JP2000111721A

JP2000111721A - カラーフィルターおよび有機多色発光表示素子

Info

Publication number: JP2000111721A
Application number: JP27814698A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Kanno; 敏之管野; Yoshimasa Tomiuchi; 芳昌富内; Goji Kawaguchi; 剛司川口
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1998-09-30
Filing date: 1998-09-30
Publication date: 2000-04-21
Anticipated expiration: 2018-09-30
Also published as: GB9922027D0; GB2344346A; JP3674819B2

Abstract

(57)【要約】【課題】透明性、密着性、耐熱・水・薬品性、高硬度
性、平滑性、後工程での生産に優れ、しかも色変換パタ
ーン層への影響のない保護層を有するカラーフィルター
およびこれを具備する有機多色発光表示素子を提供す
る。【解決手段】透明な支持基板と、該支持基板上に配置
され、色素を含有する樹脂膜をパターン化して形成され
たパターン層と、該支持基板および該パターン層を被覆
して、透明かつ平坦に成膜された保護層と、該保護層上
に形成された透明電極とを備えたカラーフィルターにお
いて、前記保護層が、水酸基、カルボキシル基またはア
ミノ基を有する放射線および／または熱重合性のモノマ
ー、オリゴマーおよび／またはポリマーを含む重合性成
分（ａ）と、金属含有化合物（ｂ）とが混合され湿式法
で成膜された後、放射線および／または熱による架橋型
重合反応により形成されてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高精細、耐環境性
および生産性に優れた多色表示を可能とするカラーフィ
ルターおよび該カラーフィルターを具備する有機多色発
光表示素子に関する。詳しくは、イメージセンサー、パ
ーソナルコンピューター、ワードプロセッサー、テレ
ビ、ファクシミリ、オーディオ、ビデオ、カーナビゲー
ション、電機卓上計算機、電話機、携帯端末機および産
業用の計器類等の表示用のカラーフィルターおよび該カ
ラーフィルターを具備する有機多色発光表示素子に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、情報の多様化が進んでいる。その
中で固体撮像素子をはじめ情報分野における表示デバイ
スには「美、軽、薄、優」が求められ、さらに低消費電
力、高速応答へ向けて活発な研究開発が進められてい
る。特に、高精細なフルカラー化への表示デバイスの考
案が広くなさている。

【０００３】固体撮像素子におけるカラー画像用素子
や、１９８０年当初に開発された液晶表示デバイスが実
用化されてから、これら素子をフルカラー化する上で、
図１に示すようなカラーフィルターは不可欠な部材であ
る。図１に示すカラーフィルターでは、支持基板１上に
色分解パターン層２が設けられ、さらにその上に保護層
４と透明電極３とが設けられている。

【０００４】このカラーフィルターには、カラードッ
トの高精細、高透過、高コントラスト化、ブラックマ
トリックスの高光学濃度と高精細化、耐久性、平坦
性、後の製造工程における耐薬品性、耐熱性、量産
性等の性能が要求される。

【０００５】かかるカラーフィルターの製造方法には、
染色法、顔料分散法、印刷法等がある。これらの
うち、の染色法は、ゼラチンに代表される染色可能な
レジストを各波長の染料で染色液中にて染色させること
から、精細な色と高透過率である特徴を有するが、耐光
性、耐熱性、耐薬品性および防湿性に劣る。また、の
顔料分散法は、アクリル樹脂に代表されるレジスト材に
フタロシアニン系（青、グリーン）、アントラキノン系
（赤）等の顔料を平均粒径０．１μｍ以下に微細化し
て、カラーレジストをパターン化する。そのために、染
色法に比べ耐性は良好であるが、光透過性に劣る。ま
た、露光の際に酸素遮断膜を使用することから工程がか
かることとともに、微細なパターン性能が若干落ちる。
さらに、の印刷法は簡便な方法ではあるが、表面性が
悪く、精細な色を出すことが困難であり、また微細なパ
ターン形成が得にくい。

【０００６】以上の方法等で形成された色変換パターン
層におけるラインパターンにおいて、保護層（保護膜）
として要求されるのは、着色材（染料、顔料）への影響（退色、色調変化等）
がないこと、パターンの変形を起こさないこと、パターン層と支持基板に密着性がよく、透明電極層を
はじめとした後の工程で形成された層とも密着性がよい
こと、透過率がよいこと（可視に吸収がないこと）、耐熱性、耐薬品性、耐水性等がよいこと、表面の平滑性がよく且つ硬度が高いこと、透明電極層等の後工程に耐えること、などの化学的、光学的、機械的な性能である。これらの
要求性能に対して、液晶用等の保護層として下記に挙げ
る材料が提案されている。

【０００７】即ち、ラインパターンの形状を維持し、色
素への化学的な影響が少なく、基板の絶縁化、平坦化、
あるいは発光素子の物理的、機械的な破壊を防止する保
護層形成材料としては、アクリル系樹脂（特開昭６０−
２１６３０７号）、エポキシ系樹脂（特開平４−９７１
０２号、特公平３−８６５２号）、ポリイミド系樹脂
（特開平１−２２９２０３号）、シリコーン系樹脂（特
開平６−１９２１６号、特開平８−２７９３９４号、特
開平９−４９９０２号）など多種多様なコート剤が提案
されている。

【０００８】しかし、上記材料は、膜を形成するために
紫外線照射や２００℃以上の高温での熱処理が必要であ
ることから、下地となる色分解パターン層の色素の特性
を低下させずに、高精細のパターンを維持し、端部段差
部を維持して高平坦化を図り、且つ後の製造工程に耐え
られる保護層を形成することは非常に困難であり、保護
層に対する上記要求性能および優れた量産性という課題
はいまだに十分な解決に至っていない。

【０００９】これまでは液晶表示素子等に対するカラー
フィルターやその保護層について説明してきたが、視野
角依存性、高速応答性等の特徴を有する素子として、１
９８０年の後半にタン（Ｔａｎｇ）らによって、有機分
子の薄膜積層構造を有し印加電圧１０Ｖにおいて１００
０ｃｄ／ｍ^２以上の高輝度が得られる積層型有機エレク
トロルミネッセンス（以下「有機ＥＬ」という）素子が
報告されてから（Appl. Phys.Lett.,51,913(1987)）、
有機ＥＬ素子は実用化に向けての研究が活発に行われ、
また有機高分子材料を用いた同様の素子も活発に開発が
進められている。その結果、有機ＥＬ素子に対するカラ
ーフィルターの研究開発も活発に行われるようになって
きた。

【００１０】有機ＥＬ素子は低電圧で高い電流密度が実
現できるため、無機ＥＬ素子やＬＥＤに比べて高い発光
輝度と発光効率が期待でき、さらに自発光型素子であ
る。したがって、有機ＥＬ素子を用いた多色発光表示素
子は、高輝度と高コントラスト、低電圧駆動と高い
発光効率、高解像度、高視野性、速い応答速度、
微細化とカラー化、軽さと薄さ等の優れた特徴を期
待でき、以上の点から「美、軽、薄、優」なフラットパ
ネルディスプレーへの応用が期待されている。

【００１１】有機ＥＬ発光素子の構成は、透明電極上に
有機高分子薄膜を積層する、代表的な積層構造をとり、
例えば、（１）陽極（透明電極）／有機発光層／陰極（電極）（２）陽極（透明電極）／正孔注入層／有機発光層／陰
極（電極）（３）陽極（透明電極）／有機発光層／電子注入層／陰
極（電極）（４）陽極（透明電極）／正孔注入層／有機発光層／電
子注入層／陰極（電極）などの層構成が挙げられ、かかる層構成は、特開平５−
２１１６３号、特開平５−１１４４８７号、特開平５−
９４８７６号、特開平５−９４８７７号、特開平５−１
２５３６０号、特開平５−１３４４３０号、特開平６−
２００２４２号、特開平６−２３４９６９号、特開平７
−１１２４５号、特開平７−１１２４６号、特開平７−
１４２１６８号、特開平７−２８２９７５号、特開平８
−２１３１７１号、特開平８−２２７２７６号、特開平
８−２３６２７３号、特開平８−２７９３９４号、特開
平８−３０２３４０号、特開平８−３１５９８１号、特
開平９−０２２７８２号、特開平９−１０２３９３号、
特開平９−１５３３９５号、特開平９−２０４９８３
号、特開平９−２０４９８４号、特開平９−２０４９８
５号、特開平９−２０９１２７号、特開平９−２３２０
７５号、特開平９−２７２８６４号、特開平９−２８３
２７９号、特開平９−２９３５８９号、特開平９−２９
８０９０号、特開平９−３０６６６６号、特開平９−３
０６６６８号、特開平９−３３０７９１号、特開平９−
３３０７９２号、特開平１０−０１２３７８号、特開平
１０−０１２３７９号、特開平１０−０１２３８０号、
特開平１０−０１２３８３号、特開平１０−０２２０７
２号、特開平１０−０２２０７６号、特開平１０−０３
９７９２号、特開平１０−０６９９８１号、特開平１０
−０８３８８９号、特開平１０−０９２５８３号、特開
平１０−１０６７４６号、特開平１０−１０６７５３
号、特開平１０−１２５４７１号、特開平１０−１２５
４７２号、特開平１０−１２５４７３号等の各公報に開
示された手法にて形成することができる。

【００１２】かかる有機ＥＬ素子の課題は、内部にキ
ャリアを有しない有機絶縁体からなるが故に外部から効
率よくキャリアを注入しなければいけないこと、注入
された正孔／電子キャリアの輸送効率の向上と再結合の
確率を高め発光効率の向上を図ること、有機薄膜材料
が熱、水分、ガス等による膜質の変化を防ぎ得、物理
的、化学的に安定で、形成された膜の界面、表面が平滑
であること、さらに重要な点として多色発光のカラー
バランス、高輝度と高発光効率を得ること、が必要であ
るということが挙げられる。

【００１３】しかし、今日では、既に東北パイオニア社
によって車搭載用の緑色モノクロ有機ＥＬディスプレイ
が１９９７年の１１月より製品化されており、今後は多
様化する社会のニーズに応えるべく、高速応答性、多色
表示、高精細なフルカラー表示として有機ＥＬ素子ディ
スプレイの実用化が急がれる。特に、高性能表示デバイ
スとしてかかせない性能は精細なカラー表示機能である
（機能材料、第１８巻、Ｎｏ．２、第９６頁以降参
照）。

【００１４】有機ＥＬ素子を用いた多色表示の方法とし
ては、三原色の有機ＥＬ素子を順次パターニングして
平面上に配設したもの、白色有機発光素子に三原色
（赤、緑、青）のカラーフィルターを設置したもの、
青色有機発光素子に、蛍光色素を利用した色変換フィル
ターを設置して、青色光をより長波長の蛍光（緑、赤）
へ色変換させて三原色を発光する方法（特開平３−１５
２８９７号、特開平５−２５８８６０号公報）、マイ
クロキャビティ方式、ＲＧＢ発光積層方式、電圧制
御方式等が提案されている。

【００１５】しかし、の三原色の有機ＥＬ素子を順次
パターニングして平面上に配設した場合、各有機ＥＬ素
子層のパターニングはフォトリソグラフィー法（以下
「フォトリソ法」と略す）で行われるため、繰り返し暴
露される現像工程によって素子自身の効率が大きく低下
する。また、工程的にも非常に複雑なものとなる等の理
由から、量産が困難である。さらに、各色の発光効率の
高い材料が得られておらず、特に赤色の発光効率が現状
では低いことから、実用化に至っていない。次に、の
方式は、プロセスが複雑であるという問題がある。ま
た、の方式は、表示品位や利用効率の点では理想的で
あるが、精細なパターンと駆動方式が現実的には困難で
ある。さらに、の方式は、電圧による色の変化の範囲
や階調表示等の面で多くの問題がある。以上の点を踏ま
えると、カラーフィルター方式のおよびの技術が現
実的で実用化が可能であるといえる。

【００１６】しかし、これらのうち、の白色有機発光
素子を利用したカラーフィルター方式では三原色の一色
の発光効率が３分の１に制限されてしまい、効率の面で
不利である。さらに、十分な輝度を安定して得られる白
色有機発光素子がいまだ得られていないのが現状であ
る。なお、かかるカラーフィルターは、上述の液晶用と
類似のタイプのものが使用可能であるが、後の製造工程
に耐えられ、且つ光学的、物理的、化学的、機械的に優
れた保護層が要求され、いまだに十分に実用に耐え得る
ものは得られていない。

【００１７】の色変換方式のカラーフィルターは、発
光素子の有機色は白色に限定されず、より輝度の高い有
機発光素子を光源に用いることができ、特に青色発光の
素子を用いた色変換方式では長波長への変換効率を６０
％以上得ることが可能となり、原理上最も効率的であ
る。この方式のカラーフィルターは、図２に示すように
なる。即ち、支持基板１上に色変換パターン層２が設け
られ、さらにその上に保護層４と透明電極３とが設けら
れている。

【００１８】この蛍光色素を利用したカラーフィルター
を設置して、青色光をより長波長の蛍光（緑、赤）へ色
変換させて三原色を発光する方法としては、有機ＥＬ素
子の発光域の光を吸収し、可視光域の蛍光を発光する蛍
光材料をフィルターに用いる色変換方式が提案されてい
る（特開平３−１５２８９７号、特開平５−２５８８６
０号）。かかる蛍光体層を設置する色変換方式の利点
は、蛍光体の吸収効率と蛍光効率の積で発光効率が決定
されるため、吸収効率と蛍光効率が高い蛍光体を使用す
れば、変換効率が非常に高い高効率な三原色発光が可能
となることである。以上の理由から、蛍光体層による色
変換を利用した三原色表示法が最も有利で実用化に近い
と期待されている。

【００１９】上記の色変換方式のカラーフィルターに
ついての課題は、上述した有機ＥＬ素子自体の課題と、
色変換効率の高い変換色素の開発や該色素の化学的、機
械的、物理的耐性に優れ、微細なパターン形成を可能と
し、且つ後の製造工程に対する耐性に優れたカラーフィ
ルターの開発である。

【００２０】より具体的には、色変換カラーフィルター
方式で多色発光表示素子化する場合、上述の液晶表示デ
バイスでもいえることであるが、特に、色変換カラーフ
ィルターと有機ＥＬ素子との間の距離が挙げられる。こ
の距離が広くなるに従い、隣接するピクセルの発光が漏
れ易くなるため、視野角特性は悪くなる。従って、色変
換パターン層と有機ＥＬ素子間の距離は短い程、視野角
特性が良好となる。このことから、本来は色変換パター
ン層の上面へ直接透明電極、および有機ＥＬ素子発光層
を形成することが光学的に望ましい。

【００２１】また、有機ＥＬ素子の発光を、目的の波長
の光に変換する色変換カラーフィルターは、変換目的で
使用される色変換色素が特定波長の光、水分、熱、有機
溶剤に非常に弱く、これらにより容易に機能を失活して
しまうことから、多色発光表示素子の構成およびカラー
フィルターの製作法には様々な制約を伴うことが挙げら
れる。

【００２２】色変換カラーフィルターに用いられる変換
色素には、例えば特開平８−７８１５８号、特開平８−
２２２３６９号、特開平８−２８６０３３号、特開平９
−１０６８８８号、特開平９−２０８９４４号、特開平
９−２４５５１１号、特開平９−３３０７９３号、特開
平１０−１２３７９号等の公報に開示されているローダ
ミン系、ピリジン系、オキサジン系、クマリン系色素、
シアニン系等の蛍光色素が使用される。

【００２３】上述したように、蛍光色素は、光、熱、あ
るいは有機溶剤の影響により、しばしば蛍光波長の変化
や消光を起こすことが知られている。また、光反応の際
に開始剤や反応性モノマーから発生するラジカル種やイ
オン種によっても脱色したり、消光を起こすことがある
（特開平７−２６８０１０号公報）。従って、色変換パ
ターン層の上面へ直接透明電極および有機ＥＬ素子発光
層を形成しようとした場合、透明電極のスパッタ工程で
生じる熱やプラズマ、あるいは透明電極パターニングの
際に使用する剥離液等により、色変換パターン層が容易
にその機能を消失してしまうという問題がある。

【００２４】かかる色変換パターン層は、上記色素に対
するマトリックス材料として高透明性で色素に対して化
学的な影響がないものが好ましく、例えば特開平８−２
２２３６９号公報に記載されているものを挙げることが
でき、またポリビニルアルコール系、ポリアクリレート
系、ポリアミド系、エポキシ系、ポリウレタン系等に代
表される、液晶用に用いられている樹脂系も用いられ
る。例えば、フォトリソ法が適用できる感光性樹脂とし
ては（メタ）アクリル系、ポリケイ皮酸系、環化ゴム系
等の反応性ビニル基を有するレジスト材料が挙げられ
る。また、無機蛍光体の場合と同様に、有機蛍光色素を
液状レジスト（感光性ポリマー）中に分散、可溶させ、
これをスピンコート法でパターニングする方法（特開平
５−１９８９２１号、特開平５−２５８８６０号公
報）、ロールコート法や印刷法等、上述のカラーフィル
ターの製造法の使用が容易に類推でき、またパターニン
グ法は上記印刷法やフォトリソ法等が用いられ、特にフ
ォトリソ法が高精細なパターニング法として好ましいと
いえる。

【００２５】しかし、上述のようにして色変換パターン
層を形成する場合、各色に対応する蛍光材料の変換性能
（効率／色調）の違いにより、所望の色調を得るために
は各色の色素層の膜厚が異なるという問題が生ずる。即
ち、図３に示すように透明基板１上の色変換パターン層
２に段差を生じる。この段差上へ直接透明電極３および
有機ＥＬ素子層を形成すると、上述したように、この色
変換パターン層の段差や色素の特性から後の製造工程に
おいて、電極の断線や変換色素およびパターニング形状
へのダメージ等をはじめ、光学的に有機発光層の膜厚ム
ラが発生し易くなり、カラーフィルターの機能性を低減
させるとともに、有機ＥＬ素子層の安定した発光が得ら
れなくなる。この結果、高精細な多色発光表示素子が得
られないという問題が生じる。

【００２６】以上の点から、色変換パターン層２上に直
接透明電極３を形成することは、非常に困難となる。故
に、色変換パターン層２と透明電極３との間に保護層４
を設けることが必要条件となり、発光特性、視野角特
性、色再現性、保存安定性、駆動安定性等の良好な多色
発光表示素子を実用化に導く上で重要な役割を担うこと
になる。

【００２７】かかる保護層に要求される特性としては、
上述の液晶用表示素子用として代表されるカラーフィル
ターの保護層に対する要求項目に加え、上述したように
変換色素には光、熱、溶剤等に対する制約があり、また
色変換パターン層に段差がある等の点から、特に下記の
性能がさらに要求される。

【００２８】即ち、（ｉ）蛍光体層のパターン侵食や機
能性の失活を起こさないこと、（ii）色変換パターン層
の段差を埋めることができ、視野角特性を良好に保つた
めに、できるだけ薄い膜厚（数μｍ程度）の成膜が可能
なこと、（iii）光透過性がよいこと、（iv）耐熱性が
あること、（ｖ）表面に突起等のない高平滑性であるこ
と、（vi）色変換パターン層および基板との密着性が良
好であること、（vii）耐薬品性に優れていること、（v
iii）防湿性に優れていること、（ix）残留モノマーや
溶剤などの脱ガスがないこと、（ｘ）ある程度の機械的
強度を備えていること、（xi）膜に異物の突起がないこ
と、（xii）後の製造工程に耐えること等が挙げられ
る。以上の特性を満たす保護層は、有機ＥＬ素子層から
の発光を減衰または散乱されずに効率よく色変換層に吸
収させることのできる透明であり、電気的に絶縁性を有
し、且つ色変換パターン層の膜厚段差（凹凸）を平坦化
するのみならず、外部からの光や薬品、溶剤等の化学的
要因や衝撃、積層等における応力等の物理的、機械的要
因から色変換パターン層を保護する役割を果たすことが
でき、色変換特性や有機発光素子の寿命安定性にも悪影
響を与えない多色発光表示素子の実用化が可能となる。

【００２９】この点について、以下に示す各種方法が提
案されているが、これらの要求特性の全てを満足する保
護層はいまだ実現されてはおらず、有機ＥＬ素子多色発
光、フルカラー化の大きな課題となっている。

【００３０】先ず、保護層の形成法には乾式法（スパッ
タ法、蒸着法、プラズマ法等）と湿式法（スピンコート
法、ロールコート法、キャスト法等）が考えられる。し
かし前者の方法ではシリカ、アルミナ、チタン等に代表
される無機材料からなる薄膜（特開平７−１０４１１４
号公報等）、またパリレン、ポリアミド等の高分子膜等
が挙げられるが、色変換パターン層に対して、熱による
色素への影響を防止し、且つ段差を均一に埋め、高平坦
化することが難しく、またプロセス的（生産性等）に難
がある等、基本的な多くの問題がある。

【００３１】これに対し、湿式法による成膜は数多く検
討されており、この保護層用の材料は上記材料をはじ
め、光硬化型樹脂および／または熱硬化型樹脂であり、
イミド変性シリコーン樹脂（特開平５−１３４１１２
号、特開平７−２１８７１７号、特開平７−３０６３１
１号公報等）、無機金属化合物（ＴｉＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、
ＳｉＯ_２等）をアクリル、ポリイミド、シリコーン樹脂
等中に分散させたもの（特開平５−１１９３０６号、特
開平７−１０４１１４号公報等）、紫外線硬化型樹脂と
してのエポキシ変性アクリレート樹脂（特開平７−４８
４２４号公報）、アクリレートモノマー／オリゴマー／
ポリマーの反応性ビニル基を有する樹脂、レジスト樹脂
（特開平６−３００９１０号、特開平７−１２８５１９
号、特開平８−２７９３９４号、特開平９−３３０７９
３号公報等）、ゾルーゲル法の無機化合物（月刊ディス
プレイ１９９７年、第３巻、第７号に記載、特開平８−
２７９３４号等公報）、フッ素系樹脂（特開平５−３６
４７５号、特開平９−３３０７９３号等公報）などが挙
げられ、また保護層の構成として色変換パターン層の上
面に絶縁性無機酸化膜を形成し、更に有機高分子からな
る公知の保護膜を形成する方法も提案されている（特開
平８−２７９３９４号公報）。しかし色変換パターン層
上に直接無機膜を形成することは上述したように熱衝撃
等による色素へのダメージとともに機械的応力がかか
り、パターンの変形を生じる可能性がある。更に、有機
高分子材料からなる保護層を順次設けることは熱または
光がさらに加わることで、さらなる色素へのダメージを
与えることになり、製造工程的にも多くの課題を含むこ
とになる。

【００３２】また、通常の液晶表示用やイメージセンサ
ー等のカラーフィルターの保護膜用の材料として、代表
的な光硬化型または熱硬化型あるいは併用型の（メタ）
アクリレート系およびエポキシ等の変性型樹脂では、極
性反応性ビニル基を有し、また開始剤から発生するラジ
カル種やイオン種によって、変換色素に対して失活等へ
の影響がある。即ち、用いられる蛍光色素は、光、とり
わけ強い紫外線光の照射によって、２量体化し、発色団
のπ共役が切断され、色素本来の蛍光への色変換が阻害
されることがある。このため、色変換膜の保護層に、光
硬化型の樹脂、特に紫外線硬化型の樹脂を使用する場
合、蛍光材料（色変換色素）へ悪影響を与えることがあ
り、成分、反応機構、紫外線強度を考慮する必要があ
る。

【００３３】さらに、２００℃を超える高温で硬化する
ようなポリイミドをはじめとする高温硬化樹脂の使用
は、色変換パターン層の蛍光色素とマトリクス材料との
兼ね合いから、熱により色変換特性が低下する。特性を
保持するためには２００℃以下での成膜が望ましく、２
００℃を超える高温で硬化するようなポリイミドをはじ
めとする高温硬化型樹脂の使用は、大きな問題を含んで
いる。

【００３４】さらにまた、蛍光体は光硬化型あるいは熱
硬化型樹脂のモノマー成分や溶剤によっても侵食される
ため、これらによっても解像度の低下、色変換効率の低
下等の不都合を生じる。

【００３５】一方、カラーフィルターの代表的なコート
方法のゾルーゲル法（月刊ディスプレイ１９９７年、第
３巻、第７号、第１１９頁等）を使用して、−Ｓｉ−Ｏ
−Ｓｉ−結合で立体的に架橋させた無機材料（ストレー
トシリコーン樹脂）をコートする方法は、優れた耐熱
性、耐候性、耐溶剤性、高硬度といった利点を有する。
そのため、耐熱性が一般の有機樹脂に比べて格段に優れ
ている。また、耐環境性においても、変色、チョーキン
グなどの塗膜の分解劣化の傾向が有機樹脂に比べ非常に
少ない。さらに、優れた撥水性、耐湿性、耐水性も示
す。かかるストレートシリコーン樹脂は、有効成分がシ
リコーンのみからなるもので、他のシリコーン製品と同
様に−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−結合を主鎖とし、メチル基など
のアルキル基、フェニル基などの芳香族基を側鎖に持つ
が、硬化後は非常に架橋密度の高い、三次元架橋構造を
形成し、固い皮膜を形成する等の利点を有する。しかし
ながら、この方法では、サブミクロンオーダーの膜厚し
かコートできず、厚さ数μｍもの蛍光体層をコートして
もその段差を埋めることができないために、均一で平滑
な保護層の形成を行うことができない。粘度を上げた
り、重ね塗りすることで、厚い膜を塗布成膜した場合に
は、応力変性に弱くなり、クラック等の破壊が発生し、
パターンに悪影響を及ぼすことになる。更に、この方法
は、完全硬化に２４０℃以上の焼成が必要であり、この
ような高温では蛍光材料を失活させるという不具合があ
る。

【００３６】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、保護
層を色変換パターン層上に形成するには多くの制約があ
り、色変換カラーフィルターの保護層は蛍光材料の特性
を低下させず、また保護層自体に異物の混入や膜の表面
欠陥、突起がないことが不可欠である。これらがある
と、ダークスポットと称する、表示欠陥を起こすことに
なる。いずれにしても、蛍光材料の特性の低下や表示欠
陥を全く伴わない保護層の材料や構成はいまだ見出され
ていないのが現状である。

【００３７】本発明は上述の問題に鑑みてなされたもの
であり、表示素子用／イメージセンサー用をはじめ、特
に高性能な多色発光表示素子としてのカラーフィルター
用の保護層として、透明性、密着性、耐熱・水・薬品
性、高硬度性、平滑性、後工程での生産に優れ、しかも
色変換パターン層への影響のない保護層を有するカラー
フィルターおよびこれを具備する有機多色発光表示素子
を提供することを目的とする。

【００３８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記多く
の課題を解決するために、カラーフィルターにおける変
換特性と有機発光ＥＬ素子の寿命安定性に悪影響を及ぼ
すことがないカラーフィルター用保護層について鋭意研
究した結果、かかる保護層として、特定の重合性化合物
と、特定の金属含有化合物とからなる重合生成物を用い
ることにより、上記目的を達成し得ることを見出し、本
発明を完成するに至った。

【００３９】即ち、本発明のカラーフィルターは、透明
な支持基板と、該支持基板上に配置され、色素を含有す
る樹脂膜をパターン化して形成されたパターン層と、該
支持基板および該パターン層を被覆して、透明かつ平坦
に成膜された保護層と、該保護層上に形成された透明電
極とを備えたカラーフィルターにおいて、前記保護層
が、水酸基、カルボキシル基またはアミノ基を有する放
射線および／または熱重合性のモノマー、オリゴマーお
よび／またはポリマーを含む重合性成分（ａ）と、金属
原子との間で形成された炭素数１〜１８のアルコキシ
ド、フェノキシド、アシレートまたはキレートからなる
金属含有化合物（ｂ）とが混合され湿式法で成膜された
後、放射線および／または熱による架橋型重合反応によ
り形成されてなることを特徴とするものである。

【００４０】前記放射線および／または熱重合性モノマ
ー、オリゴマーおよび／またはポリマーは、好ましくは
（メタ）アクリロイル基（メタクロイル基またはアクリ
ロイル基）を有し、また前記金属原子は、好ましくはＡ
ｌ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｎｉ、ＴｉおよびＣｕか
らなる群から選ばれる。また、前記金属含有化合物
（ｂ）は、好ましくは前記放射線および／または熱重合
性モノマー、オリゴマーおよび／またはポリマー１００
重量部に対して１〜１００重量部の範囲内で含まれる。
さらに、前記保護層は、ガラス転移温度が１４０℃以
上、膜厚が１５μｍ以下、表面の平坦化の凹凸が０．２
μｍ以下であることが好ましい。

【００４１】前記パターン層に含まれる色素の少なくと
も一部は、好ましくは色変換機能を有する色素からな
る。

【００４２】また、本発明は、カラーフィルター上に、
電荷を注入することにより発光する有機発光層を配設す
る有機エレクトロルミネッセンス素子を備え、該カラー
フィルターが前記有機発光層からの発光により多色発光
する有機多色発光表示素子において、該カラーフィルタ
ーとして本発明のカラーフィルターを具備することを特
徴とするものである。

【００４３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基づき実施
の具体的形態につき説明する。図１は、透明支持基板１
上に赤、緑、青の染料または顔料からなる色分解パター
ン層２を形成し、次いで保護層４と透明電極３とを順次
形成した、本発明の一実施の形態に係るカラーフィルタ
ーの断面図である。また、図２は、図１における色分解
パターン層２の代わりに色変換パターン層２を形成せし
めた他は同様にして得た、本発明の他の一実施形態に係
るカラーフィルターの断面図である。さらに、図３は、
図２に示す色変換パターン層２と透明支持基板１のみの
断面図である。さらにまた、図４は、上記カラーフィル
ター上に有機ＥＬ発光素子を積層した色変換方式の有機
ＥＬ表示デバイスの断面図の一例を示す。図４中、５は
有機ＥＬ素子用有機積層膜であり、下から正孔注入層、
正孔輸送層、有機発光層、電子注入層の順に積層されて
なり、その上に陰極電極６が設置されている。透明電極
３と保護層４との間にあるパシベーション膜７は単層コ
ートの場合は不要である。尚、図１に示す色分解パター
ン層とは、例えば、有機発光層からの発光色と色純度を
揃えるためのカラーフィルターのことであり、図２に示
す色変換パターン層とは有機発光層からの光を吸収して
発光し得る蛍光体層のことである。

【００４４】本発明においては、透明な支持基板１とそ
の支持基板上面に配設した染料または顔料からなる色分
解または色変換パターン層２上に、水酸基、カルボキシ
ル基またはアミノ基を含有する放射線重合性（紫外線ま
たは可視重合等）および／または熱重合性を有するモノ
マー、オリゴマーおよびポリマー成分を含有する重合性
成分（ａ）と、金属原子との間で形成された炭素数１〜
１８のアルコキシド、フェノキシド、アシレートまたは
キレートからなる金属含有化合物（ｂ）とが混合され湿
式法で成膜され、しかる後、放射線により、または熱に
より、あるいは両者により架橋型重合反応が行われ、保
護層４が形成される。この保護層４の膜厚は、好ましく
は１５μｍ以下であり、より好ましくは１〜１３μｍの
厚さに塗布形成することにより、上記課題を良好に解決
することができる。

【００４５】前記放射線および／または熱重合性モノマ
ー、オリゴマーおよび／またはポリマーが親水性を示す
水酸基、カルボキシル基またはアミノ基を含有すること
により、パターン層２、特には色変換パターン層に対し
不可侵の溶剤、代表的には水またはアルコール系溶剤に
可溶となり、成膜可能となる。また、これらと同じく当
該溶剤系に可溶で上記重合性成分（ａ）の水酸基、カル
ボキシル基またはアミノ基に対して脱アルコール縮合ま
たは水素結合の形成により高分子官能基と架橋反応作用
をおこす、上記金属含有化合物（ｂ）を重合性成分
（ａ）と混合することで、その後の熱重合反応におい
て、末端反応基、好ましくは（メタ）アクリロイル基を
重合反応させる。好ましくは、光反応による末端反応基
同士を先ず反応させ、その後、好ましくは８０〜１６０
℃、より好ましくは８５〜１５０℃、さらに好ましくは
９０〜１３０℃の熱を加え、上記金属含有化合物（ｂ）
によりさらに架橋反応させる。これにより膜の特性が一
段と優れるとともに、支持基板１とパターン層２との密
着性が向上する。

【００４６】上述のように、重合性成分（ａ）の官能基
（水酸基、カルボキシル基またはアミノ基）と上記の金
属含有化合物（ｂ）のアルコキシド、フェノキシド、ア
シレート、キレートと脱アルコール縮合反応による架橋
反応を併用することにより、保護層として要求される色
素パターン層に対する不可侵が達成され、光学的、化学
的、物理的、機械的耐性に加え、後工程における製造に
耐える優れた保護層を得ることができる。

【００４７】上記水酸基、カルボキシル基またはアミノ
基を有するモノマー成分としては、ビニルアルコール、
（メタ）アクリル酸、ヒドロキシエチルアクリレート、
Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリレート、（ポリ）
エチレングリコール（メタ）アクリレート、（ポリ）プ
ロピレングリコール（メタ）アクリレート等の多価アル
コールと（メタ）アクリル酸のエステル、フマル酸、マ
レイン酸のエステル等の重合物、ビスフェノールＡタイ
プまたはノボラックタイプからなるエポキシ系樹脂等が
挙げられる。

【００４８】以下に、本発明に使用可能な活性な官能基
を有し、且つ末端に（メタ）アクリロイル基を有する放
射線および／または熱重合可能な化合物の一例を示す。単官能化合物２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート２−ヒドロキシエチルアクリロイルホスフェート ε−カプロラクトン−β−ヒドロキシエチルアクリレー
トポリカプロラクトンアクリレートＮ，Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリレートＮ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアクリルアミドＮ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド商品名：Ｍ−５３００、５４００、５６００、５７００
等（東亜合成（株）製）アロニックスシリーズＭ−５３００、５４００、５６００、５７００等

【００４９】２官能化合物ポリウレタンジアクリレート商品名：Ｍ−２１５（東亜合成（株）製）ビスフェノールＡ−エピクロルヒドリン型エポキシジア
クリレートペンタエリスリトールジアクリレートモノステアレート脂環型エポキシジアクリレートエチレングリコールジグリシジルエーテルジ（メタ）ア
クリレートポリプロピレングルコールジグリシジルエーテルジアク
リレートフタル酸ジグリシジルエステルジアクリレート末端水酸基含有ポリブタジエンエポキシ付加物（ブロム化）ビスフェノールＡ型のエポキシジアクリレ
ートおよびノボラック型のポリマー商品名：リポキシ
シリーズ（昭和高分子（株））等

【００５０】３官能以上の化合物ペンタエリスリトールトリアクリレートトリメチロールプロパン、プロピレンオキサイド付加物
トリアクリレートジペンタエリスリトールペンタアクリレートグリセロールポリグリシジルエーテルポリアクリレート商品名：カラヤッドＰＥＴ−３０、−１０４０（日本化
薬（株）製）およびビームセットＥＭ−９０（荒川化学
（株）製）等

【００５１】これらの化合物は単独若しくは混合して使
用可能であり、混合した方が一般に膜特性としては良好
である。さらに他のモノマー、オリゴマー等とも併用し
てもよい。また、これらを重合または共重合させ、末端
反応基を有するオリゴマー、またはポリマーとして用い
てもよい。

【００５２】上述したように、従来の放射線重合型にお
ける極性モノマーは色素パターン層の色素を侵すが、本
発明に係る官能基（水酸基、カルボキシル基またはアミ
ノ基）が導入されることで、色変換パターン層に用いら
れる蛍光色素に対しても化学的に影響しないことがわか
った。

【００５３】更に、放射線および／または熱重合性成分
（ａ）としては、カチオン重合型の水酸基含有エポキシ
化合物やチオール化合物も有効である。

【００５４】ここで、上記重合性成分（ａ）中における
水酸基、カルボキシル基またはアミノ基を有するモノマ
ー、オリゴマーおよび／またはポリマー成分は、好まし
くは１０〜８０重量％、より好ましくは２０〜７０重量
％の範囲内とする。

【００５５】上記官能基を有する重合性成分（ａ）を用
いる場合、これら成分は色素パターン層の色素を侵すこ
とのない水やアルコール系の溶剤または混合溶剤等に容
易に溶解し、塗布が可能で良好な成膜性を示す。しか
し、これら成分が８０重量％を超えると上記親水性官能
基が残基として多く残り、当該官能基で架橋させても残
基として過剰となる。この結果、保護膜の親水性が高く
なり、耐性等に悪影響を及ぼすことになる。また、逆に
１０重量％未満の場合は、重合性成分（ａ）の溶解度が
色素パターン層に影響しない溶剤系に対して極めて低下
する。また、金属含有化合物（ｂ）と当該官能基との架
橋効果も低減してしまう。よって、本発明に係る金属含
有化合物（ｂ）と併用しても、所定の保護膜特性が得ら
れない。

【００５６】次に、架橋剤として作用する金属アルコキ
シド、フェノキシド、アシレートまたはキレートからな
る金属含有化合物（ｂ）について説明する。中心金属と
しては、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｎｉお
よびＣｕ等が挙げられる。これらはいずれも従来法によ
り容易にアルコキシド、フェノキシド、アシレートまた
はキレート化することができる。これらの化合物は、水
分や高分子中に活性水素原子を有する基、特には水酸
基、カルボキシル基またはアミノ基とエステル交換によ
る縮合化して、架橋形成を行う。特に、金属アルコキシ
ドは激しい加水分解性を示し、置換アルキル、アリール
基の炭素数が大きくなるに従い、反応速度は遅くなり、
ｔｅｒｔ＞ｓｅｃ−＞ｎ−の順に変化する。また、フェ
ノキシドは一般にアルコキシドより反応速度は遅くな
く、更にアセト酢酸エチル、アセチルアセトン、マロン
酸ジエチル等のジケトン、ケトエステル等によりキレー
ト化合物を形成することで、その反応性を制御できる。
上記重合性成分（ａ）の架橋剤としては、上述のいずれ
の金属のアルコキシド、フェノキシド、アシレート、キ
レート化物も適することができるが、特に好適なものと
しては、金属アルコキシド、フェノキシド等では金属が
Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｃｕで、かつ炭素数は２〜６のもの
が好ましく、あるいはその複合化合物が挙げられる。

【００５７】また、キレート化物としてはジイソプロポ
キシチタンビス（アセチルアセトネート）またはＳｉ、
Ｚｒの同キレート、ジノルマルブトキシチタンビス（エ
チルアセトアセテート）またはＩｎの同キレート等が挙
げられる。

【００５８】末端反応基、特には（メタ）アクリロイル
基を有する放射線および／または熱重合性モノマー、オ
リゴマーおよび／またはポリマーの重合を開始させるに
は、光等により直接励起させる方法と、間接的に重合開
始剤を使用してフリーラジカルを発生させる方法があ
る。本発明では、どちらの方法も有効であるが、重合開
始剤を添加する方法が保護層として安定である。重合開
始剤としてはカルボニル化合物に代表される分解型をは
じめ、水素引き抜き型、開環型、イオン型等があり、更
に、促進剤を併用して反応性を上げることもでき、さら
にこれらを複合して、反応性をコントロールでき、上述
のラジカル種などが色素に悪影響を及ぼすことから適正
な組み合わせを適宜選択する。かかる開始剤の濃度は、
重合性成分（ａ）に対して約５重量％以下で使用するこ
とが有効であることがわかった。

【００５９】本発明において使用し得る開始剤を商品名
で例示すると、チバガイギー社（株）製：イルガーキュアー１８４、６
５１、１１７３、５００、１０００、９０７、３６９、
１７００等日本化薬社（株）製：ＣＴＸ、ＤＥＴＸ−Ｓ、ＢＰ−１
００、ＢＭＳ、２−ＥＡＱ、ＤＭＢＩ等精工化学（株）製：セイクオールＺ、ＢＺ、ＢＥＥ、Ｂ
ＩＰ、ＢＩ等等、多くの組み合わせが可能であり、上記開始剤に限定
されるものではない。

【００６０】上記金属含有化合物（ｂ）は、本発明に係
るモノマー、オリゴマーおよび／またはポリマー１００
重量部に対して、好ましくは１〜１００重量部であり、
より好ましくは１０〜９５重量部で使用する。金属アル
コキシド化合物が多くなると色素パターン層上でクラッ
クが発生し、一方少ないと架橋密度が低下して、膜の耐
性が低下する。

【００６１】重合性成分（ａ）と金属含有化合物（ｂ）
との混合組成物をパターン層２上に塗布する際に用いる
溶剤としては、色素を侵食しない、水またはアルコール
系溶剤（例えば、エタノール、イソプロピルアルコー
ル、ｎまたはイソブタノール等）またはこれらの混合溶
剤が挙げられる。目的の膜厚と平滑性を得るために濃度
をコントロールして当該混合組成物を溶解させる。塗布
方法としてはスピンコート法、ロールコート法、ディッ
ピング法等を使用でき、あるいはこれらを併用すること
もできる。これらにより、均一且つ高平坦な膜が得られ
る。

【００６２】その後、放射線照射（電子線硬化、紫外線
硬化または可視硬化等）または熱硬化により、あるいは
双方による硬化により重合性成分の末端基、特には（メ
タ）アクリロイル基の重合により、重合反応を起こさせ
る。好ましい重合方法は照射量を制御した紫外線硬化で
ある。その後、重合性成分（ａ）の官能基（水酸基、カ
ルボキシル基、またはアミノ基）と上記金属含有化合物
（ｂ）とを、前記好適範囲内の熱を加えることにより、
架橋反応させる。

【００６３】保護層４の膜厚は、好ましくは１５μｍ以
下、より好ましくは１〜１３μｍで、表面凹凸が０．２
μｍ以下の平滑で、透明で、しかもガラス転移温度が１
４０℃以上の膜となる。その結果、化学的、物理的、機
械的強度があり（鉛筆硬度試験：４Ｈ以上）、かつガス
バリア性に優れた高分子−無機複合材料からなるハイブ
リットな保護層を作製することによって、目的とする優
れた保護層が得られる。

【００６４】また、本発明に係る保護膜中に紫外線吸収
剤、レベリング剤等を添加してもよく、更に、該保護層
上にＳｉＯ_２、ＳｉＯ、Ａｌ_２Ｏ_３等の光学的に影響の
ない無機膜をスパッタ法にて３００ｎｍ以下のパシベー
ション薄膜７として形成してもよい。しかる後、本発明
に係る保護膜上に透明電極３をスパッタ法で形成するこ
とにより、高品質なカラーフィルターが得られる。これ
は、十分に実用に耐えることが分かった。

【００６５】特に、色変換パターン層を用いる色変換方
式のカラーフィルターにおいては、本発明に係る保護層
によって、色変換膜からの脱ガスの発生による有機ＥＬ
素子の劣化の抑制や、有機溶剤に対するバリア性を持た
せることも可能である。有機ＥＬ素子（陽極、有機層、
陰極）形成工程時に、カラーフィルター材料を、水分や
モノマー等の低分子化合物より保護したり、経時変化や
素子駆動時の熱によってカラーフィルター等から発生す
る水分、酸素、モノマー、その他の低分子量成分を遮断
し、本発明のカラーフィルターの保護層上に形成される
有機ＥＬ素子が長期にわたって安定して駆動することを
可能にする。

【００６６】本発明によって、カラーフィルターの色変
換機能が維持され、かつ色段差の平坦化を最小限の膜厚
の結合層にて達成でき、有機ＥＬ素子を形成するプロセ
スにおけるダメージが少なく、また視野角特性の高い多
色発光表示素子が得られる。

【００６７】本発明における保護層用の材料としては、
成膜が可能で透明性（４００〜７００ｎｍの範囲で透過
率５０％以上）と、後工程および素子駆動時の熱に対す
る耐熱性があれば、特に制限はない。

【００６８】図１および図２は、夫々本発明の保護層に
より表面を保護した色分解方式および色変換方式のカラ
ーフィルターの断面図であり、色変換式のカラーフィル
ターではガラス基板等の支持基板１上に赤色色素層、緑
色色素層、青色色素層が平面上に配設される。各色素層
の形成法に関しては特に制限はなく、例えばフォトリソ
グラフィー、ミセル電解法、スクリーン印刷法等が利用
できる。

【００６９】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づき説明する。以
下に発光パネル作製実施例を示す。なお、本実施例にお
いて有機ＥＬ層の材料としては、一例として、陽極にイ
ンジウム錫酸化物（ＩＴＯ）を、有機発光層としては銅
フタロシアニン（ＣｕＰｃ）、４，４’−ビス［Ｎ−
（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル
（α−ＮＰＤ）、４，４’−ビス（２，２−ジフェニル
ビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）、アルミキレート
（Ａｌｑ）を用いたが、有機ＥＬ層の材料としてはこの
限りではない。

【００７０】実施例１色変換フィルター形成ガラス透明基板上に、カラーフィルターブルー材料（富
士ハントエレクトロニクステクノロジー製：カラーモザ
イクＣＢ−７００１）をスピンコート法にて塗布後、フ
ォトリソグラフ法によりパターニングを実施し、青色変
換パターン層の０．１ｍｍライン、０．３３ｍｍピッ
チ、膜厚５μｍのラインパターンを得た。次いで、クマ
リン６（アルドリッヒ製）を分散させたアルカリ可溶型
ネガ型レジストをスピンコート法にて塗布後、フォトリ
ソグラフ法を用いて基板上パターニングし、１５０℃で
加熱して緑色変換パターン層の０．１ｍｍライン、０．
３３ｍｍピッチ、膜厚１０μｍのラインパターンを得
た。更に、ローダミン６Ｇ（アルドリッヒ製）を分散さ
せたアルカリ可溶型ネガ型レジストをスピンコート法に
て塗布後、フォトリソグラフ法を用いて基板上パターニ
ングし、１２０℃で加熱して赤色変換パターン層の０．
１ｍｍライン、０．３３ｍｍピッチ、膜厚１５μｍのラ
インパターンを得た。

【００７１】保護層の作製保護層の塗布液として、グリセロールポリグリシジルエーテルポリアクリレート３０重量％（ナガセ化成（株）製デナコールＤＡ−３１４）イソシアヌル酸ＥＯ変性ジアクリレート１５重量％（東亜合成（株）製アロニックスＭ−２１５）ネオペンチルグリコールジアクリレート５重量％２−ヒドロ−２−フェノキシプロピルアクリレート７重量％（東亜合成（株）製アロニックスＭ−５７００）開始剤イルガーキュアー１１７４（チバガイギー（株）製）１．８重量％セイクオール−ＢＢＩ（精工化学（株）製）１．２重量％チタンテトラノルマルブトキド「ＴＢＴ」（日本曹達（株）製）４０重量％以上の光重合型高分子誘導体組成物を、イソプロピルア
ルコール６５重量部、水３５重量部の混合溶剤で固形分
６０重量％に希釈し、スピンコーターによって、上記形
成したパターン層上に塗布し、高圧水銀灯を用いて５０
０ｍＪ／ｃｍ^２のエネルギーで照射し、その後、１００
℃のオーブンで３０分間加熱乾燥して、硬化させて保護
層を形成した。

【００７２】その後、スパッタ法でＩＴＯの透明電極３
を形成して色変換カラーフィルターを得た。次いで、多
色発光表示素子を得るために以下のようにして有機ＥＬ
層を形成した。

【００７３】有機ＥＬ層（陽極、有機層、陰極）の形成図４は、本実施例において製作した有機ＥＬ層の層構成
概略図（断面図）である。色変換カラーフィルター上面
に形成した有機ＥＬ層は正孔注入層／正孔輸送層／発光
層／電子注入層／陰極の５層構成とした。

【００７４】まず、図２のパターン層上に形成した保護
層の上面にスパッタ法にて透明電極（ＩＴＯ）を全面成
膜した。パターニングはＩＴＯ上にレジスト剤（東京応
化製：ＯＦＰＲ−８００）を塗布した後、０．０９６ｍ
ｍライン、０．１１ｍｍピッチのラインパターンが得ら
れるマスクを下地変換層のパターンに位置合わせした上
で２００ｍＪ／ｃｍ^２（３６５ｎｍ）で露光し、現像液
（東京応化製：ＮＭＤ−３）により前記のＩＴＯライン
パターンを得た。

【００７５】次いで、基板を抵抗加熱蒸着装置内に装着
し、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子注入層と真
空を破らずに順次成膜した。成膜に際して真空槽内圧は
１×１０^−４Ｐａまで減圧した。正孔注入層は次式、で表される銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を１００ｎｍ
積層した。正孔輸送層は次式、で表される４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ
−フェニルアミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）を２０ｎ
ｍ積層した。発光層は次式、で表される４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニ
ル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）を３０ｎｍ積層した。電
子注入層は次式、で表されるアルミキレート（Ａｌｑ）を２０ｎｍ積層し
た。

【００７６】この後、この基板を真空槽から取り出し、
新たに抵抗加熱蒸着装置内に装着した後、陰極として陽
極と直交する方向にＭｇ／Ａｇ（１０：１の重量比率）
を２００ｎｍ形成した。

【００７７】実施例２保護層の塗布液として、実施例１における光重合型高分
子誘導体組成物中の架橋性金属含有化合物を、ＴＢＴ４
０重量％に代えてジ−ｎ−ブトキシ・ビス（トリエタノ
ールアミナト）チタン化合物「ＴＡＴ」（日本曹達
（株）製）４０重量％として得た混合高分子組成物を実
施例１と同様の溶剤に希釈したものを用いて、これを実
施例１で形成したパターン層上に塗布し、硬化させて保
護膜を得た。その後、同様の処理により色変換カラーフ
ィルターを得るとともに多色発光有機ＥＬ表示素子を作
製した。

【００７８】実施例３実施例１における保護層の塗布液に代えて、グリセロールポリグリシジルエーテルポリアクリレート３５重量％（ナガセ化成（株）製デナコールＤＡ−３１４）ペンタエリスリト−ルトリアクリレート１０重量％（東亜合成（株）製アロニックスＭ−３０５）ＤＰＨＡ（日本化薬（株）ＫＡＹＡＲＡＤＤＰＨＡ）１０重量％２−ヒドロ−２−フェノキシプロピルアクリレート１０重量％（東亜合成（株）製アロニックスＭ−５７００）開始剤イルガーキュアー６５１（チバガイギー（株）製）１重量％ＫＡＹＡＣＵＲＥ２−ＥＡＱ（日本化薬（株）製）１重量％セイクオール−ＢＢＩ（精工化学（株）製）１重量％テトラ−ｉ−プロポキドチタン「ＴＰＴ」（日本曹達（株）製）３２重量％以上の光重合型高分子誘導体組成物を、イソプロピルア
ルコール６５重量部、水３５重量部の混合溶剤で固形分
６０重量％に希釈したものを用い、スピンコーターによ
って、実施例１で形成したパターン層上に塗布し、高圧
水銀灯を用いて５００ｍＪ／ｃｍ^２のエネルギーで照射
し、その後、１００℃のオーブンで３０分間加熱乾燥し
て、硬化させて保護層を形成した。その後、実施例１と
同様の工程で色変換カラーフィルターおよび多色発光有
機ＥＬ表示素子を得た。

【００７９】実施例４実施例１における保護層用塗布液に代えて、イソシアヌル酸ＥＯ変性ジアクリレート３５重量％（東亜合成（株）製アロニックスＭ−２１５）オリゴエステルポリアクリレート１５重量％（東亜合成（株）製アロニックスＭ−８０３０）フタル酸エポキシアクリレート１０重量％（ナガセ化成（株）製デナコールＤＡ−７２１）開始剤イルガーキュアー１１７４（チバガイギー（株）製）１重量％セイクオール−ＢＢＩ（精工化学（株）製）１重量％ＫＡＹＡＣＵＲＥ２−ＥＡＱ（日本化薬（株）製）１重量％ジルコンテトライソプロポキド化合物３２重量％以上の光重合型高分子誘導体組成物を、イソプロピルア
ルコール６５重量部、水３５重量部の混合溶剤で固形分
６０重量％に希釈したものを用い、スピンコーターによ
って、実施例１で形成したパターン層上に塗布し、高圧
水銀灯を用いて５００ｍＪ／ｃｍ^２のエネルギーで照射
し、その後、１２０℃のオーブンで３０分間加熱乾燥し
て、硬化させて保護層を形成した。その後、実施例１と
同様の工程で色変換カラーフィルターおよび多色発光有
機ＥＬ表示素子を得た。

【００８０】以上の実施例で形成した保護層は、いずれ
も、耐熱温度が１４０℃以上で、表面の凹凸が０．２μ
ｍの平滑な膜であり、また色素ラインパターンを侵食す
ることのない良好な保護層であった。かかる保護層の耐
熱温度としては、Ｔｇが一つの目安となる。

【００８１】比較例１実施例１における保護層に代えて、パターン層上に、紫
外線硬化型多官能アクリレート系オリゴマー等からなる
ハードコート剤（日本化薬製：ＫＡＹＡＲＡＤＭ−０１
０）をスピンコート法で塗布し、５００ｍＪ／ｃｍ
^２（３６５ｎｍ）の光量で露光し、更に８０℃でベーク
を行うことにより保護層を得た。

【００８２】以下、実施例１と同様の方法で保護層の上
面へ透明電極を形成して、カラーフィルターを得た。更
に有機ＥＬ素子（陽極、有機層、陰極）を形成した。

【００８３】比較例２実施例１における保護層に代えて、パターン層上に、多
官能ウレタンアクリレート系の光硬化型樹脂（荒川化学
工業製：ＥＭ−９０）９５重量部と重合開始剤（チバ・
スペシャルケミカル製：イルガキュア１８４）５重量部
とを加えて溶解させた溶液を塗布し、１５００ｍＪ／ｃ
ｍ^２（３６５ｎｍ）の光量で露光し、更に８０℃で加熱
することにより保護層を得た。

【００８４】以下、実施例１と同様の方法で保護層の上
面へ透明電極を形成して、カラーフィルターを得た。更
に有機ＥＬ素子（陽極、有機層、陰極）を形成した。

【００８５】比較例３実施例１における保護層に代えて、パターン層上に、従
来より高平坦化透明保護膜として使用されている２液エ
ポキシ系樹脂からなる熱硬化型保護剤（日立化成（株）
製：ＨＰ−１００９）をスピンコート条件７００ｒｐｍ
／１０ｓｅｃで塗布後、プリベーク（８０℃／２分＋１
００℃／２分）の後、ポストベーク２００℃／１時間を
オーブン中で行って乾燥させることにより保護層を得
た。

【００８６】以下、実施例１と同様の方法で保護層の上
面へ透明電極を形成して、カラーフィルターを得た。更
に有機ＥＬ素子（陽極、有機層、陰極）を形成した。

【００８７】比較例４実施例１における保護層に代えて、パターン層上に、Ｓ
ｉＯ_２を主成分とした無機化合物を複合化した無機コー
ティング剤（日産化学（株）製）をスピンコート法で塗
布し、８０℃、５分の乾燥の後、１５０℃、１時間の焼
成をオーブン中で行うことにより、保護膜を得た。

【００８８】以下、実施例１と同様の方法で保護層の上
面へ透明電極を形成して、カラーフィルターを得た。更
に有機ＥＬ素子（陽極、有機層、陰極）を形成した。

【００８９】評価上記８素子（実施例１〜４、比較例１〜４）の評価結果
を下記の表１にまとめて示す。尚、各項目の評価方法お
よび結果は、表１の後に説明する。

【００９０】

【表１】注）表中、○：良好、△：普通、×：不良

【００９１】評価１：保護層膜厚透明支持基板表面より保護層表面までの高さを保護層膜
厚とした。本発明の保護層を用いることによって、１０
μｍ程度の膜厚で蛍光材料の保護層を形成することがで
きた。

【００９２】評価２：平滑性（フィルター段差）色変換フィルター上へ形成した保護膜表面の段差を表面
粗さ計（日本真空技術製：ＤＥＫＴＡＫ IIＡ）にて評
価した。本発明による保護層によれば、成膜後の保護層
の高さ分布（表面凹凸）は±０．２μｍ以内と良好で、
透明電極の断線や短絡といったパターン不良は見られな
かった。

【００９３】無機コーティング剤の場合（比較例４）で
は、保護層の膜厚は約１μｍで、段差を埋めるレベリン
グがなされず、フィルターの段差は±８μｍ以上であっ
た。この場合、その上面に成膜した透明電極のパターン
が段差面で断線や短絡という不具合を発生したため、実
用化には不適当であると言える。

【００９４】評価３：エンピツ硬度ＪＩＳ規格に基づくエンピツ硬度試験によって、エンピ
ツ硬度を測定した。本発明においては、すべて５Ｈ以上
の硬度を有することが分かった。

【００９５】評価４：ハクリ試験ＪＩＳ規格に基づくハクリ１ｍｍのクロスハッチ試験法
で、ガラス基板上に成膜した保護層の密着性を評価し
た。９点以上のものを○とした。本発明における保護層
の密着性は良好であった。

【００９６】評価５：素子寿命図５は、実施例１〜３および比較例２におけるダークス
ポットサイズの経時変化をプロットしたものである。素
子を窒素気流下で保存し、発光部（２ｍｍ□）内のダー
クスポットの成長の様子を光学顕微鏡にて観察した。本
発明における保護層は、元々含まれるかあるいは素子駆
動時の熱によって蛍光材料や結合層より発生する、水分
またはモノマー等の有機ＥＬ素子を劣化させる成分を遮
断し、ダークスポット成長を抑制する効果があることが
確認された。

【００９７】評価６：蛍光材料への影響実施例１〜４および比較例１〜４の各素子を窒素気流下
で保存し、単色発光した際のＣＩＥ色座標の変化にて評
価した。実施例１〜４では、本発明における保護層にて
蛍光材料が保護されることにより、蛍光材料は有機ＥＬ
素子形成後に安定して機能していることが確認された。

【００９８】

【発明の効果】以上、本発明のカラーフィルターによれ
ば、（ｉ）蛍光体層のパターン侵食や機能性の失活を起
こさないこと、(ii)蛍光体層の段差を埋めることがで
き、視野角特性を良好に保つために、できるだけ薄い膜
厚（数μｍ程度）の成膜が可能なこと、(iii)光透過性
がよいこと、(iv)耐熱性があること、（ｖ）表面が平滑
であること，（vi）パターン層および基板との密着性が
良好であること、（vii）耐薬品性に優れていること、
(viii)防湿性に優れていること、(ix)残留モノマーや溶
剤などの脱ガスがないこと、（ｘ）ある程度の機械的強
度を備えていること、(xi)膜に異物の突起がないこと、
(xii)後の製造工程に耐えることという課題をすべて解
決することができる。これによって、優れた色変換特性
による高輝度で高効率な発色と、長期にわたって安定し
た発光とが得られ、優れた有機多色発光表示素子を安価
に、かつ容易に製造することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】液晶表示デバイス等をはじめとする色分解パタ
ーン層を有する本発明のカラーフィルターの一例を示す
断面概略図である。

【図２】色変換パターン層を有する本発明の色変換式の
カラーフィルターの一例を示す断面概略図である。

【図３】図２に示すカラーフィルターの支持基板と色変
換パターン層のみの断面概略図である。

【図４】本発明のカラーフィルターを具備する有機多色
発光ＥＬ表示素子の一例を示す断面概略図である。

【図５】実施例１〜３および比較例２に示したカラー表
示素子において窒素気流下で保存した際の発光部ダーク
スポットの成長の様子を示すグラフである。

【符号の説明】

１支持基板（ガラス）２パターン層３透明電極４保護層５有機ＥＬ用有機積層膜（正孔注入層／正孔輸送層／
発光層／電子注入層）６陰極電極７パシベーション膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者川口剛司神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号富士電機株式会社内Ｆターム(参考） 2H048 BA45 BB02 BB10 BB28 BB37 BB41 3K007 AB02 AB03 AB04 AB06 AB17 AB18 BB00 BB06 CA01 CB01 DA00 DB03 EB00 FA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明な支持基板と、該支持基板上に配置
され、色素を含有する樹脂膜をパターン化して形成され
たパターン層と、該支持基板および該パターン層を被覆
して、透明かつ平坦に成膜された保護層と、該保護層上
に形成された透明電極とを備えたカラーフィルターにお
いて、前記保護層が、水酸基、カルボキシル基またはアミノ基
を有する放射線および／または熱重合性のモノマー、オ
リゴマーおよび／またはポリマーを含む重合性成分
（ａ）と、金属原子との間で形成された炭素数１〜１８
のアルコキシド、フェノキシド、アシレートまたはキレ
ートからなる金属含有化合物（ｂ）とが混合され湿式法
で成膜された後、放射線および／または熱による架橋型
重合反応により形成されてなることを特徴とするカラー
フィルター。
【請求項２】前記放射線および／または熱重合性モノ
マー、オリゴマーおよび／またはポリマーが（メタ）ア
クリロイル基を有し、かつ前記金属原子がＡｌ、Ｚｒ、
Ｓｉ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｎｉ、ＴｉおよびＣｕからなる群か
ら選ばれた請求項１記載のカラーフィルター。
【請求項３】前記保護層に前記金属含有化合物（ｂ）
が、前記放射線および／または熱重合性のモノマー、オ
リゴマーおよび／またはポリマー１００重量部に対して
１〜１００重量部の範囲内で含まれる請求項１または２
記載のカラーフィルター。
【請求項４】前記保護層が、ガラス転移温度が１４０
℃以上、膜厚が１５μｍ以下、表面の平坦化の凹凸が
０．２μｍ以下である請求項１〜３のうちいずれか一項
記載のカラーフィルター。
【請求項５】前記パターン層に含まれる色素の少なく
とも一部が、色変換機能を有する色素からなる請求項１
〜４のうちいずれか一項記載のカラーフィルター。
【請求項６】カラーフィルター上に、電荷を注入する
ことにより発光する有機発光層を配設する有機エレクト
ロルミネッセンス素子を備え、該カラーフィルターが前
記有機発光層からの発光により多色発光する有機多色発
光表示素子において、前記カラーフィルターとして、請求項１〜５のうちいず
れか一項記載のカラーフィルターを具備することを特徴
とする有機多色発光表示素子。