(57)【要約】【課題】隔壁および開口部を有するパターンニング基板の開口部に塗布液を塗布し、平坦化した後に固化する製造方法であって、塗布基板全体に電界をかける方法と比べ、厳密な形状制御が可能となる、電界の発生する位置を選択的に制御。【解決手段】基板５に隔壁６および開口部７のパターンを有するパターンニング基板の開口部７に塗布液を塗布し、基板５を、対向する二つの電極の間に設置し、電極間に電界をかけることで、前記塗布した塗布液の、気層−液層界面における液層表面の中央部を電気的に引き上げながら前記塗布液を、平坦化して固化する塗布液の平坦固化方法であって、前記二つの電極の一方電極を、開口部７より小さい複数の電極とし、開口部７の位置に対応させ、平面状に並べ、電界をかける電極及び電界強度を選択、制御することにより、開口部に塗布された塗布液の局所的な形状を制御し塗布液を固化させる。【選択図】図１
2015060027.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明な基板面に隔壁および開口部のパターンを有するパターンニング基板の開口部に塗布液を塗布し、
前記基板を、対向する二つの電極の間に設置し、電極間に電界をかけることで、
前記塗布した塗布液の、気層−液層界面における液層表面の中央部を電気的に引き上げながら前記塗布液を、断面形状を制御して固化する塗布液の平坦固化方法であって、
前記二つの電極の一方の電極を、開口部より小さい電極とし、
開口部の位置に対応させ、平面状に並べ、電界をかける電極及び電界強度を選択、制御することにより、
開口部に塗布された塗布液の局所的な形状を制御し塗布液を固化させることを特徴とする塗布液の固化方法。
【請求項２】
透明な基板面に隔壁および開口部を有するパターンニング基板の開口部に塗布された塗布液を固化するための装置で、
対向する二つの電極を備え、二つの電極の間に、前記基板を設置し、
電極間に電界をかけることで、開口部に塗布された前記塗布液を、断面形状を制御して固化する塗布液の平坦固化装置であって、
前記二つの電極の一方の電極が、開口部より小さい複数の電極により構成され、
前記複数の電極が、開口部の位置に対応し平面状に並んで備えられており、
電界がかかる電極を選定する機能と、
電界強度を制御することにより、開口部に塗布された塗布液の局所的な形状を制御する機能と、
及び塗布液を固化させる機能を備えたことを特徴とする塗布液の固化装置。
【請求項３】
前記二つの電極の一方の電極が格子状で、格子交点のピッチと開口部中心のピッチが同じピッチであることを特徴とする請求項２に記載の塗布液の固化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）ディスプレイや無機ＥＬディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等で用いられるパターンニング基板のブラックマトリックスと呼ばれる遮光性の隔壁や光の透過する開口部に塗布液（インキ）を塗布した後の塗布液（インキ）を平坦固化する製造方法であって、隔壁内や開口部で塗布液が蒸発乾燥した際に平坦に固化させることを可能にし、結果として高品質の印刷物を得ることができるようにしたパターンニング基板の開口部における塗布液の平坦固化方法および塗布液の平坦固化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）ディスプレイや無機ＥＬディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用カラーフィルタ等においては、光を透過する透明な基板の上に一定間隔のパターンで配列された遮光性の隔壁と、隔壁で囲まれた開口部を有する基板が用いられる。光が透過する開口部に機能性を有する塗布液（顔料インキ）などを配置することで、所望の映像を表示することが可能となる。例えばＬＣＤ用カラーフィルタにおけるパターン基板の場合、各々の開口部に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）などの塗布液による薄膜層を規則的に配置して形成する。ＬＣＤパネルからカラーフィルタを通すことにより、照明光が通過した画素が視認できるようになり、ＲＧＢで制御できる任意のカラー画像を生成することが可能となる。
【０００３】
開口部に所望の薄膜を形成する方法としては、粘性の低い液体を開口部へ直接塗布し乾燥させる印刷方式や蒸着方式、前面に塗布した後に露光して必要な部分のみ硬化させ、その後に不要な部分を除去するフォトリソグラフィ法などがある。
【０００４】
蒸着方式は真空設備を必要とするため大規模な投資が必要であり、また真空装置の規模によって生産面積も限定されるため、製品コストの増大や生産性の低下を招きやすい。
【０００５】
フォトリソグラフィ法は一度全面に塗布した後に不要部分を除去するため、基板に使用されず除去される材料が無駄になる。また、塗布後に硬化と除去の過程が必要なため生産時の工数が増え、コストの増大を招きやすい。
【０００６】
一方、液体を直接開口部へ塗布する印刷方式の場合、必要な部分に選択的に塗布するため材料の無駄が発生せず、さらに液体を塗布・乾燥させるのみ工程であるため設備投資も少なくて済み、蒸着方式やフォトリソグラフィ法に比べコストや生産性の点で優れている。
【０００７】
印刷方式では、凸部と凹部のパターンが形成された凸版を用いる。まず凸版上面に塗布液を供給し、次に凸版をパターニング基板の開口部に接触させることで液を開口部へと移動させ、印刷物を完成させる。
【０００８】
上記のような印刷方式では、凸部上面の塗布液をパターニング基板の開口部へと液を移動させる過程を厳密に制御することはできない。そのため、例えば隔壁の液に対する濡れ性が非常に高い場合、液が開口部へと流れ込まずに隔壁近傍へ塗液が集中してしまう場合がある。その場合、乾燥して固化し形成される堆積物も隔壁近傍へと集中してしまい、開口部に機能性を発現できるだけの厚みの薄膜を形成することができない。
【０００９】
また、開口部の液が乾燥する際の条件によっては、乾燥時に生じる濃度分布によって引
き起こされる液のマランゴニ対流、基板中央部付近と基板端付近の溶媒雰囲気の違いによる乾燥速度の不均一性などの要因により、乾燥固化後の堆積物の膜厚分布が変化する。最近のパターニング基板では、機能を発現させるための堆積物の膜厚も数μｍ、場合によっては数十ナノｍ程度と微細になってきており、僅かな膜厚分布の変化が機能性に大きな影響を与える。
【００１０】
また、単に均一に開口部に堆積物が堆積されればよいというだけではなく、例えば微細に形状を制御して角度をつけてやることで、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用カラーフィルタの視野角を改善できるなど、用途に応じて微細な形状の制御が行える技術が要求されている。
【００１１】
形状を制御する方法として、カラーフィルタ用基板を製造する際に液体へ超音波振動を与えることにより着色層の膜厚を均一にする方法が開示されている。しかしこの方法の場合、該当する開口部が微小領域であるために選択的に超音波振動を与えることは難しく、結果として開口部に液を流し込むだけにとどまらず基板外への汚染を引き起こしてしまう（特許文献１）。
【００１２】
上記に示したように、隔壁（ブラックマトリックス）に囲まれた開口部を有するパターニング基板において、印刷法により開口部に塗布液を塗布した場合、その液形状を制御することは難しく、さらに隔壁や塗布液によっては塗布液が隔壁に留まり、開口部へと塗布液が流し込まれずに開口部に薄膜を形成することができないという問題がある。
【００１３】
図１の上段は、開口部７に塗布された塗布液の薄膜の形成の１例を示しており、ガラス基板５および遮光部である隔壁６２に囲まれて形成された開口部７に平坦な薄膜を形成するべく塗布液８を塗布すると、隔壁６側に塗布液８が寄ってしまい、開口部７の中央が極めて薄くなってしまう。
【００１４】
上記問題を解決するために、図４に示す様に、対峙する２枚の金属板の間に、開口部に塗液を塗布した基板を挿入し、電界をかけることにより、開口部７に塗布された塗布液の気層−液層界面における液層表面の中央部を電気的に引き上げながら塗布液を平坦に固化する方法が提案されているが、平行な金属板のみを用いているため、局所的な形状を制御することができない（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００９−２７６５５６号公報
【特許文献２】特開２０１２−１９４３１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明の目的は、隔壁（ブラックマトリックス）および開口部（カラー画素部）を有するパターンニング基板の開口部に塗布液を塗布し、平坦化した後に固化する製造方法であって、塗布基板全体に電界をかける方法と比べ、厳密な形状制御が可能となる、電界の発生する位置を選択的に制御できる方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、透明な基板面に隔壁および開口部のパターンを有するパターンニング基板の開口部に塗布液を塗布し、
前記基板を、対向する二つの電極の間に設置し、電極間に電界をかけることで、
前記塗布した塗布液の、気層−液層界面における液層表面の中央部を電気的に引き上げな
がら前記塗布液を、断面形状を制御して固化する塗布液の平坦固化方法であって、
前記二つの電極の一方の電極を開口部より小さい電極とし、
開口部の位置に対応させ、平面状に並べ、電界をかける電極及び電界強度を選択、制御することにより、
開口部に塗布された塗布液の局所的な形状を制御し塗布液を固化させることを特徴とする塗布液の固化方法である。
【００１８】
また、請求項２に記載の発明は、透明な基板面に隔壁および開口部を有するパターンニング基板の開口部に塗布された塗布液を固化するための装置で、
対向する二つの電極を備え、二つの電極の間に、前記基板を設置し、
電極間に電界をかけることで、開口部に塗布された前記塗布液を、断面形状を制御して固化する塗布液の平坦固化装置であって、
前記二つの電極の一方の電極が、開口部より小さい複数の電極により構成され、
前記複数の電極が、開口部の位置に対応し平面状に並んで備えられており、
電界がかかる電極を選定する機能と、
電界強度を制御することにより、開口部に塗布された塗布液の局所的な形状を制御する機能と、
及び塗布液を固化させる機能を備えたことを特徴とする塗布液の固化装置である。
【００１９】
また、請求項３に記載の発明は、前記二つの電極の一方電極が格子状で、格子交点のピッチと開口部中心のピッチが同じピッチであることを特徴とする請求項２に記載の塗布液の固化装置である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、隔壁を有するパターニング基板の隔壁に囲まれた開口部に印刷法を用いて塗布液を塗布した後に該パターン形成方法およびパターン形成装置を用いることにより塗布液を非接触で操作して所望の薄膜を形成することができ、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）ディスプレイや無機ＥＬディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用カラーフィルタ等の製品の印刷法による塗布後の乾燥前工程で用いることにより、高品質なパターンを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の塗布液の平坦固化装置における、電界印加による塗布液の状態を示した概念断面図である。
【図２】本発明の塗布液の平坦固化装置における印加電極（金属）の配置と、ブラックマトリックス隔壁の位置関係を示した平面概念図である。
【図３】本発明の塗布液の平坦固化装置において、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色を印刷した後、一斉に固化させる場合の印加電極（金属）の配置と、ブラックマトリックス隔壁の位置関係を示した平面概念図である。
【図４】従来技術である２枚の金属板からなる平坦固化装置における、電界印加による塗布液の状態を示した概念断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下本発明を実施するための形態を、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の塗布液の平坦固化装置と、隔壁６に囲まれた開口部７に塗布された塗布液８の状態と、電界印加された時の、塗布液８の状態を示しており、隔壁（ブラックマトリックス）に囲まれた開口部７の塗布液８は、濡れ性の関係で、隔壁６近傍に集まり、膜厚が厚くなり、逆さまに中央部は膜厚が薄くなってしまうが、本発明の平坦固化装置にセットし、開口部７中央の上部の電極３と、金属板２との間に、電界発生装置１が接続されており、スイッチをＯＮすることで、電位差を生じさせると、塗布液８に電界に対応した応力が発生する。
【００２３】
このとき塗布液８にかかる応力は、空気と塗布液８の誘電率差による電界の向きや大きさの不連続的変化に起因するものであるため、対象となる塗布液８は電気的に特別な性質は必要としない。また非接触に液を変形することができるため、塗布液形状制御工程で塗布液に不純物が付着する危険性もなく、電界発生装置１の洗浄も必要としない。
【００２４】
この応力に加え、液体にかかる重力と表面の凹凸形状をなくそうとする方向に働くラプラス圧によって、開口部７の液体形状が決定される。本発明で対象としているパターンは毛管径よりも短い微小なパターンであり、ラプラス圧は表面張力と面曲率の積として表される。開口部７に塗布液８の表面張力に応じて印加する電場を変化させることで所望の形状を作り出すことができる。
【００２５】
図１の下段は、平坦固化装置において、電圧を印加し、所望の薄膜分布が形成されたことを示す模式図であり、電極３の直下から電界を発生させることにより、電極３の直下にある塗布液８を引っ張り上げ、それにより開口部７の中央に塗布液８を行き渡らせ、開口部７全体に薄膜を形成することができる。
【００２６】
また、微小パターンを形成する際濡れ性の良い隔壁の周辺に液が集中し、開口部７全体に液が濡れないような現象が起きることがあるが、基板側から電場を印加してやることにより、応力が基板側へ働き、液が基板側へと動くことによって開口部７全体に液を分布させることが可能となる。
【００２７】
さらに上記の原理により、単純に塗布液８を開口部７へ流し込むだけでなく、開口部内で堆積物の形状を操作することができ、その形状を生かした機能を発現させることができる。例えば、開口部中央の塗布液８を平坦になるよりもより強く引き上げてやり薄膜の面に傾斜を与えることで、斜めから見やすくして視野角を改善したカラーフィルタを作成することができる。
【００２８】
図２は、本発明の塗布液８である塗布液の平坦固化装置における印加電極３（金属）の配置と、ブラックマトリックス隔壁の位置関係を示した平面概念図であり、電極３が、格子状で、格子交点のピッチと開口部中心のピッチが同じピッチに合わせてあり、開口部７には、Ｒインキを塗布し平坦化した後固化させ、次にＧインキを塗布し平坦化した後固化させ、その次にＢインキを塗布し平坦化した後固化させる。
【００２９】
図３は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色を印刷した後、一斉に固化させる場合の塗布液（インキ）の平坦固化装置における、印加電極３（金属）の配置と、ブラックマトリックス隔壁の位置関係を示しており、電極３が、格子状で、格子交点のピッチと開口部中心のピッチが同じピッチに合わせてある。一般的に、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれのインキの誘電特性は、添加物等の影響があり、平坦化を行う場合、インキ種毎に、印加電圧を微妙に変化させる必要がある場合もある。
【００３０】
以下、本発明に係わる実施例によりさらに説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００３１】
平坦で透明なガラス製の基板５上に、隔壁６として遮光性を持つ黒色顔料を用いたブラックマトリクスを形製した。隔壁６であるブラックマトリクスは短方向に１００μｍ、間隔、長方向に５００μｍ間隔で、幅２０μｍ、高さ２μｍの隔壁６からなり、開口部７の大きさも１００μｍ×５００μｍとした。
【００３２】
次に塗布液８として、Ｒ、Ｇ、Ｂからなる紫外線硬化型カラーインキ（塗布液）を用い、これをフレキソ印刷を用いて隔壁６に囲まれた開口部７に塗布した。
【００３３】
開口部に塗布された紫外線硬化型カラーインキ（塗布液）上に、配線された長径１００μｍの金属の電極を、塗布面から２００μｍの距離にセットした。金属の電極３は、開口部７の配列の内、Ｒ、Ｇ、Ｂの一色の位置に合わせてあり、開口部７中央を通るように配線され、中心部に電極３が配置されている。金属の電極３に１０ｋＶの電圧を加えながら熱印加を行い、塗布液８であるカラーインキ（塗布液）を蒸発、乾燥させた。
【００３４】
このとき、金属板２は基板５と密着させる。
【００３５】
さらに、乾燥した塗膜に紫外線を照射して、硬化させ、固化させた。この操作をＲ、Ｇ、Ｂ各色毎に行った。
【００３６】
上記のようにして開口部７にＲ、Ｇ、Ｂからなる薄膜が形成したパターン基板５について、共焦点顕微鏡を用いて開口部７に形成された薄膜形状を測定したところ、開口部中央に薄膜が形成されていた。このパターン基板５をＬＣＤに貼合して液晶表示パネルとして検査したところ、明瞭なカラー画像が得られた。
【００３７】
＜比較例＞
実施例１と同様にして基板５上に隔壁６であるブラックマトリクスにより開口部７を形成し、フレキソ印刷によりＲ、Ｇ、Ｂからなる紫外線硬化型カラーインキ（塗布液）を塗布した。
【００３８】
カラーインキを塗布した後、電場をかけずに熱印加を行い、塗布液（カラーインキ）を蒸発、固化させた。
【００３９】
上記のようにして形成したパターン基板を共焦点顕微鏡を用いて検査した。その結果を表１に示す。パターン基板の開口部中央にＲ、Ｇ、Ｂからなる薄膜が形成されておらず、それぞれの塗布液８（インキ）は隔壁上部およびその周辺に強く集積していた。またＬＣＤに張合して液晶表示パネルとして検査したところ、発色しない部分が多くカラーフィルタ１０としての用途を為さなかった。また、塗布薄膜の平滑性のばらつきに関しては、２枚の金属板を用いた場合と比較して、基板全体の周辺部と中央部との差が少なかった。
【符号の説明】
【００４０】
１・・・電界発生装置
２・・・金属板
３・・・電極
４・・・電圧源
５・・・基板
６・・・隔壁
７・・・開口部
８・・・塗布液
９・・・配線
１０・・・カラーフィルタ
【図１】
2015060027.tif 000003
【図２】
2015060027.tif 000004
【図３】
2015060027.tif 000005
【図４】
2015060027.tif 000006