JP2013004219A

JP2013004219A - 有機ｅｌ素子一体型カラーフィルタの製造方法

Info

Publication number: JP2013004219A
Application number: JP2011132035A
Authority: JP
Inventors: Wataru Nozaki; 渉野崎
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2011-06-14
Filing date: 2011-06-14
Publication date: 2013-01-07

Abstract

【課題】シリコン基板に形成した有機ＥＬ層の上に、有機ＥＬ層に損傷を与えることなくフォトリソ法により直接カラーフィルタを形成することで、画像の超高解像度、超高速応答に対応することができる有機ＥＬ素子一体型カラーフィルタの製造方法に関する。
【解決手段】シリコン基板に形成された駆動素子上に有機ＥＬ層を形成し、その後、前記有機ＥＬ層の最外層に平坦層を施し、前記平坦層上により直接カラーフィルタを形成することを特徴とする有機ＥＬ素子一体型カラーフィルタの製造方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、解像度の高い有機ＥＬ表示一体型カラーフィルタをフォトリソ法を用いて製造する方法に関するものである。

カラーフィルタはカラー液晶表示素子などで広く用いられており、一例としては、ブラックマトリクスを設けた透明基板上に複数の色（通常、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色）からなる着色層が配置され、その上に液晶表示素子の電極となる透明導電膜（透明電極）を積層して提供される。カラーフィルタの製造方法については、形成される画素の耐光性、耐熱性および耐溶剤性に優れていることから、感光性樹脂溶液中に顔料を分散させたカラーレジストを用いたフォトリソグラフィによって画素を形成する顔料分散法が主流となっている。

近年、液晶表示素子と同様に有機ＥＬ表示素子の需要が増加する傾向にあり、様々なカラーフィルタが考案されている。そして液晶表示素子や有機ＥＬ表示素子に対する薄型化、高精細化、高輝度化、および高色再現性の要求はますます高まっており、カラーフィルタについても更なる薄型化、高精細化、高明度化、高色純度化が望まれている。

カラーフィルタの応用例としては、半導体ウエハで製造されているＣＣＤやＣＭＯＳのイメージセンサーのカラーフィルタがあり、これらは半導体ウエハ上に直接カラーフィルタを形成することからオンチップカラーフィルタと呼ばれている。このオンチップカラーフィルタの製造技術は、フォトリソグラフィ技術により超高精細なパターン化が可能であり、超高解像度、超高速応答が求められる小型の表示装置用カラーフィルタの製造に適している。

前記液晶表示素子はテレビに代表されるように大型化に進んでおり、それに合わせてカラーフィルタも大型化が技術の中心となっている。一方、前記有機ＥＬ表示素子は自発光型の表示素子であり、自発光や高精細の特徴を活かした、液晶表示素子とは違う用途も検討されている。

前記有機ＥＬ表示素子のカラー化の方法としては、たとえば白色発光層を用いて、３色のカラーフィルタを介してカラー化するカラーフィルタ方式や、単色の青色発光層を用いて、蛍光変換層を介してカラー化する色変換方式や、赤色発光層（Ｒ）と緑色発光層（Ｇ）と青色発光層（Ｂ）を塗り分けるＲＧＢ独立塗分け方式の３つの方式が知られている。

たとえば白色発光層を用いて、３色のカラーフィルタを介してカラー化するカラーフィルタ方式では、特許文献１の提案がされている。この提案は、透明なガラスなどの基板上にカラーフィルタ層、有機層、バリアー層及び有機ＥＬ構造体が順次積層された有機ＥＬ素子である。

しかしながら上記の提案の表示体をアクティブマトリックで駆動させるには、ＴＦＴ基板と有機ＥＬ構造体とを積層する必要があり、有機ＥＬ表示体としての製造プロセスは複雑であり、また画像の超高解像度、超高速応答に対応することが難しい。

また、有機ＥＬ素子に直接カラーフィルタを形成することは、有機ＥＬ素子を構成する材料の耐熱性の不足から、カラーフィルタを安定して形成することができなかった。すなわち、カラーフィルタを精度よく安定して形成するために必要な加工条件の中で、特に加
熱条件に制約があり、カラーフィルタを構成する着色感光性樹脂組成物を加工することが困難であった。

特開平１１−２６０５６２号公報

本発明の目的は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、シリコン基板に形成した有機ＥＬ層の上に、有機ＥＬ層に損傷を与えることなくフォトリソ法により直接カラーフィルタを形成することで、画像の超高解像度、超高速応答に対応することができる有機ＥＬ素子一体型カラーフィルタの製造方法に関する。

本発明の請求項１に係る発明は、シリコン基板に形成された駆動素子上に有機ＥＬ層を形成し、その後、前記有機ＥＬ層上にカラーフィルタを形成することを特徴とする有機ＥＬ素子一体型カラーフィルタの製造方法である。このようにシリコン基板に形成された駆動素子上に、直接有機ＥＬ層を形成し、かつ、さらに直接カラーフィルタを形成することで、超高解像度、超高速応答に対応することができる。

また、本発明の請求項２に係る発明は、前記直接カラーフィルタを形成する方法がフォトリソ法であり、カラーフィルタを構成する着色感光性樹脂組成物を塗布、マスク露光、現像工程によりパターン形成した後、ブリーチングならびにベーキング工程を施すことを特徴とする有機ＥＬ素子一体型カラーフィルタの製造方法である。このようにカラーフィルタのパターン形成後に、高温加熱法ではなくＵＶ（紫外線）によるブリーチングや低温ベーキング工程を施すことで、耐熱性の弱い有機ＥＬ層上に直接カラーフィルタを形成することができる。

また、本発明の請求項３に係る発明は、前記有機ＥＬ層とカラーフィルタとの間に平坦層を設けることを特徴とする請求項１または２に記載の有機ＥＬ素子一体型カラーフィルタの製造方法である。

以上の発明により、シリコン基板に形成した有機ＥＬ層の上に、有機ＥＬ層に損傷を与えることなくフォトリソ法により直接カラーフィルタを形成することで、画像の超高解像度、超高速応答に対応することができる有機ＥＬ素子一体型カラーフィルタを製造することができる。

本発明の有機ＥＬ素子一体型カラーフィルタの一実施形態の断面図である。

以下に本発明の具体的な説明を詳述する。

図１は、本発明の有機ＥＬ素子一体型カラーフィルタの一実施形態の断面図を示す。図１に示すように、本発明はシリコン基板１に白色発光有機ＥＬ層２を形成し、次に前記白色発光有機ＥＬ層２の上に、平坦層３（プレーナー）を介して、カラーフィルタ４を形成してなる有機ＥＬ素子一体型カラーフィルタの製造方法である。なお、平坦層（プレーナー）３は、必ずしも設ける必要はないが、設けた場合には、前記白色発光有機ＥＬ層の微細な凹凸面を平坦化することができる。

本発明に係る前記白色発光有機ＥＬ層は、発光物質を含む有機発光単層、あるいは多層で形成することができる。多層で形成される場合は、たとえば一般的な正孔輸送層、電子輸送性有機発光層、電子輸送層が順次積層してなる３層構成、さらには正孔（電子）注入層、正孔（電子）輸送層と注入機能と輸送機能を分けた層を設けたり、あるいは正孔（電子）輸送をブロックする層を設けたりする多層構成でもよい。

また、本発明に係る平坦層（プレーナー）３は、必ずしも設ける必要はないが、前記平坦層を設けた場合には、前記白色発光有機ＥＬ層の微細な凹凸面を平坦化することができ、紫外線硬化型樹脂が好ましく、必要に応じては熱硬化型樹脂を併用してもよい。前記紫外線硬化型樹脂としては特に限定するものではないが、ｉ線（波長３６５ｎｍ）に感度を示すアクリル系樹脂が好ましい。

また、本発明に係るカラーフィルタ形成用の着色感光性樹脂組成物とは、少なくとも顔料、透明樹脂、光重合性モノマー、光開始剤および溶剤からなり、フォトリソ法によりパターン形成されるものであれば特に限定するものではない。

本発明は、前記白色発光有機ＥＬ層２の上に前記カラーフィルタ４形成用の着色感光性樹脂組成物を用いてカラーフィルタ４を形成する方法を特徴としている。すなわち、カラーフィルタ形成工程での熱履歴を極力少なくして、前記白色発光有機ＥＬ層２の熱による損傷を防ぐことを特徴としている。

図１に示す一実施形態を例により具体的に説明する。シリコン基板１上に形成された前記白色発光有機ＥＬ層２の上に、紫外線硬化型樹脂からなる平坦層（プレーナー）３を塗布し、その後、ｉ線（波長３６５ｎｍ）を５，０００Ｊ／ｍ^２〜３０，０００Ｊ／ｍ^２照射してブリーチングを行い、さらに９０℃〜１２０℃のベーキング（加熱オーブンにて処理）により平坦層を硬化する。

次に、青色感光性樹脂組成物の塗布、パターンマスクを介しての露光、現像、水洗および乾燥工程を経て青色層（Ｂ）を仮形成し、その後、ｉ線（波長３６５ｎｍ）を５，０００Ｊ／ｍ^２〜３０，０００Ｊ／ｍ^２照射してブリーチングを行い、さらに９０℃〜１２０℃のベーキング（加熱オーブンにて処理）により硬化を終了し、青色層（Ｂ）形成する。

その後、青色層（Ｂ）と同様にして、緑色層（Ｇ）、赤色層（Ｒ）を形成して、本発明の有機ＥＬ素子一体型カラーフィルタを作製する。

なお、本発明で云うブリーチングとは、ｉ線（波長３６５ｎｍ）を５，０００Ｊ／ｍ^２〜３０，０００Ｊ／ｍ^２照射して紫外線硬化型樹脂を硬化させる工程であり、また、ベーキングとは、９０℃〜１２０℃の加熱オーブン処理により樹脂をレベリングさせる工程である。

以下に、実施例により具体的に説明する。

シリコン基板に形成された駆動素子上に、正孔輸送層、電子輸送性有機発光層、電子輸送層を順次積層して白色発光有機ＥＬ層を形成した。次に、前記白色発光有機ＥＬ層上にアクリル系紫外線硬化型樹脂組成物（富士薬品工業社製）を、硬化後の膜厚が０．０７μｍになるようにスピンナーで塗布し、波長３６５ｎｍの紫外線を１２，０００Ｊ／ｍ^２照射し、さらに、加熱オーブンを用いて１２０℃、５４０秒間加熱して平坦層を形成した。

次に、前記平坦層の上に、アクリル系顔料レジストである青色感光性樹脂組成物を、硬化仕上がりの膜厚が１．２μｍになるようにスピンナーで塗布し、パターンマスクを介して紫外線露光、アルカリ現像、水洗および乾燥工程を経てカラーフィルタの青色層（Ｂ）を仮形成した。その後、波長３６５ｎｍの紫外線を１２，０００Ｊ／ｍ^２照射してブリーチングを行い、さらに、加熱オーブンを用いて１２０℃、５４０秒間加熱して硬化して、カラーフィルタの青色層（Ｂ）の形成を完了した。

次に、上述のカラーフィルタの青色層（Ｂ）の形成方法と同様にして、アクリル系顔料レジストである緑色感光性樹脂組成物を、硬化仕上がりの膜厚が２．０μｍになるようにスピンナーで塗布し、パターンマスクを介して紫外線露光、アルカリ現像、水洗および乾燥工程を経てカラーフィルタの緑色層（Ｇ）を仮形成した。その後、波長３６５ｎｍの紫外線を１２，０００Ｊ／ｍ^２照射してブリーチングを行い、さらに、加熱オーブンを用いて１２０℃、５４０秒間加熱して硬化して、カラーフィルタの緑色層（Ｇ）の形成を完了した。

さらに、上述のカラーフィルタの青色層（Ｂ）の形成方法と同様にして、アクリル系顔料レジストである赤色感光性樹脂組成物を、硬化仕上がりの膜厚が２．２μｍになるようにスピンナーで塗布し、パターンマスクを介して紫外線露光、アルカリ現像、水洗および乾燥工程を経てカラーフィルタの赤色層（Ｒ）を仮形成した。その後、波長３６５ｎｍの紫外線を１２，０００Ｊ／ｍ^２照射してブリーチングを行い、さらに、加熱オーブンを用いて１２０℃、５４０秒間加熱して硬化して、カラーフィルタの赤色層（Ｒ）の形成を完了して有機ＥＬ素子一体型カラーフィルタを作製した。

上記で得られた有機ＥＬ素子一体型カラーフィルタの外観検査を行ったところ、設計通りの高精細な形状のカラーフィルタが確認できた。また、有機ＥＬ素子一体型カラーフィルタより観察される画像の損傷は確認されなかった。

１シリコン基板
２白色発光有機ＥＬ層
３平坦層（プレーナー）
４カラーフィルタ

Claims

シリコン基板に形成された駆動素子上に有機ＥＬ層を形成し、その後、前記有機ＥＬ層上にカラーフィルタを形成することを特徴とする有機ＥＬ素子一体型カラーフィルタの製造方法。
前記カラーフィルタを形成する方法がフォトリソ法であり、カラーフィルタを構成する着色感光性樹脂組成物を塗布、マスク露光、現像工程によりパターン形成した後、ブリーチングならびにベーキング工程を施すことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子一体型カラーフィルタの製造方法。
前記有機ＥＬ層とカラーフィルタとの間に平坦層を設けることを特徴とする請求項１または２に記載の有機ＥＬ素子一体型カラーフィルタの製造方法。