色変換フィルタの形成方法
【課題】色変換層形成時の下地となるカラーフィルタ層および側壁となるバンクの濡れ性を制御する工程を簡便にし、バンクの高さの増大を伴うことなしに、低コストで高精細なパターンを有する色変換層を形成するための方法の提供。
【解決手段】透明基板上に複数種のカラーフィルタ層を形成する工程と；異種のカラーフィルタ層の境界部分にバンクを形成する工程と；複数種のカラーフィルタ層の少なくとも１つの上面にＵＶ光を照射して、該上面に凹凸を形成する工程と；凹凸を形成したカラーフィルタ層の上に、インクジェット法を用いて色変換層を形成する工程とを含むことを特徴とする色変換フィルタの製造方法。
【解決手段】透明基板上に複数種のカラーフィルタ層を形成する工程と；異種のカラーフィルタ層の境界部分にバンクを形成する工程と；複数種のカラーフィルタ層の少なくとも１つの上面にＵＶ光を照射して、該上面に凹凸を形成する工程と；凹凸を形成したカラーフィルタ層の上に、インクジェット法を用いて色変換層を形成する工程とを含むことを特徴とする色変換フィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色変換フィルタの形成方法に関する。特に、高精度なパターンを有する色変換層を含む色変換フィルタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子を用いて多色発光を実現する方法の1つとして、色変換方式がある。色変換方式は、有機ＥＬ素子の発光を吸収して波長分布変換を行って異なる波長分布を有する光を放射する色変換膜を、有機ＥＬ素子の前面に配設して多色を実現する方法である。そのような色変換層として、高分子樹脂中に蛍光色素を分散させた構成が提案されている（特許文献1参照）。色変換方式は、用いる有機ＥＬ素子が1種（単色）であるために製造が容易であり、大画面ディスプレイへの展開が積極的に検討されている。
【０００３】
さらに、色変換方式は、特定の波長域の光を透過させるカラーフィルターをさらに組み合わせることによって、良好な色再現性が得られるなどの有利な特徴を有する。しかしながら、提案されている色変換層によって十分な効率を得るためには、色変換層の膜厚を１０μｍ程度とする必要がある。加えて、色変換層の上面に有機ＥＬ素子を形成するためには、色変換層上面の凹凸を平坦にする技術、および色変換層から生じる水分を遮断する技術などの特殊な技術を必要とする。これらの点は、ディスプレイのコストアップをもたらす。
【０００４】
また、樹脂分散型色変換層の問題点を解決する方策として、蒸着法、スパッタ法などのドライプロセスを用いて色変換層を形成する方法が提案されている（特許文献２および３参照）。この方法においては、水分発生の問題がなく、高効率であり、かつ膜厚１μｍ以下の色変換層を形成できるものの、高精細（たとえば１５０ｐｐｉ以上）なパターニングが困難であるという問題点を有する。
【０００５】
上記の問題点に対処するために、構成材料を含むインクを調製し、インクジェット法を用いて、パターン化された色変換層を形成する方法が提案されている（特許文献４〜７参照）。インクジェット法により高精細のパターンを形成する際には、微量の液滴を精密に吐出させる必要性があり、インクの増粘の原因となる固形分含有量をあまり大きくすることはできない。したがって、必要な膜厚を得るための液滴の体積が必然的に大きくなる。液滴の体積増大に対する解決策として、基板にバンクを形成する方法が提案されている（特許文献８参照）。
【０００６】
高精細度のパターンを形成するためには、バンクの形状だけではなく、バンク表面の濡れ性を制御することが重要である。具体的には、バンク表面がインクに対して撥液性を有し、かつ下地となる面がインクに対して親液性を有する状態に制御することが必要である。表面の濡れ性を制御する方法としては、プラズマ処理などの表面処理を行う方法が知られている（特許文献８参照）。また、深さ方向に組成比が変化するレジスト材料膜をドライエッチングを用いてパターニングを行うバンクの形成方法が提案されている（特許文献９参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−２８６０３３号公報
【特許文献２】特開２００２−７５６４３号公報
【特許文献３】特開２００３−２１７８５９号公報
【特許文献４】特開２００４−２５３１７９号公報
【特許文献５】特開２００６−７３４５０号公報
【特許文献６】特開２００６−３２０１０号公報
【特許文献７】特開２００３−２２９２６１号公報
【特許文献８】国際公開第９９／４８３３９号パンフレット
【特許文献９】特開２０００−１６２８８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
インクジェット法を用いて色変換層を形成することの利点は、インクの利用効率が非常に高く、それによって色変換層の形成コストを抑制することができる点にある。しかしながら、高精細なパターンを得るためには、濡れ性の制御が必要である。たとえば、特許文献８に記載の方法では、（ａ）異なる濡れ性を有する２種の材料を用いてバンクを形成する複雑な工程、（ｂ）複数のガスを使用し、かつそれらのガスの混合比を制御したプラズマ処理（フッ素プラズマ／酸素プラズマ）を行う工程などが開示されている。
【０００９】
また、深さ方向に組成比が変化するレジスト材料膜をドライエッチングを用いてパターニングを行う特許文献９に記載の方法においても、濡れ性を制御するためにフッ素プラズマ処理を実施している。それゆえに、この方法においても工程の複雑化およびコストの増大は避けられない。
【００１０】
また、バンクの高さを大きくすることによって、高精細度のパターンを形成することが可能となる。しかしながら、バンクの高さの増大は、色変換フィルタと独立して制御可能な複数の発光部を有する発光素子基板との貼り合わせの際のギャップ長を長くし、クロストークの発生により色純度の低下を招くために好ましくない。
【００１１】
したがって、本発明が解決しようとする課題は、色変換層形成時の下地となるカラーフィルタ層および側壁となるバンクの濡れ性を制御する工程を簡便にし、バンクの高さの増大を伴うことなしに、低コストで高精細なパターンを有する色変換層を形成するための方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の色変換フィルタの製造方法は：（ａ）透明基板上に複数種のカラーフィルタ層を形成する工程と；（ｂ）異種のカラーフィルタ層の境界部分に、バンクを形成する工程と；（ｃ）前記複数種のカラーフィルタ層の少なくとも１種の上面にＵＶ光を照射して、該上面に凹凸を形成する工程と；（ｄ）前記凹凸を形成したカラーフィルタ層の上に、インクジェット法を用いて、特定の波長の光を吸収し、吸収した波長と異なる波長を含む光を出力する色変換層を形成する工程とを含むことを特徴とする。工程（ｃ）において用いるＵＶ光は、１８５〜３５０ｎｍの範囲内の波長および１００Ｗ／ｍ２以上の照射強度を有してもよい。また、工程（ｃ）を、１００〜１５０℃の温度において実施することができる。さらに、工程（ｃ）において凹凸を形成されるカラーフィルタ層が、着色層とＵＶ吸収層との積層構造を有し、該着色層は、該ＵＶ吸収層と該透明基板との間に位置し、凹凸は該ＵＶ吸収層の上面に形成されてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
以上のような構成をとることによって、バンクの高さを大きくすることおよび混色の発生なしに、インクジェット法による色変換層の形成を行うことができる。したがって、本発明の製造方法は、高精細度のパターンを有する色変換フィルタを低コストで提供することが可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１に本発明の製造方法の第１の態様で形成された色変換フィルタを示す。図１の色変換フィルタは、透明基板１０の上に、ブラックマトリクス２０、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）の３種のカラーフィルタ層３０（Ｒ，Ｇ，Ｂ）、異種のカラーフィルタ層３０の境界に設けられたバンク４０、および赤色および緑色カラーフィルタ層３０（Ｒ，Ｇ）の上に設けられた赤色および緑色の２種の色変換層５０（Ｒ，Ｇ）を有し、赤色および緑色カラーフィルタ層３０（Ｒ，Ｇ）の上部表面には、凹凸３５（Ｒ，Ｇ）が形成されている。
【００１５】
最初に、任意選択的工程であるが、透明基板１０上にブラックマトリクス２０を形成する。ブラックマトリクス２０は、塗布法（スピンコートなど）を用いて透明基板１０全面に形成した後に、フォトリソグラフ法などを用いてパターニングしてもよいし、あるいはスクリーン印刷法などを用いてパターン状に形成してもよい。ブラックマトリクス２０は、第１の方向に延びる複数のストライプ形状部分から構成されても良い。あるいはまた、ブラックマトリクス２０は、第１の方向および第２の方向（第１の方向と直交する方向）に延びるストライプ形状部分から構成される、複数の開口部を有する格子状の形状を有する一体の層であってもよい。ブラックマトリクス２０の開口部がサブピクセルを形成する位置となる。
【００１６】
透明基板１０は、光透過性に富み、かつブラックマトリクス２０、カラーフィルタ層３０（Ｒ，Ｇ，Ｂ）、ならびに後述する色変換層４０および有機ＥＬ素子の形成に用いられる条件（溶媒、温度等）に耐える材料を用いて形成される。さらに寸法安定性に優れた材料を用いることが好ましい。また、多色発光ディスプレイの性能低下を引き起こさない材料が好ましい。透明基板１０の材料の例は、ガラス、各種プラスチック、各種フィルムなどを含む。
【００１７】
ブラックマトリクス２０は、可視光を遮断して、コントラストを向上させるための層である。ブラックマトリクス２０は、通常のフラットパネルディスプレイ用の材料を用いて形成することができる。ブラックマトリクスの２０の膜厚は、前述の機能を満たす限りにおいて、任意に設定することができる。
【００１８】
次に、工程（ａ）において、それぞれ異なる波長域の光を透過する、ＲＧＢの３種のカラーフィルタ層３０（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を独立して形成する。カラーフィルタ層３０は、可視光の特定波長域を透過させ、透過光を所望の色相とし、および透過光の色純度を向上させるための層である。カラーフィルタ層３０は、フラットパネルディスプレイ用の市販の材料を用いて形成することができる。近年では、フォトレジスト中に顔料を分散させた、顔料分散型材料がよく用いられている。図１に示したように３種のカラーフィルタ層を用いる場合、４００ｎｍ〜５５０ｎｍの波長域の光を透過する青色カラーフィルタ層３０Ｂ、５００ｎｍ〜６００ｎｍの波長域の光を透過する緑色カラーフィルタ層３０Ｇ、および６００ｎｍ以上の波長域の光を透過する赤色カラーフィルタ層３０Ｒを用いることが望ましい。３種のカラーフィルタ層３０（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のそれぞれは、第１の方向に延びる複数のストライプ形状部分から構成される。
【００１９】
上述のカラーフィルタ層３０のそれぞれは、塗布法（スピンコートなど）を用いて透明基板１０全面に形成した後に、フォトリソグラフ法などを用いてパターニングを実施することによって形成してもよいし、あるいはスクリーン印刷法などを用いてパターン状に形成してもよい。
【００２０】
次に、工程（ｂ）において、異種のカラーフィルタ層３０の境界となる部分にバンク４０を形成する。本発明において、バンク４０は、第１の方向に延びる複数のストライプ形状部分から構成される。インクジェット法により高精細度のパターンを形成する場合には、吐出体積を精密に制御しながら微量液滴を吐出する必要があることから、インクの増粘の原因となるインクの固形分含有量をあまり大きくすることができない。このことによって、必要な膜厚を得るために必要なインクの体積が必然的に大きくなる。バンク４０は、インクが所望の領域以外に拡散するのを防止する点において有効である。
【００２１】
バンク４０は、後述する色変換層５０を形成するためのインクに対して撥液性を有することが望ましい。バンク４０は、光硬化型または光熱硬化型樹脂（たとえば、硬化性部位を含むアクリル樹脂など）を塗布し、フォトリソグラフィーによりパターニングを行うことによって形成することができる。あるいは、バンク４０は、スクリーン印刷法などを用いて、所望の部位に熱可塑性樹脂（たとえば、アクリル樹脂など）または熱硬化性樹脂を付着させることによって形成することができる。
【００２２】
あるいはまた、後述する工程（ｃ）におけるＵＶ光照射による劣化を防止することを目的として、ＳｉＯｘ、ＡｌＯｘ、ＴｉＯｘ、ＴａＯｘ、ＺｎＯｘなどの無機酸化物、ＳｉＮｘなどの無機窒化物、あるいはＳｉＯｘＮｙなどの無機窒化酸化物を用いてバンク４０を形成することができる。これら無機材料からなるバンク４０は、蒸着法、スパッタ法などの当該技術において知られている任意の方法を用いて形成することができる。カラーフィルタ層３０の上面全面に無機材料膜を堆積させた後に、たとえばフォトリソグラフィーなどによるパターニングを行って所望の形状のバンク４０を形成してもよく、無機材料膜を堆積させる際に所望のパターンを与える開口部を有するマスクを用いて所望の形状のバンク４０を形成してもよい。
【００２３】
次に、工程（ｃ）において、複数のカラーフィルタ層３０の少なくとも１種にＵＶ光を照射して、その上面に凹凸３５を形成する。凹凸３５が形成されるカラーフィルタ層３０は、その上に色変換層５０が形成される層である。図１においては、赤色カラーフィルタ層３０Ｒおよび緑色カラーフィルタ層３０Ｇの上に凹凸３５（Ｒ，Ｇ）を形成した例を示した。青色カラーフィルタ層３０Ｂの上に青色変換層（不図示）を設ける場合には、青色カラーフィルタ層３０Ｂの上面にも凹凸が形成される。
【００２４】
照射するＵＶ光の波長は１８５〜３５０ｎｍが好ましく、ＵＶ処理装置の光源としてＤＵＶ（メタルハイドライドランプ）（波長２９５〜３１０ｎｍ）、低圧水銀ランプ（１８５〜２５４ｎｍ）、金属蒸気封入キセノンランプ（ウシオ電機株式会社、Ｄｅｅｐ ＵＶランプ、２３０〜３２０ｎｍ）、エキシマランプ（ＫｒＣｌ：２２２ｎｍ、ＸｅＣｌ：３０８ｎｍ）などを用いて、本工程のＵＶ光照射を実施することが好ましい。より短い波長のＵＶ光を選択することによって、ＵＶ光照射の時間を短縮することが可能となる。形成される凹凸のサイズは、用いるＵＶ光の波長が短いほど小さくなる。たとえば、波長２５４ｎｍのＵＶ光を使用することによって、カラーフィルタ層３０の表面にクラックを発生させ、約５０ｎｍの凹凸を形成することができる。本発明におけるＵＶ光照射による凹凸３５の形成は、ラビング処理などの機械的方法による凹凸形成に比較して、バンク４０などの微細なパターンを破壊することなく実施できる点において有利である。また、エッチングなどの化学的方法による凹凸形成に比較しても、本発明の方法は工程数を少なくすることができ、製造コストの低減において有利である。
【００２５】
ＵＶ光照射の際に、所望される部分に開口部を有するマスクを用いてもよい。たとえば、図１に示す色変換フィルタの製造の際には、赤色カラーフィルタ層３０Ｒおよび緑色カラーフィルタ層３０Ｇに相当する位置に開口部を有するマスクを用いて、青色カラーフィルタ層３０Ｂおよびバンク４０へのＵＶ光を遮断してもよい。また、所定のカラーフィルタ層３０全体にＵＶ光を照射した場合、形成される凹凸に不均一が生じる可能性がある。そこで、所定のカラーフィルタ層３０に相当する位置に微細パターン状の複数の開口部を有するマスクを用いて、凹凸を均一に形成することができる。
【００２６】
照射するＵＶ光は、照射するカラーフィルタ層３０表面において１００Ｗ／ｍ２以上の照射強度を有することが好ましい。さらに好ましくは、２５４ｎｍの波長で１５０〜２００Ｗ／ｍ２の照射照度を有することが望ましい。ＵＶ光照射を常温（１０〜３０℃）にて実施する場合、５０〜６０分間にわたってＵＶ光を照射することによって、適切な凹凸を形成することができる。
【００２７】
あるいはまた、ＵＶ光照射の際に、カラーフィルタ層３０を形成した積層体を１００〜１５０℃に加熱してもよい。積層体を前述の温度範囲に加熱することによって、５分以下、望ましくは１５〜２０分間にわたるＵＶ光照射によって、適切な凹凸を形成することができる。
【００２８】
次に、工程（ｄ）において、インクジェット法を用いて、工程（ｃ）において凹凸３５を形成したカラーフィルタ層３０の上に色変換層５０を形成する。図１においては、赤色変換層５０Ｒおよび緑色変換層５０Ｇを形成する例を示した。必要に応じて、赤色変換層５０Ｒのみを設けてもよい。この場合、緑色カラーフィルタ層３０Ｇの上表面に凹凸３５Ｇを設ける必要はない。あるいはまた、赤色変換層５０Ｒおよび緑色変換層５０Ｇに加えて、青色変換層（不図示）を設けてもよい。この場合、青色カラーフィルタ層３０Ｂの上表面にも凹凸が設けられる。
【００２９】
色変換層４０を形成するためのインクは、少なくとも１種の色変換色素と、溶媒とを含む。本発明において用いることができる色変換色素は、Ａｌｑ３（トリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体）などのアルミキレート系色素；３−（２−ベンゾチアゾリル）−７−ジエチルアミノクマリン（クマリン６）、３−（２−ベンゾイミダゾリル）−７−ジエチルアミノクマリン（クマリン７）、クマリン１３５などのクマリン系色素；ソルベントイエロー４３、ソルベントイエロー４４のようなナフタルイミド系色素のような、低分子系有機蛍光色素を含む。あるいはまた、ポリフェニレン、ポリアリーレンおよびポリフルオレンに代表される高分子蛍光材料を、色変換色素として用いてもよい。
【００３０】
必要に応じて、色変換色素として、２種以上の色素の混合物を用いてもよい。色素混合物の使用は、青色光から赤色光への変換時などのように波長シフト幅が広い場合に有効な手段である。色素混合物は、前述の色素同士の混合物であってもよい。あるいはまた、前述の色素と、下記の色素との混合物であってもよい。
（１） ジエチルキナクリドン（ＤＥＱ）などのキナクリドン誘導体；
（２） ４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ−１）、ＤＣＭ−２、およびＤＣＪＴＢなどのシアニン色素；
（３） ４，４−ジフルオロ−１，３，５，７−テトラフェニル−４−ボラ−３ａ，４ａ−ジアザ−ｓ−インダセン；
（４） ルモゲンＦレッド；
（５） ナイルレッド；
（６） ローダミンＢ、ローダミン６Ｇなどのキサンテン系色素；および
（７） ピリジン１などのピリジン系色素。
【００３１】
本発明における色変換層形成のためのインク用溶媒は、上記の色変換色素を溶解することができる任意の溶媒を用いることができる。たとえば、トルエンなどの非極性有機溶媒、あるいはクロロホルム、アルコール系、ケトン系などの極性有機溶媒を、インク用溶媒として用いることができる。インク用溶媒は、単一成分で構成されてもよい。あるいはまた、粘度、蒸気圧、溶解性、流動性および／または濡れ性の調整を目的として、複数の溶媒を混合して、インク用溶媒を調製してよい。
【００３２】
本発明において、少なくとも１種の色変換色素を、溶媒中に混合することによってインクを作製することができる。水分および酸素の影響を排除するため、不活性ガス（たとえば、窒素またはアルゴンなどの希ガス）雰囲気下でインクを作製することが好ましい。インクを作製する前に、溶媒中の水分および酸素を除去するために、脱気処理、水分吸収剤による処理、酸素吸収剤による処理、蒸留などの当該技術において知られている任意の手段を用いて溶媒を前処理してもよい。
【００３３】
作製したインクは、所望される解像度での塗布が可能であることを条件として、当該技術において知られている任意のインクジェット装置および方法を用いて、バンク４０で異種のカラーフィルタ層３０と分離され、上表面に凹凸３５が設けられたカラーフィルタ層３０上に付着される。インクジェット装置および方法は、サーマルインクジェット方式であっても、ピエゾインクジェット方式であってもよい。凹凸３５の構造に起因するアンカー効果によって、凹凸３５が設けられたカラーフィルタ層３０の上面のインクに対する付着力が向上すると同時に、インクの表面張力が低下する。その結果として、インクに対する凹凸３５が設けられたカラーフィルタ層３０の上面の濡れ性が向上し、インクがより容易に広がるようになる。インクジェット方法を用いて付着されたインクは、バンク４０によって必要部位以外に広がることを防止されると同時に、凹凸３５の効果によってカラーフィルタ層３０全体に均一に広がる。
【００３４】
付着の後に、溶媒を蒸発させて除去し、少なくとも１種の色変換色素からなる色変換層５０を形成する。色変換層５０は、２つのバンク４０に挟まれた領域で、第１の方向に延びるストライプ形状を有する。溶媒の除去は、前述の不活性ガス雰囲気下または真空中で、溶媒が蒸発する温度まで加熱することによって実施することができる。この際に、インク中の色変換色素の劣化または熱分解が発生しないように加熱温度を設定することが望ましい。
【００３５】
最後に、任意選択的に、ブラックマトリクス２０、カラーフィルタ層３０、バンク４０および色変換層５０を覆うように、バリア層（不図示）を形成してもよい。バリア層は、水および／または酸素の介在によって劣化する材料を用いて色変換層５０を形成した場合に、色変換層５０の特性を維持するという点において有効である。
【００３６】
バリア層は、電気絶縁性を有し、ガスおよび有機溶剤に対するバリア性を有し、かつ可視域における透明性に富む材料（４００〜７００ｎｍの範囲で透過率５０％以上）を使用して形成することができる。用いることができる材料は、たとえば、ＳｉＯｘ、ＡｌＯｘ、ＴｉＯｘ、ＴａＯｘ、ＺｎＯｘなどの無機酸化物、ＳｉＮｘなどの無機窒化物、およびＳｉＮｘＯｙなどの無機酸化窒化物を含む。バリア層は、前述の材料の単一の層であってもよく、複数の層の積層体であってもよい。
【００３７】
バリア層は、スパッタ法、ＣＶＤ法、真空蒸着法などの当該技術において知られている任意の手法により形成することができる。バリア層形成の際の色変換層５０へのダメージを回避するという点においては、１００℃以下の低温で実施することができ、かつ成膜に用いる粒子のエネルギーが小さいＣＶＤ法を用いて、バリア層を形成することが望ましい。
【００３８】
以上の説明においては、図１を参照して、３種のカラーフィルタ層３０を用いた例を示した。しかしながら、異種のカラーフィルタ層の境界部分にバンクを形成すること、ＵＶ光照射によって、その上に色変換層を形成するカラーフィルタ層の上表面に凹凸を形成することを条件として、本発明の製造方法が、２種または４種以上のカラーフィルタ層を用いた色変換フィルタの製造に適用できることは明らかであろう。
【００３９】
図２に本発明の製造方法の第２の態様で形成された色変換フィルタを示す。第２の態様においては、工程（ｃ）において表面に凹凸を形成されるカラーフィルタ層３０が、着色層３１とＵＶ吸収層３２との積層構造を有し、着色層３１が透明基板１０とＵＶ吸収層３２との間に位置し、凹凸３７はＵＶ吸収層３２の上面に形成される。図２においては、赤色カラーフィルタ層３０Ｒおよび緑色カラーフィルタ層３０Ｇが、着色層３１とＵＶ吸収層３２との積層構造である例を示した。
【００４０】
第２の態様において、着色層３１は、第１の態様のカラーフィルタ層３０と同様に、顔料分散型材料を含むフラットパネルディスプレイ用の市販の材料を用いて形成することができる。
【００４１】
ＵＶ吸収層３２は、ＵＶ吸収剤とマトリクス樹脂とを含む。用いることができるＵＶ吸収剤は、ベンゾフェノンを含む。また、用いることができるマトリクス樹脂は、光硬化性樹脂または光熱併用硬化性樹脂の硬化物を含む。用いることができる光硬化性樹脂または光熱併用硬化性樹脂は、（１）アクロイル基やメタクロイル基を複数有するアクリル系多官能モノマーおよびオリゴマーと、光または熱重合開始剤とからなる組成物、（２）ボリビニル桂皮酸エステルと増感剤とからなる組成物、（３）鎖状または環状オレフィンとビスアジドとからなる組成物、および（４）エポキシ基を有するモノマーと酸発生剤とからなる組成物などを含む。
【００４２】
第２の態様において、工程（ａ）は、着色層３１およびＵＶ吸収層３２の積層体からなるカラーフィルタ層３０について、基板全面に対する着色層用材料の塗布（スピンコートなど）、着色層３１のパターニング、基板全面に対するＵＶ吸収層用材料の塗布、およびＵＶ吸収層３２のパターニングをこの順に行うことによって実施することができる。あるいはまた、スクリーン印刷法などを用いて着色層３１およびＵＶ吸収層３２のそれぞれをパターン状に形成してもよい。
【００４３】
あるいはまた、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂などをＵＶ吸収層３２のマトリクス樹脂として用いてもよい。用いることができる熱可塑性樹脂は、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルサルホン、ポリビニルブチラール、ポリフェニレンエーテル、ポリアミド、ポリエーテルイミド、ノルボルネン系樹脂、メタクリル樹脂、イソブチレン無水マレイン酸共重合樹脂、環状オレフィン系樹脂などを含む。用いることができる熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ビニルエステル樹脂、イミド系樹脂、ウレタン系樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂などを含む。あるいはまた、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリカーボネート等と３官能性、あるいは４官能性のアルコキシシランを含むポリマーハイブリッドなどをＵＶ吸収層３２のマトリクス樹脂として用いてもよい。これらのマトリクス樹脂を含むＵＶ吸収層３２を用いる場合、スクリーン印刷法などを用いてＵＶ吸収層３２をパターン状に形成することが望ましい。
【００４４】
第２の態様におけるＵＶ吸収層３２は、可視領域の光に対して透明であることが望ましい。具体的には、４００〜７００ｎｍの波長範囲全域において、５０％以上の透過率を有することが望ましい。
【００４５】
第２の態様において、その上に凹凸を形成しないカラーフィルタ層３０に関する工程（ａ）、ならびに工程（ｂ）〜（ｄ）は、第１の態様と同様に実施することができる。ただし、工程（ｃ）において、ＵＶ光を照射されたＵＶ吸収層３２にクラックが発生し、凹凸３７が形成される点が第１の態様と異なる点である。
【実施例】
【００４６】
＜実施例１＞
２００ｍｍ×２００ｍｍ×０．７ｍｍ厚の透明基板（コーニング社製１７３７ガラス）上に、カラーモザイクＣＫ−７００１（富士フィルム株式会社から入手可能）を塗布し、フォトリソグラフ法を用いて、複数の矩形状開口部を有するブラックマトリクスを形成した。露光積算光量は１００〜１６０ｍＪであり、２００℃において３０分間にわたるポストベークを行った。ブラックマトリクスは、１μｍの膜厚を有した。矩形状開口部のそれぞれ（サブピクセルに相当する）は、縦方向３００μｍ×横方向１００μｍを有し、隣接する矩形状開口部間の間隔は、縦方向３０μｍおよび横方向１０μｍであった。公称寸法２．８インチのＱＶＧＡパネル（３６０×２４０ピクセル（ＲＧＢ））を作製した。
【００４７】
次に、カラーモザイクＣＲ−７００１、ＣＧ−７００１およびＣＢ−７００１（富士フィルム株式会社から入手可能）を塗布し、フォトリソグラフ法を用いて、縦方向に延びる複数のストライプ形状部分からなる赤色、緑色および青色カラーフィルタ層を形成した。露光積算光量は１００〜１６０ｍＪであり、２００℃において３０分間にわたるポストベークを行った。各カラーフィルタ層は、１μｍの膜厚を有した。各カラーフィルタ層の複数のストライプ形状部分のそれぞれは、図１に示すようにストライプ形状部分の両側縁がブラックマトリクスに重畳して１１０μｍの幅を有し、２２０μｍの間隔で配置された。
【００４８】
次に、光硬化性アクリル樹脂（Ｖ２５９ＰＡ／Ｐ５、新日鐵化学製）を塗布し、フォトリソグラフィー法によってパターニングを行い、異なる２種のカラーフィルタ層の境界となる部分、すなわち、赤色カラーフィルタ層／緑色カラーフィルタ層、緑色カラーフィルタ層／青色カラーフィルタ層、および青色カラーフィルタ層／赤色カラーフィルタ層の境界部分に、縦方向に延びる複数のストライプ形状部分からなるバンクを形成した、バンクを構成するストライプ形状部分のそれぞれは、２０μｍの幅、および３μｍの高さを有した。
【００４９】
次いで、バンクを形成したカラーフィルタをホットプレート上に載置し、カラーフィルタを１００℃に加熱した。カラーフィルタ温度を維持できる環境において、紫外線ランプ（サムコ製：ＵＶ−３００）を用い、１０分間にわたってＵＶ光を照射した。
【００５０】
トルエン１０００重量部、および第１色素であるクマリン６と第２色素であるＤＣＭ−２の混合物（モル比はクマリン６：ＤＣＭ−２＝４８：２）５０重量部を混合して、インクを調製した。調製したインクをインクジェット装置（ライトレックス製Ｌｉｔｒｅｘ１２０Ｌ）に装填した。次いで、窒素雰囲気中で、インクの滴下および乾燥を反復して、赤色カラーフィルタ層の上に赤色変換層を形成した。１回のインクの滴下におけるインク付着量を、１サブピクセルあたり３０〜６０ｐＬとした。乾燥は、窒素雰囲気を破ることなしに、積層体を真空乾燥炉中に移動させ、１．０×１０−３Ｐａの圧力の下で１００℃に加熱することによって実施した。インクの滴下および乾燥を２０回反復して、膜厚５００ｎｍの赤色変換層を形成した。
【００５１】
次いで、真空を破ることなしに、赤色変換層を形成したカラーフィルタを、プラズマＣＶＤ装置内に移動させた。プラズマＣＶＤ法を用いて、膜厚１μｍの窒化シリコン（ＳｉＮ）を堆積させてバリア層を形成し、色変換フィルタを得た。ここで、モノシラン（ＳｉＨ４）、アンモニア（ＮＨ３）および窒素（Ｎ２）を原料ガスとして用いた。また、バリア層形成時のカラーフィルタの温度を１００℃以下に維持した。
【００５２】
＜実施例２＞
バンクを形成したカラーフィルタを１００℃に加熱することなく、常温（２５〜３５℃）においてＵＶ光の照射を実施したことを除いて、実施例１と同様に色変換フィルタを作製した。
【００５３】
＜実施例３＞
バンクを形成したカラーフィルタを１５０℃に加熱してＵＶ光の照射を実施したことを除いて、実施例１と同様に色変換フィルタを作製した。
【００５４】
＜比較例１＞
ＵＶ照射を実施しなかったことを除いて実施例１の手順を繰り返して、色変換フィルタを作製した。
【００５５】
＜評価＞
実施例１および２、ならびに比較例１の方法を用いて、１２枚の色変換フィルタを作製した。赤色変換層を形成するためのインクが緑色または青色サブピクセルにあふれたことによる混色の発生を、光学顕微鏡を用いて検査した。緑色および青色サブピクセルの全数を基準とする混色の発生したサブピクセル数の比を、不良率として評価した。また、実施例１および２、ならびに比較例１の方法において、赤色変換層の形成直前の赤色カラーフィルタ層上面の凹凸（算術平均粗さＲａ）を、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて評価した（基準長１０μｍ）。結果を第１表に示した。
【００５６】
【表１】
【００５７】
第１表に示すように、本願発明の方法に従ってＵＶ照射を行って赤色カラーフィルタ層の上面に凹凸を形成した実施例１および２において、不良率を減少させることができた。これに対して、赤色カラーフィルタ層の上面凹凸が小さい比較例２においては、インクの滴下の際に、インクが所望されないサブピクセルにあふれて混色が発生することが分かる。バンクの高さを５μｍ以上にすることで不良の発生を防止することが可能であるが、独立して制御可能な複数の発光部を有する発光素子基板との貼り合わせの際にギャップ長が長くなり、クロストークの発生により色純度が低下してしまう。
【００５８】
以上のように、本発明の製造方法を用いることによって、バンクの高さを大きくすることおよび混色の発生なしに、インクジェット法による色変換層の形成を行うことができた。すなわち、本発明の製造方法は、高精細度のパターンを有する色変換フィルタを低コストで提供することが可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の製造方法の第１の態様で形成された色変換フィルタを示す断面図である。
【図２】本発明の製造方法の第２の態様で形成された色変換フィルタを示す断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０ 透明基板
２０ ブラックマトリクス
３０（Ｒ，Ｇ，Ｂ） カラーフィルタ層
３１（Ｒ，Ｇ） 着色層
３２（Ｒ，Ｇ） ＵＶ吸収層
３５，３７（Ｒ，Ｇ） 凹凸
４０ バンク
５０（Ｒ，Ｇ） 色変換層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色変換フィルタの形成方法に関する。特に、高精度なパターンを有する色変換層を含む色変換フィルタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子を用いて多色発光を実現する方法の1つとして、色変換方式がある。色変換方式は、有機ＥＬ素子の発光を吸収して波長分布変換を行って異なる波長分布を有する光を放射する色変換膜を、有機ＥＬ素子の前面に配設して多色を実現する方法である。そのような色変換層として、高分子樹脂中に蛍光色素を分散させた構成が提案されている（特許文献1参照）。色変換方式は、用いる有機ＥＬ素子が1種（単色）であるために製造が容易であり、大画面ディスプレイへの展開が積極的に検討されている。
【０００３】
さらに、色変換方式は、特定の波長域の光を透過させるカラーフィルターをさらに組み合わせることによって、良好な色再現性が得られるなどの有利な特徴を有する。しかしながら、提案されている色変換層によって十分な効率を得るためには、色変換層の膜厚を１０μｍ程度とする必要がある。加えて、色変換層の上面に有機ＥＬ素子を形成するためには、色変換層上面の凹凸を平坦にする技術、および色変換層から生じる水分を遮断する技術などの特殊な技術を必要とする。これらの点は、ディスプレイのコストアップをもたらす。
【０００４】
また、樹脂分散型色変換層の問題点を解決する方策として、蒸着法、スパッタ法などのドライプロセスを用いて色変換層を形成する方法が提案されている（特許文献２および３参照）。この方法においては、水分発生の問題がなく、高効率であり、かつ膜厚１μｍ以下の色変換層を形成できるものの、高精細（たとえば１５０ｐｐｉ以上）なパターニングが困難であるという問題点を有する。
【０００５】
上記の問題点に対処するために、構成材料を含むインクを調製し、インクジェット法を用いて、パターン化された色変換層を形成する方法が提案されている（特許文献４〜７参照）。インクジェット法により高精細のパターンを形成する際には、微量の液滴を精密に吐出させる必要性があり、インクの増粘の原因となる固形分含有量をあまり大きくすることはできない。したがって、必要な膜厚を得るための液滴の体積が必然的に大きくなる。液滴の体積増大に対する解決策として、基板にバンクを形成する方法が提案されている（特許文献８参照）。
【０００６】
高精細度のパターンを形成するためには、バンクの形状だけではなく、バンク表面の濡れ性を制御することが重要である。具体的には、バンク表面がインクに対して撥液性を有し、かつ下地となる面がインクに対して親液性を有する状態に制御することが必要である。表面の濡れ性を制御する方法としては、プラズマ処理などの表面処理を行う方法が知られている（特許文献８参照）。また、深さ方向に組成比が変化するレジスト材料膜をドライエッチングを用いてパターニングを行うバンクの形成方法が提案されている（特許文献９参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−２８６０３３号公報
【特許文献２】特開２００２−７５６４３号公報
【特許文献３】特開２００３−２１７８５９号公報
【特許文献４】特開２００４−２５３１７９号公報
【特許文献５】特開２００６−７３４５０号公報
【特許文献６】特開２００６−３２０１０号公報
【特許文献７】特開２００３−２２９２６１号公報
【特許文献８】国際公開第９９／４８３３９号パンフレット
【特許文献９】特開２０００−１６２８８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
インクジェット法を用いて色変換層を形成することの利点は、インクの利用効率が非常に高く、それによって色変換層の形成コストを抑制することができる点にある。しかしながら、高精細なパターンを得るためには、濡れ性の制御が必要である。たとえば、特許文献８に記載の方法では、（ａ）異なる濡れ性を有する２種の材料を用いてバンクを形成する複雑な工程、（ｂ）複数のガスを使用し、かつそれらのガスの混合比を制御したプラズマ処理（フッ素プラズマ／酸素プラズマ）を行う工程などが開示されている。
【０００９】
また、深さ方向に組成比が変化するレジスト材料膜をドライエッチングを用いてパターニングを行う特許文献９に記載の方法においても、濡れ性を制御するためにフッ素プラズマ処理を実施している。それゆえに、この方法においても工程の複雑化およびコストの増大は避けられない。
【００１０】
また、バンクの高さを大きくすることによって、高精細度のパターンを形成することが可能となる。しかしながら、バンクの高さの増大は、色変換フィルタと独立して制御可能な複数の発光部を有する発光素子基板との貼り合わせの際のギャップ長を長くし、クロストークの発生により色純度の低下を招くために好ましくない。
【００１１】
したがって、本発明が解決しようとする課題は、色変換層形成時の下地となるカラーフィルタ層および側壁となるバンクの濡れ性を制御する工程を簡便にし、バンクの高さの増大を伴うことなしに、低コストで高精細なパターンを有する色変換層を形成するための方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の色変換フィルタの製造方法は：（ａ）透明基板上に複数種のカラーフィルタ層を形成する工程と；（ｂ）異種のカラーフィルタ層の境界部分に、バンクを形成する工程と；（ｃ）前記複数種のカラーフィルタ層の少なくとも１種の上面にＵＶ光を照射して、該上面に凹凸を形成する工程と；（ｄ）前記凹凸を形成したカラーフィルタ層の上に、インクジェット法を用いて、特定の波長の光を吸収し、吸収した波長と異なる波長を含む光を出力する色変換層を形成する工程とを含むことを特徴とする。工程（ｃ）において用いるＵＶ光は、１８５〜３５０ｎｍの範囲内の波長および１００Ｗ／ｍ２以上の照射強度を有してもよい。また、工程（ｃ）を、１００〜１５０℃の温度において実施することができる。さらに、工程（ｃ）において凹凸を形成されるカラーフィルタ層が、着色層とＵＶ吸収層との積層構造を有し、該着色層は、該ＵＶ吸収層と該透明基板との間に位置し、凹凸は該ＵＶ吸収層の上面に形成されてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
以上のような構成をとることによって、バンクの高さを大きくすることおよび混色の発生なしに、インクジェット法による色変換層の形成を行うことができる。したがって、本発明の製造方法は、高精細度のパターンを有する色変換フィルタを低コストで提供することが可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１に本発明の製造方法の第１の態様で形成された色変換フィルタを示す。図１の色変換フィルタは、透明基板１０の上に、ブラックマトリクス２０、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）の３種のカラーフィルタ層３０（Ｒ，Ｇ，Ｂ）、異種のカラーフィルタ層３０の境界に設けられたバンク４０、および赤色および緑色カラーフィルタ層３０（Ｒ，Ｇ）の上に設けられた赤色および緑色の２種の色変換層５０（Ｒ，Ｇ）を有し、赤色および緑色カラーフィルタ層３０（Ｒ，Ｇ）の上部表面には、凹凸３５（Ｒ，Ｇ）が形成されている。
【００１５】
最初に、任意選択的工程であるが、透明基板１０上にブラックマトリクス２０を形成する。ブラックマトリクス２０は、塗布法（スピンコートなど）を用いて透明基板１０全面に形成した後に、フォトリソグラフ法などを用いてパターニングしてもよいし、あるいはスクリーン印刷法などを用いてパターン状に形成してもよい。ブラックマトリクス２０は、第１の方向に延びる複数のストライプ形状部分から構成されても良い。あるいはまた、ブラックマトリクス２０は、第１の方向および第２の方向（第１の方向と直交する方向）に延びるストライプ形状部分から構成される、複数の開口部を有する格子状の形状を有する一体の層であってもよい。ブラックマトリクス２０の開口部がサブピクセルを形成する位置となる。
【００１６】
透明基板１０は、光透過性に富み、かつブラックマトリクス２０、カラーフィルタ層３０（Ｒ，Ｇ，Ｂ）、ならびに後述する色変換層４０および有機ＥＬ素子の形成に用いられる条件（溶媒、温度等）に耐える材料を用いて形成される。さらに寸法安定性に優れた材料を用いることが好ましい。また、多色発光ディスプレイの性能低下を引き起こさない材料が好ましい。透明基板１０の材料の例は、ガラス、各種プラスチック、各種フィルムなどを含む。
【００１７】
ブラックマトリクス２０は、可視光を遮断して、コントラストを向上させるための層である。ブラックマトリクス２０は、通常のフラットパネルディスプレイ用の材料を用いて形成することができる。ブラックマトリクスの２０の膜厚は、前述の機能を満たす限りにおいて、任意に設定することができる。
【００１８】
次に、工程（ａ）において、それぞれ異なる波長域の光を透過する、ＲＧＢの３種のカラーフィルタ層３０（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を独立して形成する。カラーフィルタ層３０は、可視光の特定波長域を透過させ、透過光を所望の色相とし、および透過光の色純度を向上させるための層である。カラーフィルタ層３０は、フラットパネルディスプレイ用の市販の材料を用いて形成することができる。近年では、フォトレジスト中に顔料を分散させた、顔料分散型材料がよく用いられている。図１に示したように３種のカラーフィルタ層を用いる場合、４００ｎｍ〜５５０ｎｍの波長域の光を透過する青色カラーフィルタ層３０Ｂ、５００ｎｍ〜６００ｎｍの波長域の光を透過する緑色カラーフィルタ層３０Ｇ、および６００ｎｍ以上の波長域の光を透過する赤色カラーフィルタ層３０Ｒを用いることが望ましい。３種のカラーフィルタ層３０（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のそれぞれは、第１の方向に延びる複数のストライプ形状部分から構成される。
【００１９】
上述のカラーフィルタ層３０のそれぞれは、塗布法（スピンコートなど）を用いて透明基板１０全面に形成した後に、フォトリソグラフ法などを用いてパターニングを実施することによって形成してもよいし、あるいはスクリーン印刷法などを用いてパターン状に形成してもよい。
【００２０】
次に、工程（ｂ）において、異種のカラーフィルタ層３０の境界となる部分にバンク４０を形成する。本発明において、バンク４０は、第１の方向に延びる複数のストライプ形状部分から構成される。インクジェット法により高精細度のパターンを形成する場合には、吐出体積を精密に制御しながら微量液滴を吐出する必要があることから、インクの増粘の原因となるインクの固形分含有量をあまり大きくすることができない。このことによって、必要な膜厚を得るために必要なインクの体積が必然的に大きくなる。バンク４０は、インクが所望の領域以外に拡散するのを防止する点において有効である。
【００２１】
バンク４０は、後述する色変換層５０を形成するためのインクに対して撥液性を有することが望ましい。バンク４０は、光硬化型または光熱硬化型樹脂（たとえば、硬化性部位を含むアクリル樹脂など）を塗布し、フォトリソグラフィーによりパターニングを行うことによって形成することができる。あるいは、バンク４０は、スクリーン印刷法などを用いて、所望の部位に熱可塑性樹脂（たとえば、アクリル樹脂など）または熱硬化性樹脂を付着させることによって形成することができる。
【００２２】
あるいはまた、後述する工程（ｃ）におけるＵＶ光照射による劣化を防止することを目的として、ＳｉＯｘ、ＡｌＯｘ、ＴｉＯｘ、ＴａＯｘ、ＺｎＯｘなどの無機酸化物、ＳｉＮｘなどの無機窒化物、あるいはＳｉＯｘＮｙなどの無機窒化酸化物を用いてバンク４０を形成することができる。これら無機材料からなるバンク４０は、蒸着法、スパッタ法などの当該技術において知られている任意の方法を用いて形成することができる。カラーフィルタ層３０の上面全面に無機材料膜を堆積させた後に、たとえばフォトリソグラフィーなどによるパターニングを行って所望の形状のバンク４０を形成してもよく、無機材料膜を堆積させる際に所望のパターンを与える開口部を有するマスクを用いて所望の形状のバンク４０を形成してもよい。
【００２３】
次に、工程（ｃ）において、複数のカラーフィルタ層３０の少なくとも１種にＵＶ光を照射して、その上面に凹凸３５を形成する。凹凸３５が形成されるカラーフィルタ層３０は、その上に色変換層５０が形成される層である。図１においては、赤色カラーフィルタ層３０Ｒおよび緑色カラーフィルタ層３０Ｇの上に凹凸３５（Ｒ，Ｇ）を形成した例を示した。青色カラーフィルタ層３０Ｂの上に青色変換層（不図示）を設ける場合には、青色カラーフィルタ層３０Ｂの上面にも凹凸が形成される。
【００２４】
照射するＵＶ光の波長は１８５〜３５０ｎｍが好ましく、ＵＶ処理装置の光源としてＤＵＶ（メタルハイドライドランプ）（波長２９５〜３１０ｎｍ）、低圧水銀ランプ（１８５〜２５４ｎｍ）、金属蒸気封入キセノンランプ（ウシオ電機株式会社、Ｄｅｅｐ ＵＶランプ、２３０〜３２０ｎｍ）、エキシマランプ（ＫｒＣｌ：２２２ｎｍ、ＸｅＣｌ：３０８ｎｍ）などを用いて、本工程のＵＶ光照射を実施することが好ましい。より短い波長のＵＶ光を選択することによって、ＵＶ光照射の時間を短縮することが可能となる。形成される凹凸のサイズは、用いるＵＶ光の波長が短いほど小さくなる。たとえば、波長２５４ｎｍのＵＶ光を使用することによって、カラーフィルタ層３０の表面にクラックを発生させ、約５０ｎｍの凹凸を形成することができる。本発明におけるＵＶ光照射による凹凸３５の形成は、ラビング処理などの機械的方法による凹凸形成に比較して、バンク４０などの微細なパターンを破壊することなく実施できる点において有利である。また、エッチングなどの化学的方法による凹凸形成に比較しても、本発明の方法は工程数を少なくすることができ、製造コストの低減において有利である。
【００２５】
ＵＶ光照射の際に、所望される部分に開口部を有するマスクを用いてもよい。たとえば、図１に示す色変換フィルタの製造の際には、赤色カラーフィルタ層３０Ｒおよび緑色カラーフィルタ層３０Ｇに相当する位置に開口部を有するマスクを用いて、青色カラーフィルタ層３０Ｂおよびバンク４０へのＵＶ光を遮断してもよい。また、所定のカラーフィルタ層３０全体にＵＶ光を照射した場合、形成される凹凸に不均一が生じる可能性がある。そこで、所定のカラーフィルタ層３０に相当する位置に微細パターン状の複数の開口部を有するマスクを用いて、凹凸を均一に形成することができる。
【００２６】
照射するＵＶ光は、照射するカラーフィルタ層３０表面において１００Ｗ／ｍ２以上の照射強度を有することが好ましい。さらに好ましくは、２５４ｎｍの波長で１５０〜２００Ｗ／ｍ２の照射照度を有することが望ましい。ＵＶ光照射を常温（１０〜３０℃）にて実施する場合、５０〜６０分間にわたってＵＶ光を照射することによって、適切な凹凸を形成することができる。
【００２７】
あるいはまた、ＵＶ光照射の際に、カラーフィルタ層３０を形成した積層体を１００〜１５０℃に加熱してもよい。積層体を前述の温度範囲に加熱することによって、５分以下、望ましくは１５〜２０分間にわたるＵＶ光照射によって、適切な凹凸を形成することができる。
【００２８】
次に、工程（ｄ）において、インクジェット法を用いて、工程（ｃ）において凹凸３５を形成したカラーフィルタ層３０の上に色変換層５０を形成する。図１においては、赤色変換層５０Ｒおよび緑色変換層５０Ｇを形成する例を示した。必要に応じて、赤色変換層５０Ｒのみを設けてもよい。この場合、緑色カラーフィルタ層３０Ｇの上表面に凹凸３５Ｇを設ける必要はない。あるいはまた、赤色変換層５０Ｒおよび緑色変換層５０Ｇに加えて、青色変換層（不図示）を設けてもよい。この場合、青色カラーフィルタ層３０Ｂの上表面にも凹凸が設けられる。
【００２９】
色変換層４０を形成するためのインクは、少なくとも１種の色変換色素と、溶媒とを含む。本発明において用いることができる色変換色素は、Ａｌｑ３（トリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体）などのアルミキレート系色素；３−（２−ベンゾチアゾリル）−７−ジエチルアミノクマリン（クマリン６）、３−（２−ベンゾイミダゾリル）−７−ジエチルアミノクマリン（クマリン７）、クマリン１３５などのクマリン系色素；ソルベントイエロー４３、ソルベントイエロー４４のようなナフタルイミド系色素のような、低分子系有機蛍光色素を含む。あるいはまた、ポリフェニレン、ポリアリーレンおよびポリフルオレンに代表される高分子蛍光材料を、色変換色素として用いてもよい。
【００３０】
必要に応じて、色変換色素として、２種以上の色素の混合物を用いてもよい。色素混合物の使用は、青色光から赤色光への変換時などのように波長シフト幅が広い場合に有効な手段である。色素混合物は、前述の色素同士の混合物であってもよい。あるいはまた、前述の色素と、下記の色素との混合物であってもよい。
（１） ジエチルキナクリドン（ＤＥＱ）などのキナクリドン誘導体；
（２） ４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ−１）、ＤＣＭ−２、およびＤＣＪＴＢなどのシアニン色素；
（３） ４，４−ジフルオロ−１，３，５，７−テトラフェニル−４−ボラ−３ａ，４ａ−ジアザ−ｓ−インダセン；
（４） ルモゲンＦレッド；
（５） ナイルレッド；
（６） ローダミンＢ、ローダミン６Ｇなどのキサンテン系色素；および
（７） ピリジン１などのピリジン系色素。
【００３１】
本発明における色変換層形成のためのインク用溶媒は、上記の色変換色素を溶解することができる任意の溶媒を用いることができる。たとえば、トルエンなどの非極性有機溶媒、あるいはクロロホルム、アルコール系、ケトン系などの極性有機溶媒を、インク用溶媒として用いることができる。インク用溶媒は、単一成分で構成されてもよい。あるいはまた、粘度、蒸気圧、溶解性、流動性および／または濡れ性の調整を目的として、複数の溶媒を混合して、インク用溶媒を調製してよい。
【００３２】
本発明において、少なくとも１種の色変換色素を、溶媒中に混合することによってインクを作製することができる。水分および酸素の影響を排除するため、不活性ガス（たとえば、窒素またはアルゴンなどの希ガス）雰囲気下でインクを作製することが好ましい。インクを作製する前に、溶媒中の水分および酸素を除去するために、脱気処理、水分吸収剤による処理、酸素吸収剤による処理、蒸留などの当該技術において知られている任意の手段を用いて溶媒を前処理してもよい。
【００３３】
作製したインクは、所望される解像度での塗布が可能であることを条件として、当該技術において知られている任意のインクジェット装置および方法を用いて、バンク４０で異種のカラーフィルタ層３０と分離され、上表面に凹凸３５が設けられたカラーフィルタ層３０上に付着される。インクジェット装置および方法は、サーマルインクジェット方式であっても、ピエゾインクジェット方式であってもよい。凹凸３５の構造に起因するアンカー効果によって、凹凸３５が設けられたカラーフィルタ層３０の上面のインクに対する付着力が向上すると同時に、インクの表面張力が低下する。その結果として、インクに対する凹凸３５が設けられたカラーフィルタ層３０の上面の濡れ性が向上し、インクがより容易に広がるようになる。インクジェット方法を用いて付着されたインクは、バンク４０によって必要部位以外に広がることを防止されると同時に、凹凸３５の効果によってカラーフィルタ層３０全体に均一に広がる。
【００３４】
付着の後に、溶媒を蒸発させて除去し、少なくとも１種の色変換色素からなる色変換層５０を形成する。色変換層５０は、２つのバンク４０に挟まれた領域で、第１の方向に延びるストライプ形状を有する。溶媒の除去は、前述の不活性ガス雰囲気下または真空中で、溶媒が蒸発する温度まで加熱することによって実施することができる。この際に、インク中の色変換色素の劣化または熱分解が発生しないように加熱温度を設定することが望ましい。
【００３５】
最後に、任意選択的に、ブラックマトリクス２０、カラーフィルタ層３０、バンク４０および色変換層５０を覆うように、バリア層（不図示）を形成してもよい。バリア層は、水および／または酸素の介在によって劣化する材料を用いて色変換層５０を形成した場合に、色変換層５０の特性を維持するという点において有効である。
【００３６】
バリア層は、電気絶縁性を有し、ガスおよび有機溶剤に対するバリア性を有し、かつ可視域における透明性に富む材料（４００〜７００ｎｍの範囲で透過率５０％以上）を使用して形成することができる。用いることができる材料は、たとえば、ＳｉＯｘ、ＡｌＯｘ、ＴｉＯｘ、ＴａＯｘ、ＺｎＯｘなどの無機酸化物、ＳｉＮｘなどの無機窒化物、およびＳｉＮｘＯｙなどの無機酸化窒化物を含む。バリア層は、前述の材料の単一の層であってもよく、複数の層の積層体であってもよい。
【００３７】
バリア層は、スパッタ法、ＣＶＤ法、真空蒸着法などの当該技術において知られている任意の手法により形成することができる。バリア層形成の際の色変換層５０へのダメージを回避するという点においては、１００℃以下の低温で実施することができ、かつ成膜に用いる粒子のエネルギーが小さいＣＶＤ法を用いて、バリア層を形成することが望ましい。
【００３８】
以上の説明においては、図１を参照して、３種のカラーフィルタ層３０を用いた例を示した。しかしながら、異種のカラーフィルタ層の境界部分にバンクを形成すること、ＵＶ光照射によって、その上に色変換層を形成するカラーフィルタ層の上表面に凹凸を形成することを条件として、本発明の製造方法が、２種または４種以上のカラーフィルタ層を用いた色変換フィルタの製造に適用できることは明らかであろう。
【００３９】
図２に本発明の製造方法の第２の態様で形成された色変換フィルタを示す。第２の態様においては、工程（ｃ）において表面に凹凸を形成されるカラーフィルタ層３０が、着色層３１とＵＶ吸収層３２との積層構造を有し、着色層３１が透明基板１０とＵＶ吸収層３２との間に位置し、凹凸３７はＵＶ吸収層３２の上面に形成される。図２においては、赤色カラーフィルタ層３０Ｒおよび緑色カラーフィルタ層３０Ｇが、着色層３１とＵＶ吸収層３２との積層構造である例を示した。
【００４０】
第２の態様において、着色層３１は、第１の態様のカラーフィルタ層３０と同様に、顔料分散型材料を含むフラットパネルディスプレイ用の市販の材料を用いて形成することができる。
【００４１】
ＵＶ吸収層３２は、ＵＶ吸収剤とマトリクス樹脂とを含む。用いることができるＵＶ吸収剤は、ベンゾフェノンを含む。また、用いることができるマトリクス樹脂は、光硬化性樹脂または光熱併用硬化性樹脂の硬化物を含む。用いることができる光硬化性樹脂または光熱併用硬化性樹脂は、（１）アクロイル基やメタクロイル基を複数有するアクリル系多官能モノマーおよびオリゴマーと、光または熱重合開始剤とからなる組成物、（２）ボリビニル桂皮酸エステルと増感剤とからなる組成物、（３）鎖状または環状オレフィンとビスアジドとからなる組成物、および（４）エポキシ基を有するモノマーと酸発生剤とからなる組成物などを含む。
【００４２】
第２の態様において、工程（ａ）は、着色層３１およびＵＶ吸収層３２の積層体からなるカラーフィルタ層３０について、基板全面に対する着色層用材料の塗布（スピンコートなど）、着色層３１のパターニング、基板全面に対するＵＶ吸収層用材料の塗布、およびＵＶ吸収層３２のパターニングをこの順に行うことによって実施することができる。あるいはまた、スクリーン印刷法などを用いて着色層３１およびＵＶ吸収層３２のそれぞれをパターン状に形成してもよい。
【００４３】
あるいはまた、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂などをＵＶ吸収層３２のマトリクス樹脂として用いてもよい。用いることができる熱可塑性樹脂は、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルサルホン、ポリビニルブチラール、ポリフェニレンエーテル、ポリアミド、ポリエーテルイミド、ノルボルネン系樹脂、メタクリル樹脂、イソブチレン無水マレイン酸共重合樹脂、環状オレフィン系樹脂などを含む。用いることができる熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ビニルエステル樹脂、イミド系樹脂、ウレタン系樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂などを含む。あるいはまた、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリカーボネート等と３官能性、あるいは４官能性のアルコキシシランを含むポリマーハイブリッドなどをＵＶ吸収層３２のマトリクス樹脂として用いてもよい。これらのマトリクス樹脂を含むＵＶ吸収層３２を用いる場合、スクリーン印刷法などを用いてＵＶ吸収層３２をパターン状に形成することが望ましい。
【００４４】
第２の態様におけるＵＶ吸収層３２は、可視領域の光に対して透明であることが望ましい。具体的には、４００〜７００ｎｍの波長範囲全域において、５０％以上の透過率を有することが望ましい。
【００４５】
第２の態様において、その上に凹凸を形成しないカラーフィルタ層３０に関する工程（ａ）、ならびに工程（ｂ）〜（ｄ）は、第１の態様と同様に実施することができる。ただし、工程（ｃ）において、ＵＶ光を照射されたＵＶ吸収層３２にクラックが発生し、凹凸３７が形成される点が第１の態様と異なる点である。
【実施例】
【００４６】
＜実施例１＞
２００ｍｍ×２００ｍｍ×０．７ｍｍ厚の透明基板（コーニング社製１７３７ガラス）上に、カラーモザイクＣＫ−７００１（富士フィルム株式会社から入手可能）を塗布し、フォトリソグラフ法を用いて、複数の矩形状開口部を有するブラックマトリクスを形成した。露光積算光量は１００〜１６０ｍＪであり、２００℃において３０分間にわたるポストベークを行った。ブラックマトリクスは、１μｍの膜厚を有した。矩形状開口部のそれぞれ（サブピクセルに相当する）は、縦方向３００μｍ×横方向１００μｍを有し、隣接する矩形状開口部間の間隔は、縦方向３０μｍおよび横方向１０μｍであった。公称寸法２．８インチのＱＶＧＡパネル（３６０×２４０ピクセル（ＲＧＢ））を作製した。
【００４７】
次に、カラーモザイクＣＲ−７００１、ＣＧ−７００１およびＣＢ−７００１（富士フィルム株式会社から入手可能）を塗布し、フォトリソグラフ法を用いて、縦方向に延びる複数のストライプ形状部分からなる赤色、緑色および青色カラーフィルタ層を形成した。露光積算光量は１００〜１６０ｍＪであり、２００℃において３０分間にわたるポストベークを行った。各カラーフィルタ層は、１μｍの膜厚を有した。各カラーフィルタ層の複数のストライプ形状部分のそれぞれは、図１に示すようにストライプ形状部分の両側縁がブラックマトリクスに重畳して１１０μｍの幅を有し、２２０μｍの間隔で配置された。
【００４８】
次に、光硬化性アクリル樹脂（Ｖ２５９ＰＡ／Ｐ５、新日鐵化学製）を塗布し、フォトリソグラフィー法によってパターニングを行い、異なる２種のカラーフィルタ層の境界となる部分、すなわち、赤色カラーフィルタ層／緑色カラーフィルタ層、緑色カラーフィルタ層／青色カラーフィルタ層、および青色カラーフィルタ層／赤色カラーフィルタ層の境界部分に、縦方向に延びる複数のストライプ形状部分からなるバンクを形成した、バンクを構成するストライプ形状部分のそれぞれは、２０μｍの幅、および３μｍの高さを有した。
【００４９】
次いで、バンクを形成したカラーフィルタをホットプレート上に載置し、カラーフィルタを１００℃に加熱した。カラーフィルタ温度を維持できる環境において、紫外線ランプ（サムコ製：ＵＶ−３００）を用い、１０分間にわたってＵＶ光を照射した。
【００５０】
トルエン１０００重量部、および第１色素であるクマリン６と第２色素であるＤＣＭ−２の混合物（モル比はクマリン６：ＤＣＭ−２＝４８：２）５０重量部を混合して、インクを調製した。調製したインクをインクジェット装置（ライトレックス製Ｌｉｔｒｅｘ１２０Ｌ）に装填した。次いで、窒素雰囲気中で、インクの滴下および乾燥を反復して、赤色カラーフィルタ層の上に赤色変換層を形成した。１回のインクの滴下におけるインク付着量を、１サブピクセルあたり３０〜６０ｐＬとした。乾燥は、窒素雰囲気を破ることなしに、積層体を真空乾燥炉中に移動させ、１．０×１０−３Ｐａの圧力の下で１００℃に加熱することによって実施した。インクの滴下および乾燥を２０回反復して、膜厚５００ｎｍの赤色変換層を形成した。
【００５１】
次いで、真空を破ることなしに、赤色変換層を形成したカラーフィルタを、プラズマＣＶＤ装置内に移動させた。プラズマＣＶＤ法を用いて、膜厚１μｍの窒化シリコン（ＳｉＮ）を堆積させてバリア層を形成し、色変換フィルタを得た。ここで、モノシラン（ＳｉＨ４）、アンモニア（ＮＨ３）および窒素（Ｎ２）を原料ガスとして用いた。また、バリア層形成時のカラーフィルタの温度を１００℃以下に維持した。
【００５２】
＜実施例２＞
バンクを形成したカラーフィルタを１００℃に加熱することなく、常温（２５〜３５℃）においてＵＶ光の照射を実施したことを除いて、実施例１と同様に色変換フィルタを作製した。
【００５３】
＜実施例３＞
バンクを形成したカラーフィルタを１５０℃に加熱してＵＶ光の照射を実施したことを除いて、実施例１と同様に色変換フィルタを作製した。
【００５４】
＜比較例１＞
ＵＶ照射を実施しなかったことを除いて実施例１の手順を繰り返して、色変換フィルタを作製した。
【００５５】
＜評価＞
実施例１および２、ならびに比較例１の方法を用いて、１２枚の色変換フィルタを作製した。赤色変換層を形成するためのインクが緑色または青色サブピクセルにあふれたことによる混色の発生を、光学顕微鏡を用いて検査した。緑色および青色サブピクセルの全数を基準とする混色の発生したサブピクセル数の比を、不良率として評価した。また、実施例１および２、ならびに比較例１の方法において、赤色変換層の形成直前の赤色カラーフィルタ層上面の凹凸（算術平均粗さＲａ）を、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて評価した（基準長１０μｍ）。結果を第１表に示した。
【００５６】
【表１】
【００５７】
第１表に示すように、本願発明の方法に従ってＵＶ照射を行って赤色カラーフィルタ層の上面に凹凸を形成した実施例１および２において、不良率を減少させることができた。これに対して、赤色カラーフィルタ層の上面凹凸が小さい比較例２においては、インクの滴下の際に、インクが所望されないサブピクセルにあふれて混色が発生することが分かる。バンクの高さを５μｍ以上にすることで不良の発生を防止することが可能であるが、独立して制御可能な複数の発光部を有する発光素子基板との貼り合わせの際にギャップ長が長くなり、クロストークの発生により色純度が低下してしまう。
【００５８】
以上のように、本発明の製造方法を用いることによって、バンクの高さを大きくすることおよび混色の発生なしに、インクジェット法による色変換層の形成を行うことができた。すなわち、本発明の製造方法は、高精細度のパターンを有する色変換フィルタを低コストで提供することが可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の製造方法の第１の態様で形成された色変換フィルタを示す断面図である。
【図２】本発明の製造方法の第２の態様で形成された色変換フィルタを示す断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０ 透明基板
２０ ブラックマトリクス
３０（Ｒ，Ｇ，Ｂ） カラーフィルタ層
３１（Ｒ，Ｇ） 着色層
３２（Ｒ，Ｇ） ＵＶ吸収層
３５，３７（Ｒ，Ｇ） 凹凸
４０ バンク
５０（Ｒ，Ｇ） 色変換層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ） 透明基板上に複数種のカラーフィルタ層を形成する工程と、
（ｂ） 異種のカラーフィルタ層の境界部分に、バンクを形成する工程と、
（ｃ） 前記複数種のカラーフィルタ層の少なくとも１種の上面にＵＶ光を照射して、該上面に凹凸を形成する工程と、
（ｄ） 前記凹凸を形成したカラーフィルタ層の上に、インクジェット法を用いて、特定の波長の光を吸収し、吸収した波長と異なる波長を含む光を出力する色変換層を形成する工程と
を含むことを特徴とする色変換フィルタの製造方法。
【請求項２】
工程（ｃ）において用いるＵＶ光は、１８５〜３５０ｎｍの範囲内の波長、および１００Ｗ／ｍ２以上の照射強度を有することを特徴とする請求項１に記載の色変換フィルタの製造方法。
【請求項３】
工程（ｃ）を、１００〜１５０℃の温度において実施することを特徴とする請求項１または２に記載の色変換フィルタの製造方法。
【請求項４】
工程（ｃ）において凹凸を形成されるカラーフィルタ層は、着色層とＵＶ吸収層との積層構造を有し、該着色層は、該ＵＶ吸収層と該透明基板との間に位置し、凹凸は該ＵＶ吸収層の上面に形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の色変換フィルタの製造方法。
【請求項１】
（ａ） 透明基板上に複数種のカラーフィルタ層を形成する工程と、
（ｂ） 異種のカラーフィルタ層の境界部分に、バンクを形成する工程と、
（ｃ） 前記複数種のカラーフィルタ層の少なくとも１種の上面にＵＶ光を照射して、該上面に凹凸を形成する工程と、
（ｄ） 前記凹凸を形成したカラーフィルタ層の上に、インクジェット法を用いて、特定の波長の光を吸収し、吸収した波長と異なる波長を含む光を出力する色変換層を形成する工程と
を含むことを特徴とする色変換フィルタの製造方法。
【請求項２】
工程（ｃ）において用いるＵＶ光は、１８５〜３５０ｎｍの範囲内の波長、および１００Ｗ／ｍ２以上の照射強度を有することを特徴とする請求項１に記載の色変換フィルタの製造方法。
【請求項３】
工程（ｃ）を、１００〜１５０℃の温度において実施することを特徴とする請求項１または２に記載の色変換フィルタの製造方法。
【請求項４】
工程（ｃ）において凹凸を形成されるカラーフィルタ層は、着色層とＵＶ吸収層との積層構造を有し、該着色層は、該ＵＶ吸収層と該透明基板との間に位置し、凹凸は該ＵＶ吸収層の上面に形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の色変換フィルタの製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００９−２６６４７８（Ｐ２００９−２６６４７８Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１１２７４５（Ｐ２００８−１１２７４５）
【出願日】平成２０年４月２３日（２００８．４．２３）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機ホールディングス株式会社 (3,146)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月２３日（２００８．４．２３）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機ホールディングス株式会社 (3,146)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]