JP2006171086A - 光学素子の製造方法および光学素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】支持基板上に少なくとも複数の画素と、隣接する画素間に位置する隔壁とを形成する光学素子の製造方法であって、塗膜表面の撥水性が塗膜内部の撥水性よりも相対的に高くなる感光性樹脂組成物を含有する塗布液を塗布・乾燥して感光性樹脂組成物層を形成し、該感光性樹脂組成物層からフォトリソグラフィープロセスにより隔壁を形成する工程と、該隔壁に囲まれた領域に画素を構成する液を供給して画素を形成する工程とを含む。
【選択図】なし
Description
(1)凸部自体がそのような性質を生じるよう2種類の材料を積層する、
(2)凸部以外の部分をレジストで覆って、凸部の上面のみを撥インク処理する、
(3)透明基板上にレジスト層を形成し、全面を撥インク処理した後、フォトリソグラフィー工程によりレジスト層をパターニングして凸部を形成する、等の方法が例示されている。
(1)電極(陰極)/発光部/正孔注入層/電極(陽極)
(2)電極(陽極)/発光部/電子注入層/電極(陰極)
(3)電極(陽極)/正孔注入層/発光部/電子注入層/電極(陰極)
(4)電極(陽極または陰極)/発光部/電極(陰極または陽極)
などの積層構造を有するのものであってもよい。上記の構成(1)は2層構造、(3)は3層構造(4)は単層構成と称されるものである。これらのEL素子の形状、大きさ、材質はEL素子の用途等に応じて適宜選択される。更に、EL素子として、これらの構成(1)から(4)を適宜組み合わせた構造や、それぞれの層を複数有するものであってもよく、また、上述のカラーフィルターと組み合わせたフルカラー表示の構造を有するであってもよい。
工程(1)
支持基板71としては、カラーフィルターを製造する場合には、所望の透明性、機械的強度等を有するものを選択することができ、例えば、ガラス基板やプラスチック基板などの透明基板を用いることができる。
工程(2)
支持基板71上に、隔壁73を形成するための感光性樹脂組成物層72を形成する。隔壁73は、カラーフィルターを製造する場合には、ブラックマトリクス、EL素子を製造する場合には隔壁、FEDを製造する場合には、各発光部を隔てる隔壁、各電界放出素子を隔てる絶縁壁として形成される。このような隔壁は、隣接する画素間を遮光する遮光壁として形成されてもよい。
(1)フッ素原子を含有する置換基を有する加水分解性シラン化合物を含む縮合物
フッ素原子を含有する置換基を有する加水分解性シラン化合物を含む縮合物としては、フッ素原子を含有する置換基と、さらにメトキシ、エトキシ等の加水分解性の置換基や、塩素等の加水分解性の元素を有するシラン化合物を、同様に加水分解性を有する元素や置換基を有する他のシラン化合物と縮合させ、ゲル化が生じない程度に高分子量化したものが好ましい。具体的には、(a)フッ素原子を含有する置換基を有する加水分解性シラン化合物と、(b)エポキシ基を有する加水分解性シラン化合物と、(c)未置換またはアルキル基若しくはアリール基を有する加水分解性シラン化合物との縮合生成物を挙げることができ、例えば、フルオロアルキルアルコキシシランと、エポキシ基を有するアルコキシシランと、アルキルアルコキシシランの縮合生成物を例示することができる。
(a)フッ素原子を含有する置換基を有する加水分解性シラン化合物としては、例えば、
CF3CH2CH2SiCH3(OCH3)2
CF3CH2CH2Si(OCH3)3
C2F5CH2CH2SiCH3(OCH3)2
C2F5CH2CH2Si(OCH3)3
C4F9CH2CH2SiCH3(OCH3)2
C4F9CH2CH2Si(OCH3)3
等のフルオロアルキルアルコキシシランを挙げることができる。
(b)エポキシ基を有する加水分解性シラン化合物としては、例えば、式(1)
(c)未置換またはアルキル基若しくはアリール基を有する加水分解性シラン化合物としては、例えば
トリメチルメトキシシラン、トリエチルエトキシシラン等の1官能シリコン化合物
ジメチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン等の2官能シリコン化合物、
メチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン等の3官能シリコン化合物
等のアルキルアルコキシシランを例示することができる。
(2)カチオン重合可能な樹脂
カチオン重合可能な樹脂としては、エポキシ樹脂が好適に用いられ、例えばビスフェノールAとエピクロヒドリンとの反応物のうち分子量がおよそ900以上のもの、含ブロモビスフェノールAとエピクロヒドリンとの反応物、フェノールノボラックあるいはo−クレゾールノボラックとエピクロヒドリンとの反応物、特開昭60−161973号明細書、特開昭63−221121号明細書、特開昭64−9216号明細書、特開平2−140219号明細書に記載のオキシシクロヘキサン骨格を有する多官能エポキシ樹脂等が挙げられるが、被膜性の観点から、常温で個体形状であることが好ましい。さらに、架橋密度の観点から、1分子中にエポキシ基を2個以上有する化合物であることが好ましい。
また、上述のエポキシ化合物においては、好ましくはエポキシ当量が2000以下、さらに好ましくはエポキシ当量が1000以下の化合物が好適に用いられる。これは、エポキシ当量が2000を越えると、硬化反応の際に架橋密度が低下し、密着性、耐インク性に問題が生じる場合があるからである。
(3)カチオン重合開始剤
カチオン重合開始剤としては、光照射により酸を発生する化合物を用いることができ、例えば旭電化工業株式会社より上市されているSP−150、SP−170、SP−172等を好適に用いることができる。
工程(3)
支持基板上に形成された感光性樹脂組成物層72を、フォトリソグラフィープロセスによりパターニングすることで、複数の開口部74を有する隔壁73を形成する。かかるフォトリソグラフィープロセスとしては、公知の方法を挙げることができる。感光性樹脂組成物層を隔壁のパターンに形成したマスクを介して露光し、現像工程を経て、感光性樹脂組成物層を所望のパターンに形成し隔壁を形成することができる。
工程(4)
本発明において画素を形成する方法としてインクジェット方式が好ましい。インクジェット方式により画素を形成する方法としては、インクジェット記録装置を用いて、インクジェットヘッドより、画素を構成する液、即ちR、G、Bなどのインク75を隔壁73で囲まれた領域である開口部74に供給する方法を挙げることができる。インクジェットとしては、エネルギー発生素子として電気熱変換体を用いたバブルジェットタイプ、或いは圧電素子を用いたピエゾジェットタイプ等を使用することができる。また、インク75としては、カラーフィルターを製造する場合には硬化後にR、G、Bの着色部を形成するように各色の着色剤を含むものを用いる。以下に、カラーフィルターを製造する場合に用いるインクの組成についてさらに詳細に説明する。
カラーフィルターの画素を構成するインク中に含有させる着色剤としては、染料系及び顔料系共に使用可能であるが、顔料を使用する場合には、インク中で均一に分散させるために別途分散剤の添加が必要となり、全固形分中の着色剤比率が低くなってしまうことから、染料系の着色剤が好ましく用いられる。また、着色剤の添加量としては、後述する硬化成分と同量以下であることが好ましい。
後工程におけるプロセス耐性、信頼性等を考慮した場合、熱処理或いは光照射等の処理により硬化し、着色剤を固定化する成分、即ち架橋可能なモノマー或いはポリマー等の成分を含有することが好ましい。特に、後工程における耐熱性を考慮した場合、硬化可能な樹脂組成物を用いることが好ましい。具体的には、例えば基材樹脂として、水酸基、カルボキシル基、アルコキシ基、アミド基等の官能基を有するアクリル樹脂、シリコン樹脂;またはヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等のセルロース誘導体或いはそれらの変性物;またはポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール等のビニル系ポリマーを挙げることができる。さらに、これらの基材樹脂を光照射或いは加熱処理により硬化させるための架橋剤、光開始剤を用いることが可能である。具体的には、架橋剤としては、メチロール化メラミン等のメラミン誘導体を、また光開始剤としては重クロム酸塩、ビスアジド化合物、ラジカル系開始剤、カチオン系開始剤、アニオン系開始剤等を使用することができる。また、これらの光開始剤を複数種混合して、或いは他の増感剤と組み合わせて使用することもできる。
上記インクの媒体としては、水及び有機溶剤の混合溶媒が好ましい。水としては種々のイオンを含有する一般の水ではなく、イオン交換水(脱イオン水)を使用することが好ましい。有機溶剤としては、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール等の炭素数1〜4のアルキルアルコール類;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類;アセトン、ジアセトンアルコール等のケトン類またはケトアルコール類;テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類;ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリアルキレングリコール類;エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、トリエチレングリコール、チオジグリコール、へキシレングリコール、ジエチレングリコール等のアルキレン基が2〜4個の炭素を含有するアルキレングリコール類;グリセリン類;エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル等の多価アルコールの低級アルキルエーテル類;N−メチル−2−ピロリドン、2−ピロリドン等から選択することができる。
工程(5)
隔壁に囲まれた領域に供給された画素を構成する液、即ちインクを硬化する。インクの硬化は、熱処理、光照射等により、インク76中の溶剤成分を除去することにより行うことができ、これにより画素76が形成される。
[実施例1]
(1)隔壁の形成
ガラス基板(コーニング製「1737」)をUV洗浄処理し、以下の組成から成る感光性樹脂組成物を膜厚が1.5μmとなるように塗布し、露光、PEB、現像、を行って、75μm×225μmの長方形形状の開口部を有し、線幅が25μmの隔壁パターンを形成した。なお、該隔壁表面の純水に対する接触角を測定したところ、90°であった。また、隔壁側面の純水に対する接触角は、55°であった。
感光性樹脂組成物の組成
フッ素含有基を有する加水分解性シラン化合物を含む縮合物として
3、3、3−トリフルオロプロピルトリメトキシシラン
γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン
メチルトリメトキシシラン
の等モル縮合反応生成物(重量平均分子量:5100) 5重量部
カチオン重合可能な樹脂として
EHPE(ダイセル化学工業製) 100重量部
カチオン重合開始剤として
SP―170(旭電化工業製) 2重量部
溶媒として
メチルイソブチルケトン 200重量部
ジグライム 200重量部
(2)インクの調合
下記に示す組成からなるアクリル系共重合体を熱硬化成分として用い、以下の組成にてR、G、Bの各インクを調製した。
硬化成分
メチルメタクリレート 50重量部
ヒドロキシエチルメタクリレート 30重量部
N−メチロールアクリルアミド 20重量部
の共重合体
Rインク
C.I.アシッドオレンジ148 3.5重量部
C.I.アシッドレッド289 0.5重量部
ジエチレングリコール 30重量部
エチレングリコール 20重量部
イオン交換水 40重量部
上記硬化成分 6重量部
Gインク
C.I.アシッドイエロー23 2重量部
亜鉛フタロシアニンスルホアミド 2重量部
ジエチレングリコール 30重量部
エチレングリコール 20重量部
イオン交換水 40重量部
上記硬化成分 6重量部
Bインク
C.I.ダイレクトブルー199 4重量部
ジエチレングリコール 30重量部
エチレングリコール 20重量部
イオン交換水 40重量部
上記硬化成分 6重量部
(3)着色部の作製
吐出量10plのインクジェットヘッドを具備したインクジェット記録装置を用い、隔壁を形成した基板に対して、上記R、G、Bインクを開口部1個あたり200〜800plの範囲で100plおきに量を変化させて付与した。次いで、90℃で10分間、引き続き230℃で30分間の熱処理を行ってインクを硬化させて着色部(画素)とし、インク付与量の異なる7種類のカラーフィルターを作製した。
(4)混色及び白抜けの評価
得られたカラーフィルターを光学顕微鏡で観察したところ、総てのカラーフィルターにおいて、混色、白抜けは観察されなかった。
[実施例2]
フッ素含有基を有する加水分解性シラン化合物を含む縮合物として
3、3、3−トリフルオロプロピルトリメトキシシラン
2−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン
メチルトリメトキシシラン
の等モル縮合反応生成物(重量平均分子量:6200)
を用いた以外は、実施例1と同様にしてカラーフィルターを作製し、得られたカラーフィルターを光学顕微鏡で観察したところ、総てのカラーフィルターにおいて、混色、白抜けは観察されなかった。なお、隔壁表面の純水に対する接触角は、88°であった。また、隔壁側面の純水に対する接触角は、50°であった。
[実施例3]
薄膜プロセスによって形成された、配線膜及び絶縁膜等が多層に積層されてなるTFT駆動基板上に画素(発光部)単位に、透明電極としてITOをスパッタリングにより厚さ40nm形成し、フォトリソ法により、画素形状に従ってパターニングを行った。
[比較例1]
フッ素含有基を有する加水分解性シラン化合物を含む縮合物を添加しない感光性樹脂組成物を用いた以外は実施例1と同様にしてカラーフィルターを作製し、得られたカラーフィルターを光学顕微鏡で観察したところ、インクの付与量が400pl以上のカラーフィルターにおいて、混色が観察された。なお、隔壁表面の純水に対する接触角は、52°であった。
32 ブラックマトリクス
33 着色部
51 駆動基板
52 隔壁
53 発光部
61 支持基板(カソード基板)
63 隔壁(絶縁層)
64 電界放出素子(電子源)
66 隔壁
68 支持基板(アノード基板)
69 発光部(蛍光体)
71 支持基板
72 感光性樹脂組成物層
73 隔壁
76 画素
Claims (11)
- 支持基板上に少なくとも複数の画素と、隣接する画素間に位置する隔壁とを形成する光学素子の製造方法であって、塗膜表面の撥水性が塗膜内部の撥水性よりも相対的に高くなる感光性樹脂組成物を含有する塗布液を塗布・乾燥して感光性樹脂組成物層を形成し、該感光性樹脂組成物層からフォトリソグラフィープロセスにより隔壁を形成する工程と、該隔壁に囲まれた領域に画素を構成する液を供給して画素を形成する工程とを含むことを特徴とする光学素子の製造方法。
- 塗膜表面の撥水性が塗膜内部の撥水性よりも相対的に高くなる感光性樹脂組成物が、フッ素原子を含有する置換基を有する加水分解性シラン化合物を含む縮合物と、カチオン重合可能な樹脂と、カチオン重合開始剤とを含有することを特徴とする請求項1記載の光学素子の製造方法。
- フッ素原子を含有する置換基を有する加水分解性シラン化合物を含む縮合物が、フッ素原子を含有する置換基を有する加水分解性シラン化合物と、エポキシ基を有する加水分解性シラン化合物と、未置換またはアルキル基若しくはアリール基を有する加水分解性シラン化合物との縮合生成物であることを特徴とする請求項2に記載の光学素子の製造方法。
- カチオン重合可能な樹脂が、常温で固体であることを特徴とする請求項2または3に記載の光学素子の製造方法。
- カチオン重合可能な樹脂が、分子中にエポキシ基を2個以上有する化合物であることを特徴とする請求項2〜4のいずれか記載の光学素子の製造方法。
- カチオン重合開始剤が、光照射により酸を発生する化合物であることを特徴とする請求項2〜5のいずれか記載の光学素子の製造方法。
- 画素を構成する液を供給する工程が、インクジェット方式によることを特徴とする請求項1〜6のいずれか記載の光学素子の製造方法。
- 画素を構成する液が着色剤を含有し、光学素子がカラーフィルターであることを特徴とする請求項1〜7のいずれか記載の光学素子の製造方法。
- 画素を構成する液が発光物質を含有し、光学素子が有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか記載の光学素子の製造方法。
- 画素を構成する液が電子源または発光物質を含有し、光学素子がフィールドエミッションディスプレイであることを特徴とする請求項1〜7のいずれか記載の光学素子の製造方法。
- 請求項1〜10のいずれか記載の光学素子の製造方法により製造されたことを特徴とする光学素子。
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