JP2009251499A

JP2009251499A - 色変換フィルタ基板の製造方法

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Publication number: JP2009251499A
Application number: JP2008102378A
Authority: JP
Inventors: Masaru Nagai; 優永井
Original assignee: Fuji Electric Holdings Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2008-04-10
Filing date: 2008-04-10
Publication date: 2009-10-29

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】バンク層１９を平坦化層１８に接触する第１のバンク層１９ａと第１のバンク層に接触する第２のバンク層１９ｂの二層構造から形成し、第２のバンク層１９ｂの幅は第１のバンク層１９ａよりも大きく、かつ、第１のバンク層１９ａは色変換層形成用インクに対して親液性であり、第２のバンク層１９ｂは該インクに対して撥液性であるバンク層１９を有する色変換フィルタを製造する方法を提供する。
【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。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１および２参照）。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）なパターニングが困難であるという問題点を有する。

上記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３参照）。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、バンクの断面形状を変化させることによって、インクジェット法によって形成される膜の平坦性を均一にすることが提案されている（特許文献６参照）。また、パッシブマトリクス駆動型有機ＥＬ素子の有機ＥＬ層をインクジェット法にて形成する場合に、下部電極の絶縁膜と上部電極を分離するための逆テーパ形状を有する分離隔壁とを用いて、所定の位置に有機ＥＬ層を形成する方法が提案されている（特許文献７参照）。

特開２００２−７５６４３号公報特開２００３−２１７８５９号公報特開２０００−１２２０７２号公報特開２０００−３５３５９４号公報特開２００６−１６２８８２号公報特開２００７−２２５７１６号公報特開２００４−３０３６９９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。

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、既述の吐出方式を用いた色変換層形成において、インク材料に対するバンク表面の親液性のコントラストとバンク構造の関係を同時に最適化することにより、上記目的を達成し得ることを見出した。本発明はかかる知見に基づいて完成したものである。

本発明は、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、
前記少なくとも２種のカラーフィルタ層の上に平坦化層を形成する工程と、
異種のカラーフィルタ層の境界に位置する平坦化層の上に、フォトプロセスにより複数のバンクを形成する工程であって、該バンクのそれぞれは平坦化層に接触する第１層と、第１層に接触する第２層から構成される工程と、
隣接する前記バンクの間に位置する平坦化層の上に、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
を含み、
前記バンクのそれぞれの第２層の幅は第１層の幅より大きく、
前記バンクの第２層は前記インクに対して撥液性であり、第１層は前記インクに対して親液性である
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。

さらに、本発明者らは、第２のバンク層を不透明化することによって第１のバンク層壁面へのバックライト入射光量を減らし、膜厚の増大に基づく輝度むらの発生を抑制できることを見出した。本発明は、前記バンクにおいてその第２層が不透明であることを特徴とする上記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、バンクを形成する際に、バンク層を少なくとも二層構造により形成し、バンク上部を形成する第２のバンク層の幅はバンク下部を形成する第１のバンク層の幅よりも大きくさせておくことで、サブピクセルからのインクの漏れを抑制することができ、かつ該第１のバンク層と第２のバンク層の材料を適切に選択することでバンクの局所的な濡れ性を制御することができ、インクジェット法を用いて、高精度のパターンを有する色変換層の新規な作製方法を提供することができる。

また、第２のバンク層を不透明とすることで第１のバンク層壁面近傍の膜厚増大部位に入射されるバックライトを遮蔽し、発光輝度のむらを抑制することができる。

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１８、異種のカラーフィルタ層３０の境界に位置する平坦化層１８の上に設けられたバンク層１９、および隣接するバンク層の間の平坦化層１８の上に設けられた２種の色変換層２０を有する。色変換層２０としては、図１では、赤色カラーフィルタ層３０Ｒの上の平坦化層１８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１８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１８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。この場合、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）
まず、少なくとも２種のカラーフィルタ層３０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１８を、カラーフィルタ層３０の上に形成する。平坦化層１８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１８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１８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。

平坦化層１８は、光硬化性樹脂または光熱併用型硬化性樹脂を用いて形成することができる。たとえば、平坦化層１８は、光硬化性樹脂または光熱併用型硬化性樹脂を塗布し、該塗膜を光処理または光熱処理して、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、不溶不融化させて形成することができる。また、平坦化層１８に対してフォトプロセスによるパターニングを実施する場合、用いる光硬化性樹脂または光熱併用型硬化性樹脂が、硬化前に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。

用いることができる光硬化性樹脂または光熱併用型硬化性樹脂は、（１）アクリロイル基やメタクリ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。

あるいはまた、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂を用いて平坦化層１８を形成してもよい。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、ポリカーボネートなどと、３官能性または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を用いて平坦化層１８を形成してもよい。

また、平坦化層１８は、後述するインクジェット法適用の際の下地となるため、色変換層形成用インクと親液性を有することが望ましい。具体的には色変換層形成用インクとの接触角が３０°以下、より好ましくは２０°以下である材料を選択することが望ましい。なお、接触角とは、固体表面上に小さな液滴を乗せたときに液滴表面と固体表面のなす角度のことであり、接触角が低いほど撥液性が低く、接触角が高いほど撥液性が高いことを示している。あるいは、無機粒子を分散させることにより、平坦化層１８に親液性を付与させることも可能である。

平坦化層１８は、スピンコート法、ディップコート法等の塗布法を用い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２μｍ以上であることが好ましい。

（バンク形成工程）
次に、上記平坦化層１８の上に、バンク層１９を形成する。バンク層１９は平坦化層１８に接触する第１層１９ａと、第１層１９ａに接触する第２層１９ｂから構成される。バンク層１９の形成はフォトプロセスを用いることが好ましい。バンク層１９の材料としては上記の光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂を同様に用いることができる。

平坦化層１８に接触する第１のバンク層１９ａは、後述する色変換層２０を形成するためのインクと親液性を有することが望ましい。具体的には色変換層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°以下である材料を選択することが望ましい。あるいは、バンク材料に無機粒子を分散させることにより親液性を付与させることも可能である。

本発明において、第１のバンク層１９ａに用いることのできる材料は、（１）アクリロイル基やメタクリ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が、これらに限定されない。

一方、第２のバンク層１９ｂの材料は、色変換層２０を形成するためのインクに対し撥液性を有する材料を選択することが望ましい。具体的には色変換層２０を形成するためのインクとの接触角が６０°以上、より好ましくは７０°以上である材料を選択することが望ましい。

また、第２のバンク層１９ｂは可視光領域において不透明であることが望ましい。不透明化させる方法は特に限定しないが、一例としてブラック顔料を混合させる方法が挙げられる。また、市販のフラットパネルディスプレイ用ブラックマトリックス材料を用いても良い。第２のバンク層１９ｂを不透明化することによって、第１のバンク層１９ａの壁面へのバックライト入射光量を減らし、膜厚の増大に基づく輝度むらの発生を抑制できる。

本発明において、第２のバンク層１９ｂに用いることのできる材料は、（１）アクリロイル基やメタクリ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が、これらに限定されない。また、第２のバンク層１９ｂは、遮光性および色変換層形成用インクに対する撥液性を有する金属材料を用いて形成してもよい。用いることができる金属材料は、たとえば、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔｉなどを含む。第２のバンク層１９ｂの形成はフォトプロセスを用いることが好ましい。

フォトプロセスを用いたバンク層１９の形成方法の好ましい実施形態を、工程（１）〜（５）に示す（図２（ａ）〜（ｅ））。

（１）まず、上記平坦化層１８の上部に、光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂を含む第１のバンク層材料を塗布し、第１のバンク材料層２１９ａを形成する（図２（ａ））。塗布方法は、スピンコート法など、当業者に広く一般的に知られている方法を用いることができる。必要に応じて、下記化学線硬化工程（２）の前に塗布層をプリベークしてもよい。形成された第１のバンク材料層２１９ａの膜厚は１μｍ以上、５μｍ以下であることが好ましい。

（２）ついで、紫外光等の化学線照射によりパターン状に第１のバンク材料層２１９ａを硬化させ、第１のバンク層１９ａとなる硬化部分を形成する（図２（ｂ））。その際、当該第１のバンク１９ａは、異種のカラーフィルタ層３０の境界に位置するように、平坦化層１８の上部に形成される。

第１のバンク材料層２１９ａを硬化させる好ましい化学線は、使用する光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂により異なるが、例えば、膜厚３μｍのポリイミド層に対して波長３６５ｎｍの光を含む紫外線を、フォトマスクを介し５０ｍＪ／ｃｍ²照射して硬化させることができる。第１のバンク層材料として光熱併用型硬化性樹脂を用いる場合、本工程において、化学線照射に加えて加熱を実施する。加熱温度は、使用する光熱併用型硬化性樹脂に依存して決定される。

（３）さらに、一部が硬化された第１のバンク材料層２１９ａの上部に、光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂を含む第２のバンク材料を塗布し、第２のバンク材料層２１９ｂを形成する（図２（ｃ））。塗布方法は、スピンコート法など当業者に広く一般的に知られている方法を用いることができる。必要に応じて、下記化学線硬化工程（４）の前に塗布層をプリベークしてもよい。第２のバンク材料層２１９ｂの膜厚は０．５μｍ以上、２μｍ以下であることが好ましい。

（４）次に、紫外光等の化学線によりパターン状に第２のバンク材料層２１９ｂを硬化させ、第２のバンク層１９ｂとなる硬化部分を形成する（図２（ｄ））。

第２のバンク材料層２１９ｂを硬化させる好ましい化学線は、使用する光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂により異なるが、例えば、膜厚１μｍのアクリル材料に対して波長３６５ｎｍの光を含む紫外線を、フォトマスクを介し４５０ｍＪ／ｃｍ²照射して硬化させることができる。第２のバンク層材料として光熱併用型硬化性樹脂を用いる場合、本工程において、化学線照射に加えて加熱を実施する。加熱温度は、使用する光熱併用型硬化性樹脂に依存して決定される。

（５）最後に、有機溶媒またはアルカリ溶液を用いて現像して、バンク材料層２１９ａおよび２１９ｂの未硬化部分を除去することにより、平坦化層１８上に第１のバンク層１９ａおよび第２のバンク層１９ｂの二層構造のバンク層１９を形成することができる（図２（ｅ））。該現像液は、未硬化のバンク材料を溶解または分散させることができ、かつ平坦化層１８を侵食するものでなければ、当業者に広く一般的に使用されている現像液を用いることができる。本発明に用いることのできる有機溶媒系現像液は、メタノール等を含む。また、本発明に用いることのできるアルカリ現像液はテトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）水溶液等を含む。また、必要に応じて、上記現像工程後、基板をポストベークしてもよい。

このようにして形成された第１のバンク層１９ａの幅は１０μｍ以上、２０μｍ以下であることが好ましい。また、第２のバンク層１９ｂの幅は第１のバンク層１９ａの幅より大きく、かつ基板垂直上方より見たときに、第１のバンク層１９ａ全体が第２のバンク層１９ｂの内側に隠れるような構造であることが望ましい。すなわち、透明基板１０と平行な平面でバンクを切断したとき、第１のバンク層１９ａの断面積は、第２のバンク層１９ｂの断面積より小さくなるような配置にすることが望ましい。具体的には、第２のバンク層１９ｂの最大幅と第１のバンク層１９ａの最大幅との差が、２μｍ以上、５μｍ以下であることが好ましい。第２のバンク層１９ｂの形態は特に限定する必要は無く、図１に示す断面（透明基板１０と垂直）が長方形、楕円、または、逆テーパ型のいずれであってもよい。

なお、第２のバンク層１９ｂを、遮光性および色変換層形成用インクに対する撥液性を有する金属材料を用いて形成してもよい。金属材料を用いて第２のバンク層１９ｂを形成する場合には、前述の工程（１）および（２）を実施して、第１のバンク層１９ａとなる硬化部分を形成した後に、第１のバンク材料層２１９ａの上表面全体に金属材料を付着させ、通常の方法（フォトリソグラフィー法など）を用いて第２のバンク層１９ｂを形成し、その後、工程（５）と同様にして第１のバンク材料層２１９ａの現像を実施して、第１のバンク層１９ａおよび第２のバンク層１９ｂの積層構造を有するバンク層１９を得ることができる。

このようにして形成された第１のバンク層１９ａと第２のバンク層１９ｂからなる二層構造のバンク層１９により、着弾後の色変換層形成用インクがバンク層１９の壁面に沿って上昇して隣接サブピクセルまで移動してしまうこと、および着弾の際の衝撃で該インクがサブピクセル外にあふれてしまうことを抑制させることができる。

（色変換層形成工程）
隣接する前記バンク１９の間に位置する平坦化層１８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。例えば、トルエン等のベンゼン系など非極性溶媒、クロロホルム、アルコール、ケトン系などの極性溶媒を、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溶媒を調整してもよい。

また、色変換層２０の屈折率を調整するために、上記の色変換色素を熱硬化型樹脂組成物に分散させたものに溶媒を添加して、色変換層形成用インクを製造してもよい。

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、窒素または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１９の間に位置する平坦化層１８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、第１のバンク層１９ａに囲まれたサブピクセル内で平坦化層上に均一に広がる。一方、インクの着弾の際に飛び散ったインクは第２のバンク層１９ｂによりサブピクセル外には飛び出さず、さらに撥液性の第２のバンク層１９ｂにはインクが付着しないため、バンクは汚染されない。

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。

本発明のインクにより作製した色変換層は、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。色変換色素を樹脂組成物に分散させたものと溶媒からなるインクにより作製した色変換層は好ましくは１００〜２０００ｎｍの膜厚を有する。

最後に、任意選択的に、平坦化層１８、バンク層１９、および色変換層２０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、パターニングした色変換層２０が水および／または酸素の介在により劣化するような物質を使用する際に、安定な性能を持続させることができる点で有効である。

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。バリア層に用いることができる材料は、例えば、ＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＮｘＯｙ、ＡｌＯｘ、ＴｉＯｘ、ＴａＯｘ、ＺｎＯｘ等の無機酸化物、無機窒化物等を含む。

バリア層は、スパッタ法、ＣＶＤ法、真空蒸着法等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、異種のカラーフィルタ層３０の境界に位置する平坦化層１８上に、平坦化層１８に接触する第１のバンク層１９ａと第１のバンク層１９ａに接触する第２のバンク層１９ｂの二層構造からなるバンク層１９を形成すること、前記第２のバンク層１９ｂの幅は第１のバンク層１９ａの幅より大きいこと、及び第１のバンク層１９ａが色変換層２０を形成するためのインクに対して親液性を有し、かつ第２のバンク層１９ｂが色変換層２０を形成するためのインクに対して撥液性を有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。

＜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）
ブラックマトリクスを形成した上記透明基板１０上に、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、縦方向に伸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。カラーフィルタ層の膜厚は１μｍであった。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。

次に、カラーモザイクＣＧ−７００１およびＣＢ−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を形成した。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をスピンコート法により塗布後、光照射により硬化させて、平坦化層１８を形成した。平坦化層１８の膜厚は２μｍとした。

（バンク層の形成）
後述の色変換層形成用インクに対して親液性を有する、第１のバンク層１９ａ形成用のポジ型感光性ポリイミド材料（東レＤＬ−１１００）を、スピンコート法により上記平坦化層の上に膜厚が３μｍになるように塗布した。続いて、該第１のバンク材料層に対してフォトマスクを用いて樹脂側から波長３５６ｎｍの光を含む紫外線を５０ｍＪ／ｃｍ²照射し、幅２０μｍのパターンを得た。

次いで、第１のバンク層を形成するための現像は行わずに、後述の色変換層形成用インクに対して撥液性を有する、第２のバンク層１９ｂ形成用のカラーモザイクＣＫ−７８００（富士フィルム株式会社より入手可能）を、スピンコート法により上記第１のバンク層の上に膜厚が1μｍになるように塗布した。

上記第２のバンク材料層に対し９０℃で３０分間のプリベークを施した後、フォトマスクを用いて波長３６５ｎｍの光を含む紫外線を４５０ｍＪ/ｃｍ²照射し、幅３０μｍのパターンを得た。

上記硬化させた基板に対し、２％ＴＭＡＨ水溶液を用いて第１のバンク層１９ａと第２のバンク層１９ｂとを同時に現像した。その後、２００℃で３０分間のポストベークを施した。

（緑色色変換層の形成）
トルエン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、インクを調製した。このインクは、第１のバンク層１９ａに対して１７°、第２のバンク層１９ｂに対して７２°の接触角を有した。試料表面と液との接触角は、接触角測定器（協和界面科学製、ＣＡ−Ｘ）を用いて測定した。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。次いで、インクの乾燥を、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。

（赤色色変換層の形成）
トルエン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重量部のインクを調製した。このインクは、第１のバンク層１９ａに対して１５°、第２のバンク層１９ｂに対して６８ °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。次いで、インクの乾燥を、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。

＜比較例１＞
上記実施例１に記載の色変換フィルタの製造方法において、バンク層１９を、第１のバンク層１９ａと第２のバンク層１９ｂの幅が同一（２０μｍ）となる構造とする以外は同様の手順で、色変換フィルタを作製した。具体的には、バンク全体の断面形状はストレートな長方形であるが、第１のバンク層１９ａは親液性、第２のバンク層１９ｂは撥液性のバンクを形成した。

＜比較例２＞
上記実施例１に記載の色変換フィルタの製造方法において、第２のバンク層１９ｂを、ポジ型感光性ポリイミド材料（東レＤＬ−１１００）を用いて形成する以外は同様の手順で、色変換フィルタを作製した。具体的には、バンク全体の断面形状は図１と同様のＴ字型であるが、全体が親液性のバンクを形成した。

＜評価１＞
上記実施例1と比較例1にしたがって作製した１００個のサブピクセルに、インクジェットを用いて緑色色変換層形成用インク（３０ｐｌ）を吐出させ、顕微鏡で観察を行い、色変換層がサブピクセル外に漏れていないかどうかを評価した。インク漏れの原因としては、着弾後のインクがバンクの壁面に沿って上昇して隣接サブピクセルまで移動してしまう場合と着弾の際の衝撃でサブピクセル外にあふれてしまう場合の２つが考えられるが、第２のバンク層１９ｂがいずれも撥液性である本評価実験においては、インク漏れは着弾衝撃によるものと予想される。

また、赤色色変換層形成用インクを用いて同様の実験を行った。結果を第１表にまとめた。

第１表に示すように、第１のバンク層１９ａは親液性であり第２のバンク層１９ｂは撥液性であるが断面形状がストレートな長方形状のバンクを有する比較例１では、全体の１／４〜１／３の割合で、吐出されたインクが隣接したサブピクセルに漏れていた。これに対し、第２のバンク層が第１のバンク層より大きいような多段構造を有し、かつ第１のバンク層１９ａが親液性であり第２のバンク層が撥液性１９ｂであるバンクを有する実施例１では、インクがほとんど漏れることなくパターン形成することが可能であった。

＜評価２＞
上記実施例1と比較例２にしたがって作製した１００個のサブピクセルに、インクジェットを用いて緑色色変換層形成用インクを吐出させ、顕微鏡で観察を行い、印刷状態を評価した。比較例２においては１００個中１５個のサブピクセルでバンク上面へのインク付着残渣が認められたが、実施例１においてはそのような残渣は認められなかった。

以上のように、バンク層を平坦化層１８に接触する第１のバンク層１９ａと第１のバンク層１９ａに接触する第２のバンク層１９ｂの二層構造から形成し、第２のバンク層１９ｂの幅は第１のバンク層１９ａよりも大きく、かつ、第１のバンク層１９ａは色変換層形成用インクに対して親液性であり、第２のバンク層１９ｂは該インクに対して撥液性であることによって、インクジェット法を用いて、高精細度のパターンを有する色変換層の新規な作製方法を提供することができた。したがって、本発明の方法によって製造される色変換フィルタは、高精度を有するフラットパネルディスプレイの低コスト化を実現することができる。

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。本発明の製造方法におけるバンクの形成方法を示す図であり、（ａ）〜（ｅ）は各工程を表す図である。

符号の説明

１０透明基板
１８平坦化層
１９ａ第１のバンク層
１９ｂ第２のバンク層
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層
２１９ａ第１のバンク材料層
２１９ｂ第２のバンク材料層

Claims

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、
前記少なくとも２種のカラーフィルタ層の上に平坦化層を形成する工程と、
異種のカラーフィルタ層の境界に位置する平坦化層の上に、フォトプロセスにより複数のバンクを形成する工程であって、該バンクのそれぞれは平坦化層に接触する第１層と、第１層に接触する第２層から構成される工程と、
隣接する前記バンクの間に位置する平坦化層の上に、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
を含み、
前記バンクのそれぞれの第２層の幅は第１層の幅より大きく、
前記バンクの第２層は前記インクに対して撥液性であり、第１層は前記インクに対して親液性である
ことを特徴とする色変換フィルタ基板の製造方法。
前記バンクの第２層が不透明であることを特徴とする請求項１の色変換フィルタ基板の製造方法。