JP2009134940A

JP2009134940A - 色変換フィルタの製造方法

Info

Publication number: JP2009134940A
Application number: JP2007309033A
Authority: JP
Inventors: Goji Kawaguchi; 剛司川口
Original assignee: Fuji Electric Holdings Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2007-11-29
Filing date: 2007-11-29
Publication date: 2009-06-18

Abstract

【課題】バンクを別途形成しなくても所望の位置に色変換層を形成することができる、インクジェット法を用いた色変換フィルタの製造方法の提供。
【解決手段】（ａ）透明基板上に、ｎ種類（ｎは２以上の整数）のカラーフィルタ層を独立して形成する工程であって、異なる２種のカラーフィルタ層の境界において少なくとも２種類のカラーフィルタ層を重ね合わせてバンクを形成する工程と、（ｂ）インクジェット法を用いて蛍光材料を含むインクをｍ種類（ｍはｎ−１以下の自然数）のカラーフィルタ層の上に付着させてｍ種の色変換層を形成する工程とを含み、ｎ種類のカラーフィルタ層の１つは撥液性カラーフィルタ層であり、バンクの最上層は撥液性カラーフィルタ層であり、撥液性カラーフィルタ層の上には前記色変換層を形成しないことを特徴とする色変換フィルタの製造方法。
【選択図】図１

Description

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。

近年、ディスプレイ分野においては、マルチカラー表示またはフルカラー表示が可能な、多色発光型ディスプレイの開発が行なわれている。特に、有機ＥＬ素子の特性を有効に利用し得る、高精細な多色発光型有機ＥＬディスプレイの開発が盛んに行なわれている。なぜなら、有機ＥＬ素子は、低電圧の印加によって高い電流密度を得ることができ、それによって高い発光輝度および発光効率を実現することができるからである。

有機ＥＬ素子を用いて多色発光を実現する方法の一つとして色変換法がある。色変換法は有機ＥＬ素子の発光を吸収し、吸収波長と異なる波長分布の発光を行う色変換膜を有機ＥＬ素子の前面に配設して多色を表現する方法であり、色変換膜としては高分子樹脂へ蛍光色素を分散させたものが開示されている（特許文献１参照）。本方式は有機ＥＬが単色でよいため製造が容易であり、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。

また、前述の色変換膜とカラーフィルタ層を組み合わせることによって良好な色再現性が得られる等の特徴を有している。しかし開示されている色変換膜で十分な効率を得るためにはその膜厚を１０μｍ程度まで厚くする必要があり、その上面に有機ＥＬ素子を形成するためには色変換層の凹凸を平滑にする技術や、色変換層から生じる水分を遮断する技術等、特殊な技術を要する。これはパネルのコストアップにつながる。

上記問題点を解決する方策として、有機ＥＬ素子の電極間にドライプロセスにて色変換能を有する層を配設することが挙げられる（特許文献２参照）。また、有機ＥＬ素子の出力側に、色変換物質を蒸着もしくはスパッタなどのドライプロセスにより堆積する方法が開示されている（特許文献３および４参照）。最適な色変換材料を選択できれば、これらに開示された構造にて、水分発生の問題のない高効率且つ薄膜（１μｍ以下）の色変換素子が実現できる。

ドライプロセスにより色変換層を形成する場合には、下地となる層の全面に色変換層を形成するため、３原色（赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ））のそれぞれを発光する領域の分離ができない。このため、何らかの手段によって、特定の原色に対応する微細パターン（サブピクセル）を有する色変換層の形成が必要となる。ドライプロセスにおいてパターン状の薄膜形成する方法の例として、メタルマスクによる塗分け法が知られている（特許文献３参照）。

しかしながら、メタルマスクはその性質上、貫通した開口部を必須とすることから、メタルマスクの強度を確保するためには隣接する開口部間の間隔（すなわち、フレームの幅）を確保する必要がある。したがって、メタルマスクの高精細化には限界が存在する。また、メタルマスクの背後への蒸着物質の回り込みが生じることからも、メタルマスクを用いて形成するパターンの微細化には限界がある。実際、１５０ピクセル毎インチ（ｐｐｉ）の精細度レベルが限界であり、それを超える高精細なパターンの形成は困難である。
さらには、基板が大きくなるにつれてメタルマスクの剛性に対する要求が増大し、剛性が不足した場合にはマスクが撓むという問題点もある。この問題のため、基板の大面積化に問題がある。加えて、メタルマスクを成膜基板上に配置する際のパターンずれなどの理由による歩留りの低下が発生して、低コスト化が困難になるという問題もある。

上記のドライプロセスにおける問題点に対処するために、インクジェット法を用いて色変換層を形成する技術が提案されている（特許文献５〜８参照）。インクジェット法により、精密パターニングを行う際は、微量液滴を精密塗出させる必要性があることから、増粘原因となるインク固形分比をあまり上げられない。従って、必要膜厚に対して液滴の体積は必然的に大きなものとなるため、精度良くパターンを形成する解決策として、基板側にバンクを形成する方法が提案されている（特許文献９参照）。バンクは形状だけでなく、濡れ性の制御が重要である。具体的には壁面はインクに対して撥液性を有し、下地は親液性を有する状態にすることが必要となる。濡れ性を制御する方法としては、プラズマ処理等の表面処理を行う方法が提案されている（特許文献９参照）。

一方、色変換層を伴わないカラーフィルタ方式（光源光の特定波長域のみを透過させることによって所望の波長を有する光を外部に放出する方式）のディスプレイにおいて、工程数の増加および製造コストの増加を抑制することを目的として、複数種のカラーフィルタ層を重ね合わせて所望の領域に遮光部を形成する方法が提案されている（特許文献１０参照）。

特開平８−２８６０３３号公報特開平６−２０３９６３号公報特開２００２−７５６４３号公報特開２００３−２１７８５９号公報特開２００４−２５３１７９号公報特開２００６−７３４５０号公報特開２００６−３２０１０号公報特開２００３−２２９２６１号公報特開２０００−３５３５９４号公報特開２００４−９４３２６号公報

インクジェット法の利点はインクの利用効率が非常に高く、膜の作製コストを抑えられる点にある。しかしながら、インクジェット法によって色変換層を形成する提案は、いずれにおいても、別途形成するバンクを用いている。複雑なバンク構成プロセスの必要性は、色変換フィルタの製造コストの増大を招く。したがって、本発明が解決しようとする課題はバンク形成による基板作製工数の増加を抑え、低コストで色変換膜のパターニングが行うことができる色変換フィルタの製造方法を提供することにある。

前述の課題を解決する手段について鋭意検討した結果、以下の方法で課題を解決できることを見出した。

本発明の色変換フィルタの製造方法は：（ａ）透明基板上に、それぞれ異なる波長域の光を透過する、ｎ種類のカラーフィルタ層を独立して形成する工程であって、異なる２種のカラーフィルタ層の間に位置するブラックマトリクス上において、少なくとも２種類のカラーフィルタ層を重ね合わせてバンクを形成する工程と；（ｂ）インクジェット法を用いて蛍光色素を含むインクをｍ種類のカラーフィルタ層の上に付着させて、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ｍ種の色変換層を形成する工程とを含み、ｎは２以上の整数であり、ｍはｎ−１以下の自然数であり、前記ｎ種類のカラーフィルタ層の１つは、前記インクに対して撥液性を有する成分を含む撥液性カラーフィルタ層であり、前記バンクの最上層は、前記撥液性カラーフィルタ層であり、前記撥液性カラーフィルタ層の上には前記色変換層を形成しないことを特徴とする。ここで、前記撥液性を有する成分がフッ素系表面改質剤であってもよい。また、上記の方法において、ｎは３であることができ、その際に、工程（ａ）において形成されるバンクは、２種または３種のカラーフィルタ層を重ね合わせて形成することができる。

以上の構成を採ることによって、バンク形成の工程を別途追加することなしに、部分的に濡れ性の制御を行ったカラーフィルタ層の重ね合わせによって、インクジェット法で色変換層を形成する際のバンクを形成することが可能となる。具体的には、撥液性カラーフィルタ層３２を最上層とするバンクを用いることによって高精細度のパターンを有する色変換層を、簡便な方法を用い、低コストで作製することができる。したがって、本発明は、近年、益々高精細度な表示装置の開発が要請されている各種フラットパネルディスプレイの製造に適用可能な点で有望である。

本発明の色変換フィルタの製造方法は：（ａ）透明基板上に、それぞれ異なる波長域の光を透過する、ｎ種類のカラーフィルタ層を独立して形成する工程であって、異なる２種のカラーフィルタ層の境界において、少なくとも２種類のカラーフィルタ層を重ね合わせてバンクを形成する工程と；（ｂ）インクジェット法を用いて蛍光色素を含むインクをｍ種類のカラーフィルタ層の上に付着させて、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ｍ種の色変換層を形成する工程とを含み、ｎは２以上の整数であり、ｍはｎ−１以下の自然数であり、前記ｎ種類のカラーフィルタ層の１つは、前記インクに対して撥液性を有する成分を含む撥液性カラーフィルタ層であり、前記バンクの最上層は、前記撥液性カラーフィルタ層であることを特徴とする。以下、ｎ＝３（Ｒ，Ｇ，Ｂ）、ｍ＝２（Ｒ，Ｇ）の場合について、本発明の好適な実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は、本発明の単なる一例であって、当業者であれば、適宜設計変更可能である。図１は、本発明の製造方法を示す図であり、（ａ）〜（ｅ）は各工程を示す断面図である。図２は、本発明の製造方法によって得られる色変換フィルタの上面図であり、図１（ａ）〜（ｅ）の各断面図は、切断線Ｉｅ−Ｉｅの位置の断面に相当する。

最初に、任意選択的であるが、図１（ａ）に示すように、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、複数の開口部を有する格子状の形状を有する一体の層として構成される。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。

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。

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ことを主たる目的とする、任意選択的に設けてもよい層である。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。特に、後述する色変換層４０を形成するためのインクに含まれる溶剤に対する耐性を有することが望ましい。ブラックマトリクス２０を設ける場合、少なくとも２種類のカラーフィルタ層を重ね合わせて形成されるバンク（隔壁）は、ブラックマトリクス２０上に形成される。本発明においては、コントラストを向上させることに加えて、十分なバンクの高さを確保する目的においても、ブラックマトリクスを設けることが好ましい。ブラックマトリクス２０の膜厚は、後述するバンクの高さの条件を満たす限りにおいて、任意に設定することができる。

次に、それぞれ異なる波長域の光を透過する、ｎ種（ｎは２以上の整数である）のカラーフィルタ層３０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。ｎ種のカラーフィルタ層３０の内の１種は、色変換層を形成するためのインクに対して撥液性を有する成分を含む撥液性カラーフィルタ層３２である。

ｎ種のカラーフィルタ層３０の内、その上に色変換層を形成されないものを撥液性カラーフィルタ層３２とすることが好ましい。したがって、撥液性カラーフィルタ層３２は、ｎ種のカラーフィルタ層３０の内、最も短波長の領域の光を透過させる層であることが望ましい。すなわち、ＲＧＢの３種のカラーフィルタ層３０を用いる場合には、青色（Ｂ）を撥液性カラーフィルタ層３２Ｂとすることが望ましい。また、撥液性カラーフィルタ層３２は、ｎ種のカラーフィルタ層３０の内で最後に形成される。形成順序を最後にすることによって、異なる２種のカラーフィルタ層３０の境界に形成されるバンクの最上層を撥液性カラーフィルタ層３２とすることができる。

撥液性カラーフィルタ層３２以外のカラーフィルタ層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。本発明においてバンク形成に活用するフィルターについては、色変換層を形成するためのインクに対して溶解しないことが求められる。近年はフォトレジストに顔料を分散させた、顔料分散型カラーフィルターが良く用いられ、これらは光・熱にて３次元架橋させた後は有機溶媒に対して不溶性となるため、本発明においても問題なく使用できる。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、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。

撥液性カラーフィルタ層３２は、フラットパネルディスプレイ用の市販の材料に対して撥液性を有する成分を添加した混合物を用いて形成することができる。本発明の撥液性を有する成分は、カラーフィルタ層形成後に膜表面に多く分布し、表面の撥液性を制御する成分である。本発明においては、フッ素系表面改質剤、シリコーン系表面改質剤、炭化水素系表面改質剤などを、撥液性を有する成分として使用することができる。色変換層形成用インクの極性に依存せずに撥液性を発現することができるフッ素系表面改質剤を用いることが望ましい。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撥液性青色カラーフィルタ層３２Ｂを用いることが望ましい。

第１に、図１（ｂ）に示すように、赤色カラーフィルタ層３０Ｒを形成する。赤色カラーフィルタ層３０Ｒは、望ましくは、第１の方向に延びるストライプ形状の複数の部分から構成される。この際に、図１（ｂ）に示すように、赤色カラーフィルタ層３０Ｒは、赤色サブピクセル１００Ｒとなる開口部を覆い、かつ赤色サブピクセル１００Ｒに隣接するブラックマトリクス２０（すなわち、緑色カラーフィルタ層３０Ｇおよび撥液性青色カラーフィルタ層３２Ｂとの境界であり、異色のサブピクセルとの境界となるブラックマトリクス２０）上に重なるように形成される。

第２に、図１（ｃ）に示すように、緑色カラーフィルタ層３０Ｇを形成する。緑色カラーフィルタ層３０Ｇもまた、望ましくは、第１の方向に延びるストライプ形状の複数の部分から構成され、形成される位置が異なる点を除いて、赤色カラーフィルタ層３０Ｒと同様の形状を有する。すなわち、緑色カラーフィルタ層３０Ｇは、緑色サブピクセル１００Ｇとなる開口部を覆う。そして、緑色カラーフィルタ層３０Ｇと赤色カラーフィルタ層３０Ｒとの間（すなわち、赤色サブピクセル１００Ｒと緑色サブピクセル１００Ｇとの間）の部位においては、ブラックマトリクス２０と赤色カラーフィルタ層３０Ｒの積層体に重なるように緑色カラーフィルタ層３０Ｇが形成される。一方、緑色カラーフィルタ層３０Ｇは、撥液性青色カラーフィルタ層３２Ｂとの境界となるブラックマトリクス２０上に重なるように形成される。

第３に、図１（ｄ）に示すように、撥液性青色カラーフィルタ層３２Ｂを形成する。撥液性青色カラーフィルタ層３２Ｂは、２種の部分から構成される。第１の部分は、形成される位置が異なる点を除いて、赤色および緑色カラーフィルタ層３０（Ｒ，Ｇ）と同様の第１の方向に延びるストライプ形状の複数の部分から構成される。第１の部分は、青色サブピクセル１００Ｂとなる開口部を覆う。同時に、青色サブピクセル１００Ｂと赤色サブピクセル１００Ｒとの境界において、撥液性青色カラーフィルタ層３２Ｂは、ブラックマトリクス２０と赤色カラーフィルタ層３０Ｒとの積層体に重なるように形成される。さらに、青色サブピクセル１００Ｂと緑色サブピクセル１００Ｇとの境界において、撥液性青色カラーフィルタ層３２Ｂは、ブラックマトリクス２０と緑色カラーフィルタ層３０Ｇの積層体に重なるように形成される。以上の領域に形成される撥液性カラーフィルタ層３２Ｂの第１の部分によって、青色サブピクセル１００Ｂ／赤色サブピクセル１００Ｒ間、および青色サブピクセル１００Ｂ／緑色サブピクセル１００Ｇ間において、ブラックマトリクス２０と２種のカラーフィルタ層の積層構造を有するバンクが形成され、その最上層は撥液性青色カラーフィルタ層３２Ｂである。

一方、撥液性青色カラーフィルタ層３２Ｂの第２の部分は、赤色サブピクセル１００Ｒと緑色サブピクセル１００Ｇとの境界に位置する緑色カラーフィルタ層３０Ｇの上に形成される。第２の部分は、第１の方向に延びるストライプ形状の複数の部分から構成されるが、その形成位置および幅が前述の赤色および緑色カラーフィルタ層３０（Ｒ，Ｇ）ならびに撥液性青色カラーフィルタ層３２Ｂの第１の部分と異なる。したがって、赤色サブピクセル１００Ｒ／緑色サブピクセル１００Ｇ間において、ブラックマトリクス２０と３種のカラーフィルタ層の積層構造を有するバンクが形成され、その最上層は撥液性青色カラーフィルタ層３２Ｂを最上層である。

上述のカラーフィルタ層３０および撥液性カラーフィルタ層３２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。また、上記の説明では、赤色カラーフィルタ層３０Ｒ、緑色カラーフィルタ層３０Ｇ、および撥液性青色カラーフィルタ層３２Ｂの順序で３種のカラーフィルタ層（３０、３２）を形成したが、撥液性カラーフィルタ層３２を最後に形成することを条件として、その形成順序は適宜変更することができる。

以上の工程によって、異なる２種のカラーフィルタ層（３０、３２）の境界に、ブラックマトリクス２０、および２種ないし３種のカラーフィルタ層が積層されたバンクが形成される。本発明における「バンクの高さ」は、バンクを構成する各層（ブラックマトリクス２０およびカラーフィルタ層（３０、３２））の膜厚の合計と、当該バンクに隣接し、透明基板１０に接するカラーフィルタ層３０の膜厚との差を意味する。本発明における「バンクの高さ」は、後述する色変換層を形成するためのインクの粘度、バンクの濡れ性、サブピクセルの精細度、色変換層４０の膜厚などのパラメータに依存して決定されるため、厳密に定義することは難しいが、本発明の目的においては色変層層４０の膜厚の４倍〜１０倍の高さを有することによって、色変換層の混色を防止できることが見いだされている。

次に、図１（ｅ）に示すように、ｍ種（ｍはｎ−１以下の整数である）のカラーフィルタ層３０の上（サブピクセル１００に相当する位置）に、インクジェット法を用いて、色変換層４０を形成する。ＲＧＢの３種のカラーフィルタ層を用いる場合、少なくとも赤色変換層４０Ｒが形成され、加えて緑色変換層４０Ｇを形成してもよい。図１（ｅ）には、赤色サブピクセル１００Ｒ上方に赤色変換層４０Ｒが形成され、および緑色サブピクセル１００Ｇ上方に緑色変換層４０Ｇが形成され、青色サブピクセル１００Ｂ上には色変換層が形成されていない色変換フィルタを示した。

色変換層４０を形成するためのインクは、少なくとも１種の蛍光材料と、溶媒とを含む。本発明において好適に用いることができる蛍光材料は、Ａｌｑ_３（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などの低分子有機蛍光色素を含む。また、蛍光材料として、ポリフェニレン系、ポリアリーレン系、ポリフルオレン系に代表される各種高分子発光材料を用いてもよい。

別法として、前述の蛍光材料に第２蛍光材料を加えた２種の蛍光材料の混合物を用いて色変換層を形成してもよい。この構成においては、前述の蛍光材料が色変換層４０への入射光、好ましくは有機ＥＬ素子の発する青色〜青緑色の光を吸収し、吸収したエネルギーを第２蛍光材料に移動させ、第２蛍光材料が所望の波長の光を放射する。本発明において第２蛍光材料として好適に用いることができる蛍光材料は、ジエチルキナクリドン（ＤＥＱ）などのキナクリドン誘導体；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、（Ｉ））、ＤＣＭ−２（ＩＩ）、およびＤＣＪＴＢ（ＩＩＩ）などのシアニン色素；ローダミンＢ、ローダミン６Ｇなどのキサンテン系色素；ピリジン１などのピリジン系色素；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（ＩＶ）；ルモゲンＦレッド；ナイルレッド（Ｖ）などの低分子有機蛍光色素を含む。あるいはまた、各種低分子発光材料、各種高分子ＥＬ発光材料も適用できる。

第２蛍光材料を用いる場合、第２蛍光材料が濃度消光を起こさないことが重要である。なぜなら、第２蛍光材料が所望の光を放射する材料であり、その濃度消光は色変換の効率の低下をもたらすからである。本発明の色変換層４０における第２蛍光材料の濃度の上限は、用いる材料に依存して変化し得る。一般的には、本発明の色変換層４０における第２蛍光材料の好ましい濃度は、色変換層４０の総構成分子数を基準として、１０モル％以下、好ましくは０．０１〜１０モル％、より好ましくは０．１〜５モル％の範囲内である。このような範囲内の濃度で第２蛍光材料を用いることによって、濃度消光を防止すると同時に、十分な変換光強度を得ることが可能となる。

第２蛍光材料を添加する構成は、入射光の吸収ピーク波長と色変換の発光ピーク波長との差を大きくすることができるため、青色から赤色への変換時など波長シフト幅が大きい場合に有効である。さらに、機能が分離されたことによって、蛍光材料の選択肢を広げることが可能となる。

本発明における色変換層形成のためのインク用溶媒は、上記蛍光材料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、トルエンなどのベンゼン系など非極性溶媒、クロロホルム、アルコール系、ケトン系などの極性溶媒を、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く、粘度、蒸気圧および／または溶解性複数の溶媒の混合物であってもよい。

本発明において、少なくとも１種の蛍光材料を、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。

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、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。

付着の後に、溶媒を蒸発させて除去し、少なくとも１種の蛍光材料からなる色変換層４０を形成する。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。なお、インク中の蛍光材料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。

本発明の色変換層４０は、２０００ｎｍ（２μｍ）以下、好ましくは１００〜２０００ｎｍ、より好ましくは１００〜１０００ｎｍの膜厚を有する。インク中の蛍光材料の濃度が小さい場合、インクの付着および溶媒の除去を複数回にわたって反復することによって、所望の膜厚の色変換層４０を形成してもよい。

以上の工程を実施して得られる色変換層４０は、カラーフィルタ層３０と同様に第１の方向に延びるストライプ形状を有する。赤色変換層４０Ｒを例として説明する。図１（ｅ）に示すように、緑色サブピクセル１００Ｇ／赤色サブピクセル１００Ｒ間のバンクおよび青色サブピクセル１００Ｂ／赤色サブピクセル１００Ｒ間のバンクによって、緑色および青色サブピクセル１１０（Ｇ，Ｂ）への拡散が防止され、赤色サブピクセル１００Ｒ上で、赤色カラーフィルタ層３０Ｒと同様の第１の方向に延びるストライプ形状を有する赤色変換層４０Ｒが形成される。図１に示した例においては、重なり合う２種のカラーフィルタ層（３０、３２）の膜厚の合計に加えて、ブラックマトリクス２０の膜厚もバンクの高さに寄与するので、インクジェット方法を用いて付着されるインクの必要部位以外への拡散をより有効に防止することができる。また、図２に示すように、緑色サブピクセル１００Ｇ／赤色サブピクセル１００Ｒ間のバンクおよび青色サブピクセル１００Ｂ／赤色サブピクセル１００Ｒ間のバンクの両方において、最上層は撥液性青色カラーフィルタ層３２Ｂであり、バンクの高さに加えて、撥液性青色カラーフィルタ層３２Ｂによってインクがはじかれることによって、隣接する緑色および青色サブピクセル１００（Ｇ，Ｂ）への拡散が防止される。

緑色変換層４０Ｇにおいても同様である。すなわち、青色サブピクセル１００Ｂ／緑色サブピクセル１００Ｇ間のバンクおよび赤色サブピクセル１００Ｒ／緑色サブピクセル１００Ｇ間に設けられ、最上層が撥液性青色カラーフィルタ層３２Ｂであるバンクによって、赤色および青色サブピクセル１００（Ｒ，Ｂ）への拡散が防止され、緑色サブピクセル１００Ｇ上で、緑色カラーフィルタ層３０Ｇと同様の第１の方向に延びるストライプ形状を有する緑色変換層４０Ｇが形成される。

本発明の色変換フィルタの製造方法の変形例を図３に示す。この変形例は、上記の例と同様にｎ＝３（Ｒ，Ｇ，Ｂ）、ｍ＝２（Ｒ，Ｇ）の場合に関し、隣接する２種のカラーフィルタ層の境界に、３種のカラーフィルタ層を積層したバンクを形成する。図３（ａ）は、本変形例によって得られる色変換フィルタの上面図であり、図３（ｂ）切断線IIIb−IIIbの位置の断面図である。

本変形例は、撥液性カラーフィルタ層３２以外のカラーフィルタ層３０、すなわち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の形成する位置を除いて、前述の例と同様の手順によって実施される。

本変形例において、赤色カラーフィルタ層３０Ｒは、赤色サブピクセル１００Ｒとなるブラックマトリクス２０の開口部、赤色サブピクセル１００Ｒ／緑色サブピクセル１００Ｇの境界のブラックマトリクス２０、および赤色サブピクセル１００Ｒ／青色サブピクセル１００Ｂの境界のブラックマトリクス２０の上に形成される第１の部分（前述の例で形成したもの）に加えて、緑色サブピクセル１００Ｇ／青色サブピクセル１００Ｂの境界に位置するブラックマトリクス２０上の第２の部分から構成される。

同様に、緑色カラーフィルタ層３０Ｇは、緑色サブピクセル１００Ｇとなるブラックマトリクス２０の開口部、緑色サブピクセル１００Ｇ／赤色サブピクセル１００Ｒの境界に形成された赤色カラーフィルタ層３０Ｒ、および緑色サブピクセル１００Ｇ／青色サブピクセル１００Ｂの境界のブラックマトリクス２０の上に形成される第１の部分（前述の例で形成したもの）に加えて、赤色サブピクセル１００Ｒ／青色サブピクセル１００Ｂの境界に位置する赤色カラーフィルタ層３０Ｒ上の第２の部分から構成される。

以上のように赤色および緑色カラーフィルタ層３０（Ｒ，Ｇ）を形成することによって、赤色サブピクセル１００Ｒ／緑色サブピクセル１００Ｇ間に設けられるバンクに加えて、赤色サブピクセル１００Ｒ／青色サブピクセル１００Ｂ間および緑色サブピクセル１００Ｇ／青色サブピクセル１００Ｂ間のバンクも、ブラックマトリクス２０と３種のカラーフィルタ層（３０，３２）の積層体となる。したがって、各バンクをより高く形成することができ、色変換層４０を形成するためのインクの拡散をより有効に防止することが可能となる。また、２種のカラーフィルタ層（３０，３２）（および、存在する場合にはブラックマトリクス２０）の積層によってバンクを形成する場合に比較して、それぞれのカラーフィルタ層（３０，３２）の膜厚を薄くしても十分な高さのバンクが得られる。

加えて、図３（ａ）に示すように、本変形例においても、赤色変換層４０Ｒを形成する位置の両側に位置するバンクの最上層は撥液性青色カラーフィルタ層３２Ｂであるので、バンクの高さに加えて、撥液性青色カラーフィルタ層３２Ｂによってインクがはじかれることによって、隣接する緑色および青色サブピクセル１００（Ｇ，Ｂ）へのインクの拡散を防止することができる。緑色変換層４０Ｇについても同様に、両側に位置するバンクの最上層は撥液性青色カラーフィルタ層３２Ｂであるので、隣接する赤色および青色サブピクセル１００（Ｒ，Ｂ）へのインクの拡散を防止することができる。

以上の説明においては、ｎ＝３およびｍ＝２の場合について説明したが、たとえば緑色変換層４０Ｇを省略することによって、ｎ＝３およびｍ＝１の場合を実現できることは明らかであろう。また、ｎが２の場合、およびｎが４以上の場合においても、最も短波長の領域の光を透過するカラーフィルタ層を撥液性カラーフィルタ層とすること、撥液性カラーフィルタ層の上に色変換層を形成しないこと、撥液性カラーフィルタ層を最後に形成して各バンクの最上層を撥液性カラーフィルタ層とすることによって、本発明を実施できることは、当業者にとって明らかであろう。

以上のように製造した色変換フィルタにおいて、色変換層４０以下の層を覆うように、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ような材料を用いて色変換層４０を形成する場合に、色変換層４０を保護して、その性能を安定して維持するために有用である。

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、ＳｉＯ_ｘ、ＡｌＯ_ｘ、ＴｉＯ_ｘ、ＴａＯ_ｘ、ＺｎＯ_ｘなどの無機酸化物、ＳｉＮ_ｘなどの無機窒化物、およびＳｉＮ_ｘＯ_ｙなどの無機酸化窒化物を含む。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。望ましくは、バリア層６０は、色変換層４０へのダメージを軽減するために、１００℃以下の低温で実施することができ、かつ成膜の際の粒子の有するエネルギーの小さいＣＶＤ法を用いて形成される。良好なカバレッジを有することもＣＶＤ法の利点である。また、バリア層は、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。

＜実施例１＞
１７３７ガラス（コーニング社製）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。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、長さ方向３００μｍ×幅方向１００μｍを有し、隣接する矩形状開口部間の間隔は長さ方向３０μｍおよび幅方向１０μｍであった。本実施例においては、長さ方向に６４０個、横方向に１４４０個（ＲＧＢ各色当たり４８０個）の矩形状開口部を配列し、合計９２１６００個の矩形状開口部（サブピクセル）を形成した。

次に、カラーモザイクＣＲ−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、長さ方向に延びる複数のストライプ形状部分からなる赤色カラーフィルタ層を形成した。複数のストライプ形状部分のそれぞれが、両側に隣接するブラックマトリクスの長さ方向に延びる部分に重畳するように形成した。また、複数のストライプ形状部分のそれぞれは、１μｍの膜厚および１２０μｍの幅を有し、２１０μｍの間隔で配置された。

次に、カラーモザイクＣＧ−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、長さ方向に延びる複数のストライプ形状部分からなる緑色カラーフィルタ層を形成した。複数のストライプ形状部分のそれぞれが、片側に隣接するブラックマトリクスの長さ方向に延びる部分および反対側に隣接するブラックマトリクス／赤色カラーフィルタ層の積層体に重畳するように形成した。また、複数のストライプ形状部分のそれぞれは、２μｍの膜厚および１２０μｍの幅を有し、２１０μｍの間隔で配置された。

次に、カラーモザイクＣＢ−７００１（富士フィルム株式会社から入手可能）に、フッ素系表面改質剤（Ｆ−４８２、大日本インキ製）を０．１質量％添加して、塗布混合物を得た。得られた混合物を塗布し、フォトリソグラフ法を用いて、長さ方向に延びる複数のストライプ形状部分からなる撥液性青色カラーフィルタ層を形成した。撥液性カラーフィルタ層は、青色サブピクセルとなる開口部、ならびに隣接するブラックマトリクス／赤色カラーフィルタ層の積層体およびブラックマトリクス／緑色カラーフィルタ層の積層体に重畳するストライプ形状の第１の部分と、ブラックマトリクス／赤色カラーフィルタ層／緑色カラーフィルタ層の積層体上のストライプ形状の第２の部分から形成された。ここで、第１の部分は、１μｍの膜厚および１２０μｍの幅を有し、２１０μｍの間隔で配置された。一方、第２の部分は、１μｍの膜厚および１０μｍの幅を有し、３２０μｍの間隔で配置された。

得られた赤色サブピクセル／青色サブピクセル間のバンクは、ブラックマトリクス／赤色カラーフィルタ層／撥液性青色カラーフィルタ層の積層構造からなり、赤色サブピクセルおよび青色サブピクセルのいずれに対しても２μｍの高さを有した。また、緑色サブピクセル／青色サブピクセル間のバンクは、ブラックマトリクス／緑色カラーフィルタ層／撥液性青色カラーフィルタ層の積層構造からなり、緑色サブピクセルに対して２μｍの高さを有し、青色サブピクセルに対して３μｍの高さを有した。さらに、赤色サブピクセル／緑色サブピクセル間のバンクは、ブラックマトリクス／赤色カラーフィルタ層／緑色カラーフィルタ層／撥液性青色カラーフィルタ層の積層構造からなり、赤色サブピクセルに対して４μｍの高さを有し、緑色サブピクセルに対して３μｍの高さを有した。

次いで、トルエン１０００重量部、およびクマリン６と第２蛍光材料としてのジエチルキナクリドン（ＤＥＱ）の混合物（モル比はクマリン６：ＤＥＱ＝４８：２）５０重量部を混合して、緑色変換層用インクを調製した。調製した緑色変換層用インクを用いて、膜厚５００ｎｍの緑色変換層を形成した。緑色変換層の形成は、窒素雰囲気中でインクジェット装置（ライトレックス製Litrex 120L）用いて各サブピクセルに４０ｐＬのインクを付着させる工程と、インクを付着させた構造物を窒素雰囲気を破ることなしに真空乾燥炉中に移動させ、１．０×１０^−３Ｐａの圧力の下で１００℃に加熱してトルエンを除去する工程とを、所要の膜厚が得られるまで反復することによって実施した。

トルエン１０００重量部、およびクマリン６と第２蛍光材料としての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、赤色変換層用インクを調製した。調製した赤色変換層用インクを用いて、膜厚５００ｎｍの赤色変換層を形成した。赤色変換層の形成も、緑色変換層と同様に、各サブピクセルへの４０ｐＬのインクの付着およびトルエンの除去を反復して実施した。

次いで、真空を破ることなしに、緑色変換層および赤色変換層を形成した構造物を、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（ＳｉＨ_４）、アンモニア（ＮＨ_３）および窒素（Ｎ_２）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。

＜比較例１＞
撥液性青色カラーフィルタ層に代えて、フッ素系表面改質剤（Ｆ−４８２、大日本インキ製）を添加せずに、カラーモザイクＣＢ−７００１のみを用いて、撥液性を示さない青色カラーフィルタ層を形成したことを除いて、実施例１の手順を反復して、色変換フィルタ層を形成した。なお、撥液性を示さない青色カラーフィルタ層は、撥液性青色カラーフィルタ層と同様に、青色サブピクセルとなる開口部、ならびに隣接するブラックマトリクス／赤色カラーフィルタ層の積層体およびブラックマトリクス／緑色カラーフィルタ層の積層体に重畳するストライプ形状の第１の部分と、ブラックマトリクス／赤色カラーフィルタ層／緑色カラーフィルタ層の積層体上のストライプ形状の第２の部分から形成した。

＜評価＞
実施例１および比較例１で作製された９２１６００個のサブピクセルを有する色変換フィルタのについて、所望されていない色変換層が形成されているサブピクセル（すなわち、混色が発生したサブピクセル）の数を測定した。結果を第１表に示す。

比較例１においては、バンク最上層の青色カラーフィルタ層が撥液性を有する成分を含まないために、一部のサブピクセルにおいて所望されない色変換層が形成されて混色が発生したのに対して、撥液性青色カラーフィルタ層３２Ｂを最上層とするバンクを有する実施例１においては混色が発生しないことが分かる。このことから、撥液性カラーフィルタ層３２を最上層とするバンクを用いることによって高精細度のパターンを有する色変換層を、簡便な方法で作製できることが明らかとなった。したがって、本発明は、近年、益々高精細度な表示装置の開発が要請されている各種ディスプレイの製造に適用可能な点で有望である。

本発明の色変換フィルタの製造方法を示す断面図であり、（ａ）〜（ｅ）は各層の積層工程を示す断面図である。本発明において製造される色変換フィルタの上面図である。本発明において製造される色変換フィルタの別の例を示す図であり、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は切断線IIIb−IIIbに沿った断面図である。

符号の説明

１０透明基板
２０ブラックマトリクス
３０（Ｒ，Ｇ）カラーフィルタ層
３２（Ｂ）撥液性カラーフィルタ層
４０（Ｒ，Ｇ）色変換層
１００（Ｒ，Ｇ，Ｂ）サブピクセル

Claims

（ａ）透明基板上に、それぞれ異なる波長域の光を透過する、ｎ種類のカラーフィルタ層を独立して形成する工程であって、異なる２種のカラーフィルタ層の境界において、少なくとも２種類のカラーフィルタ層を重ね合わせてバンクを形成する工程と、
（ｂ）インクジェット法を用いて蛍光材料を含むインクをｍ種類のカラーフィルタ層の上に付着させて、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ｍ種の色変換層を形成する工程と
を含み、
ｎは２以上の整数であり、ｍはｎ−１以下の自然数であり、
前記ｎ種類のカラーフィルタ層の１つは、前記インクに対して撥液性を有する成分を含む撥液性カラーフィルタ層であり、
前記バンクの最上層は、前記撥液性カラーフィルタ層であり、
前記撥液性カラーフィルタ層の上には前記色変換層を形成しない
ことを特徴とする色変換フィルタの製造方法。
前記撥液性を有する成分がフッ素系表面改質剤であ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。
ｎが３であり、工程（ａ）において、バンクが２種のカラーフィルタ層を重ね合わせて形成され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。
ｎが３であり、工程（ａ）において、バンクが３種のカラーフィルタ層を重ね合わせて形成され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。