(57)【要約】【課題】従来の膜形成方法では、膜の平坦性を向上させることが困難である。【解決手段】塗布される液状体に含まれる材料でフィルター膜３が形成される膜形成基板であって、基板４と、前記液状体に対して撥液性を示し、基板４の基板面４ａ側において、前記液状体が塗布される領域である画素７を囲んだ状態で設けられた第１隔壁５と、第１隔壁５よりも前記液状体に対して親液性を示し、第１隔壁５に積層して設けられた第２隔壁６と、を有する、ことを特徴とする膜形成基板。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗布される液状体により膜が形成される膜形成基板であって、
基板と、
前記液状体に対して撥液性を示し、前記基板の第１面側において、前記液状体が塗布される領域である塗布領域を囲んだ状態で設けられた第１隔壁と、
前記第１隔壁よりも前記液状体に対して親液性を示し、前記第１隔壁に積層して設けられた第２隔壁と、を有する、
ことを特徴とする膜形成基板。
【請求項２】
前記第２隔壁の前記第１隔壁との積層面側とは反対側の面に、前記第２隔壁よりも前記液状体に対して撥液性を示す撥液部を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の膜形成基板。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の膜形成基板の前記塗布領域に前記液状体を塗布する塗布工程と、
前記塗布領域に塗布された前記液状体を乾燥させることによって、前記基板の前記第１面側に膜を形成する膜化工程と、を含み、
前記塗布工程では、前記膜化工程により形成された前記膜の表面の位置が前記第１隔壁隔壁と前記第２隔壁との境界に合う様に、前記液状体を塗布する、
ことを特徴とする膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜形成基板および膜形成方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電気光学装置の一例である液晶装置のカラーフィルター膜などの機能膜を基板に形成する膜形成方法として、基板上に塗布したインクなどの液状体を乾燥させることによって機能膜を形成する方法がある。このような膜形成方法では、液状体を塗布する領域を隔壁で囲むことによって、液状体の流出を防止する方法が知られている。隔壁が設けられた基板では、従来、液状体に対して親液性を示す材料で基板上に親液性隔壁を形成し、親液性隔壁上に、液状体に対して撥液性を示す材料で撥液性隔壁を形成した隔壁構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１２９３４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１に記載された隔壁構成においては、隔壁内に塗布された液状体が撥液性隔壁と接しながら乾燥されることになるため、膜と隔壁が接している部分が凹んだ状態で膜化され、膜の平坦性を向上させることが困難であるという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］塗布される液状体により膜が形成される膜形成基板であって、基板と、前記液状体に対して撥液性を示し、前記基板の第１面側において、前記液状体が塗布される領域である塗布領域を囲んだ状態で設けられた第１隔壁と、前記第１隔壁よりも前記液状体に対して親液性を示し、前記第１隔壁に積層して設けられた第２隔壁と、を有する、ことを特徴とする膜形成基板。
【０００７】
この適用例の膜形成基板には、塗布される液状体に含まれる材料で膜が形成される。膜形成基板は、基板と、第１隔壁と、第２隔壁と、を有する。第１隔壁は、基板の第１面側において、液状体が塗布される領域である塗布領域を囲んだ状態で設けられている。第１隔壁は、液状体に対して撥液性を示す。第２隔壁は、第１隔壁に積層されている。第２隔壁は、第１隔壁よりも液状体に対して親液性を示す。
この膜形成基板では、塗布領域に塗布された液状体を乾燥させることによって、液状体に含まれる材料で基板の第１面側に膜を形成することができる。このとき、乾燥後の膜の表面の高さ位置が第１隔壁と第２隔壁との境界となる様に液状体を塗布することによって、膜の表面の高さ位置をコントロールしやすくすることができる。
ここで、第１隔壁よりも液状体に対して親液性を示す第２隔壁に液状体が引き付けられながら膜化が進むため、開口中央部へ過剰に固形分が集まらず平坦性が高い膜形状を得ることがきる。
【０００８】
［適用例２］上記の膜形成基板であって、前記第２隔壁の前記第１隔壁との積層面側とは反対側に、前記第２隔壁よりも前記液状体に対して撥液性を示す撥液部を有する、ことを特徴とする膜形成基板。
【０００９】
この適用例では、第２隔壁の第１隔壁側とは反対側に、第２隔壁よりも液状体に対して撥液性を示す撥液部があるので、液状体を塗布領域外に流出させにくくすることができる。
【００１０】
［適用例３］上記の膜形成基板の前記塗布領域に前記液状体を塗布する塗布工程と、前記塗布領域に塗布された前記液状体を乾燥させることによって、前記基板の前記第１面側に膜を形成する膜化工程と、を含み、前記塗布工程では、前記膜化工程により形成された前記膜の表面位置が前記第１隔壁と前記第２隔壁との境界に合う様に、前記液状体を塗布する、ことを特徴とする膜形成方法。
【００１１】
この適用例の膜形成方法は、膜形成基板の塗布領域に液状体を塗布する塗布工程と、塗布領域に塗布された液状体を乾燥させることによって、基板の第１面側に膜を形成する膜化工程と、を含む。
膜形成基板は、基板と、第１隔壁と、第２隔壁と、を有する。第１隔壁は、基板の第１面側において、液状体が塗布される領域である塗布領域を囲んだ状態で設けられている。第１隔壁は、液状体に対して撥液性を示す。第２隔壁は、第１隔壁に積層されている。第２隔壁は、第１隔壁よりも液状体に対して親液性を示す。
この膜形成方法では、塗布工程において、膜の表面の位置が第１隔壁と第２隔壁との境界に合う様に液状体を塗布するので、膜の表面位置をコントロールしやすくすることができる。
ここで、第１隔壁よりも液状体に対して親液性を示す第２隔壁に液状体が引き付けられながら膜化が進むため、開口中央部へ過剰に固形分が集まらず平坦性が高い膜形状を得ることがきる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態におけるカラーフィルター基板の一部を示す平面図。
【図２】図１中のＡ−Ａ線における断面図。
【図３】本実施形態におけるカラーフィルター基板の製造方法を示すフローチャート。
【図４】本実施形態における膜形成基板の形成工程を説明する断面図。
【図５】本実施形態における膜形成基板の形成工程を説明する断面図。
【図６】本実施形態におけるフィルター膜の形成工程を説明する断面図。
【図７】機能液に対して撥液性を示す隔壁に対するフィルター膜の形成工程を説明する断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、膜形成基板および膜形成方法の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。実施形態は、電気光学装置の一例である液晶表示装置を構成する液晶表示パネルのカラーフィルター基板を製造する工程において、カラーフィルター膜を製造する方法を例に説明する。当該機能膜を製造する工程では、吐出ヘッドの一例としてインクジェット方式の液滴吐出ヘッドを有する液滴吐出装置を用いて機能膜の材料を含む機能液を基板上の所定の区画に配置する方法を例にして説明する。なお、以下の説明において参照する図面では、図示の便宜上、部材または部分の縦横の縮尺を実際のものとは異なるように表現する場合がある。
【００１４】
最初に、膜形成基板および膜形成方法の一実施形態について、説明する。本実施形態は、電気光学装置の一例である液晶表示装置のカラーフィルターを製造する工程において、機能膜の一例である色要素膜（フィルター膜）を形成する工程で用いられる膜形成方法を例に説明する。
【００１５】
最初に、フィルター膜などの機能膜の形成に用いられる液滴吐出法について説明する。液滴吐出法は、材料の使用に無駄が少なく、しかも所望の位置に所望の量の材料を精度よく配置できるという利点を有する。液滴吐出法の吐出技術としては、帯電制御方式、加圧振動方式、電気機械変換方式、電気熱交換方式、静電吸引方式などが挙げられる。
このうち、電気機械変換方式は、ピエゾ素子（圧電素子）がパルス的な電気信号を受けて変形する性質を利用したもので、ピエゾ素子が変形することによって液状の材料を貯留した空間に可撓性を有する材料で形成された部分を解して圧力を与え、この空間から液状材料を押し出して吐出ノズルから吐出させるものである。ピエゾ方式は、液状材料を加熱することがないため、材料の組成などへの影響が少なく、駆動電圧を調整することによって液滴の大きさを容易に調整することができるなどの利点を有する。本実施形態では、材料の組成になどに影響を与えないため液状材料選択の自由度が高いこと、および液滴の大きさを容易に調整することができるため液滴の制御性がよいことから、上記ピエゾ方式を用いる。
【００１６】
次に液晶表示パネルについて説明する。液晶表示パネルは、電気光学装置としての液晶装置の一例であり、機能膜としてのカラーフィルターの一例である液晶表示パネル用のカラーフィルターを備える液晶表示パネルである。
【００１７】
図１は、本実施形態におけるカラーフィルター基板の一部を示す平面図である。
図２は、図１中のＡ−Ａ線における断面図である。
【００１８】
図１に示すように、カラーフィルター基板１は、隔壁２と、複数のフィルター膜３と、を有する。また、カラーフィルター基板１は、図２に示すように、基板４を有している。隔壁２及び複数のフィルター膜３は、基板４上に形成されている。
基板４は、例えばガラスなどの光透過性を有する材料で構成されている。
本実施形態では、隔壁２は、第１隔壁５と、第２隔壁６と、を有している。第１隔壁５は、基板４の基板面４ａに設けられている。
第１隔壁５は、光透過性が低い樹脂材料によって構成されており、格子状のパターンに形成されている。
第２隔壁６は、第１隔壁５の基板４側とは反対側、すなわち第１隔壁５上に設けられている。このため、第２隔壁６は、第１隔壁５に沿って、格子状のパターンに形成されている。
【００１９】
隔壁２は、図２に示すように、複数のフィルター膜３のそれぞれの領域を画素７として区画している。隔壁２によって区画された複数の画素７は、マトリクス状に配列している。
複数のフィルター膜３には、赤色フィルター膜３Ｒ、緑色フィルター膜３Ｇ、及び青色フィルター膜３Ｂが含まれている。複数のフィルター膜３は、それぞれ、画素７ごとに形成されている。以下において、画素７を色ごとに区別する場合には、画素７Ｒ、画素７Ｇ及び画素７Ｂと表記される。画素７Ｒは、赤色フィルター膜３Ｒが形成される画素７である。画素７Ｇは、緑色フィルター膜３Ｇが形成される画素７である。画素７Ｂは、青色フィルター膜３Ｂが形成される画素７である。
【００２０】
なお、本実施形態では、図１に示すように、複数の赤色フィルター膜３Ｒ、複数の緑色フィルター膜３Ｇ、及び複数の青色フィルター膜３Ｂのそれぞれが列状にならんだストライプ配列が採用されている。しかしながら、複数のフィルター膜３の配列はストライプ配列に限定されず、種々の配列が採用され得る。
複数のフィルター膜３は、それぞれ例えば、フィルター膜３を構成する色材を含む機能液を画素７に充填し、当該機能液の溶媒を蒸発させて機能液を乾燥させることで形成され得る。
【００２１】
カラーフィルター基板１の製造方法について、図３および図４を参照して説明する。図３は、カラーフィルター基板１の製造方法を示すフローチャートである。図４は、カラーフィルター基板１の製造方法を説明する断面図である。
カラーフィルター基板１の製造方法は、図３に示すように、膜形成基板の形成工程Ｓ１と、フィルター膜３の形成工程Ｓ２と、を有する。
【００２２】
膜形成基板の形成工程Ｓ１では、まず、図４（ａ）に示すように、基板４の基板面４ａ上に、第１隔壁５を格子状に形成する。第１隔壁５の形成には、例えば、フォトリソグラフィー技術が活用され得る。
第１隔壁５の形成では、まず、第１隔壁５を構成する樹脂で基板面４ａに樹脂膜を形成する。ここで、第１隔壁５を構成する樹脂には、機能液に対して撥液性を示す粒子が分散している。このような樹脂としては、例えば、撥液性を示す粒子が分散する感光性のアクリル樹脂やポリイミド樹脂などが採用され得る。なお、樹脂膜の形成には、例えば、スピンコート技術などが活用され得る。
そして、基板面４ａに形成された樹脂膜を、フォトリソグラフィー技術によって格子状にパターニングすることによって、図４（ａ）に示す第１隔壁５が形成され得る。このとき、フォトリソグラフィー技術における現像によってアクリル樹脂やポリイミド樹脂などの一部が除去される。このため、第１隔壁５の表面には、撥液性を示す粒子の一部が露出する。これによって、第１隔壁５は、機能液に対して撥液性を示す。なお、撥液性を示す粒子の材料としては、例えば、フッ素樹脂などが採用され得る。また、粒子の平均粒径は、０．５μｍから２．０μｍの範囲であることが好ましい。
【００２３】
次に、図４（ｂ）に示すように、基板４の基板面４ａ側に、第１隔壁５を覆う樹脂膜６ａを形成する。樹脂膜６ａの材料としては、例えば、感光性のアクリルやポリイミドなどの樹脂を採用することができる。また、樹脂膜６ａは、例えば、スピンコート技術などを活用することによって形成され得る。
次に、樹脂膜６ａを第１隔壁５のパターンに沿って格子状にパターニングすることによって、図４（ｃ）に示すように、第１隔壁５に積層された第２隔壁６が形成され得る。樹脂膜６ａのパターニングは、例えば、フォトリソグラフィー技術を活用することによって形成され得る。
次いで、図５（ａ）に示すように、第２隔壁６側から基板４に酸素プラズマ処理を施す。これにより、第２隔壁６に、酸素プラズマ処理前よりも機能液に対する親液性が付与される。
次いで、図５（ｂ）に示すように、転写法を活用して、第２隔壁６の表面に、機能液に対して撥液性を示す撥液材８を転写する。撥液材８の材料としては、例えば、フッ素樹脂などが採用され得る。転写法では、撥液材８が塗布されたフィルム９を第２隔壁６に押し付けることによって、撥液材８が第２隔壁６の第１隔壁５側とは反対側に転写される。このようなフィルム９としては、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）のフィルムに撥液材８をコーティングしたものが採用され得る。
撥液材８の転写をもって第２隔壁６が形成される。そして、第２隔壁６の形成をもって隔壁２が設けられる。これにより、図５（ｃ）に示すように、基板４と隔壁２とを有する膜形成基板１０が形成される。膜形成基板１０では、隔壁２によって複数の画素７が区画されている。
なお、撥液材８の転写工程は必要に応じて実施するものであり、省略することもできる。
【００２４】
フィルター膜３の形成工程Ｓ２では、まず、図６（ａ）に示すように、各画素７の領域内にフィルター膜３を構成する材料を含む機能液１１を配置する。機能液１１の配置には、液滴吐出ヘッド１２が用いられる。液滴吐出ヘッド１２は、機能液１１を液滴１３として吐出する。
以下において、赤色フィルター膜３Ｒを構成する材料を含む機能液１１は、機能液１１Ｒと表記される。また、緑色フィルター膜３Ｇを構成する材料を含む機能液１１は、機能液１１Ｒと表記される。同様に、青色フィルター膜３Ｂを構成する材料を含む機能液１１は、機能液１１Ｂと表記される。
また、機能液１１Ｒを吐出する液滴吐出ヘッド１２は、液滴吐出ヘッド１２Ｒと表記される。また、機能液１１Ｇを吐出する液滴吐出ヘッド１２は、液滴吐出ヘッド１２Ｇと表記される。同様に、機能液１１Ｂを吐出する液滴吐出ヘッド１２は、液滴吐出ヘッド１２Ｂと表記される。
そして、液滴吐出ヘッド１２Ｒが吐出する液滴１３は、液滴１３Ｒと表記される。また、液滴吐出ヘッド１２Ｇが吐出する液滴１３は、液滴１３Ｇと表記される。同様に、液滴吐出ヘッド１２Ｂが吐出する液滴１３は、液滴１３Ｂと表記される。
【００２５】
画素７へ配置する機能液１１の量は、液滴吐出ヘッド１２から吐出される液滴１３のドロップ数でコントロールされる。画素７へ配置する機能液１１は、図６（ａ）に示すように、第２隔壁６の高さを越える量にコントロールされる。
次に、図６（ｂ）に示したように、機能液１１を仮焼成する。この仮焼成の過程において、機能液１１は、液体成分が第２隔壁６に引きつけられながら、徐々にフィルター膜３として膜化していく。
次に、図６（ｃ）に示したように、膜化したフィルター膜３を焼成する。仮焼成によって膜化したフィルター膜をさらに焼成することによって、フィルター膜３を十分に硬化させることができる。これにより、フィルター膜３形成され得る。
上記により、カラーフィルター基板１が製造され得る。なお、画素７へ配置する機能液１１の量は、フィルター膜３の表面の位置が第１隔壁５と第２隔壁６との境界に合う様に、にコントロールされる。このような機能液１１の量のコントロールは、予備実験などにより把握され得る。
【００２６】
本実施形態において、フィルター膜３が膜に対応し、基板面４ａが第１面に対応し、画素７が塗布領域に対応し、撥液材８が撥液部に対応している。
本実施形態では、フィルター膜３の表面位置（基板面４ａからの高さ位置）を第１隔壁５と第２隔壁６との境界に合わせやすくすることができる。これにより、フィルター膜３の基板面４ａからの高さ位置を、複数のフィルター膜３間でそろえやすくすることができる。この結果、液晶表示パネルにおいて、画素７単位での輝度を複数の画素７間でそろえやすくすることができる。これにより、液晶表示パネルの表示品位を向上させやすくすることができる。
【００２７】
また、本実施形態では、機能液１１の液体成分が第２隔壁６に引きつけられながら、フィルター膜３が膜化していくので、フィルター膜３の平坦性を高めやすくすることができる。
ここで、図７（ａ）に示すように、機能液１１に対して撥液性を示す隔壁２１だけで隔壁を構成すると、フィルター膜３の平坦性を向上させることが困難である。これは、図７（ｂ）に示すように、機能液１１の液体成分が隔壁２１から画素７の中央部に向かって盛り上げられながら、すなわち機能液１１の液体成分が基板４とは反対側に向かって凸状に盛り上げられながら、フィルター膜３の膜化が進むためと考えられる。機能液１１の液体成分が基板４とは反対側に向かって凸状に盛り上がった状態でフィルター膜３の膜化が進むと、フィルター膜３を構成する固形分が画素７の中央部に集まりやすくなるためと考えられる。
これに対して、本実施形態では、機能液１１の液体成分が第２隔壁６に引きつけられながら、フィルター膜３が膜化していくので、機能液１１の液体成分が基板４とは反対側に向かって凸状に盛り上がることを抑えやすくすることができる。これにより、フィルター膜３を構成する固形分が画素７の中央部に集まることを抑えやすくすることができるので、フィルター膜３の平坦性を高めやすくすることができる。
【符号の説明】
【００２８】
１…カラーフィルター基板、２…隔壁、３…フィルター膜、４…基板、４ａ…基板面、５…第１隔壁、６…第２隔壁、６ａ…樹脂膜、７…画素、８…撥液部、９…フィルム、１０…膜形成基板、１１…機能液、１２…液滴吐出ヘッド、１３…液滴。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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