JP6286916B2 - 有機エレクトロルミネッセンス表示装置用カラーフィルタおよび有機エレクトロルミネッセンス表示装置 - Google Patents
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Description
ここで、一般にカラーフィルタにおいては画素を画定するために着色層間には遮光層が形成されている。そのため、ある画素領域の発光層からの光が、その画素領域の着色層を透過して隣接する画素領域の着色層に入射した場合には、着色層間に位置する遮光層で吸収もしくは反射されるか、あるいは、2つの着色層を透過する際に吸収されるので、ほとんどの光が出射されずに吸収される。したがって、特に、ある画素領域の発光層からの光が、隣接する画素領域の着色層に直接入射することが、表示画像の色ずれに大きく影響している。
本発明の有機EL表示装置用カラーフィルタは、透明基板と、上記透明基板上にパターン状に形成された第1遮光層と、上記第1遮光層が形成された上記透明基板上に形成された複数色の着色層と、上記着色層上にパターン状に形成され、上記第1遮光層上に配置された第2遮光層とを有するものであり、第2遮光層の態様に応じて2つの実施態様に大別することができる。以下、各実施態様に分けて説明する。
本実施態様の有機EL表示装置用カラーフィルタは、透明基板と、上記透明基板上にパターン状に形成された第1遮光層と、上記第1遮光層が形成された上記透明基板上に形成された複数色の着色層と、上記着色層上にパターン状に形成され、上記第1遮光層上に配置された第2遮光層とを有する有機EL表示装置用カラーフィルタであって、上記第2遮光層が、黒色色材と黒色以外の有色色材とを含有する、あるいは透過率特性の異なる複数の黒色色材を含有することを特徴とするものである。
図1は本実施態様の有機EL表示装置用カラーフィルタの一例を示す概略断面図である。図1に例示するように、有機EL表示装置用カラーフィルタ1は、透明基板2と、透明基板2上にパターン状に形成され、画素を画定する第1遮光層3と、第1遮光層3を覆うように形成され、赤色着色層4R、緑色着色層4Gおよび青色着色層4Bが配列された着色層4と、着色層4上にパターン状に形成され、第1遮光層3上に配置された第2遮光層5とを有している。また、第2遮光層5は黒色色材および黒色以外の有色色材、あるいは透過率特性の異なる複数の黒色色材を含有している。
「画素領域」とは、1個の画素が配置されている領域をいう。例えば赤、緑、青の3個の副画素で1個の画素が構成されている場合、1個の副画素が配置されている領域を画素領域という。具体的には図1に示すように、有機EL表示装置用カラーフィルタ1は赤色着色層4R、緑色着色層4G、青色着色層4Bで構成される着色層4を有しており、第1遮光層3で画定された画素が配置されている画素領域9を複数有している。
光線L14は、遮光層103に入射するため吸収される。光線L13は、着色層4Rおよび着色層4Gを透過するため、着色層4Rおよび着色層4Gの透過率特性から多くが吸収される。一方、光線L12は、着色層4Gのみを透過するため、本来出射されるべきでない光が着色層4Gの透過率特性で出射されることとなる。このため、特に、このような光線L12が原因で、斜め方向から見たときに表示画像の色ずれが発生していた。
図4(a)、(b)は色材として1種の黒色色材のみを含有する遮光層の透過率特性の一例を示すグラフであり、図5は本実施態様における第2遮光層の透過率特性の一例を示すグラフである。
色材として1種の黒色色材のみを含有する遮光層の場合、例えば図4(a)に示すような短波長から長波長に向かって透過率が増大する透過率特性や、図4(b)に示すような短波長に極大値をもつ透過率特性になる。そのため、このような遮光層では波長によって遮光の程度が異なってしまう。例えば図15に示す有機EL表示装置100において、第2遮光層105が図4(a)に示すような透過率特性を有する場合には、図15中の矢印で示すように第2遮光層105が長波長の光を透過しやすいため、斜め方向から見たときに表示画像が赤みを帯びる。また、図15に示す有機EL表示装置100において、第2遮光層105が図4(b)に示すような透過率特性を有する場合には、図示しないが第2遮光層105が短波長の光を透過しやすいため、斜め方向から見たときに表示画像が青みを帯びる。このように斜め方向から見たときの表示画像の色ずれが顕著に生じる。
これに対し、本実施態様においては第2遮光層が黒色色材だけでなく黒色以外の有色色材を含有する、あるいは透過率特性の異なる複数の黒色色材を含有するため、第2遮光層の透過率特性を調整することができる。例えば図5に示すように長波長と短波長とで可視光領域での透過率をほぼ均一にすることができる。そのため、例えば図6に示す有機EL表示装置10において、第2遮光層5が図5に示すような透過率特性を有する場合には、図6中の矢印で示すように第2遮光層5が可視光領域をほぼ均一に遮光するため、斜め方向から見たときの表示画像の色ずれの発生を効果的に抑制することができる。
よって本実施態様においては、視野角特性を改善することが可能である。
本実施態様における第2遮光層は、透明基板上に形成された着色層上にパターン状に形成され、第1遮光層上に配置されるものであり、有機EL表示装置用カラーフィルタの最表面に配置されるものである。
以下、第2遮光層が黒色色材と黒色以外の有色色材とを含有する第1態様と透過率特性の異なる複数の黒色色材を含有する第2態様とに分けて説明する。
本態様の第2遮光層は黒色色材と黒色以外の有色色材とを含有するものである。黒色色材と黒色以外の有色色材とは透過率特性が異なっており、第2遮光層が黒色色材と黒色以外の有色色材とを含有することにより、第2遮光層の透過率特性を調整することができる。黒色以外の有色色材としては種々の有色色材を選択可能であることから、第2遮光層の透過率特性を容易に調整することができる。
ここで、図4(a)、(b)に黒色色材の透過率特性の一例を示す。図4(a)に示す透過率特性では長波長の光の透過率が短波長の光の透過率よりも高いため、斜め方向から見たときに赤みを帯びる傾向にある。そのため、第2遮光層がこのような透過率特性を示す黒色色材を含有する場合には、青色色材、緑色色材、紫色色材等の短波長の光の透過率が長波長の光の透過率よりも高い有色色材をさらに含有させることにより、第2遮光層の可視光領域での透過率を均一にすることができ、斜め方向から見たときの色ずれを効果的に抑制することができる。一方、図4(b)に示す透過率特性では短波長の光の透過率が長波長の光の透過率よりも高いため、斜め方向から見たときに青みを帯びる傾向にある。そのため、第2遮光層がこのような透過率特性を示す黒色色材を含有する場合には、赤色色材等の長波長の光の透過率が短波長の光の透過率よりも高い有色色材をさらに含有させることにより、第2遮光層の可視光領域での透過率を均一にすることができ、斜め方向から見たときの色ずれを効果的に抑制することができる。
また、黒色色材がチタンブラックの場合、チタンブラックは図4(b)に示すような透過率特性を有することから、黒色以外の有色色材としては、長波長の光の透過率が短波長の光の透過率よりも高い有色色材を用いることが好ましく、具体的には赤色色材が好ましい。具体例としては、チタンブラックおよび赤色色材の組み合わせ、チタンブラック、青色色材および紫色色材の組合せ、チタンブラックおよび紫色色材の組合せが挙げられる。中でも、チタンブラックおよび赤色色材の組み合わせが好ましい。赤、緑、青のうち赤が短波長領域の透過率抑制効果が最も大きいため、チタンブラックおよび赤色色材を含有する第2遮光層は遮光性がさらに向上すると考えられる。
有色色材は1種単独で用いてもよく2種以上を混合して用いてもよい。また、有色色材は1色の有色色材を用いてもよく2色以上の有色色材を混合して用いてもよい。
赤色色材としては、例えば、カラーインデックス(C.I.)番号が付されているものとして、C.I.ピグメントレッド1、2、3、4、5、6、7、8、9、12、14、15、16、17、21、22、23、31、32、37、38、41、47、48、48:1、48:2、48:3、48:4、49、49:1、49:2、50:1、52:1、52:2、53、53:1、53:2、53:3、57、57:1、57:2、58:4、60、63、63:1、63:2、64、64:1、68、69、81、81:1、81:2、81:3、81:4、83、88、90:1、101、101:1、104、108、108:1、109、112、113、114、122、123、144、146、147、149、151、166、168、169、170、172、173、174、175、176、177、178、179、181、184、185、187、188、190、193、194、200、202、206、207、208、209、210、214、216、220、221、224、230、231、232、233、235、236、237、238、239、242、243、245、247、249、250、251、253、254、255、256、257、258、259、260、262、263、264、265、266、267、268、269、270、271、272、273、274、275、276が挙げられる。この中でも、好ましくはC.I.ピグメントレッド48:1、81、122、168、177、202、206、207、209、224、242、254、265、さらに好ましくはC.I.ピグメントレッド177、209、224、254を挙げることができる。
緑色色材としては、例えば、C.I.ピグメントグリーン1、2、4、7、8、10、13、14、15、17、18、19、26、36、45、48、50、51、54、55、58が挙げられる。この中でも、好ましくはC.I.ピグメントグリーン7、36、58を挙げることができる。
青色色材としては、例えば、C.I.ピグメントブルー1、1:2、9、14、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、17、19、25、27、28、29、33、35、36、56、56:1、60、61、61:1、62、63、66、67、68、71、72、73、74、75、76、78、79が挙げられる。この中でも、好ましくはC.I.ピグメントブルー15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、さらに好ましくはC.I.ピグメントブルー15:6を挙げることができる。
紫色色材としては、C.I.ピグメントバイオレット19、23、29、32等が挙げられる。
また、第2遮光層中の黒色以外の有色色材の含有量としては、所定の透過率特性を有する第2遮光層が得られれば特に限定されるものではなく、所望の透過率特性に応じて適宜選択される。例えば1質量%〜8質量%の範囲内であることが好ましく、中でも1質量%〜6質量%の範囲内、特に1質量%〜4質量%の範囲内であることが好ましい。
バインダ樹脂は、第2遮光層の形成方法に応じて適宜選択される。フォトリソグラフィ法の場合、バインダ樹脂としては、例えば、アクリレート系、メタクリレート系、ポリ桂皮酸ビニル系、もしくは環化ゴム系等の反応性ビニル基を有する感光性樹脂が用いられる。また、印刷法やインクジェット法の場合、バインダ樹脂としては、例えば、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂、ヒドロキシエチルセルロース樹脂、カルボキシメチルセルロース樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂、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。
本態様の第2遮光層は透過率特性の異なる複数の黒色色材を含有するものである。第2遮光層が透過率特性の異なる複数の黒色色材を含有することにより、第2遮光層の透過率特性を調整することができる。色材として複数の黒色色材のみを含有する第2遮光層は、膜厚を比較的薄くしても所定の透過率特性を満たす第2遮光層を形成することができるので、有機EL表示装置用カラーフィルタ表面において第2遮光層による凹凸を小さくすることができる。
第2遮光層は、可視光領域での最大透過率および最小透過率の差が10%以内であることが好ましく、中でも8%以内であることが好ましい。可視光領域での最大透過率および最小透過率の差が上記範囲内であれば、長波長の光も短波長の光もほぼ一定の透過率で第2遮光層を透過するため、斜め方向から見たときの色ずれを効果的に抑制することができる。
Tmin>Tave−5% (1)
Tmax<Tave+5% (2)
上記式を満たす場合には、上述のように長波長の光も短波長の光もほぼ一定の透過率で第2遮光層を透過するため、斜め方向から見たときの色ずれを効果的に抑制することができる。
図7(a)〜(d)は本実施態様の有機EL表示装置用カラーフィルタの製造方法の一例を示す工程図である。なお、詳しくは後述する。第2遮光層をパターニングする際には、第1遮光層上に第2遮光層を配置するために、図7(c)〜(d)に例示するようにアライメントマーク8を利用して位置合わせを行う。この際、第2遮光層5の可視光領域での平均透過率が第1遮光層3の可視光領域での平均透過率よりも高いことにより、アライメントマーク8を検出することができる。一方、従来のように第2遮光層が第1遮光層と同様に十分な遮光性を有しているとアライメントマークを検出することができない。したがって、第2遮光層の可視光領域での平均透過率が第1遮光層の可視光領域での平均透過率よりも高いことにより、第1遮光層および第2遮光層の位置合わせを精度良く行うことができ、位置ずれを抑制し、位置ずれによる開口率の低下を抑えることができる。
なお、第2遮光層では、ある画素領域の有機EL素子からの光のうち、少なくとも、表示画像の色ずれに大きな影響を及ぼすような、隣接する画素領域の着色層に直接入射する光を遮ることができればよいので、可視光領域での平均透過率が高くてもかまわない。
透過率の測定方法としては、サンプル基板(透明基板)の透過率をリファレンス(100%)として、第2遮光層の透過率を測定する方法を採用することができる。装置としては、紫外・可視分光光度計(例えば日立U-4000等)、またはフォトダイオードアレイを検出器としている装置(例えば大塚電子MCPD等)を用いることができる。可視光領域での最大透過率および最小透過率は波長400nm〜700nmの範囲内における透過率のうち最大値および最小値であり、可視光領域での平均透過率は波長400nm〜700nmの範囲内における透過率を平均した値である。
なお、第2遮光層では、ある画素領域の有機EL素子からの光のうち、少なくとも、表示画像の色ずれに大きな影響を及ぼすような、隣接する画素領域の着色層に直接入射する光を遮ることができればよいので、光学濃度が低くてもかまわない。
ここで、光学濃度は、例えば、分光測色計により測色し、分光のY値から光学濃度を算出することができる。分光測色計としては、OLYMPUS(株)社製、分光測色計を用いることができる。
第2遮光層の膜厚は、所定の透過率特性を満たせば特に限定されるものではなく、例えば0.1μm〜1.5μmの範囲内で設定することができる。第2遮光層の膜厚を調整することにより、第2遮光層の透過率特性および光学濃度を調整することができる。
本実施態様における第1遮光層は、透明基板上にパターン状に形成されるものである。
また、第1遮光層には、必要に応じて光重合開始剤、増感剤、塗布性改良剤、現像改良剤、架橋剤、重合禁止剤、可塑剤、難燃剤等が含有されていてもよい。
本実施態様における着色層は、上記第1遮光層が形成された透明基板上に形成され、複数色の着色層を有するものである。
色材としては、各色の顔料や染料等を挙げることができる。赤色着色層に用いられる色材としては、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。緑色着色層に用いられる色材としては、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。青色着色層に用いられる色材としては、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。これらの顔料や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。
バインダ樹脂としては、例えば、アクリレート系、メタクリレート系、ポリ桂皮酸ビニル系、もしくは環化ゴム系等の反応性ビニル基を有する感光性樹脂が用いられる。
着色層には、光重合開始剤や、必要に応じて増感剤、塗布性改良剤、現像改良剤、架橋剤、重合禁止剤、可塑剤、難燃剤等を含有させてもよい。
着色層の形成方法としては、複数色の着色層を同一平面上に配列可能な方法であればよく、例えばフォトリソグラフィ法、インクジェット法、印刷法等が挙げられる。
白色層の膜厚および形成方法は、着色層と同様である。
本実施態様における透明基板は、上記の第1遮光層、着色層、第2遮光層等を支持するものである。
透明基板としては、一般的にカラーフィルタに用いられているものを用いることができ、例えば、石英ガラス、パイレックス(登録商標)ガラス、合成石英板等の可撓性のない無機基板、および、透明樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有する樹脂基板等を挙げることができる。中でも無機基板を用いることが好ましく、無機基板の中でもガラス基板を用いることが好ましい。さらには、ガラス基板の中でも無アルカリタイプのガラス基板を用いることが好ましい。無アルカリタイプのガラス基板は寸度安定性および高温加熱処理における作業性に優れ、かつ、ガラス中にアルカリ成分を含まないことから、表示装置用のカラーフィルタに好適に用いることができるからである。
本実施態様の有機EL表示装置用カラーフィルタは、上記の透明基板、第1遮光層、着色層および第2遮光層以外に、必要に応じて他の構成を有していてもよい。
本実施態様においては、図9に例示するように、着色層4上に保護層6が形成されていてもよい。この場合、第2遮光層は有機EL表示装置用カラーフィルタの最表面に配置されることから、保護層上に形成される。保護層により、平坦化や下地の安定化を図ることができ、また第2遮光層を形成し易くすることができる。
保護層の膜厚および形成方法としては、一般にカラーフィルタに用いられる保護層と同様とすることができる。
本実施態様においては、図10に例示するように、画素領域9に光吸収層7が形成されていてもよい。光吸収層により、混色防止作用の他に、外光反射の低減に加えて表示輝度の低下防止を達成することができる。この場合、第2遮光層は有機EL表示装置用カラーフィルタの最表面に配置されることから、光吸収層上に形成される。
色材としては、例えば黒色色材が挙げられる。また、光吸収層は主な色材と色調整用の色材とを含有していてもよい。主な色材としては黒色色材、色調整用の色材としては青色色材を挙げることができる。なお、黒色色材および青色色材については、上記第2遮光層と同様である。
バインダ樹脂としては、上記の第1遮光層、第2遮光層、着色層と同様である。
なお、図11では、光吸収層の透過率の値を横軸で表し、光吸収層の透過率の値に対応した光吸収層を2回通過した場合の透過率を縦軸で表しており、三角印は、カーボンブラック濃度を調整して測定して得た光吸収層の透過率(横軸)と、対応する吸収層を2回通過した場合の透過率(縦軸)を示している。
また、色調整用の顔料の含有量を調整することにより、可視光領域(400nm〜700nmの波長範囲)にわたりフラットに近い透過率特性を容易に得ることができる。光吸収層は、可視光領域(400nm〜700nmの波長範囲)において、フラットに近い透過率特性のほうが光吸収層を設けたことによる色ずれは小さく、表示時の透過光の色ずれ、外光反射の色ずれを小さくすることができる。
例えば、図12に示すフラットに近い透過率特性を有する光吸収層を用いた場合、光吸収層を設けたことによる色ずれの問題はない。
したがって、本実施態様の有機EL表示装置用カラーフィルタを有機EL表示装置に用いた場合には、外光反射を抑制することができる。また、外光反射を抑制するために有機EL表示装置の前面に円偏光板を配置する場合には外光反射を低減するだけでなく表示時の光も低減してしまうが、光吸収層では表示時の光の低下を抑制することができ、円偏光板を設ける場合と比較して表示時に明るくすることができる。
ここで、「平均透過率」とは、光吸収層の透過率を可視光領域全域にわたる透過率が略フラットで、可視光領域全域にわたる透過率を平均することにより得られる値である。具体的に、OLYMPUS(株)社製の顕微分光装置OSP−SP2000を用いて透過スペクトルを測定し、得られた透過スペクトルより下記(3)式より、XYZ表色系のYの値が求められるが、実質的には平均透過率はこのYの値に相当する。
なお、式(3)においては、P(λ)は、光源の分光組成、y(λ)は、XYZ表示系における等色関数の1つ、τ(λ)は、ここでは、物体の分光透過率である。
光吸収層の膜厚は、塗工性や外光反射低減の面から、0.3μm以上であることが好ましい。
本実施態様においては、着色層上に散乱層が形成されていてもよい。散乱層によって観察者の見る方向による視差を改善できる。この場合、第2遮光層は有機EL表示装置用カラーフィルタの最表面に配置されることから、散乱層上に形成される。また、光吸収層が形成されている場合には、光吸収層上に散乱層が形成される。
本実施態様の有機EL表示装置用カラーフィルタの製造方法は、第1遮光層および第2遮光層の位置合わせを行うことができる方法であれば特に限定されるものではないが、透明基板上にパターン状の第1遮光層およびアライメントマークを形成する第1遮光層形成工程と、上記第1遮光層および上記アライメントマークが形成された上記透明基板上に複数色の着色層を形成する着色層形成工程と、上記着色層が形成された上記透明基板の全面に第2遮光層を形成し、上記アライメントマークを用いて上記第2遮光層をパターニングし、上記第1遮光層に上記第2遮光層を配置する第2遮光層形成工程とを有することが好ましい。
本実施態様においては、透明基板上にパターン状の第1遮光層およびアライメントマークを形成する第1遮光層形成工程を行う。
なお、第1遮光層の形成方法については、上記第1遮光層の項に記載したので、ここでの説明は省略する。
本実施態様においては、上記第1遮光層および上記アライメントマークが形成された上記透明基板上に複数色の着色層を形成する着色層形成工程を行う。
なお、着色層の形成方法については、上記着色層の項に記載したので、ここでの説明は省略する。
本実施態様においては、上記着色層が形成された上記透明基板の全面に第2遮光層を形成し、上記アライメントマークを用いて上記第2遮光層をパターニングし、上記第1遮光層に上記第2遮光層を配置する第2遮光層形成工程を行う。
透明基板の全面に第2遮光層を形成する方法としては、例えば色材がバインダ樹脂に溶解または分散された第2遮光層用組成物を塗布する方法を挙げることができ、具体的にはスピンコート法、ダイコート法等が挙げられる。
第2遮光層のパターニング方法としては、アライメントマークを利用する方法であればよく、フォトリソグラフィ法が用いられる。アライメントマークを検出する際に照射する光の強度は、第2遮光層の光学濃度に応じて適宜調整される。
本実施態様においては、上記の第1遮光層形成工程、着色層形成工程および第2遮光層形成工程以外に、必要に応じて他の構成を形成する工程を行ってもよい。なお、他の構成については、上述したのでここでの説明は省略する。
本実施態様の有機EL表示装置用カラーフィルタは、白色発光層を有する有機EL表示装置および赤、青、緑の3色の発光層を有する有機EL表示装置に用いることができる。中でも、本実施態様の有機EL表示装置用カラーフィルタは、白色発光層を有する有機EL表示装置に好適である。
本実施態様の有機EL表示装置用カラーフィルタは、透明基板と、上記透明基板上にパターン状に形成された第1遮光層と、上記第1遮光層が形成された上記透明基板上に形成された複数色の着色層と、上記着色層上にパターン状に形成され、上記第1遮光層上に配置された第2遮光層とを有する有機EL表示装置用カラーフィルタであって、上記第2遮光層の可視光領域での最大透過率および最小透過率の差が10%以内であることを特徴とするものである。
従来の遮光層は、例えば図4(a)に示すような短波長から長波長に向かって透過率が増大する透過率特性や、図4(b)に示すような短波長に極大値をもつ透過率特性を有しており、このような場合において可視光領域での最大透過率および最小透過率の差が10%を超える場合には、波長によって遮光の程度が異なってしまう。例えば図15に示す有機EL表示装置100において、第2遮光層105が図4(a)に示すような透過率特性を有する場合には、図15中の矢印で示すように第2遮光層105が長波長の光を透過しやすいため、斜め方向から見たときに表示画像が赤みを帯びる。また、図15に示す有機EL表示装置100において、第2遮光層105が図4(b)に示すような透過率特性を有する場合には、図示しないが第2遮光層105が短波長の光を透過しやすいため、斜め方向から見たときに表示画像が青みを帯びる。このように斜め方向から見たときの表示画像の色ずれが顕著に生じる。
これに対し、本実施態様においては第2遮光層の可視光領域での最大透過率および最小透過率の差が10%以内であるため、例えば図5に示すように長波長と短波長とで可視光領域での透過率を均一にすることができる。そのため、例えば図6に示す有機EL表示装置10において、第2遮光層5が図5に示すような透過率特性を有する場合には、図6中の矢印で示すように第2遮光層5が可視光領域をほぼ均一に遮光するため、斜め方向から見たときの表示画像の色ずれの発生を効果的に抑制することができる。
よって本実施態様においては、視野角特性を改善することが可能である。
本実施態様における第2遮光層は、透明基板上に形成された着色層上にパターン状に形成され、第1遮光層上に配置されるものであり、有機EL表示装置用カラーフィルタの最表面に配置されるものである。また、第2遮光層の可視光領域での最大透過率および最小透過率の差が10%以内である。
なお、第2遮光層の透過率特性については、上記第1実施態様と同様であるので、ここでの説明は省略する。
色材としては、上記の透過率特性を満たす第2遮光層を形成可能なものであればよく、例えば、黒色色材の他、赤、緑、青、黄、橙、紫等の各色の有色色材を用いることができる。色材は顔料および染料のいずれも用いることができる。
一方、1色の色材を用いる場合であって、2種以上の色材を混合する場合、色材の組み合わせとしては、所望の透過率特性等に応じて適宜選択される。例えば、上記第1実施態様の第2態様における透過率特性の異なる複数の黒色色材の組み合わせが挙げられる。
本発明の有機EL表示装置は、上述の有機EL表示装置用カラーフィルタと、支持基板上に有機EL素子が形成された有機EL素子基板とが積層されていることを特徴とするものである。
本発明における有機EL素子基板は、支持基板上に有機EL素子が形成されたものである。
以下、有機EL素子基板における各構成について説明する。
本発明における支持基板は有機EL素子を支持するものである。
本発明においては有機EL表示装置用カラーフィルタから光を取り出すため、支持基板は透明であってもよく不透明であってもよい。支持基板としては、上記有機EL表示装置用カラーフィルタの透明基板と同様とすることができる。
本発明における有機EL素子は、陽極および陰極の間に発光層を含む有機EL層が形成されたものであり、例えば、支持基板上にパターン状に形成された背面電極層と、背面電極層の開口部に形成された絶縁層と、背面電極層上に形成され、発光層を含む有機EL層と、有機EL層上に形成された透明電極層とを有することができる。
有機EL素子は、白色を発光するものであってもよく、赤色、緑色、青色等の各色を発光するものであってもよいが、白色を発光するものであることが好ましい。白色発光タイプの有機EL表示装置は隣接画素への光漏れによる表示画像の色ずれが生じやすいため、本発明の構成が有用である。
以下、有機EL素子における各構成について説明する。
有機EL層は、少なくとも発光層を含む1層もしくは複数層の有機層を有するものである。発光層以外の有機EL層を構成する有機層としては、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層等を挙げることができる。正孔輸送層は、正孔注入層に正孔輸送の機能を付与することにより、正孔注入層と一体化される場合が多い。また、有機EL層を構成する有機層としては、正孔ブロック層や電子ブロック層のような正孔もしくは電子の突き抜けを防止し、さらに励起子の拡散を防止して発光層内に励起子を閉じ込めることにより、再結合効率を高めるための層等を挙げることができる。有機EL層の構成としては、一般的な構成であればよく、発光層のみ、正孔注入層/発光層、正孔注入層/発光層/電子注入層、正孔注入層/正孔ブロック層/発光層/電子注入層、正孔注入層/発光層/電子輸送層等を例示することができる。
透明電極層および背面電極層は、発光層に電圧を印加し、発光層で発光を起こさせるために設けられるものであり、一方が陽極、他方が陰極である。背面電極層は支持基板および有機EL層の間に形成され、透明電極層は有機EL層上に形成される。
透明電極層および背面電極層の材料および形成方法等については、一般的な有機EL素子と同様とすることができる。
本発明の有機EL表示装置は、上記の有機EL表示装置用カラーフィルタおよび有機EL素子基板以外に、必要に応じて他の構成を有していてもよい。
本発明の有機EL表示装置の封止構造は特に限定されるものではないが、中でも、有機EL素子基板と有機EL表示装置用カラーフィルタとの間に樹脂が充填された固体封止であることが好ましい。
光硬化性樹脂としては、上記有機EL表示装置用カラーフィルタにおける着色層に用いられるバインダ樹脂と同様のもの、例えば、アクリレート系、メタクリレート系、ポリ桂皮酸ビニル系、もしくは環化ゴム系等の反応性ビニル基を有する感光性樹脂が用いられる。感光性樹脂には、光重合開始剤や、必要に応じて増感剤、塗布性改良剤、現像改良剤、架橋剤、重合禁止剤、可塑剤、難燃剤等が添加されていてもよい。
熱硬化性樹脂としては、エポキシ化合物を用いたもの、熱ラジカル発生剤を用いたものが挙げられる。エポキシ化合物としては、カルボン酸やアミン系化合物等により硬化しうる公知の多価エポキシ化合物を挙げることができ、このようなエポキシ化合物は、例えば、新保正樹編「エポキシ樹脂ハンドブック」日刊工業新聞社刊(昭和62年)等に広く開示されており、これらを用いることが可能である。熱ラジカル発生剤としては過硫酸塩、ヨウ素等のハロゲン、アゾ化合物、および有機過酸化物からなる群から選択される少なくとも一種であり、より好ましくはアゾ化合物または有機過酸化物である。アゾ化合物としては、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル、1−[(1−シアノ−1−メチルエチル)アゾ]ホルムアミド、2,2’−アゾビス−[N−(2−プロペニル)−2−メチルプロピオンアミド]、2,2’−アゾビス(N−ブチル−2−メチルプロピオンアミド)、および2,2’−アゾビス(N−シクロヘキシル−2−メチルプロピオンアミド)などが挙げられ、有機過酸化物としては、ジ(4−メチルゼンゾイル)パーオキサイド、t−ブチルパーオキシ−2−エチルエキサネート、1,1−ジ(t−ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、t−ブチルパーオキシベンゾネート、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルモノカルボネート、t−ブチル−4,4−ジ−(t−ブチルパーオキシ)ブタネート、およびジクミルパーオキサイド等が挙げられる。
本発明においては、支持基板上にパターン状に形成された背面電極層の開口部に絶縁層が形成されていてもよい。絶縁層は、隣接する背面電極層間で導通したり、透明電極層および背面電極層間で導通したりするのを防ぐために形成されるものである。
絶縁層の材料および形成方法等については、一般的な有機EL素子と同様とすることができる。
本発明の有機EL表示装置はシール剤で封止されていてもよい。シール剤は、有機EL表示装置用カラーフィルタおよび有機EL素子基板の周縁部に形成され、有機EL素子を封止するものである。シール剤としては、有機EL素子が大気中の水分等と接触するのを抑制することができるものであればよく、有機EL表示装置に一般的に用いられるものを使用することができる。
本発明の有機EL表示装置の用途としては、高精細なディスプレイに好適であり、例えば、モバイル機種のノートパソコンや多機能端末機器(高機能端末機器ともいう)等のモバイル電子機器用が挙げられる。
(1)硬化性樹脂組成物Aの調製
重合槽中にメタクリル酸メチル(MMA)を63重量部、アクリル酸(AA)を12重量部、メタクリル酸−2−ヒドロキシエチル(HEMA)を6重量部、ジエチレングリコールジメチルエーテル(DMDG)を88重量部仕込み、攪拌し溶解させた後、2、2′−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)を7重量部添加し、均一に溶解させた。その後、窒素気流下、85℃で2時間攪拌し、さらに100℃で1時間反応させた。得られた溶液に、さらにメタクリル酸グリシジル(GMA)を7重量部、トリエチルアミンを0.4重量部、およびハイドロキノンを0.2重量部添加し、100℃で5時間攪拌し、共重合樹脂溶液(固形分50%)を得た。
次に下記の材料を室温で攪拌、混合して硬化性樹脂組成物Aとした。
<硬化性樹脂組成物Aの組成>
・ 上記共重合樹脂溶液(固形分50%) :16重量部
・ ジペンタエリスリトールペンタアクリレート(サートマー社 SR399)
:24重量部
・ オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂(油化シェルエポキシ社 エピコート180S70) :4重量部
・ 2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルフォリノプロパン−1−オン :4重量部
・ ジエチレングリコールジメチルエーテル :52重量部
下記分量の成分を混合し、ビーズミルにて十分に分散し、黒色顔料分散液Bを調製した。
<黒色顔料分散液Bの組成>
・ 樹脂被覆カーボンブラック(三菱化学社製MS18E) :20重量部
・ 高分子分散材(ビックケミー・ジャパン株式会社 Disperbyk 163) :5重量部
・ 溶剤(ジエチレングリコールジメチルエーテル) :75重量部
上記の樹脂被覆カーボンブラック(三菱化学社製MS18E)は、平均粒径25nmであった。なお、粒径は、例えば、日機装社製のレーザードップラー散乱光解析粒度分析計(商品名「Microtrac934UPA」)を用い、組成物に含まれる溶剤(希釈溶剤と呼ぶ)で希釈し、組成物の顔料粒径の累積が50%を占める粒径を50%平均粒径とし、その値を測定して求めた。
下記分量の成分を混合し、ビーズミルにて十分に分散し、黒色顔料分散液Cを調製した。
<黒色顔料分散液Cの組成>
・ チタンブラック(三菱マテリアル社製 13M−C) :50重量部
・ 高分子分散材(ビックケミー・ジャパン株式会社 Disperbyk 163) :10重量部
・ 溶剤(ジエチレングリコールジメチルエーテル) :40重量部
下記の青色分散液を準備した。
<青色分散液の組成>
・ C.I.ピグメントブルー15:6 :7重量部
・ ポリスルホン酸型高分子分散剤 :4重量部
・ プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート :89重量部
下記の紫色分散液を準備した。
<紫色分散液の組成>
・ C.I.ピグメントバイオレット23 :7重量部
・ ポリスルホン酸型高分子分散剤 :4重量部
・ プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートル :89重量部
下記の緑色分散液を準備した。
<緑色分散液の組成>
・ C.I.ピグメントグリーン58 :7重量部
・ ポリスルホン酸型高分子分散剤 :4重量部
・ プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートル :89重量部
下記の赤色分散液を準備した。
<赤色分散液の組成>
・ C.I.ピグメントレッド177 :7重量部
・ ポリスルホン酸型高分子分散剤 :4重量部
・ プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートル :89重量部
図1に例示する有機EL表示装置用カラーフィルタを作製した。下記に示すように、まず、上記の光硬化性の硬化性樹脂組成物Aを調製し、この硬化性樹脂組成物Aを用いて、着色層形成用の赤色硬化性樹脂組成物、緑色硬化性樹脂組成物および青色硬化性樹脂組成物と、第1遮光層形成用の硬化性樹脂組成物および第2遮光層形成用の硬化性樹脂組成物とを調製した。次いで、これらを用いて、硬化性樹脂組成物毎にフォトリソグラフィ法を行い、各色着色層と第1遮光層および第2遮光層とを形成した。
ここでは、第1遮光層3を形成した後、赤色着色層4R、緑色着色層4G、青色着色層4Bをそれぞれフォトリソ工程で形成した。
下記に示すように、第1遮光層形成用の硬化性樹脂組成物を用いて、フォトリソグラフィ法により、ガラス基板(旭硝子社製、AN材)上に形成膜厚が1.5μmとなるように第1遮光層を形成した。
<第1遮光層形成用の硬化性樹脂組成物の組成>
・ 黒色顔料分散液B :43重量部
・ 硬化性樹脂組成物A :19重量部
・ ジエチレングリコールジメチルエーテル :38重量部
次に、以下のようにして、各色の着色層を形成した。
(1)赤色着色層の形成
第1遮光層がパターン状に形成された基板上に、下記組成の赤色硬化性樹脂組成物をスピンコーティング法により塗布し、その後、70℃のオーブン中で3分間乾燥した。次いで、赤色硬化性樹脂組成物の塗布膜から100μmの距離にフォトマスクを配置してプロキシミティアライナにより2.0kwの超高圧水銀ランプを用いて赤色着色層の形成領域に相当する領域のみに紫外線を10秒間照射した。次いで、0.05wt%水酸化カリウム水溶液(液温23℃)中に1分間浸漬してアルカリ現像し、赤色硬化性樹脂組成物の塗布膜の未硬化部分のみを除去した。その後、基板を230℃の雰囲気下に15分間放置することにより、加熱処理を施してパターン状の赤色着色層を表示用領域に形成した。形成膜厚は2.0μmとなった。
<赤色硬化性樹脂組成物の組成>
・ C.I.ピグメントレッド177 :3重量部
・ C.I.ピグメントレッド254 :4重量部
・ ポリスルホン酸型高分子分散剤 :3重量部
・ 硬化性樹脂組成物A :23重量部
・ 酢酸−3−メトキシブチル :67重量部
次に、下記組成の緑色硬化性樹脂組成物を用いて、赤色着色層の形成と同様の工程で、塗布膜厚を変えて、形成膜厚が2.0μmとなるようにしてパターン状の緑色着色層を表示用領域に形成した。
<緑色硬化性樹脂組成物の組成>
・ C.I.ピグメントグリーン58 :7重量部
・ C.I.ピグメントイエロー138 :1重量部
・ ポリスルホン酸型高分子分散剤 :3重量部
・ 硬化性樹脂組成物A :22重量部
・ 酢酸−3−メトキシブチル :67重量部
次に、下記組成の青色硬化性樹脂組成物を用いて、赤色着色層の形成と同様の工程で、塗布膜厚を変えて、形成膜厚が2.0μmとなるようにしてパターン状の青色着色層を表示用領域に形成した。
<青色硬化性樹脂組成物の組成>
・ C.I.ピグメントブルー15:6 :4重量部
・ C.I.ピグメントバイオレット23:1重量部
・ ポリスルホン酸型高分子分散剤 :3重量部
・ 硬化性樹脂組成物A :25重量部
・ 酢酸−3−メトキシブチル :67重量部
まず、下記分量の成分を十分混合して、第2遮光層形成用の硬化性樹脂組成物を得た。
<第2遮光層形成用の硬化性樹脂組成物の組成>
・ 黒色顔料分散液B :8.86重量部
・ 青色分散液 :10.85重量部
・ 硬化性樹脂組成物A :38.74重量部
・ ジエチレングリコールジメチルエーテル :41.56重量部
このようにして有機EL表示装置用カラーフィルタを作製した。
下記のようにして第2遮光層を形成したこと以外は、実施例1と同様にして有機EL表示装置用カラーフィルタを作製した。
下記の第2遮光層形成用の硬化性樹脂組成物を用いて、実施例1と同様の工程で、形成膜厚が1.3μmとなるようにして第2遮光層を形成した。露光の際のマスクアライメント動作は問題なく実施できた。
<第2遮光層形成用の硬化性樹脂組成物の調製>
下記分量の成分を十分混合して、第2遮光層形成用の硬化性樹脂組成物を得た。
・ 黒色顔料分散液B :9.11重量部
・ 青色分散液 :8.68重量部
・ 緑色分散液 :0.72重量部
・ 紫色分散液 :0.72重量部
・ 硬化性樹脂組成物A :38.77重量部
・ ジエチレングリコールジメチルエーテル :41.99重量部
下記のようにして第2遮光層を形成したこと以外は、実施例1と同様にして有機EL表示装置用カラーフィルタを作製した。
下記の第2遮光層形成用の硬化性樹脂組成物を用いて、実施例1と同様の工程で、形成膜厚が1.3μmとなるようにして第2遮光層を形成した。露光の際のマスクアライメント動作は問題なく実施できた。
<第2遮光層形成用の硬化性樹脂組成物の調製>
下記分量の成分を十分混合して、第2遮光層形成用の硬化性樹脂組成物を得た。
・ 黒色顔料分散液C :4.40重量部
・ 赤色分散液 :4.70重量部
・ 硬化性樹脂組成物A :39.25重量部
・ ジエチレングリコールジメチルエーテル :51.64重量部
下記のようにして第2遮光層を形成したこと以外は、実施例1と同様にして有機EL表示装置用カラーフィルタを作製した。
下記の第2遮光層形成用の硬化性樹脂組成物を用いて、実施例1と同様の工程で、形成膜厚が1.3μmとなるようにして第2遮光層を形成した。露光の際のマスクアライメント動作は問題なく実施できた。
<第2遮光層形成用の硬化性樹脂組成物の調製>
下記分量の成分を十分混合して、第2遮光層形成用の硬化性樹脂組成物を得た。
・ 黒色顔料分散液B :6.81重量部
・ 青色分散液 :6.49重量部
・ 硬化性樹脂組成物A :40.80重量部
・ ジエチレングリコールジメチルエーテル :45.90重量部
下記のようにして第2遮光層を形成したこと以外は、実施例1と同様にして有機EL表示装置用カラーフィルタを作製した。
下記の第2遮光層形成用の硬化性樹脂組成物を用いて、実施例1と同様の工程で、形成膜厚が1.3μmとなるようにして第2遮光層を形成した。露光の際のマスクアライメント動作は問題なく実施できた。
<第2遮光層形成用の硬化性樹脂組成物の調製>
下記分量の成分を十分混合して、第2遮光層形成用の硬化性樹脂組成物を得た。
・ 黒色顔料分散液B :5.74重量部
・ 黒色顔料分散液C :3.44重量部
・ 硬化性樹脂組成物A :38.54重量部
・ ジエチレングリコールジメチルエーテル :52.28重量部
下記のようにして第2遮光層を形成したこと以外は、実施例1と同様にして有機EL表示装置用カラーフィルタを作製した。
下記の第2遮光層形成用の硬化性樹脂組成物を用いて、実施例1と同様の工程で、形成膜厚が1.3μmとなるようにして第2遮光層を形成した。露光の際のマスクアライメント動作は問題なく実施できた。
<第2遮光層形成用の硬化性樹脂組成物の調製>
下記分量の成分を十分混合して、第2遮光層形成用の硬化性樹脂組成物を得た。
・ 黒色顔料分散液B :12.65重量部
・ 硬化性樹脂組成物A :39.24重量部
・ ジエチレングリコールジメチルエーテル :48.10重量部
下記のようにして第2遮光層を形成したこと以外は、実施例1と同様にして有機EL表示装置用カラーフィルタを作製した。
下記の第2遮光層形成用の硬化性樹脂組成物を用いて、実施例1と同様の工程で、形成膜厚が1.3μmとなるようにして第2遮光層を形成した。露光の際のマスクアライメント動作は問題なく実施できた。
<第2遮光層形成用の硬化性樹脂組成物の調製>
下記分量の成分を十分混合して、第2遮光層形成用の硬化性樹脂組成物を得た。
・ 黒色顔料分散液C :6.71重量部
・ 硬化性樹脂組成物A :37.44重量部
・ ジエチレングリコールジメチルエーテル :55.84重量部
第2遮光層を形成しないこと以外は、実施例1と同様にして有機EL表示装置用カラーフィルタを作製した。
図2に例示するように、作製された有機EL表示装置用カラーフィルタ1と、有機EL素子形成板11とを、絶縁性の樹脂20を挟んで所定の間隔(4μm程度)で積層して、有機EL表示装置を作製した。
実施例1〜5および比較例1〜3の各有機EL表示装置用カラーフィルタを用いた有機EL表示装置について、第2遮光層の光学濃度、平均透過率、最大透過率と最小透過率の差、第2遮光層形成時のマスクアライメント動作、視差(斜め方向から見たときの色ずれ)を評価した。
膜厚、光学濃度および透過率は第2遮光層形成時の同一の作製条件にてガラス基板上に遮光層を形成し、測定を行なった。マスクアライメント動作は着色層形成時のアライメント動作と同様にできた場合を「○」、できなかった場合を「×」とした。視差は目視で評価し、有機EL表示装置を正面から見た場合と斜め方向から見た場合の色ずれが認識されない場合を「○」、わずかに色ずれが認識される場合を「△」とし、色ずれが認識される場合を「×」とした。結果を表1および図13に示す。
2 … 透明基板
3 … 第1遮光層
4 … 着色層
4R … 赤色着色層
4G … 緑色着色層
4B … 青色着色層
5 … 第2遮光層
8 … アライメントマーク
9、9a、9b … 画素領域
10 … 有機EL表示装置
Claims (4)
- 透明基板と、
前記透明基板上にパターン状に形成された第1遮光層と、
前記第1遮光層が形成された前記透明基板上に形成された複数色の着色層と、
前記着色層上にパターン状に形成され、前記第1遮光層上に配置された第2遮光層と
を有する有機エレクトロルミネッセンス表示装置用カラーフィルタであって、
前記第2遮光層が、黒色色材と黒色以外の有色色材とを含有する、あるいは透過率特性の異なる複数の黒色色材を含有し、
前記第2遮光層の可視光領域での平均透過率が5%〜25%の範囲内であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置用カラーフィルタ。 - 前記第2遮光層の可視光領域での最大透過率および最小透過率の差が10%以内であることを特徴とする請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置用カラーフィルタ。
- 透明基板と、
前記透明基板上にパターン状に形成された第1遮光層と、
前記第1遮光層が形成された前記透明基板上に形成された複数色の着色層と、
前記着色層上にパターン状に形成され、前記第1遮光層上に配置された第2遮光層と
を有する有機エレクトロルミネッセンス表示装置用カラーフィルタであって、
前記第2遮光層の可視光領域での最大透過率および最小透過率の差が10%以内であり、
前記第2遮光層の可視光領域での平均透過率が5%〜25%の範囲内であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置用カラーフィルタ。 - 請求項1から請求項3までのいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置用カラーフィルタと、
支持基板上に有機エレクトロルミネッセンス素子が形成された有機エレクトロルミネッセンス素子基板と
が積層されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
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