JP4380476B2 - Pattern forming substrate and pattern forming substrate manufacturing method - Google Patents
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本発明は、パターン形成基板及びパターン形成基板製造方法に関する。 The present invention relates to a pattern formation substrate and a pattern formation substrate manufacturing method.
従来、パターン形成基板としてのカラーフィルタは、基板上に形成される隔壁によって区画されたフィルタエレメント形成領域に機能液を吐出して製造される。この際、吐出した機能液が隣接する別のフィルタエレメント形成領域内の機能液と混色しないように、隔壁の高さをある程度確保する必要がある。その後、吐出された機能液は、固形化するために熱乾燥を行う。これにより、機能液に含まれている溶媒分が蒸発して、機能液が固形化された機能膜の容量の高さは隔壁高さよりも低くなる。その後、隔壁と機能膜の表面部は保護膜によってコーティングされる。隔壁の高さと機能膜の高さの違いにより、カラーフィルタの表面に凸凹が生じてしまい、均一な表面状態が得られないという問題が発生する。凸凹が生じると、TFTなどの液晶ディスプレイに組み込んだ場合に、光の透過率のばらつきやコントラストが悪くなり色ムラの原因となってしまう。 Conventionally, a color filter as a pattern forming substrate is manufactured by discharging a functional liquid into a filter element forming region partitioned by a partition formed on the substrate. At this time, it is necessary to secure the height of the partition wall to some extent so that the discharged functional liquid does not mix with the functional liquid in another adjacent filter element formation region. Thereafter, the discharged functional liquid is dried by heat in order to solidify. As a result, the solvent contained in the functional liquid evaporates, and the capacity of the functional film in which the functional liquid is solidified is lower than the partition wall height. Thereafter, the surface portions of the partition walls and the functional film are coated with a protective film. Due to the difference between the height of the partition wall and the height of the functional film, unevenness occurs on the surface of the color filter, which causes a problem that a uniform surface state cannot be obtained. When unevenness occurs, when incorporated in a liquid crystal display such as a TFT, variation in light transmittance and contrast deteriorate, causing color unevenness.
このような問題を解消するため、固形化された機能膜と保護膜の高さの違いによって生じたカラーフィルタ表面の凸凹に対して、カラーフィルタの表面部を金属ローラやプレス装置を用いて加圧することにより、カラーフィルタの表面の凹凸を低減させる方法が知られている(特許文献1)。 In order to solve such problems, the surface portion of the color filter is added to the unevenness of the surface of the color filter caused by the difference in height between the solidified functional film and the protective film using a metal roller or a press device. A method of reducing unevenness on the surface of a color filter by pressing is known (Patent Document 1).
しかしながら、上記の方法は、もともと薄い基板に対して加圧させるので、基板の欠損等が問題となる。また、基板への衝撃力を考慮した加圧制御が複雑化してしまう。さらに、カラーフィルタの表面に接触して加圧するので塵等の付着が懸念される。 However, since the above-described method originally pressurizes a thin substrate, there is a problem that the substrate is lost. In addition, the pressurization control considering the impact force on the substrate becomes complicated. Furthermore, since pressure is applied in contact with the surface of the color filter, there is a concern about adhesion of dust and the like.
本発明の目的は、上記問題を解決するためになされたものであって、固形化された機能膜と隔壁の高さの違いによって生じたパターン形成基板表面の凸凹に対して、パターン形成基板の表面部に直接外力を与えることなく、パターン形成基板表面の凹凸を低減することができるパターン形成基板及びパターン形成基板製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to solve the above-described problem, and the unevenness of the pattern forming substrate surface caused by the difference in height between the solidified functional film and the partition wall An object of the present invention is to provide a pattern-formed substrate and a method for producing a pattern-formed substrate that can reduce irregularities on the surface of the pattern-formed substrate without directly applying an external force to the surface portion.
上記課題を解決するために、本発明のパターン形成基板は、基板に形成されてなる隔壁と、隔壁によって区画された領域に形成されてなる機能膜と、隔壁と機能膜の表面とを保護する保護膜とを有し、隔壁の少なくとも上部と保護膜とは、互いに溶け合う材料であり、かつ機能膜とは異なる材料であることを要旨とする。 In order to solve the above-described problems, a pattern formation substrate of the present invention protects a partition formed on a substrate, a functional film formed in a region partitioned by the partition, and a partition and a surface of the functional film. The gist is that at least the upper part of the partition wall and the protective film have a protective film and are made of materials that are mutually soluble and different from the functional film.
これによれば、隔壁と保護膜とが互いに溶け合って一体化するので、パターン形成の表面状態を均一化することができる。 According to this, since the partition wall and the protective film are melted and integrated with each other, the surface state of pattern formation can be made uniform.
本発明のパターン形成基板は、隔壁と保護膜は、紫外線硬化性樹脂であり、機能膜は熱硬化性樹脂を含んでいてもよい。 In the pattern forming substrate of the present invention, the partition walls and the protective film may be an ultraviolet curable resin, and the functional film may include a thermosetting resin.
これによれば、隔壁と保護膜が紫外線硬化樹脂によって互いに溶け合って一体化するので、パターン形成基板の表面状態を均一化することができる。 According to this, since the partition wall and the protective film are fused and integrated with each other by the ultraviolet curable resin, the surface state of the pattern forming substrate can be made uniform.
本発明のパターン形成基板は、隔壁と保護膜は、熱硬化性樹脂であり、機能膜は紫外線硬化性樹脂を含んでいてもよい。 In the pattern forming substrate of the present invention, the partition walls and the protective film may be thermosetting resins, and the functional film may contain an ultraviolet curable resin.
これによれば、隔壁と保護膜が熱硬化性樹脂によって互いに溶け合って一体化するので、パターン形成基板の表面状態を均一化することができる。 According to this, the partition wall and the protective film are fused and integrated with each other by the thermosetting resin, so that the surface state of the pattern forming substrate can be made uniform.
本発明のパターン形成基板製造方法は、基板に対して機能液を吐出してパターン形成基板を製造するパターン形成基板製造方法であって、基板に隔壁層を形成する隔壁層形成工程と、隔壁層を紫外線照射によって半硬化状態にする第1紫外線照射工程と、隔壁層をエッチングして隔壁を形成する隔壁形成工程と、隔壁によって区画された領域内に機能液を吐出する機能液吐出工程と、機能液を乾燥させて機能膜にする乾燥工程と、隔壁と機能膜の表面に保護膜を形成する保護膜形成工程と、保護膜を紫外線照射によって本硬化させる第2紫外線照射工程とを有することを要旨とする。 A pattern-formed substrate manufacturing method of the present invention is a pattern-formed substrate manufacturing method for manufacturing a pattern-formed substrate by discharging a functional liquid onto a substrate, the partition layer forming step for forming a partition layer on the substrate, and the partition layer A first ultraviolet irradiation step of making a semi-cured state by ultraviolet irradiation, a partition forming step of forming a partition by etching the partition layer, a functional liquid discharging step of discharging a functional liquid into a region partitioned by the partition, Having a drying step of drying the functional liquid to form a functional film, a protective film forming step of forming a protective film on the surfaces of the partition walls and the functional film, and a second ultraviolet irradiation step of permanently curing the protective film by ultraviolet irradiation. Is the gist.
これによれば、隔壁と保護膜は紫外線硬化性樹脂であり、機能液は熱硬化性樹脂で構成されているので、隔壁及び保護膜と機能液が混ざり合うことなく、表面状態が均一なパターン形成基板を製造することができる。 According to this, since the partition walls and the protective film are made of an ultraviolet curable resin, and the functional liquid is made of a thermosetting resin, the surface state is uniform without mixing the partition walls and the protective film with the functional liquid. A forming substrate can be manufactured.
本発明のパターン形成基板製造方法は、基板に対して機能液を吐出してパターン形成基板を製造するパターン形成基板製造方法であって、基板に隔壁層を形成する隔壁層形成工程と、隔壁層を熱乾燥によって半硬化状態にする第1熱乾燥工程と、隔壁層をエッチングして隔壁を形成する隔壁形成工程と、隔壁によって区画された領域内に機能液を吐出する機能液吐出工程と、機能液を紫外線照射によって固形化させて機能膜にする紫外線照射工程と、隔壁と機能膜の表面に保護膜を形成する保護膜形成工程と、保護膜を熱乾燥によって本硬化させる第2熱乾燥工程とを有することを要旨とする。 A pattern-formed substrate manufacturing method of the present invention is a pattern-formed substrate manufacturing method for manufacturing a pattern-formed substrate by discharging a functional liquid onto a substrate, the partition layer forming step for forming a partition layer on the substrate, and the partition layer A first heat drying step for making the semi-cured state by heat drying, a partition forming step for forming the partition by etching the partition layer, a functional liquid discharging step for discharging the functional liquid into a region partitioned by the partition, An ultraviolet irradiation process in which the functional liquid is solidified by ultraviolet irradiation to form a functional film, a protective film forming process in which a protective film is formed on the surfaces of the partition walls and the functional film, and a second thermal drying in which the protective film is fully cured by thermal drying. And having a process.
これによれば、隔壁と保護膜は熱硬化性樹脂であり、機能液は紫外線硬化性樹脂で構成されているので、隔壁及び保護膜と機能液が混ざり合うことなく、表面状態が均一なパターン形成基板を製造することができる。 According to this, since the partition walls and the protective film are thermosetting resins and the functional liquid is composed of an ultraviolet curable resin, the pattern of the surface state is uniform without mixing the partition walls and the protective film with the functional liquid. A forming substrate can be manufactured.
本発明のカラーフィルタは、基板に形成されてなる隔壁と、隔壁によって区画された領域に形成されてなるフィルタエレメントと、隔壁とフィルタエレメントの表面とを保護する保護膜とを有し、隔壁の少なくとも上部と保護膜とは、互いに溶け合う材料であり、かつフィルタエレメントとは異なる材料であることを要旨とする。 The color filter of the present invention includes a partition formed on the substrate, a filter element formed in a region partitioned by the partition, and a protective film that protects the partition and the surface of the filter element. The gist is that at least the upper portion and the protective film are materials that are mutually soluble and different from the filter element.
これによれば、隔壁と保護膜とが互いに溶け合って一体化するので、カラーフィルタの表面状態を均一化することができる。 According to this, since the partition wall and the protective film are fused and integrated with each other, the surface state of the color filter can be made uniform.
本発明のカラーフィルタは、隔壁と保護膜は、紫外線硬化性樹脂であり、フィルタエレメントは熱硬化性樹脂を含んでいてもよい。 In the color filter of the present invention, the partition walls and the protective film are made of an ultraviolet curable resin, and the filter element may contain a thermosetting resin.
これによれば、隔壁と保護膜が紫外線硬化樹脂によって互いに溶け合って一体化するので、カラーフィルタの表面状態を均一化することができる。 According to this, the partition wall and the protective film are fused and integrated with each other by the ultraviolet curable resin, so that the surface state of the color filter can be made uniform.
本発明のカラーフィルタは、隔壁と保護膜は、熱硬化性樹脂であり、フィルタエレメントは紫外線硬化性樹脂を含んでいてもよい。 In the color filter of the present invention, the partition walls and the protective film are thermosetting resins, and the filter element may contain an ultraviolet curable resin.
これによれば、隔壁と保護膜が熱硬化性樹脂によって互いに溶け合って一体化するので、カラーフィルタの表面状態を均一化することができる。 According to this, since the partition wall and the protective film are melted and integrated with each other by the thermosetting resin, the surface state of the color filter can be made uniform.
本発明のカラーフィルタの製造方法は、基板に対して機能液を吐出してカラーフィルタを製造するカラーフィルタの製造方法であって、基板に隔壁層を形成する隔壁層形成工程と、隔壁層を紫外線照射によって半硬化状態にする第1紫外線照射工程と、隔壁層をエッチングして隔壁を形成する隔壁形成工程と、隔壁によって区画された領域内に機能液を吐出する機能液吐出工程と、機能液を乾燥させてフィルタエレメントを形成する乾燥工程と、隔壁とフィルタエレメントの表面に保護膜を形成する保護膜形成工程と、保護膜を紫外線照射によって本硬化させる第2紫外線照射工程とを有することを要旨とする。 A color filter manufacturing method of the present invention is a color filter manufacturing method for manufacturing a color filter by discharging a functional liquid onto a substrate, and includes a partition layer forming step of forming a partition layer on the substrate, and a partition layer A first ultraviolet irradiation step for making a semi-cured state by ultraviolet irradiation; a partition formation step for forming a partition by etching the partition layer; a functional liquid discharge step for discharging a functional liquid into a region partitioned by the partition; A drying process for drying the liquid to form a filter element; a protective film forming process for forming a protective film on the surfaces of the partition walls and the filter element; and a second ultraviolet irradiation process for permanently curing the protective film by ultraviolet irradiation. Is the gist.
これによれば、隔壁と保護膜は紫外線硬化性樹脂であり、機能液は熱硬化性樹脂で構成されているので、隔壁及び保護膜と機能液が混ざり合うことなく、表面状態が均一なカラーフィルタを製造することができる。 According to this, since the partition walls and the protective film are made of an ultraviolet curable resin and the functional liquid is composed of a thermosetting resin, the partition wall and the protective film are not mixed with the functional liquid, and the surface state is uniform. A filter can be manufactured.
本発明のカラーフィルタの製造装置は、基板に対して機能液を吐出してカラーフィルタを製造するカラーフィルタの製造方法であって、基板に隔壁層を形成する隔壁層形成工程と、隔壁層を熱乾燥によって半硬化状態にする第1熱乾燥工程と、隔壁層をエッチングして隔壁を形成する隔壁形成工程と、隔壁によって区画された領域内に機能液を吐出する機能液吐出工程と、機能液を紫外線照射によって固形化させてフィルタエレメントにする紫外線照射工程と、隔壁とフィルタエレメントの表面に保護膜を形成する保護膜形成工程と、保護膜を熱乾燥によって本硬化させる第2熱乾燥工程とを有することを要旨とする。 The color filter manufacturing apparatus of the present invention is a color filter manufacturing method for manufacturing a color filter by discharging a functional liquid onto a substrate, the partition layer forming step for forming a partition layer on the substrate, and the partition layer A first heat drying step for making a semi-cured state by thermal drying, a partition formation step for etching the partition layer to form a partition, a functional liquid discharge step for discharging a functional liquid into a region partitioned by the partition, UV irradiation step for solidifying the liquid by UV irradiation to form a filter element, a protective film forming step for forming a protective film on the surfaces of the partition walls and the filter element, and a second thermal drying step for main curing the protective film by thermal drying It is summarized as having.
これによれば、隔壁と保護膜は熱硬化性樹脂であり、機能液は紫外線硬化性樹脂で構成されているので、隔壁及び保護膜と機能液が混ざり合うことなく、表面状態が均一なカラーフィルタを製造することができる。 According to this, since the partition walls and the protective film are thermosetting resins, and the functional liquid is composed of an ultraviolet curable resin, the partition wall and the protective film are not mixed with the functional liquid, and the surface state is uniform. A filter can be manufactured.
以下、本発明に係る第1実施形態および第2実施形態のパターン形成基板及びパターン形成基板製造方法について図面を参照して説明する。 Hereinafter, a pattern formation substrate and a pattern formation substrate manufacturing method according to the first and second embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1実施形態]
まず、液滴吐出ヘッドを用いて製造されるパターン形成基板としてのカラーフィルタについて説明する。図1(a)は、カラーフィルタの平面的構造を示す平面図であり、図1(b)は、カラーフィルタの基礎となるマザー基板の平面図である。
[First embodiment]
First, a color filter as a pattern forming substrate manufactured using a droplet discharge head will be described. FIG. 1A is a plan view showing a planar structure of a color filter, and FIG. 1B is a plan view of a mother substrate that is the basis of the color filter.
カラーフィルタ1は、ガラスやプラスチック等によって形成された方形状の基板2の表面に複数のフィルタエレメント3をドットパターン状(ドット・マトリクス状)に形成されている。フィルタエレメント3は、格子状のパターンに形成された隔壁を有する保護膜6cによって区画されて、ドット・マトリクス状に並んだ複数の方形状の領域を機能液で埋めることによって形成される。また、これらのフィルタエレメント3は、それぞれが、R(赤)、G(緑)、B(青)のうちいずれか1色の機能液によって形成され、それらの各色フィルタエレメント3が所定の配列に並べられている。この配列としては、例えば、ストライプ配列、モザイク配列、デルタ配列等が知られている。
In the color filter 1, a plurality of
図1(a)において、カラーフィルタ1の大きさは、例えば、1.8インチである。また、1個のフィルタエレメント3の大きさは、例えば30μm×100μmである。また、各フィルタエレメント3のピッチは、例えば、75μmである。
In FIG. 1A, the size of the color filter 1 is, for example, 1.8 inches. The size of one
本実施形態のカラーフィルタ1をフルカラー表示のための光学要素として用いる場合には、R、G、Bの3個のフィルタエレメント3を1つのユニットとして1つの画素を形成し、1画素内のR、G、Bのいずれか1つまたはそれらの組み合わせに光を選択的に通過させることにより、フルカラー表示を行う。
When the color filter 1 of the present embodiment is used as an optical element for full-color display, one pixel is formed by using three
上記のカラーフィルタ1は、例えば、図1(b)に示すように大面積のマザー基板12から切り出される。具体的には、まず、マザー基板12内に設定された複数のカラーフィルタ形成領域11のそれぞれの表面にカラーフィルタ1の1個分のパターンを形成し、さらにそれらのカラーフィルタ形成領域11の周りに切断溝を形成し、さらにそれらの溝に沿ってマザー基板12を切断することにより、個々のカラーフィルタ1が形成される。
The color filter 1 is cut out from a
次に、パターン形成基板の製造装置としてのカラーフィルタ製造装置について説明する。図2は、カラーフィルタ製造装置の構成を示す斜視図である。 Next, a color filter manufacturing apparatus as a pattern forming substrate manufacturing apparatus will be described. FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the color filter manufacturing apparatus.
カラーフィルタ製造装置16は、R、G、Bのうち1色、例えばR色の機能液を液滴として、マザー基板12内の各カラーフィルタ形成領域11内の所定位置に吐出して付着させる。R色の機能液のための液滴吐出装置に代えて、G色の機能液およびB色の機能液のための液滴吐出装置としてもよい。ただし、それらの構造は図2と同じにすることができるので、それらについての説明は省略する。なお、一つのカラーフィルタ製造装置16でR、G、Bの3色を吐出することも可能である。
The color
図2において、カラーフィルタ製造装置16は、液滴吐出ヘッド22を備えたキャリッジ26と、液滴吐出ヘッド22の位置を制御するヘッド位置制御装置17と、マザー基板12の位置を制御する基板位置制御装置18と、液滴吐出ヘッド22をマザー基板12に対して主走査移動させる主走査駆動装置19と、マザー基板12を液滴吐出ヘッド22に対して副走査移動させる副走査駆動装置21と、マザー基板に紫外線を照射する紫外線照射装置83と、マザー基板12をカラーフィルタ製造装置16内の所定の作業位置へ供給する基板供給装置23と、カラーフィルタ製造装置16の全般の制御を司るコントロール装置24で構成されている。
In FIG. 2, the color
ヘッド位置制御装置17、基板位置制御装置18、主走査駆動装置19、副走査駆動装置21、そして紫外線照射装置83の各装置はベース9の上に設置される。また、それらの装置は必要に応じてカバー14によって覆われている。
The head
基板供給装置23は、マザー基板12を収容する基板収容部57と、マザー基板12を搬送するロボット58を有している。ロボット58は、床、地面等といった設置面に置かれる基台59と、基台59に対して昇降移動する昇降軸61と、昇降軸61を中心として回転する第1アーム62と、第1アーム62に対して回転する第2アーム63と、第2アーム63の先端下面に設けられた吸着パッド64とを有する。吸着パッド64は、空気吸引力等によってマザー基板12を吸着できる。
The
主走査駆動装置19によって駆動されて主走査移動する液滴吐出ヘッド22の軌道下にあって副走査駆動装置21の一方の脇位置に、キャッピング装置76およびクリーニング装置77が配置される。また、他方の脇位置に電子天秤78が配置されている。クリーニング装置77は液滴吐出ヘッド22を洗浄する。電子天秤78は、後述する液滴吐出ヘッド22に設けられたノズル27から吐出される機能液としてのフィルタエレメント材料Mの液滴8の重量を測定する機器である。そして、キャッピング装置76は液滴吐出ヘッド22が待機状態にあるときノズル27の乾燥を防止する。
A capping
液滴吐出ヘッド22の近傍には、その液滴吐出ヘッド22と一体に移動するヘッド用カメラ81が配置されている。また、ベース9上に設けられた支持装置(図示せず)に支持された基板用カメラ82がマザー基板12を撮影できる位置に配置される。
In the vicinity of the
紫外線照射装置83は、マザー基板12に対して紫外線照射を行い、マザー基板12を載置して紫外線照射装置83の内外に出し入れできるトレイ部84と紫外線を照射するランプ85で構成されている。トレイ部84は、マザー基板12の載置する部分には開口部が設けられており、マザー基板12の搭置された面から紫外線が照射されるように構成されている。従って、ランプ85は、トレイ部84の下側部分に備えられている。
The
紫外線照射装置83は、上記説明したマザー基板12に機能液を吐出する構成装置の近傍に設置されている。マザー基板12は、ロボット58によって、テーブル49からトレイ部84への搬送、トレイ部84から基板収容部57への搬送が可能である。なお、紫外線照射装置83をベース9に設置することに代えて、作業効率を考慮し、例えば、ベルト搬送機上に紫外線照射装置83を設置し、ロボット58によってマザー基板12をテーブル49から前記ベルト搬送機に移動させ、ベルト搬送しながら紫外線を照射する構成を採用してもよい。なお、紫外線照射装置83に必要な反射板、排気ファン、排気筒、吸気口等が適宜備えられている(図示せず)。また、図2において、1個のランプ85に代えて、使用に応じて複数個のランプを用いてもよい。
The
コントロール装置24は、プロセッサを収容したコンピュータ本体部66と、入力装置としてのキーボード67と、表示装置としてのCRT等のディスプレイ68とを有する。
The
図3は、カラーフィルタ製造装置16の電気制御ブロック図である。図3において、プロセッサとして各種の演算処理を行うCPU(演算処理装置)69と、各種情報を記憶するメモリすなわち情報記憶媒体71とを有する。
FIG. 3 is an electric control block diagram of the color
ヘッド位置制御装置17、基板位置制御装置18、主走査駆動装置19、副走査駆動装置21、液滴吐出ヘッド22内の圧電素子材41を駆動するヘッド駆動回路72、紫外線照射装置83の各機器は、入出力インターフェース73およびバス74を介してCPU69およびメモリ71に接続されている。また、基板供給装置23、入力装置67、ディスプレイ68、電子天秤78、クリーニング装置77およびキャッピング装置76の各機器も入出力インターフェース73およびバス74を介してCPU69およびメモリ71に接続されている。
The head
メモリ71は、RAM、ROM等といった半導体メモリや、ハードディスク、CD−ROMといった外部記憶装置を含む概念であり、機能的には、カラーフィルタ製造装置16の動作の制御手順が記述されたプログラムを記憶する記憶領域や、R、G、Bのうちの1色のマザー基板12内における吐出位置を座標データとして記憶するための記憶領域や、副走査方向Yへのマザー基板12の副走査移動量を記憶するための記憶領域や、マザー基板12に対する紫外線照射位置を記憶するため記憶領域や、CPU69のためのワークエリアやテンポラリファイル等として機能する領域や、その他各種の記憶領域が設定される。
The
CPU69は、メモリ71内に記憶されたプログラムに従って、マザー基板12の表面の所定位置に機能液を液滴吐出したり、マザー基板に紫外線を照射するための制御を行い、具体的な機能実現部として、クリーニング処理を実現するための演算を行うクリーニング演算部と、キャッピング処理を実現するためのキャッピング演算部と、電子天秤78を用いた重量測定を実現するための演算を行う重量測定演算部と、液滴吐出ヘッド22によって機能液を吐出するための演算を行う吐出演算部と、マザー基板に紫外線を照射するための演算を行う紫外線照射演算部を有する。
In accordance with a program stored in the
吐出演算部は、液滴吐出ヘッド22を液滴吐出のための初期位置へセットするための吐出開始位置演算部と、液滴吐出ヘッド22を主走査方向Xへ所定の速度で走査移動させるための制御を演算する主走査制御演算部と、マザー基板12を副走査方向Yへ所定の副走査量を移動するための制御を演算する副走査制御演算部と、液滴吐出ヘッド22内の複数あるノズル27のうちのいずれを作動させて機能液を吐出するかを制御するための演算を行うノズル吐出制御演算部等といった各種の機能演算部を有する。
The ejection calculation unit scans and moves the
なお、本実施形態では、上記の各機能がCPU69を用いてソフトウエアにより実現することに代えて、上記の各機能がCPUを用いない単独の電子回路によって実現できる場合には、そのような電子回路を用いることも可能である。
In the present embodiment, each of the above functions can be realized by a single electronic circuit that does not use a CPU, instead of being realized by software using the
次に、以上のように構成されたカラーフィルタ製造装置16に備えられた液滴吐出ヘッド22について説明する。図4(a)は、液滴吐出ヘッド22の一部破断した斜視図であり、図4(b)は、液滴吐出ヘッド22の一部を示した側断面図である。
Next, the
図4(a)において、液滴吐出ヘッド22は、例えば、ステンレス製のノズルプレート29と、それの対向面に振動板31と、それらを互いに接合する複数の仕切部材32とを有する。ノズルプレート29と振動板31との間には、仕切部材32によって複数の機能液室33と機能液溜り部34とが形成されている。複数の機能液室33と機能液溜り部34とは通路38を介して互いに連通している。機能液室33は、仕切部材32によって区画され、均等間隔で配列して形成されている。
4A, the
振動板31の適所には機能液供給孔36が形成され、この機能液供給孔36に機能液供給装置37が接続される。機能液供給装置37は、R、G、Bのうち1色、例えば機能液としてのR色のフィルタエレメント材料Mを機能液供給孔36へ供給する。供給されたフィルタエレメント材料Mは機能液溜り部34に充満し、さらに通路38を通って機能液室33に充満する。
A functional
ノズルプレート29には、機能液室33からフィルタエレメント材料Mをジェット状に噴射するためのノズル27が設けられている。また、振動板31の機能液室33を形成する面の裏面には、該機能液室33に対応させて機能液加圧体39が取り付けられている。この機能液加圧体39は、図4(b)に示すように、圧電素子材41とこれを狭持する一対の電極42aおよび42bを有する。圧電素子材41は、電極42aおよび42bへの通電によって矢印Bで示す外側へ突出するように撓み変形し、これにより機能液室33の容積が増大する。すると、増大した容量分に相当するフィルタエレメント材料Mが機能液溜り部34から通路38を通って機能液室33へ流入する。
The
次に、圧電素子材41への通電を解除すると、該圧電素子材41と振動板31は共に元の形状へ戻る。これにより、機能液室33も元の容積に戻るため機能液室33の内部にあるフィルタエレメント材料Mの圧力が上昇し、ノズル27からマザー基板12へ向けてフィルタエレメント材料Mが液滴8となって噴射する。なお、ノズル27の周辺部には、液滴8の飛行曲がりやノズル27の孔詰まり等を防止するために、例えばNi−テトラフルオロエチレンらなる撥機能液層43が設けられている。
Next, when the energization to the
以下、上記のように構成されたカラーフィルタ製造装置16によって製造されるカラーフィルタおよびカラーフィルタ製造方法の作用について図5を用いて説明する。図5は、カラーフィルタ1の製造を工程順に示した模式図である。
The operation of the color filter and the color filter manufacturing method manufactured by the color
図5(a)に示すように、まず、マザー基板12の表面に透明性のない樹脂材料によってブラックマトリクス5が矢印A方向から見て格子状パターンに形成される。さらに、ブラックマトリクス5表面に透明性の樹脂材料の隔壁樹脂層6が形成される。隔壁樹脂層6の形成方法は、例えば、スピンコート法、ロールコート法、リッピング法またはインクジェット法等といった適宜の手法により形成される。
As shown in FIG. 5A, first, the
隔壁樹脂層6に用いられる樹脂は、紫外線を照射することによって硬化する紫外線硬化性樹脂であり、例えば、N−メチロールアクリルアミドなどの単量体を含むアクリル系重合体と、ジフェニルヨードニウム塩などの光開始剤との組み合わせによる樹脂のほか、特開平8−230314、WO2002/048226に記載の紫外線硬化性樹脂を採用することができる。
The resin used for the
隔壁樹脂層6が形成された後、隔壁樹脂層6に対して第1回目の紫外線86を照射する。この紫外線86の照射によって、隔壁樹脂層6が半硬化状態になるように紫外線照射装置83を制御して紫外線86の照射が行われる。
After the
隔壁樹脂層6を半硬化状態にした後、図5に示すように、目的の個所をエッチングすることにより、ブラックマトリクス5の上に隔壁6aが形成される。ブラックマトリクス5と隔壁6aによって形成された格子状パターンの格子穴の部分はフィルタエレメント3が形成される領域、すなわちフィルタエレメント形成領域7である。フィルタエレメント形成領域7の矢印A方向から見た場合の平面寸法は、例えば30μm×100μm程度に成形される。
After the
隔壁6aは、フィルタエレメント形成領域7に供給される機能液としてのフィルタエレメント材料13が隣接する別のフィルタエレメント形成領域7に供給されたフィルタエレメント材料13に流動することを阻止するため、およそ2μmの高さを有している。
In order to prevent the
隔壁6aの形成後、図5(c)に示すように、フィルタエレメント材料13の液滴8を各フィルタエレメント形成領域7に供給することにより、各フィルタエレメント形成領域7が埋められる。図5(c)において、符号13RはR(赤)の色を有するフィルタエレメント材料を示し、符号13GはG(緑)の色を有するフィルタエレメント材料を示し、符号13BはB(青)の色を有するフィルタエレメント材料を示している。フィルタエレメント材料13は、加熱によって硬化する熱硬化性樹脂が用いられる。
After the
各フィルタエレメント形成領域7にフィルタエレメント材料13が供給された後、ヒータによってマザー基板12を例えば70℃程度に加熱して、フィルタエレメント材料13の溶媒を蒸発させる。この蒸発により、図5(d)に示すように、フィルタエレメント材料13の体積が減少し、平坦化する。なお、体積の減少が著しい場合には、図5(c)の工程に戻って、カラーフィルタとして十分な膜厚が得られるまで、フィルタエレメント材料13の液滴8の供給とフィルタエレメント材料13の加熱とを繰返して実行する。以上の処理により、最終的にフィルタエレメント材料の固形分のみが残留して膜化し、これにより、希望する各色の機能膜としてのフィルタエレメント3が形成される。フィルタエレメント3の高さは、およそ1μmを有している。
After the
以上によりフィルタエレメント3が形成された後、それらのフィルタエレメント3を完全に乾燥させるために、所定の温度で所定時間の加熱処理を実行する。
After the
その後、図5(e)に示すように、フィルタエレメント3と隔壁6aの表面に保護膜6bを形成させる。保護膜6bの形成方法は、例えば、スピンコート法、ロールコート法、リッピング法またはインクジェット法等といった適宜の手法により形成される。保護膜6bは、透明性の樹脂材料で、紫外線を照射することによって硬化する紫外線硬化性樹脂であり、前述した隔壁6aに採用した紫外線硬化性樹脂と同系のものが使用される。
Thereafter, as shown in FIG. 5E, a
ここで、図5(e)に示すように、保護膜6bを形成した直後の基板2の表面部は、隔壁6aの高さがフィルタエレメント3の高さよりも高くなっているので、基板2の表面状態は、隔壁6aの形成部が凸状になり、フィルタエレメント3の形成部は凹状となって均一な表面状態ではない。
Here, as shown in FIG. 5E, the height of the
しかし、図5(e)の状態で放置することにより、隔壁6aと保護膜6bは、ともに同系の樹脂材で形成されているので、互いに溶け合い出し、図5(f)に示すように、保護膜6bの表面は平坦化される。ここで、平坦化の目安としては、例えば、平坦幅が0.15μm以下である。
However, since the
保護膜6bの表面状態が均一化した後、図5(g)に示すように、第2回目の紫外線86を照射して、隔壁6aと保護膜6bを本硬化させ、隔壁6aと保護膜6bが一体化した保護膜6cが形成される。
After the surface state of the
上記のようにして製造されたマザー基板12は、マザー基板12に形成されたカラーフィルタ形成領域11の周りの切断溝に沿って切断され、個々のカラーフィルタ1が形成される。
The
従って、本実施形態によれば以下に示す効果がある。 Therefore, according to the present embodiment, there are the following effects.
(1)隔壁6aと保護膜6cは、紫外線硬化樹脂であり、互いに溶け合うことにより、隔壁6aとフィルタエレメント3の高さの違いによって発生するカラーフィルタ1表面の凸凹状態を低減させ、表面状態を均一化することができる。
(1) The
(2)隔壁6a及保護膜6bとフィルタエレメント材料13は異なる材料によって掲載されているので、互いに混ざり合うことなくカラーフィルタ1を製造することができる。
(2) Since the
[第2実施形態]
次に、第2実施形態について説明する。なお、カラーフィルタ、カラーフィルタ製造装置及び電気制御ブロック図、液滴吐出ヘッドの構成は、上記第1実施形態と同じであるので説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described. The configurations of the color filter, the color filter manufacturing apparatus, the electric control block diagram, and the droplet discharge head are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
以下、上記のように構成されたカラーフィルタ製造装置16によって製造されるカラーフィルタおよびカラーフィルタ製造方法の作用について図6を用いて説明する。図6は、カラーフィルタ1の製造を工程順に示した模式図である。
The operation of the color filter and the color filter manufacturing method manufactured by the color
図6(a)に示すように、まず、マザー基板12の表面に透明性のない樹脂材料によってブラックマトリクス5が矢印A方向から見て格子状パターンに形成される。さらに、ブラックマトリクス5表面に透明性の樹脂材料の隔壁樹脂層6が形成される。隔壁樹脂層6の形成方法は、例えば、スピンコート法、ロールコート法、リッピング法またはインクジェット法等といった適宜の手法により形成される。隔壁樹脂層6に用いられる樹脂は、加熱によって硬化する熱硬化性樹脂が用いられる。
As shown in FIG. 6A, first, the
隔壁樹脂層6が形成された後、隔壁樹脂層6に対して加熱を行う。この加熱は、隔壁樹脂層6が半硬化状態になるように行われる。
After the
隔壁樹脂層6を半硬化状態にした後、図6(b)に示すように、目的の個所をエッチングすることにより、ブラックマトリクス5の上に隔壁6aが形成される。ブラックマトリクス5と隔壁6aによって形成された格子状パターンの格子穴の部分はフィルタエレメント3が形成される領域、すなわちフィルタエレメント形成領域7である。フィルタエレメント形成領域7の矢印A方向から見た場合の平面寸法は、例えば30μm×100μm程度に成形される。
After the
隔壁6aは、フィルタエレメント形成領域7に供給される機能液としてのフィルタエレメント材料13が隣接する別のフィルタエレメント形成領域7に供給されたフィルタエレメント材料13に流動することを阻止するため、およそ2μmの高さを有している。
In order to prevent the
隔壁6aの形成後、図6(c)に示すように、フィルタエレメント材料13の液滴8を各フィルタエレメント形成領域7に供給することにより、各フィルタエレメント形成領域7が埋められる。図6(c)において、符号13RはR(赤)の色を有するフィルタエレメント材料を示し、符号13GはG(緑)の色を有するフィルタエレメント材料を示し、符号13BはB(青)の色を有するフィルタエレメント材料を示している。
After the
フィルタエレメント材料13は、紫外線を照射することによって固形化する紫外線硬化性樹脂であり、例えば、N−メチロールアクリルアミドなどの単量体を含むアクリル系重合体と、ジフェニルヨードニウム塩などの光開始剤との組み合わせによる樹脂のほか、特開平8−230314、WO2002/048226に記載の紫外線硬化性樹脂を採用することができる。
The
各フィルタエレメント形成領域7にフィルタエレメント材料13が供給された後、ヒータによってマザー基板12を例えば70℃程度に加熱して、フィルタエレメント材料13の溶媒を蒸発させる。この蒸発により、図6(d)に示すように、フィルタエレメント材料13の体積が減少し、平坦化する。なお、体積の減少が著しい場合には、図6(c)の工程に戻って、カラーフィルタとして十分な膜厚が得られるまで、フィルタエレメント材料13の液滴8の供給とフィルタエレメント材料13の加熱とを繰返して実行する。その後、紫外線86を照射してフィルタエレメント材料を硬化させ、以上の処理により、最終的にフィルタエレメント材料の固形分のみが残留して膜化し、これにより、希望する各色フィルタエレメント3が形成される。フィルタエレメント3の高さは、およそ1μmを有している。
After the
その後、図6(e)に示すように、フィルタエレメント3と隔壁6aの表面に保護膜6bを形成させる。保護膜6bの形成方法は、例えば、スピンコート法、ロールコート法、リッピング法またはインクジェット法等といった適宜の手法により形成される。保護膜6bは、透明性の樹脂材料で、加熱することによって固形化する熱硬化性樹脂であり、前述した隔壁6aに採用した熱硬化性樹脂と同じものが使用される。
Thereafter, as shown in FIG. 6E, a
ここで、図6(e)に示すように、保護膜6bを形成した直後の基板2の表面部は、隔壁6aの高さがフィルタエレメント3の高さよりも高くなっているので、隔壁6aの表面部は凸状になり、フィルタエレメント3の表面部は凹状となって均一な表面状態ではない。
Here, as shown in FIG. 6E, the height of the
しかし、隔壁6aと保護膜6bは、ともに同系の樹脂材で形成され、半硬化状態におかれているので、互いに溶け合い出し、しばらく放置することによって、図6(f)に示すように、保護膜6bの表面は平坦化される。ここで、平坦化の目安としては、例えば、0.15μm以下である。
However, since both the
保護膜6bの表面状態が均一化した後、加熱して、図6(g)に示すように、隔壁6aと保護膜6bを本硬化させ、隔壁6aと保護膜6bが一体化した保護膜6cが形成される。
After the surface state of the
上記のようにして製造されたマザー基板12は、マザー基板12に形成されたカラーフィルタ形成領域11の周りの切断溝に沿って切断され、個々のカラーフィルタ1が形成される。
The
従って、本実施形態によれば以下に示す効果がある。 Therefore, according to the present embodiment, there are the following effects.
(1)隔壁6aと保護膜6cは、熱硬化性樹脂であり、互いに溶け合うことにより、隔壁6aとフィルタエレメント3の高さの違いによって発生するカラーフィルタ1表面の凸凹状態を低減させ、表面状態を均一化することができる。
(1) The
(2)隔壁6a及保護膜6bとフィルタエレメント材料13は異なる材料によって掲載されているので、互いに混ざり合うことなくカラーフィルタ1を製造することができる。
(2) Since the
本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、以下のように実施してもよい。 The present invention is not limited to the above embodiment, and may be implemented as follows.
(変形例1)図5または図6に示したように隔壁6aの全体が、保護膜6bと同じ材料となるように構成されているが、これに限定されない。例えば、隔壁6aの上部のみが保護膜6bと同じ材料となるように構成してもよい。この場合でも、隔壁6aの上部に構成された材料と保護膜6bの材料が互いに溶け合うのでカラーフィルタ1の表面状態を均一にすることができる。なお、この場合、隔壁6aの下部は、透明性のない樹脂によってブラックマトリクスとして構成されていてもよい。
(Modification 1) As shown in FIG. 5 or FIG. 6, the
(変形例2)本実施形態では、フィルタエレメント材料13としてR、G、Bを用いたが、これらに限定されることなく、例えば、C(シアン)、M(マゼンダ)、Y(イエロー)を採用してもよい。この場合でも、C、M、Yの色を有するフィルタエレメント材料を用いたパターン形成基板を製造することができる。
(Modification 2) In this embodiment, R, G, and B are used as the
(変形例3)本実施形態では、機能液としてフィルタエレメント材料13を例として説明したが、これに限定されることなく、例えば、金属化合物等の導電材料、誘電体材料等の材料が選択可能である。この場合でも、パターン形成基板の形成することができる。
(Modification 3) In the present embodiment, the
(変形例4)本実施形態では、パターン形成としてのカラーフィルタの製造方法及び製造方法を説明したが、これに限定されることなく、例えば、各種半導体素子(薄膜トランジスタ、薄膜ダイオード等)、各種配線パターン、及び絶縁膜の形成等にも用いることができる。 (Modification 4) In the present embodiment, the manufacturing method and manufacturing method of the color filter as the pattern formation have been described. However, the present invention is not limited to this. For example, various semiconductor elements (thin film transistors, thin film diodes, etc.), various wirings It can also be used to form patterns and insulating films.
1…パターン形成基板としてのカラーフィルタ、2…基板、3…機能膜としてのフィルタエレメント、5…ブラックマトリクス、6…隔壁樹脂層、6a…隔壁、6b、6c…保護膜、7…フィルタエレメント形成領域、8…液滴、13…機能液としてのフィルタエレメント材料、85…ランプ、86…紫外線。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Color filter as a pattern formation board, 2 ... Board | substrate, 3 ... Filter element as a functional film, 5 ... Black matrix, 6 ... Partition resin layer, 6a ... Partition, 6b, 6c ... Protective film, 7 ... Filter element formation Area, 8 ... droplet, 13 ... filter element material as functional liquid, 85 ... lamp, 86 ... ultraviolet light.
Claims (10)
前記隔壁によって区画された領域に形成されてなる機能膜と、
前記隔壁と前記機能膜の表面とを保護する保護膜とを有し、
前記隔壁の少なくとも上部と前記保護膜とは、互いに溶け合う材料であり、かつ前記機能膜とは異なる材料であることを特徴とするパターン形成基板。 A partition formed on the substrate;
A functional film formed in a region partitioned by the partition;
A protective film for protecting the partition and the surface of the functional film;
At least an upper part of the partition wall and the protective film are made of a material that melts with each other and a material different from that of the functional film.
前記隔壁と前記保護膜は、紫外線硬化性樹脂であり、前記機能膜は熱硬化性樹脂を含んでいることを特徴とするパターン形成基板。 The pattern forming substrate according to claim 1,
The partition wall and the protective film are made of an ultraviolet curable resin, and the functional film contains a thermosetting resin.
前記隔壁と前記保護膜は、熱硬化性樹脂であり、前記機能膜は紫外線硬化性樹脂を含んでいることを特徴とするパターン形成基板。 In the pattern formation board | substrate of Claim 1 or 2,
The partition wall and the protective film are thermosetting resins, and the functional film contains an ultraviolet curable resin.
前記基板に隔壁層を形成する隔壁層形成工程と、
前記隔壁層を紫外線照射によって半硬化状態にする第1紫外線照射工程と、
前記隔壁層をエッチングして隔壁を形成する隔壁形成工程と、
前記隔壁によって区画された領域内に前記機能液を吐出する機能液吐出工程と、
前記機能液を乾燥させて機能膜にする乾燥工程と、
前記隔壁と前記機能膜の表面に保護膜を形成する保護膜形成工程と、
前記保護膜を紫外線照射によって本硬化させる第2紫外線照射工程とを有することを特徴とするパターン形成基板製造方法。 A pattern forming substrate manufacturing method for manufacturing a pattern forming substrate by discharging a functional liquid to a substrate,
A partition layer forming step of forming a partition layer on the substrate;
A first ultraviolet irradiation step of making the partition wall layer semi-cured by ultraviolet irradiation;
A partition formation step of forming the partition by etching the partition layer;
A functional liquid discharge step of discharging the functional liquid into a region partitioned by the partition;
A drying step of drying the functional liquid to form a functional film;
A protective film forming step of forming a protective film on the surfaces of the partition walls and the functional film;
A pattern forming substrate manufacturing method comprising: a second ultraviolet irradiation step of performing main curing of the protective film by ultraviolet irradiation.
前記基板に隔壁層を形成する隔壁層形成工程と、
前記隔壁層を熱乾燥によって半硬化状態にする第1熱乾燥工程と、
前記隔壁層をエッチングして隔壁を形成する隔壁形成工程と、
前記隔壁によって区画された領域内に前記機能液を吐出する機能液吐出工程と、
前記機能液を紫外線照射によって固形化させて機能膜にする紫外線照射工程と、
前記隔壁と前記機能膜の表面に保護膜を形成する保護膜形成工程と、
前記保護膜を熱乾燥によって本硬化させる第2熱乾燥工程とを有することを特徴とするパターン形成基板製造方法。 A pattern forming substrate manufacturing method for manufacturing a pattern forming substrate by discharging a functional liquid to a substrate,
A partition layer forming step of forming a partition layer on the substrate;
A first heat drying step for bringing the partition layer into a semi-cured state by heat drying;
A partition formation step of forming the partition by etching the partition layer;
A functional liquid discharge step of discharging the functional liquid into a region partitioned by the partition;
An ultraviolet irradiation step in which the functional liquid is solidified by ultraviolet irradiation to form a functional film;
A protective film forming step of forming a protective film on the surfaces of the partition walls and the functional film;
A pattern forming substrate manufacturing method comprising: a second heat drying step of performing main curing of the protective film by heat drying.
前記隔壁によって区画された領域に形成されてなるフィルタエレメントと、
前記隔壁と前記フィルタエレメントの表面とを保護する保護膜とを有し、
前記隔壁の少なくとも上部と前記保護膜とは、互いに溶け合う材料であり、かつ前記フィルタエレメントとは異なる材料であることを特徴とするカラーフィルタ。 A partition formed on the substrate;
A filter element formed in a region partitioned by the partition;
A protective film for protecting the partition and the surface of the filter element;
The color filter according to claim 1, wherein at least an upper portion of the partition wall and the protective film are made of a material that is soluble with each other and different from the filter element.
前記隔壁と前記保護膜は、紫外線硬化性樹脂であり、前記フィルタエレメントは熱硬化性樹脂を含んでいることを特徴とするカラーフィルタ。 The color filter according to claim 6.
The partition wall and the protective film are made of an ultraviolet curable resin, and the filter element contains a thermosetting resin.
前記隔壁と前記保護膜は、熱硬化性樹脂であり、前記フィルタエレメントは紫外線硬化性樹脂を含んでいることを特徴とするカラーフィルタ。 The color filter according to claim 6 or 7,
The partition wall and the protective film are thermosetting resins, and the filter element contains an ultraviolet curable resin.
前記基板に隔壁層を形成する隔壁層形成工程と、
前記隔壁層を紫外線照射によって半硬化状態にする第1紫外線照射工程と、
前記隔壁層をエッチングして隔壁を形成する隔壁形成工程と、
前記隔壁によって区画された領域内に前記機能液を吐出する機能液吐出工程と、
前記機能液を乾燥させてフィルタエレメントを形成する乾燥工程と、
前記隔壁と前記フィルタエレメントの表面に保護膜を形成する保護膜形成工程と、
前記保護膜を紫外線照射によって本硬化させる第2紫外線照射工程とを有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。 A color filter manufacturing method for manufacturing a color filter by discharging a functional liquid onto a substrate,
A partition layer forming step of forming a partition layer on the substrate;
A first ultraviolet irradiation step of making the partition wall layer semi-cured by ultraviolet irradiation;
A partition formation step of forming the partition by etching the partition layer;
A functional liquid discharge step of discharging the functional liquid into a region partitioned by the partition;
A drying step of drying the functional liquid to form a filter element;
A protective film forming step of forming a protective film on a surface of the partition wall and the filter element;
A method for producing a color filter, comprising: a second ultraviolet irradiation step in which the protective film is fully cured by ultraviolet irradiation.
前記基板に隔壁層を形成する隔壁層形成工程と、
前記隔壁層を熱乾燥によって半硬化状態にする第1熱乾燥工程と、
前記隔壁層をエッチングして隔壁を形成する隔壁形成工程と、
前記隔壁によって区画された領域内に前記機能液を吐出する機能液吐出工程と、
前記機能液を紫外線照射によって固形化させてフィルタエレメントにする紫外線照射工程と、
前記隔壁と前記フィルタエレメントの表面に保護膜を形成する保護膜形成工程と、
前記保護膜を熱乾燥によって本硬化させる第2熱乾燥工程とを有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
A color filter manufacturing method for manufacturing a color filter by discharging a functional liquid onto a substrate,
A partition layer forming step of forming a partition layer on the substrate;
A first heat drying step for bringing the partition layer into a semi-cured state by heat drying;
A partition formation step of forming the partition by etching the partition layer;
A functional liquid discharge step of discharging the functional liquid into a region partitioned by the partition;
An ultraviolet irradiation process in which the functional liquid is solidified by ultraviolet irradiation to form a filter element;
A protective film forming step of forming a protective film on a surface of the partition wall and the filter element;
A method for producing a color filter, comprising: a second heat drying step of main-curing the protective film by heat drying.
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