(57)【要約】【課題】  液状材料を塗布することにより機能膜を形成する際に、該液状材料の過度の濡れ広がりによるリーク不良を抑制することができる素子配置基板及びその製造方法、該素子配置基板により構成されたカラーフィルタ基板及び配線基板、並びに、該素子配置基板を備えた液晶表示装置を提供する。【解決手段】  基板上に末広がりの断面形状を有するガイド材（バンク）がパターン形成され、更に基板及びガイド材が光触媒含有膜により被覆された構造を有する素子配置基板であって、上記光触媒含有膜は、ガイド材のパターン間に位置する部分の膜厚の平均値よりもパターンの縁部に位置する部分の膜厚が厚い素子配置基板。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に末広がりの断面形状を有するガイド材がパターン形成され、更に基板及びガイド材が光触媒含有膜により被覆された構造を有する素子配置基板であって、
該光触媒含有膜は、ガイド材のパターン間に位置する部分の膜厚の平均値よりもパターンの縁部に位置する部分の膜厚が厚いことを特徴とする素子配置基板。
【請求項２】
前記素子配置基板は、少なくともガイド材のパターン間に位置する部分の光触媒含有膜上に機能膜を有することを特徴とする請求項１記載の素子配置基板。
【請求項３】
前記機能膜は、液状材料の固化物により構成されたものであることを特徴とする請求項２記載の素子配置基板。
【請求項４】
前記光触媒含有膜は、ガイド材のパターン間に位置する部分の膜厚の平均値をＴ１とし、ガイド材のパターンの縁部に位置する部分の膜厚をＴ２としたときに、１４５０Å≦Ｔ１、及び、１．１２×Ｔ１≦Ｔ２＜４０５０Åを満たすことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の素子配置基板。
【請求項５】
前記光触媒含有膜は、ガイド材のパターン間に位置する部分の、機能膜の液状材料に対する接触角が２５°以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の素子配置基板。
【請求項６】
前記光触媒含有膜は、ガイド材のパターンの縁部に位置する部分の、機能膜の液状材料に対する接触角が４０°以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の素子配置基板。
【請求項７】
前記ガイド材は、遮光性を有し、かつ前記基板は、透光性を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の素子配置基板。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の素子配置基板の製造方法であって、
該製造方法は、ガイド材がパターン形成された基板表面に液状の光触媒含有材料を塗布する際又は塗布した後に、基板を傾斜させることを特徴とする素子配置基板の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれかに記載の素子配置基板の製造方法であって、
該製造方法は、ガイド材がパターン形成された基板表面に液状の光触媒含有材料を塗布する際又は塗布した後に、基板のガイド材形成側の面を鉛直下向きにすることを特徴とする素子配置基板の製造方法。
【請求項１０】
前記素子配置基板の製造方法は、ガイド材のパターン間に位置する部分の光触媒含有膜上に、インクジェット装置を用いて機能膜の液状材料を塗布する工程を含むことを特徴とする請求項８又は９記載の素子配置基板の製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜７のいずれかに記載の素子配置基板により構成され、機能膜が着色層であることを特徴とするカラーフィルタ基板。
【請求項１２】
請求項１〜７のいずれかに記載の素子配置基板により構成され、機能膜が配線であることを特徴とする配線基板。
【請求項１３】
請求項１１記載のカラーフィルタ基板、及び／又は、請求項１２記載の配線基板を備えてなることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、素子配置及びその製造方法等に関する。より詳しくは、大型・高精細の表示装置等を構成する部材として好適に用いられる素子配置基板及びその製造方法、該素子配置基板により構成されたカラーフィルタ基板及び配線基板、並びに、該素子配置基板を備えた液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置（以下「ＬＣＤ」ともいう。）は、薄型軽量・低消費電力等といった特長を活かし、様々な分野で用いられている。このようなＬＣＤには、カラー表示を実現するべく、通常、カラーフィルタ（ＣＦ）基板が搭載されている。ＣＦ基板とは、一般的に、入射した光のうち、特定の波長域の光を選択的に透過させる機能を有する膜（以下「着色層」ともいう。）が配列された構造を含むものである。したがって、例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光の３原色の着色層が基板上に配列されたＣＦ基板と液晶の変調機能とを組み合わせてドットごとに各原色の透過光量を制御することにより、ＬＣＤのカラー表示を実現させることが可能となる。
【０００３】
近年、ＬＣＤの大型化・高精細化が進むにつれ、ＣＦ基板の製造における着色層の形成手法として、インクジェット（ＩＪ）法が注目されている。ＩＪ法によれば、基板上のバンクに囲まれた領域等に各種のインク（液状の着色層材料）を吐出することにより、異なる色の着色層をそれぞれ所定のパターンに形成することができる。その結果、フォトリソグラフィー技術等を利用する着色層の形成方法と比較して、生産性及び材料の利用効率の向上を図ることができる。
【０００４】
一方で、ＩＪ法は、着色層形成用インクの塗布時に、隣り合うドット間で混色等のリーク不良が発生するおそれがあるといったプロセス面での弱点も抱えている。これに対し、ＩＪ法によりインクを塗布する前に、インクに対して親液性を示す部分と撥液性を示す部分とを兼備する膜、いわゆる親撥液膜をインクの下地層として設ける技術等が考案されている。具体的には、例えば、所定のパターンで遮光層（ガイド材）を備えた透明基板と、該遮光層を覆うように該透明基板上に設けられた濡れ性変化成分層（親撥液膜）とを有し、該濡れ性変化成分層の特定の濡れ性部位を介して、透明基板上に着色層が形成されたＣＦ基板が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。このＣＦ基板によれば、濡れ性変化成分層がバインダーと光触媒からなる光触媒含有層であるから、該光触媒含有層の組成物を基板及び遮光層上に塗布した後、パターン露光を行って高親水性とすることにより形成された特定の濡れ性部位のパターン、いわゆる親撥コントラストを利用することで、該高親水性部位に着色層を選択的に形成することが図られている。
【０００５】
しかしながら、液晶表示装置等の表示装置では、近年、大型化・高精細化が進むとともに、製造歩留りの向上による製造コストの低減も求められており、より効果的にリーク不良を低減するための技術が要望されていた。
【特許文献１】特開２００２−３１１２３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、液状材料を塗布することにより機能膜を形成する際に、該液状材料の過度の濡れ広がりによるリーク不良を抑制することができる素子配置基板及びその製造方法、該素子配置基板により構成されたカラーフィルタ基板及び配線基板、並びに、該素子配置基板を備えた液晶表示装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、インクジェット法による機能膜の形成に際し、リーク不良を効果的に抑制することができる素子配置基板の構成について種々検討したところ、機能膜の下地層として光触媒含有膜を設ける技術に着目した。この技術では、通常、図６に示すように、光触媒含有膜５４をほぼ均一な膜厚で形成した後、透明基板５０上の遮光層（ガイド材）５１が形成されていない位置、すなわち遮光層５１のパターン間に位置する部分のみを親液化するべく、パターン露光を行う。しかしながら、本発明者らは、パターン露光により、遮光層５１の裾上に位置する傾斜部（パターンの縁部に位置する部分）もまた略水平部と同様に親液化されていることを見いだし、このために、インクジェット装置等を用いてインク５５を塗布した際にリーク不良が生じやすくなっていることを見いだした。そこで、光触媒含有膜の膜厚を制御して、ガイド材のパターン間に位置する部分の膜厚の平均値よりもパターンの縁部に位置する部分の膜厚を厚くすることで、パターン露光等によるガイド材のパターンの縁部に位置する部分の親液化を抑制し、撥液性を充分に残存させることができることを見いだした。その結果、機能膜の液状材料を塗布する際に、該液状材料の過度の濡れ広がりによるリーク不良を効果的に抑制することができることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。
【０００８】
すなわち本発明は、基板上に末広がりの断面形状を有するガイド材がパターン形成され、更に基板及びガイド材が光触媒含有膜により被覆された構造を有する素子配置基板であって、上記光触媒含有膜は、ガイド材のパターン間に位置する部分の膜厚の平均値よりもパターンの縁部に位置する部分の膜厚が厚い素子配置基板である。なお、本明細書において、素子配置基板とは、機能膜を含んで構成される素子を配置するために用いられる基板又は素子が配置された基板のことをいう。また、上記ガイド材は、複数の機能膜の形成領域を隔てるためにパターン形成された構造物（突起物）であり、かつ末広がりの断面形状を有するものであれば特に限定されるものではない。ガイド材が末広がりの断面形状を有するとは、基板と接する底面の幅が頂部の幅よりも広い断面形状を有することをいい、例えば、略台形状等が挙げられる。なお、ガイド材は、バンクとも呼ばれる。
【０００９】
本発明における光触媒含有膜としては、通常、紫外線（ＵＶ）等の光の照射による光触媒作用により、機能膜の液状材料に対する撥液性（撥水性又は撥油性）が低下する性質を有する材料からなる膜、いわゆる濡れ性変化成分膜が用いられ、機能膜の下地層となる。このような濡れ性変化成分膜にＵＶパターン露光を行うことにより、濡れ性変化成分膜のうち、ガイド材のパターン間（すなわち、基板上にガイド材が形成されていない領域；略水平部）のみを親液化し、かつガイド材のパターン上に撥液性を残存させることが図られている。その結果、インクジェット（ＩＪ）法等を用いて機能膜の液状材料を塗布する際に、濡れ性変化成分膜上のガイド材のパターン間に相当する位置に液状材料を均一に塗り広げることができるとともに、リーク不良の防止を図ることができる。
【００１０】
しかしながら、従来では、濡れ性変化成分膜が、すべての領域に対してほぼ均一な膜厚で形成されていたことから、ＵＶパターン露光の際に、ガイド材の側面に位置する傾斜部もまた、ガイド材のパターン間と同様に親液化されていたため、液状材料を塗布した際に、液状材料がガイド材を乗り越えてリーク不良が発生してしまうことがあった。これに対し、本発明においては、上記光触媒含有膜の膜厚に関し、ガイド材のパターン間に位置する部分の膜厚の平均値よりもパターンの縁部に位置する部分（すなわち、基板上にガイド材が形成されていない領域とガイド材が形成されている領域との境界部分）の膜厚が厚い。したがって、本発明における光触媒含有膜によれば、ＵＶパターン露光の際、ガイド材のパターンの縁部における親液化が弱められ、該縁部に充分な撥液性を残存させることができる。その結果、ＵＶパターン露光の後、光触媒含有膜上のガイド材のパターン間に相当する位置に機能膜の液状材料を塗布した際に、ガイド材のパターンの縁部を含む傾斜部における撥液作用により、液状材料がガイド材のパターン上へ広がることを抑えることができるため、液状材料の過度の濡れ広がりによるリーク不良を抑制することができる。
【００１１】
上記光触媒含有膜は、光触媒、バインダー等を含有するものであることが好ましい。光触媒としては、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化錫（ＳｎＯ２）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ２）、酸化タングステン（ＷＯ３）、酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）等が挙げられるが、高いバンドギャップエネルギー、化学的安定性、低毒性及び入手容易性の観点から、酸化チタンが好適に用いられる。また、酸化チタンとしては、アナターゼ型及びルチル型のいずれも用いることができるが、アナターゼチタンが好ましい。更に、アナターゼチタンは、光触媒反応の効率化の観点から、粒径が小さいほど好ましく、具体的には、平均粒径が５０ｎｍ以下のものがより好ましく、２０ｎｍ以下のものが更に好ましい。バインダーとしては、光触媒作用に対して充分な耐性を有するものが好ましく、中でも、シロキサン結合（−Ｓｉ−Ｏ−）の繰り返し構造からなる高分子（ポリシロキサン）であって、アルキル基等の有機基を有するもの、すなわちシリコーンを好適に用いることができる。シリコーンとしては、ケイ素原子に結合した有機基としてフルオロアルキル基を含有するものが好ましく、樹脂状のもの（シリコーン樹脂）が好ましい。
【００１２】
また、上記光触媒含有膜の形態としては、ガイド材のパターンの縁部において最大膜厚を有し、ガイド材の境界部分からガイド材の頂上部にかけて、及び、ガイド材の境界部分からガイド材が形成されていないパターン間中央部にかけて、膜厚が連続的に小さくなっていることが好ましい。このような形態の光触媒含有膜は、ガイド材を基板上に形成した基板に対し、液状の光触媒含有材料を塗布し、成膜する方法等により、簡便に形成することができる。また、光触媒含有膜は、ガイド材のパターンの縁部の全てにおいて膜厚が厚くされていなくてもよく、例えば、光触媒含有膜上のガイド材のパターン間に相当する矩形状の領域に機能膜の液状材料を塗布する場合であれば、光触媒含有膜は、少なくとも領域の長手方向を仕切るガイド材のパターンの縁部にて膜厚が厚くされることが好ましい。
【００１３】
なお、本発明の素子配置基板は、機能膜の下地層として形成される光触媒含有膜の他、バンクの下地層として形成される光触媒含有膜を有していてもよい。ただし、本明細書中、光触媒含有膜とは、原則として、機能膜の下地層として形成される光触媒含有膜のことを表す。
【００１４】
以下に、本発明の素子配置基板の好ましい形態について更に説明する。
上記素子配置基板は、少なくともガイド材のパターン間に位置する部分の光触媒含有膜上に機能膜を有することが好ましく、機能膜の縁部がガイド材の裾上に位置することがより好ましい。また、上記機能膜は、液状材料の固化物により構成されたものであることが好ましく、インク固化物により構成されたものであることがより好ましい。なお、インク固化物は、インクジェット装置により吐出可能な特性を有する液状材料（インク）を乾燥固化させて得られるものであれば特に限定されるものではない。本発明においては、機能膜をこれらの形態に形成する場合に、効果的に作用効果を奏することが可能である。機能膜としては、光選択透過性、導電性、半導体性等の各種機能を有する膜であれば特に限定されず、例えば、本発明の素子配置基板が、液晶表示装置のカラーフィルタ基板として用いられる場合には、着色層が機能膜として形成され、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイ基板等の配線基板として用いられる場合には、配線や電極等が機能膜として形成される。機能膜の配列としては特に限定されず、例えば、ダイアゴナル（モザイク）配列、デルタ（トライアングル）配列等のドット配列や、ストライプ配列等の配列で機能膜の１つ１つがガイド材のパターン間に配置される。
【００１５】
上記光触媒含有膜は、ガイド材のパターン間に位置する部分の膜厚の平均値をＴ１とし、ガイド材のパターンの縁部に位置する部分の膜厚をＴ２としたときに、１４５０Å≦Ｔ１、及び、１．１２×Ｔ１≦Ｔ２＜４０５０Åを満たすことが好ましい。Ｔ１が１４５０Å未満、又は、Ｔ２が１．１２×Ｔ１未満であると、親液性領域と撥液性領域との間でいわゆる親撥コントラストが充分に得られず、機能膜の液状材料を塗布した際にリーク不良を抑制するという本発明の作用効果が充分に得られなくなるおそれがある。また、Ｔ２が４０５０Å以上であると、光触媒含有膜が剥がれてしまうおそれがある。したがって、Ｔ１及びＴ２が、上述の好ましい範囲内であることにより、例えば、ＩＪ法を用いて、着色層形成用インク（機能膜の液状材料）を塗布した際に、混色等のリーク不良を効果的に抑制することができる。Ｔ１のより好ましい下限は、１５００Åである。また、Ｔ１の好ましい上限は、３０４０Åである。Ｔ１が３０４０Åを超えると、ＵＶパターン露光を行った際、ガイド材のパターン間に位置する部分の親液化効果を充分に得ることができず、いわゆる親撥液コントラストを充分に得ることができなくなるおそれがある。更に、Ｔ２のより好ましい下限は、１．１４×Ｔ１であり、より好ましい上限は、３５７０Åである。
【００１６】
また、上記光触媒含有膜は、ガイド材のパターン間に位置する部分の、機能膜の液状材料に対する接触角（θ１）が２５°以下であることが好ましい。θ１が２５°以下であると、機能膜の液状材料を光触媒含有膜のガイド材のパターン間に位置する部分に塗布した際、満遍なく塗り広げることができるため、光抜けや色抜けが効果的に抑制された高品質の機能膜を形成することができる。接触角θ１のより好ましい上限は１７°であり、更に好ましい上限は１０°であり、特に好ましい上限は８°である。
【００１７】
更に、上記光触媒含有膜は、ガイド材のパターンの縁部に位置する部分の、機能膜の液状材料に対する接触角（θ２）が４０°以上であることが好ましい。θ２が４０°以上であると、機能膜の液状材料を塗布した際のリーク不良を抑制するという本発明の作用効果をより効果的に発揮することができる。また、接触角θ２のより好ましい下限は４５°であり、更に好ましい下限は５０°であり、特に好ましい下限は５２°である。なお、リーク不良をより効果的に抑制する観点から、ガイド材のパターン上に位置する全ての部分の、機能膜の液状材料に対する接触角が、４０°以上であることがより好ましい。また、θ１とθ２との差は３０°以上であることが好ましい。
【００１８】
上記機能膜の液状材料としては、例えば、（１）顔料を分散媒中に分散させた着色材料、（２）銀、銅、金、パラジウム、ニッケル、それらの合金又は酸化インジウム錫（ＩＴＯ）等からなる導電性微粒子を分散媒中に分散させたもの、塗布後に還元等の化学反応によって金属が生成されるもの、導電性高分子やこれを溶媒（分散媒）中に溶解（分散）させたもの等からなる配線・電極材料等が機能膜の種類に応じて用いられる。これらの中でも、インクジェット法による塗布に適した特性を有するものが好ましい。
【００１９】
上記ガイド材は、遮光性を有し、かつ上記基板は、透光性を有することが好ましい。本発明の素子配置基板が表示装置の構成部材として用いられる場合、ガイド材は、ブラックマトリクス等により遮光された領域内に設けられることが好ましく、ガイド材自体が遮光性を有することがより好ましい。ガイド材自体が遮光性を有する場合には、ガイド材形成領域からの光抜けを防止するための遮光層を別途設ける必要がなくなるため、製造工程を簡略化することができる。また、このような形態において、基板は透光性を有することが好ましい。これにより、光触媒含有膜に所望の親撥液パターンを形成する際に、フォトマスクとしてガイド材を代用し、基板を透光領域とした裏面露光を利用することが可能となり、製造工程を更に簡略化することができる。このとき、露光による濡れ性パターンの形成精度を高める観点から、ガイド材は光触媒含有膜に接していることが好ましい。また、ガイド材は基板に接していなくてもよいが、接していることが好ましい。遮光性を有するガイド材の材質としては、黒色顔料が分散された樹脂等が好適に用いられる。透光性を有する基板の材質としては、ガラス等が好適に用いられる。
なお、本発明において、光触媒含有膜の親撥液パターンは、フォトマスクを用いたパターン露光により形成されていてもよい。
【００２０】
本発明の素子配置基板の構成としては、上述したようなバンク及び光触媒含有膜を必須部材として基板上に備えるとともに、素子配置基板が通常有する構成要素を備えたものであればよく、その他の構成において特に限定されるものではない。なお、本発明の素子配置基板としては、例えば、液晶表示装置に用いられるＣＦ基板、配線基板、有機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）表示装置に用いられる有機ＥＬパネル等が挙げられる。中でも、ＣＦ基板であることが好ましく、この場合、液晶表示装置の大型化・高精細化に対し、柔軟に対応しつつ、高表示品位及び高生産性を実現することが可能である。
【００２１】
本発明はまた、上記素子配置基板の製造方法であって、上記製造方法は、ガイド材がパターン形成された基板表面に液状の光触媒含有材料を塗布する際又は塗布した後に、基板を傾斜させる素子配置基板の製造方法でもある。これによれば、少なくともガイド材のパターンの縁部に液状の光触媒含有材料が集まるように、基板を傾斜させる角度、塗布する液状の光触媒含有材料の量や粘度等を調節することで、光触媒含有膜のガイド材のパターンの縁部に位置する部分における膜厚を制御することができ、本発明における光触媒含有膜の形態を容易に形成することができる。
【００２２】
本発明はまた、上記素子配置基板の製造方法であって、上記製造方法は、ガイド材がパターン形成された基板表面に液状の光触媒含有材料を塗布する際又は塗布した後に、基板のガイド材形成側の面を鉛直下向きにする素子配置基板の製造方法でもある。これによれば、鉛直下向きにかかる重力の作用により、基板表面に塗布された液状の光触媒含有材料は、鉛直下向きに突出することとなったガイド材近傍に集まるため、光触媒含有膜のガイド材のパターンの縁部に位置する部分における膜厚をガイド材のパターン間に位置する部分の膜厚の平均値よりも厚くすることができ、本発明における光触媒含有膜の形態を容易に形成することができる。
なお、液状の光触媒含有材料を塗布する基板表面の範囲としては、ガイド材のパターン間及びパターンの縁部の少なくとも一部が含まれていればよい。また、液状の光触媒含有材料を塗布した後には、通常、焼成又は乾燥を行うことで、液状の光触媒含有材料を固体の光触媒含有層にする。したがって、本発明において、液状の光触媒含有材料を塗布した後に基板を傾斜させる場合、又は、基板のガイド材形成側の面を鉛直下向きにする場合には、焼成又は乾燥前の光触媒含有材料が液状であるときに行うこととなる。
【００２３】
上記素子配置基板の製造方法は、ガイド材のパターン間に位置する部分の光触媒含有膜上に、インクジェット装置を用いて機能膜の液状材料を塗布する工程を含むことが好ましい。インクジェット装置を用いることにより、液状材料の液滴量を微調整することができ、かつ、液状材料の液滴を光触媒含有膜上に非接触で塗布することができるため、機能膜が選択的に配置された高品質の素子配置基板を製造することができる。また、液状材料の利用効率の向上及び製造プロセスの簡略化も図ることができ、素子配置基板の製造コストを低減することができる。なお、液状材料の塗布（吐出）条件は、所望の機能膜の膜厚、液状材料の組成・特性、基板の材質等に応じて適宜調整され、特に限定されるものではない。
【００２４】
本発明は更に、上記素子配置基板により構成され、機能膜が着色層であるカラーフィルタ（ＣＦ）基板でもある。これによれば、混色等のリーク不良が抑制された高品質のＣＦ基板を提供することができる。本発明のＣＦ基板は、通常、基板上に、ガイド材と、基板及びガイド材の上を被覆するように形成された光触媒含有膜と、画素毎に光触媒含有膜上のガイド材のパターン間にそれぞれ形成された赤色、緑色及び青色の３色の着色層（カラーフィルタ）とが設けられ、更にその上層に保護膜、共通電極、配向膜等が積層配置された構造を有する。
【００２５】
本発明は更に、上記素子配置基板により構成され、機能膜が配線である配線基板でもある。これによれば、短絡等のリーク不良が抑制された高品質の配線基板を提供することができる。配線としては特に限定されず、例えば、ゲート配線、ソース配線、薄膜トランジスタの構成部材であるソース電極やドレイン電極等が挙げられる。配線基板が液晶表示装置等に用いられる薄膜トランジスタアレイ基板の場合には、通常、基板上のドット（各色に対応する副画素）毎にそれぞれ画素電極と、該画素電極の駆動に用いられる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と、該画素電極及び薄膜トランジスタの駆動に用いられるゲート配線、ソース配線等の配線とが配置された構造を有する。
【００２６】
本発明はそして、上記カラーフィルタ基板、及び／又は、上記配線基板を備えてなる液晶表示装置（ＬＣＤ）でもある。これによれば、高表示品位のＬＣＤを提供することができる。本発明のＬＣＤは、通常、カラーフィルタ基板と薄膜トランジスタアレイ基板とが液晶層を介して対向配置された液晶セルと、液晶セルの両側に積層配置された偏光板、保護フィルム等とを有するものであり、透過型ＬＣＤ、半透過ＬＣＤの場合には、更に背面にバックライトを備えている。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の素子配置基板によれば、上述の構成を有することから、液状材料を塗布することにより機能膜を形成する際に、該液状材料の過度の濡れ広がりによるリーク不良を抑制することができ、高品質の素子配置基板を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に実施例を掲げ、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００２９】
〔実施例１〕
図１（ａ）〜（ｅ）は、実施例１のカラーフィルタ（ＣＦ）基板の製造工程を示す断面模式図である。
１．ブラックマトリクス（ガイド材）１１の形成（図１（ａ））
まず、厚み０．７ｍｍの透明ガラス基板１０に対し、ネガの黒色感光性樹脂フィルムを１００℃前後に昇温しながらラミネートし、膜厚１．５〜２．０μｍの黒色樹脂を転写する。続いて、透明ガラス基板１０上の黒色樹脂に対し、フォトマスクを用いて、該黒色樹脂側（表側）から波長３６５ｎｍの光を含む紫外線（ＵＶ光）を略１００ｍＪ／ｃｍ２（検査波長：３６５ｎｍ）照射し、黒色樹脂のパターンを現像する。最後に、透明ガラス基板１０上に残った黒色樹脂を２４０℃で略１時間焼成することにより、ブラックマトリクス（ＢＭ）１１が完成する。なお、ＢＭ１１のパターンは、基板と接する底面の線幅を１０〜３０μｍとすることが好ましい。
【００３０】
２．親撥水膜形成用塗布液の塗布、及び、親撥水膜形成用塗膜１３の形成（図１（ｂ））
次に、透明ガラス基板１０を１５°傾けながら、ＢＭ１１がパターン形成された透明ガラス基板１０に対し、薄膜塗布装置（ＣＡＰコータ）を用いて、親撥水膜形成用塗布液（液状の光触媒含有材料）を塗布し、１５０℃で略０．５時間焼成する。次に、ＢＭ１１がパターン形成された透明ガラス基板１０を先の場合と逆の方向に傾けながら、親撥水膜形成用塗布液を同様に塗布し、焼成する。このようにして形成された親撥水膜形成用塗膜１３は、異なる色の着色層１６同士を仕切ることとなるＢＭ１１のパターンの縁部に位置する部分（厚膜部分）の膜厚が０．３〜０．４μｍとなり、ＢＭ１１のパターン間に位置する部分（薄膜部分）の膜厚が０．１５〜０．２μｍとなるようにする。なお、親撥水膜形成用塗布液の塗布量は、膜全体の平均膜厚を０．１５μｍとする場合であれば、６８０ｍｍ×８８０ｍｍの基板面積に対し、約１０ｍｌ塗布すればよい。
【００３１】
３．親撥水パターンの形成（図１（ｃ））
次に、透明ガラス基板１０の裏側から、ＢＭ１１をマスクとして、波長３６５ｎｍの光を含むＵＶ光を略２５００ｍＪ／ｃｍ２（検出波長：３６５ｎｍ）照射することにより、親撥水膜形成用塗膜１３のうち、ＢＭ１１のパターン間に位置する部分を親水化する。このとき、ＢＭ１１のパターンの縁部（ＢＭ１１の裾）上に位置する部分も露光されるが、本実施例では、ＢＭ１１の裾上に位置する部分の膜厚は、ＢＭ１１のパターン間に位置する部分の膜厚よりも充分に大きいため、ＢＭ１１の裾上に位置する部分における親水化を抑制することができる。したがって、ＵＶ露光により、親撥水膜形成用塗膜１３上には、ＢＭ１１のパターン間に位置する親水性領域（着色層形成用インクに対する接触角が２５°以下の領域）と、ＢＭ１１の裾上も含むＢＭ１１上全体に位置する撥水性領域（着色層形成用インクに対する接触角が４０°以上の領域）とからなるパターン、いわゆる親撥コントラストパターンが形成され、親撥水膜（光触媒含有膜）１４が完成する。
【００３２】
４．着色層形成用インク（機能膜の液状材料）１５の塗布（図１（ｄ））
次に、親撥水膜１４の親水性領域に対し、インクジェット（ＩＪ）装置を用いて、赤・緑・青色の各色の着色層形成用インク１５を塗布する。このとき、親撥水膜１４の親水性領域は、着色層形成用インク１５に対し、充分な親水作用を示すため、該インク１５を親水性領域に満遍なく塗り広げることができる。また、親撥水膜１４の撥水性領域は、着色層形成用インク１５に対し、充分な撥水作用を示すため、隣接する画素間における該インク１５同士のリーク不良を抑制することができる。なお、インク膜厚（膜の高さ）は、１．８〜２．０μｍとすることが好ましく、この場合、着色層形成用インク１５の塗布量は、６８０ｍｍ×８８０ｍｍの基板面積に対し、約６ｍｌ塗布すればよい。
【００３３】
５．着色層（機能膜）１６の形成（図１（ｅ））
最後に、塗布した着色層形成用インク１５に対し、減圧乾燥、８０℃で１５分間の仮焼成、２４０℃で０．５時間の本焼成を順に行うことにより、親撥水膜１４上のＢＭ１１間に相当する位置に着色層１６を形成することができる。
【００３４】
以下に、本実施例の詳細及び変形例について説明する。
まず、本実施例で用いた親撥水膜形成用塗布液の組成について以下に示す。なお、この塗布液の組成は、特に限定されるものではない。
（親撥水膜形成用塗布液の組成）
・光触媒含有組成物（石原産業社製、ＳＴ−Ｋ０１）：２重量部
・オルガノアルコキシシラン（東芝シリコーン社製、ＴＳＬ８１１３）：０．４重量部
・フルオロアルコキシシラン（トーケムプロダクツ社製、ＭＦ−１６０Ｅ）：０．３重量部
・イソプロピルアルコール：３重量部
【００３５】
更に、本実施例で用いた各色の着色層形成用インク１５の組成について示す。なお、これらのインク１５の組成は、特に限定されるものではない。
（赤色の着色層形成用インクの組成）
・顔料（Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２５４）：５重量部
・高分子分散剤（ＡＶＥＣＩＡ社製、ソルスパース２４０００）：２重量部
・バインダー（ベンジルメタクリレート−メタクリル酸共重合体）：３重量部
・モノマー１（ジペンタエリスリトールペンタアクリレート）：２重量部
・モノマー２（トリプロピレングリコールジアクリレート）：５重量部
・開始剤（２−メチル−１−〔４−（メチルチオ）フェニル〕−２−モンフォリノプロパン）−１−オン）：２重量部
・溶剤（ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、２９．９ｄｙｎ／ｃｍ）：８１重量部
（緑色の着色層形成用インクの組成）
Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２５４の代わりに、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン３６を顔料として等量含むこと以外は、赤色の着色層形成用インクと同一組成である。
（青色の着色層形成用インクの組成）
Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２５４の代わりに、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：６を顔料として等量含むこと以外は、赤色の着色層形成用インクと同一組成である。
【００３６】
なお、着色層１６の色の組み合わせとしては特に限定されず、例えば、シアン・イエロー・マゼンタからなる組み合わせであってもよいし、それ以外の３色からなる組み合わせであってもよいし、４色以上からなる組み合わせであってもよい。また、着色層１６の色配列としては特に限定されず、例えば、ストライプ配列、ドット配列等が好適に用いられる。
【００３７】
図２は、親撥水膜形成用塗膜１３の形成方法の別例を示す断面模式図である。
図２は、透明ガラス基板１０のＢＭ１１形成側の面が鉛直下向きを向くように透明ガラス基板１０を固定した状態で、ＢＭ１１上、及び、ＢＭ１１が形成されていない透明ガラス基板１０上に対し、薄膜塗布装置（ＣＡＰコータ）を用いて液状の光触媒含有材料を塗布する様子を示している。この方法によれば、親撥水膜形成用塗膜１３の形成において、図１（ｂ）に示す方法よりも少ない工程数で、ＢＭ１１の裾上に位置する部分のみならず、その頂上部に位置する部分の膜厚も大きい親撥水膜形成用塗膜１３を形成することができる。
【００３８】
〔親撥水膜（光触媒含有膜）１４の膜厚と着色層（機能膜）１６の混色不良との関係の検証〕
図３は、実施例２及び３のカラーフィルタ（ＣＦ）基板について、親撥水膜形成用塗膜１３（親撥水膜１４）の膜厚の定義を説明するための断面模式図である。
図３に示すように、親撥水膜形成用塗膜１３（親撥水膜１４）は、上面側の断面形状と下面側（透明ガラス基板１０−ＢＭ１１側）の断面形状とが相似形でなく、ＢＭ１１のパターン間に位置する部分からＢＭ１１の縁部に位置する部分に向けて膜厚が徐々に厚くなっている。そして、実施例２及び３では、親撥水膜形成用塗膜１３（親撥水膜１４）の膜厚について、図３のように、ＢＭ１１のパターン間に位置する部分の膜厚をＴ１とし、ＢＭ１１の縁部に位置する膜厚をＴ２と定義した上で、Ｔ１及びＴ２の値と着色層１６の混色不良との関係について、以下に示す方法で検証した。なお、実施例２及び３におけるＢＭ１１、親撥水膜形成用塗膜１３、親撥水膜１４及び着色層１６の形成手法については、実施例１に示す各形成手法と同様である。
【００３９】
〔実施例２〕
まず、透明ガラス基板１０上にＢＭ（ガイド材）１１を膜厚１．５μｍ、幅２０μｍで形成した。次に、表１に示すように、Ｔ１及びＴ２（１．１２×Ｔ１≦Ｔ２を満たす。）について様々な値を有する親撥水膜形成用塗膜１３を形成した後、親撥水膜形成用塗膜１３に対し、波長３６５ｎｍの光を含む紫外線（ＵＶ光）を略２５００ｍＪ／ｃｍ２（検出波長：３６５ｎｍ）照射することにより、親撥水膜（光触媒含有膜）１４を形成した。次に、親撥水膜１４のうち、少なくともＢＭ１１のパターン間に位置する部分に対し、インクジェット（ＩＪ）装置を用いて、赤・緑・青色の各色の着色層形成用インク１５をインク膜厚が１．８μｍとなるまで塗布した後、焼成等を経て、着色層（機能膜）１６をストライプ配列で形成した。最後に、着色層１６の混色不良の発生の有無について、ＣＦ基板毎に調べた。なお、混色不良が発生しなかった場合を○、発生した場合を×として、表１中に記載した。また、ＢＭ１１のパターン間に位置する部分の、赤色の着色層形成用インク１５に対する接触角θ１、及び、ＢＭ１１のパターンの縁部に位置する部分の、赤色の着色層形成用インク１５に対する接触角θ２についても測定した。その結果も表１に示す。
【００４０】
【表１】
2006215192.tif 000003
【００４１】
表１を見て分かるとおり、本実施例の構成の場合には、Ｔ１が１４５０Å未満であると、着色層１６は、混色不良を起こしていた。これより、１．１２×Ｔ１≦Ｔ２を満たすとき、Ｔ１は１４５０Å以上であることが好ましいことが分かった。また、本実施例の構成の場合には、Ｔ２が４０５０Å以上であると、親撥水膜形成用塗膜１３は、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、ＢＭ１１の頂上部近傍において膜剥がれが発生した。これより、Ｔ２は４０５０Å未満であることが好ましいことが分かった。
【００４２】
〔実施例３〕
本実施例では、Ｔ１を１５００Åに固定し、Ｔ２を様々な値に設定して、親撥水膜（光触媒含有膜）１４を形成し、Ｔ１及びＴ２の値と、着色層形成用インク１５に対する接触角及び着色層（機能膜）１６の混色不良との関係について検証した。なお、本実施例では、親撥水膜形成用塗膜１３の膜厚と親水性の発現との関連性を調べるため、親撥水膜形成用塗膜１３にＵＶ光を露光しなかった場合についても着色層形成用インク１５に対する接触角の測定を行った。本実施例における評価基準としては、混色不良が発生しなかった場合を○、発生した場合を×とし、その結果を表２中に記載した。また、ＢＭ１１のパターン間に位置する部分の、赤色の着色層形成用インク１５に対する接触角θ１、及び、ＢＭ１１のパターンの縁部に位置する部分の、赤色の着色層形成用インク１５に対する接触角θ２についてそれぞれ測定し、その結果を表２及び図５に示した。
【００４３】
【表２】
2006215192.tif 000004
【００４４】
表２及び図５を見て分かるとおり、本実施例の構成の場合には、Ｔ２が１６８０Å未満であると、親撥水膜形成用塗膜１３に対するＵＶ露光の際に、厚膜部分もまた薄膜部分と同様に親液化されたため、着色層１６は、混色不良を起こしており、Ｔ２が１６８０Å以上であると、上述したような親液化が低減されたため、着色層１６は、混色不良を起こしていないことが分かった。これより、Ｔ１＝１５００Åのとき、１．１２×Ｔ１≦Ｔ２を満たすことが好ましいことが分かった。しかしながら、本実施例の構成の場合には、Ｔ２が４１３０Å以上であると、親撥水膜形成用塗膜１３は、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、ＢＭ１１の頂上部近傍において膜剥がれを発生した。これより、Ｔ２は４１３０Å未満であることが好ましいことが分かった。また、θ１及びθ２については、θ１≦１７°及び４５°≦θ２を満たすことが好ましいことが分かった。
【００４５】
上述の実施例２及び３の結果より、Ｔ１及びＴ２について、１４５０Å≦Ｔ１、及び、１．１２×Ｔ１≦Ｔ２＜４０５０Åを満たすことが好ましく、θ１及びθ２について、θ１≦１７°及び４５°≦θ２を満たすことが好ましいことが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】（ａ）〜（ｅ）は、実施例１のカラーフィルタ（ＣＦ）基板の製造工程を示す断面模式図である。
【図２】親撥水膜形成用塗液の他の塗布方法を示す断面模式図である。
【図３】実施例２及び３について、親撥水膜形成用塗膜１３（親撥水膜１４）の膜厚の定義を説明するための断面模式図である。
【図４】（ａ）は、親撥水膜形成用塗膜１３が、焼成時に膜剥がれを起こした様子を示すＳＥＭ写真である。（ｂ）は、（ａ）の膜剥がれを拡大して示すＳＥＭ写真である。
【図５】親撥水膜１４の薄膜部分の膜厚Ｔ１が１５００Åの場合において、親撥水膜１４の厚膜部分の膜厚Ｔ２と、該厚膜部分の、赤色の着色層形成用インクに対する接触角θ２との関係を示すグラフである。
【図６】従来のＣＦ基板の製造工程において、着色層形成用インク１５を塗布したときの様子を示す断面模式図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０、５０：透明ガラス基板
１１、５１：ブラックマトリクス（バンク）
１２：ノズル
１３：親撥水膜形成用塗膜
１４、５４：親撥水膜（光触媒含有膜） 
１５、５５：着色層形成用インク
１６：着色層
【図１】
2006215192.tif 000005
【図２】
2006215192.tif 000006
【図３】
2006215192.tif 000007
【図５】
2006215192.tif 000008
【図６】
2006215192.tif 000009
【図４】
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