JP2006058791A - 薄膜パターン形成用基板、薄膜パターン形成基板の製造方法及び薄膜パターン形成基板 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡便かつ安価に作製することができると共に、インクジェット法による塗布に好適であり、精細かつ均一な膜厚の薄膜パターンを形成することができる薄膜パターン形成用基板、並びに、これを用いてなる薄膜パターン形成基板、カラーフィルタ基板、配線基板及びそれらの製造方法を提供する。
【解決手段】 基板上にバンクが設けられ、バンク間にインクジェット法等により液状の薄膜材料が充填される薄膜パターン形成用基板であって、上記バンクは、側壁面等の表面の少なくとも一部に凹凸加工が施されたものである薄膜パターン形成用基板である。
【選択図】 図７

Description

本発明は、薄膜パターン形成用基板、並びに、薄膜パターン形成基板、カラーフィルタ基板、配線基板及びそれらの製造方法に関する。より詳しくは、配線等の形成方法に係わり、特にインクジェット法等の液体塗布装置を用いて基板上に薄膜パターンを形成する際に使用される仕切り部材であるバンクを具備する薄膜パターン形成用基板、並びに、これを用いてなる薄膜パターン形成基板、カラーフィルタ基板、配線基板及びそれらの製造方法に関するものである。

従来の蒸着、フォトリソグラフィ、エッチング技術を用いた薄膜パターン形成プロセスを大幅に簡略化することが可能であり、かつ同一基板上に異なる薄膜を形成することが可能な技術として、インクジェット法を用いて薄膜パターンを形成する技術が提案されている。インクジェット法を用いた薄膜パターン形成技術としては、例えば、カラーフィルタの製造方法に関し、吐出された液滴を所望の位置に制御するためにバンク（凸部）等を予め基板上に形成しておき、バンクで仕切られた領域に液滴を充填する等の方法で液滴位置を制御する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１では、この技術での液滴位置の制御に関し、ガラス等の基板に対し濡れ性の良い材料からなる色素（インク）を用いる場合には、色素に対して濡れ性の悪い物質で予め境界となる拡散防止パターン（バンク）を形成しておくこと、また、ガラス等の基板に対して濡れ性の悪い材料からなる色素を用いる場合には、色素に対して濡れ性の良い材料で予め基板に濡れ性改善材をパターン形成しておき色素（インク）が定着するのを助けることがそれぞれ提案されている。

また、インクジェット法を用いたカラーフィルタの製造方法に関しては、凸部（バンク）の上面が撥インク性となり、凸部により区切られた凹部が親インク性となるように表面処理をする技術が提案されている（例えば、特許文献２、３参照。）。この技術は、凸部（バンク）側壁１２ａがインクに対して非親和性である場合に、インク１３が側壁１２ａとの接触面ではじかれ、その部分の膜厚が薄くなり、図１に示すように（画素）中央部が厚い形状となる現象を防止するものであり、カラーフィルタの色むらを防止することができる技術である。特許文献２、３では、その具体的手法として、凸部（バンク）をフッ素系化合物等の撥インク処理剤で表面処理することが開示されており、特許文献２には、撥インク性を示す層を凸部（バンク）の上部に塗布し、親水性基を有する界面活性剤等で凹部を表面処理することが記載されており、特許文献３には、更に紫外線等のエネルギー線の照射により凹部を親インク性にすることが記載されている。
これらの技術は、仕切り部材であるバンクの上面においては、インクがバンクを乗り越えて流出するのを防ぐために撥インク性が求められ、一方バンクで囲まれた領域の表面においては、インクが領域内に均一に濡れ拡がるようにインクに対して高い親インク性（濡れ性）が求められることに対して考案されたものである。

更に、バンク１２の側壁面１２ａの親インク性が高すぎるとバンク側壁１２ａとの接触面近傍の膜厚が大きくなって図２に示すような中央部が薄い形状となり、中央部が厚い場合と同様に色むらを引き起こすことから、これを改善する技術として、図３に示すようにバンク１２を異なる材料により親和性バンク層（親インク性の層）１２１と非親和性バンク層（撥インク性の層）１２２とが交互に積層された積層構造にすることが開示されている（例えば、特許文献４、第６図参照。）。特許文献４では、この技術において、充填した薄膜材料液（インク）１３の加熱処理終了後の液面を親和性バンク層１２１と非親和性バンク層１２２との境界に位置するように調整することで膜厚の平坦化を図ることができると記載されている。
特許文献４に記載の従来技術は、バンクで囲まれた領域に薄膜材料液（インク）を充填して薄膜を形成する場合に、バンクの上面に撥インク性、バンクの側壁面に適度な親インク性を付与することで平坦な薄膜を得ることを意図した技術であるが、実際に生産手段として用いると、工程数の増加、プロセスの複雑化、使用材料の増加等のコストアップ要因が多いという点で改善の余地があった。

また、バンク表面を撥インク性に改質する手段としては、酸素及びフッ素雰囲気等におけるプラズマを利用して表面改質を行う方法が知られている（例えば、特許文献５、６参照。）。これらプラズマを利用した表面改質方法は簡便で効果が大きいという利点を有するものの、バンク表面の改質に利用した場合、プラズマ照射によりバンク全体を撥インク性にしてしまうため、バンク上面のみならずバンク側壁面まで撥インク性になってしまうという点で改善の余地があった。
その他、インクジェット法によるカラーフィルタ等の光学素子の製造に関し、隔壁（バンク）を粗面化する技術が知られている（例えば、特許文献７、８参照。）。しかしながら、特許文献７、８においても、プラズマ処理により隔壁（バンク）の粗面化を行うことが記載されている。このような特許文献７、８に記載の技術は、凹凸形成工程に関し、（ａ）基板に近いバンク側面の表面が粗くならないように、プラズマ照射前にバンク内を所望の位置まで樹脂組成物を充填しておき、プラズマ照射後、樹脂組成物を除去することから、工程が複雑であるという点、（ｂ）プラズマ密度の基板面内分布により表面粗さの面内分布が発生する懸念があるという点等で改善の余地があった。また、粗面の形成位置に関し、（ｃ）下地基板の法線方向に表面粗さの異なる領域を形成することは可能であるが、基板面平行方向に表面粗さの異なる領域を形成することは困難であるという点、（ｄ）部分的に表面粗さを増大させることが困難であるという点等で改善の余地があった。更に、特許文献７、８では、課題に関して、カラーフィルタ画素、有機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）発光層等の光学薄膜を形成する際の混色、膜厚不均一の改善が挙げられているが、これらに加え、配線形成における（ｅ）インク着弾位置ズレに対するマージンの確保、（ｆ）細部へのインクの引き込まれにくさによるパターン形成の制限の改善を実現することが求められていた。
このように従来においては、バンク側壁部の親インク性を簡便な方法により効果的に制御することが可能な技術が求められていた。
特開昭５９−７５２０５号公報 特開平９−２０３８０３号公報 特開平９−２３０１２９号公報 特開平１１−２７１７５３号公報 特開昭６３−３０８９２０号公報 特開２０００−３５３５９４号公報 特開２００２−６１２９号公報 特開２００２−１４８４２９号公報

本発明者は、日々の検討の中で以下の課題（１）及び（２）を有していた。
（１）図４（ａ）、（ｂ）のような薄膜パターン１１を形成する場合において、インク１３によってはバンク間の間隔（パターン幅）が広い部分から細い部分にインク１３が入り込みにくい現象が見られ、薄膜パターン１１として配線を形成する際に、断線原因となっていた。なお、図４中、斜線部がインク１３の広がった範囲を表している。断線を防止するためには、インク液滴１３を細部にも着弾させるように吐出を行えばよいが、インク液滴の着弾箇所（位置データ）１３ａをなるべく少なくして配線形成を簡略化するためには、細い部分へは広い部分に着弾させたインク液滴を液滴自身の挙動により引き込ませる方法が望まれていた。またパターン幅によってはインク液滴が大きすぎるために、細い部分に直接着弾させるとバンク間領域からインク１３が溢れてしまう場合もある。このように表面張力とのバランスでパターンのくびれ部１１ａ、Ｔ字部の細部１１ｂ等の細い部分がある幅以下にされると、インク１３を容易に充填することができなくなるため、バンク表面の撥液性（撥インク性）が一定であるような場合には、形成することができる薄膜パターン１１に制限があった。

（２）バンクの材料として、一般的に用いられる感光性有機絶縁材料を用い、フォトリソグラフィによりパターン加工する場合、バンクの形状を基板に対して完全に垂直な側壁面とすることは困難であり、図５のようにある程度の傾斜（テーパ）を有する形状にならざるを得ない場合がある。このようなバンク構造において、バンク凸部１２は撥インク性、バンク底面部１１を親インク性になるようにした後、インクジェット法でインクを吐出して配線を形成する場合、図５のようにインク液滴によっては、バンク表面に着弾したインク液滴の一部がバンク底面１１の親インク性部分に接触しないとバンク上面１２ｂに引き戻されてしまい配線が形成できないという課題があった。すなわち、図５（ｂ）に示すインク液滴Ａのように、着弾位置がバンク底面部１１に全くかかっていない場合には、インク液滴がバンク間１１に引き込まれず、インク液滴Ｂのように、着弾位置の一部がバンク底面部１１にかかっている場合には、インク液滴がバンク間１１に引き込まれるという現象があった。このような場合、インク液滴の着弾位置に高い精度が求められ、インクジェットプリンティング装置の構成が複雑になる結果、装置価格が高くなるという点で改善の余地があった。

また上述したように、薄膜パターンの形成における従来の課題（以下、課題（３）ともいう）としては、簡便かつ安価な方法によるバンクの形成、インクがバンクを乗り越えて流出することの防止、及び、薄膜パターンの膜厚の均一化等があった。

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、簡便かつ安価に作製することができると共に、インクジェット法による塗布に好適であり、精細かつ均一な膜厚の薄膜パターンを形成することができる薄膜パターン形成用基板、並びに、これを用いてなる薄膜パターン形成基板、カラーフィルタ基板、配線基板及びそれらの製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明者らは、インクジェット法による塗布に好適な薄膜パターン形成用基板について種々検討したところ、課題（１）〜（３）を解決する手段として、基板に設けられるバンクの構造に着目した。すなわち、バンク表面の任意の位置で撥インク性、親インク性を発生させることが可能なバンク構造とし、具体的には、例えば、バンク上面を撥インク性、バンク側壁面を親インク性とすることにより、課題（１）〜（３）を解決することができることを見いだした。そして、バンク表面の少なくとも一部に凹凸加工を施すことにより、簡便かつ安価に作製することができると共に、インクジェット法による塗布に好適であり、精細かつ均一な膜厚の薄膜パターンを形成することができる薄膜パターン形成用基板が得られることを見いだし、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。

すなわち、本発明は、基板上にバンクが設けられ、バンク間に液状の薄膜材料が充填される薄膜パターン形成用基板であって、上記バンクは、表面の少なくとも一部に凹凸加工が施されたものである薄膜パターン形成用基板である。
以下に本発明を詳述する。

本発明の薄膜パターン形成用基板は、基板上にバンクが設けられ、バンク間に液状の薄膜材料が充填されるものである。なお、本発明において、薄膜パターン形成用基板とは、配線基板における配線パターンや、カラーフィルタ基板における画素（カラーフィルタ層）パターン等の薄膜パターンの形成に好適に用いられる基板を意味する。また、バンクとは、基板面から突出して設けられる構造物（仕切り部材）であれば、構造、材質、形状、大きさ等は特に限定されるものではなく、例えば、積層構造を有するものであってもよい。本発明において、バンクは、配線パターンの形成に用いられるものであれば、配線形成領域を基板上の他の領域から仕切るようにパターン状に設けられ、画素（カラーフィルタ層）パターンの形成に用いられるものであれば、画素領域を基板上の他の領域から仕切るようにパターン状に設けられる。本発明においては、このようなバンクにより基板上の他の領域から仕切られた領域（バンク間）に対し、薄膜パターンの材料、溶媒等を含む液状の薄膜材料が充填されることとなる。従って、バンクの表面特性としては、薄膜パターンの膜厚の平坦性を充分なものとするために、少なくとも薄膜材料が充填される側の側壁面は薄膜材料と親和性であることが好ましく、またバンク間に充填された薄膜材料がバンクを乗り越えてしまうことを防止するために、上面は非親和性であることが好ましい。

本発明において、上記バンクは、表面の少なくとも一部に凹凸加工が施されたものである。凹凸加工としては、バンク形成時に一括して行われるものであってもよいし、バンクをいったん形成した後に行われる表面処理等であってもよく、加工方法は特に限定されないが、フォトリソ工程によるバンク形成時に一括して形成されることが好ましい。この場合、フォトリソ工程でバンクパターンの一部として凹凸の形状・大きさを調整してバンクと同時に形成することができるので、他の処理を行う必要がなく、凹凸加工を簡便に行うことができる点、表面積増大効果を基板面内で均一にすることができる点、基板面平行方向で表面粗さの異なる領域を形成することができる点等で有利な効果を得ることができる。従って、本発明においては、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、部分的に表面粗さを増大させることが可能である。また、バンクの表面積を拡大することができれば、凹凸形状、凹部及び凸部の大きさ・数等は限定されるものではない。なお、本発明における凹凸加工とは、本発明の作用効果を得ることができる程度の大きさの凹凸を形成する必要があり、通常では、０．３μｍ以上の高さ（深さ）を有する凹凸を形成するものである。本発明においては、このような凹凸加工がバンクに施されることにより、バンクの表面積の拡大が図られ、それによりバンクの材質を変更することなくバンク表面に対する薄膜材料の濡れ性を適宜調節することができる。その結果、バンク間の太い部分から細い部分に薄膜材料を引き込むことを可能としたり、バンクのテーパ部に着弾した薄膜材料（インク）液滴をバンク間の所望の領域に引き込むことを可能にしたりすることができる。

以下、本発明の作用効果についてより詳細に説明する。
固体平滑面の液体に対する濡れ性はＹｏｕｎｇの式で説明されるが、粗さを付与した固体表面の濡れ性に関する理論としては、Ｗｅｎｚｅｌの式として粗さを付与された固体表面の接触角θ‘を求める下記式（１）が知られている。
ｃｏｓθ´＝ｒ・ｃｏｓθ （１）
なお、上記式（１）中、θは、粗さを付与されていない状態での接触角（以下、初期接触角ともいう。単位：ｒａｄ）を表し、ｒ＝実際の表面積／見かけ上の表面積を表す。
Ｗｅｎｚｅｌの式によれば、粗さを付与された固体表面における濡れ性では、固体の表面エネルギーの寄与が大きくなり親液性（接触角＜９０°）のものはより親液性に、撥液性（接触角≧９０°）のものはより撥液性になることが導かれる。例えば初期接触角が６０°のインク液滴は接触部の表面積が２倍になると、接触角が理論上はほぼ０°になる（図６参照）。そこで、本発明者はバンクの側壁部（テーパ部）に表面加工を施して表面積を増大させ、バンク上面と側壁部（テーパ部）との接触角差を生じさせること、つまり接触角の分布パターンによる効果を利用することで本発明の作用効果を得ることができることを見いだした。

次に、図面を参照しながら上述の課題（１）〜（３）に対する解決手段の一例を個々に説明する。なお、説明に用いる各解決例において、バンク表面はフッ素プラズマ処理等で撥インク化されているものとする。但し、凹凸加工のなされていないバンク表面とインク液滴との接触角は９０°未満であるとする。
課題（１）を解決する手段としては、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、配線パターン１１のくびれ部１１ａや、Ｔ字部の細部１１ｂにおいて、バンク１２のテーパ部１２ａに凹凸加工を施し表面積を増加させる。なお、図７（ａ）、（ｂ）中の斜線部及び図７（ｃ）中の点線部は、凹凸加工が施されて表面積が増大した領域を表している。これにより、凹凸加工部での液滴の接触角は、凹凸未加工部に比べて小さくなり、配線パターン１１の広部に吐出された液滴はくびれ部１１ａ、Ｔ字部の細部１１ｂに引き込まれやすくなり、断線のない配線を形成することができる。
課題（２）を解決する手段としては、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、バンク１２のテーパ部１２ａに凹凸加工を施す。なお、図８（ａ）中の点線部及び図８（ｂ）中の斜線部は、凹凸加工が施されて表面積が増大した領域（バンクのテーパ部１２ａ）を表している。これにより、テーパ部１２ａの接触角が小さくなり、バンク上面１２ｂからテーパ部１２ａに液滴を引き込もうとする作用によりインク液滴の着弾位置がバンク間の中心から多少ずれてもバンク間に引き込まれるようになる。従って、インク液滴Ａの場合であっても、バンク間に引き込むことができる。
課題（３）を解決する手段としては、図９に示すように、カラーフィルタ基板のブラックマトリクスを兼ねるバンク１２の側壁部１２ａにのみ凹凸加工を施す。なお、図９中の点線部は、凹凸加工が施されて表面積が増大した領域を表している。これにより、バンク上面１２ｂにおける撥液性（撥インク性）を損なわずにバンク側壁面１２ａが親液性（親インク性）となり、隣接画素へのインク１３の流出を防止しつつ、バンク側壁面１２ａとの接触部近傍における膜厚が薄くなることを防止して平坦な膜厚を有するカラーフィルタを形成することができる。更に必要に応じて凹凸の大きさを変えることで親液性（親インク性）の程度をコントロールして平坦形状を得ることもできる。

このような本発明によれば、インクジェット法等を用いた薄膜パターンの形成により、断線のない配線パターンや、画素の膜厚が平坦でムラのないカラーフィルタ等を形成することが可能な薄膜パターン形成用基板を提供することができる。
なお、上述の特許文献７、８では、バンク側面で表面積差を設けて撥インク性に差を生じさせることが記載されているが、表面粗さが増大すると凹部に空気層ができ、見かけ上の表面積が減少するため、撥インク性が増大すると記載されている。一方、本発明は、上述したように、初期接触角９０°以下の条件で、表面積の増大により接触角が低くなる効果（親液性の効果）を得ることができるという考えに基づいてなされたものであり、通常本発明で用いられるインクとバンク材との組み合わせが初期接触角９０°以下であることから、特許文献７、８には本発明とは逆の作用効果が記載されていることになる。

本発明における好ましい形態について以下に詳しく説明する。
上記バンクは、凹凸加工によりバンク平均面の単位面積あたりの実表面積が互いに異なる領域を有することが好ましい。なお、バンク平均面とは、凹凸加工により形成された凹凸を無視したときのバンクの表面を意味する。また、実表面積とは、凹凸加工により形成された０．３μｍ以上の高さ（深さ）を有する凹凸を考慮したときのバンクの表面積を意味する。このような形態によれば、インク等の薄膜材料に対するバンクの親和性を領域毎に最適化することができるので、本発明の作用効果をより充分に奏することが可能である。

上記バンクは、側壁面の少なくとも一部に凹凸加工が施されたものであることが好ましい。このような形態によれば、バンク間に充填された薄膜材料と接触することとなるバンクの側壁面における薄膜材料に対する親和性を最適化することができるので、本発明の作用効果をより充分に奏することが可能である。より好ましくは、バンク平均面の単位面積あたりの実表面積がバンクの上面よりも側壁面で大きくされた形態である。

本発明はまた、上記薄膜パターン形成用基板のバンク間に液状の薄膜材料を充填して薄膜パターンを形成する薄膜パターン形成基板の製造方法でもある。このような薄膜パターン形成基板の製造方法は、液状の薄膜材料をインクジェット法により充填して薄膜パターンを形成するものであることが好ましい。本発明の薄膜パターン形成基板の製造方法によれば、本発明の作用効果を充分に奏することが可能である。

本発明は更に、上記薄膜パターン形成用基板のバンク間に薄膜パターンが設けられた薄膜パターン形成基板でもある。薄膜パターンとしては、カラーフィルタ層、配線等が好適に用いられる。すなわち、本発明は、上記薄膜パターン形成用基板のバンク間にカラーフィルタ層が設けられたカラーフィルタ基板でもあり、このようなカラーフィルタ基板によれば、色むらを低減することが可能である。また本発明は、上記薄膜パターン形成用基板のバンク間に配線が設けられた配線基板でもあり、このような配線基板によれば、断線不良を低減することが可能である。
本発明はそして、上記薄膜パターン形成用基板を用いるカラーフィルタ基板の製造方法でもあり、このようなカラーフィルタ基板の製造方法によれば、色むらが低減されたカラーフィルタ基板を製造することが可能である。また本発明は、上記薄膜パターン形成用基板を用いる配線基板の製造方法もあり、このような配線基板の製造方法によれば、断線不良が低減された配線基板を製造することが可能である。

本発明の薄膜パターン形成用基板によれば、簡便かつ安価に作製することができると共に、インクジェット法による塗布に好適であり、精細かつ均一な膜厚の薄膜パターンを形成することができる。このような薄膜パターン形成用基板を用いることにより、薄膜パターンの形成方法としてインクジェット法等の簡便な方法を利用して、細部においても断線のない配線基板や、カラーフィルタの膜厚のムラ等が低減されたカラーフィルタ基板等を提供することが可能になる。

以下に実施形態を掲げ、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。

（実施形態１）
図１０は、本発明に係る実施形態１の薄膜パターン形成用基板における薄膜パターンの一部を示す平面模式図である。図１０では、インクジェット法を用いて金属微粒子をバンクにより形成されたＴ字形状の薄膜パターン１１内に吐出することで配線パターンを形成する様子を示している。

本発明においては、薄膜パターン１１を形成する基板としては特に限定されず、バンクで囲まれた領域に液滴を充填して薄膜パターン１１を形成する目的に適した親液性（親インク性）の基板が好適に用いられる。実施形態１では、配線パターンを形成する基板として、コーニング社製１７３７ガラスを使用した。バンクの材料（バンク材）としては、例えば、親インク性材料であれば、ポリイミド、アモルファスシリコン、ポリシリコン、フッ素原子を含む有機化合物、絶縁性有機化合物（感光性材料）等が挙げられ、実施形態１では、ポリイミド系の感光性有機絶縁膜を用いた。

薄膜パターン１１を形成する方法としては、まず、スピンコート法を用いて膜厚が５μｍになるように液状のバンク材を塗布した。次に、フォトリソグラフィにより配線幅が広部で１００μｍ、くびれ部及びＴ字部で５０μｍの図１０のようなバンクパターンを形成した。実施形態１では、Ｔ字部のバンク側壁部１２ａは、図１１に示すように高さ５μｍに対して幅１０μｍ程度のテーパ形状になっている。次いで、Ｔ字部における５０μｍ幅の薄膜パターン１１の両側に形成されたテーパ部１２ａの表面に一辺の長さが１μｍの立方体状のディンプル１４を上下左右２μｍ間隔で形成した。ディンプルの概略図を図１２（ａ）、（ｂ）に示した。ディンプル１４の形成位置は、バンクに対するインク１３の接触角が９０°未満の場合には表面積が増加することで親液性（親インク性）が強くなることが望ましい領域であることが好ましく、具体的には、本実施形態のようにバンク間の間隔（パターン幅）が細くなる部分が好ましい。バンクパターン形成においてバンク側壁面１２ａのディンプル形状は、マスクの遮光部を一部半透明にした半透過型フォトマスクを用いることにより形成してもよいし、バンクパターン形成後に再度ポリイミド等のバンク材を塗布してフォトリソグラフィにより形成してもよい。その他、加工精度を上げるためにマスクとなるようなメタル膜をバンク表面上のディンプル形成位置（格子状パターン）に形成し、それをマスクにしてドライエッチング等でディンプル１４を形成した後、メタル膜をエッチングで除去することにより形成してもよい。本実施形態において、実際に形成したディンプルは図１２（ａ）に示すような完全な立方体状ではなく、表面から奥に向かって開口部の断面積が減少するような形状となったが、表面積を増加させる機能は充分に得ることができたと思われる。

続いてバンク表面の撥液化（撥インク化）を行った。このための表面処理としては、例えば、導入ガスにフッ素又はフッ素化合物を含むガス等を使用し、フッ素化合物及び酸素を含む減圧雰囲気下又は大気圧雰囲気下でプラズマ照射を行う減圧プラズマ処理や大気圧プラズマ処理等が挙げられる。本実施形態のように下地の基板がガラスである場合には、プラズマ照射後、薄いふっ酸液に浸し、バンク底面の親インク性を向上させてもよい。これらの表面処理の結果、バンク上面は撥インク性となり、バンクで囲まれたガラス上は親インク性となり、ディンプル加工を施したバンク側壁面（テーパ部）は表面積が増大し親インク性となった。

配線材料となる金属微粒子を含有したインク材料としては、例えば、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ等の金属微粒子を有機溶媒のメチルカルビトール、テトラデカン、テトラリン、エタノール等に分散させたものが挙げられる。本実施形態では、メチルカルビトール溶媒にＡｇ微粒子を分散させたものをインク材料として用いた。

インク吐出装置としては、例えば、ピエゾ素子を利用したインクジェット（プリンティング）装置を用いることができ、これによれば、１つのノズルから約５０ｐｌのインク液滴を吐出することが可能である。インク１３の吐出位置としては、図１０に示す１００μｍ間隔で設定した着弾位置１３ａを狙って吐出し、これにより、バンクで囲まれた凹部内にインク液滴１３を充填して配線形成を行った。本実施形態では、表面加工を施していることから、図１０のようにインク１３が細部にも入っていき、Ｔ字配線を形成することができた。なお、本実施形態の比較用に作製したバンク側壁面（テーパ部）１２ａにディンプル加工が施されない薄膜パターン形成用基板においては、Ｔ字部１１ｂにインク１３が入りきらない場合があった。一方、バンク上面部はともに撥インク性を有することから、本実施形態においてもバンクからのインク流出を防止する作用効果は変わらず、バンク内に充填されたインク量に影響はなかった。

本発明において、凹凸加工（ディンプル加工）によりバンクの表面積を増加させる度合いと、インクの薄膜パターン細部への入り込みとの相関については、バンクの撥液性（撥インク性）、インクのバンクに対する濡れ性、インクの特性、薄膜パターンにおける細部と広部との幅の比等の条件によって変化するものである。そのため、凹凸加工の作用効果を定量的に予想することは困難であり、本実施形態におけるディンプルの規格がどのような条件の薄膜パターンに対しても有効であるとは言えないが、本実施形態の結果に示されているように、表面積に差をつけることで接触角差が生じた結果、インク液滴の薄膜パターン細部への流動性を向上させることができ、上述の課題（１）の解決することができたことは間違いない。

なお、本実施形態では、バンク側壁面に対する凹凸加工としてディンプル形状を施す例を挙げて説明したが、本発明の主旨から明らかなように、本発明においては、表面積を増加させることができる凹凸形状であればどのような形状が用いられてもよい。要するに表面積を増加させることができればその形状手段は特に限定されず、表面形状、加工手段は本発明の本質的な特徴ではない。一方、バンクのどの部分に凹凸加工を施すかは、本発明の作用効果を得るうえで重要である。
また、本実施形態では、配線形成方法として、バンク材としてポリイミドを使用しバンクを残して配線パターンを形成する方法を示したが、本発明においては、例えば、フォトレジストをバンクとして利用し配線を形成した後に剥離液で除去する方法を用いてもよい。

（実施形態２）
実施形態２において、バンク及びバンク表面のディンプルの形成は、実施形態１と同様であるので説明を省略する。実施形態２においては、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、ディンプル１４はインク液滴の着弾狙い位置１３ａの両側のバンク側壁部（テーパ部）１２ａに形成した。なお、図１３（ａ）中の点線部及び図１３（ｂ）中の斜線部は、凹凸加工が施されて表面積が増大した領域（バンクのテーパ部１２ａ）を表している。これにより、バンク側壁部１２ａはバンク上面１２ｂに比べ撥液性（撥インク性）が低下し、インク液滴をバンク上面１２ｂからバンク側壁部１２ａに流動させる力が作用することとなる。本実施形態では、バンク１２のテーパ部１２ａの傾斜によりインク液滴を滑落させる作用は弱まると思われるが、本発明を適用しなかった場合に比べバンク底面部１１端部からのインク着弾位置ズレ距離に対するバンク間領域へのインク液滴の収納特性は向上した。すなわち、インク液滴Ａについてもバンク間に引き込むことができた。これは、おそらく親液部（親インク部）に接触したインク液滴に対し親液面に沿って広がろうとする力が効果的に作用した結果、インク液滴をバンク間領域に引き込むことができると推測される。従って、このような形態においても、インク液滴の特性（粘度、表面張力）によって作用効果の度合いが異なるものと思われる。なお、インク液滴Ｂについては、凹凸加工なしであってもバンク間に引き込むことが可能である。

（実施形態３）
実施形態３は、カラーフィルタの製造方法に関し、インクジェット法を用いて着色インク１３をパターン状のバンク間領域に吐出することで画素パターンを形成するものである。実施形態１，２では同一材料よりなる単層のバンク側壁面１２ａにフォトリソグラフィ法を用いてディンプル（凹凸）加工を施した例について説明したが、実施形態３では実施形態１，２とは異なる方法により凹凸を形成した。すなわち、有機絶縁層１２’と無機絶縁層１２”とを交互に積層した後、画素部をフォトリソグラフィ、エッチング工程により除去し、続いて薄いふっ酸溶液に基板を浸して無機絶縁層１２”をエッチングしその表面（バンク表面の一部）を後退させることにより、図１４のような凹凸形状の積層構造を有する高さ３μｍのバンク（バンク兼ブラックマトリクス層）１２を形成した。なお、図１４中の矢印は、乾燥過程での液面の変化を表している。また、本発明において、有機絶縁層１２’としては、カーボンを含有した光硬化性有機絶縁材料やポリイミド等の有機絶縁材料を用いることができ、無機絶縁層１２”としては、ＳｉＯ_２、ＳｉＮｘ等を用いることができる。

その後、実施形態１，２と同様にフッ素を用いたプラズマ処理でバンク１２を構成する有機絶縁層１２’を撥インク性にした。続いて、インクジェット法を用いて着色インク１３をバンク間領域に充填した後、加熱乾燥を行い形状を固定した。本実施形態では、本発明の作用効果によりバンク上面１２ｂは撥インク性が保たれていたことから、バンク高さよりも液滴１３が盛り上がっても液適量がある一定量以下であれば溢れ出して隣接画素の液滴と混じることはなく、またバンク側壁面の凹凸により側壁部１２ａは親インク性が付与されていたことから、乾燥後のインク界面は平坦になった。本実施形態では、特許文献４に記載されているように乾燥後の最終的な形状におけるインク液面をバンク１２の親インク性部分と撥インク性部分との境界に設定することはしなかったが特に問題なく平坦な形状の画素が得られた。これは、本実施形態の条件下では凹凸加工による表面積増加量が適度であったためだと思われる。なお、凹凸の大きさや面積を変えることにより、例えば、実施形態３では積層膜の厚さを変えることやエッチング量を変えることにより、表面積増加量を適度に調節して使用インク、バンク材料にあった最適条件を見出すことが可能であることも本発明の特徴の１つである。本実施形態の比較用に作製したバンク１２に対する凹凸加工を施さなかったカラーフィルタにおいては、図１のように乾燥後のカラーフィルタの断面形状は中心部が盛り上がった凸型になったが、本実施形態では、バンク１２に対する凹凸加工を適用した結果、その傾向がなくなり平坦な画素を得ることができた。その結果、明るさや色にムラのないカラーフィルタを得ることができた。

本実施形態におけるバンク側壁面１２ａへの凹凸形成プロセスは、プロセスがフォトリソグラフィ法に比べ複雑になることがデメリットであるが、バンク１２のテーパ角度が大きくフォトリソグラフィ法ではバンク側壁面１２ａへの加工が困難な場合や、微細な凹凸加工が可能であることから大きな表面積増大効果が必要な場合に特に有効である。なお、本発明においては、バンク表面に形成される凹凸形状によりバンクの表面積を変化させることが重要であり、凹凸加工方法は本発明の本質的な特徴ではない。

（実施形態４）
実施形態４は、本発明のカラーフィルタへの適用例に関し、図１５に示すように、カラーフィルタ形成パターン（薄膜パターン）１１の周囲全面、すなわちカラーフィルタ形成用のバンク１２の側面全体に凹凸を形成したものである。この形態では、基板面垂直方向だけでなく、基板面平行方向においても凹凸が形成されている。この形態の場合、インク液滴１３が乾燥する前の段階で図１５中の破線部の領域までインク液１３が広がっても、乾燥後の段階でバンク上面にインク残渣を残さずにバンク１２内に収納されるようにバンク側面の親液性やバンク上面の撥水性を調整することが望ましい。この形態においても、バンク１２側面の凹凸の数、寸法を調整することでバンク１２側面の親液性を調整し、乾燥後のインク膜厚の偏りを改善することができる。

（実施形態５）
実施形態５は、本発明の配線形成への適用例に関し、配線パターン１１のＴ字部における線幅の細い配線部分１１ｂに、図１６に示すような凹凸加工を施すことで、太い配線部分からのインク液１３を流れ込みやすくしている。この形態では、基板面垂直方向だけでなく、基板面平行方向においても凹凸が形成されている。

バンク側壁面が撥インク性である場合に、インク液滴の中央部が盛り上がる様子を示す断面模式図である。 バンク側壁面の親インク性が高すぎる場合に、インク液滴の周辺部が盛り上がる様子を示す断面模式図である。 特許文献４に記載された親和性バンク層と非親和性バンク層との積層構造を示す断面模式図である。 （ａ）及び（ｂ）は、インクジェット法による配線形成において、断線が発生する様子を説明する平面模式図である。 （ａ）は、フォトリソグラフィ法によりパターン加工して形成した一般的なバンクの断面構造を示す断面模式図であり、（ｂ）は、（ａ）に示したバンクの表面を基板面法線方向から見たときの平面模式図である。 Ｗｅｎｚｅｌの式から予想される固体の表面積増加に対する液体の接触角の変化を示すグラフであり、例として、初期接触角４０°、５０°、６０°の場合を示している。 （ａ）は、配線パターンのくびれ部において、バンクのテーパ部に凹凸加工を施した一例を示す平面模式図であり、（ｂ）は、配線パターンのＴ字部の細部において、バンクのテーパ部に凹凸加工を施した一例を示す平面模式図であり、（ｃ）は、（ａ）及び（ｂ）中のＡ−Ａ’線で切断したときの断面を示す断面模式図である。 （ａ）は、フォトリソグラフィ法によりパターン加工して形成した一般的なバンクのテーパ部に凹凸加工を施したときの断面構造を示す断面模式図であり、（ｂ）は、（ａ）に示したバンクの表面を基板面法線方向から見たときの平面模式図である。 バンク側壁面にのみ凹凸加工を施したときの乾燥後のインク界面を示す断面模式図である。 本発明に係る実施形態１の薄膜パターン形成用基板における薄膜パターンの一部を示す平面模式図である。 図１０中のＢ−Ｂ’線で切断したときのテーパ部断面を示す断面模式図である。 （ａ）は、上から見たときの１個のディンプルを拡大して示す平面模式図であり、（ｂ）は、上から見たときのＴ字部へのディンプルの形成状態の一例を示す平面模式図である。 （ａ）は、実施形態２で形成したバンクのテーパ部の断面構造を示す断面模式図であり、（ｂ）は、（ａ）に示したバンクの表面を基板面法線方向から見たときの平面模式図である。 実施形態３で形成したバンクの断面構造を示す断面模式図である。 実施形態４で形成したバンクを基板面法線方向から見たときの平面模式図である。 実施形態５で形成したバンクを基板面法線方向から見たときの平面模式図である。

符号の説明

１１：薄膜（配線）パターン（バンク底面部）
１１ａ：薄膜（配線）パターン１１のくびれ部
１１ｂ：薄膜（配線）パターン１１のＴ字部の細部
１２：バンク
１２’：有機絶縁層
１２”：無機絶縁層
１２ａ：バンク１２のテーパ部（側壁部）
１２ｂ：バンク１２の上面
１３：インク
１３ａ：インク液滴着弾位置
１４：ディンプル
１４ａ：ディンプルの底面
１００：基板
１２１：親和性バンク層
１２２：非親和性バンク層

Claims (10)

1. 基板上にバンクが設けられ、バンク間に液状の薄膜材料が充填される薄膜パターン形成用基板であって、
   該バンクは、表面の少なくとも一部に凹凸加工が施されたものである
   ことを特徴とする薄膜パターン形成用基板。
2. 前記バンクは、凹凸加工によりバンク平均面の単位面積あたりの実表面積が互いに異なる領域を有することを特徴とする請求項１記載の薄膜パターン形成用基板。
3. 前記バンクは、側壁面の少なくとも一部に凹凸加工が施されたものであることを特徴とする請求項１又は２記載の薄膜パターン形成用基板。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の薄膜パターン形成用基板のバンク間に液状の薄膜材料を充填して薄膜パターンを形成することを特徴とする薄膜パターン形成基板の製造方法。
5. 前記薄膜パターン形成基板の製造方法は、液状の薄膜材料をインクジェット法により充填して薄膜パターンを形成するものであることを特徴とする請求項４記載の薄膜パターン形成基板の製造方法。
6. 請求項１〜３のいずれかに記載の薄膜パターン形成用基板のバンク間に薄膜パターンが設けられたことを特徴とする薄膜パターン形成基板。
7. 請求項１〜３のいずれかに記載の薄膜パターン形成用基板のバンク間にカラーフィルタ層が設けられたことを特徴とするカラーフィルタ基板。
8. 請求項１〜３のいずれかに記載の薄膜パターン形成用基板を用いることを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法。
9. 請求項１〜３のいずれかに記載の薄膜パターン形成用基板のバンク間に配線が設けられたことを特徴とする配線基板。
10. 請求項１〜３のいずれかに記載の薄膜パターン形成用基板を用いることを特徴とする配線基板の製造方法。

Images