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JP2008010298A - 色変換基板及びカラー表示装置 - Google Patents

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JP2008010298A JP2006179223A JP2006179223A JP2008010298A JP 2008010298 A JP2008010298 A JP 2008010298A JP 2006179223 A JP2006179223 A JP 2006179223A JP 2006179223 A JP2006179223 A JP 2006179223A JP 2008010298 A JP2008010298 A JP 2008010298A
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Noboru Sakaeda
暢 栄田
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Idemitsu Kosan Co Ltd
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Abstract

【課題】高精細な色変換基板及び色再現性の高いカラー表示装置を提供する。
【解決手段】透光性基板と、前記透光性基板上に、複数の青色カラーフィルタ層及び複数の蛍光変換層を含み、前記青色カラーフィルタ層の一部が、前記複数の蛍光変換層を分離している色変換基板。
【選択図】図４

Description

本発明は、色変換基板、その基板の製造方法及びそれを用いたカラー表示装置に関する。さらに詳しくは、青色カラーフィルタ層が蛍光変換層を分離する色変換基板に関する。
青色発光素子の光を、蛍光変換層にて、緑、赤色に変換して、青、緑、赤の光の三原色に発光させ、フルカラーディスプレイを得る技術（色変換方式）が開示されている（特許文献１−３）。
色変換方式を用いて、一色の青色発光素子と、青色カラーフィルタ層、緑色蛍光変換層及び赤色蛍光変換層を有する色変換基板を組み合わせることにより、フルカラーディスプレイを得ることができる。尚、青色カラーフィルタ層は、青色発光素子の光の色純度を一層高めるために使用される。
本方式は、一色の発光素子を塗り分けずに成膜できるので、発光素子の成膜装置は小型でよく、発光材料の使用量も少なくて済む。一方、色変換基板は、汎用のフォトリソグラフィー法、印刷法等が適用できるので、大画面、高精細なディスプレイの量産が容易である。
白色の発光素子とカラーフィルタを組み合わせてフルカラーディスプレイを得る方式（ＣＦ法）があるが、色変換方式は、ＣＦ方式に比べて、安定した発光素子を使うことができる上、蛍光を利用するので、原理的に効率が高い。
特許文献３には、遮光層間に青色カラーフィルタ層、緑色蛍光変換層及び赤色蛍光変換層を埋め込んだ色変換部材（色変換基板）が開示されている。
しかしながら、厚膜の遮光層のパターニング精度は低く、粗いパターン（アスペクト比：膜厚／幅＝１／２）が限度であり、高精細の色変換基板、高精細のカラー表示装置を得ることは、困難であった。
特許文献４及び５では、透明な隔壁間に、インクジェット法やスクリーン印刷法により、蛍光変換層を埋め込んでいる。
しかしながら、隔壁が透明であるため、蛍光変換層の等方的な蛍光が、隔壁の側面から隣接する蛍光変換層に入り込み、隣接する蛍光変換層を励起させて不要な蛍光を発光させた。これにより混色が生じ、色再現性の高いカラー表示が妨げられていた。
さらに、透明な隔壁を新たに形成する必要があり、色変換基板の製造コストが高くなった。
特許文献６には、蛍光変換層間に赤色カラーフィルタを形成した色変換部材（色変換基板）が開示されている。
しかしながら、赤色蛍光変換層の等方的な赤色蛍光は、赤色カラーフィルタを透過して、緑色蛍光変換層に入り込み、混色により色再現性のよいカラー表示が得られなかった。
また、赤色蛍光変換層の下部の赤色カラーフィルタ層の膜厚が不均一であり、均一性の高いカラー表示が得られない恐れがあった。
さらに、研磨工程を必要とするので、色変換基板の製造コストが高くなった。
特開平０３−１５２８９７号公報 特開平０５−２５８８６０号公報 ＷＯ１９９８／３４４３７号パンフレット 特開２００３−２２９２６０号公報 ＷＯ２００６／０２２１２３号パンフレット 特開２００４−１５２７４９号公報
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、高精細な色変換基板及び色再現性の高いカラー表示装置を提供することである。
本発明の他の目的は、色変換基板を低コストで製造する方法を提供することである。
本発明によれば、以下の色変換基板及びその製造方法並びにカラー表示装置が提供される。
１．透光性基板と、前記透光性基板上に、複数の青色カラーフィルタ層及び複数の蛍光変換層を含み、前記青色カラーフィルタ層の一部が、前記複数の蛍光変換層を分離している色変換基板。
２．前記複数の蛍光変換層が、緑色蛍光変換層と赤色蛍光変換層である１記載の色変換基板。
３．前記蛍光変換層を分離する青色カラーフィルタ層の蛍光変換層間の光透過率が、波長５００ｎｍ以上で５０％以下である１又は２に記載の色変換基板。
４．青色カラーフィルタ層及び蛍光変換層のそれぞれの間にブラックマトリクスが設けられている１〜３のいずれかに記載の色変換基板。
５．前記蛍光変換層及び透光性基板の間に、蛍光変換層の励起光を遮断し、前記蛍光変換層が発する蛍光を透過するカラーフィルタを有する１〜４のいずれかに記載の色変換基板。
６．前記蛍光変換層が、ナノクリスタル蛍光体を含む１〜５のいずれかに記載の色変換基板。
７．前記ナノクリスタル蛍光体が、半導体ナノクリスタルである６記載の色変換基板。
８．１〜７のいずれかに記載の色変換基板と、前記色変換基板に対向する、青色発光成分を含む発光素子基板を含むカラー表示装置。
９．１〜７のいずれかに記載の色変換基板と、前記色変換基板の青色カラーフィルタ層及び蛍光変換層に対向する、青色発光成分を含む発光素子を含むカラー表示装置。
１０．基板上に、第一の発光素子と、青色カラーフィルタ層とを、この順に形成した第一画素と、第二の発光素子と、第一の蛍光変換層とを、この順に形成した第二画素と、第三の発光素子と、第二の蛍光変換層とを、この順に形成した第三画素と、を少なくとも有し、前記第一の蛍光変換層と前記第二の蛍光変換層が、青色カラーフィルタ層により分離されているカラー表示装置。
１１．前記発光素子がアクティブ駆動される８〜１０のいずれかに記載のカラー表示装置。
１２．透光性基板上に、複数の青色カラーフィルタ層を形成し、前記複数の青色カラーフィルタ層の間に、印刷法にて選択的に、複数の蛍光変換層を形成する１〜７のいずれかに記載の色変換基板の製造法。
１３．前記印刷法が、スクリーン印刷法、インクジェット法、又はノズルジェット法である１２記載の色変換基板の製造法。
本発明によれば、高精細な色変換基板及び色再現性の高いカラー表示装置が提供できる。
本発明によれば、色変換基板を低コストで製造できる方法を提供できる。
以下、本発明の色変換基板及びカラー表示装置を図面を参照して説明する。図面において同一の部材には同一の符号を付してその説明は省略する。
実施形態１
図１は、本発明に係る色変換基板の一実施形態を示す概略断面図である。
色変換基板１は、透光性基板１０上に、青色カラーフィルタ層１２ａ，１２ｂ、緑色蛍光変換層１４及び赤色蛍光変換層１６を有し、青色カラーフィルタ層１２ｂが緑色蛍光変換層１４及び赤色蛍光変換層１６を分離している。また、青色カラーフィルタ層１２ａが青色画素を、緑色蛍光変換層１４が緑色画素を、赤色蛍光変換層が赤色画素を形成し得る。図中において、ｈは青色カラーフィルタ層１２ａ，１２ｂの膜厚を示し、ｗは蛍光変換層を分離する青色カラーフィルタ層１２ｂの幅を示す。尚、図１には緑色蛍光変換層１４と赤色蛍光変換層１６がそれぞれ１つのみ図示しているが、青色カラーフィルタ層１２ａ、緑色蛍光変換層１４、青色カラーフィルタ層１２ｂ及び赤色蛍光変換層１６をパターン状に複数繰り返して形成してもよい。他の図も同様である。
例えば、発光素子（図示せず）として青色発光素子を用いた場合、発光素子からの青色光は、青色カラーフィルタ層（青色画素）を透過することによって、より色純度の高い青色光を得ることができる。また、緑色蛍光変換層（緑色画素）は、発光素子からの青色光を吸収して緑色の蛍光を発する。同様に、赤色蛍光変換層（赤色画素）は、発光素子からの青色光を吸収して赤色の蛍光を発する。
本実施形態では、青色カラーフィルタ層１２ｂが緑色蛍光変換層１４及び赤色蛍光変換層１６を分離しているので、緑色蛍光変換層１４から発した等方向な緑色蛍光及び赤色蛍光変換層１６から発した等方向な赤色蛍光は、青色カラーフィルタ層１２で遮断され、隣接する蛍光変換層に混じり込むこと及び隣接する蛍光変換層を励起することはできない。
尚、青色カラーフィルタ層１２ａは蛍光層ではないので、等方向に光を放射しない。従って、青色カラーフィルタ層１２ａを透過する青色光が、隣接する緑色変換層１４及び赤色変換層１６に混じり込むことは、ほとんど無視できる。その結果、混じり込みのない３原色を表示できることから、カラー表示装置とした際に色再現性の高いフルカラー表示が可能となる。
本実施形態の青色カラーフィルタ層１２ａ，１２ｂは、黒色の遮光層（ブラックマトリクス）に比べて、紫外線領域（３００〜４００ｎｍ）の光を多く透過するので、フォトリソグラフィー法によるパターニング加工が容易である。従って、より厚膜（ｈが大きい）かつ高精細（ｗが小さい）の青色カラーフィルタ層１２ａ，１２ｂが形成できる。
このような高精細の青色カラーフィルタ層１２ｂにより、蛍光変換層１４，１６を分離できるので、高精細な色変換基板及びカラー表示装置が得られる。
本発明では、層形成を１回行うだけで、蛍光変換層１４，１６を分離する層１２ｂ（隔壁、バンクとも言う）を含む複数の青色カラーフィルタ層１２ａ，１２ｂを同時に形成することができる。従って、色変換基板を形成する工程が簡略化し、製造コスト低減することが可能となる。
尚、本実施形態では、青色の発光素子を用いて、青色カラーフィルタ層、緑色蛍光変換層、赤色蛍光変換層からなる色変換部材について説明したが、青色発光素子を用いて、青色カラーフィルタ層、黄色蛍光変換層、マゼンタ色蛍光変換層から色変換部材を構成することもできる。また、青色の発光素子は、青色成分だけでなく緑色成分等他の色の成分も含むことができる。
実施形態２
図２は、本発明に係る色変換基板の他の実施形態を示す概略断面図である。
この色変換基板２では、上述した実施形態１の色変換基板１において、青色カラーフィルタ層１２ａ、緑色蛍光変換層１４及び赤色蛍光変換層１６のそれぞれの間にブラックマトリクス２０が設けられている。ブラックマトリクス２０を形成することにより、外光の入射及び反射を低減できるので、カラー表示装置とした際のコントラスト及び視野角特性等の視認性を向上させることができる。上記ブラックマトリクス２０は、遮光性を維持しつつ、薄膜化したものが好ましい。
尚、ブラックマトリクス２０は、青色カラーフィルタ層１２ａ、緑色蛍光変換層１４及び赤色蛍光変換層１６のそれぞれの間に介在していればよく、図２（ａ）に示すように、透光性基板１０上に形成してもよく、図２（ｂ）に示すように、透光性基板１０の反対側に形成してもよい。また、図２（ｃ）に示すように交互に形成してもよい。
実施形態３
図３は、本発明に係る色変換基板の他の実施形態を示す概略断面図である。
この色変換基板３では、図３（ａ）に示すように、上述した実施形態１の色変換基板１において、緑色蛍光変換層１４及び透光性基板１０の間、及び赤色蛍光変換層１６及び透光性基板１２の間にカラーフィルタ３０を形成している。カラーフィルタ３０を形成することにより、外光による蛍光変換層１４，１６の発光を抑制することができるので、カラー表示装置とした際のコントラストが高まる。また、外に取出す蛍光変換層１４，１６が発する蛍光の色純度を向上させることができる。図３（ｂ）に示すように、さらにブラックマトリクス２０を形成してもよい。
実施形態４
図４は、本発明に係るカラー表示装置の一実施形態を示す概略断面図である。
このカラー表示装置４は、支持基板４０上に発光素子５０が形成されている発光素子基板１００と、実施形態１の色変換基板１からなり、発光素子５０と、青色カラーフィルタ層１２ａ、緑色蛍光変換層１４及び赤色蛍光変換層１６が対向するように配置されている。
具体的には、発光素子基板１００は、支持基板４０上に、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）６０、層間絶縁膜７０、下部電極５２、発光媒体５４、上部電極５６、バリア膜８０がこの順に形成されている。ここで、下部電極５２、発光媒体５４、上部電極５６から発光素子５０が構成される。
発光素子基板１００と色変換基板１は、接着層９０により、接着され、封止されている。
カラー表示装置４は、対向する発光素子５０及び青色カラーフィルタ層１２ａが青色画素を形成し、同様に、対向する発光素子及５０及び緑色蛍光変換層１４が緑色画素、対向する発光素子５０及び赤色蛍光変換層１６が赤色画素を形成する。尚、本実施形態の青、緑、赤色画素の発光素子は、全て同じであるが、必要に応じて各画素の発光素子を変えてもよい。
本実施形態のようにトップエミッションタイプとすることで、発光素子５０が色変換基板１から受ける影響（基板表面の凹凸、色変換基板からの水分、モノマー）を低減することができる。
また、トップエミッションタイプでは、ＴＦＴ６０を光取出し側（色変換基板１）と反対の支持基板４０上に配置しているので、配置が容易であり、開口率を大きくすることができる。従って、カラー表示装置４の発光輝度を高くすることができる。
実施形態５
図５は、本発明に係るカラー表示装置の他の実施形態を示す概略断面図である。
カラー表示装置５は、色変換基板１上に平坦化層９２、バリア層８０、下部電極５２、層間絶縁膜７０、発光媒体５４、上部電極５６、がこの順に形成されている。
本実施形態のようにボトムエミッションタイプとすることで、発光素子５０と色変換基板１の位置合わせが容易となる。また、基板が１枚でよいので、カラー表示装置５を薄型、軽量化できる。
実施形態６
図６は、本発明に係るカラー表示装置の他の実施形態を示す概略断面図である。
カラー表示装置６では、発光素子基板１００のバリア層８０に直接、青色カラーフィルタ層１２ａ，１２ｂ、緑色蛍光変換層１４及び赤色蛍光変換層１８が配置されている点で、カラー表示装置４と異なる。
本実施形態のようにトップエミッションタイプとすることで、発光素子５０と、青色カラーフィルタ層１２ａ及び蛍光変換層１４，１６が接近するので、位置合わせが容易となり、発光素子５０の光を効率よく青色カラーフィルタ層１２ａ及び蛍光変換１４、１６に取り込ませることができる。また、基板が１枚でよいので、カラー表示装置を薄型、軽量化できる。
さらに、ＴＦＴ６０の配置が容易になるとともに、ＴＦＴ６０の反対側から発光を取り出すことができるので、画素の開口率を大きくすることができ、カラー表示装置６の発光輝度を高くすることができる。
上記カラー表示装置４〜６の発光素子５０は、好ましくはアクティブ駆動される。各発光素子をアクティブ駆動することで、低電圧で、発光素子に負荷を与えず、大画面、高精細のカラー表示装置が得られる。
以下、本実施形態の各部材について説明する。
１．色変換基板
色変換基板は、透光性基板、青色カラーフィルタ層、蛍光変換層さらに必要に応じて、ブラックマトリクス、カラーフィルタ等から構成される。
（１）透光性基板
本発明に用いられる透光性基板は、有機ＥＬ表示装置を支持する基板であり、４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視領域の光の透過率が５０％以上で、平滑な基板が好ましい。具体的には、ガラス板、ポリマー板等が挙げられる。ガラス板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英等を挙げることができる。また、ポリマー板としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリサルフォン等を挙げることができる。
（２）青色カラーフィルタ層
本発明に用いられる青色カラーフィルタ層は、色変換基板（又は得られるカラー表示装置）の青色画素部分及び蛍光変換層間に配置される。
青色画素部分の青色カラーフィルタ層は、通常、４００〜５００ｎｍ（青領域）の光の透過率のピークが５０％以上であり、５００ｎｍ以上の光の透過率が５０％以下未満である。また、発光素子の光の青領域の光を選択的に透過して、青色発光の色純度を高める機能がある。
蛍光変換層を分離する青色カラーフィルタ層の側面の透過率は、好ましくは蛍光変換層間で、波長５００ｎｍ以上で５０％以下であり、より好ましくは、３０％以下、さらに好ましくは２０％以下である。
５００ｎｍ以上は、緑色、赤色蛍光の波長領域であり、５０％以下の透過率であることで、一層、蛍光が混じり込むことを抑制できる。
青色カラーフィルタ層は、感光性樹脂から形成され、フォトリソ工程の露光工程（３００〜４５０ｎｍの光）で十分感光させることができるので、厚膜、高精細の青色カラーフィルタ層を得ることが容易となる。
蛍光変換層間に配置される青色カラーフィルタ層のアスペクト比（高さ／幅）は、好ましくは１／２（０．５）〜１０／１（１０）、より好ましくは２／３（０．６７）〜５／１（５）である。アスペクト比が、１／２（０．５）未満だと、高精細化、高開口率のメリットが得られず、１０／１（１０）を超えると安定性が悪くなる恐れがある。
蛍光変換層間に配置される青色カラーフィルタ層の幅は、好ましくは１μｍ〜５０μｍ、より好ましくは５μｍ〜３０μｍである。幅が１μｍ未満では、安定性が悪くなり、５０μｍを超えると、高精細化、高開口率のメリットが得られない恐れがある。
膜厚については、前記好ましいアスペクト比と幅から、好適な膜厚が自動的に算出される。具体的には、０．５μｍ〜５００μｍとなる。
蛍光変換層間に配置される複数の青色カラーフィルタ層の表面形状は格子状でもストライプ状でもよいが、色配置の自由度から、好ましくは格子状である。また、断面形状は、通常は矩形状であるが、逆台形状、又はＴ文字状であってもよい。
青色カラーフィルタ層の材料としては、フォトリソグラフィー法が適用できる感光性樹脂を選ぶことができる。例えば、アクリル酸系、メタクリル酸系、ポリケイ皮酸ビニル系、環ゴム系等の反応性ビニル基を有する光硬化型レジスト材料が挙げられる。これらのレジスト材料は、液状でもフィルム（ドライフィルム）のいずれでもよい。
また、青色の各種色素、染料、顔料等の微粒子を含むことができる。例えば、銅フタロシアニン系顔料、インダンスロン系顔料、インドフェノール系顔料、シアニン系顔料、ジオキサジン系顔料等の一種単独又は二種類以上の組み合わせが挙げられる。
これらの色素、染料、顔料と、感光性樹脂との混合比率は、青色画素に求められる特性（青色色度、効率）と、隣接する蛍光変換層からの光の遮断、蛍光変換層の膜厚とのバランス（埋め込み可能、平坦性）によって、決められる。
（３）蛍光変換層
蛍光変換層とは、発光素子から発せられる光から、より長波長の光を有する成分を含む光に変換する機能を有する層である。例えば、発光素子の発する光のうち、青色光の成分（波長が４００ｎｍ〜５００ｎｍの領域）が、蛍光変換層に吸収されることによって、より波長の長い緑色又は赤色の光に変換する。
蛍光変換層は、少なくとも、発光素子から入射する光の波長を変換する蛍光体を含み、必要に応じて、バインダー樹脂内に分散してもよい。
蛍光体としては、一般に使用される蛍光色素等の有機蛍光体及び無機蛍光体が使用できる。
有機蛍光体のうち、また、発光素子の青色、青緑色又は白色の光を緑色発光に変換する場合の蛍光体については、例えば、２，３，５，６−１Ｈ，４Ｈ−テトラヒドロ−８−トリフロルメチルキノリジノ（９，９ａ，１−ｇｈ）クマリン（クマリン１５３）、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′−ベンズイミダゾリル）−７−Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノクマリン（クマリン７）等のクマリン色素、その他クマリン色素系染料であるベーシックイエロー５１、また、ソルベントイエロー１１、ソルベントイエロー１１６等のナフタルイミド色素を挙げることができる。
また、発光素子の青色から緑色又は白色の光を、橙色から赤色までの発光に変換する場合の蛍光色素については、例えば、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチルリル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ）等のシアニン系色素、１−エチル−２−（４−（ｐ−ジメチルアミノフェニル）−１，３−ブタジエニル）−ピリジニウム−パ−クロレート（ピリジン１）等のピリジン系色素、ローダミンＢ、ローダミン６Ｇ、ベーシックバイオレッド１１等のローダミン系色素、その他にオキサジン系色素等が挙げられる。
さらに、各種染料（直接染料、酸性染料、塩基性染料、分散染料等）も蛍光性があれば蛍光体として選択することが可能である。
また、蛍光体をポリメタクリル酸エステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル酢酸ビニル共重合体、アルキッド樹脂、芳香族スルホンアミド樹脂、ユリア樹脂、メラニン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂等の顔料樹脂中にあらかじめ練り込んで顔料化したものでもよい。
無機蛍光体としては、金属化合物等の無機化合物からなり、可視光を吸収し、吸収した光よりも長い蛍光を発するものを用いることができる。蛍光体表面には、後述するバインダー樹脂への分散性向上のため、例えば、長鎖アルキル基や燐酸等の有機物で表面を修飾してあってもよい。無機蛍光体を使用することによって、蛍光体層の耐久性をより向上することができる。具体的には、以下のナノクリスタル蛍光体がさらに透明性が高く、変換効率の高い蛍光変換層が得られるので好ましい。
（ａ）金属酸化物に遷移金属イオンをドープしたナノクリスタル蛍光体
Ｙ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、ＺｎＯ、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｚｎ２ＳｉＯ４等の金属酸化物に、Ｅｕ２＋、Ｅｕ３＋、Ｃｅ３＋、Ｔｂ３＋等の、可視光を吸収する遷移金属イオンをドープしたもの。
（ｂ）金属カルコゲナイド物に遷移金属イオンをドープしたナノクリスタル蛍光体
ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ等の金属カルコゲナイド化物に、Ｅｕ２＋、Ｅｕ３＋、Ｃｅ３＋、Ｔｂ３＋、Ｃｕ２＋等の可視光を吸収する遷移金属イオンをドープしたもの。ＳやＳｅ等が、後述するバインダー樹脂の反応成分により引き抜かれることを防止するため、シリカ等の金属酸化物や有機物等で表面修飾してもよい。
（ｃ）半導体のバンドギャップを利用し、可視光を吸収、発光するナノクリスタル蛍光体
ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＩｎＰ等の半導体ナノクリスタル。これらは、特表２００２−５１０８６６号公報等の文献で知られているように、粒径をナノサイズ化することにより、バンドギャップを制御し、その結果、吸収−蛍光波長を変えることができる。ＳやＳｅ等が、後述するバインダー樹脂の反応成分により引き抜かれることを防止するため、シリカ等の金属酸化物や有機物等で表面修飾してもよい。
例えば、ＣｄＳｅ微粒子の表面を、ＺｎＳのような、よりバンドギャップエネルギーの高い半導体材料のシェルで被覆してもよい。これにより中心微粒子内に発生する電子の閉じ込め効果を発現しやすくなる。
尚、上記のナノクリスタル蛍光体は、一種単独で使用してもよく、また、二種以上を組み合わせて使用してもよい。
以上のナノクリスタル蛍光体の中では、半導体ナノクリスタルが、吸収効率が高いので、一層変換効率の高い蛍光変換層が得られる。また、半導体ナノクリスタルの粒径分布を制御することにより、蛍光波長の半値幅が小さくなる（蛍光スペクトルがシャープになる：好ましくは半値幅が５０ｎｍ以下）ので、隣接層への蛍光の混じりこみが抑制されるだけでなく、色再現性がより優れたカラー表示装置が得られる。
バインダー樹脂は、透明な（可視光における光透過率が５０％以上）材料が好ましい。例えば、ポリアルキルメタクリレート、ポリアクリレート、アルキルメタクリレート／メタクリル酸共重合体、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等の透明樹脂（高分子）が挙げられる。
また、蛍光体層を平面的に分離配置するために、フォトリソグラフィー法が適用できる感光性樹脂も選ばれる。例えば、アクリル酸系、メタクリル酸系、ポリケイ皮酸ビニル系、環ゴム系等の反応性ビニル基を有する光硬化型レジスト材料が挙げられる。また、印刷法を用いる場合には、透明な樹脂を用いた印刷インキ（メジウム）が選ばれる。例えば、ポリ塩化ビニル樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、マレイン酸樹脂、ポリアミド樹脂のモノマー、オリゴマー、ポリマーまた、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等の熱可塑型又は熱硬化型の透明樹脂を用いることができる。
蛍光変換層は、蛍光体、バインダー樹脂及び適当な溶剤を、混合、分散又は可溶化させて液状物とし、当該液状物を基板等の上に、スピンコート、ロールコート、キャスト法等の方法で成膜し、その後、フォトリソグラフィー法で所望の蛍光変換層をパターニングにて青色カラーフィルタ層間に埋め込むことができる。
ただし、本発明では、液状物を、印刷法、特にスクリーン印刷法、インクジェット法、ノズルジェット法で、選択的に所望の青色カラーフィルタ層間に埋め込むのが好ましい。このとき、青色カラーフィルタ層の上面及び／又は側面は、フッ素（ＣＦ４）プラズマ処理や、フッ素含有界面活性剤、樹脂、光触媒層によるフッ素コーティングを行って、埋め込まれる蛍光変換層の材料（塗液）に対する接触角を大きく（３０°以上）し、埋めこまれる蛍光変換層の盛り上がりや、へこみを抑制して、蛍光変換層表面を平坦化できるので、より好ましい。
印刷法を用いる場合、選択した部分のみに蛍光変換層を埋め込むので、蛍光変換層の材料の使用効率が高い。フォトリソ法では、全面に蛍光変換層の材料を塗布し、選択した部分を露光して残し、それ以外の部分は、廃棄されるので、材料の使用効率が低い。３色（赤、青、緑）にて等サイズで画素を形成する場合には、本製造法では、フォトリソ法に比べて、約３倍の使用効率である。
蛍光変換層の厚さは、発光素子の光を十分に受光（吸収）するとともに、蛍光変換の機能を妨げるものでなければ、特に制限されるものではないが、前記青色カラーフィルタ層の膜厚を越えないことが好ましく、０．４μｍ〜４９９μｍとすることが好ましく、５μｍ〜１００μｍとするのがより好ましい。
（４）カラーフィルタ
カラーフィルタは、蛍光変換層の励起光を遮断かつ、蛍光を透過するものである。このようなカラーフィルタを色変換基板の蛍光変換層と透光性基板の間（又は蛍光変換層からの光取り出し側）に配置することにより、外光による蛍光変換層の発光を抑制することで、得られるカラー表示装置のコントラストを向上させることができる。さらに、蛍光変換層からの蛍光色の色純度も向上させることができる。
カラーフィルタについて、その材料は特に制限されるものではないが、例えば、染料、顔料及び樹脂からなるもの、又は染料、顔料のみからなるものが挙げられる。染料、顔料及び樹脂からなるカラーフィルタには、染料、顔料をバインダー樹脂中に溶解又は分散させた固形状態のものを挙げられる。
カラーフィルタに用いる染料、顔料については、好ましくはペリレン、イソインドリン、シアニン、アゾ、オキサジン、フタロシアニン、キナクリドン、アントラキノン、ジケトピロロ−ピロール等が挙げられる。
尚、このようなカラーフィルタ材料は、上述した蛍光変換層に含まれてもよい。これにより、蛍光変換層に、発光素子からの光を変換する機能とともに、色純度を向上するカラーフィルタの機能を付与することができるので、構成が簡単になる。
カラーフィルタの形成方法は、前記蛍光変換層と同様である。膜厚は、前記蛍光変換層と同様でもよいが、薄膜化することが、カラー表示の均一化のため好ましい。例えば１０ｎｍ〜５μｍ、好ましくは１００ｎｍ〜２μｍである。
（５）ブラックマトリクス
ブラックマトリクスは、色変換基板の各画素にまたがった位置に配置される。さらに青色カラーフィルタ層又は蛍光変換層の上下両方にブラックマトリクスが存在してもよい。ブラックマトリクスを形成することにより、外光からの光の入射、反射を低減できるので、カラー表示装置のコントラストを向上させることができる。
ブラックマトリクスは、感光性樹脂中に遮光材料が含まれており、感光性樹脂の感光領域（通常３００〜４５０ｎｍ）に遮光材料が通常吸収を有しており、フォトリソ工程の露光工程で十分感光させることができないので、厚膜、高精細化が困難である。また、厚膜の金属材料によるブラックマトリクスの場合には、厚膜の金属層を精度よくエッチングするのは困難である。よって、ブラックマトリクスのパターニング精度は低く粗いパターン（アスペクト比：膜厚／幅＝１／２が限度）にならざるを得ないので、高精細の色変換基板、ひいては高精細のカラー表示装置を得ることが難しい。従って、本発明のブラックマトリクスの膜厚は好ましくは１０ｎｍ〜５μｍ、より好ましくは１００ｎｍ〜２μｍであり、遮光性を維持しつつ、薄膜化すること好ましい。
ブラックマトリクスの表面形状は格子状でもストライプ状でもよいが、カラー表示装置のコントラストをより向上させるには、格子状がより好ましい。
ブラックマトリクスの透過率は、可視領域、即ち波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視領域における光において、好ましくは１０％以下であり、さらに好ましくは１％以下である。
次に、ブラックマトリクスの材料としては、例えば以下の金属及び黒色色素を挙げることができる。金属の種類としては、Ａｇ，Ａｌ，Ａｕ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｇｅ，Ｉｎ，Ｋ，Ｍｇ，Ｂａ，Ｎａ，Ｎｉ，Ｐｂ，Ｐｔ，Ｓｉ，Ｓｎ，Ｗ，Ｚｎ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｔａ，ステンレス等の一種以上の金属が挙げられる。また、上記金属の酸化物、窒化物、硫化物、硝酸塩、硫酸塩等を用いてもよく、必要に応じて炭素が含有されていてもよい。
黒色色素としては、カーボンブラック、チタンブラック、アニリンブラック、前記カラーフィルタ色素を混合して黒色化したものが挙げられる。これらの黒色色素、又は前記金属材料を蛍光変換層で用いたバインダー樹脂中に溶解、又は分散させた固体状態とし、蛍光変換層と同様な方法（好ましくはフォトリソ法）でパターニングして青色カラーフィルタ層及び蛍光変換層の下部及び／又は上部の各層にまたがった位置にブラックマトリクスのパターンを形成できる。
上記材料は、スパタリング法、蒸着法、ＣＶＤ法、イオンプレーティング法、電析法、電気メッキ法、化学メッキ法等の方法により、青色カラーフィルタ層及び蛍光変換層の下部及び／又は上部に成膜され、フォトリソグラフィー法等によりパターニングを行って、ブラックマトリクスのパターンを形成することができる。
２．発光素子基板
（１）発光素子
発光素子としては、可視光を発光するものが使用でき、例えば、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子、無機ＥＬ素子、半導体発光ダイオード、蛍光表示管が使用できる。この中で、光取り出し側に透明電極を用いたＥＬ素子、具体的には、光反射電極と、発光媒体（発光層を含む）と、この発光媒体をはさむように光反射電極と対向する透明電極を含む有機ＥＬ素子及び無機ＥＬ素子が好ましい。特に、有機ＥＬ素子は、低電圧で、高輝度の発光素子が得られるので好ましい。
以下、発光素子は、有機ＥＬ素子を例に説明する。
通常、有機ＥＬ基板は基板と有機ＥＬ素子から構成され、有機ＥＬ素子は発光媒体と、これを挟持する上部電極及び下部電極とにより構成されている。
（２）支持基板
有機ＥＬ表示装置における支持基板は、有機ＥＬ素子等を支持するための部材であり、好ましくは機械強度や寸法安定性に優れている基板である。
このような支持基板の材料としては、例えば、ガラス板、金属板、セラミックス板又はプラスチック板（例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂）等を挙げることができる。
また、これら材料からなる支持基板は、有機ＥＬ表示装置内への水分の侵入を防ぐため、さらに無機膜を形成したり、フッ素樹脂を塗布したりして、防湿処理や疎水性処理を施してあることが好ましい。
特に、発光媒体への水分又は酸素の侵入を避けるため、好ましくは支持基板における含水率及び水蒸気又は酸素のガス透過係数を小さくする。具体的には、支持基板の含水率を好ましくは０．０００１重量％以下の値とし、かつ、水蒸気又は酸素透過係数を１×１０−１３ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ２・ｓｅｃ．ｃｍＨｇ以下の値とする。
尚、支持基板と反対側からＥＬ発光を取り出す場合には、支持基板は必ずしも透明性を有する必要はない。
（３）発光媒体
発光媒体は、電子と正孔とが再結合してＥＬ発光が可能な有機発光層を含む媒体である。
発光媒体の厚さについては特に制限はないが、例えば、厚さを５ｎｍ〜５μｍの範囲内の値とすることが好ましい。発光媒体の厚さが５ｎｍ未満となると、発光輝度や耐久性が低下する場合があり、一方、発光媒体の厚さが５μｍを超えると、印加電圧の値が高くなるためである。従って、より好ましくは発光媒体の厚さを１０ｎｍ〜３μｍの範囲内の値とし、さらに好ましくは２０ｎｍ〜１μｍの範囲内の値である。
この発光媒体は、例えば、陽極上に以下の（ａ）〜（ｇ）のいずれかに示す各層を積層して構成することができる。
（ａ）有機発光層
（ｂ）正孔注入層／有機発光層
（ｃ）有機発光層／電子注入層
（ｄ）正孔注入層／有機発光層／電子注入層
（ｅ）有機半導体層／有機発光層
（ｆ）有機半導体層／電子障壁層／有機発光層
（ｇ）正孔注入層／有機発光層／付着改善層
尚、上記（ａ）〜（ｇ）の構成のうち、（ｄ）の構成が、より高い発光輝度が得られ、耐久性にも優れているので特に好ましい。
（ｉ）有機発光層
有機発光層の発光材料としては、例えば、ｐ−クオーターフェニル誘導体、ｐ−クィンクフェニル誘導体、ベンゾジアゾール系化合物、ベンゾイミダゾール系化合物、ベンゾオキサゾール系化合物、金属キレート化オキシノイド化合物、オキサジアゾール系化合物、スチリルベンゼン系化合物、ジスチリルピラジン誘導体、ブタジエン系化合物、ナフタルイミド化合物、ペリレン誘導体、アルダジン誘導体、ピラジリン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、ピロロピロール誘導体、スチリルアミン誘導体、クマリン系化合物、芳香族ジメチリディン系化合物、８−キノリノール誘導体を配位子とする金属錯体、ポリフェニル系化合物等の一種単独又は二種以上の組合せが挙げられる。
また、これら有機発光材料のうち、芳香族ジメチリディン系化合物としての、４，４−ビス（２，２−ジ−ｔ−ブチルフェニルビニル）ビフェニル（ＤＴＢＰＢＢｉと略記する。）や４，４−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉと略記する。）及びこれらの誘導体がより好ましい。
さらに、ジスチリルアリーレン骨格等を有する有機発光材料をホスト材料とし、当該ホスト材料に、ドーパントとしての青色から赤色までの強い蛍光色素、例えばクマリン系材料、又はホストと同様の蛍光色素をドープした材料を併用することも好適である。より具体的にはホスト材料として、好ましくは上述したＤＰＶＢｉ等を用い、ドーパントとして、好ましくはＮ，Ｎ−ジフェニルアミノベンゼン（ＤＰＡＶＢと略記する。）等を用いる。
（ii）正孔注入層
また、発光媒体における正孔注入層には、１×１０４〜１×１０６Ｖ／ｃｍの範囲の電圧を印加した場合に測定される正孔移動度が１×１０−６ｃｍ２／Ｖ・秒以上であって、イオン化エネルギーが５．５ｅＶ以下である化合物を使用することが好ましい。このような正孔注入層を設けることにより、有機発光層への正孔注入が良好となり、高い発光輝度が得られ、また低電圧駆動が可能となる。
このような正孔注入層の構成材料としては、具体的に、ポルフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物、スチルアミン化合物、芳香族ジメチリディン系化合物、縮合芳香族環化合物、例えば、４，４−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（ＮＰＤと略記する。）や、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡと略記する。）等の有機化合物が挙がられる。
また、正孔注入層の構成材料として、ｐ型−Ｓｉやｐ型−ＳｉＣ等の無機化合物を使用することも好ましい。
尚、上述した正孔注入層と、陽極層との間、又は上述した正孔注入層と、有機発光層との間に、導電率が１×１０−１０Ｓ／ｃｍ以上の有機半導体層を設けることも好ましい。このような有機半導体層を設けることにより、さらに有機発光層への正孔注入がより良好となる。
（iii）電子注入層
また、発光媒体における電子注入層には、１×１０４〜１×１０６Ｖ／ｃｍの範囲の電圧を印加した場合に測定される電子移動度が１×１０−６ｃｍ２／Ｖ・秒以上であって、イオン化エネルギーが５．５ｅＶを超える化合物を使用することが好ましい。このような電子注入層を設けることにより、有機発光層への電子注入が良好となり、高い発光輝度が得られ、また、低電圧駆動が可能となる。
このような電子注入層の構成材料としては、具体的に、８−ヒドロキシキノリンの金属錯体（Ａｌキレート：Ａｌｑ）、この誘導体又はオキサジアゾール誘導体が挙げられる。
（iv）付着改善層
発光媒体における付着改善層は、上記電子注入層の一形態とみなすことができる。即ち、電子注入層のうち、特に陰極との接着性が良好な材料からなる層であり、８−ヒドロキシキノリンの金属錯体又はその誘導体等から構成することが好ましい。
尚、上述した電子注入層に接して、導電率が１×１０−１０Ｓ／ｃｍ以上の有機半導体層を設けることも好ましい。このような有機半導体層を設けることにより、さらに有機発光層への電子注入性が良好となる。
（４）上部電極
上部電極は、有機ＥＬ基板の構成に応じて、陽極層又は陰極層に該当する。陽極層に該当する場合には、正孔の注入を容易にするため、仕事関数の大きい材料、例えば、４．０ｅＶ以上の材料を使用することが好ましい。また、陰極層に該当する場合、電子の注入を容易にするため、仕事関数の小さい材料、例えば４．０ｅＶ未満の材料を使用することが好ましい。また、上部電極を介して光を取り出す場合、上部電極は透明性を有する必要がある。
陰極層の材料としては、例えば、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、セシウム、マグネシウム、リチウム、マグネシウム−銀合金、アルミニウム、酸化アルミニウム、アルミニウム−リチウム合金、インジウム、希土類金属、これら金属と発光媒体材料との混合物、及び、これらの金属と電子注入層材料との混合物等からなる電極材料を一種単独、又は、二種以上組み合わせて使用することが好ましい。
尚、透明性を損なわない範囲で上部電極の低抵抗化を図るため、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、インジウム銅（ＣｕＩｎ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の透明電極を陰極層上に積層したり、Ｐｔ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｔａ、Ａｌ等の金属を一種単独、又は、二種以上組合せて陰極層に添加することも好ましい。
また、上部電極として、光透過性金属膜、非縮体の半導体、有機導電体、半導体性炭素化合物等からなる群から選択される少なくとも一つの構成材料から選択することができる。例えば、有機導電体としては、導電性共役ポリマー、酸化剤添加ポリマー、還元剤添加ポリマー、酸化剤添加低分子又は還元剤添加低分子であることが好ましい。
尚、有機導電体に添加する酸化剤としては、ルイス酸、例えば塩化鉄、塩化アンチモン、塩化アルミニウム等が挙げられる。また、同様に、有機導電体に添加する還元剤としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ化合物、アルカリ土類化合物又は希土類等が挙げられる。さらに、導電性共役ポリマーとしてはポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ルイス酸添加アミン化合物等が挙げられる。
また、非縮体の半導体としては、例えば、酸化物、窒化物又はカルコゲナイド化合物であることが好ましい。
また、炭素化合物としては、例えば、非晶質炭素、グラファイト又はダイヤモンドライク炭素であることが好ましい。
さらに、無機半導体としては、例えば、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳＳｅ，ＭｇＳ、ＭｇＳＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ又はＣｄＳＳｅであることが好ましい。
上部電極の厚さは、面抵抗等を考慮して定めることが好ましい。例えば、上部電極の厚さを５０ｎｍ〜５０００ｎｍの範囲内の値とするのが好ましく、より好ましくは１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の値とするのがよい。この理由は、上部電極の厚さをこのような範囲内の値とすることにより、均一な厚さ分布や、ＥＬ発光において６０％以上の光透過率が得られるとともに、上部電極の面抵抗を１５Ω／□以下の値、好ましくは１０Ω／□以下の値とすることができるためである。
（５）下部電極
下部電極は、有機ＥＬ表示装置の構成に応じて、陰極層又は陽極層に該当する。陽極層に該当する場合、例えば、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、インジウム銅（ＣｕＩｎ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化アンチモン（Ｓｂ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ４、Ｓｂ２Ｏ５）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）等の一種単独、又は、二種以上の組合せが挙げられる。
尚、上部電極の側から発光を取り出す場合、下部電極の材料については必ずしも透明性を有する必要はない。むしろ、一つの好ましい形態として、光吸収性の導電材料から形成するとよい。このように構成すれば、有機ＥＬ表示装置の表示コントラストをより向上させることができる。また、その場合の好ましい光吸収性の導電材料としては、半導体性の炭素材料、有色性の有機化合物、又は、前述した還元剤及び酸化剤の組合せの他、有色性の導電性酸化物（例えば、ＶＯＸ、ＭｏＯＸ、ＷＯＸ等の遷移金属酸化物）が挙げられる。
一方、反射性の材料から形成してもよい。このように構成すれば、有機ＥＬ表示装置の発光を効率よく取り出すことができる。その場合の好ましい光反射性の材料としては、上記ブラックマトリクスで例示した金属材料及び酸化チタン、酸化マグネシウム、硫酸マグネシウム等の高屈折率材料が挙げられる。
下部電極の厚さについても、上部電極と同様に特に制限されるものではないが、例えば、１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内の値とするのが好ましく、より好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲内の値である。
（６）層間絶縁膜（平坦化層も含む）
有機ＥＬカラー表示装置における層間絶縁膜は、発光媒体の近傍又は周辺に設けられる。そして、層間絶縁膜は、有機ＥＬ表示装置全体としての高精細化、下部電極と上部電極との短絡防止に用いられる。また、ＴＦＴにより有機ＥＬを駆動する場合、層間絶縁膜は、ＴＦＴを保護し、下部電極を平坦面に成膜するための下地としても用いられる。
本発明では、画素ごとに分離配置して設けられた電極どうしの間を埋めるように、層間絶縁膜を設けている。即ち、層間絶縁膜は、画素どうしの境界に沿って設けられている。
層間絶縁膜の材料としては、通常、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素化ポリイミド樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、メラミン樹脂、環状ポリオレフィン、ノボラック樹脂、ポリケイ皮酸ビニル、環化ゴム、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン、フェノール樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、マレイン酸樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げられる。
また、層間絶縁膜を無機酸化物から構成する場合、好ましい無機酸化物として、酸化ケイ素（ＳｉＯ２又はＳｉＯＸ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３又はＡｌＯＸ）、酸化チタン（ＴｉＯ３又はＴｉＯＸ）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３又はＹＯＸ）、酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ２又はＧｅＯＸ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、ホウ酸（Ｂ２Ｏ３）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化鉛（ＰｂＯ）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）、酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ２Ｏ）等を挙げることができる。
尚、上記の無機化合物中のｘは、１≦ｘ≦３の範囲内の値である。
また、層間絶縁膜に耐熱性が要求される場合には、好ましくはアクリル樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素化ポリイミド、環状ポリオレフィン、エポキシ樹脂、無機酸化物を使用する。
尚、これら層間絶縁膜は、有機質の場合、感光性基を導入してフォトリソグラフィー法で所望のパターンに加工するか、印刷手法によって所望のパターンに形成することができる。
厚さは、表示の精細度、有機ＥＬと組み合わせられる他の部材の凹凸にもよるが、好ましくは、１０ｎｍ〜１ｍｍの範囲内の値である。その理由は、このように構成することにより、ＴＦＴ又は下部電極パターン等の凹凸を十分に平坦化できるためである。より好ましくは１００ｎｍ〜１００μｍの範囲内の値であり、さらに好ましくは１００ｎｍ〜１０μｍの範囲内の値である。
（７）バリア膜
有機ＥＬ基板上には、さらにバリア膜を配置することが好ましい。有機ＥＬは、水分、酸素で劣化しやすいので、バリア膜により、これらを遮断する。
具体的には、ＳｉＯ２、ＳｉＯｘ、ＳｉＯｘＮｙ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＯｘＮｙ、ＴｉＯ２、ＴｉＯｘ、ＳｉＡｌＯｘＮｙ、ＴｉＡｌＯｘ、ＴｉＡｌＯｘＮｙ、ＳｉＴｉＯｘ、ＳｉＴｉＯｘＮｙ等の透明無機物が好ましい。
このような透明無機物を用いる場合には、有機ＥＬを劣化させないように、低温（１００℃以下）で、成膜速度を遅くして成膜するのが好ましく、具体的にはスパッタリング、蒸着、ＣＶＤ等の方法が好ましい。
また、これらの透明無機物は、非晶質（アモルファス）であることが、水分、酸素、低分子モノマー等の遮断効果が高く、有機ＥＬ素子の劣化を制御するので好ましい。
このようなバリア膜は、好ましくは厚さを１０ｎｍ〜１ｍｍとする。バリア膜の厚さが１０ｎｍ未満となると、水分や酸素の透過量が大きくなる場合があり、一方、バリア膜の厚さが１ｍｍを超えると、全体として膜厚が厚くなり薄型化できない場合があるためである。このような理由から、より好ましくは１０ｎｍ〜１００μｍである。
３．接着層
接着層は、有機ＥＬ基板と色変換基板を貼り合せる層である。表示部周辺部に配置しても、全面に配置してもよい。
具体的には、紫外線硬化型樹脂や、可視光硬化型樹脂、熱硬化型樹脂又はそれらを用いた接着剤から構成すると好ましい。これらの具体例としては、ラックストラックＬＣＲ０２７８や、０２４２Ｄ（いずれも東亜合成（株）製）、ＴＢ３１１３（エポキシ系：スリーボンド（株）製）、ベネフィックスＶＬ（アクリル系：アーデル（株）製）等の市販品が挙げられる。
実施例１
（１）ＴＦＴ基板の作製
図７（ａ）〜（ｉ）は、ポリシリコンＴＦＴの形成工程を示す図である。また、図８は、ポリシリコンＴＦＴを含む電気スイッチ接続構造を示す回路図であり、図９はポリシリコンＴＦＴを含む電気スイッチ接続構造を示す平面透視図である。
まず、１１２ｍｍ×１４３ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板２０１（ＯＡ２ガラス、日本電気硝子（株）製）上に、減圧ＣＶＤ（Ｌｏｗ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ， ＬＰＣＶＤ）等の手法により、α−Ｓｉ層２０２を積層した（図７（ａ））。次に、ＫｒＦ（２４８ｎｍ）レーザ等のエキシマーレーザをα−Ｓｉ層２０２に照射して、アニール結晶化を行い、ポリシリコンとした（図７（ｂ））。このポリシリコンを、フォトリソグラフィーにより、アイランド状にパターン化した（図７（ｃ））。得られたアイランド化ポリシリコン２０３及び基板２０１の表面に、絶縁ゲート材料２０４を化学蒸着（ＣＶＤ）等により積層して、ゲート酸化物絶縁層２０４とした（図７（ｄ））。次に、ゲート電極２０５を、蒸着又はスパッタリングで成膜して形成し（図７（ｅ））、ゲート電極２０５をパターニングするとともに、陽極酸化を行った（図７（ｆ）〜（ｈ））。さらに、イオンドーピング（イオン注入）により、ドーピング領域を形成し、それにより活性層を形成して、ソース２０６及びドレイン２０７とし、ポリシリコンＴＦＴを形成した（図７（ｉ））。この際、ゲート電極２０５（及び図８の走査電極２２１、コンデンサ２２８の底部電極）をＡｌ、ＴＦＴのソース２０６及びドレイン２０７をｎ＋型とした。
次に、得られた活性層上に、層間絶縁膜（ＳｉＯ２）を５００ｎｍの膜厚でＣＲＣＶＤ法にて形成した後、信号電極線２２２及び共通電極線２２３、コンデンサ上部電極（Ａｌ）の形成と、第２のトランジスタ（Ｔｒ２）２２７のソース電極と共通電極との連結、第１のトランジスタ（Ｔｒ１）２２６のドレインと信号電極との連結を行った（図８、図９）。各ＴＦＴと各電極の連結は、適宜、層間絶縁膜ＳｉＯ２を弗酸によるウエットエッチングにより開口して行った。
次に、ＡｌとＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）を順次、スパッタリングにより、それぞれ２０００Å、１３００Åで成膜した。この基板上にポジ型レジスト（ＨＰＲ２０４：富士フィルムアーチ製）をスピンコートし、１００μｍ×３２０μｍのドット状のパターンになるようなフォトマスクを介して、紫外線露光し、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムヒドロキシド）の現像液で現像し、１３０℃でベークし、レジストパターンを得た。
次に、５％蓚酸からなるＩＺＯエッチャントにて、露出している部分のＩＺＯをエッチングし、次に燐酸／酢酸／硝酸の混酸水溶液にて、Ａｌをエッチングした。次に、レジストをエタノールアミンを主成分とする剥離液（１０６：東京応化工業製）で処理して、Ａｌ／ＩＺＯパターン（下部電極：陽極）を得た。
この際、Ｔｒ２ ２２７と下部電極２０１が開口部Ｘを介して接続された（図９）。
次に、第二の層間絶縁膜として、黒色のネガ型レジスト（Ｖ２５９ＢＫ：新日鉄化学社製）をスピンコートし、紫外線露光し、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムヒドロキシド）の現像液で現像した。次に、２２０℃でベークして、Ａｌ／ＩＺＯのエッジを被覆した（膜厚１μｍ、ＩＺＯの開口部が９０μｍ×３１０μｍ）有機膜の層間絶縁膜を形成した（図示せず）。
（２）有機ＥＬ素子の作製
このようにして得られた層間絶縁膜付き基板を純水及びイソプロピルアルコール中で超音波洗浄し、Ａｉｒブローにて乾燥後、ＵＶ洗浄した。
次に、ＴＦＴ基板を、有機蒸着装置（日本真空技術製）に移動し、基板ホルダーに基板を固定した。尚、予め、それぞれのモリブテン製の加熱ボートに、正孔注入材料として、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（ＮＰＤ）、発光材料のホストとして、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）、ドーパントとして、１，４−ビス［４−（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノスチリルベンゼン）］（ＤＰＡＶＢ）、電子注入材料及び陰極として、トリス（８−キノリノール）アルミニウム（Ａｌｑ）とＬｉをそれぞれ仕込み、さらに陰極の取出し電極としてＩＺＯ（前出）ターゲットを別のスパッタリング槽に装着した。
その後、真空槽を５×１０−７ｔｏｒｒまで減圧にしたのち、以下の順序で正孔注入層から陰極まで途中で真空を破らず一回の真空引きで順次積層した。
まず、正孔注入層としては、ＭＴＤＡＴＡを蒸着速度０．１〜０．３ｎｍ／秒、膜厚６０ｎｍ及び、ＮＰＤを蒸着速度０．１〜０．３ｎｍ／秒、膜厚２０ｎｍ、発光層としては、ＤＰＶＢｉとＤＰＡＶＢをそれぞれ蒸着速度０．１〜０．３ｎｍ／秒、蒸着速度０．０３〜０．０５ｎｍ／秒を共蒸着して膜厚５０ｎｍ、電子注入層としては、Ａｌｑを蒸着速度０．１〜０．３ｎｍ／秒、膜厚２０ｎｍ、さらに、陰極として、ＡｌｑとＬｉをそれぞれ蒸着速度０．１〜０．３ｎｍ／秒、０．００５ｎｍ／秒で共蒸着し、膜厚を２０ｎｍとした。
次に、基板をスパッタリング槽に移動し、陰極の取り出し電極としてＩＺＯを、成膜速度０．１〜０．３ｎｍ／秒で、膜厚２００ｎｍとし、有機ＥＬ素子を作製した。
（３）バリア膜の作製と有機ＥＬ基板の完成
次に、バリア膜として、有機ＥＬ素子のＩＺＯ電極上に透明無機膜としてＳｉＯｘＮｙ（Ｏ／Ｏ＋Ｎ＝５０％：Ａｔｏｍｉｃ ｒａｔｉｏ）を低温ＣＶＤにより２００ｎｍの厚さで成膜した。これにより、有機ＥＬ基板を得た。
（４）色変換基板の作製
１０２ｍｍ×１３３ｍｍ×１．１ｍｍの支持基板（透光性基板）（ＯＡ２ガラス：日本電気硝子社製）上に、ブラックマトリクスの材料として、Ｖ２５９ＢＫ（新日鉄化学社製）をスピンコートし、格子状のパターンになるようなフォトマスクを介して紫外線露光し、２％炭酸ナトリウム水溶液で現像後、２００℃でベークして、ブラックマトリクス（膜厚１．０μｍ）のパターンを形成した。ここで、ブラックマトリクスは、波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視領域における光の透過率が１％以下であった。また、格子状パターンのライン幅は３０μｍであり、開口部分は８０μｍ×３００μｍである（開口率は６６％）。
次に、緑色カラーフィルタの材料として、Ｖ２５９Ｇ（新日鉄化学社製）をスピンコートし、長方形（１００μｍライン、２３０μｍギャップ）のストライプパターンが３２０本得られるようなフォトマスクを介して、紫外線露光し、２％炭酸ナトリウム水溶液で現像後、２００℃でベークして、緑色カラーフィルタ（膜厚１．５μｍ）のパターンを形成した。
次に、赤色カラーフィルタの材料として、Ｖ２５９Ｒ（新日鉄化学社製）をスピンコートし、長方形（１００μｍライン、２３０μｍギャップ）のストライプパターンが３２０本得られるようなフォトマスクを介して、紫外線露光し、２％炭酸ナトリウム水溶液で現像後、２００℃でベークして、緑色カラーフィルタに隣接した赤色カラーフィルタ（膜厚１．５μｍ）のパターンを形成した。
次に、青色カラーフィルタ層の材料として３重量％（対固形分）の銅フタロシアニン顔料（ピグメントブルー１５：６）とジオキサジンバイオレット顔料（ピグメントバイオレット２３）０．３重量％（対固形分）をＶＰＡ２０４／Ｐ５．４−２（新日鉄化学社製）に分散した。このインキを、前記基板上にスピンコートし、ストライプ状の青色画素部と蛍光変換層を分離する層（隔壁、バンクとも言う）を同時に形成できるようなフォトマスクを介して、紫外線露光し、２％炭酸ナトリウム水溶液で現像後、２００℃でベークして、青色カラーフィルタ層を形成した。
ここで、青色画素部を含む層のライン幅１３０μｍ、蛍光変換層を分離する層のライン幅は２０μｍであり、膜厚は、１５μｍであった。蛍光変換層に隣接する青色カラーフィルタ層の側面の透過率が、蛍光変換層間で、５００ｎｍ以上で２０％以下であった。
ここで、青色カラーフィルタ層の画素部の透過率及び膜厚と、蛍光変換層を分離する層のライン幅にて、蛍光変換層に隣接する青色カラーフィルタ層の側面の透過率が、算出される。即ち、透過率を吸光度に換算し、膜厚で比例計算した後、透過率に換算される。
次に、緑色蛍光変換層の材料として、ＣｕドープされたＺｎＳｅナノクリスタルを、J.Am.Chem.Soc.,2005,127,17586を参考にして合成した。次に、このナノクリスタルを、２０重量％（対固形分）になるようにＶ２５９ＰＡ（新日鉄化学社製）に分散し、圧電素子型インクジェット装置により、青色カラーフィルタ層の間に吐出させ、紫外線露光し、２００℃でベークして、緑色蛍光変換層を青色カラーフィルタ層の間に埋め込んだ。膜厚は１３μｍであった。
次に、赤色蛍光層の材料として、ＩｎＰ／ＺｎＳ半導体ナノクリスタルをJ.Am.Chem.Soc.,2005,127,11364を参考にして合成した。次に、このナノクリスタルを、２０重量％（対固形分）になるようにＶ２５９ＰＡ（新日鉄化学社製）に分散し、圧電素子型インクジェット装置により、別の青色カラーフィルタ層の間に吐出させ、紫外線露光し、２００℃でベークして、赤色蛍光変換層を青色カラーフィルタ層の間に埋め込んだ。膜厚は１３μｍであった。
このようにして、色変換基板を得た。
（５）上下基板の貼合わせ
作製した色変換基板の全面に、光熱硬化型接着剤（スリーボンド社製ＴＢ３１１３）を塗布し、有機ＥＬ基板を、有機ＥＬ素子の発光が色変換基板の蛍光色変換層又は青色カラーフィルタ層（画素部分）が受光するように位置合わせして、色変換基板側から露光後、８０℃で加熱して貼り合わせ、有機ＥＬカラー表示装置を得た。
（６）有機ＥＬ表示装置の特性評価
この有機カラーＥＬ表示装置の下部電極（ＩＺＯ／Ａｌ）と上部電極取り出し（ＩＺＯ）にＤＣ７Ｖの電圧を印加（下部電極：（＋）、上部電極：（−））したところ、各電極の交差部分（画素）が発光した。
色彩色差計（ＣＳ１００，ミノルタ製）にて、発光色度を測定したところ、青色ＣＦ部（青色画素分）のＣＩＥ色度座標は、Ｘ＝０．１３、Ｙ＝０．０８、緑色蛍光変換層／緑色カラーフィルタ部（緑色画素）のＣＩＥ色度座標は、Ｘ＝０．２０、Ｙ＝０．６９、赤色蛍光体層／赤色カラーフィルタ部（赤色画素）のＣＩＥ色度座標は、Ｘ＝０．６７、Ｙ＝０．３３であり、ＮＴＳＣ比は９９％で、高い色再現性を有するカラー表示装置が得られた。
比較例１（ブラックマトリクスの分離層）
実施例１において、青色カラーフィルタ層からなる分離層のかわりに、ブラックマトリクスを膜厚１５μｍにして、遮光層（新日鉄化学社製Ｖ２５９ＢＫ）を形成しようとしたが、紫外線が十分透過せず、ライン幅２０μｍのブラックマトリクスのパターン形成が不可能であり、実施例１と同じ精細度の色変換基板及びカラー表示装置を形成することはできなかった。
比較例２（透明な分離層）
実施例１において、青色カラーフィルタ層からなる分離層のかわりに透明な分離層を形成した。即ち、赤色カラーフィルタ形成後、透明な分離層（隔壁又はバンク）の材料として、ＶＰＡ２０４／Ｐ５．４−２（新日鉄化学社製）を、基板上にスピンコートし、ストライプ状の分離層を形成できるようなフォトマスクを介して、紫外線露光し、２％炭酸ナトリウム水溶液で現像後、２００℃でベークして、透明な分離層を形成した。
ここで、蛍光変換層を分離する層のライン幅は２０μｍであり、膜厚は、１５μｍであった。
次に、青色カラーフィルタ層の材料として３重量％（対固形分）の銅フタロシアニン顔料（ピグメントブルー１５：６）とジオキサジンバイオレット顔料（ピグメントバイオレット２３）０．３重量％（対固形分）をＶＰＡ２０４／Ｐ５．４−２（新日鉄化学社製）に分散した。このインキを、前記基板上にスピンコートし、ストライプ状の青色画素部が形成できるようなフォトマスクを介して、紫外線露光し、２％炭酸ナトリウム水溶液で現像後、２００℃でベークして、分離層の間に青色カラーフィルタ層を形成した。
以下、実施例１と同様に色変換基板及びカラー表示装置を作製した。色変換基板を作製するにあたり、実施例１よりも、透明な分離層を形成する工程が増えている。
この有機カラーＥＬ表示装置の下部電極（ＩＺＯ／Ａｌ）と上部電極取り出し（ＩＺＯ）にＤＣ７Ｖの電圧を印加（下部電極：（＋）、上部電極：（−））したところ、各電極の交差部分（画素）が発光した。
色彩色差計（ＣＳ１００，ミノルタ製）にて、発光色度を測定したところ、青色ＣＦ部（青色画素分）のＣＩＥ色度座標は、Ｘ＝０．１３、Ｙ＝０．０８、緑色蛍光変換層／緑色カラーフィルタ部（緑色画素）のＣＩＥ色度座標は、Ｘ＝０．２３、Ｙ＝０．６６、赤色蛍光体層／赤色カラーフィルタ部（赤色画素）のＣＩＥ色度座標は、Ｘ＝０．６７、Ｙ＝０．３３であり、ＮＴＳＣ比は９１％で、実施例１より色再現性が低下したカラー表示装置が得られた。これは、緑色蛍光変換層を発光させた時に、側面方向に緑色光が透明な分離層を透過して赤色変換層を励起し、赤色蛍光変換層からの赤色発光が混じり込んだためと考えられる。
本発明の色変換基板を用いたカラー表示装置は、民生用又は産業用ディスプレイ、例えば、携帯表示端末用ディスプレイ、カーナビゲーションやインパネ等の車載ディスプレイ、ＯＡ（オフィス・オートメーション）用パーソナルコンピュータ、ＴＶ（テレビ受像器）、又はＦＡ（ファクトリー・オートメーション）用表示機器等に用いられる。特に、薄型、平面のモノカラー、マルチカラー又はフルカラーディスプレイ等に用いられる。
本発明に係る色変換基板の一実施形態を示す概略断面図である。 本発明に係る色変換基板の他の実施形態を示す概略断面図である。 本発明に係る色変換基板の他の実施形態を示す概略断面図である。 本発明に係るカラー表示装置の一実施形態を示す概略断面図である。 本発明に係るカラー表示装置の他の実施形態を示す概略断面図である。 本発明に係るカラー表示装置の他の実施形態を示す概略断面図である。 ポリシリコンＴＦＴの形成工程を示す図である。 ポリシリコンＴＦＴを含む電気スイッチ接続構造を示す回路図である。 ポリシリコンＴＦＴを含む電気スイッチ接続構造を示す平面透視図である。
符号の説明
１，２，３ 色変換基板
４，５，６ カラー表示装置
１０ 透光性基板
１２ａ，１２ｂ 青色カラーフィルタ層
１４ 緑色蛍光変換層
１６ 赤色蛍光変換層
２０ ブラックマトリクス
３０ カラーフィルタ
４０ 支持基板
５０ 発光素子
５２ 下部電極
５４ 発光媒体
５６ 上部電極
６０ ＴＦＴ
７０ 層間絶縁膜
８０ バリア層
９０ 接着層
９２ 平坦化層
１００ 発光素子基板
Ｂ 青色画素
Ｇ 緑色画素
Ｒ 赤色画素

Claims (13)

  1. 透光性基板と、
    前記透光性基板上に、複数の青色カラーフィルタ層及び複数の蛍光変換層を含み、
    前記青色カラーフィルタ層の一部が、前記複数の蛍光変換層を分離している色変換基板。
  2. 前記複数の蛍光変換層が、緑色蛍光変換層と赤色蛍光変換層である請求項１記載の色変換基板。
  3. 前記蛍光変換層を分離する青色カラーフィルタ層の蛍光変換層間の光透過率が、波長５００ｎｍ以上で５０％以下である請求項１又は２に記載の色変換基板。
  4. 青色カラーフィルタ層及び蛍光変換層のそれぞれの間にブラックマトリクスが設けられている請求項１〜３のいずれかに記載の色変換基板。
  5. 前記蛍光変換層及び透光性基板の間に、蛍光変換層の励起光を遮断し、前記蛍光変換層が発する蛍光を透過するカラーフィルタを有する請求項１〜４のいずれかに記載の色変換基板。
  6. 前記蛍光変換層が、ナノクリスタル蛍光体を含む請求項１〜５のいずれかに記載の色変換基板。
  7. 前記ナノクリスタル蛍光体が、半導体ナノクリスタルである請求項６記載の色変換基板。
  8. 請求項１〜７のいずれかに記載の色変換基板と、
    前記色変換基板に対向する、青色発光成分を含む発光素子基板を含むカラー表示装置。
  9. 請求項１〜７のいずれかに記載の色変換基板と、
    前記色変換基板の青色カラーフィルタ層及び蛍光変換層に対向する、青色発光成分を含む発光素子を含むカラー表示装置。
  10. 基板上に、
    第一の発光素子と、青色カラーフィルタ層とを、この順に形成した第一画素と、
    第二の発光素子と、第一の蛍光変換層とを、この順に形成した第二画素と、
    第三の発光素子と、第二の蛍光変換層とを、この順に形成した第三画素と、を少なくとも有し、
    前記第一の蛍光変換層と前記第二の蛍光変換層が、青色カラーフィルタ層により分離されているカラー表示装置。
  11. 前記発光素子がアクティブ駆動される請求項８〜１０のいずれかに記載のカラー表示装置。
  12. 透光性基板上に、複数の青色カラーフィルタ層を形成し、
    前記複数の青色カラーフィルタ層の間に、印刷法にて選択的に、複数の蛍光変換層を形成する請求項１〜７のいずれかに記載の色変換基板の製造法。
  13. 前記印刷法が、スクリーン印刷法、インクジェット法、又はノズルジェット法である請求項１２記載の色変換基板の製造法。
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