TWI815962B - 隔壁之製造方法、影像顯示裝置及其製造方法 - Google Patents

隔壁之製造方法、影像顯示裝置及其製造方法 Download PDF

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Abstract

本發明之隔壁之製造方法係於基板(10)上形成遮光性之著色樹脂層(50)，於著色樹脂層上形成經圖案化之保護層(6)。藉由乾式蝕刻去除保護層之開口下露出之著色樹脂層，將著色樹脂層圖案化，而形成經圖案化之著色樹脂層(5)上設置有保護層(6)之隔壁(15)。該隔壁係將影像顯示裝置之顯示面區隔成複數個區域之隔壁，藉由於被隔壁(15)區隔出之空間(81、82、83)填充顯色材料而形成影像顯示裝置。

Description

隔壁之製造方法、影像顯示裝置及其製造方法
本發明係關於一種設置於影像顯示裝置之像素間之交界之隔壁之製造方法、以及影像顯示裝置及其製造方法。
液晶顯示元件或有機EL顯示元件等影像顯示裝置中，為了將基板表面區隔成複數個區域形成像素，而設置有圖案化成格子狀之黑色層(黑矩陣)。又，提出有於電極上之像素之交界部分設置有遮光性之隔壁(觸排)，且於隔壁內填充有發光材料或波長轉換材料之有機EL(Electroluminescence，電致發光)發光元件。該等隔壁可如專利文獻1所示般藉由下述方式形成，即，將包含著色劑之感光性樹脂組合物塗佈於基板上而形成塗膜，且藉由光微影法將塗膜圖案化。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2013/069789號
[發明所欲解決之問題]
設置於像素之交界之隔壁之高度越高(黑色層之厚度越厚)，則隔壁之光學濃度越大，故存在影像顯示裝置之對比度提昇之傾向。又，隔壁之高度越高，則越可增大發光材料或色素等於被隔壁區隔出之空間內之填充量(填充厚度)，故可提昇影像顯示裝置之顏色再現性。
負型之感光性材料係藉由照射紫外線等活性光線，而自光聚合起始劑產生自由基或酸等，硬化反應進行。然而，包含著色劑之感光性樹脂組合物中，利用著色劑之活性光線之吸收較大，故曝光時到達底部(基板側)之活性光線之量較少。因此，與光照射面相比，底部之光硬化易變得不充分，黑色層之厚度越厚光學濃度越高，該傾向變得顯著。若底部之硬化不充分，則顯影時底部之底切(under cut)進行，故無法形成適當之圖案。於正型之感光性樹脂組合物亦包含著色劑之情形時，到達底面之活性光線之量較少，故無法藉由顯影而去除底面，無法形成適當之圖案。
如上所述，於使用包含著色劑之感光性樹脂組合物之情形時，提高隔壁之高度有限。本發明之目的在於提供一種於厚度較大之情形時亦具有良好之圖案化性之遮光性之隔壁之製造方法。 [解決問題之技術手段]
本發明之一實施形態係關於將影像顯示裝置之顯示面區隔成複數個區域之遮光性之隔壁之形成。於基板上形成遮光性之著色樹脂層，於著色樹脂層上形成經圖案化之保護層。藉由乾式蝕刻去除保護層之開口下露出之著色樹脂層，而將著色樹脂層圖案化，形成隔壁。
著色樹脂層典型而言為黑色，著色樹脂層之光學濃度較佳為1.5以上。著色樹脂層之厚度(隔壁之高度)較佳為5 μm以上。著色樹脂層之光學濃度可為2.0以上，著色樹脂層之厚度可為10 μm以上。
著色樹脂層例如藉由使包含著色劑之熱硬化性樹脂組合物於基板上熱硬化而形成。藉由利用熱硬化，而於包含著色劑之情形時亦可於厚度方向上均勻地硬化。
於著色樹脂層上形成感光性樹脂組合物之覆膜，藉由曝光及顯影而進行圖案化。藉由圖案化而形成具有開口之保護層。保護層之形成厚度(感光性樹脂組合物之覆膜之厚度)較佳為著色樹脂層之形成厚度之1/3以下。
乾式蝕刻只要使用氧氣、稀有氣體、烴氣等實施即可。乾式蝕刻中，存在除著色樹脂層以外保護層亦被蝕刻之情形。就選擇性地蝕刻著色樹脂層之觀點而言，著色樹脂層之蝕刻速度較佳為保護層之蝕刻速度之10倍以上。
為了減小保護層之蝕刻速度，作為形成保護層之樹脂材料，較佳為使用聚矽氧烷化合物等含矽元素之樹脂。保護層中之矽原子之含量較佳為10重量%以上。
藉由於被隔壁所包圍之空間內填充顯色材料，而形成影像顯示裝置之像素。作為顯色材料，可列舉：發光材料、色彩轉換材料(波長轉換材料)、光吸收材料等。於被隔壁所包圍之空間內填充顯色材料較佳為藉由噴墨法等濕式法實施。 [發明之效果]
藉由上述方法，可形成厚度較大且光學濃度較高之遮光性之隔壁，可有助於影像顯示裝置之對比度或顏色再現性之提昇。
圖1係表示於基板10上形成隔壁15之步驟之一例之概念圖。隔壁15為遮光性，將基板10上之影像顯示裝置之顯示面區隔成複數個區域。藉由於被隔壁15所包圍之空間81、82、83內填充顯色材料7而形成影像顯示裝置之像素。
[隔壁之形成] 首先，準備基板10(圖1A)，於基板10上形成遮光性之著色樹脂層50(圖1B)。於著色樹脂層50上形成經圖案化之保護層6(圖1C、1D)，藉由乾式蝕刻去除保護層6之開口下露出之著色樹脂層50，將著色樹脂層圖案化，藉此形成經圖案化之著色樹脂層5上積層有保護層6之隔壁15(圖1E)。
＜基板＞ 基板10只要為用作影像顯示裝置之基板者，則並無特別限制，使用玻璃或樹脂材料。基板10可為剛性基板亦可為可撓性基板。基板10可為具備密封膜、電極、TFT(Thin-film transistor，薄膜電晶體)、光反射層、抗反射層等者。
自基板10側提取光之形態之影像顯示裝置或使來自背光裝置之光自基板10側入射之形態之影像顯示裝置中，基板10較佳為透明。如頂部發光型之有機EL顯示裝置般，不自基板10側進行光之入射出射之影像顯示裝置中，基板10不必透明。
＜著色樹脂層之形成＞ 於基板10上形成含有黏合劑樹脂及著色劑之遮光性之著色樹脂層50(圖1B)。著色樹脂層50之形成方法並無特別限制，可藉由加壓等將預先形成之樹脂層積層於基板10上，亦可藉由於基板10上塗佈包含黏合劑樹脂及著色劑之著色樹脂組合物而形成著色樹脂層50。
著色樹脂層50成為隔壁15之基底。就增大被隔壁15區隔出之空間81、82、83之容積，且增大隔壁之光學濃度之觀點而言，著色樹脂層50之厚度較佳為3 μm以上，亦可為5 μm以上、7 μm以上、10 μm以上、12 μm以上或15 μm以上。著色樹脂層之厚度之上限並無特別限制，就影像顯示裝置之薄型化或縮短圖案化(乾式蝕刻)時間之觀點而言，較佳為100 μm以下，更佳為80 μm以下。著色樹脂層之厚度可為50 μm以下、40 μm以下、30 μm以下或25 μm以下。
就提昇影像顯示裝置之對比度之觀點而言，著色樹脂層50之光學濃度較佳為1.5以上，亦可為2以上、2.5以上或3以上。著色樹脂層50之光學濃度之上限並無特別限制，一般而言為10以下，亦可為5以下。光學濃度基於ISO視感度。
著色樹脂組合物之黏合劑樹脂可為熱塑性樹脂，亦可為熱硬化性樹脂。就於隔壁之寬度較小之情形時亦可實現充分之硬度，且不易產生由油墨等填充材料導致之腐蝕而言，較佳為丙烯酸樹脂、酚樹脂、醯亞胺樹脂、環氧樹脂等熱硬化性樹脂。熱硬化性樹脂於包含著色劑之情形時亦可於厚度方向上均勻地硬化。
作為著色劑，可列舉：有機顏料、無機顏料、染料等。就耐熱性及著色性之觀點而言，較佳為使用顏料作為著色劑。
作為吸收可見光之廣波長範圍之光之有機顏料，可列舉：蒽醌系黑色顏料、苝系黑色顏料、偶氮系黑色顏料、內醯胺系黑色顏料等。該等之中，就可高效率地提昇遮光性之方面而言，較佳為苝系黑色顏料、內醯胺系黑色顏料。作為無機顏料之例，可列舉：複合金屬氧化物顏料、碳黑、黑色低價氮氧化鈦、氧化鈦、硫酸鋇、鋅白、硫酸鉛、黃丹、鐵丹、群青、鐵藍、氧化鉻、銻白、鐵黑、鉛丹、硫化鋅、鎘黃、鎘紅、鋅、錳紫、鈷紫、硫酸鋇、碳酸鎂等金屬氧化物、金屬硫化物、硫酸鹽、金屬氫氧化物、金屬碳酸鹽等。作為染料，可列舉：偶氮系、蒽醌系、苝系、芘酮系、酞菁系、碳鎓系、靛藍系化合物。
著色劑亦可混合2種以上。例如亦可使用以獲得之混合物成為黑色之方式、即以廣泛吸收可見光區域之波長之光之方式調配有2種以上之彩色之顏料的混色顏料。為了高效率地降低透光率，混色顏料較佳為包含藍色顏料及/或紫顏料。
著色樹脂組合物中，除黏合劑樹脂及著色劑以外，亦可包含溶劑。作為溶劑，可無特別限制地使用可使黏合劑樹脂溶解且可使著色劑溶解或分散者。著色樹脂組合物亦可包含各種添加劑。例如，於黏合劑樹脂為熱硬化性之情形時，樹脂組合物中亦可包含熱聚合起始劑或交聯劑等。
於基板10上塗佈著色樹脂組合物，視需要將溶劑乾燥去除，藉此形成著色樹脂層50。塗佈方法只要可均勻地塗佈即可，可使用旋轉塗佈、狹縫式塗佈、網版塗佈等一般之塗佈法。於黏合劑樹脂為熱硬化性樹脂之情形時，較佳為進行利用加熱之硬化。用以硬化之加熱溫度只要於基板10具有耐熱性之範圍內設定即可，例如為100～300℃左右。
如下所述，著色樹脂層50藉由乾式蝕刻而圖案化。因此，著色樹脂層較佳為利用乾式蝕刻之蝕刻性較高(易被蝕刻)之材料。若構成著色樹脂層之黏合劑樹脂包含較多之Si原子，則有利用氧等氣體之蝕刻性降低之傾向。因此，著色樹脂層50中之Si原子含量較佳為5重量%以下，更佳為3重量%以下，進而較佳為1重量%以下。著色樹脂層50亦可不含矽原子。
＜保護層＞ 於著色樹脂層50上形成經圖案化之保護層6(圖1D)。保護層6作為藉由乾式蝕刻將著色樹脂層50圖案化時之遮罩(乾式蝕刻阻劑)發揮功能，設置有保護層6之區域中，著色樹脂層50未被蝕刻，未設置有保護層之開口下之著色樹脂層被蝕刻。因此，保護層6之寬度W1 與隔壁15之寬度大致相等，開口之寬度W2 與影像顯示裝置之像素之寬度對應。W1 為5～100 μm左右，W2 為10～500 μm左右。
經圖案化之保護層6之形成方法並無特別限制，就可形成微細之圖案之方面而言，較佳為如圖1C所示般，於著色樹脂層50上形成感光性樹脂組合物之覆膜60後，藉由光微影法進行圖案化之方法。
感光性樹脂組合物只要包含黏合劑樹脂及感光劑，且可藉由光微影法進行圖案化，則並無特別限制，可為正型亦可為負型。作為感光性樹脂組合物，可使用適當之乾式蝕刻阻劑材料。
作為感光性樹脂組合物之黏合劑樹脂，可列舉：丙烯酸樹脂、酚樹脂、聚矽氧烷樹脂、醯亞胺樹脂、環氧樹脂、脂環式烴樹脂等。
感光劑係藉由光照射而誘發所需之光反應之成分。負型之感光性樹脂組合物包含光自由基產生劑、光酸產生劑、光鹼產生劑等光聚合起始劑作為感光劑，曝光部分之黏合劑樹脂硬化，變得不溶於鹼。因此，若進行鹼顯影，則未曝光部分溶解於鹼顯影液，曝光部分不溶解而殘存。正型之感光性樹脂組合物包含二疊氮萘醌化合物及/或光酸產生劑作為感光劑，藉由曝光而使得感光劑對黏合劑樹脂賦予鹼可溶性。因此，若進行鹼顯影，則曝光部分溶解於鹼顯影液，未曝光部分不溶解而殘存。
感光性樹脂組合物可為曝光及顯影後藉由加熱(後烘烤)而熱硬化者。感光性樹脂組合物中，除黏合劑樹脂及感光劑以外，亦可包含溶劑。作為溶劑，可無特別限制地使用可使黏合劑樹脂及感光劑溶解者。著色樹脂組合物亦可包含增感劑等添加劑。
保護層6之厚度只要以藉由乾式蝕刻對著色樹脂層50進行蝕刻時，保護層6殘存之方式設定即可。於乾式蝕刻中之保護層6之蝕刻速度較小(保護層不易被蝕刻)之情形時，即便於保護層6之厚度較小之情形時，亦可發揮作為乾式蝕刻阻劑之作用。保護層6之厚度例如為0.2～10 μm左右，亦可為0.3 μm以上或0.5 μm以上，亦可為5 μm以下或3 μm以下。於藉由光微影法將覆膜60圖案化而形成保護層6之情形時，覆膜60之厚度與保護層6之厚度大致相等。
就提昇圖案化精度及降低材料成本之觀點而言，保護層6之形成厚度較佳為儘可能小。保護層6之形成厚度較佳為著色樹脂層50之形成厚度之1/3以下，更佳為1/4以下，進而較佳為1/5以下。再者，「形成厚度」係指藉由乾式蝕刻而實施圖案化之前之層之厚度。
為了使較小之厚度之保護層6作為乾式蝕刻阻劑發揮功能，較佳為利用乾式蝕刻之保護層6之蝕刻速度較小。換言之，保護層6較佳為乾式蝕刻耐性較高。藉由使用聚矽氧烷樹脂等Si原子含量較高之樹脂，而有保護層6之乾式蝕刻耐性提昇之傾向，尤其對利用氧之乾式蝕刻具有高耐性。保護層中之Si原子之含量較佳為10重量%以上，更佳為12重量%以上。保護層中之Si原子含量可為14重量%以上、15重量%以上、或16重量%以上。Si原子含量可藉由X射線電子分光法(XPS)進行定量。
作為Si含量較高之感光性樹脂組合物，可列舉包含藉由矽氫化反應而將鹼可溶性官能基或聚合性官能基導入聚矽氧烷化合物中之聚合物作為黏合劑樹脂者。包含聚矽氧烷化合物之負型之感光性樹脂組合物例如於WO2009/075233號、WO2010/038767號等中揭示。包含聚矽氧烷化合物之正型之感光性樹脂組合物例如於WO2014/007231號等中揭示。尤其就耐熱性之觀點而言，較佳為黏合劑樹脂為包含環狀之聚矽氧烷結構之聚合物。
保護層6可為透明亦可為遮光性。於使用感光性樹脂組合物藉由光微影法而進行覆膜60之圖案化之情形時，就提昇圖案化精度之觀點而言，感光性樹脂組合物較佳為不包含著色劑者。另一方面，覆膜60(保護層6)之厚度與著色樹脂層50之厚度相比充分小，故即便於感光性樹脂組合物包含著色劑之情形時，亦可利用光微影法進行圖案化。
於著色樹脂層50上之感光性樹脂組合物之塗佈方法、塗佈方法只要可均勻地塗佈即可，可使用旋轉塗佈、狹縫式塗佈、網版塗佈等一般之塗佈法。
曝光前，為了將溶劑乾燥而進行加熱(預烘烤)。加熱溫度可適當設定，但較佳為50～200℃，更佳為60～150℃。進而，亦可於曝光前進行真空揮發去除。真空揮發去除亦可與加熱同時進行。
曝光之光源只要根據感光性樹脂組合物中包含之感光劑之感度波長選擇即可。通常使用包含200～450 nm之範圍之波長之光源(例如：高壓水銀燈、超高壓水銀燈、金屬鹵化物燈、高功率金屬鹵化物燈、氙氣燈、碳弧燈或發光二極體等)。
曝光量並無特別限制，一般而言為1～1000 mJ/cm2 ，較佳為10～500 mJ/cm2 。若曝光量過少，則存在硬化變得不充分，圖案之對比度降低之情形，若曝光量過大，則存在由產距時間之增大導致之製造成本增加之情形。以促進反應等為目的，亦可於曝光後、顯影前進行加熱(曝光後烘烤)。
藉由浸漬法或噴霧法等使曝光後之覆膜60與顯影液接觸進行顯影。負型之感光性樹脂組合物中，將未曝光部分之覆膜溶解去除。正型之感光性樹脂組合物中，將曝光部分之覆膜溶解去除。顯影液只要根據組合物之種類適當選擇即可，一般而言使用鹼顯影液。作為鹼顯影液之具體例，可列舉：氫氧化四甲基銨(TMAH)水溶液及膽鹼水溶液等有機鹼水溶液、氫氧化鉀水溶液、氫氧化鈉水溶液、碳酸鉀水溶液、碳酸鈉水溶液及碳酸鋰水溶液等無機鹼水溶液等。顯影液之鹼濃度較佳為0.01～25重量%，更佳為0.05～10重量%，進而較佳為0.1～5重量%。以溶解速度之調整等為目的，顯影液中亦可包含界面活性劑等。
亦可於顯影後進行後烘烤，進行殘存之覆膜(保護層6)之組合物之硬化。後烘烤條件可適當設定。後烘烤溫度較佳為100～400℃，更佳為120～350℃。
＜乾式蝕刻＞ 對著色樹脂層50上設置有經圖案化之保護層6之積層體實施乾式蝕刻。保護層6作為乾式蝕刻阻劑發揮功能，故設置有保護層6之區域中，著色樹脂層50未被蝕刻，未設置保護層之開口下之著色樹脂層藉由蝕刻被去除。藉此，於基板10上形成著色樹脂層5與保護層6積層之隔壁15(圖1E)。
乾式蝕刻係藉由反應性之氣體或離子、自由基而蝕刻材料之方法，可列舉：反應性氣體蝕刻、反應性離子蝕刻(RIE)、反應性離子束蝕刻(離子研磨)等。尤其就樹脂材料之加工性較高之方面而言，較佳為RIE。乾式蝕刻可為各向同性及各向異性之任一者。就抑制底切之觀點而言，較佳為各向異性蝕刻。
作為用於乾式蝕刻之蝕刻氣體，可使用氧氣、一氧化碳、二氧化碳等含氧原子之氣體；烴氣；氫氣；氨氣；氯、氯化硼等氯系氣體；氟系氣體；氬、氦等稀有氣體等。其中，就可提高著色樹脂層50之蝕刻選擇性，可抑制保護層6之蝕刻之方面而言，較佳為使用氧氣、烴氣或稀有氣體作為蝕刻氣體。
乾式蝕刻中，存在不僅著色樹脂層50被蝕刻，保護層6亦被蝕刻之情形。為了不增加保護層6之厚度而於厚度方向之整體對著色樹脂層50進行蝕刻，較佳為著色樹脂層50之蝕刻速度相對於利用乾式蝕刻之保護層6之蝕刻速度之比(選擇比)較大。著色樹脂層之蝕刻速度較佳為保護層之蝕刻速度之10倍以上，更佳為30倍以上，進而較佳為50倍以上。蝕刻速度比(選擇比)可為70倍以上、100倍以上、150倍以上或200倍以上。蝕刻速度為每單位時間之膜厚變化量，可根據進行特定時間乾式蝕刻處理時之膜厚變化量而算出。
蝕刻速度比可藉由著色樹脂層50及保護層6之材料之組合、以及乾式蝕刻條件等而調整。如上所述，若使用聚矽氧烷等Si原子含量較多之樹脂材料作為保護層6(乾式蝕刻阻劑)，則保護層6之蝕刻速度較小，故有蝕刻速度比變大之傾向。蝕刻速度比越高越佳，上限並無特別限制。於保護層6之蝕刻速度為0之情形時，即於未藉由乾式蝕刻而蝕刻保護層6之情形時，蝕刻速度比(選擇比)為∞。
乾式蝕刻中，較佳為著色樹脂層5之底切(位於保護層6下之著色樹脂層之蝕刻)較少。例如，著色樹脂層50之寬度最大之部分與寬度最小之部分之差(底切量)較佳為10 μm以下，更佳為7 μm以下，進而較佳為5 μm以下。底切量較佳為著色樹脂層5之厚度之1/2以下，更佳為1/3以下。如上所述，藉由應用各向異性之乾式蝕刻，而可抑制底切。
藉由乾式蝕刻將著色樹脂層圖案化，藉此於基板面形成隔壁15及藉由隔壁隔開之複數個空間。圖1E中，模式性地表示於基板10上具有4個隔壁15及3個空間81、82、83之形態，但實際之影像顯示裝置中，隔壁15於基板10上例如形成為俯視格子狀，二維地配置有被隔壁隔開之空間(像素)。像素之配置並不限定於格子狀(矩陣狀)，亦可以鋸齒格子狀或蜂窩狀等配置。
基板10上之隔壁15為經圖案化之著色樹脂層5與作為乾式蝕刻阻劑之保護層6之積層體。著色樹脂層5為例如包含著色劑之熱硬化性樹脂層(熱硬化性樹脂組合物之硬化物)。保護層6亦可為透明樹脂層。於藉由光微影法將覆膜60圖案化而形成保護層6之情形時，保護層6為感光性樹脂組合物之硬化物。於感光性樹脂組合物為負型之情形時，保護層6為樹脂組合物之光硬化物，可為進而藉由後烘烤而熱硬化者。於感光性樹脂組合物為正型之情形時，保護層6可為樹脂組合物之熱硬化物。保護層6可於利用乾式蝕刻之著色樹脂層之圖案化後去除。可於乾式蝕刻後使保護層6直接殘存作為隔壁之一部分。
[色彩轉換材料之填充(像素之形成)] 於藉由將著色樹脂層50蝕刻去除而形成之隔壁15之間之空間81、82、83內填充顯色材料7，藉此形成影像顯示裝置之像素。顯色材料例如為發光材料，有機EL顯示裝置中，藉由於相鄰之空間81、82、83填充發不同顏色之光(發光波長不同)之發光材料，而可實現彩色顯示。例如，藉由於空間81填充紅色發光材料、於空間82填充綠色發光材料、於空間83填充藍色發光材料，而可實現彩色顯示。
發光材料並不限定於有機EL，只要為可將電流或電磁波等外部能量轉換為光能而發光者即可，可為無機發光二極體、量子點材料等。藉由於空間81、82、83內將複數種材料以層狀積層，而可於空間內形成發光元件。例如，有機EL發光元件亦可於藉由有機EL發光材料形成之發光層之上下具備電洞注入材料、電洞傳輸材料、電洞阻擋材料、電子阻擋材料、電子傳輸材料、電子注入材料等以層狀形成之功能層。
顯色材料亦可為吸收特定之波長之光之光吸收材料。形成影像顯示裝置之像素之光吸收材料藉由吸收特定之波長之光，使其他波長之光透過，而實現彩色顯示。光吸收材料典型地為染料或顏料等著色劑(色素)。例如，藉由於空間81填充使紅色之光透過之色素、於空間82填充使綠色之光透過之色素、於空間83填充使藍色之光透過之色素，而可實現彩色顯示。
顯色材料可為波長轉換材料。波長轉換材料具有藉由轉換入射光之波長而轉換出射光之波長之功能。例如，藉由於空間81、82、83填充不同之波長轉換材料，自發光二極體或有機EL光源等照射光，而可實現彩色顯示。
於被隔壁15所包圍之空間填充顯色材料之方法並無特別限制，只要根據各個材料或元件之構成應用塗佈或噴墨等濕式法、真空蒸鍍、CVD(Chemical vapor deposition，化學氣相沈積)、濺鍍等乾式法、質量轉移法等即可。如上所述，藉由乾式蝕刻將著色樹脂層圖案化之方法中，可形成高度(厚度)較大之隔壁，故即便於藉由濕式法於被隔壁所包圍之空間填充顯色材料之情形時，亦可確保充分之厚度。例如，於藉由噴墨法填充顯色材料之情形時，容易增加向各空間(像素)之油墨滴加量，藉由發光強度之提昇或色彩轉換功能之強化，而可提昇影像顯示裝置之對比度或顏色再現性。又，由於隔壁之高度較高，故可抑制像素間之漏色(混色)。
於藉由噴墨法等濕式法填充顯色材料之情形時，可使設置於著色樹脂層5上之保護層6具備作為撥油墨層之功能。例如於保護層6藉由如聚矽氧烷材料般Si含量較高之材料形成之情形時，保護層6之油墨潤濕性較低，易撥油墨。因此，即便於將油墨填充至隔壁15之上表面(保護層6之上表面)之情形或以自上表面溢流之方式填充油墨之情形時，油墨亦不易混入至相鄰之空間(像素)，可防止相鄰像素間之混色。
[影像顯示裝置] 如上所述，藉由於基板10上之被隔壁15所包圍之空間81、82、83內填充色彩轉換材料，而形成影像顯示裝置之像素。作為影像顯示裝置，可列舉：液晶顯示裝置、有機EL顯示裝置、使無機LED排列於面內之微LED顯示裝置等。液晶顯示裝置中，藉由使用光吸收材料(色素)作為顯色材料，而可形成以隔壁15為黑矩陣、以光吸收材料為色彩顯示部之彩色濾光片。於有機EL顯示裝置、及微LED顯示裝置等自發光型之顯示裝置中，使用上述構成之彩色濾光片，亦可實現影像之彩色化。
有機EL顯示裝置中，藉由使用發光材料作為顯色材料，而可實現彩色化。又，於任一種影像顯示裝置中，藉由使用色彩轉換材料作為顯色材料，均可實現彩色化。
針對作為影像顯示裝置之一例之有機EL顯示裝置之構成例進行說明。圖2係頂部發光型之有機EL顯示裝置100之剖視圖，於基板1上以作為驅動元件之薄膜電晶體(TFT)2與各像素對應之方式配置，並於其上設置有覆蓋TFT之密封膜3。密封膜3具有使TFT之凹凸平坦化之作用，設置有用以自TFT2向各像素之電極傳輸信號之通孔。
作為有機EL顯示裝置之基板1，使用玻璃、樹脂膜等。頂部發光型之有機EL顯示裝置中，基板1不必透明，可使用聚醯亞胺膜等著色之膜。於軟性顯示器或摺疊式顯示器中，較佳地使用聚醯亞胺膜、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)等膜基板。
密封膜3中需要設置通孔，故較佳為使用感光性樹脂組合物形成密封膜。於形成有TFT2之基板1上使用感光性樹脂組合物形成密封膜3，藉由光微影法形成通孔。
作為電極4(陽極)之材料，較佳為鋁、鉬、銅、鉻、鈦、MoCr合金、NiCr合金、APC合金(銀、鈀、銅之合金)、ARA合金(銀、銣、金之合金)等金屬或合金。藉由蒸鍍法或濺鍍法等使電極材料成膜後，塗佈抗蝕劑，藉由光微影法將抗蝕劑圖案化，蝕刻抗蝕劑之開口下露出之膜之後，剝離抗蝕劑，藉此形成具有特定之圖案之電極4。
於密封膜3上形成隔壁15。如上所述，藉由將經圖案化之保護層6作為乾式蝕刻遮罩對著色樹脂層50進行乾式蝕刻，而形成著色樹脂層5與保護層6積層而成之隔壁15。
於藉由隔壁隔開之區間內，形成紅色發光層7R、綠色發光層7G、及藍色發光層7B。紅色發光層7R包含紅色發光材料，綠色發光層7G包含綠色發光材料，藍色發光層7B包含藍色發光材料。發光材料可為低分子有機發光材料亦可為高分子有機發光材料。就利用噴墨法之填充性優異之方面而言，較佳為高分子有機發光材料。作為高分子有機發光材料，可列舉：聚苯乙炔及其衍生物、聚乙炔及其衍生物、聚苯及其衍生物、聚對苯乙炔及其衍生物、聚3-己基噻吩(P3HT)及其衍生物、聚茀及其衍生物等。
發光層7R、7G、7B中，除發光材料層以外，可形成電洞注入層、電洞傳輸層、電洞阻擋層、電子阻擋層、電子傳輸層、電子注入層、中間層(緩衝層)等。可具備材料等形成為層狀之功能層。
於發光層7R、7G、7B上形成電極8(陰極)，進而於其上形成覆蓋有機EL元件之密封層9。對設置於光提取側之電極8要求透光性，故作為電極8之構成材料，較佳地使用氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)等導電性氧化物。電極8可為透光性之金屬薄膜。密封層9具有保護有機EL元件免遭水分等外部環境影響之功能，可為無機膜亦可為有機膜。密封層9可為有機膜與無機膜積層之多層膜。就抑制水分或氧之浸入之效果較高之方面而言，較佳為使用多層膜作為密封層9。 [實施例]
以下，表示關於黑色之隔壁之形成之實施例及比較例更詳細地說明本發明，但本發明並不限定於以下實施例。
[黑色著色劑之製備] 於丙二醇單甲基乙酸酯(PGMEA)36 g中添加作為顏料之內醯胺黑(BASF製造之「Irgaphor Black S 0100 CF」)10 g、及高分子分散劑(Ajinomoto Fine-Techno製造之「Ajisper PN411」)4 g，利用均質機攪拌3小時，獲得著色劑A。
[保護層用聚矽氧烷化合物之製備] 於500 mL四口燒瓶中加入甲苯144.8 g及1,3,5,7-四氫-1,3,5,7-四甲基環四矽氧烷72.4 g，將氣相部進行氮氣置換之後，將內溫設為105℃，滴加異氰尿酸單甲基二烯丙酯13.1 g、異氰尿酸二烯丙酯20.7 g、二㗁烷140 g及鉑乙烯基矽氧烷錯合物之二甲苯溶液(以鉑計含有3重量%)0.0306 g之混合液。藉由1 H-NMR確認烯丙基消失，藉由冷卻而結束反應。將未反應之1,3,5,7-四氫-1,3,5,7-四甲基環四矽氧烷減壓蒸餾去除，進而加入甲苯200 g，將氣相部進行氮氣置換之後，將內溫設為105℃，滴加甲苯42.3 g及乙烯基環氧環己烷42.3 g之混合液。藉由1 H-NMR確認乙烯基消失，藉由冷卻而結束反應之後，將甲苯減壓蒸餾去除，獲得聚矽氧烷化合物A。
[實施例：利用乾式蝕刻之黑色樹脂層之圖案化] ＜熱硬化性黑色樹脂組合物之製備＞ 將具有酸性官能基之丙烯酸樹脂溶液(綜研化學製造之「Foret ZAH-110」、不揮發分35重量%)：100重量份、2官能環氧化合物(3,4-環氧環己烷羧酸3',4'-環氧環己基甲酯；Daicel製造之「Celloxide 2021P)：10重量份、上述著色劑A：2重量份、作為熱聚合起始劑(熱酸產生劑)之六氟磷酸二苯基錪：1重量份、及作為溶劑之PGMEA：5重量份加以混合，利用網眼0.2 μm之薄膜過濾器過濾，製備熱硬化性黑色樹脂組合物。
＜黑色樹脂層之形成＞ 藉由旋轉塗佈於100 mm×100 mm之無鹼玻璃基板上塗佈上述樹脂組合物，於加熱板上以100℃加熱2分鐘而進行預烘烤(溶劑之乾燥)之後，於230℃之烘箱內加熱30分鐘而進行後烘烤(熱硬化)，形成厚度18.6 μm之黑色樹脂層A。黑色樹脂層A之光學濃度為3.1。光學濃度藉由透過濃度計(X-rite製造之「X-rite361T」)而測定。
＜保護層形成用感光性樹脂組合物之製備＞ 將上述聚矽氧烷化合物A：100重量份、作為光酸產生劑之三苯基鋶六氟磷酸鹽：3重量份、作為增感劑之9,10-二丁氧基蒽：2重量份、及作為溶劑之PGMEA200重量份加以混合，利用網眼0.2 μm之薄膜過濾器過濾，製備負型之感光性樹脂組合物。
＜保護層之形成＞ 藉由旋轉塗佈於黑色樹脂層A上塗佈上述感光性樹脂組合物，使用遮罩對準曝光機(大日本科研製造之「MA-1300」)，隔著具有20 μm線與間距之圖案之光罩，以累計光量50 mJ/cm2 曝光之後，浸漬於23℃之鹼顯影液(TMAH2.38%水溶液、多摩化學工業製造)70秒，進行顯影處理。進而，於烘箱內於230℃下進行30分後烘烤，形成膜厚2.7 μm之保護層(參照圖3A)。藉由利用X射線光電子分光法(XPS)之元素解析，確認到保護層中之Si原子之比率為18 wt%。
＜黑色樹脂層之乾式蝕刻＞ 於玻璃基板上，使用感應耦合型電漿反應性離子蝕刻裝置(Samco製造之「RIE800」)利用下述條件對具備黑色樹脂層及經圖案化之保護層之試樣實施乾式蝕刻。 氣體種類：氧 氣體流量：10 sccm 施加電力：200 W
將蝕刻時間設為5分鐘、30分鐘、及70分鐘，根據各個試樣之剖面SEM圖像，求出保護層之殘存膜厚、及未形成保護層之區域中之黑色樹脂層之殘存膜厚，根據時間與殘存膜厚之圖表算出蝕刻速度。將各蝕刻時間中之黑色樹脂層及保護層之殘存膜厚、及蝕刻速度示於表1。將蝕刻前之積層體之剖面SEM圖像示於圖3A，將70分鐘之乾式蝕刻後之積層體(隔壁)之剖面SEM圖像示於圖3B。又，將隔壁之放大剖面SEM圖像示於圖3C。
[表1]
如表1所示，黑色樹脂層之蝕刻速度為保護層之蝕刻速度之約400倍，顯示充分之蝕刻選擇比。如圖3C所示，可確認圖案化後之隔壁之最大寬度與最小寬度之差為4.6 μm，具有良好之圖案形狀。
[比較例：利用光微影法之黑色膜之圖案化] ＜感光性黑色樹脂組合物之製備＞ 將具有酸性官能基之丙烯酸樹脂溶液(綜研化學製造之「Foret ZAH-110」)：100重量份、2官能環氧化合物(Diacel製造之「Celloxide 2021P)：20重量份、上述著色劑A：3重量份、作為光聚合起始劑(光酸產生劑)之三苯基鋶六氟磷酸鹽：5重量份、作為增感劑之9、10-二丁氧基蒽：2重量份、及作為溶劑之PGMEA：5重量份加以混合，利用網眼0.2 μm之薄膜過濾器過濾，製備感光性黑色樹脂組合物B。
＜黑色樹脂層之形成＞ 藉由旋轉塗佈於100 mm×100 mm之無鹼玻璃基板上塗佈上述樹脂組合物B，於加熱板上以100℃加熱2分鐘而進行預烘烤。藉由旋轉塗佈轉速之調整而製作膜厚為10.6 μm之試樣及18.5 μm之2種試樣。10.6 μm之黑色樹脂層B之光學濃度為1.8，18.5 μm之黑色樹脂層B之光學濃度為3.3。
使用遮罩對準曝光機，隔著具有20 μm線與間距之圖案之光罩進行曝光(累計光量500 mJ/cm2 、800 mJ/cm2 、或1000 mJ/cm2 )之後，浸漬於23℃之鹼顯影液(TMAH2.38%水溶液)180秒，進行顯影處理。進而，於烘箱內以230℃進行30分鐘後烘烤，形成經圖案化之黑色樹脂層。
厚度18.5 μm之黑色樹脂層B以任一曝光量，於顯影時圖案均自基板剝離，無法形成隔壁(圖案膜)。關於厚度10.6 μm之黑色樹脂層，以曝光量1000 mJ/cm2 進行曝光者可圖案化，但曝光量500 mJ/cm2 及曝光量800 mJ/cm2 之試樣中，顯影時圖案自基板剝離。
將厚度10.6 μm之黑色樹脂層B以曝光量1000 mJ/cm2 進行曝光、顯影而形成隔壁，將所形成之隔壁之剖面SEM圖像示於圖4。圖4中，已知隔壁之最大寬度與最小寬度之差為8.9 μm，與實施例(圖3C)相比，儘管隔壁之高度較小，底切仍較大。其原因在於，於光照射面(隔壁之上表面)感光性樹脂之光硬化充分地進行，故確保充分之寬度，相對於此，越接近底部，光硬化越不充分，溶解於鹼。
根據上述結果，可知黑色之感光性樹脂組合物之光微影法中，不易增加隔壁之高度，於隔壁之高度較小之情形時，為了形成圖案亦需要增加曝光量，生產性較差。另一方面，可知藉由乾式蝕刻將黑色之樹脂層圖案化，藉此可形成厚度較大且具有良好之圖案形狀之隔壁。
1:基板 2:TFT 3:密封膜 4:電極 5:著色樹脂層 6:保護層(乾式蝕刻阻劑) 7:顯色材料 7R:有機EL發光層 7G:有機EL發光層 7B:有機EL發光層 8:電極 9:密封層 10:基板 15:隔壁 50:著色樹脂層 60:覆膜 81:空間 82:空間 83:空間 100:有機EL顯示裝置 W1:寬度 W2:寬度
圖1A～F係用以說明於基板上之隔壁之形成方法之概念圖。 圖2係有機EL顯示裝置之剖視圖。 圖3A係實施例之蝕刻前之積層體之剖面SEM照片，B係蝕刻後之積層體(隔壁)之剖面SEM照片。C係隔壁之放大SEM照片。 圖4係比較例中製作之隔壁之剖面SEM照片。
5:著色樹脂層
6:保護層(乾式蝕刻阻劑)
7:顯色材料
10:基板
15:隔壁
50:著色樹脂層
60:覆膜
81:空間
82:空間
83:空間
W1:寬度
W2:寬度

Claims (13)

  1. 一種隔壁之製造方法，其係製造將影像顯示裝置之顯示面區隔成複數個區域之遮光性之隔壁者，且於基板上形成遮光性之著色樹脂層，於上述著色樹脂層上形成感光性樹脂組合物之覆膜，藉由將上述覆膜曝光及顯影而形成經圖案化之保護層，藉由乾式蝕刻去除上述保護層之開口下露出之上述著色樹脂層，將上述著色樹脂層圖案化，對上述著色樹脂層進行乾式蝕刻後，使上述保護層直接殘存作為上述隔壁之一部分。
  2. 如請求項1之隔壁之製造方法，其中上述著色樹脂層之厚度為5μm以上。
  3. 如請求項1或2之隔壁之製造方法，其中上述著色樹脂層之光學濃度為1.5以上。
  4. 如請求項1或2之隔壁之製造方法，其中藉由使包含著色劑之熱硬化性樹脂組合物於基板上熱硬化，而形成上述著色樹脂層。
  5. 如請求項1或2之隔壁之製造方法，其中上述保護層之形成厚度為上述著色樹脂層之形成厚度之1/3以下。
  6. 如請求項1或2之隔壁之製造方法，其中用於形成上述保護層之感光性樹脂組合物含有聚矽氧烷化合物。
  7. 如請求項1或2之隔壁之製造方法，其中上述保護層中之矽原子之含量為10重量%以上。
  8. 如請求項1或2之隔壁之製造方法，其中使用選自由氧氣、稀有氣體及烴氣所組成之群中之1種以上之氣體實施上述乾式蝕刻。
  9. 如請求項1或2之隔壁之製造方法，其中於上述乾式蝕刻中，上述著色樹脂層之蝕刻速度為上述保護層之蝕刻速度之10倍以上。
  10. 一種影像顯示裝置之製造方法，其係藉由如請求項1至9中任一項之方法於基板上形成隔壁，於被上述隔壁所包圍之空間內填充選自由發光材料、波長轉換材料、及光吸收材料所組成之群中之1種以上之顯色材料。
  11. 如請求項10之影像顯示裝置之製造方法，其中藉由濕式法進行上述顯色材料之填充。
  12. 如請求項11之影像顯示裝置之製造方法，其中藉由噴墨法進行上述顯色材料之填充。
  13. 一種影像顯示裝置，其係藉由遮光性之隔壁將顯示面區隔成複數個區域者，且於被上述隔壁所包圍之空間內填充選自由發光材料、波長轉換材料、及光吸收材料所組成之群中之1種以上之顯色材料，上述隔壁於遮光性之著色樹脂層上具有透明樹脂層，上述著色樹脂層包含含有著色劑之熱硬化性樹脂組合物之硬化物，上述透明樹脂層包含感光性樹脂組合物之硬化物。
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