JP5938998B2

JP5938998B2 - カラーフィルタおよび有機ｅｌ表示装置

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Publication number: JP5938998B2
Application number: JP2012083159A
Authority: JP
Inventors: 英輔権守; 浩次新井; 岡田　昭彦; 昭彦岡田
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2016-06-22
Anticipated expiration: 2032-03-30
Also published as: JP2013213873A

Description

本発明は、カラーフィルタおよび有機ＥＬ表示装置に関する。

従来、平面ディスプレイ等の分野において、陽極と陰極との間に有機発光層を挟持して構成された有機ＥＬ層を含む有機ＥＬ素子が提案されており、その応用研究が盛んに行われている。有機ＥＬ素子を備えたディスプレイには、高い輝度を確保しつつ低消費電力を満足させることが要求されている。ディスプレイの輝度を向上させる方法の１つとして、赤色、緑色、青色の発光層をそれぞれ形成し、各発光層から各色の光を取り出すとともに、各色の光を混合して白色光などのその他の色を構成し、これによって輝度を向上させる方法が知られているが、この方法では、十分な輝度を得るには至っていないのが現状である。

このような状況下、特許文献１〜４には、赤色、緑色、青色に白色を加えた４色の副画素を有する画素群で構成する、いわゆるペンタイル方式のディスプレイが提案されている。また、特許文献５には、赤色、緑色、青色の着色層に加えて白色光をそのまま透過させる層を有するカラーフィルタが提案されている。このようなペンタイル方式を採用することで、従来の赤色、緑色、青色の３色フィルタ方式のディスプレイと比較して、高い輝度を確保しながら低消費電力を実現することが可能となる。

ところで、有機ＥＬ素子の陽極または陰極の一方は、一般に金属電極から構成されている。このため、有機ＥＬ素子を備えた有機ＥＬ表示装置においては、外光が陽極または陰極によって反射されることに起因して、コントラストが低下する問題や映り込みが生じる問題がある。特に、上記ペンタイル方式における白色光をそのまま透過する層は、他の着色層と比較して外光反射の度合いが高いことから、コントラストの低下や映り込みの問題が顕著に生ずる。つまり、白色光を透過する層を設けた場合には、輝度の向上を図ることができるが、その一方で、外光反射に起因するコントラストの低下や映り込みの問題が生ずることとなる。換言すれば、輝度の向上と、外光反射の低減とはトレードオフの関係にあるといえる。

外光反射を低減させる方法として、例えば、特許文献６、７には、有機ＥＬ素子の観察者側に円偏光板を配置した有機ＥＬ表示装置が提案されている。また、特許文献８には、パネル全面の発光領域を除いた領域に外光反射防止用の黒色物質が塗布された保護層を含む有機ＥＬ素子が提案されている。

しかしながら、特許文献６〜８に提案されている方法は、外光反射を低減させることはできるものの、有機ＥＬ素子から発光される光の透過が妨げられ発光効率が著しく低下しまうという新たな問題が生じうる。発光効率を向上させるためには、有機ＥＬ素子の発光強度を高めざるをえず、有機ＥＬ素子の短寿命化を引き起こしてしまう。

米国特許第６７７１０２８号明細書米国特許出願公開第２００２／０１８６２１４号明細書米国特許出願公開第２００４／０１１３８７５号明細書米国特許出願公開第２００４／０２０１５５８号明細書特表２００７−５１６５６４号公報特開２００４−２２６８４２号公報特開２０１０−２４３７６９号公報特開２００５−２０９６５１号公報

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、輝度を十分に満足させつつ、外光反射を防止可能なカラーフィルタ、及びこのカラーフィルタを用いた有機ＥＬ表示装置を提供することを主たる課題とする。

上記課題を解決するための本発明は、カラーフィルタにおいて、基材と、前記基材上に設けられたブラックマトリクス層と、少なくとも２色以上の着色層と、透過率調整層と、を備え、前記着色層は、前記ブラックマトリクス層間に各色毎に設けられ、前記透過率調整層は、前記ブラックマトリクス層間であって、前記着色層が形成されていない部分に設けられており、色の異なる層が積層されており、前記ブラックマトリクス層と同一の材料から形成される層を含むことを特徴とする。

また、前記透過率調整層が、少なくとも前記着色層から選択される２色以上の着色層が積層されてなるものであってもよい。また、前記着色層が、赤色着色層、緑色着色層、および青色着色層からなり、前記透過率調整層が、前記赤色着色層、緑色着色層、および青色着色層から選択される２以上の着色層が積層されてなるものであってもよい。

また、前記２色以上の着色層は、特定の波長域の光のみを選択的に透過させ、前記透過率調整層は、可視光域の光を波長域に依らず略均一に透過させるものであってもよい。

上記課題を解決するための本発明は、有機ＥＬ素子用基板と、前記有機ＥＬ素子用基板上に設けられた有機ＥＬ層とを有する有機ＥＬ素子と、前記有機ＥＬ素子に対向するよう配置されたカラーフィルタと、を備える有機ＥＬ表示装置であって、前記カラーフィルタは、基材と、前記基材上に設けられたブラックマトリクス層と、少なくとも２色以上の着色層と、透過率調整層と、を備え、前記着色層は、前記ブラックマトリクス層間に各色毎に設けられ、前記透過率調整層は、前記ブラックマトリクス層間であって、前記着色層が形成されていない部分に設けられており、色の異なる層が積層されおり、前記ブラックマトリクス層と同一の材料から形成される層を含むことを特徴とする。

本発明のカラーフィルタや、このカラーフィルタを用いた有機ＥＬ表示装置によれば、輝度を十分に満足させつつ、外光反射を防止することができる。

本発明のカラーフィルタの一例を示す概略断面図である。本発明のカラーフィルタ１０の一例を示す平面図である。各着色層および透過率調整層における透過スペクトルを示す図である。本発明のカラーフィルタの一例を示す概略断面図である。本発明のカラーフィルタの製造方法の一例を示す概略断面図である。本発明のカラーフィルタを用いた有機ＥＬ表示装置において、有機ＥＬ素子からの光がカラーフィルタを透過して出射される様子を示す図である。本発明のカラーフィルタを用いた有機ＥＬ表示装置において、外光が反射される様子を示す図である。本発明の有機ＥＬ表示装置の一例を示す図である。図７の有機ＥＬ表示装置の有機ＥＬ素子を矢印IIＡ−IIＡ方向から見た図である。本発明の有機ＥＬ表示装置の一例を示す図である。透過光の測定系を示す図である。実施例、比較例の透過スペクトルを示す図である。反射光の測定系を示す図である。

＜カラーフィルタ＞
以下、本発明のカラーフィルタについて図面を用いて具体的に説明する。

図１に示すように、本発明のカラーフィルタ１０は、基材１１と、基材１１上に設けられたブラックマトリクス層１２と、少なくとも２色以上の着色層１３ａ、１３ｂ、１３ｃと、透過率調整層１６とを備えている。また、２色以上の着色層１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、ブラックマトリクス層１２間に各色毎に設けられ、透過率調整層１６は、ブラックマトリクス層１２間であって、２色以上の着色層１３ａ、１３ｂ、１３ｃが形成されていない部分に設けられており、色の異なる層１６ｘ、１６ｙが積層されてなる。なお、図１は、本発明のカラーフィルタの一例を示す概略断面図である。

図２は、本発明のカラーフィルタ１０の一例を示す平面図である。図２に示すように、ブラックマトリクス層１２はマトリックス状のパターンを有しており、ブラックマトリクス層１２によって画定される複数の区画には、着色層１３が各色毎に配置され、また、着色層が形成されていない区画には、透過率調整層１６が配置されている。

なお、図１に示す形態では、３色の着色層、１３ａ、１３ｂ、１３ｃと、色の異なる２層１６ａ、１６ｂが積層された透過率調整層１６と、を有しているが、これに限定されることはなく、着色層１３は、２色の着色層であってもよく、３色以上の着色層であってもよい。また、透過率調整層１６は、色の異なる３層以上の層が積層されていてもよい。以下、本発明のカラーフィルタ１０の各構成について具体的に説明する。

（基材）
基材１１は、ブラックマトリクス層１２、着色層１３、透過率調整層１６を保持するために設けられ、本発明のカラーフィルタにおける必須の構成である。基材１１について特に限定はなく、カラーフィルタの分野で従来公知のものを適宜選択して用いることができる。なお、基材１１は、光出射側に位置するため、光透過性の高い材料を用いることが好ましい。このような材料としては、ガラス、石英、または各種の樹脂等の光透過性の高い材料等を挙げることができる。基材１１の厚さは、通常０．１ｍｍ〜１０．０ｍｍ程度である。

（ブラックマトリクス層）
ブラックマトリクス層１２は、光を遮蔽する層であり、本発明のカラーフィルタにおける必須の構成である。ブラックマトリクス層１２の材料としては、例えば、カーボンブラック、チタンブラック等の黒色着色材を含有する樹脂組成物等が挙げられる。この樹脂組成物に用いられる樹脂としては、例えば、感光性樹脂等を挙げることができる。感光性樹脂はネガ型感光性樹脂であっても、ポジ型感光性樹脂であってもよい。

ブラックマトリクス層１２の形成方法について特に限定はないが、上記で例示した黒色着色材を含有する感光性樹脂を適当な溶媒に分散或いは溶解したブラックマトリクス層用塗工液を、基材１１上に塗工、乾燥した後に、ブラックマトリクス層用のフォトマスク、例えば、マトリックス状のパターンが開口されたフォトマスクを介して露光・現像することで形成することができる。塗工液の塗工量は、形成しようとするブラックマトリクス層１２の厚みに応じて適宜設定することができる。塗工方法についても特に限定はなく、ロールコート法、スピンコート法、ブレードコート法等の従来公知の塗工手段を用いることができる。なお、用いられる感光性樹脂が、ネガ型感光性樹脂である場合には、フォトマスクの開口部に対応する部分のみ樹脂の硬化が進み、硬化されていない部分の感光性樹脂が現像により、除去される。これ以外にも、スパッタンリング法、真空蒸着法等を用いて、ブラックマトリクス層用の薄膜を形成し、この薄膜をパターニングしてブラックマトリクス層１２を形成することもできる。

上記では、ブラックマトリクス層１２がマトリックス状のパターンを有する例を中心に説明したが、この形態に限定されることはなく、ブラックマトリクス層１２がその他のパターンを有していてもよい。例えばブラックマトリクス層１２がストライプ状のパターンを有していてもよい。この場合、ブラックマトリクス層１２間に設けられる着色層１３、および透過率調整層１６もストライプ状に形成される。

（着色層）
図２に示すように、ブラックマトリクス層１２間、すなわち、ブラックマトリクス層１２によって画定される複数の区画には、着色層１３が各色毎に配置されている。着色層１３は、特定の波長域の光のみを選択的に透過させる層であり、本発明のカラーフィルタにおける必須の構成である。

本発明では、少なくとも２色以上の着色層１３が、ブラックマトリクス層１２間に設けられていることを必須の条件とするものであり、この条件を具備するものであれば、着色層１３の色について特に限定はない。着色層１３としては、たとえば、赤色着色層、緑色着色層、青色着色層等を用いることができる。以下、説明の便宜上、赤色着色層を１３ａ、緑色着色層を１３ｂ、青色着色層を１３ｃとする。各着色層１３は、各色の顔料や染料等の着色材を感光性樹脂中等に分散或いは溶解させることにより形成されている。

２色以上の着色層１３の１つの着色層の一例である赤色着色層１３ａは、赤色の波長域の光を選択的に透過させる着色層である。赤色着色層１３ａの着色材としては、例えば、ペリレン系顔料、レーキ顔料、アゾ系顔料、キナクリドン系顔料、アントラキノン系顔料、アントラセン系顔料、イソインドリン系顔料等が挙げられる。これらの顔料は単独で用いてもよく２種以上を混合して用いてもよい。

２色以上の着色層１３の１つの着色層の一例である緑色着色層１３ｂは、緑色の波長域の光を選択的に透過させる着色層である。緑色着色層１３ｂの着色材としては、例えば、ハロゲン多置換フタロシアニン系顔料もしくはハロゲン多置換銅フタロシアニン系顔料等のフタロシアニン系顔料、トリフェニルメタン系塩基性染料、イソインドリン系顔料、イソインドリノン系顔料等が挙げられる。これらの顔料もしくは染料は単独で用いてもよく２種以上を混合して用いてもよい。

２色以上の着色層１３の１つの着色層の一例である青色着色層１３ｃは、青色の波長域の光を選択的に透過させる着色層である。青色着色層１３ｃの着色材としては、例えば、銅フタロシアニン系顔料、アントラキノン系顔料、インダンスレン系顔料、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が挙げられる。これらの顔料は単独で用いてもよく２種以上を混合して用いてもよい。

着色層１３の形成方法について特に限定はないが、１つの色の着色層（以下、第１の着色層という）を構成する顔料或いは染料を含有する感光性樹脂を適当な溶媒に分散或いは溶解した着色層用塗工液を、ブラックマトリクス層１２が形成された基材１１上に塗工、乾燥して第１の着色層用塗工層を形成する。次いで、第１の着色層１３が形成されるべき領域、すなわちブラックマトリクス層１２によって画定される複数の区画のうち、少なくとも１つの区画に位置する第１の着色層用塗工層を露光等によって硬化させ、未硬化部分を現像によって除去することで、基材１１上に第１の着色層が形成される。次いで、他の１つの色の着色層（以下、第２の着色層という）を構成する顔料或いは染料を含有する感光性樹脂を適当な溶媒に分散或いは溶解した着色層用塗工液を、ブラックマトリクス層１２、及び第１の着色層１３が形成された基材１１上に塗工、乾燥して第２の着色層用塗工層を形成する。次いで、ブラックマトリクス層１２によって画定される複数の区画のうち、上記第１の着色層が形成されていない区画の少なくとも１つの区画に位置する第２の着色層用塗工層を、露光等によって硬化させた後に、未硬化部分の着色層用塗工層を現像によって除去することで、第２の着色層を形成することができる。

以下、ブラックマトリクス層１２によって画定される区画に、それぞれ赤色着色層１３ａ、緑色着色層１３ｂ、青色着色層１３ｃを形成する場合について、具体的に説明する。なお、以下では、感光性樹脂がネガ型感光性樹脂を用いた場合を例に挙げ、説明を行うが、ポジ型感光性樹脂を用いることもできる。

まずはじめに、基材１１上に、上記で例示した赤色の着色材と感光性樹脂を含む赤色着色層用塗工液を基材１１上に塗工、乾燥する。次いで、赤色着色層１３ａが形成されるべき領域に対応する開口を有するフォトマスクを用いて、当該部分に位置する赤色着色層用塗工液を硬化させ、未硬化部分の赤色着色層用塗工液を除去することで、ブラックマトリクス層１２間に、赤色着色層１３ａが形成される。同様にして、ブラックマトリクス層１２間であって、赤色着色層１３ａが形成されていない領域に緑色着色層１３ｂが、ブラックマトリクス層１２間であって赤色着色層１３ａ、及び緑色着色層１３ｂが形成されていない領域に青色着色層１３ｃが形成される。

図３は、赤色着色層１３ａ、緑色着色層１３ｂ、青色着色層１３ｃ、および後述する透過率調整層１６における透過スペクトルＳ_R，Ｓ_G，Ｓ_BおよびＳ_Aを示す図である。図３に示すように、赤色着色層１３ａの透過スペクトルＳ_Rは、赤色の波長域にピークを有するスペクトルとなっている。同様に、緑色着色層１３ｂおよび青色着色層１３ｃの透過スペクトルＳ_G，Ｓ_Bはそれぞれ、緑色および青色の波長域にピークを有するスペクトルとなっている。なお、透過率調整層１６の透過スペクトルＳ_A1は、各着色層１３の膜厚に対して、膜厚を５％とした、赤色透過率調整層１６ａ、緑色透過率調整層１６ｂ、青色透過率調整層１６ｃを積層した透過率調整層１６の透過スペクトルであり、透過スペクトルＳ_A2は、各着色層１３の膜厚に対して、膜厚を１０％とした、赤色透過率調整層１６ａ、緑色透過率調整層１６ｂ、青色透過率調整層１６ｃを積層した透過率調整層１６の透過スペクトルである。

（透過率調整層）
図１、図２に示すように、ブラックマトリクス層１２間であって、着色層１３が形成されていない部分には、透過率調整層１６が設けられている。透過率調整層１６は、可視光域の光を透過させる層である。例えば、透過率調整層１６は、透過率調整層１６に入射した白色光が４５００〜１２０００Ｋの色温度を有する光として出射されるよう構成されている。このような特性を有する透過率調整層１６をブラックマトリクス層１２間に設けることにより、カラーフィルタ１０に２色以上の着色層１３のみが設けられている場合に比べて、カラーフィルタ１０全体としての透過率を向上させることができる。これによって、該カラーフィルタを用いた画像表示装置において、発光素子の発光強度を過度に高めることなく画像表示装置、例えば、有機ＥＬ表示装置の輝度を増加させることができる。このことにより、発光素子、例えば、有機ＥＬ素子の素子寿命を長くすることができる。

また、色の異なる２以上の層が積層されてなる透過率調整層１６を有する本発明のカラーフィルタ１０によれば、白色光をそのまま透過させる層を有するカラーフィルタと比較して、外光反射を低減させることができ、コントラストの低下や、映り込みの発生を制御することができる。つまり、透過率調整層１６を有するカラーフィルタによれば、輝度を向上させつつ、外光反射を低減させることができる。

透過率調整層１６を構成する色の異なる２以上の層について特に限定はなく、例えば、上記で説明した着色層に含まれる着色材と同一組成の層を積層した構成、たとえば、図４（ａ）に示すように、赤色着色層１３ａと同一組成の赤色透過率調整層１６ａ、緑色着色層１３ｂと同一組成の緑色透過率調整層１６ｂ、青色着色層１３ｃと同一組成の緑色透過率調整層１６ｃの３層を積層した構成を挙げることができる。また、色の異なる２以上の層のうちの１つの層が、上記で説明したブラックマトリクス層１２と同一組成の黒色透過率調整層１６ｄであってもよい。たとえば、図４（ｂ）に示すように、２以上の層のうちの１つの層が、上記黒色透過率調整層１６ｄであり、他の１つの層が、赤色透過率調整層１６ａ、緑色透過率調整層１６ｂ、青色透過率調整層１６ｃの何れかであってもよい。なお、図４（ｂ）では、透過率調整層１６が、黒色透過率調整層１６ｄと、緑色透過率調整層１６ｂとが積層された構成をとっている。また、色の異なる２以上の層のうち１つ、又は２つ以上の層が、上記で説明した着色層１３に含まれる着色材とは異なる着色材が含まれる層であってもよい。

透過率調整層１６は、可視光域の光を波長域に依らず略均一に透過させる層であることが好ましい。可視光域の光を波長域に依らず略均一に透過させる透過率調整層１６としては、たとえば、赤色透過率調整層１６ａ、緑色透過率調整層１６ｂ、青色透過率調整層１６ｃを積層した構成等を挙げることができる。また、この構成において、各層の厚みを異ならせ、或いは各層に含まれる着色材の濃度を異ならせる等によって、特定の波長領域における色合いを強調させることもできる。また、この構成において、黒色透過率調整層１６ｄを更に積層させた場合には、可視光領域の透過率のバランス調整を図りつつも、外光に対する反射防止効果を高めることができる。なお、黒色透過率調整層１６ｄとともに、又はこれにかえて他の層を積層させることで、透過率のバランス調整を図りつつ、外光に対する反射防止効果を高めることとしてもよい。

なお、可視光領域の光を略均一に透過させるとは、可視光領域全域において透過率が１０％以上であることを意味する。換言すれば、可視光領域全域において透過率が１０％未満となる波長領域が存在していないことを意味する。例えば、図３に示される、赤色透過率調整層１６ａ、緑色透過率調整層１６ｂ、青色透過率調整層１６ｃを積層した透過率調整層１６の透過スペクトルＳ_A1、透過スペクトルＳ_A2では、可視光領域の全域において透過率は１０％以上となっており、可視光領域の光を略均一に透過させているといえる。

上記では、赤色透過率調整層１６ａ、緑色透過率調整層１６ｂ、青色透過率調整層１６ｃを積層させた透過率調整層１６とすることで、可視光領域における光を略均一に透過させる構成としているが、この構成にかえて、以下に例示する種々の態様によって、可視光領域における透過率のバランス調整を図ることや、特定の波長領域における色合いを強調することもできる。

例えば、（Ａ)赤色透過率調整層１６ａ、緑色透過率調整層１６ｂ、青色透過率調整層１６ｃから選択される２つの層を積層させた透過率調整層１６とした場合には、該透過率調整層１６を構成する層が透過可能な波長領域の色合いを強調させることができる。また、（Ｂ）赤色透過率調整層１６ａ、緑色透過率調整層１６ｂ、青色透過率調整層１６ｃから選択される１つの層または２つの層と、黒色透過率調整層１６ｄとを積層させた構成とした場合には、上記（Ａ）の効果に加え、黒色透過率調整層１６ｄの存在によって、可視光領域における透過率のバランス調整を図ることや、外光に対する反射防止効果を高めることができる。また、（Ｃ）赤色透過率調整層１６ａ、緑色透過率調整層１６ｂ、青色透過率調整層１６ｃ、黒色透過率調整層１６ｄとは異なる層を用いて、或いは、（Ｄ）赤色透過率調整層１６ａ、緑色透過率調整層１６ｂ、青色透過率調整層１６ｃ、黒色透過率調整層１６ｄから選択される１つ以上の層と、これ以外の層とを組合せて、透過率のバランス調整を図ることや、特定の波長領域における色合いを強調することもできる。また、上記（Ａ）〜（Ｄ）の構成において、各層の厚みを異ならせ、或いは各層に含まれる着色材の濃度を異ならせる等により、色合いの強調や、透過率のバランス調整を更に詳細に調整することができる。

透過率調整層１６を、上記（Ａ）〜（Ｄ）で説明した構成とした場合には、例えば、外光として白色光を用いるときに、透過率調整層１６によってホワイトバランスをとることができる点で好ましい。

なお、本発明では、透過率調整層１６の可視光域の光の透過率によらず、透過率調整層１６が存在している分だけ、透過率調整層１６を有しないカラーフィルタよりも、カラーフィルタ１０全体の可視光域の光の透過率を向上させることができる。したがって、透過率調整層１６の透過率について特に限定はないが、透過率調整層１６の透過率は、カラーフィルタ１０全体の可視光域全域における平均透過率と、透過率調整層１６の外光に対する平均反射率とのバランスを考慮して設定することが望ましい。

具体的には、透過率調整層１６の平均透過率が１０％未満である場合や、透過率調整層１６の平均透過率が９０％を超えた場合には、カラーフィルタ１０全体の可視光全域に対する平均透過率と、外光に対する反射率とのバランスが悪くなり、輝度の向上と、外光反射の低減との両立を図ることが困難となる場合がある。したがって、この点を考慮すると、透過率調整層１６の平均透過率は、１０％以上９０％以下の範囲内であることが好ましい。また、透過率調整層１６の反射率は、５０％以下であることが好ましい。反射率の好ましい下限値について限定はなく、０％に近づくほど外光に対する良好な反射防止性能を得ることができる。なお、可視光域の光の平均透過率とは、対象となる要素の透過スペクトルを可視光域全体にわたって平均することにより得られる値である。たとえば、図３に示すような透過率調整層１６の透過スペクトルＳ_A1、透過スペクトルＳ_A2を可視光域全域にわたって平均することにより得られる値である。後述する平均反射率についても同様である。

透過率調整層１６の平均透過率や平均反射率の調整方法としては、透過率調整層１６を構成する色の異なる２以上の層に用いられる着色材や、色の異なる２以上の層の厚み等を適宜設定することで調整することができる。なお、透過率調整層１６の膜厚が、ブラックマトリクス層１２や、着色層１３の膜厚よりも厚い場合には、透過率調整層１６の可視光域の光に対する透過率が低下することから、透過率調整層１６の膜厚は、ブラックマトリクス層１２や、着色層１３の膜厚以下であることが好ましい。

また、カラーフィルタ１０のブラックマトリクス層１２は、一般的に、光の遮蔽率がほぼ１００％となるのに必要十分な厚みを有するよう構成されている。このため、透過率調整層１６を構成する層として、黒色透過率調整層１６ｄを採用する場合には、その厚みがブラックマトリクス層１２の厚みよりも小さくなるにつれて、黒色透過率調整層１６ｄが光を透過させるようになる。したがって、透過率調整層１６を構成する層として、黒色透過率調整層１６ｄを採用する場合には、少なくとも、ブラックマトリクス層１２よりも、その厚みが薄くなっている。

また、透過率調整層１６は、（１）上記赤色着色層１３ａと同一組成の赤色透過率調整層１６ａ、緑色着色層１３ｂと同一組成の緑色透過率調整層１６ｂ、青色着色層１３ｃと同一組成の青色透過率調整層１６ｃから選択される２色以上の着色層が積層されてなるか、（２）赤色透過率調整層１６ａ、緑色透過率調整層１６ｂ、青色透過率調整層１６ｃから選択される１色以上と、ブラックマトリクス層１２と同一組成の黒色透過率調整層１６ｄとが積層された構成をとることが好ましい。特には、（３）赤色透過率調整層１６ａ、緑色透過率調整層１６ｂ、青色透過率調整層１６ｃが積層された構成をとることが好ましい。

上記（１）や（２）の構成をとる透過率調整層１６によれば、ブラックマトリクス層１２、着色層１３の形成時に、透過率調整層１６を同時に形成することができる点で、製造工程上有利である。また、（３）の構成によれば、製造工程上の優位性にくわえ、可視光域の光を波長域に依らず略均一に透過させることができる。上記（３）の好ましい構成としては、赤色透過率調整層１６ａ、緑色透過率調整層１６ｂ、青色透過率調整層１６ｃの膜厚が、それぞれ、赤色着色層１３ａ、緑色着色層１３ｂ、青色着色層１３ｃの膜厚の５％〜５０％の範囲内であることが好ましい。

なお、上記で説明したように、透過率調整層１６の膜厚は、ブラックマトリクス層１２や、着色層１３の膜厚以下であることが好ましい。したがって、ブラックマトリクス層１２や、着色層１３の形成と同時に、上記（１）〜（３）の形態の透過率調整層１６を形成する場合には、透過率調整層１６を構成する各層の膜厚は、ブラックマトリクス層１２や、着色層１３の膜厚以下となるように設定することが好ましい。

透過率調整層１６の膜厚を、ブラックマトリクス層１２や着色層１３の膜厚以下とする方法としては、ハーフトーンマスクを用いたフォトリソグラフィー法が好適である。例えば、ブラックマトリクス層１２や、着色層１３を構成する樹脂組成物として、ネガ型感光性樹脂が用いられる場合、ブラックマトリクス層１２や着色層１３に対応する部分における透過率が透過率調整層１６に対応する部分における透過率よりも大きくなっているハーフトーンマスクが用いられる。若しくは、ブラックマトリクス層１２や、着色層１３を構成する樹脂組成物としてポジ型感光性樹脂が用いられる場合、ブラックマトリクス層１２や着色層１３に対応する部分における透過率が、透過率調整層１６に対応する部分における透過率よりも小さくなっているハーフトーンマスクが用いられる。このようにして、ブラックマトリクス層１２や、着色層１３の形成とともに、赤色透過率調整層１６ａ、緑色透過率調整層１６ｂ、青色透過率調整層１６ｃ、或いは黒色透過率調整層１６ｄから選択される２以上の層が積層されてなる透過率調整層１６を、ブラックマトリクス層１２や、着色層１３よりも膜厚が薄くなるように形成することができる。

以下、着色層１３と、透過率調整層１６とを一体に形成する場合の例を、図５を用いて説明する。なお、図５では、着色層１３及び透過率調整層１６は、ネガ型感光性樹脂を用いて形成される場合を示す。赤色着色層１３用の塗工液を基材１１上に塗工、乾燥した後に、図５（ａ）に示すように、赤色着色層に対応する部分の透過率が、透過率調整層１６に対応する部分の透過率が大きいハーフトーンマスクを用いて露光、現像することで、図５（ａ）に示すように、赤色着色層１３ａとともに、赤色着色層１３ａよりも膜厚の薄い、赤色透過率調整層１６ａが形成する。同様にして、図５（ｂ）に示すように、緑色着色層１３ｂとともに、赤色透過率調整層１６ａ上に緑色着色層１３ｂよりも膜厚の薄い緑色透過率調整層１６を積層する。同様にして、図５（ｃ）に示すように、青色着色層１３ｃとともに、赤色透過率調整層１６ａと緑色透過率調整層１６ｂの積層体上に、青色着色層１３ｃよりも膜厚の薄い青色透過率調整層１６ｃを積層することで、着色層１３よりも膜厚が薄い透過率調整層１６を、着色層１３と同時に形成することができる。

次に、図６を参照して、有機ＥＬ表示装置に、本発明のカラーフィルタ１０を適用した時に、有機ＥＬ素子４０からの光がカラーフィルタ１０を透過して出射される際の作用、及び、カラーフィルタ１０を透過した外光が、有機ＥＬ層４４によって反射され、その後にカラーフィルタ１０を再び透過して観察者に到達する際の作用について説明する。

図６Ａには、有機ＥＬ層４４の有機発光層４２から白色光Ｌ_outが放射される様子が示されている。有機発光層４２から放射された白色光Ｌ_outは、赤色着色層１３ａ、緑色着色層１３ｂ、青色着色層１３ｃおよび透過率調整層１６に入射する。

赤色着色層１３ａ、緑色着色層１３ｂ、青色着色層１３ｃに入射した光はそれぞれ、赤色光Ｌ_out（Ｒ）、緑色光Ｌ_out（Ｇ），青色光Ｌ_out（Ｂ）となって赤色着色層１３ａ、緑色着色層１３ｂ、青色着色層１３ｃから出射される。一方、透過率調整層１６に入射した光は、輝度調整光Ｌ_out（Ａ）となって透過率調整層１６から出射される。

透過率調整層１６は、可視光域の光を透過させる層であることから、輝度調整光Ｌｏｕｔ（Ａ）により、カラーフィルタ１０から出射する光の強度を増加させることができ、これによって、有機ＥＬ表示装置５０の輝度を増加させることができる。特に、図示する赤色着色層１３ａ、緑色着色層１３ｂ、青色着色層１３ｃが積層された透過率調整層１６によれば、カラーフィルタ１０から出射する光の強度を可視光域のほぼ全域にわたって増加させることができる。

図６Ｂには、白色光からなる外光Ｌ_inがカラーフィルタ１０に入射される様子が示されている。カラーフィルタ１０に入射した外光Ｌ_inは、はじめに赤色着色層１３ａ、緑色着色層１３ｂ、青色着色層１３ｃ、及び透過率調整層１６に入射する。その後、赤色着色層１３ａ、緑色着色層１３ｂ、青色着色層１３ｃ、及び透過率調整層１６の透過スペクトルに応じてフィルタされた光が、有機ＥＬ層４４へ向かって赤色着色層１３ａ、緑色着色層１３ｂ、青色着色層１３ｃ、及び透過率調整層１６から出射する。赤色着色層１３ａ、緑色着色層１３ｂ、青色着色層１３ｃ、及び透過率調整層１６から出射した光は、図６Ｂに示すように、有機ＥＬ層４４の陽極４１により反射されて再び赤色着色層１３ａ、緑色着色層１３ｂ、青色着色層１３ｃ、及び透過率調整層１６に入射する。再び赤色着色層１３ａ、緑色着色層１３ｂ、青色着色層１３ｃ、及び透過率調整層１６に入射した光は、赤色着色層１３ａ、緑色着色層１３ｂ、青色着色層１３ｃ、及び透過率調整層１６の透過スペクトルに応じてフィルタされた後、反射光Ｌ_ref（Ｒ），反射光Ｌ_ref（Ｇ），反射光Ｌ_ref（Ｂ）および反射光Ｌ_ref（Ａ）となって赤色着色層１３ａ、緑色着色層１３ｂ、青色着色層１３ｃ、及び透過率調整層１６から出射する。

反射光Ｌ_ref（Ｒ），反射光Ｌ_ref（Ｇ），反射光Ｌ_ref（Ｂ）および反射光Ｌ_ref（Ａ）は、カラーフィルタ１０に入射した外光Ｌ_inが赤色着色層１３ａ、緑色着色層１３ｂ、青色着色層１３ｃ、及び透過率調整層１６をそれぞれ２回透過した後の光となっている。一般に、赤色着色層１３ａ、緑色着色層１３ｂ、青色着色層１３ｃの平均透過率は、透過率調整層１６の平均透過率に比べて低くなっている。このため、反射光Ｌ_ref（Ｒ），反射光Ｌ_ref（Ｇ）．反射光Ｌ_ref（Ｂ）の強度は、反射光Ｌ_ref（Ａ）の強度に比べて無視できる程度の強度となっている。一方、透過率調整層１６の平均透過率が例えば６０％となっている場合、反射光Ｌ_ref（Ａ）の強度は、（０．６）²×Ｌ_in＝０．３６Ｌ_inとなっている。このように、透過率調整層１６に入射した外光Ｌ_inは、約１／３の強度になるまで減衰させられた後に透過率調整層１６から出射する。

本発明では、上記の外光Ｌ_inのように透過率調整層１６を２回透過した光の強度と、当該光が透過率調整層１６を透過する前に有していた強度との比を、透過率調整層１６の反射率と表現する。従って、上記の外光Ｌ_inの例においては、透過率調整層１６の反射率が３６％になっているといえる。

また上記各実施の形態において、有機ＥＬ層４４の有機発光層４２から白色光が放射される例を中心に説明を行ったが、これに限られることはなく、各単位有機ＥＬ層４４ａに対向して設けられたカラーフィルタ１０の各着色層１３、および透過率調整層１６に対応する色の光が、各単位有機ＥＬ層４４ａから放射されてもよい。すなわち、各単位有機ＥＬ層４４ａから放射される光の色が場所に応じて異なっていてもよい。この場合、透過率調整層１６に入射される光は白色光となるよう、各単位有機ＥＬ層４４ａが構成される。

＜有機ＥＬ表示装置＞
次に、図７を参照して、本発明の有機ＥＬ表示装置５０について説明する。なお、図７は、本発明の有機ＥＬ表示装置の一例を示す概略断面図である。図７に示すように、本発明の有機ＥＬ表示装置５０は、光を放射する有機ＥＬ素子４０と、有機ＥＬ素子４０に対向するよう配置されたカラーフィルタ１０と、を備えている。図示する形態では、有機ＥＬ素子４０とカラーフィルタ１０との間は、例えば、樹脂接着剤材からなる封止材４９により封止されている。図７に示す有機ＥＬ表示装置５０において、カラーフィルタ１０は、有機ＥＬ素子４０からの光が放射される側、すなわち観察者側に配置されている。

図８は、図７の有機ＥＬ表示装置５０の有機ＥＬ素子４０を矢印IIＡ−IIＡ方向から見た図である。図８に示すように、有機ＥＬ層４４は、各々が有機ＥＬ素子４０の単位画素に対応する複数の単位有機ＥＬ層４４ａからなっており、各単位有機ＥＬ層４４ａには駆動用配線４８が接続されている。

（カラーフィルタ）
カラーフィルタ１０は、有機ＥＬ素子４０に対向するよう配置されている。ここで、本発明の有機ＥＬ表示装置５０は、有機ＥＬ表示装置５０を構成するカラーフィルタ１０が、上記で説明した本発明のカラーフィルタ１０である点を特徴とする。このカラーフィルタ１０を備える有機ＥＬ表示装置５０によれば、有機ＥＬ素子４０の発光強度を過度に高めることなく有機ＥＬ表示装置５０の輝度を増加させることができる。また、外光反射を低減させることで、コントラストの低下や、映り込みの発生を制御することができる。なお、カラーフィルタは、上記で説明した本発明のカラーフィルタ１０をそのまま用いることができ、ここでの詳細な説明は省略する。

なお図示はしないが、基材１１の観察者側の面１１ａ上に、外光の反射を抑制するための反射防止膜が設けられていてもよい。反射防止膜の具体的な形態が特に限られることはなく、所望の反射防止効果を発現することができる様々な膜が用いられ得る。反射防止膜を基材１１の観察者側の面１１ａ上に形成する方法としては、反射防止フィルムを接着する方法や、反射防止用材料を塗布する方法などを挙げることができる。

（有機ＥＬ素子）
図７に示すように、有機ＥＬ素子４０は、有機ＥＬ素子用基板４７と、有機ＥＬ素子用基板４７上に設けられ、光を放射する有機ＥＬ層４４と、を有している。なお図示はしないが、有機ＥＬ素子用基板４７上には、有機ＥＬ層４４を駆動するためのトランジスタなどの駆動素子が形成されている。すなわち有機ＥＬ素子用基板４７は、有機ＥＬ層４４を駆動するための基板、いわゆるＴＦＴ基板となっている。

本実施の形態において、有機ＥＬ素子４０の有機ＥＬ層４４において発光した光は、有機ＥＬ素子用基板４７が位置する側とは反対の側へ取り出される。すなわち、有機ＥＬ層４４からの光は、ＴＦＴ基板を構成する有機ＥＬ素子用基板４７の上方から取り出される。このように本実施の形態における有機ＥＬ表示装置５０は、いわゆるトップエミッション型の有機ＥＬ表示装置となっている。

有機ＥＬ素子用基板４７は、有機ＥＬ層４４を支持するとともに、外気を遮断することができるものであれば特に限定されるものではないが、安定性、耐久性等が良好なことから、ガラスや透明ポリマーであることが好ましい。

図７に示すように、有機ＥＬ層４４は、陽極４１と、陰極４３と、陽極４１と陰極４３の間に設けられた有機発光層４２とを有している。陽極４１としては、効率良く正孔を注入できる材料であれば特に限定されるものではないが、例えば、アルミニウム、クロム、モリブデン、タングステン、銅、銀または金およびそれらの合金等を使用することが好ましい。一方、陰極４３としては、電子を注入しやすく、かつ光透過性の良好な材料が用いられており、例えば酸化リチウム、炭酸セシウム等が用いられる。有機発光層４２としては、所定の電圧を印加することにより発光する蛍光性有機物質を含有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば、キノリノール錯体、オキサゾール錯体、各種レーザー色素、ポリパラフェニレンビニレン等が挙げられる。

なお、陽極４１から注入された正孔を有機発光層４２に効率的に輸送するため、陽極４１と有機発光層４２との間に正孔輸送層（図示せず）が設けられていてもよい。正孔輸送層の構成材料として、例えばテトラフェニルベンジジンが挙げられる。さらに、陽極４１と正孔輸送層との間に正孔注入層（図示せず）が設けられていてもよい。また、有機発光層４２と陰極４３との間に、電子注入層（図示せず）や電子輸送層（図示せず）が設けられていてもよい。また、水分を遮蔽するバリア膜（図示せず）が有機ＥＬ層４４上に設けられていてもよい。

次に、図９を参照して、本発明の有機ＥＬ表示装置の他の形態について説明する。なお、図９に示す形態は、有機ＥＬ素子がボトムエミッション型である点が異なるのみであり、他の構成は、図７に示す形態と略同一である。

図９に示すように、本実施の形態において、有機ＥＬ素子４０Ａの有機ＥＬ層４４Ａは、有機ＥＬ素子用基板４７の面のうち観察者側とは反対側の面に配置されている。そして、有機ＥＬ層４４Ａから放射される光は、有機ＥＬ素子用基板４７を透過してカラーフィルタ１０に到達する。すなわち本実施の形態における有機ＥＬ表示装置５０Ａは、いわゆるボトムエミッション型の有機ＥＬ表示装置となっている。

有機ＥＬ層４４Ａは、陰極４５と、陽極４６と、陰極４５と陽極４６の間に設けられた有機発光層４２とを有している。陽極４６としては、酸化インジウムスズ化合物（ＩＴＯ）などの透明電極が用いられる。一方、陰極４５としては、電子を注入しやすく、かつ安定性に優れた材料が用いられており、例えばマグネシウム、銀、アルミニウム、銀とリチウムとの合金、マグネシウムと銀との合金、アルミニウムとリチウムとの合金等が用いられる。

本実施の形態においても、カラーフィルタ１０を透過した外光が、有機ＥＬ層４４Ａの陰極４５によって反射され、その後にカラーフィルタ１０を再び透過して観察者に到達する。従って、カラーフィルタ１０の透過率調整層１６を設けることにより、カラーフィルタ１０全体としての透過率を向上させながら、カラーフィルタ１０に入射した外光が高い強度を有するままカラーフィルタ１０から再び出射するのを防止することができる。

以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。

「透過率の測定」
図１０に示すように、観察者側ガラス基板５１と、表示部側ガラス基板５２と、観察者側ガラス基板５１および表示部側ガラス基板５２の間に、測定層５３として、赤色着色材を含む赤色透過率調整層、緑色着色材を含む緑色透過率調整層、青色着色材を含む青色透過率調整層を、各層の膜厚が０．３μｍとなるように積層した透過率調整層を設けた実施例の透過率測定用サンプルＡ１を準備した。なお、測定層５３と表示部側ガラス基板５２との間には、マッチングオイルからなる干渉防止層５４が設けられている。同様にして、上記実施例の透過率調整層にかえて、測定層５３として厚さ１．５μｍの透明樹脂層を設けた比較例の透過率測定用サンプルＢ１を準備した。

観察者側ガラス基板５１側から実施例の透過率測定用サンプルＡ１へ向けて光を照射し、そして、サンプルを透過して表示部側ガラス基板５２側から取り出された光の輝度を測定した。そして、観察者側ガラス基板５１側からサンプルへ向けて照射した光の輝度に対する、表示部側ガラス基板５２側から取り出された光の輝度の比率に基づいて、実施例の透過率測定用サンプルＡ１の透過率調整層の透過率（％）を算出した。同様にして、比較例の透過率測定用サンプルＢ１の透明樹脂層の透過率（％）を算出した。なお観察者側ガラス基板５１側からサンプルへ向けて光を照射するための光源としては、有機ＥＬ素子からなる白色光源を用いた。

実施例の透過率測定用サンプルＡ１の透過スペクトルを図１１（ａ）に、比較例の透過率測定用サンプルＢ１の透過スペクトルを図１１（ｂ）に示す。なお測定器としては、オリンパス株式会社製のＯＳＰ−ＳＰ２００を用いた。

図１１（ａ）に示すように、透過率測定用サンプルＡ１では、可視光領域において、一定の透過率を有していることが確認できた。特に、赤色透過率調整層、緑色透過率調整層、青色透過率調整層が積層されてなる透過率調整層が設けられた本実施例では、可視光領域全域において、透過率が５０％を下回っておらず、可視光の光を波長領域によらず略均一に透過していることがわかる。

「反射率の測定」
図１２に示すように、観察者側ガラス基板５１と、反射板５５と、観察者側ガラス基板５１および反射板５５の間に、測定層５３として上記透過率調整用サンプルＡ１で使用した透過率調整層を設けた反射率測定用サンプルＡ２を準備した。同様して、観察者側ガラス基板５１および反射板５５の間に、測定層５３として上記透過率調整用サンプルＢ１で使用した透明樹脂層を設けた反射率測定用サンプルＢ２を準備した。反射板５５としては、クロムを有する材料を含む板が用いられており、反射板５５の反射率はほぼ１００％となっている。測定層５３と反射板５５との間には、マッチングオイルからなる干渉防止層５４が設けられている。

次に、観察者側ガラス基板５１側から実施例の反射率測定用サンプルＡ２へ向けて光を照射し、そして、反射板５５により反射されて観察者側ガラス基板５１側へ戻ってきた光の輝度（Ｙ)を測定した。同様にして、比較例の反射率測定用サンプルＢ２についても輝度の測定を行った。なお観察者側ガラス基板５１側からサンプルへ向けて光を照射するための光源としては、外光を想定して準備されたＣ光源を用いた。また、測定器としては、オリンパス株式会社製のＯＳＰ−ＳＰ２００を用いた。

比較例の反射率測定用サンプルＢ２の輝度（Ｙ）が９９．１であるのに対し、実施例の反射率測定用サンプルＡ２の輝度（Ｙ）は３２．１となった。このことより、２色以上の層を積層した透過率調整層を設けた場合には、可視光の光を完全に透過させてしまう層を設けた場合と比較して、外光に対する反射防止効果が図られていることがわかり、本発明の優位性が明らかとなった。

１０カラーフィルタ
１１基材
１１ａ観察側の面
１１ｂ有機ＥＬ素子側の面
１２ブラックマトリクス層
１３ａ赤色着色層
１３ｂ緑色着色層
１３ｃ青色着色層
１６透過率調整層
４０，４０Ａ有機ＥＬ素子
４１陽極
４２有機発光層
４３陰極
４４，４４Ａ有機ＥＬ層
４４ａ単位有機ＥＬ層
４５陰極
４６陽極
４７有機ＥＬ素子用基板
４８駆動用配線
４９封止材
５０有機ＥＬ表示装置
５１観察者側ガラス基板
５２表示部側ガラス基板
５３測定層
５４干渉防止層
５５反射板

Claims

基材と、前記基材上に設けられたブラックマトリクス層と、少なくとも２色以上の着色層と、透過率調整層と、を備え、
前記着色層は、前記ブラックマトリクス層間に各色毎に設けられ、
前記透過率調整層は、前記ブラックマトリクス層間であって、前記着色層が形成されていない部分に設けられており、色の異なる層が積層されており、前記ブラックマトリクス層と同一の材料から形成される層を含むことを特徴とするカラーフィルタ。
前記透過率調整層が、少なくとも前記着色層から選択される２色以上の着色層が積層されてなることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ。
前記着色層が、赤色着色層、緑色着色層、および青色着色層からなり、
前記透過率調整層が、前記赤色着色層、緑色着色層、および青色着色層から選択される２以上の着色層が積層されてなることを特徴とする請求項１又は２記載のカラーフィルタ。
前記２色以上の着色層は、特定の波長域の光のみを選択的に透過させ、
前記透過率調整層は、可視光域の光を波長域に依らず略均一に透過させることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のカラーフィルタ。
有機ＥＬ素子用基板と、前記有機ＥＬ素子用基板上に設けられた有機ＥＬ層とを有する有機ＥＬ素子と、前記有機ＥＬ素子に対向するよう配置されたカラーフィルタと、を備える有機ＥＬ表示装置であって、
前記カラーフィルタは、
基材と、前記基材上に設けられたブラックマトリクス層と、少なくとも２色以上の着色層と、透過率調整層と、を備え、
前記着色層は、前記ブラックマトリクス層間に各色毎に設けられ、
前記透過率調整層は、前記ブラックマトリクス層間であって、前記着色層が形成されていない部分に設けられており、色の異なる層が積層されており、前記ブラックマトリクス層と同一の材料から形成される層を含むことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。