JP2008233478A - 可撓性基材への微小突起物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】液晶表示用スペーサーなどに用いることが可能で、精度よくパターニングでき、高さが均一に揃った微小突起物を可撓性基材上に形成する方法を提供することを目的とする。
【解決手段】剥離性を有するガラス基板11上に硬化性樹脂膜21を形成し、硬化性樹脂膜21の一部を除去することにより、微小突起物パターンを形成、可撓性基材30上の所定の位置にスペーサー41を配置し、未硬化性樹脂からなる微小突起物パターン21aを可撓性基材上30aの所定の位置に転写し、剥離性を有するガラス基板を剥離し、硬化性樹脂からなる微小突起物パターンを硬化して、可撓性基材上の所定位置に微小突起物21bを形成し、スペーサー41を除去する微小突起物の製造方法である。
【選択図】図2
【解決手段】剥離性を有するガラス基板11上に硬化性樹脂膜21を形成し、硬化性樹脂膜21の一部を除去することにより、微小突起物パターンを形成、可撓性基材30上の所定の位置にスペーサー41を配置し、未硬化性樹脂からなる微小突起物パターン21aを可撓性基材上30aの所定の位置に転写し、剥離性を有するガラス基板を剥離し、硬化性樹脂からなる微小突起物パターンを硬化して、可撓性基材上の所定位置に微小突起物21bを形成し、スペーサー41を除去する微小突起物の製造方法である。
【選択図】図2
Description
本発明は、可撓性基材上に微小突起物を形成する方法であって、パターニングによる高さを制御した微小構造物の形成に関する技術であり、特に液晶表示装置のスペーサー樹脂柱の形成に関する。
液晶カラーテレビ等に用いられるパネル部材は、透明電極が設けられたカラーフィルター基板とTFT等の画素電極が設けられた透明基板とを貼り合わせることによって形成された微小な空間(セル)に液晶層が封止されている。
液晶表示装置用スペーサーは、セルの厚みを規定・制御するために用いられるものである。セルの厚みはそのまま液晶層の厚みとなるため、パネルの一部でセルの厚みが0.1μm程度の差異があるだけでその部分の発色や液晶の応答速度が不均一になり、表示ムラやコントラストの低下が発生してしまう。
液晶表示装置用スペーサーは、セルの厚みを規定・制御するために用いられるものである。セルの厚みはそのまま液晶層の厚みとなるため、パネルの一部でセルの厚みが0.1μm程度の差異があるだけでその部分の発色や液晶の応答速度が不均一になり、表示ムラやコントラストの低下が発生してしまう。
従来、液晶表示装置用スペーサーの製造方法として、画素電極を設けた基板上に、ガラスや樹脂のスペーサービーズをランダムに散布する方法が用いられてきた。
しかしながら、散布法では、画素パターン上にもビーズが配置されるため、ビーズ周辺の液晶配向不良や光漏れが問題となっている。
しかしながら、散布法では、画素パターン上にもビーズが配置されるため、ビーズ周辺の液晶配向不良や光漏れが問題となっている。
これを解決すべく、インクジェット法によってカラーフィルターにおける遮光部であるブラックマトリクス上にスペーサービーズを配置する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、インクジェット法はインキ滴を小さくすることが困難であることや着弾の精度が20μm程度であることから、カラーフィルターにおける数十〜数百μm程度の画素のスペースに配置することは十分可能であるが、線幅が10μm程度のカラーフィルターのブラックマトリクス上に高精細に且つ精密に形成する方法としては問題である。
しかしながら、インクジェット法はインキ滴を小さくすることが困難であることや着弾の精度が20μm程度であることから、カラーフィルターにおける数十〜数百μm程度の画素のスペースに配置することは十分可能であるが、線幅が10μm程度のカラーフィルターのブラックマトリクス上に高精細に且つ精密に形成する方法としては問題である。
また、近年においてはブラックマトリクス上にスペーサーを形成する方法として、フォトリソ法により柱状のスペーサーを形成する方法が開示されている(例えば、特許文献2参照)。
この方法によれば前記方法に比べてパターニング精度が高く、従ってブラックマトリクス上に配置することが可能となるが、感光性樹脂層を基板上に形成し、パターン露光、現像等のパターニング処理を行うという工程が必要となるため、製造設備が大掛かりとなり製造コストが高く、また、特に大型パネルにおいては樹脂柱の高さを均一に揃えることが困難であるという問題がある。
特開平9−105946号公報
特開平5−11256号公報
この方法によれば前記方法に比べてパターニング精度が高く、従ってブラックマトリクス上に配置することが可能となるが、感光性樹脂層を基板上に形成し、パターン露光、現像等のパターニング処理を行うという工程が必要となるため、製造設備が大掛かりとなり製造コストが高く、また、特に大型パネルにおいては樹脂柱の高さを均一に揃えることが困難であるという問題がある。
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、液晶表示用スペーサーなどに用いることが可能で、精度よくパターニングでき、高さが均一に揃った微小突起物を可撓性基材上に形成する方法を提供することを目的とする。
本発明に於いて上記問題を解決するために、まず請求項1では、可撓性を有する被印刷基板上の所定の位置に微小突起物を形成する製造方法であって、少なくとも
(a)剥離性を有するガラス基板上に未硬化性樹脂膜を形成する工程と、
(b)前記硬化性樹脂膜の一部を除去することにより、剥離性を有するガラス基板上に硬化性樹脂からなる微小突起物パターンを形成する工程と、
(c)前記可撓性基材上の所定の位置にスペーサーを配置する工程と
(d)前記硬化性樹脂からなる微小突起物パターンが形成された剥離性を有するガラス基板と、前記スペーサーが形成された前記可撓性基材とを位置合わせして、重ね合わせる工程と、
(e)加圧して、剥離性を有するガラス基板上の前記硬化性樹脂からなる微小突起物パターンを前記可撓性基材上の所定の位置に転写し、前記剥離性を有するガラス基板を剥離する工程と、
(f)前記可撓性基材上の硬化性樹脂からなる微小突起物パターンを硬化して、前記可撓性基材上の所定位置に微小突起物を形成する工程と、
(g)前記スペーサーを除去する工程と、
を具備することを特徴とする微小突起物の製造方法としたものである。
(a)剥離性を有するガラス基板上に未硬化性樹脂膜を形成する工程と、
(b)前記硬化性樹脂膜の一部を除去することにより、剥離性を有するガラス基板上に硬化性樹脂からなる微小突起物パターンを形成する工程と、
(c)前記可撓性基材上の所定の位置にスペーサーを配置する工程と
(d)前記硬化性樹脂からなる微小突起物パターンが形成された剥離性を有するガラス基板と、前記スペーサーが形成された前記可撓性基材とを位置合わせして、重ね合わせる工程と、
(e)加圧して、剥離性を有するガラス基板上の前記硬化性樹脂からなる微小突起物パターンを前記可撓性基材上の所定の位置に転写し、前記剥離性を有するガラス基板を剥離する工程と、
(f)前記可撓性基材上の硬化性樹脂からなる微小突起物パターンを硬化して、前記可撓性基材上の所定位置に微小突起物を形成する工程と、
(g)前記スペーサーを除去する工程と、
を具備することを特徴とする微小突起物の製造方法としたものである。
また、請求項2では、前記スペーサーがガラス又は樹脂からなる球状のスペーサーであることを特徴とする請求項1に記載の微小突起物の製造方法としたものである。
また、請求項3では、前記スペーサーがインクジェット法にて形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の微小突起物の製造方法としたものである。
また、請求項4では、前記工程(d)において、前記剥離性を有するガラス基板上に設けられたマークパターンと、前記可撓性基材上に設けられたマークパターンとを一致させることにより、前記微小突起物パターンと、前記所定の位置とを一致させることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の微小突起物の製造方法
さらにまた、請求項5では、前記可撓性基材が、液晶表示装置用カラーフィルター基板であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の微小突起物の製造方法としたものである。
さらにまた、請求項5では、前記可撓性基材が、液晶表示装置用カラーフィルター基板であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の微小突起物の製造方法としたものである。
上記可撓性基材上の所定の位置とは、例えば液晶表示装置用カラーフィルタ基板のスペーサーとして本発明の微小突起物を用いる場合には、カラーフィルター中ブラックマトリクスの直上部である。
上記所定の位置の近傍とは、形成する微小突起物の転写による形成過程において干渉しない程度の十分な距離を持った場所である。例えば、液晶表示装置用カラーフィルター基板においては、ブラックマトリクスに対する開口部であることが望ましい。
上記剥離性を有するガラス基板とは硬化性樹脂膜を容易に剥離することが可能な材料からなる基板を意味する。また硬化性樹脂とは光や熱等により硬化させることのできる樹脂である。
上記所定の位置の近傍とは、形成する微小突起物の転写による形成過程において干渉しない程度の十分な距離を持った場所である。例えば、液晶表示装置用カラーフィルター基板においては、ブラックマトリクスに対する開口部であることが望ましい。
上記剥離性を有するガラス基板とは硬化性樹脂膜を容易に剥離することが可能な材料からなる基板を意味する。また硬化性樹脂とは光や熱等により硬化させることのできる樹脂である。
請求項1に係る発明によれば、転写法にて、剥離性を有するガラス基板上に形成した硬化性樹脂からなる微小突起物パターンを可撓性基材上の所定の位置に形成することによって、可撓性基材に損傷を与えることなく微小突起物パターンを形成でき、また、微小突起物パターンの高さをスペーサーの粒径によって規定することができるため、微小突起物の高さを均一に揃えることができる。
請求項2に係る発明によれば、ガラス又は樹脂からなる球状のスペーサーを用いることで、可撓性基材上に高さが均一になるようにスペーサーを配置でき、高さの揃った微小突
起物が製造できる。
起物が製造できる。
請求項3に係る発明によれば、インクジェット法を用いてスペーサーを可撓性基材上に配置することによって、可撓性基材上の所定位置に選択的に、かつ正確にスペーサーを配置することができ、高さの揃った微小突起物を転写することができる。
請求項4に係る発明によれば、剥離性を有するガラス基板上に設けられたマークパターンと、可撓性基材上に設けられたマークパターンとを一致させて位置合わせを行うことにより、微小突起物を正確な配置位置に形成することできる。
請求項5に係る発明によれば、可撓性基材として液晶表示装置用カラーフィルターを用いることにより、表示ムラのない、より品質の高い液晶表示装置を製造することが可能となる。
以下、本発明の実施形態につき図面を参照しながら説明する。
図1(a)〜(e)及び図2(f)〜(h)は、本発明の微小突起物の製造方法を一実施例を工程順に示す模式構成部分断面図である。
図1(a)〜(e)及び図2(f)〜(h)は、本発明の微小突起物の製造方法を一実施例を工程順に示す模式構成部分断面図である。
まず、剥離性を有するガラス基板11上に未硬化性樹脂膜21を形成する(図1(a)参照)。
ここで、剥離性を有するガラス基板11とは、ガラス基板の表面に剥離性を付与したもので、ガラス基板上にリコーンオイル、シリコーンワニスで代表される離型剤を塗るか、あるいはシリコーンゴムの薄膜層を形成することで剥離性を付与することができる。
また、同様の効果を得るために、フッ素系樹脂、フッ素系ゴムを用いることもできる。あるいはフッ素樹脂微粉末をシリコーンゴムあるいは、普通のゴムに混ぜて剥離性を付与してもよい。
これらシリコーン系の塗膜は通常ガラス基板との密着が低いが、熱硬化または紫外線硬化性のアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、最表面に設けるシリコーン層に対して、よりガラス基板との接着性の高い樹脂層やシランカップリング剤を、アンカー層としてあらかじめガラス基板上に設け、その上層に設けることもできる。
ここで、剥離性を有するガラス基板11とは、ガラス基板の表面に剥離性を付与したもので、ガラス基板上にリコーンオイル、シリコーンワニスで代表される離型剤を塗るか、あるいはシリコーンゴムの薄膜層を形成することで剥離性を付与することができる。
また、同様の効果を得るために、フッ素系樹脂、フッ素系ゴムを用いることもできる。あるいはフッ素樹脂微粉末をシリコーンゴムあるいは、普通のゴムに混ぜて剥離性を付与してもよい。
これらシリコーン系の塗膜は通常ガラス基板との密着が低いが、熱硬化または紫外線硬化性のアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、最表面に設けるシリコーン層に対して、よりガラス基板との接着性の高い樹脂層やシランカップリング剤を、アンカー層としてあらかじめガラス基板上に設け、その上層に設けることもできる。
シリコーンとしては、例えば、ジメチルポリシロキサンの各種分子量のもの、その他メチルハイドロジエンポリシロキサン、メチルフェニルシリコーンオイル、メチル塩素化フェニルシリコーンオイル、あるいはこれらポリシロキサンと有機化合物との共重合体など、変成したものを用いることができる。シリコーンゴムとしては、二液型のジオルガノポリシロキサンと架橋剤としての三官能性以上のシラン、またはシロキサン及び硬化触媒を組み合わせたもの、あるいは一液型ではジオルガノポリシロキサンとアセトンオキシム、各種メトキシシラン、メチルトリアセトキシシラン等の組み合わせや、その他ゴム硬度を調節するためのポリシロキサン等を適宜用いることができる。
また、ガラス基板表面の剥離性付与の他の処理方法として、シランカップリング剤を用いることもできる。シランカップリング剤は、ガラスと反応できるトリメトキシシラン類、トリエトキシシラン類などを用いることができる。シランカップリング剤の一部位は、ビニル基、エポキシ基、アミノ基、メタクリル基、メルカプト基などの有機化合物との反応性基を持つものから選ぶことができ、あるいは、アルキル基やその一部にフッ素原子が置換されたものやシロキサンが結合して、表面エネルギーの小さな表面を形成できる置換基が結合したものを用いることができる。前者の反応性基を有するシランカップリング剤を用いる場合には、シランカップリング剤でガラス表面を処理した後、所定の表面自由エネルギーになるような他のモノマー成分を塗工して、結合させることができる。反応性基を有するシランカップリング剤としては、ビニルメトキシシラン、ビニルエトキシシラン、p−スチリルトリメトキシシラン、3-グリシドキシ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、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシランなどを用いることができ、モノマーとして、スチレン、 エチレングリコールジグリシジルエーテル、トリメチルプロパントリグリシジルエーテル、 ラウリルアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートなどを用いることができる。また、反応性基を有さないシランカップリング剤としてはメチルトリメトキシシラン、n−ヘキシルトリメトキシシラン、n-オクチルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシランなどを用いることができる。但し、アルキル基に限定されるものではない。
また、剥離性を有するガラス基板11上へ硬化性樹脂塗膜を形成する方法としては、硬化性樹脂溶液を用いて公知の塗工方法すなわち、スピンコート、ディッピング法、ロールコート、グラビアコート、リバースコート、エアナイフコート、コンマコート、ダイコート、スクリーン印刷法、スプレーコート、グラビアオフセット法等にて塗膜を形成する方法が挙げられる。中でも、ダイコート、キャップコート、ロールコート、アプリケータを用いた塗膜形成方法は、広い範囲の粘度の硬化性樹脂溶液について均一な樹脂膜を形成することができ、さらにその中でも可動する剥離性を有するガラス板上へ連続的に形成する場合は、ダイコートが最も効率的で好適な形成方法である。
剥離性を有するガラス基板11上へ形成された樹脂塗膜は、予備乾燥して、硬化性樹脂膜21を形成する。この予備乾燥には自然乾燥、冷風・温風乾燥、マイクロ波、減圧乾燥などを用いることができる。あるいは、紫外線、電子線などの放射線を用いることもできる。この予備乾燥では、前記樹脂膜の粘度またはチキソトロピー性を高めることを目的とするもので、樹脂膜を完全に乾燥させることはしない。
そのため使用する硬化性樹脂溶液の組成によって乾燥状態を調整することが好ましい。このとき形成する予備乾燥状態の硬化性樹脂膜の膜厚は、後述するスペーサーの粒径と等しいか、あるいはそれよりも多少大きい膜厚であることが重要である。このことにより、可撓性基材に転写した際に微小突起物の高さを均一に揃えることができる。
そのため使用する硬化性樹脂溶液の組成によって乾燥状態を調整することが好ましい。このとき形成する予備乾燥状態の硬化性樹脂膜の膜厚は、後述するスペーサーの粒径と等しいか、あるいはそれよりも多少大きい膜厚であることが重要である。このことにより、可撓性基材に転写した際に微小突起物の高さを均一に揃えることができる。
硬化性樹脂溶液としては、公知の光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂を用いることが可能である。例えば、エポキシ系樹脂、ポリスチレン樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、アクリル系樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂等を挙げることができ、必要に応じて硬化剤、架橋剤を混合してもよい。また、位置合わせを行う場合、必要に応じて着色することができる。
また、硬化性樹脂溶液に使用する溶媒としては、例えば、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、メトキシアルコール、エトキシアルコール、メトキシエトキシエタノール、エトキシエトキシエタノール、酢酸エチル、酢酸ブチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル、乳酸エチル、アセトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メトキシエチルアセテート、エトキシエチルアセテート、エチルセロソルブアセテート、メトキシエトキシエチルアセテート、エトキシエトキシエチルアセテート、ジエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、テトラヒドロフラン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、γ−ブチロラクトン、ベンゼン、トルエン、キシレン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン等が挙げることができる。
次に、微小突起物パターンに対してネガパターンである凹部51を有する除去版50を
用いて不要部を除去し(図1(b)参照)、硬化性樹脂からなる微小突起物パターン21aを形成する(図1(c)参照)。
除去版50としては、公知の樹脂版を用いることができる。例えば、ナイロン、アクリル、シリコーン樹脂、スチレン−ジエン共重合体などからなるもの、或いはエチレン−プロピレン系、ブチル系、ウレタン系ゴムなどのゴム製の版を用いることができる。このような樹脂製の凸版は、すでに凸版印刷やフレキソ印刷用に用いられており、予め作製した型に所定の樹脂を流し込んで版とする、あるいは彫刻によっても作製することができるが、感光性樹脂を用いる方法がより高精度のものを作製できるために好ましい。また、凹部51の版深は2μmから30μm程度設けたものを用いることができる。
用いて不要部を除去し(図1(b)参照)、硬化性樹脂からなる微小突起物パターン21aを形成する(図1(c)参照)。
除去版50としては、公知の樹脂版を用いることができる。例えば、ナイロン、アクリル、シリコーン樹脂、スチレン−ジエン共重合体などからなるもの、或いはエチレン−プロピレン系、ブチル系、ウレタン系ゴムなどのゴム製の版を用いることができる。このような樹脂製の凸版は、すでに凸版印刷やフレキソ印刷用に用いられており、予め作製した型に所定の樹脂を流し込んで版とする、あるいは彫刻によっても作製することができるが、感光性樹脂を用いる方法がより高精度のものを作製できるために好ましい。また、凹部51の版深は2μmから30μm程度設けたものを用いることができる。
次に、可撓性基材30を準備する(図1(d)参照)。
可撓性基材30は、プラスチック等の可撓性基板31を加工したものを用いる。ここでは、可撓性基板31上にブラックマトリクス32、着色画素33R、33G、33R及び平坦化層34を形成したカラーフィルタ基板を可撓性基材30とする。
可撓性基材30は、プラスチック等の可撓性基板31を加工したものを用いる。ここでは、可撓性基板31上にブラックマトリクス32、着色画素33R、33G、33R及び平坦化層34を形成したカラーフィルタ基板を可撓性基材30とする。
可撓性基板31としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルサルフォン、シクロオレフィンポリマー、ポリイミド、ナイロン、アラミド、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、トリアセチルセルロースなどのフィルム、シートを用いることができる。さらに光透過性の基板を用いることにより、後述するようにパターンの重ね合わせ時にアライメントを容易とすることができ好ましい。
次に、微小突起物の高さを規定するために、可撓性基材30上の微小突起物を形成する所定の位置近傍にスペーサー41を配置する(図1(e)参照)。
この工程により、均一な高さを持つ突起物が形成され、また転写時の印圧により突起物の形状が変形してしまうこともない。
この工程により、均一な高さを持つ突起物が形成され、また転写時の印圧により突起物の形状が変形してしまうこともない。
スペーサーの配置には、公知のインクジェット装置及びインクジェットヘッドを用いることができる。インクジェットノズルから分散媒に分散させたスペーサーを吐出することにより、可撓性基材30上の微小突起物を形成する所定の位置の近傍に選択的にスペーサー41を配置する。インクジェットヘッドのノズル径はインキ滴の吐出性や、スペーサーによるノズル閉塞の防止を考慮すると、限定されるものではないがスペーサーの粒径に対して5倍以上の径であることが望ましい。
上記所定の位置の近傍とは、形成する微小突起物の転写による形成過程において干渉しない程度の十分な距離を持った場所である。例えば、液晶表示装置用カラーフィルター基板においては、ブラックマトリクスに対する開口部であることが望ましい。
上記インキ剥離性ガラス基板とは硬化性樹脂インキ膜を容易に剥離することが可能な材料からなる基板を意味する。
上記所定の位置の近傍とは、形成する微小突起物の転写による形成過程において干渉しない程度の十分な距離を持った場所である。例えば、液晶表示装置用カラーフィルター基板においては、ブラックマトリクスに対する開口部であることが望ましい。
上記インキ剥離性ガラス基板とは硬化性樹脂インキ膜を容易に剥離することが可能な材料からなる基板を意味する。
また、スペーサー41としては、液晶表示装置用スペーサービーズとして公知のスペーサービーズを用いることができる。例えば、無機系成分ではガラス、有機系成分としてはアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジビニルベンゼン共重合体、ジビニルベンゼン―アクリルエステル共重合体、ジアクリルフタレート共重合体、アリルイソシアヌレート共重合体等が使用可能である。
また、スペーサーの粒径は微小突起物の高さを規定するものであるが、インキ膜の予備乾燥や硬化時にインキ膜の体積収縮が起こるため、予めインキの体積収縮分を計算し、目的の膜厚よりもやや大きいビーズを用いる必要がある。当然ながら、体積収縮の度合いはインキ中における硬化性樹脂の濃度や、分散媒の種類と混合比によって異なる。
また、スペーサーの粒径は微小突起物の高さを規定するものであるが、インキ膜の予備乾燥や硬化時にインキ膜の体積収縮が起こるため、予めインキの体積収縮分を計算し、目的の膜厚よりもやや大きいビーズを用いる必要がある。当然ながら、体積収縮の度合いはインキ中における硬化性樹脂の濃度や、分散媒の種類と混合比によって異なる。
スペーサー41をインクジェット法にて配置する際には適当な分散媒に分散させること
が考えられるが、具体的な分散媒としては、水、エチレングリコール、イソプロピルアルコール等が挙げられ、必要に応じて適宜混合し、揮発性や粘度を調節して用いることができる。また分散媒中のスペーサーの濃度としては、被印刷基板上に吐出した際に、スペーサー同士が凝集したり、重なったりしない範囲に設定する必要がある。
が考えられるが、具体的な分散媒としては、水、エチレングリコール、イソプロピルアルコール等が挙げられ、必要に応じて適宜混合し、揮発性や粘度を調節して用いることができる。また分散媒中のスペーサーの濃度としては、被印刷基板上に吐出した際に、スペーサー同士が凝集したり、重なったりしない範囲に設定する必要がある。
また、本発明におけるスペーサー41を配置する可撓性基材30上の所定の位置の近傍は、形成する微小突起物の転写による形成過程において干渉しない程度の十分な距離を持った場所であることが好ましい。液晶表示装置用スペーサーとして微小突起物を用いる場合においては、ブラックマトリクス32間の開口部であることが望ましい。
次に、硬化樹脂からなる微小突起パターン21aが形成された剥離性を有するガラス基板11とスペーサー41が形成された可撓性基材30aとを位置合わせして重ね合わせした後、ローラー、スキージ、エアー吹きつけ、真空ラミネート等にて、均一に加圧して硬化樹脂からなる微小突起パターン21aを可撓性基材30a上の所定位置に転写する(図2(f)参照)。
このとき可撓性基材30aと剥離性を有するガラス基板11との間にスペーサー41が存在することにより、硬化樹脂からなる微小突起パターン21aの高さがスペーサーの粒径によって規定され、よって微小突起物の高さを均一に揃えることが可能となる。
このとき可撓性基材30aと剥離性を有するガラス基板11との間にスペーサー41が存在することにより、硬化樹脂からなる微小突起パターン21aの高さがスペーサーの粒径によって規定され、よって微小突起物の高さを均一に揃えることが可能となる。
液晶表示装置用スペーサーとして微小突起物を形成する場合には、ブラックマトリクス上に微小突起物パターン21aを一致させることが望ましい。位置合わせには、可動性ステージ上に微小突起物パターン21aが形成された剥離性を有するガラス基板11を固定し、上部から可撓性基材30aを100〜250μm程度に近づけた後、剥離性を有するガラス基板11上に得られたパターンの一部や位置合わせ用のマークパターンと、可撓性基材30a上のマークパターンを透過画像で認識し、それぞれの基板上のパターンを認識した画像を基に可動性ステージを動作させ転写位置の補正を行うことができる。
また、剥離性を有するガラス基板11と可撓性基材30aの間に顕微鏡カメラを挿入し、それぞれの基板上のパターンを認識した画像を基に位置の補正を行う方法も選択できる。上記顕微鏡カメラは光学顕微鏡、CCD(Charge Coupled Device)顕微鏡のどちらであっても良いが、オートフォーカス、電気的に制御可能な手動焦点制御機構のいずれか、もしくはその両方の機能を必要とし、観察の為に外部に設置したモニターや位置補正の為の画像処理装置へのインターフェースを持つものとすることができる。
剥離性を有するガラス基板11を可撓性基材30aより剥離した後、硬化性樹脂からなる微小突起パターン硬化し、硬化樹脂からなる微小突起物21bが形成された可撓性基材30bを作製する(図2(g)参照)。
硬化工程において、硬化性樹脂の性質によって、加熱あるいは光照射等の公知の硬化性樹脂の硬化方法を用いることができる。
硬化工程において、硬化性樹脂の性質によって、加熱あるいは光照射等の公知の硬化性樹脂の硬化方法を用いることができる。
上記の工程で可撓性基材上に微小突起物を固定した後、可撓性基材上に残留したスペーサー41を除去し、可撓性基材上に硬化樹脂からなる微小突起物が形成された可撓性基材30cを作製する(図2(h)参照)。
ここで、スペーサー41の除去には空気、水等の液体、およびこれらの混合流体吹き付けによる除去を行うことができる。スペーサー除去時の流体吹き付けの圧力は、スペーサーを除去できる十分な圧力を有すれば良く、形成された微小突起物、被印刷基板に損傷等の影響を与えない強さであればよい。よって、0.2〜1.0MPa/cm2が好適である。
ここで、スペーサー41の除去には空気、水等の液体、およびこれらの混合流体吹き付けによる除去を行うことができる。スペーサー除去時の流体吹き付けの圧力は、スペーサーを除去できる十分な圧力を有すれば良く、形成された微小突起物、被印刷基板に損傷等の影響を与えない強さであればよい。よって、0.2〜1.0MPa/cm2が好適である。
以上の工程により、可撓性基材の所定位置に微小突起物を作製できる。
本発明の製造方法では、可撓性基材上に直接形成しないので、製造工程において可撓性基材を損傷させず、また剥離性を有するガラス基板と可撓性基材との位置合わせにより、所望の位置に硬化樹脂からなる微小突起物を形成することが可能である。
また、微小突起物の高さをスペーサーの粒径によって規定することができるため、高さを均一に揃えることが可能となる。
本発明の製造方法では、可撓性基材上に直接形成しないので、製造工程において可撓性基材を損傷させず、また剥離性を有するガラス基板と可撓性基材との位置合わせにより、所望の位置に硬化樹脂からなる微小突起物を形成することが可能である。
また、微小突起物の高さをスペーサーの粒径によって規定することができるため、高さを均一に揃えることが可能となる。
以下、本発明の具体的実施例について説明する。
まず、微小突起物を構成する硬化性樹脂溶液を次の要領で調製した。下記の組成の混合物を均一に撹拌混合し、光硬化性樹脂溶液を得た。
〔光硬化性樹脂溶液〕
・スチレン含有アクリル系樹脂(大阪有機化学(株)製、PLA118):17重量部
・スチレン :36重量部
・メタクリル酸(MAA) :15重量部
・2−ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA) :12重量部
・メタクリロイルオキシエチルイソシアネート付加2−ヒドロキシエチルメタクリレート(MOI−HEMA) :37重量部
・モノマー;3官能モノマー (大阪有機化学(株)製、PET3A) : 4重量部
;6官能モノマー (大阪有機化学(株)製、UA−DPH): 4重量部・光重合開始剤(アセトフェノン系、チバ・スぺシャルティ・ケミカルズ社製、IRG369) : 2重量部
・溶剤;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート :73重量部
尚、得られた光硬化性樹脂インキ固形分は15%であった。
まず、微小突起物を構成する硬化性樹脂溶液を次の要領で調製した。下記の組成の混合物を均一に撹拌混合し、光硬化性樹脂溶液を得た。
〔光硬化性樹脂溶液〕
・スチレン含有アクリル系樹脂(大阪有機化学(株)製、PLA118):17重量部
・スチレン :36重量部
・メタクリル酸(MAA) :15重量部
・2−ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA) :12重量部
・メタクリロイルオキシエチルイソシアネート付加2−ヒドロキシエチルメタクリレート(MOI−HEMA) :37重量部
・モノマー;3官能モノマー (大阪有機化学(株)製、PET3A) : 4重量部
;6官能モノマー (大阪有機化学(株)製、UA−DPH): 4重量部・光重合開始剤(アセトフェノン系、チバ・スぺシャルティ・ケミカルズ社製、IRG369) : 2重量部
・溶剤;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート :73重量部
尚、得られた光硬化性樹脂インキ固形分は15%であった。
次に、スペーサーをインクジェット法にて形成するためのスペーサー分散体を作製した。下記の組成の混合物をソニケーターを用いて撹拌し、スペーサー分散体を得た。
〔スペーサー分散体〕
・液晶表示装置用ビーズスペーサー(早川ゴム(株)製、ハヤビーズL−11S 5.2μm) : 1重量部
・分散媒;純水 :10重量部
;イソプロピルアルコール :10重量部
;エチレングリコール :80重量部
ガラス基板として、無アルカリガラスを250mm角に切り出したものを用い、ドデシルトリメトキシシランの0.5%イソプロピルアルコール溶液をスピンコートした後、120℃のホットプレート上で180秒間加熱を行い、剥離性を有するガラス基板11を得た。
〔スペーサー分散体〕
・液晶表示装置用ビーズスペーサー(早川ゴム(株)製、ハヤビーズL−11S 5.2μm) : 1重量部
・分散媒;純水 :10重量部
;イソプロピルアルコール :10重量部
;エチレングリコール :80重量部
ガラス基板として、無アルカリガラスを250mm角に切り出したものを用い、ドデシルトリメトキシシランの0.5%イソプロピルアルコール溶液をスピンコートした後、120℃のホットプレート上で180秒間加熱を行い、剥離性を有するガラス基板11を得た。
また、除去版50として、250mm角(パターン有効域は200mm角)、深さ10μmの凹部51が形成されたナイロン樹脂版を用いた。
除去板50は、可撓性基材のブラックマトリクスと同ピッチになるように規則的に配置された直径10μm、深さ10μmの凹部51と、4つの角に位置するパターン有効域の外部にアライメントマークを設けた(図1(b)参照)。
除去板50は、可撓性基材のブラックマトリクスと同ピッチになるように規則的に配置された直径10μm、深さ10μmの凹部51と、4つの角に位置するパターン有効域の外部にアライメントマークを設けた(図1(b)参照)。
また、可撓性基材30として、100μm厚のポリエチレンナフタレートからなる可撓性基板31表面にブラックマトリクス32、着色画素33R、33G、33B及び平坦化層34を設けた後に透明導電層を積層した、液晶表示装置用カラーフィルター基板を用いた(図1(d)参照)。
上記部材を用いて次のような方法で微小突起物を形成した。
まず、インクジェット法にて上記スペーサー分散体を吐出し、100℃のホットプレート上で60秒間乾燥を行って、可撓性基材30のブラックマトリクス32間の平坦化層34上にスペーサー41を配置した(図1(e)参照)。
尚、吐出した液滴一滴あたりの体積は25plであり、液滴中に含まれるビーズスペーサーは1〜4個であった。
尚、吐出した液滴一滴あたりの体積は25plであり、液滴中に含まれるビーズスペーサーは1〜4個であった。
次に、剥離性を有するガラス基板11上に上記光硬化性樹脂溶液をバーコーターにて塗工し、120℃のドライオーブンにて300秒予備乾燥を行い、5.5μm厚の未硬化性樹脂膜21を形成した(図1(a)参照)。
次に、上記除去版50を未硬化性樹脂膜21が形成された剥離性を有するガラス基板11に貼り合わせ(図1(b)参照)、ゴムローラーで押し当て加圧した後、除去版50を剥離することで不要部を取り除き、剥離性を有するガラス基板11上に未硬化性樹脂からなる微小突起物パターン21aを形成した(図1(c)参照)。
次に、上記硬化性樹脂からなる微小突起物パターン21aが形成された剥離性を有するガラス基板11とスペーサー41が形成された可撓性基材30aとを100μmの間隔を保持して重ね合わせ、2つのアライメント用カメラで対角上のアライメントマークを確認した後、硬化性樹脂からなる微小突起物パターン21aが形成された剥離性を有するガラス基板11とスペーサー41が形成された可撓性基材30aとを貼り合わせ、ゴムローラーで加圧した後、剥離性を有するガラス基板11を剥離することで、可撓性基材のブラックマトリクス上に硬化性樹脂からなる微小突起物パターン21aを転写した(図2(f)参照)。
次に、可撓性基材のブラックマトリクス上に形成された硬化性樹脂からなる微小突起物パターン21aに紫外線を照射して、硬化性樹脂からなる微小突起物パターン21aの硬化を行って微小突起物21bを形成した後(図2(g)参照)、スペーサーを0.6MPa/cm2の空気吹き付けによって除去し、可撓性基材のブラックマトリクス32上に微小突起物21bからなる柱状スペーサーを形成した(図2(h)参照)。
本発明の可撓性基材への微小突起物の製造方法によると、可撓性基材上に微小突起物を精密に、且つ高さを均一に揃えて、安価に形成することができ、種々の用途に利用できる。とりわけ、液晶表示装置用スペーサー、マイクロ流路チップの流路形成用樹脂柱の形成に利用することができる。
11……可撓性基板
21……未硬化性樹脂膜
21a……未硬化性樹脂からなる微小突起物パターン
21b……微小突起物
30……可撓性基材
30a……スペーサーが形成された可撓性基材
30b……未硬化性樹脂からなる微小突起物パターンが形成された可撓性基材
30c……微小突起物が形成された可撓性基材
31……可撓性基板
32……ブラックマトリクス
33R、33G、33B……着色画素
34……平坦化層
41……スペーサー
50……除去版
51……凹部
21……未硬化性樹脂膜
21a……未硬化性樹脂からなる微小突起物パターン
21b……微小突起物
30……可撓性基材
30a……スペーサーが形成された可撓性基材
30b……未硬化性樹脂からなる微小突起物パターンが形成された可撓性基材
30c……微小突起物が形成された可撓性基材
31……可撓性基板
32……ブラックマトリクス
33R、33G、33B……着色画素
34……平坦化層
41……スペーサー
50……除去版
51……凹部
Claims (5)
- 可撓性基材上の所定の位置に微小突起物を形成する方法であって、少なくとも
(a)剥離性を有するガラス基板上に未硬化性樹脂膜を形成する工程と、
(b)前記未硬化性樹脂膜の一部を除去することにより、剥離性を有するガラス基板上に硬化性樹脂からなる微小突起物パターンを形成する工程と、
(c)前記可撓性基材上の所定の位置にスペーサーを配置する工程と
(d)前記硬化性樹脂からなる微小突起物パターンが形成された剥離性を有するガラス基板と、前記スペーサーが形成された前記可撓性基材とを位置合わせして、重ね合わせる工程と、
(e)加圧して、剥離性を有するガラス基板上の前記硬化性樹脂からなる微小突起パターンを前記可撓性基材上の所定の位置に転写し、前記剥離性を有するガラス基板を剥離する工程と、
(f)前記可撓性基材上の硬化性樹脂からなる微小突起物パターンを硬化して、前記可撓性基材上の所定位置に微小突起物を形成する工程と、
(g)前記スペーサーを除去する工程と、
を具備することを特徴とする微小突起物の製造方法。 - 前記スペーサーがガラス又は樹脂からなる球状のスペーサーであることを特徴とする請求項1に記載の微小突起物の製造方法。
- 前記スペーサーがインクジェット法にて形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の微小突起物の製造方法。
- 前記工程(d)において、前記剥離性を有するガラス基板上に設けられたマークパターンと、前記可撓性基材上に設けられたマークパターンとを一致させることにより、前記微小突起物パターンと、前記所定の位置とを一致させることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の微小突起物の製造方法。
- 前記可撓性基材が、液晶表示装置用カラーフィルター基板であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の微小突起物の製造方法。
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