JPWO2010092688A1

JPWO2010092688A1 - 色変換フィルタの製造方法

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Publication number: JPWO2010092688A1
Application number: JP2010519289A
Authority: JP
Inventors: 祐子仲俣
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2009-02-16
Filing date: 2009-02-16
Publication date: 2012-08-16
Also published as: WO2010092688A1; US20110128643A1; CN101933396A; US8520331B2; TWI457613B; TW201044032A; KR20100105625A

Abstract

本発明は、下地となるカラーフィルタ層と色変換形成用のインク液滴との相互作用を調整し、高精細なパターンを有する色変換層を形成するための簡便な方法を提供する。本発明の方法は、透明基板の上に、ポリシロキサンおよび顔料から構成される複数種のカラーフィルタ層、および異種のカラーフィルタ層の境界となる部分に樹脂から構成されるバンクを形成してカラーフィルタを提供する工程と、カラーフィルタに対して酸素プラズマ処理を行う工程と、該カラーフィルタに対してフッ素プラズマ処理を行う工程と、該カラーフィルタのカラーフィルタ層の上に、インクジェット法を用いて１つまたは複数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。

Description

本発明は、色変換フィルタの製造方法に関する。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。

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層を、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。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。また、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層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。

そのような色変換層として、特開平８−２８６０３３号公報は、高分子樹脂中に蛍光色素を分散させた構成が提案している（特許文献１参照）。しかしながら、提案されている樹脂分散型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。

樹脂分散型色変換層の問題点を解決するために、特開２００２−７５６４３号公報および特開２００３−２１７８５９号公報は、蒸着法、スパッタ法などのドライプロセスを用いて樹脂を含まない色変換層を形成する方法を提案している（特許文献２および３参照）。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（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。

小さい膜厚および高精細度のパターンを有する色変換層の形成方法として、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号公報などは、インクジェット法を提案している（特許文献４〜７参照）。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。

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ことが必要であり、そのためにインクの粘度を低くする必要がある。したがって、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ず、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、特開２０００−３５３５９４号公報は、基板にバンクを形成する方法を提案している（特許文献８参照）。特開２０００−３５３５９４号公報は、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ことを記載している。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（すなわち、インク受容面）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。さらに、特開２０００−３５３５９４号公報は、バンク表面の濡れ性を制御して高精細度のパターンを形成するために、（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工程、および（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するプラズマ処理（フッ素プラズマ／酸素プラズマ）処理を行う工程を伴う方法を記載している。

あるいはまた、特開２００７−１０２０３０号公報は、ブラックマトリクスを隔壁として用いるインクジェット法によってカラーフィルタ層を形成する際に、ブラックマトリクスが形成された基板を、二酸化炭素と希ガスとの混合ガス雰囲気下で大気圧プラズマ処理して、インクに対する基板表面の親液性を向上させる方法を提案している（特許文献９参照）。この方法では、大気圧プラズマ処理の際のガス混合比などの複雑な制御が必要である。

さらに、特開２００３−２２９２６１号公報は、濡れ性可変層を用いる方法を提案している（特許文献７参照）。この方法は、基板と、該基板の上に形成された隔壁とを覆うように濡れ性可変層を形成する工程と、光触媒含有層を含む第２基板を通して濡れ性可変層の基板に接触している部分のみを露光して、露光領域の濡れ性可変層のインクに対する親液性を向上させる工程とを含む。この方法では、濡れ性可変層の基板に接触している部分のみを露光するために、露光工程において隔壁に対して位置合わせを行ったマスクが必要である。そのために、工程が煩雑である。

また、特開２００５−１５６７３９号公報は、光触媒、および撥液性付与剤として有機ポリシロキサンを含む層に対してパターン状露光を行うことによって、撥液性部分と親液性部分とを含むパターン形成体を作製する方法を提案している（特許文献１０参照）。特開２００５−１５６７３９号公報は、パターン形成体がパターン形成体の上に、カラーフィルタ、金属配線、有機ＥＬ層、バイオチップなどを作製できることを記載している。

特開平８−２８６０３３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２００７−１０２０３０号公報特開２００５−１５６７３９号公報

したがって、本発明が解決しようとする課題は、下地となるカラーフィルタ層と色変換形成用のインク液滴との相互作用を調整し、高精細なパターンを有する色変換層を形成するための簡便な方法を提供することである。

本発明の色変換フィルタの製造方法は、（１）透明基板の上に、ポリシロキサンおよび顔料から構成される複数種のカラーフィルタ層、および異種のカラーフィルタ層の境界となる部分に樹脂から構成されるバンクを形成して、カラーフィルタを提供する工程と、（２）該カラーフィルタに対して酸素プラズマ処理を行う工程と、（３）該カラーフィルタに対してフッ素プラズマ処理を行う工程と、（４）該カラーフィルタのカラーフィルタ層の上に、インクジェット法を用いて１つまたは複数の色変換層を形成する工程とを含むことを特徴とする。また、本発明は、上記の方法で製造される色変換フィルタに関する。

以上の構成を採用することによって、ポリシロキサンをベースとするカラーフィルタ層、および樹脂製のバンクに対して、酸素およびフッ素プラズマ処理を行うことにより、色変換層形成用インクに対するカラーフィルタ層の親液性およびバンクの撥液性を両立させ、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をふくむ色変換フィルタの新規な製造方法を提供することができる。また、本発明の方法によって製造される色変換フィルタを用いて、高精細度を有するフラットパネルディスプレイの製造コストの低減を実現することができる。

図１は、本発明の製造方法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

１基板
２ブラックマトリクス
３（Ｒ，Ｇ，Ｂ）カラーフィルタ層
４バンク
５（Ｒ，Ｇ）色変換層
６バリア層

図１に本発明の製造方法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１の上に、ブラックマトリクス２、赤色、緑色および青色の３種のカラーフィルタ層３（Ｒ，Ｇ，Ｂ）、異種のカラーフィルタ層３の境界に設けられたバンク４、赤色および緑色カラーフィルタ層３（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５（Ｒ，Ｇ）、ならびに色変換層５以下の層を覆うように形成されたバリア層６を有する。

最初に、任意選択的工程であるが、透明基板１上にブラックマトリクス２を形成する。ブラックマトリクス２は、塗布法（スピンコートなど）を用いて透明基板１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。

透明基板１は、以下の条件を満たす材料で形成することが望ましい：
（ａ）優れた光透過性および寸法安定性を有すること；
（ｂ）その上に形成される層（ブラックマトリクス２、カラーフィルタ層３、色変換層５など）の形成に用いられる条件（溶媒、温度等）に耐えること；
（ｃ）色変換フィルタの上に有機ＥＬ素子を形成する場合、有機ＥＬ素子の形成に用いられる条件（溶媒、温度等）に耐えること；および
（ｄ）得られた色変換フィルタを用いて形成される多色発光ディスプレイの性能低下を引き起こさないこと。
透明基板１を形成するための材料の例は、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２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２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２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２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。この場合、ブラックマトリクス２の開口部がサブピクセルを画定する。ブラックマトリクス２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。

第１工程として、透明基板１の上に、複数種のカラーフィルタ層３、および異種のカラーフィルタ層３の境界となる部分にバンク４を形成して、カラーフィルタを得る。

最初に、異種のカラーフィルタ層３の境界となる部分に、バンク４を形成する。バンク４は、ブラックマトリクス２を設けない場合には透明基板１の上に、ブラックマトリクス２を設ける場合にはブラックマトリクス２の上に形成される。バンク４は、たとえば、第１の方向に延びる複数のストライプ状部分から構成されていてもよい。

バンク４は、色変換層５を形成するためのインクが所望されない領域に拡散するのを防止する点において有効である。特に、高精細度のパターンを有する色変換層をインクジェット法で形成する場合に、バンク４は有効である。高精細度のパターンを形成する場合、吐出体積を精密に制御しながら液滴を吐出するために、インクの粘度を低くする必要があり、インクの増粘の原因となるインクの固形分含有量を大きくすることができない。そのため、必要な膜厚の色変換層を得るためのインクの体積が必然的に大きくなり、バンク４による拡散防止が重要となる。

また、後述するようにカラーフィルタ層３をインクジェット法で形成する場合、バンク４は、カラーフィルタ層３を形成するためのインクが所望されない領域に拡散するのを防止する点において有効である。この場合、カラーフィルタ層３の形成前に、透明基板１、バンク４、および存在する場合にはブラックマトリクス２に対して、フッ素プラズマ処理を行って、カラーフィルタ層３を形成するためのインクに対してバンク４およびブラックマトリクス２を撥液性にしてもよい。

バンク４は、後述する色変換層５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４を形成するための材料は、樹脂、中でも光硬化型樹脂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）を含む。バンク４は、それら材料を全面に塗布した後にパターニングを行うことによって形成してもよいし、スクリーン印刷法などを用いて所望の部位のみにそれら材料を付着することによって形成してもよい。

次に、複数種のカラーフィルタ層３を形成する。バンク４が第１の方向に延びる複数のストライプ状部分から構成される場合、複数種のカラーフィルタ層３のぞれぞれもまた、第１の方向に延びる複数のストライプ状部分から構成される。複数種のカラーフィルタ層３は、それぞれ異なる波長域の光を透過させ、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。図１の色変換フィルタを形成する場合には、４００ｎｍ〜５５０ｎｍの波長域の光を透過する青色カラーフィルタ層３Ｂ、５００ｎｍ〜６００ｎｍの波長域の光を透過する緑色カラーフィルタ層３Ｇ、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３Ｒを形成することが望ましい。

本発明のカラーフィルタ層３は、ポリシロキサン材料と、ポリシロキサン材料中に分散した有機顔料から形成される。有機顔料は、ポリシロキサン材料の質量を基準として１〜２０質量％、好ましくは１〜１０質量％の量で、ポリシロキサン材料中に分散される。

ポリシロキサン材料は、有機ジアルコキシシラン類、有機ジアシルオキシシラン類、有機ジアルコキシシラン類などのモノマー（前駆体）を加水分解縮合または共加水分解縮合することによって形成される。用いることができる有機ジアルコキシシラン類は、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、メチルフェニルジメトキシシラン、メチルビニルジメトキシシラン、メチルビニルジエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、３−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、３−クロロプロピルメチルジエトキシシラン、シクロヘキシルメチルジメトキシシラン、ヘプタデカフルオロデシルメチルジメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルジメトキシシラン、オクタデシルメチルジメトキシシランなどを含む。用いることができる有機ジアシルオキシシラン類は、ジメチルジアセトキシシラン、ジフェニルジアセトキシシランなどを含む。用いることができる有機ジアシルオキシシラン類は、ジメチルジクロロシラン、ジエチルジクロロシラン、ジフェニルジクロロシラン、メチルフェニルジクロロシラン、メチルビニルジクロロシラン、オクタデシルメチルジクロロシラン、ヘプタデカフルオロデシルメチルジクロロシランなどを含む。加水分解縮合または共加水分解縮合は、酸触媒の存在する水性条件下で、１つまたは複数のモノマーを混合することによって実施することができる。あるいはまた、透明基板１上で、たとえば、３０分間にわたって１５０℃に加熱することによって前駆体の加水分解縮合または共加水分解縮合を実施することができる。

カラーフィルタ層３において用いることができる有機顔料は、アゾレーキ系顔料、不溶性アゾ系顔料、縮合アゾ系顔料、フタロシアニン系顔料、キナクリドン系顔料、ジオキサジン系顔料、イソインドリノン系顔料、アントラキノン系顔料、ペリノン系顔料、チオインジコ系顔料、ペリレン系顔料、またはそれらの混合物を含む。

カラーフィルタ層３は、ポリシロキサン材料またはその前駆体と、有機顔料との分散物を、インクジェット法、スクリーン印刷法などを用いて透明基板１上に付着することによって作製される。ポリシロキサン材料の前駆体を用いた場合、透明基板１の上で加水分解縮合または共加水分解縮合を行って、ポリシロキサンを形成する。

第２工程として、カラーフィルタ（すなわち、カラーフィルタ層３およびバンク４を形成した透明基板１）に対する酸素プラズマ処理を実施して、色変換層５を形成するためのインクに対してカラーフィルタ層３の表面を親液化する。カラーフィルタ層３が、形成したままの状態で、色変換層５を形成するためのインクに対する十分な親液性を有する場合には、この工程を省略することができる。本発明における「酸素プラズマ処理」は、１〜１０Ｐａの圧力の減圧雰囲気下でプラズマ照射を行う減圧プラズマ処理である。この際に、酸素ガスの流量を５０〜１０００ｍＬ／分に設定し、印加する電力を５０〜１０００Ｗに設定することができる。酸素プラズマ処理によって、色変換層５を形成するためのインクに対するカラーフィルタ層３の表面の接触角を１５゜以下にすることが望ましい。

第３工程として、カラーフィルタに対するフッ素プラズマ処理を実施して、色変換層５を形成するためのインクに対してバンク４を撥液化する。本発明におけるフッ素プラズマ処理は、ほぼ大気圧のフッ素またはフッ素化合物を含むガス中でプラズマを照射する大気圧プラズマ処理である。フッ素プラズマ処理は、公知の表面処理装置を用いて実施することができる。用いることができるフッ素化合物は、ＣＦ_４、ＣＨＦ_３、ＳＦ_６などを含む。フッ素プラズマ処理に用いるガスは、ＡｒまたはＨｅガス中に、１〜１０％、好ましくは２〜５％のフッ素またはフッ素化合物を混合したガスである。フッ素プラズマ処理によって、色変換層５を形成するためのインクに対するバンク４の表面の接触角を３０゜以上にすることが望ましい。ここで、酸素プラズマ処理を施したカラーフィルタ層３の表面は、フッ素プラズマ処理によってもインクに対する親液性を維持し、撥液化しない。

第４工程として、インクジェット法を用いて、カラーフィルタ層３の上に１つまたは複数種の色変換層５を形成する。図１においては、赤色変換層５Ｒおよび緑色変換層５Ｇを形成する例を示した。必要に応じて、赤色変換層５Ｒのみを設けてもよい。あるいはまた、赤色変換層５Ｒおよび緑色変換層５Ｇに加えて、青色変換層（不図示）を設けてもよい。

色変換層５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、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体（Ａｌｑ_３）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；および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。

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
（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）、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−（ジュロリジン−９−エニル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ−２）、および４−ジシアノメチレン−２−ｔ−ブチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−エニル）−４Ｈ−ピラン（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；または
（７）ピリジン１などのピリジン系色素
との混合物であってもよい。

色変換層５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。

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、窒素ガス、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、バンク４で異種のカラーフィルタ層３と分離され、プラズマ処理が施されたカラーフィルタ層３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。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４によって必要部位以外に拡散することを防止されると同時に、弾かれることなく、カラーフィルタ層３上に広がる。

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５を形成する。色変換層５は、２つのバンクに挟まれた領域に形成される。バンク４が第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場合、色変換層５もまた第１の方向に延びる複数のストライプ形状から構成される。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。

最後に、ブラックマトリクス２、カラーフィルタ層３、バンク４および色変換層５を覆うように、バリア層６を形成してもよい。バリア層６の形成は、任意選択的に行ってもよい工程である。バリア層６は、水、酸素および／または有機溶剤の存在によって劣化する材料を用いて色変換層５を形成した場合に、色変換層５の特性を維持するという点において有効である。

バリア層６は、ガス（水蒸気および酸素を含む）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。バリア層６の材料は、電気絶縁性を有することが望ましい。バリア層６の形成に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６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。

バリア層６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６形成の際の色変換層５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６を形成することが望ましい。

以上においては、３種のカラーフィルタ層３および２種の色変換層５を有する、図１に示した色変換フィルタを例として、本発明の製造方法を説明した。当業者にとっては、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３を有する色変換フィルタにも適用できることは明らかであろう。

＜実施例１＞
透明基板１（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２を形成した。ブラックマトリクス２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。

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、ブラックマトリックス２上に、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４を形成した、バンク４を構成するストライプ形状部分のそれぞれは、１０μｍの幅、および５μｍの高さを有した。

次いで、大気圧下で、ＡＴＯＭＦＬＯ装置（サーフェックス株式会社製）に対してＡｒガス中に３％のＣＦ_４を混合したガスを導入し、ブラックマトリクス２およびバンク４を形成した透明基板１に対してプラズマを照射した。この際、透明基板１とプラズマ照射口との距離を１ｃｍに設定した。

次に、ジメチルジメトキシシランに３質量％のクロモフタルレッドＢＲＮ（チバガイギー社製赤色顔料：ジスアゾ系顔料）を混合して、赤色カラーフィルタ材料を調製した。得られた赤色カラーフィルタ材料をインクジェット法を用いて付着させて、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３Ｒを形成した。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１１０μｍの幅を有した。また、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２およびバンク４に接し、２２０μｍの間隔で配置された。引き続いて、３０分間にわたって１５０℃に加熱することによって、ジメチルジメトキシシランをポリシロキサンに変換した。

次に、３質量％のクロモフタルレッドＢＲＮに代えて、１質量％のリオノールグリーン２Ｙ−３０１（東洋インキ製造株式会社製：塩素臭素化銅フタロシアニン系顔料）を用いたこと除いて上記の手順を繰り返して、緑色カラーフィルタ層３Ｇを形成した。さらに、３質量％のクロモフタルレッドＢＲＮに代えて、１質量％のクロモフタルブルーＡ３Ｒ（チバガイギー社製青色顔料：インダンスレン系顔料）を用いたこと除いて上記の手順を繰り返して、青色カラーフィルタ層３Ｂを形成して、カラーフィルタを得た。

次いで、カラーフィルタを、プラズマ処理装置内に配置し、装置内を２Ｐａに減圧した。装置に対して１００ｍＬ／分の流量で酸素を流しながら、１００Ｗの電力を印加して、１０秒間にわたる酸素プラズマ処理を実施した。

続いて、大気圧下で、ＡＴＯＭＦＬＯ装置（サーフェックス株式会社製）に対してＡｒガス中に３％のＣＦ_４を混合したガスを導入し、ブラックマトリクス２およびバンク４を形成した透明基板１に対してプラズマを照射した。この際、透明基板１とプラズマ照射口との距離を１ｃｍに設定した。

次いで、トルエン１０００重量部、およびクマリン６とＤＥＱとの混合物（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。調製したインクをインクジェット装置（ＵｎｉＪｅｔ製ＵＪ２００）に装填した。次いで、窒素雰囲気中で、緑色カラーフィルタ層３Ｇの上に、１サブピクセル当たり４２ｐＬのインクを付着させた。窒素雰囲気を破ることなしに、インクを付着させたカラーフィルタを真空乾燥炉中に移動させ、１．０×１０^−３Ｐａの圧力の下で１００℃に加熱してトルエンの除去を行った。得られた緑色変換層５Ｇは５００ｎｍの膜厚を有した。

さらに、トルエン１０００重量部、およびクマリン６と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（ＵｎｉＪｅｔ製ＵＪ２００）に装填した。次いで、窒素雰囲気中で、赤色カラーフィルタ層３Ｒの上に、１サブピクセル当たり４２ｐＬのインクを付着させた。窒素雰囲気を破ることなしに、インクを付着させたカラーフィルタを真空乾燥炉中に移動させ、１．０×１０^−３Ｐａの圧力の下で１００℃に加熱してトルエンの除去を行った。得られた赤色変換層５Ｒは５００ｎｍの膜厚を有した。

次いで、真空を破ることなしに、緑色変換層５Ｇおよび赤色変換層５Ｒ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６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６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＞
ジメチルジメトキシシランと各色顔料との混合物に代えて、有機樹脂を含むカラーモザイク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パターニングして、赤色、緑色および青色カラーフィルタ層３（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を形成したことを除いて、実施例１の手順を繰り返して、色変換フィルタを形成した。

＜比較例２＞
カラーフィルタに対する酸素プラズマ処理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。

＜比較例３＞
カラーフィルタに対するフッ素プラズマ処理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。

＜評価＞
実施例１および比較例１〜３で作製された色変換フィルタにおいて、ムラ発生率および混色の発生の有無を評価した。本発明における「ムラ」とは、インクがはじかれた結果として、赤色および緑色のサブピクセル内に色変換層が形成されていない領域が存在することを意味する。また、「ムラ発生率」は、赤色および緑色のサブピクセルの全数に対する、「ムラ」が発生したサブピクセル数の比率を意味する。また、本発明における「混色」とは、バンク４を乗り越えて、インクが隣接する他の色の領域に回り込んで、赤色変換層５Ｒまたは緑色変換層５Ｇのいずれかが、所望されない位置に形成されたことを意味する。また、実施例１および比較例１〜３で用いたカラーフィルタ材料およびバンク材料を別の基板に塗布し、各例と同様のプラズマ処理を施して、その表面のトルエンに対する接触角を測定した。結果を第１表に示す。

第１表に示すように、ポリシロキサンをベースとするカラーフィルタ層に２種類のプラズマ処理を適用した実施例１においては、ムラの発生を抑制することができ、色変換層形成用インクに対するカラーフィルタ層３の親液性が改善されたことがわかる。また、バンクの乗り越えによる混色が発生せず、色変換層形成用インクに対するバンク４の撥液性が改善されたことが分かる。撥液性及び親液性を兼ね備えたことにより、有機樹脂をベースとするカラーフィルタ層を用いた比較例１と比較して、ムラ発生率が低減しかつ混色が発生しなかったものと考えられる。また、比較例２において、混色が発生しなかったものの、高いムラ発生率を示したことから、ポリシロキサンをベースとするカラーフィルタ層に対して酸素プラズマ処理を実施することが、色変換層形成用インクに対する親液性の改善に重要であることが分かる。また、実施例１と比較例３の比較から、バンク４の撥液性を改善して混色を防止する点において、色変換層形成前のフッ素プラズマ処理が重要であることが分かる。

以上のように、ポリシロキサンをベースとするカラーフィルタ層、および樹脂製のバンクを用い、酸素およびフッ素プラズマ処理を行うことにより、色変換層形成用インクに対するカラーフィルタ層の親液性およびバンクの撥液性を両立させ、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をふくむ色変換フィルタの新規な製造方法を提供することができた。また、本発明の方法によって製造される色変換フィルタを用いて、高精細度を有するフラットパネルディスプレイの製造コストの低減を実現することができる。

したがって、本発明が解決しようとする課題は、下地となるカラーフィルタ層と色変換層形成用のインク液滴との相互作用を調整し、高精細なパターンを有する色変換層を形成するための簡便な方法を提供することである。

ポリシロキサン材料は、有機ジアルコキシシラン類、有機ジアシルオキシシラン類などのモノマー（前駆体）を加水分解縮合または共加水分解縮合することによって形成される。用いることができる有機ジアルコキシシラン類は、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、メチルフェニルジメトキシシラン、メチルビニルジメトキシシラン、メチルビニルジエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、３−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、３−クロロプロピルメチルジエトキシシラン、シクロヘキシルメチルジメトキシシラン、ヘプタデカフルオロデシルメチルジメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルジメトキシシラン、オクタデシルメチルジメトキシシランなどを含む。用いることができる有機ジアシルオキシシラン類は、ジメチルジアセトキシシラン、ジフェニルジアセトキシシランなどを含む。用いることができる有機ジアシルオキシシラン類は、ジメチルジクロロシラン、ジエチルジクロロシラン、ジフェニルジクロロシラン、メチルフェニルジクロロシラン、メチルビニルジクロロシラン、オクタデシルメチルジクロロシラン、ヘプタデカフルオロデシルメチルジクロロシランなどを含む。加水分解縮合または共加水分解縮合は、酸触媒の存在する水性条件下で、１つまたは複数のモノマーを混合することによって実施することができる。あるいはまた、透明基板１上で、たとえば、３０分間にわたって１５０℃に加熱することによって前駆体の加水分解縮合または共加水分解縮合を実施することができる。

Claims

透明基板の上に、ポリシロキサンおよび顔料から構成される複数種のカラーフィルタ層、および異種のカラーフィルタ層の境界となる部分に樹脂から構成されるバンクを形成して、カラーフィルタを提供する工程と、
該カラーフィルタに対して酸素プラズマ処理を行う工程と、
該カラーフィルタに対してフッ素プラズマ処理を行う工程と、
該カラーフィルタのカラーフィルタ層の上に、インクジェット法を用いて１つまたは複数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の製造方法。
請求項１の方法で製造された色変換フィルタ。