素をポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルカルバゾール等の高分子中に溶解させたものや、ポリアリーレン系、ポリアリーレンビニレン系やポリフルオレン系等が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。
【００２７】
また、インキ組成物を構成する溶媒としては、トルエン、キシレン、アセトン、アニソール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、４−メチルアニソール、テトラリン、シクロヘキサノン等の単独またはこれらの混合溶媒が挙げられる。中でも、トルエン、キシレン、アニソールといった芳香族有機溶剤が有機発光材料の溶解性の面から好適である。又、上記インキ組成物には、必要に応じて、界面活性剤、酸化防止剤、粘度調整剤、紫外線吸収剤等が添加されても良い。
【００２８】
次に、本発明に係る前記インキ組成物の塗布後、回転させて平坦にする工程について以下に説明する。本発明の塗膜形成方法は、機能性を有する前記インキ組成物を塗布した後、まだインキ組成物が流動性を保持した状態で基板平面の法線方向を回転中心に向けて回転させることで、回転中心から基板方向に遠心力を発生させることによって塗布インキ組成物のメニスカス現象による凹凸形状が緩和され最表面を平坦にすることができる。この状態を保持した状態で乾燥工程を経ることで優れた平坦性が得られる。一方、従来のように、基板１上に塗布したインキ組成物を静止した状態で保持すると、メニスカス現象によりインキ組成物の最表面は凹凸形状となり、その状態で乾燥することで、乾燥後も最表面は凹凸形状として仕上がることになる。
【００２９】
まだインキ組成物が流動性を保持した状態で回転させる方法としては、インキ組成物を塗布する工程において、塗布装置の基板１を設置する定盤それ自身が回転機構を具備していて、塗布後、その状態のまま回転させてもよい。また、インキ組成物の塗布後、塗布装置とは別の回転機構を有する装置に設置してから回転してもよい。回転時に前記インキ組成物の流動性が確認できる状態で回転できれば、これらの方法に限定するものではない。
【００３０】
図３は本発明に係るインキ組成物の塗布後の基板の回転方向の一実施形態の概要図を示している。図３（ａ）はその平面概略図であり、図３（ｂ）は断面概略図である。ここでインキ組成物を塗布された基板１は、回転機構を有する装置の回転中心８から半径Ｒの位置に設置され、流動性が確認できる状態で基板平面の法線方向を回転中心に向けて回転させることで、メニスカス現象による凹凸状態を低減させることができる。このときの基板１と回転中心８との距離、すなわち半径Ｒで、回転速度Ｖの２乗を除した値である遠心加速度（Ｖ２／Ｒ）は、９．８ｍ／ｓ２から９８０ｍ／ｓ２が好ましい。遠心加速度が９．８ｍ／ｓ２以下ではメニスカス平坦化への効果が期待できない。また、遠心加速度が９８０ｍ／ｓ２以上では基板変形などの不具合が予想されるため、好ましくない。
【００３１】
本発明に係る乾燥工程については、前記インキ組成物に含まれる溶剤の性状に応じて乾燥条件を制御できるものであれば、特に限定するものではない。また前記インキ組成物に感光性樹脂が含まれる場合には、それを硬化させるためのＵＶ照射装置などを具備することもできる。
【実施例】
【００３２】
以下に、本発明の一実施形態として有機ＥＬ素子を例に、機能層の作製方法について具体的に説明する。
【００３３】
＜実施例１＞
ガラス基板の一方の面に形成した縦１００μｍ×横４０μｍサイズの隔壁の内部に、ダイコート法を用いて以下の有機発光インキ組成物を膜厚１００ｎｍ塗布した。
（インキ組成物）
有機発光材料：  ［２−メトキシ−５−（２´−エチル−ヘキシロキシ）−１，４−フェニレンビニレン］（ＭＥＨＰＰＶ）              １．５重量％
有機溶剤：  テトラリン                        ９８．５重量％
【００３４】
次に、上記の基板の隔壁面の法線方向を横にして、回転機構を有する定盤に、回転中心軸から半径３０ｃｍに設置（固定）し、回転数７００ｒｐｍの条件で３分間回転して、その後、乾燥工程を経て機能層を作製した。
【００３５】
＜比較例１＞
実施例１と同様にしてガラス基板の一方の面に形成した隔壁の内部に、有機発光インキ組成物を塗布した。その後、ガラス基板の塗布表面が水平となるように静置して薄膜を乾燥させ、機能層を作製した。
【００３６】
＜評価方法＞
実施例１及び比較例１で得られた機能層の平坦性を以下の方法で評価した。評価結果を以下の表１に記す。
機能層の中央部Ｄ１と機能層の端部（隔壁端部と中央部の中間点）Ｄ２での膜厚を測定し、その差により平坦性を評価した。
【００３７】
【表１】
2014050800.tif 000003
【００３８】
＜比較結果＞
実施例１で得られた本発明品のＤ１とＤ２との差（平坦性）は、比較例１で得られた比較例品のＤ１とＤ２との差（平坦性）に比べて小さく、本発明の効果が得られたことを示した。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は液晶表示体に用いられるカラーフィルタや有機ＥＬ表示体を構成する、薄膜の微細パターンからなる機能層を形成するための塗膜形成方法に用いることができる。
【００４０】
１  基板、２  隔壁、３  陽極、４  機能層（発光層）、５  陰極、６  機能層（着色層）、
７  基板（ウェット膜塗工後、膜面は回転中心の方向）、８  回転中心、１０  回転機能
を有する定盤、Ｄ１  機能層の中央部、Ｄ２  機能層の端部（隔壁端部と中央部の中間
点）、Ｒ  回転半径
【図１】
2014050800.tif 000004
【図２】
2014050800.tif 000005
【図３】
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