JP2009224063A - 色変換フィルタ基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】隣接するサブピクセルへの漏れがなく、かつ均一な膜厚を有する色変換層を、インクジェット法を用いて、低コストおよび高精細に作製することができる方法を提供する。
【解決手段】ドライエッチング法によってバンクを形成する際に、平坦化層５０が無機粒子を含有し、かつ平坦化層５０中の第１マトリクスと第１バンク材料層を構成する第２マトリクスとを同じエッチングガスでエッチングすることのできる材料とすることで、第１バンク層を形成することと隣接するバンク層６０の間に位置する平坦化層５０に選択的に凹凸を形成することとを同一工程で行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、色変換フィルタの製造方法に関し、特に、高精度なパターンを低コストで得ることができる色変換フィルタの製造方法に関する。

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層を有機ＥＬ素子の前面に配設して多色を表現する方法であり、色変換層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等）。本方式は単色発光の有機ＥＬ素子を用いることができる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、色変換層とカラーフィルタ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。しかし樹脂分散型色変換層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、特殊な技術を要し、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、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。この方法においては、膜厚２μｍ以下の色変換層を形成できるものの、高精細（例えば１５０ｐｐｉ以上）なパターンニングが困難であるという問題点を有する。

上述解決策を更に発展させた方法として、構成材料をインク化し、インクジェット法で色変換層をパターニングする方法が考えられる（特許文献２参照）。インクジェット法の利点はインクの利用効率が高く、膜の作製コストを抑制することができることである。

しかし、精密パターニングを行う際は、吐出されたインク液滴の着弾位置のずれ、あるいは着弾後の隣接ピクセルへのはみ出しなどを抑制する必要があることが知られている。この問題点を解決するための手段として、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３および４参照）。バンクによる高精細度のパターン作成をより有効に行うために、バンク材料に応じたプラズマ処理などの表面処理、および異種の材料の積層構造を有するバンクを形成する方法が併せて提案されている（特許文献４参照）。さらに深さ方向に組成比が変化するレジスト材料を用いて、バンクを形成する方法が提案されている（特許文献５参照）。また、インクジェット法で塗布する面にスジ状の溝を形成し、毛細管現象により塗布液を分散させる方法が提案されている（特許文献６参照）。

特開２００３−６４１３５号公報 特開２０００−１２２０７２号公報 特開２００５−２０３２１５号公報 特開２０００−３５３５９４号公報 特開２００６−１６２８８２号公報 特開２００５−２９４２９４号公報

インクジェット法を用いて色変換層を形成する場合、所定のサブピクセルに所望の色変換層を形成し、該サブピクセル以外の領域（特に隣接するサブピクセル）への漏れを防止し、同時にサブピクセル内に均一な膜厚を有する色変換層を形成することが求められる。前述の特許文献において提案されている方法においては、この要求を達成するために非常に複雑な工程を必要としている。

したがって、本発明は、隣接するサブピクセルへの漏れがなく、かつ均一な膜厚を有する色変換層を、インクジェット法を用いて、低コストおよび高精細に作製することができる方法を提供することにある。

本発明は、
（１） 基板上に少なくとも２種のカラーフィルタ層を形成する工程と、
（２） 前記少なくとも２種のカラーフィルタ層の上に無機粒子および第１マトリクスを含む平坦化層を形成する工程と、
（３） 平坦化層の上に、第２マトリクスからなる第１バンク材料層を形成する工程と、
（４） 第１バンク材料層の上に、第２バンク材料層を形成する工程と、
（５） 第２バンク材料層上に、第３マトリクスからなるマスク層を形成する工程であって、マスク層は、異種のカラーフィルタ層の境界に相当する位置に形成される工程と、
（６） マスク層をマスクとして第２バンク材料層をドライエッチングして、第２バンク層を形成する工程と、
（７） 第２バンク層をマスクとして第１バンク材料層および平坦化層の一部をドライエッチングして、第１バンク層を形成し、および平坦化層の表面に凹凸を形成する工程と、
（８） 凹凸が形成された平坦化層の上に、インクジェット法を用いて色変換色素を含むインクを付着して、少なくとも１種の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基板の製造方法である。

また、工程（７）において、ドライエッチングによりマスク層が除去されることを特徴とする上述の色変換フィルタ基板の製造方法を包含する。

また、第２マトリクスと第３マトリクスが同一であることを特徴とする上述の色変換フィルタ基板の製造方法を包含する。

本発明の色変換フィルタ基板の製造方法によれば、ドライエッチング法によってバンクを形成する際に、平坦化層が無機粒子を含有し、かつ平坦化層中の第１マトリクスと第１バンク材料層を構成する第２マトリクスとを同一条件でエッチングできる材料とすることで、バンクを形成することと色変換層形成時の下地となる平坦化層の表面に選択的に凹凸を形成することとを同一工程で行い、かつバンク壁面と該平坦化層表面の性質を異なるものとすることができる。これにより、表面処理を行う工程を別途追加することなく、前記平坦化層表面を選択的に色変換層形成用インクに対して親液性にすることができ、高精細な色変換フィルタ基板を低コストで形成できる。

さらに、マスク層を構成する第３マトリクスを、第１および第２マトリクスと同一条件でエッチングできる化合物から選択することにより、バンク形成マスク層の除去、第１バンク層の形成、および平坦化層表面の凹凸形成を同一のエッチング工程によって行うことができる。

以下、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で製造された色変換フィルタの一例を示す図である。

図１の色変換フィルタは、支持体たる透明基板１０上に、ブラックマトリクス４０、３種のカラーフィルタ層３０（Ｒ、Ｇ、Ｂ）、平坦化層５０、異種のカラーフィルタ層３０の境界に位置する平坦化層５０の上に設けられたバンク層６０、隣接するバンク層６０の間の平坦化層５０の上に設けられた２種の色変換層２０、ならびに平坦化層５０とバンク層６０と色変換層２０とを覆うように形成されたバリア層７０を有する。図１では、色変換層２０は、赤色カラーフィルタ層３０Ｒの上の平坦化層５０に設けられた赤色色変換層２０Ｒおよび緑色カラーフィルタ層３０Ｇの上の平坦化層５０に設けられた緑色色変換層２０Ｇのみであり、青色カラーフィルタ層３０Ｂの上の平坦化層５０には色変換層が設けられていない。

（ブラックマトリックス形成工程）
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４０を形成する。

ブラックマトリクス４０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４０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４０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。

ブラックマトリクス４０は、スピンコート法などの一般的に用いられる塗布法を用いて透明基板全面に未硬化の材料層を形成した後に、フォトプロセスを用いてパターン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てもよい。あるいはまた、ブラックマトリクス４０を、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して、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もよい。ブラックマトリクス４０の開口部がサブピクセルを形成する位置となる。

また、本発明において用いる透明基板１０は、光透過性に富み、且つ、ブラックマトリクス４０、カラーフィルタ層３０（Ｒ、Ｇ、Ｂ）、および後述する色変換層２０、および有機ＥＬ素子（電極、有機発光層等）の形成に用いられる条件（溶媒、温度等）に耐えるものが用いられる。さらに寸法安定性に優れて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ものであれば良く、透明基板１０の材料の例は、ガラス、各種プラスチック、各種フィルム等を含む。

（カラーフィルタ層形成工程）
次に、それぞれ異なる波長域の光を通過する少なくとも２種のカラーフィルタ層を、透明基板１０上に形成する。図１に示す例では、ＲＧＢの３種のカラーフィルタ層３０（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を形成する。

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、液晶ディスプレイ等のフラットパネルディスプレイに用いられる材料を用いて形成することができ、近年はフォトレジストに顔料を分散させた、顔料分散型材料がよく用いられる。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の波長を透過する青色カラーフィルタ層３０Ｂ、５００ｎｍ〜６００ｎｍの波長を透過する緑色カラーフィルタ層３０Ｇ、６００ｎｍ以上の波長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。

上述のカラーフィルタ層３０のそれぞれは、スピンコート法などの塗布法を用いて透明基板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。

（平坦化層形成工程）
次いで、平坦化層５０を、カラーフィルタ層３０の上に形成する。平坦化層５０は、無機粒子と第１マトリクスを含む。平坦化層５０は、カラーフィルタ層３０の形成の際に生じた段差が、カラーフィルタ層３０より上方に形成される各層の寸法精度に悪影響を与えないようにするために形成される層である。また、平坦化層５０は、カラーフィルタ層３０（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を保護する目的で形成されてもよい。平坦化層５０は、光透過性に富み、かつ、カラーフィルタ層３０（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を劣化させることのない材料およびプロセスを選択して形成することが望ましい。

第１マトリクスは、後述するドライエッチング条件でエッチングされうる化合物であればよく、好ましくは光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂の硬化物を含む。具体的に、本発明に用いることのできる光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂は、
（１）アクロイル基、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またはオリゴマーと、光または熱重合開始剤とからなる組成物、
（２）ポ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、ならびに
（４）エポキシ基を有するモノマーと光酸発生剤からなる組成物
などを含む。特に上記（１）の光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂を用いた場合には、フォトプロセスを用いてパターニングが可能であり、耐溶剤性、耐熱性等の信頼性の面でも好ましい。

あるいはまた、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂を、第１マトリクス用材料として用いてもよい。用いることの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等を含む。用いることの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、メラミン樹脂等などを含む。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官能性もしくは４官能性のアルコキシシランとを含むポリマーハイブリッド等を、第１マトリクス用材料に用いてもよい。

平坦化層５０を構成する無機粒子は、後述する第１バンク層形成時のドライエッチング条件において、第１マトリクスに比べ十分にエッチング速度の低いものであればよい。具体的には、本発明に用いることのできる無機粒子は、二酸化チタン、酸化錫、酸化インジウム、酸化亜鉛、および酸化ジルコニウムのような金属酸化物、またはおよび硫化亜鉛のような金属硫化物を含む。二酸化チタン、酸化錫および酸化インジウムが特に好ましい。二酸化チタンは、ルチル型、アナターゼ型、ルチル／アナターゼの混晶、アモルファス構造あるいはこれらの混合物のいずれであってもよい。

また、本発明に用いる無機粒子は、これらの金属酸化物または金属硫化物を主成分とし、さらに追加の化合物を含むことができる。主成分とは、粒子を構成する成分の中で最も含有量（重量％）が多い成分を意味する。追加の化合物の例には、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ａｓ、Ｃｒ、Ｈｇ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｉ、ＰまたはＳの化合物が含まれる。

無機粒子は、後述するように平坦化層５０の一部がエッチングされた際に、その表面に色変換層形成用インクに対する親液性を向上させるのに十分な凹凸を形成できる平均粒子径を有する。例えば、汎用の粒径分布測定装置によって測定された該無機粒子の平均粒子径は０．５μｍ未満、好ましくは１０〜１００ｎｍ、より好ましくは３０〜７０ｎｍの範囲である。平坦化層５０に含まれる無機粒子量は、第１マトリクスを基準として、１０〜５０体積％の範囲が好ましい。

また、該無機粒子は表面処理を施して、該粒子の第１マトリクス用材料への分散性の向上、および／または後述するエッチング工程により該粒子が平坦化層表面で露出した場合の該表面の改質に寄与させることができる。無機粒子の表面処理方法は、当業者に広く一般的に使用されている方法であればよく、後述するインクジェット法による色変換層の形成に依存して決定される。

平坦化層５０は、無機粒子と第１マトリクス用材料を含む混合物をスピンコート法、ディップコート法等の塗布法を用いて塗布して形成することができ、さらに、フォトプロセスを用いることが好ましい。膜厚はカラーフィルタ層の段差が寸法精度に影響を与えないようにすることができれば特に制限はないが、下地の凹凸を十分に緩和させるために、１〜２μｍが好ましい。

たとえば、第１マトリクス用材料として光硬化性樹脂、光熱併用型硬化性樹脂、または熱硬化性樹脂を用いた場合、該混合物を塗布し、該塗膜を光および／または熱処理して、ラジカル種および／またはイオン種を発生させて、樹脂を重合または架橋させ、不溶不融化させることにより、平坦化層５０を形成することができる。

（バンク層形成工程）
続いて、平坦化層５０の上に、バンク層６０を形成する。バンク層６０は、パターニングされたマスク層を用いたドライエッチング法により形成される。形成されたバンク層６０は、平坦化層５０に接触する第１バンク層６１と、第１バンク層６１に接触する第２バンク層６２から構成される。

第１バンク層６１は、第２マトリクスから形成される。第２マトリクスは、平坦化層５０中の第１マトリクスと同様の条件においてドライエッチングできることが望ましい。第２マトリクス用材料は、前述の光硬化性樹脂、光熱併用型硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂およびポリマーハイブリッドの中から選択される。より好ましくは、第２マトリクスは第１マトリクスと同一である。

第２バンク層６２は、後述する第１バンク層６１形成時のドライエッチングの際のマスクとして使用するため、無機材料から形成することが望ましい。用いることのできる無機材料は、ＳｉＯ_x、ＳｉＮ_x、ＳｉＮ_xＯ_y、ＡｌＯ_x、ＴｉＯ_x、ＴａＯ_x、ＺｎＯ_x等の無機酸化物、無機窒化物等を含む。

また、バンクを形成する際に用いるマスク層は第３マトリクスを含む。第３マトリクスは、第１バンク材料層に含まれる第２マトリクスと同様の条件においてドライエッチングできることが望ましい。具体的には、第３マトリクス用材料は、前述の光硬化性樹脂、光熱併用型硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂およびポリマーハイブリッドの中から選択される。好ましくは、光硬化性樹脂または光熱併用型硬化樹脂である。また第３マトリクス用材料は、パターニングを行うために、硬化をする前は有機溶媒またはアルカリ溶液に可溶性または分散性であることが望ましい。さらに好ましくは、第３マトリクスは第２マトリクスと同一である。

以下に、ドライエッチング法を用いたバンク層６０の形成方法の好ましい実施形態を示す。

最初に、平坦化層５０の上に、第２マトリクスからなる第１バンク材料層を形成する。第２マトリクス用材料として光硬化性樹脂、光熱併用型硬化性樹脂、または熱硬化性樹脂を用いる場合、上記第２マトリクス用材料を含む混合物を、スピンコート法等を用いて平坦化層５０の上に塗布した後に、該塗膜を光および／または熱処理して硬化させる。第１バンク材料層の膜厚（第１バンク層６１の膜厚に相当する）は、後述する色変換層２０の膜厚よりも大きいことが望ましく、０．５〜２μｍの範囲が好ましい。

第２に、第１バンク材料層上に、第２バンク材料層を形成する。第２バンク材料層の形成方法としては、塗布される第１バンク材料層等が破壊および／または変質しない限り、特に制約はなく、スパッタ法、ＣＶＤ法、真空蒸着法等の当業者に広く一般的に使用されている方法により形成できる。後述するインクジェット法によって色変換層２０を形成する際に色変換層形成用インクの漏れによる混色を防ぐため、第２バンク材料層の膜厚（第２バンク層６２の膜厚に相当する）は２μｍ以上が好ましい。成膜時間の観点から、さらに好ましくは、２〜５μｍの範囲である。

第３に、第２バンク材料層上に、マスク層を形成する。マスク層は、異種のカラーフィルタ層３０の境界に相当する位置に形成される。好ましくは、ブラックマトリクス４０に相当する位置に形成される。たとえば、第３マトリクス用材料を含むマスク層材料混合物を第２バンク材料層上に塗布し、フォトリソグラフィー法を用いてパターニングを行い、パターニングされたマスク層を形成することができる。あるいはまた、スクリーン印刷法によりパターニングされたマスク層を形成してもよい。マスク層の膜厚は、後述する第２バンク材料層のエッチング工程に十分耐えうるものであればよく、好ましくは、第１バンク材料層と同じ膜厚である。

第４に、上記パターニングされたマスク層をマスクに用い、第２バンク材料層をドライエッチングして、第２バンク層６２を形成する。好ましくは、プラズマエッチングを用いる。用いることのできるエッチングガスは、マスク層に比べ無機材料からなる第２バンク材料層を選択的にエッチングできるものであればよく、ＣＦ₄、ＳＦ₆、ＣＨＦ₃、Ａｒ等のガスを含む。

第５に、第２バンク層６２をマスクに用い、第１バンク材料層をドライエッチングして第１バンク層６１を形成し、平坦化層５０の表面を露出する。ここで、第２バンク層６２の上に存在するマスク層もドライエッチングにより除去される。そして露出された平坦化層５０の表面において、第１マトリクスがドライエッチングされ、第１マトリクスよりもエッチング速度の低い無機粒子が残存し、凹凸が形成される。本工程は、好ましくはプラズマエッチングにて実施される。用いられるエッチングガスはＯ₂が好ましく、反応性を高めるために、ＣＦ₄などのフッ素系のガスを１〜１０％添加しても良い。

すなわち、このような構成にすることにより、本発明の製造方法は、（ａ）バンク形成マスク層の除去工程、（ｂ）第１バンク層６１の形成工程、および（ｃ）平坦化層５０の表面の凹凸形成工程、を同一のエッチング工程によって行うことができる。

さらに、本構成により、第１バンク層６１の側壁に影響を与えることなしに、平坦化層５０の表面に選択的に凹凸を形成することができる。これによって、平坦化層５０の表面のみに、色変換層形成用インクに対する親液性を選択的に付与することができる。

具体的には、エッチングにより凹凸が形成された平坦化層５０の表面は、色変換層２０を形成するためのインクとの接触角が３０°以下、より好ましくは２０°以下であることが望ましい。一方、第２バンク層６２の表面と色変換層２０を形成するためのインクとの接触角は、５０°以上、より好ましくは６０°以上であることが望ましい。さらに、第１バンク層６１の表面と色変換層２０を形成するためのインクとの接触角は、３０°〜４０°であることが望ましい。接触角は接触角計（ＣＡ−Ｘ、協和界面化学株式会社製）を用いて測定した。

上記に従い形成されたバンク層６０により隔壁が形成され、また下地部分となる平坦化層５０には無機粒子によって微細な凹凸が形成されているため、後述するインクジェット法を用いて色変換層２０を作製する際にインクが必要部位以外には広がらず、色変換層形成用インクの漏れによる混色を防ぐことができる。また、第１バンク層６１の表面の色変換層形成用インクに対する親液性が、平坦化層５０の表面よりも低いため、バンク壁面近傍の膜厚の増大も防止することができ、均一な膜厚を有する色変換層２０を形成することが可能となる。

（色変換層形成工程）
隣接する前記バンク層６０の間に位置する平坦化層５０の上に、インクジェット法を用いて色変換色素を含むインクを付着させ、少なくとも１種の色変換層２０を形成する。色変換層は、光源からの光を吸収し、異なる波長分布の蛍光を発する機能を有する層である。図１においては、赤色変換層２０Ｒ及び緑色変換層２０Ｇの２種の色変換層２０を形成する例を示した。必要に応じて、赤色変換層２０Ｒのみを設けてもよい。あるいはまた、赤色変換層２０Ｒおよび緑色変換層２０Ｇに加えて、青色変換層（不図示）を設けてもよい。

色変換層２０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、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。

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、（Ｉ））、ＤＣＭ−２（II）、およびＤＣＪＴＢ（III）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（IV）；
（４）ルモゲンＦレッド；
（５）ナイルレッド（Ｖ）；
（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。

本発明における色変換層を形成するためのインク用溶媒は、上記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。例えば、トルエン等のベンゼン系などの非極性溶媒、クロロホルム、アルコール、ケトン系などの極性溶媒を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いてもよい。あるいはまた、粘度、蒸気圧、溶解性、流動性および／または流動性の調整を目的として、複数の溶媒を混合して使用してもよい。

また、色変換層２０の屈折率をカラーフィルタ層３０と同じにするために、色変換層形成用インクに熱硬化型樹脂組成物（モノマー等）を添加してもよい。

本実施形態において、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、色変換層形成用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（例えば、窒素やアルゴンガスなどの希ガス）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及び方法を用いて、隣接する前記バンク層６０の間に位置する平坦化層５０の上に付着される。インクジェット装置及び方法は、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。インクジェット方法を用いて付着されたインクは、バンク層６０が隔壁となり、隣接する第１バンク層６１の間の平坦化層５０上に均一に広がる。

インクジェット方法を用いて付着されたインクの乾燥は、前述不活性ガス中もしくは真空中で溶媒が蒸発する温度もしくは、熱硬化型樹脂組成物が硬化する温度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。

本発明の溶媒を用いた色変換膜は、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。樹脂組成物を添加した色変換膜は好ましくは１００〜２０００nmの膜厚を有する。

（バリア層形成工程）
最後に、任意選択的に、平坦化層５０、バンク層６０、および色変換層２０を覆うように、バリア層７０を形成してもよい。パターニングした色変換層２０が水や酸素の介在により劣化するような物質を使用する際には、色変換層２０の形成後にバリア層７０を形成することで安定な性能を持続させることができる。

バリア層材料としては、ガスおよび有機溶剤に対するバリア性を有し、可視域における透明性が高い材料（４００〜７００ｎｍの範囲で透過率５０％以上）を使用することができる。バリア層７０に用いることができる材料は、例えば、ＳｉＯ_x、ＳｉＮ_x、ＳｉＮ_xＯ_y、ＡｌＯ_x、ＴｉＯ_x、ＴａＯ_x、ＺｎＯ_x等の無機酸化物、無機窒化物等を含む。

バリア層７０は、スパッタ法、ＣＶＤ法、真空蒸着法等の手法により形成できる。色変換層２０へのダメージを回避する点においては、１００℃以下の低温で実施することができ、且つ成膜に用いられる粒子が有するエネルギーが弱いＣＶＤ法を用いて、バリア層７０を形成することが望ましい。

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、ドライエッチング法によってバンク層６０を形成する際に、平坦化層５０が無機粒子を含有し、かつ平坦化層５０中の第１マトリクスと第１バンク材料層を構成する第２マトリクスとを同一条件でエッチングできる材料とすることで、同一のエッチング工程で、第１バンク層６１を形成し、かつ色変換層形成時の下地となる平坦化層５０の表面に選択的に凹凸を形成することができ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。

＜実施例１＞
以下の手順により、図１に記載の色変換フィルタを作製した。

（ブラックマトリクス４０の形成）
透明基板１０（２００ｍｍ×２００ｍｍ×０．７ｍｍ厚の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より入手可能）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４０を形成した。ブラックマトリクス４０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。

（カラーフィルタ層の形成）
次に、カラーモザイクＣＲ−７００１（富士フィルム株式会社より入手可能）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カラーフィルタ層３０Ｒを形成した。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４０に重畳し、１μｍの膜厚であった。

次に、カラーモザイクＣＧ−７００１およびＢ−７００１（いずれも富士フィルム株式会社より入手可能）を用いたことを除いて、赤色カラーフィルタ層３０Ｒと同様の手順を用いて、緑色カラーフィルタ層３０Ｇおよび青色カラーフィルタ層３０Ｂを作成した。各層の膜厚はそれぞれ１μｍであった。いずれのカラーフィルタ層も作製したカラーフィルタのサブピクセル寸法は縦方向３００μｍ×横方向１００μｍであり、サブピクセル間のギャップは縦方向３０μｍ、横方向１０μｍであった。

（平坦化層５０の形成）
カラーフィルタ層３０（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を覆うように、新日鐵化学製ＶＰＡ１００Ｐ５．０に二酸化チタン（粒径５０ｎｍ：ＣＡＳ番号１３４６３−６７−７；Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ社より入手可能）を２５体積％添加した混合物を塗布後、硬化させて平坦化層５０を形成した。平坦化層５０の膜厚は１μｍとした。

（バンク層６０の形成）
次に、上記平坦化層５０の上に、さらに、新日鐵化学製ＶＰＡ１００Ｐ５．０を塗布後、硬化させて、第１バンク材料層を形成した。第１バンク材料層の膜厚は１μｍとした。

ついで、スパッタリング装置を用い、第２バンク材料層としてＳｉＯ₂膜を形成した。第２バンク材料層の膜厚は、２μｍとした。第２バンク材料層の成膜工程は、単結晶シリコンをターゲットとし、スパッタガスとしてアルゴンと酸素の分圧比を１対１とするスパッタガスを用いてパワー２．５ｋＷ、ガス圧０．５Ｐａで行った。

さらに、第２バンク材料層の上に新日鐵化学製ＶＰＡ１００Ｐ５．０を塗布し、フォトマスクを用いて波長３５６ｎｍの光を含む紫外線を５０ｍＪ／ｃｍ²照射した後、２％ＴＭＡＨ水溶液を用いて現像を行い、幅１０μｍのパターンを有するマスク層を形成した。膜厚は１μｍであった。

次いで、ＩＣＰプラズマ型ドライエッチング装置を用い、雰囲気をＳＦ₆ガス１００ＳＣＣＭ、ＣＨＦ₃ガス１００ＳＣＣＭ、Ａｒガスを２５０ＳＣＣＭ流して、ガス圧２０Ｐａ、印加電力１５００Ｗとして、第２バンク材料層のエッチングを行い、第２バンク層６２を形成した。

その後、前記装置を用い、エッチング条件を、Ｏ₂ガス５００ＳＣＣＭ、４０Ｐａ、印加電力２ｋＷに換えて、ＶＰＡ１００Ｐ５．０からなるマスク層および第１バンク材料層をいずれも１μｍエッチングし、その際に露出した平坦化層５０の一部をエッチングした。その結果、第１バンク層６１が形成され、かつ隣接する２つのバンク層６０の開口部に無機粒子を含む平坦化層５０が露出した。原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により測定した該平坦化層５０の表面の凹凸は約５０ｎｍであった。

（緑色色変換層２０Ｇの形成）
２−プロパノール１０００重量部、第１色素であるクマリン６と第２色素である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、インクを調整した。このインクは、凹凸が形成された平坦化層５０の表面に対して１５°、第１バンク層６１に対して３３°、および第２バンク層６２に対して５２°の接触角を有した。調整したインクを、インクジェット装置（ライトレックス製Ｌｉｔｒｅｘ１２０Ｌ）を用い、窒素雰囲気中でマルチノズルにより１サブピクセルにつき３滴（１滴：約１４ｐｌ）滴下した。インクの乾燥は、窒素雰囲気を破ることなく、真空乾燥炉を用い、真空度１．０×１０^-3Ｐａ、温度１００℃で行った。得られた緑色色変換層２０Ｇは膜厚５００nmを有した。

（赤色色変換層２０Ｒの形成）
２−プロパノール１０００重量部、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、インクを調整した。このインクは、凹凸が形成された平坦化層５０の表面に対して１４°、第１バンク層６１に対して３３°、および第２バンク層６２に対して５２°の接触角を有した。調整したインクをインクジェット装置（ライトレックス製Ｌｉｔｒｅｘ１２０Ｌ）を用い、窒素雰囲気中でマルチノズルにより１サブピクセルにつき３滴（１滴：約１４ｐｌ）滴下した。インクの乾燥は、窒素雰囲気を破ることなく、真空乾燥炉を用い、真空度１．０×１０^-3Ｐａ、温度１００℃で行った。得られた赤色色変換層２０Ｒは、膜厚５００nmを有した。

（バリア層７０の形成）
次いで、真空を破ることなしに、緑色色変換層２０Ｇおよび赤色色変換層２０Ｒを形成したカラーフィルタを、プラズマＣＶＤ装置に移動させた。プラズマＣＶＤ法を用いて、膜厚１μｍの窒化シリコン（ＳｉＮ）を堆積させバリア層７０を形成した。原料ガスは、モノシラン（ＳｉＨ₄）、アンモニア（ＮＨ₃）及び窒素（Ｎ₂）を用いた。また、バリア層７０形成時のカラーフィルタ基板温度を１００℃以下に維持した。

＜比較例１＞
上記実施例１と同様に、透明基板１０の上にブラックマトリクス４０を形成し、次いでカラーフィルタ層３０（Ｒ、Ｂ、Ｇ）を形成した。

その後、カラーフィルタ層３０（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を覆うように、新日鐵化学製ＶＰＡ１００Ｐ５．０に二酸化チタン（粒径５０ｎｍ，：ＣＡＳ番号１３４６３−６７−７；Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ社）を４０体積％添加した混合物を用いて、膜厚２μｍになるように、平坦化層５０を形成した。

次いで、第１バンク材料層を形成せずに、上記平坦化層５０の上に実施例１と同様に第２バンク材料層を形成し、第２バンク材料層をドライエッチングした後、実施例１と同様の条件でのＯ₂プラズマエッチングを用いて、平坦化層５０を１μｍエッチングした。

さらに、隣接するバンク層６０の間の開口部に露出した平坦化層５０の表面に、実施例１と同様にして緑色色変換層２０Ｇおよび赤色色変換層２０Ｒを形成し、さらにバリア層７０を形成させて、色変換フィルタを作製した。

＜評価＞
バリア層を設けなかった以外は、上記実施例１および比較例１に従い作製した色変換フィルタの各色サブピクセル中央部分の色変換層の膜厚を評価した。バンク層６０で隔離されたサブピクセル内の色変換層２０の膜厚は、バンク層壁面の親液性が高い場合には、表面張力により壁面に接する部分の膜厚が増大し、一方でサブピクセルの中央部分の膜厚が低下することが予想される。このような不均一な膜厚を有する色変換層２０は、発光輝度のむらを生じる原因となる。膜厚は膜厚測定装置（Ｄｅｋｔａｋ ６Ｍ：アルバック製）を用い、赤色色変換層２０Ｒの各箇所５点の平均値を用いた。

表１より、第１バンク層６１に相当するバンク壁面の表面と隣接するバンク層６０の間に位置する平坦化層５０の表面とが、色変換層形成用インクに対して同様の親液性を有することとなる比較例１では、色変換層の中央部分の膜厚が薄くなり、一方、周辺部の膜厚が増大するため、不均一な膜を形成していることが明らかとなった。

これに対し、実施例１の構成では、ピクセル中央部分と周辺部分との膜厚の差がほとんど認められず、所望の膜厚を有する均一な色変換層２０を形成することができた。これは、実施例１では、無機粒子を含む平坦化層５０表面にのみ凹凸が形成され、平坦化層５０の表面のみ、選択的にインクに対する親液性が向上したためと考えられる。

以上のように、ドライエッチング法によってバンクを形成する際に、平坦化層５０が無機粒子を含有し、かつ平坦化層５０中の第１マトリクスと第１バンク材料層を構成する第２マトリクスとを同一条件でエッチングできる材料とすることで、第１バンク層６１を形成することと色変換層形成時の下地となる平坦化層５０の表面に選択的に凹凸を形成することを同一工程で行い、かつ第１バンク層６１壁面と平坦化層５０の表面の性質を異なるものとすることができる。これにより、表面処理を行う工程を別途追加することなく、平坦化層５０の表面を選択的に色変換層形成用インクに対して親液性にすることができ、高精細な色変換フィルタ基板を低コストで形成できる。さらに、マスク層を構成する第３マトリクスを、第１および第２マトリクスと同一条件でエッチングできる化合物から選択することにより、バンク形成マスク層の除去、第１バンク層６１の形成、および平坦化層５０の表面の凹凸形成を同一のエッチング工程によって行うことができる

本発明の製造方法で形成された色変換フィルタ基板の断面概略図である。

符号の説明

１０ 透明基板
２０Ｒ 赤色色変換層
２０Ｇ 緑色色変換層
３０（Ｒ、Ｇ、Ｂ） カラーフィルタ層
４０ ブラックマトリクス
５０ 平坦化層
６０ バンク層
６１ 第１バンク層
６２ 第２バンク層
７０ バリア層

Claims (3)

1. （１） 基板上に少なくとも２種のカラーフィルタ層を形成する工程と、
   （２） 前記少なくとも２種のカラーフィルタ層の上に無機粒子および第１マトリクスを含む平坦化層を形成する工程と、
   （３） 平坦化層の上に、第２マトリクスからなる第１バンク材料層を形成する工程と、
   （４） 第１バンク材料層の上に、第２バンク材料層を形成する工程と、
   （５） 第２バンク材料層上に、第３マトリクスからなるマスク層を形成する工程であって、マスク層は、異種のカラーフィルタ層の境界に相当する位置に形成される工程と、
   （６） マスク層をマスクとして第２バンク材料層をドライエッチングして、第２バンク層を形成する工程と、
   （７） 第２バンク層をマスクとして第１バンク材料層および平坦化層の一部をドライエッチングして、第１バンク層を形成し、および平坦化層の表面に凹凸を形成する工程と、
   （８） 凹凸が形成された平坦化層の上に、インクジェット法を用いて色変換色素を含むインクを付着して、少なくとも１種の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基板の製造方法。
2. 工程（７）において、ドライエッチングによりマスク層が除去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基板の製造方法。
3. 第２マトリクスと第３マトリクスが同一であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の色変換フィルタ基板の製造方法。

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