JP2010237384A - カラーフィルタ、その製造方法、有機elディスプレイ及び液晶ディスプレイ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】透明基材1と、透明基材1上に所定のパターンで設けられた赤色着色層3R、緑色着色層3G及び青色着色層3Bとを有し、各着色層の開口部表面12の断面視形状について、その断面視形状が左右対称な開口部表面12Aを有する着色層が、赤色着色層3R及び緑色着色層3Gの一方であり、その断面視形状が一定方向に傾斜する開口部表面12Bを有するものであって該傾斜の高い部分が前記左右対称な着色層に隣接する着色層が、赤色着色層3R及び緑色着色層3Gの他方であり、その断面視形状が前記一定方向に傾斜する着色層の傾斜角度よりも小さい角度で傾斜している着色層が、青色着色層3Bであるように構成する。
【選択図】図1
Description
各着色層の開口部表面の断面視形状について、断面視形状が左右対称な開口部表面を有する着色層が、前記赤色着色層及び前記緑色着色層の一方であり、断面視形状が一定方向に傾斜する開口部表面を有するものであって該傾斜の高い部分が前記左右対称な着色層に隣接する着色層が、前記赤色着色層及び前記緑色着色層の他方であり、断面視形状が前記一定方向に傾斜する着色層の傾斜角度よりも小さい角度で傾斜している着色層が、青色着色層である、ことを特徴とする。
赤色発光層、緑色発光層及び青色発光層を有する有機EL発光体と、を貼り合わせてなり、
前記有機EL発光体が3色塗り分け方式で作製されたものであることを特徴とする。
(カラーフィルタ)
図1は本発明のカラーフィルタの一例を示す模式的な断面図であり、図2は本発明のカラーフィルタの他の一例を示す模式的な断面図である。また、図3は、本発明のカラーフィルタの各着色層の開口部表面の粗さプロファイルを示す模式的なグラフである。本発明のカラーフィルタ10A,10B(総称する場合は符号10で表す。)は、図1〜図3に示すように、透明基材1と、透明基材1上に所定のパターンで設けられた赤色着色層3R、緑色着色層3G及び青色着色層3B(各着色層を総称する場合は符号3で表す。)とを有するカラーフィルタである。
次に、カラーフィルタの各構成要素について説明する。
図4は、図1に示カラーフィルタの製造方法の一例を示す工程図である。本発明のカラーフィルタ10A,10Bの製造方法は、図4に示すように、透明基材1上に所定のパターンからなる少なくとも赤色着色層3R、緑色着色層3G及び青色着色層3Bを形成する方法である。各着色層は、それぞれの着色層形成用塗布液を透明基材1に塗布した後にパターニングして順次形成される。そして、各着色層用塗布液のうち、青色着色層3Bを形成するための着色層用塗布液は、染料色素又はレーキ顔料を含有し、その青色着色層3Bを最後に形成するようにする。なお、赤色着色層3Rと緑色着色層3Gを形成するための着色層用塗布液は顔料色素を含有していてもよいし、染料色素を含有するものであってもよい。この図4の工程で製造されるカラーフィルタ10Aは、図1に示すような隣接する着色パターン同士が重なっている例である。
図5及び図6は、本発明の有機ELディスプレイの例を示す模式的な断面図である。図5に示す本発明の有機ELディスプレイ50Aは、赤色着色層3R、緑色着色層3G及び青色着色層3Bを有する本発明のカラーフィルタ10と、赤色発光層23R、緑色発光層23G及び青色発光層23Bを有した3色塗り分け方式の有機EL発光体20Aとを貼り合わせてなるものである。この有機ELディスプレイ50Aは、特に青色光41Bの透過性がよい青色着色層3Bを有する上記本発明のカラーフィルタ10を、色純度に優れる3色塗り分け方式の有機EL発光体20と組み合わせて構成している。こうした有機ELディスプレイ50Aは、有機EL発光体20Aが備える青色発光層23Bの電流値を高くしなくても十分な輝度が得られるので、青色発光層23Bの寿命を延ばすことができ、有機ELディスプレイ50Aの安定した色調を長期間保持することができる。
図5に示す有機EL発光体20Aは、少なくとも赤色発光層23R、緑色発光層23G及び青色発光層23Bが隔壁24に仕切られてなる3色塗り分け方式の有機EL発光体である。一方、図6に示す有機EL発光体20Bは、カラーフィルタ10が有する青色着色層3B、青/赤色変換層3R’及び青/緑色変換層3G’に対応するそれぞれの位置に、青色発光層23Bが隔壁24に仕切られてなる有機EL発光体である。いずれも有機EL発光体20A,20Bも、基材21上に、電極22、発光層23、電極25、保護膜26の順で各層が積層されている。
有機ELディスプレイ50は、図5及び図6に示すように、上記有機EL発光体20と上記カラーフィルタ10とが接着層30によって貼り合わされている。こうした接着層30の形成材料としては、紫外線硬化型樹脂等の樹脂材料を挙げることができる。
本発明の係るカラーフィルタ10と、有機EL発光体20とを組み合せてなる有機ELディスプレイ50は、その青色透過光が、NTSC規格やEBU規格の色再現領域を満たすように構成でき、しかもその寿命を向上させることができるので好ましく用いることができる。具体的には、NTSC規格については、CIE色度図上の(0.140,0.080)、(0.136,0.040)、(0.118,0.070)の3つの色度座標を結ぶ領域内にあるように構成でき、一方、EBU規格については、CIE色度図上の(0.150,0.060)、(0.143,0.031)、(0.130,0.049)の3つの色度座標を結ぶ領域内にあるように構成できる。なお、青色透過光が上記領域内に入るためには、カラーフィルタ10を構成する色材が、NTSC規格ではメチン系染料色素が好ましく用いられ、EBU規格ではトリアリールメタン系染料色素、トリアリールメタン系レーキ顔料等が好ましく用いられる。
上述した有機ELディスプレイと同様に、液晶ディスプレイを構成することも可能である。液晶ディスプレイは、赤色着色層3R、緑色着色層3G及び青色着色層3Bを有する本発明のカラーフィルタ10を有している。本発明に係るカラーフィルタ10については上記したものと同様であるのでここではその説明を省略する。
<カラーフィルタの作製>
最初に、カラーフィルタを作製した。透明基材1としてガラス基板(コーニング社製、1737材)を準備し、洗浄処理を施した後のガラス基板上に、先ず、厚さが1.2μmで、平面視で縦横が格子状のパターンとなるようにブラックマトリクス層2を形成した。このブラックマトリクス層2は、下記のブラックマトリクス層用フォトレジストをスピンコート法で塗布し、90℃・3分間の条件でプリベーク(予備焼成)し、所定のパターンに形成されたマスクを用いて露光(100mJ/cm2)し、続いて0.05%KOH水溶液を用いたスプレー現像を60秒行った後、230℃・30分間ポストベーク(焼成)することによって形成した。
・黒顔料(大日精化工業(株)製、TMブラック#9550)…14.0重量部
・分散剤(ビックケミー(株)製、Disperbyk111)…1.2重量部
・ポリマー(昭和高分子(株)製、VR60)…2.8重量部
・モノマー(サートマー(株)製、SR399)…3.5重量部
・添加剤(綜研化学(株)製、L−20)…0.7重量部
・開始剤(2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1)…1.6重量部
・開始剤1(4,4’−ジエチルアミノベンゾフェノン)…0.3重量部
・開始剤2(2,4−ジエチルチオキサントン)…0.1重量部
・溶剤(エチレングリコールモノブチルエーテル)…75.8重量部
・上記の黒顔料、分散剤及び溶剤からなる分散液組成物にビーズを加え、分散機で3時間分散させ、その後ビーズを取り除いた分散液と、上記のポリマー、モノマー、添加剤、開始剤1〜3及び溶剤からなるクリアレジスト組成物とを混合し、顔料分散型のブラックマトリクス層用フォトレジストを調整した。なお、分散機としては、ペイントシェーカー(浅田鉄工社製)を用いた(以下の各色パターン形成用フォトレジストにおいて同じ。)。
・赤顔料(C.I.PR254(チバスペシャリティケミカルズ社製、クロモフタールDPP Red BP))…4.8重量部
・黄顔料(C.I.PY139(BASF社製、パリオトールイエローD1819))…1.2重量部
・分散剤(ゼネカ(株)製、ソルスパース24000)…3.0重量部
・モノマー(サートマー(株)製、SR399)…4.0重量部
・ポリマー1…5.0重量部
・開始剤1(チバガイギー社製、イルガキュア907)…1.4重量部
・開始剤2(2,2’−ビス(o−クロロフェニル)−4,5,4’,5’−テトラフェニル−1,2’−ビイミダゾール)…0.6重量部
・溶剤(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)…80.0重量部
・上記ポリマー1は、ベンジルメタクリレート:スチレン:アクリル酸:2−ヒドロキシエチルメタクリレート=15.6:37.0:30.5:16.9(モル比)の共重合体100モル%に対して、2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを16.9モル%付加したものであり、重量平均分子量は42500である
・上記の赤顔料、黄顔料、分散剤及び溶剤からなる分散液組成物にビーズを加え、分散機で3時間分散させ、その後ビーズを取り除いた分散液と、上記のポリマー、モノマー、添加剤、開始剤1,2及び溶剤からなるクリアレジスト組成物とを混合し、顔料分散型の赤色パターン形成用のフォトレジストを調整した。
・緑顔料(C.I.PG7(大日精化製、セイカファストグリーン5316P))…3.7重量部
・黄顔料(C.I.PY139(BASF社製、パリオトールイエローD1819))…2.3重量部
・分散剤(ゼネカ(株)製、ソルスパース24000)…3.0重量部
・モノマー(サートマー(株)製、SR399)…4.0重量部
・ポリマー1…5.0重量部
・開始剤1(チバガイギー社製、イルガキュア907)…1.4重量部
・開始剤2(2,2’−ビス(o−クロロフェニル)−4,5,4’,5’−テトラフェニル−1,2’−ビイミダゾール)…0.6重量部
・溶剤(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)…80.0重量部
・上記ポリマー1は、ベンジルメタクリレート:スチレン:アクリル酸:2−ヒドロキシエチルメタクリレート=15.6:37.0:30.5:16.9(モル比)の共重合体100モル%に対して、2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを16.9モル%付加したものであり、重量平均分子量は42500である
・上記の緑顔料、黄顔料、分散剤及び溶剤からなる分散液組成物にビーズを加え、分散機で3時間分散させ、その後ビーズを取り除いた分散液と、上記のポリマー、モノマー、添加剤、開始剤1,2及び溶剤からなるクリアレジスト組成物とを混合し、顔料分散型の緑色パターン形成用のフォトレジストを調整した。
・青染料(BASF社製のトリアリールメタン系色素、Basonyl Blue 636)…3.6重量部
・モノマー(サートマー(株)製、SR399)…4.0重量部
・ポリマー1…5.0重量部
・開始剤1(チバガイギー社製、イルガキュア907)…1.4重量部
・開始剤2(2,2’−ビス(o−クロロフェニル)−4,5,4’,5’−テトラフェニル−1,2’−ビイミダゾール)…0.6重量部
・酸化防止剤6−[3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロポキシ]−2,4,8,10−テトラ−t−ブチルジベンズ[d,f][1,3,2]ジオキサフォスフェピン(住友化学社製、Sumilizer GP)…0.8重量部
・溶剤(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)…80.0重量部
・上記ポリマー1は、ベンジルメタクリレート:スチレン:アクリル酸:2−ヒドロキシエチルメタクリレート=15.6:37.0:30.5:16.9(モル比)の共重合体100モル%に対して、2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを16.9モル%付加したものであり、重量平均分子量は42500である。
・上記の各材料を混合し溶解して青色層用の染料型フォトレジストを調整した。
次に、有機EL発光体を作製した。基材21として、スイッチング素子としてのTFTを有する厚さ1.7mmの無アルカリガラス基板を準備した。その無アルカリガラス基板の上に、ITO(20nm)/Ag(100nm)/ITO(20nm)の積層構造からなる厚さ140nmの反射型陽極22を所定のパターンで形成した。次いで、ポジレジストからなる隔壁24を各発光層23の区分けのために形成し、引き続き、所定パターンからなる各色の発光層23(23R,23G,23B)を順に形成した後、さらに、MgAgからなる厚さ10nmの半透明な陰極25と、SiONからなる厚さ100nmの保護膜26とをその順番にベタ製膜して積層し、3色塗り分けタイプの発光層23を備えた有機EL発光体を作製した。
得られたカラーフィルタと、得られた有機EL発光体とを接着剤(商品名:NT−01UV、日東電工社製)を介して貼り合わせ、実施例1の有機ELディスプレイ50を構成した。
実施例1の有機ELディスプレイにおいて、カラーフィルタを作製する際に、青色パターン形成用の染料フォトレジストの代わりに下記の青色パターン用レーキ顔料分散型フォトレジストを用いた他は、実施例1と同じ条件で実施例2のカラーフィルタを作製した。さらに、実施例1と同様に、得られたカラーフィルタを用いて実施例2の有機ELディスプレイを作製した。
・青レーキ顔料(Fanal Blue D6340(BASF社製)…6.0重量部
・顔料誘導体(ゼネカ(株)製、ソルスパース12000)…0.6重量部
・分散剤(ゼネカ(株)製、ソルスパース24000)…2.4重量部
・モノマー(サートマー(株)製、SR399)…4.0重量部
・ポリマー1…5.0重量部
・開始剤(チバガイギー社製、イルガキュア907)…1.4重量部
・開始剤(2,2’−ビス(o−クロロフェニル)−4,5,4’,5’−テトラフェニル−1,2’−ビイミダゾール)…0.6重量部
・酸化防止剤6−[3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロポキシ]−2,4,8,10−テトラ−t−ブチルジベンズ[d,f][1,3,2]ジオキサフォスフェピン(住友化学社製、Sumilizer GP)…0.9重量部
・溶剤(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)…80.0重量部
・上記ポリマー1は、ベンジルメタクリレート:スチレン:アクリル酸:2−ヒドロキシエチルメタクリレート=15.6:37.0:30.5:16.9(モル比)の共重合体100モル%に対して、2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを16.9モル%付加したものであり、重量平均分子量は42500である。
実施例2の有機ELディスプレイにおいて、青色パターン用レーキ顔料分散型フォトレジストに用いられる色材を以下の青色レーキ顔料に変更した他は、実施例2と同じ条件で実施例3のカラーフィルタを作製した。さらに、実施例2と同様に、得られたカラーフィルタを用いて実施例3の有機ELディスプレイを作製した。
実施例1の有機ELディスプレイにおいて、カラーフィルタを作製する際に、青色着色層3Bを最初に形成し、次いで赤色着色層3R、最後に緑色着色層3Gを形成した他は、ポストベーク条件等も実施例1と同じにして、比較例1の有機ELディスプレイを作製した。
実施例1の有機ELディスプレイにおいて、カラーフィルタを作製する際に、青色着色層3Bを2番目に形成し、最後に緑色着色層3Gを形成した他は、ポストべーク条件等も実施例1と同じにして、比較例2の有機ELディスプレイを作製した。
実施例2の有機ELディスプレイにおいて、カラーフィルタを作製する際に、青色着色層3Bを最初に形成し、次いで赤色着色層3R、最後に緑色着色層3Gを形成した他は、ポストベーク条件等も実施例2と同じにして、比較例3の有機ELディスプレイを作製した。
実施例2の有機ELディスプレイにおいて、カラーフィルタを作製する際に、青色着色層3Bを2番目に形成し、最後に緑色着色層3Gを形成した他は、ポストべーク条件等も実施例2と同じにして、比較例4の有機ELディスプレイを作製した。
実施例3の有機ELディスプレイにおいて、カラーフィルタを作製する際に、青色着色層3Bを最初に形成し、次いで赤色着色層3R、最後に緑色着色層3Gを形成した他は、ポストベーク条件等も実施例3と同じにして、比較例5の有機ELディスプレイを作製した。
実施例3の有機ELディスプレイにおいて、カラーフィルタを作製する際に、青色着色層3Bを2番目に形成し、最後に緑色着色層3Gを形成した他は、ポストべーク条件等も実施例3と同じにして、比較例6の有機ELディスプレイを作製した。
(表面の断面視形状)
実施例1,2及び比較例1〜4で得られたカラーフィルタについて、各色の表面の断面視形状を評価した。その評価は、触針式表面粗さ測定装置(小坂研究所社製、型番:ET4000L−S)で測定して得られた粗さプロファイルで行った。なお、傾斜角度θ1、θ2は、図3に示すように、縦軸長さと横軸長さ(共に単位はμm)の比を1:250としてグラフに表したときの角度で評価した。
実施例1〜3及び比較例1〜6の有機ELディスプレイの色度を測定した。色度は、ΔE94色差色(CIE 1994)で評価し、その色度は、トプコン社製の分光放射計(型名:SR−2)を用いて有機ELディスプレイの発光スペクトルを測定し、その分光放射計内の計算ソフトで計算して求めた。また、分光スペクトルは、オリンパス社製の顕微分光測色機(型名:OSP−SP200)を用いて測定した。表1は、実施例1〜3及び比較例1〜6で得られたカラーフィルタの各色(表1中、R,G,Bで表している。)のCIE色度(2度視野)と、青色着色層(B)については、有機ELディスプレイを構成したもの(表1中、「OLED−B」で表している。)のCIE色度(2度視野)の測定結果である。
2 ブラックマトリクス層
3 着色層
3R 赤色着色層
3G 緑色着色層
3B 青色着色層
3R’ 青/赤色変換層
3G’ 青/緑色変換層
4 透明保護層
5 紫外線透過防止層
10,10A,10B カラーフィルタ
11 開口部
12,12A,12B,12C 開口部表面
20,20A,20B 有機EL発光体
21 基材
22 電極
23 発光層
23R 赤色発光層
23G 緑色発光層
23B 青色発光層
24 隔壁
25 電極
26 保護膜
30 接着層
41R 赤色光
41G 緑色光
41B 青色光
42R 透過赤色光
42G 透過緑色光
42B 透過青色光
50A,50B 有機ELディスプレイ
θ2 第3着色層の傾斜角度
Claims (4)
- 透明基材と、該透明基材上に所定のパターンで設けられた赤色着色層、緑色着色層及び染料色素又はレーキ顔料を含有する青色着色層とを有し、
各着色層の開口部表面の断面視形状について、
断面視形状が左右対称な開口部表面を有する着色層が、前記赤色着色層及び前記緑色着色層の一方であり、
断面視形状が一定方向に傾斜する開口部表面を有するものであって該傾斜の高い部分が前記左右対称な着色層に隣接する着色層が、前記赤色着色層及び前記緑色着色層の他方であり、
断面視形状が前記一定方向に傾斜する着色層の傾斜角度よりも小さい角度で傾斜している着色層が、青色着色層である、ことを特徴とするカラーフィルタ。 - 透明基材上に所定のパターンからなる赤色着色層、緑色着色層及び青色着色層を形成するカラーフィルタの製造方法であって、
前記各着色層は、それぞれの着色層形成用塗布液を前記透明基材に塗布した後にパターニングして順次形成され、
前記各着色層用塗布液のうち前記青色着色層を形成するための着色層用塗布液は染料色素又はレーキ顔料を含有し、該青色着色層を最後に形成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。 - 透明基材と、該透明基材上に所定のパターンで設けられた赤色着色層、緑色着色層及び染料色素又はレーキ顔料を含有する青色着色層とを有し、各着色層の開口部表面の断面視形状について、断面視形状が左右対称な開口部表面を有する着色層が、前記赤色着色層及び前記緑色着色層の一方であり、断面視形状が一定方向に傾斜する開口部表面を有するものであって該傾斜の高い部分が前記左右対称な着色層に隣接する着色層が、前記赤色着色層及び前記緑色着色層の他方であり、断面視形状が前記一定方向に傾斜する着色層の傾斜角度よりも小さい角度で傾斜している着色層が、青色着色層である、カラーフィルタと、
赤色発光層、緑色発光層及び青色発光層を有する有機EL発光体と、を貼り合わせてなり、
前記有機EL発光体が3色塗り分け方式で作製されたものであることを特徴とする有機ELディスプレイ。 - 透明基材と、該透明基材上に所定のパターンで設けられた赤色着色層、緑色着色層及び染料色素又はレーキ顔料を含有する青色着色層とを有し、各着色層の開口部表面の断面視形状について、断面視形状が左右対称な開口部表面を有する着色層が、前記赤色着色層及び前記緑色着色層の一方であり、断面視形状が一定方向に傾斜する開口部表面を有するものであって該傾斜の高い部分が前記左右対称な着色層に隣接する着色層が、前記赤色着色層及び前記緑色着色層の他方であり、断面視形状が前記一定方向に傾斜する着色層の傾斜角度よりも小さい角度で傾斜している着色層が、青色着色層である、カラーフィルタを有することを特徴とする液晶ディスプレイ。
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