JP4171033B2 - Functional element manufacturing method and manufacturing apparatus thereof - Google Patents
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Description
本発明は、基材上に形成された機能層が、その中心部と端部における膜厚の差が不都合を生じさせない程度に平坦化された機能層を有する機能性素子の製造方法およびそのような機能性素子の製造に用いる装置に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a functional element having a functional layer flattened to such an extent that a functional layer formed on a substrate does not cause a disadvantage in the difference in film thickness between the central portion and the end portion thereof, and so on. The present invention relates to an apparatus used for manufacturing a functional element.
近年のパーソナルコンピューターの発達や携帯電話の普及に伴い、より高精細でかつ薄層軽量なディスプレイの製造競争が激化している。その中で、有機エレクトロルミネッセント（以下、エレクトロルミネッセントをＥＬと略す場合がある。）素子、カラーフィルター（以下、カラーフィルターをＣＦと略す場合がある。）、色変換フィルター等は、そのような要求を満足し、次世代のディスプレイを担うものとして注目されている。 With the development of personal computers and the spread of mobile phones in recent years, the production competition for higher-definition, thin-layer and lightweight displays has intensified. Among them, organic electroluminescent (hereinafter, electroluminescent may be abbreviated as EL) element, color filter (hereinafter, color filter may be abbreviated as CF), color conversion filter, etc. It is attracting attention as a next-generation display that satisfies such requirements.
これら有機ＥＬ素子、ＣＦ、色変換フィルターを構成する複数の機能層の中には、微細なパターニングを必要とするものが多く、そのような微細なパターニングを行う方法として吐出法が用いられている。吐出法は、パターニング精度に優れ、かつ製造効率に優れている等利点の多い方法である。 Among the plurality of functional layers constituting these organic EL elements, CFs, and color conversion filters, many of them require fine patterning, and a discharge method is used as a method for performing such fine patterning. . The discharge method is a method having many advantages such as excellent patterning accuracy and excellent manufacturing efficiency.
さらに、吐出法は、吐出装置本体のノズル口から、粒状または霧状の塗工液を吐出し、目的箇所に着弾させ塗布する方法であるため、その塗工液としては、ノズル口から容易に吐出させることが可能な粘度、すなわち比較的希薄な濃度の塗工液であることが要求される。しかし、希薄な濃度の塗工液は粘度が低いため塗布後、過剰な濡れ広がりによりパターニング精度を低下させるおそれがある。このような塗工液の過剰な濡れ広がりを防止する手段として、隔壁等の設置や塗布する対象物に予め濡れ性の差を設けるなどの方法により、パターンの精度を向上させる方法が提案されている。 Furthermore, since the discharge method is a method in which a granular or mist-like coating liquid is discharged from the nozzle port of the discharge device main body and landed and applied to the target location, the coating liquid can be easily applied from the nozzle port. It is required that the coating liquid has a viscosity that can be discharged, that is, a relatively thin concentration. However, since the coating solution having a low concentration has a low viscosity, there is a possibility that patterning accuracy may be lowered due to excessive wetting and spreading after coating. As a means for preventing such excessive spreading of the coating liquid, a method for improving the accuracy of the pattern by a method such as setting a partition wall or providing a difference in wettability in advance to an object to be applied has been proposed. Yes.
上述のような方法を講じて形成された機能層の形状は、図２に示すような凸形状、または図３に示すような、凹形状の形状となることが多い。このような形状の機能層は、中心部と端部とで膜厚に差があり、この差が大きい場合は、この差を原因として不都合が生じる可能性がある。例えば、凸形状または凹形状の形状の機能層が有機ＥＬ素子の発光層、ＣＦの着色層または色変換フィルターの色変換層等の用途に用いられた場合、中心部と端部との膜厚の差から色調ムラが生じ高精細な発色を妨げ、素子寿命を低下させるといった影響を及ぼす。 The shape of the functional layer formed by the above-described method is often a convex shape as shown in FIG. 2 or a concave shape as shown in FIG. The functional layer having such a shape has a difference in film thickness between the central portion and the end portion, and when this difference is large, inconvenience may occur due to this difference. For example, when the functional layer having a convex shape or a concave shape is used for a light emitting layer of an organic EL element, a CF colored layer, or a color conversion layer of a color conversion filter, the film thickness between the central portion and the end portion Due to the difference in color, uneven color tone is produced, and high-definition color development is hindered and the element life is shortened.
なお、本発明に関する先行技術は発見されていない。 In addition, the prior art regarding this invention has not been discovered.
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、形成された機能層の中心部および端部の厚みの差が、色調ムラ等の不都合を発生させない程度の差の範囲内にある機能層を有する機能性素子の製造方法およびそのような機能性素子の製造に用いる装置を提供することを主目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above problems, and a function in which the difference in thickness between the center portion and the end portion of the formed functional layer is within a range of a difference that does not cause inconvenience such as uneven color tone. The main object of the present invention is to provide a method for producing a functional element having a layer and an apparatus used for producing such a functional element.
本発明は、基材と、上記基材上に形成された、塗工液との接触角が小さい濡れ性を呈する親液性領域および塗工液との接触角が上記親液性領域よりも大きい濡れ性を呈する撥液性領域を有し、光触媒が含有されていないパターン形成層と、上記パターン形成層の親液性領域上に形成された機能層とを少なくとも有する機能性素子において、上記機能層は、機能層の中心の膜厚をＤ１とし、中心から端までの幅の中心から３／４の位置の膜厚をＤ２とした場合、
｜Ｄ１−Ｄ２｜≦Ｄ１／１０
の範囲内の平坦性を有することを特徴とする機能性素子を提供する。
In the present invention, the contact angle between the base material and the lyophilic region formed on the base material and exhibiting wettability with a small contact angle between the coating liquid and the coating liquid is higher than that in the lyophilic region. have a liquid repellent region exhibiting large wettability, and the pattern forming layer photocatalyst is not contained, at least a functional element and a lyophilic functional layer formed on a region of the pattern forming layer, the When the film thickness at the center of the functional layer is D1, and the film thickness at a
| D1-D2 | ≦ D1 / 10
The functional element is characterized by having flatness within the range.
上記式を満足する範囲内にある機能層を吐出法により形成することは難しく、上記式の範囲外の形状に形成された機能層は不都合を生じさせることが多い。そこで、本発明においては、上述の式の範囲内にある場合を平坦化として表し、この範囲内にある機能層を有する機能性素子を提供することにより、吐出法により形成された機能性素子をより素子特性に優れたものとするようにしたものである。 It is difficult to form a functional layer within the range satisfying the above formula by a discharge method, and a functional layer formed in a shape outside the range of the above formula often causes inconvenience. Therefore, in the present invention, a functional element formed by a discharge method is represented by providing a functional element having a functional layer within the range expressed as flattening when it is within the range of the above formula. The device characteristics are more excellent.
本発明においては、上記パターン形成層がフッ素を含有するものであり、前記親液性領域におけるフッ素の含有量が、前記疎液性領域におけるフッ素含有量よりも少ないことが好ましい。
In the present invention, the pattern forming layer preferably contains fluorine, and the fluorine content in the lyophilic region is preferably smaller than the fluorine content in the lyophobic region .
本発明においては、上記パターン形成層にフルオロアルキル基を含有するポリシロキサンが含有されていることが好ましい。In the present invention, it is preferable that the pattern forming layer contains a polysiloxane containing a fluoroalkyl group.
本発明においては、上記機能層はインクジェット法により形成されていることが好ましい。本発明は、吐出法の中でも特に、インクジェット法により形成された機能層の平坦化を実現することを主目的とするからである。
In the present invention, the functional layer is preferably formed by an ink jet method. This is because the present invention mainly aims to realize flattening of the functional layer formed by the ink jet method among the discharge methods.
本発明の機能性素子には、機能層の平均膜厚よりも高い隔壁が形成されていないことが好ましい。 In the functional element of the present invention, it is preferable that no partition wall higher than the average film thickness of the functional layer is formed.
本発明によれば、塗布された塗工液を乾燥させる工程において、形成された機能層の形状に応じて溶媒の揮発速度を制御することにより、機能層の中心部と端部とにおける膜厚の差が小さくなり平坦化された機能層を形成することができ、このような平坦化された機能層を有する機能性素子は色調ムラ等の不都合を発生させる可能性を低下させる効果を奏する。 According to the present invention, in the step of drying the applied coating liquid, the film thickness at the center and the end of the functional layer is controlled by controlling the volatilization rate of the solvent according to the shape of the formed functional layer. Thus, the functional layer having a flattened functional layer can be formed, and the functional element having such a flattened functional layer has an effect of reducing the possibility of causing inconvenience such as uneven color tone.
以下、本発明における機能性素子の製造方法、およびその製造方法に用いる装置について詳しく説明する。 The functional element manufacturing method and the apparatus used for the manufacturing method in the present invention will be described in detail below.
本発明は、図２または図３に示すような、凸形状または凹形状の形状に形成されるおそれが大きい機能層を平坦化することを目的とする。このような形状は、中心部と端部とでその膜厚に差があるため、この膜厚の差が要因となり、機能性素子を実際に機能させた場合に、色調ムラ等の不都合が生じる可能性が高い。そこで、本発明においては、この両者の差を容易に縮小することが可能な平坦化の方法を提供する。 An object of the present invention is to planarize a functional layer that is likely to be formed in a convex shape or a concave shape as shown in FIG. 2 or FIG. In such a shape, there is a difference in film thickness between the center part and the end part, and this difference in film thickness causes a problem such as uneven color tone when the functional element is actually functioned. Probability is high. Therefore, the present invention provides a flattening method capable of easily reducing the difference between the two.
通常、凸形状または凹形状の形状に形成されるおそれが大きい塗布法としては、吐出法が挙げられる。吐出法は、その塗布方法から用いられる塗工液が粘性が低く、希薄であり、かつ高沸点であることが好ましいからである。つまり、吐出法は、ノズル口から塗工液を液滴状または霧状の状態で吐出させて目的対象物へ塗工液を着弾させ塗布する方法であり、ノズル口から速やかに吐出させることを可能とするため、かつノズル口への付着を防止するため上述のような性質を有する塗工液を用いることが好ましいのである。 Usually, a discharge method is mentioned as a coating method with a large possibility of forming in a convex shape or a concave shape. This is because, in the discharge method, it is preferable that the coating liquid used from the coating method has a low viscosity, is thin, and has a high boiling point. In other words, the ejection method is a method in which the coating liquid is ejected from the nozzle port in a droplet or mist state, and the coating liquid is landed and applied to the target object. In order to make it possible and to prevent adhesion to the nozzle opening, it is preferable to use a coating liquid having the above-mentioned properties.
そこで、以下、吐出法により機能層を形成する場合に、図２に示すような形状に形成される理由および図３に示すような形状となる理由を説明する。まず、吐出法に塗布された直後の塗工液の形状は凸形状を呈している。この状態は、図２に示すように中心部と端部とで膜厚に差を有する。この膜厚の差から、溶媒の存在量に場所依存性が生じる。つまり、中央部に存在する溶媒の絶対量と、端部に存在する溶媒の絶対量は、膜厚の差に比例し、全体的に濃度は同一であるが、存在する溶媒の量は両者では異なる。さらに、溶媒の乾燥は、膜厚の薄い端部から進行するため、溶媒の減少度は、端部のほうが大きくなる。このため、塗工液の内部では、溶媒の減少度の差による溶媒の濃度勾配が形成され、この濃度勾配を減少させる方向に塗工液の内部では溶媒が移動する。もし、この場合、溶媒の揮発速度が速いことから大きな濃度勾配が形成される場合は、端部への溶媒の移動量が多くなり、これに伴い溶質の移動量も多くなり、結果的に凹形状に塗工液は乾燥する。しかし、粘性が低く、高沸点の塗工液の場合は、溶媒の揮発速度が遅く緩やかに乾燥が進行するため、濃度勾配が形成されにくく凸形状を保持したまま乾燥することが多い。このことから、凸形状および凹形状に形成される要因は、塗工液の溶媒の揮発速度の違いに依存していることが示唆される。そこで、本発明においては、溶媒の揮発速度を状況に応じて制御することにより吐出法により形成された機能層の平坦化を実現する。 Therefore, the reason why the functional layer is formed by the discharge method will be described below because of the shape as shown in FIG. 2 and the reason as shown in FIG. First, the shape of the coating liquid immediately after being applied by the discharge method has a convex shape. In this state, as shown in FIG. 2, there is a difference in film thickness between the central portion and the end portion. From this difference in film thickness, location dependence occurs in the amount of solvent present. In other words, the absolute amount of the solvent present in the central portion and the absolute amount of the solvent present in the end portion are proportional to the difference in film thickness, and the overall concentration is the same. Different. Furthermore, since the drying of the solvent proceeds from the end where the film thickness is thin, the degree of decrease in the solvent is greater at the end. For this reason, a solvent concentration gradient is formed inside the coating solution due to the difference in the degree of solvent reduction, and the solvent moves in the coating solution in the direction of decreasing the concentration gradient. In this case, if a large concentration gradient is formed due to the high volatilization rate of the solvent, the amount of movement of the solvent to the end portion increases, and accordingly, the amount of movement of the solute also increases, resulting in a depression. The coating liquid dries into shape. However, in the case of a coating liquid having a low viscosity and a high boiling point, the solvent volatilization rate is slow and the drying proceeds slowly, so that a concentration gradient is hardly formed and the coating liquid is often dried while maintaining a convex shape. This suggests that the factors forming the convex shape and the concave shape depend on the difference in the volatilization rate of the solvent of the coating liquid. Therefore, in the present invention, the functional layer formed by the discharge method is planarized by controlling the volatilization rate of the solvent according to the situation.
ここで、本発明で用いている平坦化とは、以下の式により表される場合をいうこととする。図１、図２および図３に示すように、形成された機能層の中心の膜厚をＤ１とし、中心から端までの幅の中心から３／４の位置の膜厚をＤ２とした場合、両者の関係が、
｜Ｄ１−Ｄ２｜≦Ｄ１／１０
の範囲内にある場合を平坦と定義する。
Here, the planarization used in the present invention refers to a case represented by the following expression. As shown in FIG. 1, FIG. 2 and FIG. 3, when the film thickness at the center of the formed functional layer is D1, and the film thickness at the
| D1-D2 | ≦ D1 / 10
A case in the range is defined as flat.
図２および図３においては、上記式の範囲外にある場合を図示したものであり、図２の凸形状の場合は、Ｄ１＞Ｄ２であることより、両者の関係は、
Ｄ１−Ｄ２＞Ｄ１／１０
の範囲内にある。一方、図３に示す凹形状の場合は、Ｄ１＜Ｄ２であるため、両者の関係は、
Ｄ２−Ｄ１＞Ｄ１／１０
の範囲内にあるといえる。
2 and 3 illustrate the case where it is outside the range of the above formula. In the case of the convex shape of FIG. 2, since D1> D2, the relationship between the two is
D1-D2> D1 / 10
It is in the range. On the other hand, in the case of the concave shape shown in FIG. 3, since D1 <D2, the relationship between the two is
D2-D1> D1 / 10
It can be said that it is in the range.
本発明においては、上記凸形状または凹形状の両方の場合に、平坦化を可能とする機能性素子の製造方法およびその製造に用いる製造装置について以下、詳細に説明する。 In the present invention, in the case of both the convex shape and the concave shape, a functional element manufacturing method capable of flattening and a manufacturing apparatus used for the manufacturing will be described in detail below.
（機能性素子の製造方法）
まず、平坦化を実現する本発明の機能性素子の製造方法について説明する。本発明の機能性素子の製造方法は、溶媒を含む機能層形成用塗工液を基材上に塗布した後、乾燥させて固化させる乾燥工程を有する機能性素子の製造方法において、製造される機能層の平坦性を得るために、予め製造された機能層の形状を検査し、中心部が凸形状の場合は、前記乾燥工程における溶媒の揮発速度を速くし、中心部が凹形状の場合は、前記乾燥工程における溶媒の揮発速度を遅くするように制御することを特徴とする。
(Method for producing functional element)
First, a method for manufacturing a functional element of the present invention that realizes planarization will be described. The method for producing a functional element of the present invention is produced in a method for producing a functional element having a drying step in which a functional layer-forming coating solution containing a solvent is applied on a substrate and then dried and solidified. In order to obtain the flatness of the functional layer, the shape of the functional layer manufactured in advance is inspected, and when the central part is convex, the volatilization rate of the solvent in the drying step is increased, and the central part is concave Is characterized by controlling so as to slow down the volatilization rate of the solvent in the drying step.
このような特徴を有する本発明の機能性素子の製造方法は、形成された形状が上述のような凸形状または、凹形状である場合にそれらの形状を平坦化するものである。このような平坦化を実現する本発明の製造方法においては、一般的には、まず、基材上の所定の位置に機能層形成用塗工液を塗布する塗布工程が行われる。ここで、この工程における塗布法が吐出法である場合には、吐出させた塗工液の過剰な濡れ広がりを防止するため、予め、基材上に隔壁または、濡れ性の差によるパターン等を形成し、基材を調製する基材調製工程を塗布工程の前に行う場合がある。次いで、塗布工程後に塗布された機能層形成用塗工液を乾燥させて固化させる乾燥工程が行われる。本発明の特徴である機能層の平坦化は、この乾燥工程の際に行われ、この平坦化を伴う乾燥工程を経ることにより平坦化された機能層を得ることができる。 The method for producing a functional element of the present invention having such characteristics flattens the shape when the formed shape is a convex shape or a concave shape as described above. In the production method of the present invention that realizes such flattening, generally, first, an application step of applying a functional layer forming coating solution to a predetermined position on a substrate is performed. Here, when the coating method in this step is a discharge method, in order to prevent excessive wetting spread of the discharged coating liquid, a partition or a pattern due to a difference in wettability is previously formed on the substrate. There is a case where the base material preparation step of forming and preparing the base material is performed before the coating step. Subsequently, the drying process which dries and solidifies the functional layer forming coating liquid applied after the applying process is performed. The planarization of the functional layer, which is a feature of the present invention, is performed during the drying step, and a planarized functional layer can be obtained through the drying step accompanied by the planarization.
本発明においては、上述した平坦化を伴う乾燥工程が本発明における特徴部分であるため、まずは乾燥工程について説明し、その後、他の工程について説明することとする。 In the present invention, since the drying process with flattening described above is a characteristic part of the present invention, the drying process will be described first, and then the other processes will be described.
１．乾燥工程
本工程は、基材上に塗布された機能層形成用塗工液を乾燥、固化させることにより機能層を形成する工程である。本工程においては、凸形状および凹形状の両方の形状を平坦化の対象とし、各々の形状によりその平坦化の方法が異なるため、以下、各形状ごとに平坦化を伴う乾燥工程について説明する。
1. Drying step This step is a step of forming a functional layer by drying and solidifying the functional layer-forming coating solution applied on the substrate. In this step, both the convex shape and the concave shape are targeted for flattening, and the flattening method differs depending on the shape. Therefore, the drying step with flattening will be described below for each shape.
Ａ． 凸形状の場合
本発明において凸形状とは、特に限定されるものではないが、機能層の中心の膜厚をＤ１とし、中心から端までの幅の中心から３／４の位置の膜厚をＤ２とした場合、Ｄ１＞Ｄ２から、両者の関係が、
Ｄ１−Ｄ２＞Ｄ１／１０
の範囲内にある場合をいう。
A. Case of Convex Shape In the present invention, the convex shape is not particularly limited, but the film thickness at the center of the functional layer is D1, and the film thickness at a
D1-D2> D1 / 10
If it is within the range.
形成された機能層が上記式の範囲内にある凸形状に形成される理由は、上述するように溶媒の揮発速度が遅いことに起因する。そこで、凸形状に形成されるおそれがある機能層を平坦化する方法としては、溶媒の揮発速度を速くすることにより平坦化を実施する。 The reason why the formed functional layer is formed in a convex shape within the range of the above formula is that the volatilization rate of the solvent is slow as described above. Therefore, as a method of flattening a functional layer that may be formed in a convex shape, flattening is performed by increasing the volatilization rate of the solvent.
本発明において揮発速度を速くする方法としては、溶媒の蒸気圧が平衡状態に到達することを回避することが可能な方法であれば特に限定されるものではない。例えば、揮発溶媒の飽和を防止する方法、圧力を降下させる方法、熱を加える方法等が挙げられる。これらの方法はいずれも溶媒の蒸気圧に影響を与え溶媒の揮発速度を促進させることを可能とする。また、この中でも特に、揮発溶媒の飽和を防止する方法であることが好ましい。具体的に揮発溶媒の飽和を防止する方法としては、送風により塗工液表面から揮発する溶媒を拡散させる方法や、塗布法により塗布する際に塗布基材の移動速度を速める等の方法が挙げられる。中でも、送風により揮発溶媒を拡散させ溶媒の飽和を防止する方法であることが好ましい。この方法が最も効果が高く、緻密なパターンを有する場合であっても、いずれのパターンにもムラの少ない均一な平坦性を保持させることができるからである。 In the present invention, the method for increasing the volatilization rate is not particularly limited as long as the vapor pressure of the solvent can avoid reaching the equilibrium state. For example, a method for preventing saturation of a volatile solvent, a method for lowering pressure, a method for applying heat, and the like can be mentioned. Any of these methods can affect the vapor pressure of the solvent and accelerate the volatilization rate of the solvent. Of these, the method for preventing the saturation of the volatile solvent is particularly preferable. Specific methods for preventing the saturation of the volatile solvent include a method of diffusing the solvent that volatilizes from the surface of the coating liquid by air blowing, and a method of increasing the moving speed of the coating substrate when coating by the coating method. It is done. Among these, a method of preventing the saturation of the solvent by diffusing the volatile solvent by blowing air is preferable. This is because this method is most effective, and even if it has a dense pattern, uniform flatness with little unevenness can be maintained in any pattern.
さらに、本発明においては、上記揮発速度を速くする方法を単独または組み合わせることにより、より一層溶媒の揮発速度を促進することができる。種々の組合せの中でも、前記送風に加え、加熱を同時に行う方法が好ましい。これは、塗布法の中でも吐出法を用いて機能層を形成する場合には、ノズル口への塗工液の付着を防止するため高沸点の塗工液が用いられることから、ある程度加熱を行わなければ溶媒の揮発を促進することは難しいからである。さらに、加熱により揮発した溶媒が雰囲気中で飽和状態に達し揮発速度が停滞することを防止するため、上記送風を組合せることにより、揮発速度をより一層促進させることが可能となるからである。 Furthermore, in this invention, the volatilization rate of a solvent can be accelerated | stimulated further by combining the method of making the said volatilization rate high individually or in combination. Among various combinations, a method in which heating is simultaneously performed in addition to the air blowing is preferable. This is because when a functional layer is formed using the discharge method among the coating methods, a coating solution with a high boiling point is used to prevent the coating solution from adhering to the nozzle opening, and thus heating is performed to some extent. This is because it is difficult to promote volatilization of the solvent without it. Furthermore, in order to prevent the solvent volatilized by heating from reaching a saturated state in the atmosphere and stagnation of the volatilization rate, it is possible to further accelerate the volatilization rate by combining the above air blowing.
Ｂ． 凹形状の場合
本発明において凹形状とは、特に限定されるものではないが、機能層の中心の膜厚をＤ１とし、中心から端までの幅の中心から３／４の位置の膜厚をＤ２とした場合、Ｄ１＜Ｄ２から、両者の関係が、
Ｄ２−Ｄ１＞Ｄ１／１０
の範囲内にある場合をいう。
B. In the case of the concave shape In the present invention, the concave shape is not particularly limited, but the film thickness at the center of the functional layer is D1, and the film thickness at the
D2-D1> D1 / 10
If it is within the range.
上記式の範囲内にある凹形状の機能層は、溶媒の揮発速度が不適当に高速であるために乾燥途中に、周辺部へ溶媒が集中し、これに伴い溶質も周辺部へ移動することにより凹形状に機能層形成用塗工液が乾燥することにより形成される。 The concave-shaped functional layer within the range of the above formula has an inappropriately high solvent volatilization rate, so the solvent concentrates on the periphery during drying, and the solute moves to the periphery along with this. Thus, the functional layer forming coating solution is formed into a concave shape by drying.
このような凹形状の場合においては、溶媒の揮発速度を遅くすることにより平坦化を可能とする。揮発速度を遅くする方法としては、揮発溶媒を雰囲気中に過度に充満させ溶媒の揮発を抑制する方法や、加圧、冷却等が挙げられる。具体的な方法として、密閉状態の中で多少の隙間を調製しながら乾燥させる方法や、圧力を付加する方法等が挙げられる。 In the case of such a concave shape, flattening is enabled by slowing the volatilization rate of the solvent. Examples of the method for slowing the volatilization rate include a method of suppressing the volatilization of the solvent by excessively filling the atmosphere with a volatile solvent, and pressurization and cooling. Specific methods include a method of drying while preparing some gaps in a sealed state, a method of applying pressure, and the like.
このような方法により形成された機能層の平坦化を実現することができる。 The planarization of the functional layer formed by such a method can be realized.
２．その他の工程
本発明においては、上記乾燥工程の前工程として、一般的には、基材調製工程、塗布工程等が行われる。以下、これらの工程について簡単に説明する。
2. Other Steps In the present invention, generally, a substrate preparation step, a coating step, and the like are performed as a pre-step of the drying step. Hereinafter, these steps will be briefly described.
Ａ． 基材調製工程
本発明においては、塗布法の中でも特に吐出法により機能層を形成することが好ましい。また、吐出法により機能層を形成した場合には、粘性が低い塗工液が用いられる。従って、このような塗工液が基材上に塗布されると、塗工液の粘性の低さから過剰に濡れ広がることがある。そこで、このような塗工液の過剰な濡れ広がりを防止する方法を予め基材に施すことが好ましい。このような方法としては、隔壁を設置し塗工液の進行を防止する方法や親液性および撥液性の濡れ性の差によるパターンが形成されたパターン形成層を基材上に設ける方法等がある。本発明における基材調製工程においては、このような隔壁や濡れ性の差を有するパターン形成層が基材上に形成される。
A. Base material preparation process In this invention, it is preferable to form a functional layer by the discharge method especially among the apply | coating methods. In addition, when the functional layer is formed by a discharge method, a coating liquid having a low viscosity is used. Therefore, when such a coating solution is applied onto a substrate, it may spread excessively due to the low viscosity of the coating solution. Therefore, it is preferable to previously apply a method for preventing such excessive spreading of the coating liquid to the substrate. Examples of such a method include a method of setting a partition wall to prevent the coating liquid from progressing, a method of providing a pattern forming layer on which a pattern is formed due to a difference in lyophilic and liquid-repellent wettability, etc. There is. In the substrate preparation step in the present invention, such a partition and a pattern forming layer having a difference in wettability are formed on the substrate.
以下、上記隔壁および濡れ性の差を有するパターン形成層について説明する。 Hereinafter, the pattern forming layer having the partition wall and the difference in wettability will be described.
（１） 隔壁
本発明における隔壁とは、機能層形成用塗工液の濡れ広がりを、隔壁側面または表面にて食い止めることができるものである。このような隔壁としては、例えば、断面形状が四角形状、Ｔ字形状、逆テーパ形状等のものを挙げることができる。さらに、より効果的に塗工液の濡れ広がりを防止するために、撥液性を保持させた隔壁としてもよい。このような隔壁は、隔壁自体を撥液性を保持する材料から形成する方法や、表面に撥液性処理を施し隔壁表面に撥液性を保持させる方法等により形成することが可能である。
(1) Partition Wall The partition wall in the present invention is capable of stopping the wetting and spreading of the functional layer forming coating solution on the side surface or the surface of the partition wall. Examples of such a partition include those having a cross-sectional shape of a quadrangle, a T-shape, a reverse taper shape, and the like. Furthermore, in order to more effectively prevent the coating liquid from spreading out, it may be a partition wall that retains liquid repellency. Such a partition can be formed by a method of forming the partition itself from a material that retains liquid repellency, a method of applying a liquid repellency treatment to the surface, and retaining the liquid repellency on the surface of the partition.
（２） パターン形成層
本発明においては、上記隔壁を設置し塗工液の過剰な濡れ広がりを防止する方法の他に、基材表面に塗工液と良好な濡れ性を有する親液性領域と、塗工液との濡れ性が悪い撥液性領域とのパターンが形成されたパターン形成層を設けることにより、撥液性領域への塗工液の濡れ広がりを防止し、パターニング精度を向上させる方法がある。このようなパターン形成層の形成方法としては、親液性が要求される領域に親液性の表面処理を施す方法や、エネルギー照射により表面の濡れ性が変化する濡れ性変化層を基材上に形成し、エネルギーのパターン照射により濡れ性の差によるパターンを形成する方法等が挙げられる。
(2) Pattern forming layer In the present invention, in addition to the method of setting the partition wall and preventing excessive wetting and spreading of the coating liquid, a lyophilic region having good wettability with the coating liquid on the substrate surface And a pattern-forming layer with a pattern with a liquid repellent area with poor wettability with the coating liquid prevents the coating liquid from spreading into the liquid repellent area and improves patterning accuracy There is a way to make it. As a method of forming such a pattern forming layer, a method of applying a lyophilic surface treatment to an area where lyophilicity is required, or a wettability changing layer in which the wettability of the surface is changed by energy irradiation on a substrate. And a method of forming a pattern based on a difference in wettability by energy pattern irradiation.
Ｂ．塗布工程
本発明においては、上記基材調製工程の後に塗布工程が行われる。この塗布工程とは、基材上の所定の位置に、塗布法により機能層形成用塗工液をパターン状に塗布する工程である。以下、本工程について説明する。
B. Application | coating process In this invention, an application | coating process is performed after the said base material preparation process. This coating step is a step of applying a functional layer forming coating solution in a pattern to a predetermined position on the substrate by a coating method. Hereinafter, this step will be described.
（１） 塗布法
本発明は、凸形状または凹形状に形成されるおそれがある機能層を平坦化することを主目的とする発明である。従って、塗布法としては、機能層を凸形状または凹形状に形成する場合がある塗布法であれば特に限定されない。具体的には、印刷法、ディッピング法、吐出法を挙げることができる。中でも、吐出法であることが好ましい。吐出法は、その塗布方法から機能層が上記形状に形成されるおそれが大きいからである。さらに、吐出法の中でも、インクジェット法であることが好ましい。インクジェット法は、一般的に汎用されている吐出法であり、材料効率に優れ、製造工程が短い等製造効率上有利であるからである。
(1) Coating method The present invention is an invention whose main purpose is to flatten a functional layer that may be formed in a convex shape or a concave shape. Therefore, the coating method is not particularly limited as long as the functional layer may be formed in a convex shape or a concave shape. Specific examples include a printing method, a dipping method, and a discharge method. Among these, the discharge method is preferable. This is because the ejection method has a high possibility that the functional layer is formed in the above shape from the coating method. Further, among the discharge methods, an inkjet method is preferable. This is because the ink-jet method is a discharge method that is generally used and is advantageous in terms of manufacturing efficiency, such as excellent material efficiency and a short manufacturing process.
（２） 機能層形成用塗工液
本発明における機能層とは、発光層、着色層および色変換層等を挙げることができ、これら各層を形成する際の塗工液が本発明で言う機能層形成用塗工液となる。
(2) Coating liquid for forming functional layer Examples of the functional layer in the present invention include a light emitting layer, a colored layer, a color conversion layer, and the like, and the function that the coating liquid in forming these layers refers to in the present invention. It becomes a coating liquid for layer formation.
また、インクジェット法により機能層を形成する場合には、機能層形成用塗工液としては、インクジェット法に適したものが用いられる。このようなインクジェット法に用いる塗工液の性質としては、溶媒を含み、粘性が低く、高沸点であること等が挙げられる。上記性質を有する機能層形成用塗工液とすることにより、ノズル口から速やかに滞りなく塗工液を吐出させることができ、かつノズル内壁への塗工液の残存を防止し、塗工液の側面からインクジェット法の塗布精度を向上させることができるからである。 Moreover, when forming a functional layer by the inkjet method, what is suitable for the inkjet method is used as a coating liquid for functional layer formation. The properties of the coating liquid used in such an ink jet method include a solvent, a low viscosity, and a high boiling point. By using the coating liquid for forming a functional layer having the above properties, the coating liquid can be quickly discharged from the nozzle opening without stagnation, and the coating liquid can be prevented from remaining on the inner wall of the nozzle, This is because the application accuracy of the ink jet method can be improved from the side face.
３．機能層
本発明の機能性素子の製造方法により形成される機能層としては、ＥＬ素子の発光層、ＣＦの着色層または色変換フィルターの色変換層等が挙げられる。ここで、色変換フィルターとは、例えば、発光部から青色または白色の発光を受けた際に、多数色、例えば赤色、緑色、および青色の３原色に色を変換することができる色変換層を有するフィルターを示すものであり、必要に応じて色補正用のＣＦを有するものであってもよい。
3. Functional layer Examples of the functional layer formed by the method for producing a functional element of the present invention include a light emitting layer of an EL element, a CF colored layer, a color conversion layer of a color conversion filter, and the like. Here, the color conversion filter is, for example, a color conversion layer that can convert colors into three primary colors such as red, green, and blue when receiving blue or white light emission from the light emitting unit. A filter having a CF for color correction as necessary.
上記各素子は、中心部と端部との膜厚の差が上述の範囲内に形成された各機能層を有することにより、素子特性が向上し、高精細な発色を可能とし、また、ＥＬ素子においては素子寿命を伸長させる効果を得ることができる。 Each of the above elements has each functional layer having a difference in film thickness between the center and the end within the above range, thereby improving element characteristics and enabling high-definition color development. In the element, an effect of extending the element life can be obtained.
（機能性素子の製造装置）
次に、本発明の機能性素子の製造装置について説明する。本発明の機能性素子の製造装置は、吐出法により塗工液を塗布する塗布手段と、前記塗布手段により塗布された塗工液を送風しながら乾燥させる乾燥手段とを有することを特徴とする。
(Functional device manufacturing equipment)
Next, the functional device manufacturing apparatus of the present invention will be described. The apparatus for producing a functional element of the present invention includes an application unit that applies a coating liquid by a discharge method, and a drying unit that dries the coating liquid applied by the application unit while blowing air. .
上記製造装置により、送風を伴いながら機能層を乾燥させることができ機能層の平坦化を実現することが可能となる。これは、送風により揮発する溶媒が雰囲気中に拡散されるため、溶媒の蒸気圧が平衡状態に到達することが抑制され、溶媒の揮発速度が向上する作用が及ぼされるからである。以下、本発明の製造装置の各手段について説明する。 With the manufacturing apparatus, the functional layer can be dried while air is blown, and the functional layer can be flattened. This is because the solvent that volatilizes by blowing is diffused into the atmosphere, so that the vapor pressure of the solvent is prevented from reaching an equilibrium state, and the effect of increasing the volatilization rate of the solvent is exerted. Hereinafter, each means of the manufacturing apparatus of the present invention will be described.
１．塗布手段
本発明における塗布手段としては、機能層形成用塗工液を吐出させて塗布する吐出装置であれば特に限定はされない。その中でも、インクジェット装置であることが好ましい。インクジェット装置は、吐出装置の中でも最も汎用されている装置であり、塗布手段として製造効率に優れ、短い製造工程で塗布することを可能とするからである。
1. Coating means The coating means in the present invention is not particularly limited as long as it is a discharge device that discharges and applies a functional layer forming coating solution. Among these, an inkjet device is preferable. This is because the ink jet device is the most widely used device among the discharge devices, and is excellent in manufacturing efficiency as a coating means and can be applied in a short manufacturing process.
２．乾燥手段
本発明における乾燥手段は、送風しながら乾燥させる乾燥手段である。このような乾燥手段に用いる送風装置としては、揮発溶媒の飽和を抑制させるものであれば特に限定はされない。このような送風装置としては、例えば、薄く平板状に噴出させた空気を一定方向に移動させながら送風するエアナイフ方式、上面から空気を吹き付けるダウンフロー方式、揮発溶媒を吸引するバキューム方式等が挙げられる。その中でもエアナイフ方式またはダウンフロー方式による送風装置であることが好ましい。これらは、風量の強度調節が可能なため、要求される平坦性の度合いに応じて柔軟に対応することができるからである。さらに、空気を基材に吹き付け揮発溶媒の拡散を図る方法であることから、基材の隅々にまで空気が行き渡り、入り組んだ緻密なパターンを有する機能層の場合においても、パターンごとのムラが少なく、均一な平坦化を可能とするからである。
2. Drying means The drying means in the present invention is a drying means for drying while blowing air. The blower used for such drying means is not particularly limited as long as it suppresses the saturation of the volatile solvent. Examples of such a blower include an air knife system that blows air while moving thinly ejected air in a flat plate shape, a downflow system that blows air from the upper surface, a vacuum system that sucks volatile solvent, and the like. . Among these, it is preferable that it is a blower by an air knife system or a down flow system. This is because the strength of the air volume can be adjusted, so that it is possible to flexibly cope with the required flatness. Furthermore, since it is a method of spraying air onto the base material to diffuse the volatile solvent, even in the case of a functional layer having an intricate and dense pattern where air spreads to every corner of the base material, there is unevenness for each pattern. This is because there is little and uniform flattening is possible.
さらに、本発明においては、上記送風装置に加え加熱装置を組み合わせた乾燥手段とすることが好ましい。これは、加熱装置により送風および加熱を同時に行うことにより、吐出法特有に用いられる高沸点な塗工液の溶媒の揮発速度を効果的に促進することができるからである。このような加熱装置としては、機能層形成用塗工液の温度を容易に上昇させ、乾燥、固化させることが可能であるものならば特に限定されない。従って、一般的に用いられている加熱装置等を使用することができ、具体的には、オーブン、遠赤外線ヒーター、ホットプレート等が挙げられる。その中でも、ホットプレートまたは遠赤外線ヒーターによる加熱装置が好ましい。ホットプレートは、基材の下側から直接熱を伝導させて乾燥させる装置であるため、熱効率に優れ、かつ加熱ムラの少ない装置であるからである。また、遠赤外線ヒーターは深達力が高く、機能層内部まで均一に加熱することが可能であるからである。 Furthermore, in this invention, it is preferable to set it as the drying means which combined the heating apparatus with the said air blower. This is because the volatilization rate of the solvent of the high-boiling coating liquid used peculiar to the discharge method can be effectively promoted by simultaneously performing blowing and heating with the heating device. Such a heating device is not particularly limited as long as it can easily raise the temperature of the functional layer forming coating solution, and can be dried and solidified. Therefore, a commonly used heating device or the like can be used, and specific examples include an oven, a far infrared heater, a hot plate, and the like. Among them, a heating device using a hot plate or a far infrared heater is preferable. This is because the hot plate is a device that conducts heat directly from the lower side of the substrate and dries it, so that it is excellent in thermal efficiency and has little heating unevenness. Further, the far infrared heater has a high depth penetration power and can uniformly heat the inside of the functional layer.
このような送風をしながら乾燥させる乾燥手段の製造装置の例を図示したものが図４および図５である。以下、両図について具体的に説明する。 FIG. 4 and FIG. 5 illustrate an example of a manufacturing apparatus for drying means that dries while blowing air. Hereinafter, both figures will be described in detail.
図４は、前記送風しながら乾燥させる乾燥手段における送風装置がエアナイフ方式である一例の概略斜視図である。具体的には、薄く平面状の空気１を噴出させるエアナイフ２と、前記エアナイフ２が一定方向に移動しながら揮発溶媒の拡散を行う際に、その移動を支持するスライダー３と、吐出法により機能層形成用塗工液が塗布された基材４を下側から加熱する熱源５とを示している。少なくともこれらの構成を有する装置により、溶媒の揮発速度を制御しながら乾燥工程を行うことができ、容易に機能層の平坦化を可能とする。
FIG. 4 is a schematic perspective view of an example in which the blowing device in the drying means for drying while blowing air is an air knife system. Specifically, an
さらに、図５には製造装置の他の例としてダウンフロー方式による製造装置を図示している。具体的には、上面から目的対象物の全面に空気を吹き付けるダウンフロー発生装置１１と、前記ダウンフロー発生装置１１から発生させた空気１２が、吐出法により機能層形成用塗工液が塗布された状態の基材４に吹き付けられ、さらに前記基材４を加熱する熱源５とを図示している。
Further, FIG. 5 shows a downflow type manufacturing apparatus as another example of the manufacturing apparatus. Specifically, the
３．機能性素子
上記本発明の機能性素子の製造装置は、種々の機能性素子の製造に用いることが可能である。しかしながら、中でもＥＬ素子の発光層、ＣＦの着色層または色変換フィルターの色変換層を製造する際に用いられる製造装置であることが好ましい。これは当該製造装置により上記各機能層を形成することにより、機能層の中心部および端部の膜厚の差が好適に小さい平坦化された機能層を得ることができ、ＥＬ素子、ＣＦまたは色変換フィルターとして用いることにより、素子特性が向上し、高精細な発色が可能となるからである。
3. Functional Device The functional device manufacturing apparatus of the present invention can be used for manufacturing various functional devices. However, among these, it is preferable that the manufacturing apparatus is used when manufacturing a light emitting layer of an EL element, a CF colored layer, or a color conversion layer of a color conversion filter. By forming each functional layer with the manufacturing apparatus, a planarized functional layer in which the difference in film thickness between the central portion and the end portion of the functional layer is suitably small can be obtained. This is because by using it as a color conversion filter, the device characteristics are improved and high-definition color development is possible.
（機能性素子）
本発明の機能性素子は、基材と、前記基材上に形成された、塗工液との接触角が小さい濡れ性を呈する親液性領域および塗工液との接触角が上記親液性領域よりも大きい濡れ性を呈する撥液性領域を有するパターン形成層と、前記パターン形成層の親液性領域上に形成された機能層とを少なくとも有する機能性素子において、前記機能層は、機能層の中心の膜厚をＤ１とし、中心から端までの幅の中心から３／４の位置の膜厚をＤ２とした場合、
｜Ｄ１−Ｄ２｜≦Ｄ１／１０
の範囲内の平坦性を有することを特徴とする。
(Functional elements)
In the functional element of the present invention, the contact angle between the base material and the lyophilic region that is formed on the base material and exhibits a wettability with a small contact angle with the coating liquid and the coating liquid is the above lyophilic liquid. In the functional element having at least a pattern forming layer having a liquid-repellent region exhibiting greater wettability than the functional region, and a functional layer formed on the lyophilic region of the pattern forming layer, the functional layer includes: When the film thickness at the center of the functional layer is D1, and the film thickness at a
| D1-D2 | ≦ D1 / 10
It has the flatness in the range.
以下、本発明の機能性素子の各構成について説明する。 Hereafter, each structure of the functional element of this invention is demonstrated.
１．機能層
本発明の機能層は、上述したように中心の膜厚Ｄ１と、中心から端までの幅の３／４の位置の膜厚Ｄ２とが、上記式の範囲内にあることを特徴とする。このように機能層の中心部と端部との膜厚の差が小さい機能層とすると、例えばＥＬ素子の発光層、ＣＦの着色層または色変換フィルターの色変換層として本発明の機能層を用いた際、高精細な発色を可能とする等の利点が得られる。
1. Functional layer The functional layer of the present invention is characterized in that, as described above, the thickness D1 at the center and the thickness D2 at a
２．パターン形成層
本発明におけるパターン形成層とは、塗工液との接触角が小さい濡れ性を呈する親液性領域および塗工液との接触角が上記親液性領域よりも大きい濡れ性を呈する撥液性領域とを有する層である。このようなパターン形成層としては、濡れ性の差によるパターンが形成されているものであれば特に限定はされないが、本発明においては、光触媒の作用からエネルギー照射により濡れ性が変化する性質を有する濡れ性変化層を用いて形成されていることが好ましい。このような濡れ性変化層は、親液性および撥液性のパターンに応じてエネルギーをパターン照射するのみで、濡れ性変化層上に濡れ性に差を有するパターンを容易に形成することができるからである。
2. Pattern-forming layer The pattern-forming layer in the present invention exhibits a lyophilic region exhibiting a wettability with a small contact angle with the coating solution and a wettability with a contact angle with the coating solution being greater than the lyophilic region. A layer having a liquid repellent region. Such a pattern-forming layer is not particularly limited as long as a pattern due to a difference in wettability is formed, but in the present invention, the wettability is changed by energy irradiation due to the action of a photocatalyst. It is preferably formed using a wettability changing layer. Such a wettability changing layer can easily form a pattern having a difference in wettability on the wettability changing layer only by pattern irradiation with energy according to the lyophilic and lyophobic patterns. Because.
さらに、濡れ性変化層の態様として、濡れ性変化層自体に光触媒が含有されている光触媒含有層の場合と、光触媒が含有されていない場合とがある。いずれもパターン形成層に用いることが可能であるが、光触媒含有層を用いた場合は、光触媒含有層に直接エネルギーをパターン照射するのみで、光触媒含有層に濡れ性の差によるパターンを形成することができることから製造効率上有利である。一方、光触媒を含有しない場合は、機能性素子として用いた場合に、光触媒の半永久的な作用による経時劣化が回避できることを利点とする。以下、パターン形成層として使用可能な光触媒を含有しない濡れ性変化層と、光触媒を含有する光触媒含有層とについて詳細に説明する。 Furthermore, as an aspect of the wettability changing layer, there are a photocatalyst containing layer in which the photocatalyst is contained in the wettability changing layer itself and a case in which no photocatalyst is contained. Any of them can be used for the pattern formation layer, but when a photocatalyst-containing layer is used, a pattern based on a difference in wettability can be formed on the photocatalyst-containing layer only by direct pattern irradiation of the photocatalyst-containing layer. This is advantageous in terms of production efficiency. On the other hand, when it does not contain a photocatalyst, when used as a functional element, it is advantageous that deterioration with time due to the semipermanent action of the photocatalyst can be avoided. Hereinafter, the wettability changing layer containing no photocatalyst that can be used as the pattern forming layer and the photocatalyst containing layer containing the photocatalyst will be described in detail.
Ａ． 濡れ性変化層
パターン形成層を構成する濡れ性変化層は、光触媒の作用により表面の濡れ性が変化する層であれば特に限定されるものではないが、一般的にはエネルギーの照射に伴う光触媒の作用により、その濡れ性変化層表面における液体との接触角が低下するように濡れ性が変化する層であることが好ましい。また、光触媒を活性化させるエネルギーを透過させる材料である必要がある。
A. Wettability change layer The wettability change layer constituting the pattern forming layer is not particularly limited as long as the wettability of the surface is changed by the action of the photocatalyst, but in general, the photocatalyst accompanying the irradiation of energy. It is preferable that the wettability change layer is such that the contact angle with the liquid on the wettability changing layer surface is reduced by the action of. Moreover, it is necessary to be a material that transmits energy for activating the photocatalyst.
このように、露光（本発明においては、光が照射されたことのみならず、エネルギーが照射されたことをも意味するものとする。）により液体との接触角が低下するように濡れ性が変化する濡れ性変化層とすることにより、エネルギーのパターン照射を行うことにより容易に濡れ性をパターン状に変化させ、液体との接触角の小さい親液性領域のパターンを形成することが可能となり、この親液性領域に機能層形成用塗工液を付着させることにより、機能層を容易に形成することができる。 In this way, the wettability is reduced so that the contact angle with the liquid is reduced by exposure (in the present invention, not only light is irradiated but also energy is applied). By changing the wettability changing layer, it becomes possible to easily change the wettability into a pattern by irradiating energy pattern and form a pattern of lyophilic region with a small contact angle with the liquid. The functional layer can be easily formed by attaching a functional layer forming coating solution to the lyophilic region.
ここで、親液性領域とは、液体との接触角が小さい領域であり、機能層形成用塗工液、例えば、機能性素子がＥＬ素子であれば発光層を形成する発光層形成用塗工液、機能性素子がＣＦであれば、画素部（着色層）着色用の塗工液等に対する濡れ性の良好な領域をいうこととする。また、撥液性領域とは、液体との接触角が大きい領域であり、上述の機能層形成用塗工液に対する濡れ性が悪い領域をいうこととする。 Here, the lyophilic region is a region having a small contact angle with the liquid, and is a functional layer forming coating solution, for example, a light emitting layer forming coating that forms a light emitting layer if the functional device is an EL device. If the working fluid and the functional element are CF, it means a region having good wettability with respect to the coating liquid for coloring the pixel portion (colored layer). Further, the liquid repellent region is a region having a large contact angle with the liquid, and refers to a region having poor wettability with respect to the functional layer forming coating liquid.
上記濡れ性変化層は、露光していない部分、すなわち撥液性領域においては、塗布される機能層形成用塗工液に対する接触角が３０°以上、好ましくは４０°以上、特に５０°以上の濡れ性を示すことが好ましい。これは、露光していない部分は、本発明においては撥液性が要求される部分であることから、液体との接触角が小さい場合は、撥液性が十分でなく、上記機能層形成用塗工液が残存する可能性が生じるため好ましくないからである。 The wettability changing layer has a contact angle with respect to the applied functional layer forming coating solution of 30 ° or more, preferably 40 ° or more, particularly 50 ° or more in the unexposed portion, that is, the liquid repellent region. It is preferable to show wettability. This is because the non-exposed part is a part that requires liquid repellency in the present invention, and therefore, when the contact angle with the liquid is small, the liquid repellency is not sufficient, and the functional layer forming This is because the coating liquid may remain, which is not preferable.
また、上記濡れ性変化層は、露光すると液体との接触角が低下して、塗布される機能層形成用塗工液に対する接触角が２０°以下、特に、１０°以下となるような層であることが好ましい。露光した部分、すなわち親液性領域における液体との接触角が高いと、この部分での機能層形成用塗工液の広がりが劣る可能性があり、機能層の欠け等の問題が生じる可能性があるからである。 Further, the wettability changing layer is a layer whose contact angle with the liquid is reduced upon exposure, and the contact angle with respect to the applied functional layer forming coating liquid is 20 ° or less, particularly 10 ° or less. Preferably there is. If the contact angle with the exposed part, that is, the liquid in the lyophilic region is high, the spread of the coating liquid for forming the functional layer in this part may be inferior, and problems such as chipping of the functional layer may occur. Because there is.
なお、ここでいう液体との接触角は、種々の表面張力を有する液体との接触角を接触角測定器（協和界面科学（株）製ＣＡ−Ｚ型）を用いて測定（マイクロシリンジから液滴を滴下して３０秒後）し、その結果から、もしくはその結果をグラフにして得たものである。 In addition, the contact angle with the liquid here is measured using a contact angle measuring instrument (Kyowa Interface Science Co., Ltd. CA-Z type) with a liquid having various surface tensions (from the microsyringe to the liquid. 30 seconds after dropping), and the result was obtained or the result was graphed.
また、本発明において上述したような濡れ性変化層を用いた場合、この濡れ性変化層中にフッ素が含有され、さらにこの濡れ性変化層表面のフッ素含有量が、濡れ性変化層に対しエネルギーを照射した際に、上記光触媒の作用によりエネルギー照射前に比較して低下するように上記濡れ性変化層が形成されていてもよい。 Further, when the wettability changing layer as described above is used in the present invention, fluorine is contained in the wettability changing layer, and the fluorine content on the surface of the wettability changing layer is more energy than the wettability changing layer. The wettability changing layer may be formed so as to be lower than that before energy irradiation by the action of the photocatalyst.
このような特徴を有する濡れ性変化層であれば、エネルギーをパターン照射することにより、容易にフッ素の含有量の少ない部分からなるパターンを形成することができる。ここで、フッ素は極めて低い表面エネルギーを有するものであり、このためフッ素を多く含有する物質の表面は、臨界表面張力がより小さくなる。したがって、フッ素の含有量の多い部分の表面の臨界表面張力に比較してフッ素の含有量の少ない部分の臨界表面張力は大きくなる。これはすなわち、フッ素含有量の少ない部分はフッ素含有量の多い部分に比較して親液性領域となっていることを意味する。よって、周囲の表面に比較してフッ素含有量の少ない部分からなるパターンを形成することは、撥液性域内に親液性領域のパターンを形成することとなる。 In the wettability changing layer having such characteristics, a pattern composed of a portion having a small fluorine content can be easily formed by pattern irradiation with energy. Here, fluorine has an extremely low surface energy. Therefore, the surface of a substance containing a large amount of fluorine has a smaller critical surface tension. Therefore, the critical surface tension of the portion having a small fluorine content is larger than the critical surface tension of the surface of the portion having a large fluorine content. This means that the portion with a low fluorine content is a lyophilic region compared to the portion with a high fluorine content. Therefore, forming a pattern composed of a portion having a lower fluorine content than the surrounding surface forms a pattern of a lyophilic region in the liquid repellent region.
したがって、このような濡れ性変化層を用いた場合は、エネルギーをパターン照射することにより、撥液性領域内に親液性領域のパターンを容易に形成することができるので、この親液性領域のみに機能層を形成することが容易に可能となり、低コストで品質の良好な機能性素子とすることができる。 Therefore, when such a wettability changing layer is used, a pattern of the lyophilic region can be easily formed in the lyophobic region by irradiating the pattern with energy. Therefore, it is possible to easily form a functional layer only, and a functional element with good quality can be obtained at low cost.
このような濡れ性変化層に用いられる材料としては、上述した濡れ性変化層の特性、すなわち光触媒の作用により濡れ性が変化する材料で、かつ光触媒の作用により劣化、分解しにくい主鎖を有するものであれば、特に限定されるものではないが、例えば、（１）ゾルゲル反応等によりクロロまたはアルコキシシラン等を加水分解、重縮合して大きな強度を発揮するオルガノポリシロキサン、（２）撥液牲や撥油性に優れた反応性シリコーンを架橋したオルガノポリシロキサン等のオルガノポリシロキサンを挙げることができる。 The material used for such a wettability changing layer is a material whose wettability changing layer has the characteristics described above, that is, a material whose wettability is changed by the action of the photocatalyst, and has a main chain that is not easily deteriorated or decomposed by the action of the photocatalyst. For example, (1) an organopolysiloxane that exhibits high strength by hydrolyzing and polycondensing chloro or alkoxysilane by sol-gel reaction or the like, and (2) liquid repellency. And organopolysiloxanes such as organopolysiloxanes cross-linked with reactive silicones excellent in life and oil repellency.
上記の（１）の場合、一般式：
ＹｎＳｉＸ（４−ｎ）
（ここで、Ｙはアルキル基、フルオロアルキル基、ビニル基、アミノ基、フェニル基またはエポキシ基を示し、Ｘはアルコキシル基、アセチル基またはハロゲンを示す。ｎは０〜３までの整数である。）
で示される珪素化合物の１種または２種以上の加水分解縮合物もしくは共加水分解縮合物であるオルガノポリシロキサンであることが好ましい。なお、ここでＹで示される基の炭素数は１〜２０の範囲内であることが好ましく、また、Ｘで示されるアルコキシ基は、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基であることが好ましい。
In the case of (1) above, the general formula:
Y n SiX (4-n)
(Here, Y represents an alkyl group, a fluoroalkyl group, a vinyl group, an amino group, a phenyl group or an epoxy group, X represents an alkoxyl group, an acetyl group or a halogen. N is an integer from 0 to 3. )
It is preferable that it is the organopolysiloxane which is a 1 type, or 2 or more types of hydrolysis condensate or cohydrolysis condensate of the silicon compound shown by these. Here, the number of carbon atoms of the group represented by Y is preferably in the range of 1 to 20, and the alkoxy group represented by X is a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, or a butoxy group. preferable.
また、バインダとして、特にフルオロアルキル基を含有するポリシロキサンが好ましく用いることができ、具体的には、フルオロアルキルシランの１種または２種以上の加水分解縮合物、共加水分解縮合物が挙げられ、一般にフッ素系シランカップリング剤として知られたものを使用することができる。 As the binder, polysiloxane containing a fluoroalkyl group can be preferably used. Specifically, one or more hydrolyzed condensates and cohydrolyzed condensates of fluoroalkylsilanes can be mentioned. In general, those known as fluorine-based silane coupling agents can be used.
また、上記の（２）の反応性シリコーンとしては、下記一般式で表される骨格をもつ化合物を挙げることができる。 Examples of the reactive silicone (2) include compounds having a skeleton represented by the following general formula.
ただし、ｎは２以上の整数であり、Ｒ１，Ｒ２はそれぞれ炭素数１〜１０の置換もしくは非置換のアルキル、アルケニル、アリールあるいはシアノアルキル基であり、モル比で全体の４０％以下がビニル、フェニル、ハロゲン化フェニルである。また、Ｒ１、Ｒ２がメチル基のものが表面エネルギーが最も小さくなるので好ましく、モル比でメチル基が６０％以上であることが好ましい。また、鎖末端もしくは側鎖には、分子鎖中に少なくとも１個以上の水酸基等の反応性基を有する。 However, n is an integer of 2 or more, R 1, R 2 are each a substituted or unsubstituted alkyl having 1 to 10 carbon atoms, alkenyl, aryl or cyanoalkyl group, the total molar ratio of 40% or less Vinyl, phenyl and phenyl halide. Further, those in which R 1 and R 2 are methyl groups are preferable because the surface energy becomes the smallest, and the methyl groups are preferably 60% or more by molar ratio. In addition, the chain end or side chain has at least one reactive group such as a hydroxyl group in the molecular chain.
また、上記のオルガノポリシロキサンとともに、ジメチルポリシロキサンのような架橋反応をしない安定なオルガノシリコーン化合物を混合してもよい。 Moreover, you may mix the stable organosilicone compound which does not carry out a crosslinking reaction like dimethylpolysiloxane with said organopolysiloxane.
本発明における濡れ性変化層には、さらに界面活性剤を含有させることができる。具体的には、日光ケミカルズ（株）製ＮＩＫＫＯＬ ＢＬ、ＢＣ、ＢＯ、ＢＢの各シリーズ等の炭化水素系、デュポン社製ＺＯＮＹＬ ＦＳＮ、ＦＳＯ、旭硝子（株）製サーフロンＳ−１４１、１４５、大日本インキ化学工業（株）製メガファックＦ−１４１、１４４、ネオス（株）製フタージェントＦ−２００、Ｆ２５１、ダイキン工業（株）製ユニダインＤＳ−４０１、４０２、スリーエム（株）製フロラードＦＣ−１７０、１７６等のフッ素系あるいはシリコーン系の非イオン界面活性剤を挙げることかでき、また、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、両性界面活性剤を用いることもできる。 The wettability changing layer in the present invention may further contain a surfactant. Specifically, hydrocarbons such as NIKKOL BL, BC, BO, BB series manufactured by Nikko Chemicals Co., Ltd., ZONYL FSN, FSO manufactured by DuPont, Surflon S-141, 145 manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., Dainippon Megafac F-141, 144 manufactured by Ink Chemical Industry Co., Ltd., Footgent F-200, F251 manufactured by Neos Co., Ltd., Unidyne DS-401, 402 manufactured by Daikin Industries, Ltd., Fluorard FC-170 manufactured by 3M Co., Ltd. Fluorine-based or silicone-based nonionic surfactants such as 176 can be used, and cationic surfactants, anionic surfactants, and amphoteric surfactants can also be used.
また、濡れ性変化層には上記の界面活性剤の他にも、ポリビニルアルコール、不飽和ポリエステル、アクリル樹脂、ポリエチレン、ジアリルフタレート、エチレンプロピレンジエンモノマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン、メラミン樹脂、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリイミド、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリエステル、ポリブタジエン、ポリベンズイミダゾール、ポリアクリルニトリル、エピクロルヒドリン、ポリサルファイド、ポリイソプレン等のオリゴマー、ポリマー等を含有させることができる。 In addition to the above surfactants, the wettability changing layer includes polyvinyl alcohol, unsaturated polyester, acrylic resin, polyethylene, diallyl phthalate, ethylene propylene diene monomer, epoxy resin, phenol resin, polyurethane, melamine resin, polycarbonate. , Polyvinyl chloride, Polyamide, Polyimide, Styrene butadiene rubber, Chloroprene rubber, Polypropylene, Polybutylene, Polystyrene, Polyvinyl acetate, Polyester, Polybutadiene, Polybenzimidazole, Polyacrylonitrile, Epichlorohydrin, Polysulfide, Polyisoprene, etc. Can be contained.
このような濡れ性変化層は、上述した成分を必要に応じて他の添加剤とともに溶剤中に分散して塗布液を調製し、この塗布液を基材上に塗布することにより形成することができる。使用する溶剤としては、エタノール、イソプロパノール等のアルコール系の有機溶剤が好ましい。塗布はスピンコート、スプレーコート、ディッブコート、ロールコート、ビードコート等の公知の塗布方法により行うことができる。また、紫外線硬化型の成分を含有している場合、紫外線を照射して硬化処理を行うことにより濡れ性変化層を形成することかできる。 Such a wettability changing layer can be formed by dispersing the above-described components in a solvent together with other additives as necessary to prepare a coating solution, and coating this coating solution on a substrate. it can. As the solvent to be used, alcohol-based organic solvents such as ethanol and isopropanol are preferable. The coating can be performed by a known coating method such as spin coating, spray coating, dip coating, roll coating or bead coating. In addition, in the case where an ultraviolet curable component is contained, the wettability changing layer can be formed by irradiating with ultraviolet rays and performing a curing treatment.
本発明において、この濡れ性変化層の厚みは、光触媒による濡れ性の変化速度等の関係より、０．００１μｍから１μｍであることが好ましく、特に好ましくは０．０１〜０．１μｍの範囲内である。 In the present invention, the thickness of the wettability changing layer is preferably 0.001 μm to 1 μm, particularly preferably in the range of 0.01 to 0.1 μm, from the relationship of the wettability change rate by the photocatalyst. is there.
本発明において上述した成分の濡れ性変化層を用いることにより、光触媒の作用による上記成分の一部である有機基や添加剤の酸化、分解等の作用を用いて、露光部の濡れ性を変化させて親液性とし、未露光部との濡れ性に大きな差を生じさせることができる。よって、機能層形成用塗工液との受容性（親液性）および反撥性（撥液性）を高めることによって、品質の良好でかつコスト的にも有利な機能性素子を得ることができる。 By using the wettability changing layer of the above-described component in the present invention, the wettability of the exposed portion is changed using the action of oxidation, decomposition, etc. of the organic group and additive which are part of the above-mentioned component by the action of the photocatalyst. It can be made lyophilic, and a large difference in wettability with an unexposed portion can be produced. Therefore, by improving the acceptability (lyophilicity) and the repellent property (liquid repellency) with the functional layer forming coating solution, a functional element having good quality and advantageous in terms of cost can be obtained. .
本発明において上述のような濡れ性変化層をパターン形成層に用いた場合の親液性および撥液性のパターンの形成方法としては、少なくとも光触媒を有する層を別個に準備し、この光触媒を有する層と濡れ性変化層とを接触またはある程度の間隔を置いて配置させた状態でパターン露光し、次いで、光触媒を有する層を濡れ性変化層から剥離することにより親液性および撥液性のパターンを有する濡れ性変化層を得ることができる。 In the present invention, as a method for forming a lyophilic and liquid-repellent pattern when the wettability changing layer as described above is used as a pattern forming layer, a layer having at least a photocatalyst is separately prepared and the photocatalyst is provided. Pattern exposure is performed with the layer and the wettability changing layer in contact with each other or arranged at a certain interval, and then the layer having the photocatalyst is peeled off from the wettability changing layer, thereby forming a lyophilic and liquid repellent pattern. Can be obtained.
Ｂ． 光触媒含有層
本発明に用いられる光触媒含有層は、少なくとも光触媒とバインダとからなり、エネルギー照射により塗工液との接触角が低下する方向に濡れ性が変化するものである。このような光触媒含有層としては、上記濡れ性変化層に光触媒を含有させることにより得ることできる。そこで、バインダ等の濡れ性変化層と同様の構成のものについては、ここでの説明を省略し、以下、光触媒に関することについて説明する。
B. Photocatalyst-containing layer The photocatalyst-containing layer used in the present invention comprises at least a photocatalyst and a binder, and the wettability changes in such a direction that the contact angle with the coating liquid decreases by energy irradiation. Such a photocatalyst-containing layer can be obtained by containing a photocatalyst in the wettability changing layer. Therefore, the description of the structure having the same structure as the wettability changing layer such as a binder is omitted here and the photocatalyst is described below.
本発明で使用する光触媒としては、光半導体として知られる例えば二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、酸化タングステン（ＷＯ３）、酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）、および酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）を挙げることができ、これらから選択して１種または２種以上を混合して用いることができる。 Examples of the photocatalyst used in the present invention include titanium dioxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), tin oxide (SnO 2 ), strontium titanate (SrTiO 3 ), tungsten oxide (WO 3 ), which are known as photo semiconductors. Bismuth oxide (Bi 2 O 3 ) and iron oxide (Fe 2 O 3 ) can be mentioned, and one or a mixture of two or more selected from these can be used.
本発明においては、特に二酸化チタンが、バンドギャップエネルギーが高く、化学的に安定で毒性もなく、入手も容易であることから好適に使用される。二酸化チタンには、アナターゼ型とルチル型があり本発明ではいずれも使用することができるが、アナターゼ型の二酸化チタンが好ましい。アナターゼ型二酸化チタンは励起波長が３８０ｎｍ以下にある。 In the present invention, titanium dioxide is particularly preferably used because it has a high band gap energy, is chemically stable, has no toxicity, and is easily available. Titanium dioxide includes an anatase type and a rutile type, and both can be used in the present invention, but anatase type titanium dioxide is preferred. Anatase type titanium dioxide has an excitation wavelength of 380 nm or less.
このようなアナターゼ型二酸化チタンとしては、例えば、塩酸解膠型のアナターゼ型チタニアゾル（石原産業（株）製ＳＴＳ−０２（平均粒径７ｎｍ）、石原産業（株）製ＳＴ−Ｋ０１）、硝酸解膠型のアナターゼ型チタニアゾル（日産化学（株）製ＴＡ−１５（平均粒径１２ｎｍ））等を挙げることができる。
Examples of such anatase type titanium dioxide include hydrochloric acid peptizer type anatase type titania sol (STS-02 manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd. (average particle size 7 nm), ST-K01 manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.), nitric acid solution An anatase type titania sol (TA-15 manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd. (
光触媒の粒径は小さいほど光触媒反応が効果的に起こるので好ましく、平均粒径か５０ｎｍ以下が好ましく、２０ｎｍ以下の光触媒を使用するのが特に好ましい。 The smaller the particle size of the photocatalyst, the more effective the photocatalytic reaction occurs. The average particle size is preferably 50 nm or less, and it is particularly preferable to use a photocatalyst of 20 nm or less.
また、バインダを用いる場合は、バインダの主骨格が上記の光触媒の光励起により分解されないような高い結合エネルギーを有するものが好ましく、例えば上述する濡れ性変化層で詳しく説明するオルガノポリシロキサン等を挙げることができる。 In the case of using a binder, those having a high binding energy such that the main skeleton of the binder is not decomposed by the photoexcitation of the photocatalyst are preferable. For example, the organopolysiloxane described in detail in the wettability changing layer described above is given. Can do.
このようにオルガノポリシロキサンをバインダとして用いた場合は、上記光触媒含有層は、光触媒とバインダであるオルガノポリシロキサンを必要に応じて他の添加剤とともに溶剤中に分散して塗布液を調製し、この塗布液を基材上に塗布することにより形成することができる。使用する溶剤としては、エタノール、イソプロパノール等のアルコール系の有機溶剤が好ましい。塗布はスピンコート、スプレーコート、ディッブコート、ロールコート、ビードコート等の公知の塗布方法により行うことができる。バインダとして紫外線硬化型の成分を含有している場合、紫外線を照射して硬化処理を行うことにより光触媒含有層を形成することかできる。 When organopolysiloxane is used as a binder in this way, the photocatalyst-containing layer is prepared by dispersing the photocatalyst and the binder organopolysiloxane in a solvent together with other additives as necessary, It can form by apply | coating this coating liquid on a base material. As the solvent to be used, alcohol-based organic solvents such as ethanol and isopropanol are preferable. The coating can be performed by a known coating method such as spin coating, spray coating, dip coating, roll coating or bead coating. When an ultraviolet curable component is contained as a binder, the photocatalyst-containing layer can be formed by irradiating with ultraviolet rays and performing a curing treatment.
このような光触媒含有層中の光触媒の含有量は、５〜６０重量％、好ましくは２０〜４０重量％の範囲で設定することができる。また、光触媒含有層の厚みは、０．０５〜１０μｍの範囲内が好ましい。 The content of the photocatalyst in such a photocatalyst containing layer can be set in the range of 5 to 60% by weight, preferably 20 to 40% by weight. The thickness of the photocatalyst containing layer is preferably in the range of 0.05 to 10 μm.
また、光触媒含有層には上記の光触媒、バインダの他に、界面活性剤を含有させることができる。界面活性剤としては、上述の濡れ性変化層における場合と同様であるためここでの説明は省略する。 In addition to the photocatalyst and the binder, the photocatalyst containing layer can contain a surfactant. The surfactant is the same as that in the above-described wettability changing layer, and the description thereof is omitted here.
本発明において光触媒含有層はその内部に光触媒を含有するため、直接光触媒含有層層にパターン露光を行うことにより光触媒の作用から親液性および撥液性のパターンを形成することが可能である。 In the present invention, since the photocatalyst-containing layer contains a photocatalyst therein, it is possible to form a lyophilic and liquid-repellent pattern from the action of the photocatalyst by directly performing pattern exposure on the photocatalyst-containing layer layer.
３．その他
Ａ．隔壁
本発明においては、機能層形成用塗工液の過剰な濡れ広がりを防止する手段として、上記機能層の平均膜厚よりも高い隔壁が設けられていないことが好ましい。
3. Other A. Partition Wall In the present invention, it is preferable that a partition wall higher than the average film thickness of the functional layer is not provided as a means for preventing excessive wetting and spreading of the functional layer forming coating solution.
なお、上記パターン形成層により濡れ性のパターンが基材上に設けられている場合は、パターン形成層により、機能層形成用塗工液の過剰な濡れ広がりを防止することができるため、この場合は、隔壁を設けなくてもよい。 In this case, when the wettability pattern is provided on the substrate by the pattern formation layer, the pattern formation layer can prevent excessive wetting and spreading of the functional layer forming coating solution. Does not have to be provided with a partition wall.
Ｂ．基材
本発明に用いる基材は、特に限定されるものではないが、この基材面側に通常発光させるものであることから、透明性が高いものが好ましく、ガラス等の無機材料や、透明樹脂等を用いることができる。
B. Base material The base material used in the present invention is not particularly limited. However, since the base material side normally emits light, a material having high transparency is preferable, and an inorganic material such as glass or a transparent material is preferable. Resin or the like can be used.
上記透明樹脂としては、フィルム状に成形が可能であれば特に限定されるものではないが、透明性が高く、耐溶媒性、耐熱性の比較的高い高分子材料が好ましい。具体的には、ポリエーテルスルホン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフッ化ビニル（ＰＦＶ）、ポリアクリレート（ＰＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、非晶質ポリオレフィン、フッ素系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエステル、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルサルフォン、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド、液晶性ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリミクロイキシレンジメチレンテレフタレート、ポリオキシメチレン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアクリレート、アクリロニトリル−スチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、シリコーン樹脂、および非晶質ポリオレフィン等が挙げられる。 The transparent resin is not particularly limited as long as it can be formed into a film, but a polymer material having high transparency, relatively high solvent resistance and heat resistance is preferable. Specifically, polyethersulfone, polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (PC), polyetheretherketone (PEEK), polyvinyl fluoride (PFV), polyacrylate (PA), polypropylene (PP), polyethylene (PE) , Amorphous polyolefin, fluorine resin, polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinyl fluoride, polystyrene, ABS resin, polyamide, polyacetal, polyester, polycarbonate, modified polyphenylene ether, polysulfone, polyarylate, polyetherimide, polyether Sulphone, polyamideimide, polyimide, polyphenylene sulfide, liquid crystalline polyester, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polymic Ixylene dimethylene terephthalate, polyoxymethylene, polyethersulfone, polyetheretherketone, polyacrylate, acrylonitrile-styrene resin, ABS resin, phenol resin, urea resin, melamine resin, unsaturated polyester resin, epoxy resin, polyurethane, silicone Examples thereof include resins and amorphous polyolefins.
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has any configuration that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and that exhibits the same effects. Are included in the technical scope.
以下に実施例を示し、本発明をさらに説明する。 The following examples further illustrate the invention.
（実施例１）
１．光触媒含有層用塗布液の合成
酸化チタンゾル（商品名：ST-K03、石原産業（株）製）１００ｇ、２Ｎ塩酸９０ｇ、蒸留水１１０ｇ、イソプロピルアルコール１５０ｇ、フルオロアルキルシラン（商品名：MF-160E）トーケムプロダクツ社製、Ｎ−[３−（トリメトキシシリル）−プロピル]−Ｎエチルパーフルオロオクタンスルホンアミドのイソプロピルエーテル５０重量％溶液）０．３６ｇを混合し、７５℃で１時間攪拌した。室温に冷却後イソプロピルアルコールで１．２５倍に希釈して光触媒含有層用塗布液を得た。
(Example 1)
1. Synthesis of coating solution for photocatalyst containing layer Titanium oxide sol (trade name: ST-K03, manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.) 100 g, 2N hydrochloric acid 90 g, distilled water 110 g, isopropyl alcohol 150 g, fluoroalkylsilane (trade name: MF-160E) 0.36 g of N- [3- (trimethoxysilyl) -propyl] -N ethylperfluorooctanesulfonamide in 50% by weight of isopropyl ether) manufactured by Tochem Products Co., Ltd. was mixed and stirred at 75 ° C. for 1 hour. After cooling to room temperature, it was diluted 1.25 times with isopropyl alcohol to obtain a coating solution for a photocatalyst-containing layer.
２．透明基板上への親液性パターン形成
３００×４００×０．７ｍｍの無アルカリガラス基板に上記光触媒含有層用塗布液をスピンコーティングし、光触媒含有層を形成した。この状態で、濡れ性変化層は發液性（４０ｍＮ／ｍの濡れ指数標準液での接触角：７４°）を示した。紫外線を開口部９０μｍ×２００，０００μｍ、１００μｍピッチで１０２４本のライン状のマスクパターンを介して照射したところ、光触媒含有層上に同ピッチの親液性（４０ｍＮ／ｍの濡れ指数標準液での接触角：０°）のラインパターンが形成された。
2. Formation of lyophilic pattern on transparent substrate The photocatalyst-containing layer coating solution was spin-coated on a 300 × 400 × 0.7 mm non-alkali glass substrate to form a photocatalyst-containing layer. In this state, the wettability changing layer exhibited liquid repellency (contact angle with a wetness index standard solution of 40 mN / m: 74 °). When ultraviolet rays were irradiated through an opening 90 μm × 200,000 μm, 100 μm pitch through 1024 line-shaped mask patterns, the photocatalyst-containing layer was lyophilic with the same pitch (with a wetting index standard solution of 40 mN / m). A line pattern with a contact angle of 0 ° was formed.
３．カラーフィルター層形成用塗工液
固形分２０％（バインダー：顔料＝１：１）、溶剤がジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテートからなるカラーフィルター層形成用塗工液を調整した。
3. Color Filter Layer Forming Coating Liquid A color filter layer forming coating liquid having a solid content of 20% (binder: pigment = 1: 1) and a solvent composed of diethylene glycol monobutyl ether acetate was prepared.
４．インクジェット塗布
１２８個の吐出穴を有するピエゾ駆動型ヘッドを用意し、上記カラーフィルター層形成用塗工液を吐出させ、上記親液性パターンを有する透明基板の親液性パターン部分に吐出させた。塗工液は親液性部分に均一に濡れ広がった。
4). Inkjet coating A piezo-driven head having 128 ejection holes was prepared, and the color filter layer forming coating liquid was ejected and ejected onto the lyophilic pattern portion of the transparent substrate having the lyophilic pattern. The coating solution spread evenly over the lyophilic part.
５．塗膜の乾燥
上記インクジェット法により親液性部分に塗工液を吐出させた基板を１３０℃のホットプレート上に置き、カラーフィルターの上面から２０ｍｍのギャップを設けた位置から、０．４５ｍ／ｓｅｃの風速の空気を基板全面に３分間吹き付けた。次いで、紫外線で硬化させた後、２３０℃のオーブンで１時間焼成しカラーフィルターを作製した。
5. Drying of coating film A substrate on which a coating solution has been discharged onto a lyophilic portion by the inkjet method is placed on a 130 ° C. hot plate, and 0.45 m / sec from a position where a 20 mm gap is provided from the upper surface of the color filter. Was blown over the entire surface of the substrate for 3 minutes. Next, after curing with ultraviolet rays, a color filter was produced by baking in an oven at 230 ° C. for 1 hour.
６．塗膜の表面形状
このようにして形成されたカラーフィルター層の表面は平坦であり、膜厚を測定した結果、カラーフィルター１画素内の中心の膜厚０．５３μｍ（Ｄ１）に対して、中心から端までの幅の中心から３／４の位置の膜厚は０．５１μｍ（Ｄ２）であり、
Ｄ１−Ｄ２（＝０．０２）＜Ｄ１／１０（＝０．０５３）
の範囲内にあるものであった。
6). Surface shape of coating film The surface of the color filter layer formed in this way is flat, and as a result of measuring the film thickness, the film thickness is 0.53 μm (D1) at the center in one pixel of the color filter. The film thickness at a
D1-D2 (= 0.02) <D1 / 10 (= 0.053)
It was in the range.
（実施例２）
実施例１と同様に、透明基板上へ親液性パターンを形成し、この親液性パターン親液部にピエゾ型ヘッドからカラーフィルター層形成用塗工液を吐出した。
(Example 2)
In the same manner as in Example 1, a lyophilic pattern was formed on a transparent substrate, and a color filter layer forming coating solution was discharged from the piezo-type head onto the lyophilic pattern lyophilic portion.
１．塗膜の乾燥
上記インクジェット法により親液性部分に塗工液を吐出させた基板を１３０℃のホットプレート上に置き、カラーフィルターの上面から１０ｍｍのギャップを設けた位置から、エアナイフを１０ｍｍ／ｓｅｃの速さでカラーフィルター塗布方向に沿って基板面内を往復させながら１．５ｍｍ／ｓｅｃの風速の空気を吹き付けた。紫外線で硬化させた後、２３０℃のオーブンで１時間焼成しカラーフィルターを作製した。
1. Drying the coating film Place the substrate on which the coating liquid was discharged onto the lyophilic part by the inkjet method above on a hot plate at 130 ° C., and place an air knife at 10 mm / sec from the position where a 10 mm gap was provided from the top surface of the color filter. At a speed of 1.5 mm / sec, air with a wind speed of 1.5 mm / sec was sprayed while reciprocating in the surface of the substrate along the color filter application direction. After being cured with ultraviolet rays, it was baked in an oven at 230 ° C. for 1 hour to produce a color filter.
２．塗膜の表面形状
このようにして形成されたカラーフィルター層の表面は平坦であり、膜厚を測定した結果、カラーフィルター１画素内の中心の膜厚０．５０μｍ（Ｄ１）に対して、中心から端までの幅の中心から３／４の位置の膜厚は０．４９μｍ（Ｄ２）であり、
Ｄ１−Ｄ２（＝０．０１）＜Ｄ１／１０（＝０．０５）
の範囲内にあるものであった。
2. Surface shape of the coating film The surface of the color filter layer formed in this way is flat, and as a result of measuring the film thickness, the film thickness is 0.50 μm (D1) at the center in one pixel of the color filter. The film thickness at a
D1-D2 (= 0.01) <D1 / 10 (= 0.05)
It was in the range.
（比較例１）
塗膜の乾燥を１３０℃ホットプレートのみで行い、揮発した溶媒の拡散速度を実施例１と比較して遅くした以外は実施例１と同様にパターンの形成を行った。膜厚を測定した結果、形成されたカラーフィルター層の表面は凸形状であり、カラーフィルター1画素内の膜厚０．５５μｍ（Ｄ１）に対して、中心から端までの幅の中心から３／４の位置の膜厚は０．４８μｍ（Ｄ２）であり、
Ｄ１−Ｄ２（＝０．０７）＞Ｄ１／１０（＝０．０５５）
の範囲内にあるものであった。
(Comparative Example 1)
The pattern was formed in the same manner as in Example 1 except that the coating film was dried only on a 130 ° C. hot plate and the diffusion rate of the volatilized solvent was slower than that in Example 1. As a result of measuring the film thickness, the surface of the formed color filter layer has a convex shape. The film thickness is 0.55 μm (D1) in one pixel of the color filter. The film thickness at
D1-D2 (= 0.07)> D1 / 10 (= 0.055)
It was in the range.
（比較例２）
塗膜の乾燥時のホットプレート温度を１５０℃とし、実施例１と同様にパターンの形成を行った。膜厚を測定した結果、形成されたカラーフィルター層の表面は沿って凹形状であり、カラーフィルター1画素内の膜厚０．５０μｍ（Ｄ１）に対して、中心から端までの幅の中心から３／４の位置の膜厚は０．５６μｍ（Ｄ２）であり、
Ｄ２−Ｄ１（＝０．０６）＞Ｄ１／１０（＝０．０５）
の範囲内にあるものであった。
(Comparative Example 2)
The pattern was formed in the same manner as in Example 1 at a hot plate temperature of 150 ° C. during drying of the coating film. As a result of measuring the film thickness, the surface of the formed color filter layer is concave along, and the film thickness is 0.50 μm (D1) in one pixel of the color filter from the center of the width from the center to the end. The film thickness at the 3/4 position is 0.56 μm (D2),
D2-D1 (= 0.06)> D1 / 10 (= 0.05)
It was in the range.
Ｄ１ … 機能層の中心の膜厚
Ｄ２ … 機能層の中心から端までの幅の中心から３／４の位置の膜厚
D1 ... Film thickness at the center of the functional layer D2 ... Film thickness at a
Claims (5)
｜Ｄ１−Ｄ２｜≦Ｄ１／１０
の範囲内の平坦性を有することを特徴とする機能性素子。 A lyophilic region having a small contact angle between the substrate and the coating liquid formed on the substrate, and a wettability with a contact angle between the coating solution and the lyophilic region being larger than the lyophilic region. In the functional element having at least a pattern forming layer having a liquid-repellent region present and containing no photocatalyst , and a functional layer formed on the lyophilic region of the pattern forming layer, the functional layer is When the film thickness at the center of the functional layer is D1, and the film thickness at a position 3/4 from the center of the width from the center to the edge is D2,
| D1-D2 | ≦ D1 / 10
A functional element characterized by having flatness within the range.
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