JP6460437B2 - カラーフィルタおよびその製造方法並びに有機el表示装置 - Google Patents
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Description
図1に示すように、有機EL表示装置50は、光を放射する有機EL素子基板40と、有機EL素子基板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。カラーフィルタ10は、有機EL素子基板40からの光が放射される側、すなわち観察者側(ユーザー側)に配置されている。
はじめに有機EL素子基板40について説明する。図1に示すように、有機EL素子基板40は、基板47と、基板47上に設けられ、光を放射する有機EL素子44と、を有している。なお図示はしないが、基板47上には、有機EL素子44を駆動するためのトランジスタなどの駆動素子を含む駆動回路が形成されている。すなわち基板47は、有機EL素子44を駆動するための基板、いわゆるTFT基板となっている。
次に、カラーフィルタ10について説明する。図1に示すように、カラーフィルタ10は、観察者側の面11aおよび有機EL素子側の面11bを有する基材11と、基材11の面11b上に形成された画素部17と、画素部17の周囲に形成された非画素部18と、を備えている。
非画素部18は、基材11の面11b上に設けられたブラックマトリクス層12を有している。ブラックマトリクス層12は、光を遮蔽する層となっている。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、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使用され得る。
画素部17は、非画素部18のブラックマトリクス層12間に設けられた第1着色部13、第2着色部14、第3着色部15および透過率調整部16と、を備えている。ここでは、第1着色部13が、第1の色、例えば赤色の光を選択的に透過させる赤色着色部であり、第2着色部14が、第2の色、例えば緑色の光を選択的に透過させる緑色着色部であり、第3着色部15が、第3の色、例えば青色の光を選択的に透過させる青色着色部である例について説明する。各着色部13,14,15は、各色の顔料や染料等の着色材を感光性樹脂中に分散または溶解させることにより形成されている。
緑色用の着色材としては、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。
青色用の着色材としては、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。
なお、着色部の色が上記の赤色、緑色および青色に限られることは無く、その他の色の着色部、例えば黄色着色部が含まれていてもよい。
また図1に示すように、カラーフィルタ10は、非画素部18上に設けられた突起部21と、突起部21の頂部および側部、並びに画素部17および非画素部18を覆うよう設けられた透明電極層22と、をさらに備えている。これら突起部21および透明電極層22により、カラーフィルタ10の透明電極層22を有機EL素子基板40の第2電極43に導通させるための突起電極20が構成されている。これによって、有機EL素子44に供給される駆動電流が、有機EL素子44の第1電極41および第2電極43だけでなくカラーフィルタ10の透明電極層22にも流れるようになる。このことにより、単位有機EL素子44aにおいて生じる電圧降下の程度を軽減することができる。
図1に示すように、有機EL表示装置50は、カラーフィルタ10と有機EL素子基板40との間の隙間を埋めるための光学弾性樹脂49をさらに備えていてもよい。これによって、有機EL素子基板40から放出された光をより高い透過率でカラーフィルタ10の面11a側から取り出すことができるようになる。また、有機EL素子基板40の有機EL素子44を外部雰囲気から強固に封止することができるので、水分や酸素によって有機EL素子44の有機発光層42の性能が劣化してしまうことを抑制することができる。光学弾性樹脂49を構成する材料としては、例えばエポキシ樹脂を含む樹脂材料を用いることができる。
はじめに、図3A乃至図3Eを参照して、カラーフィルタ10の製造方法について説明する。
まず基材11を準備する。次に、基材11の面11b上に、黒色着色材を含む感光性樹脂層を形成する。その後、感光性樹脂層等をパターニングすることにより、図3Aに示すように、基材11の面11b上に、ブラックマトリックス層12からなる非画素部18を形成する。感光性樹脂層の形成方法が特に限定されることはなく、スピンコート法等を適宜用いることができる。また、感光性樹脂層のパターニング方法が特に限定されることもなく、フォトリソグラフィー法等を適宜用いることができる。
このようにして、画素部17と、画素部17の周囲に形成された非画素部18と、が形成された基材11を準備することができる。
次に、図3Cに示すように、非画素部18上、すなわちブラックマトリクス層12上に補助電極層23を形成する補助電極層形成工程を実施する。なお図3Cに示す例においては、補助電極層23はブラックマトリクス層12の面上ではなくオーバーコート層19の面上に設けられている。このような場合であっても、本願においては、基材11の法線方向に沿って見た場合にブラックマトリクス層12とオーバーコート層19とが重なっている場合、「ブラックマトリクス層12上に補助電極層23を形成する」というように表現することがある。「画素部17上」、「非画素部18上」などの類似の表現についても同様である。
次に、図3Dに示すように、非画素部18のブラックマトリクス層12上に突起部21を形成する突起部形成工程を実施する。ここでは、突起部21は補助電極層23上に形成される。突起部21を形成する方法が特に限られることはない。例えばブラックマトリクス層12の場合と同様に、はじめに、感光性樹脂層をオーバーコート層19および補助電極層23上に設け、その後、感光性樹脂層をパターニングすることにより、突起部21を得ることができる。
次に、図3Eに示すように、画素部17、非画素部18および突起部21上に透明電極層22を形成する透明電極層形成工程を実施する。はじめに、画素部17および非画素部18上の全域にわたって透明電極層22を成膜する透明電極層成膜工程を実施する。成膜方法としては、補助電極層23の場合と同様に、蒸着法やスパッタリング法などの物理的な成膜法を用いることができる。
ところで補助電極層23の厚みは、通常は透明電極層22よりも大きい厚みに設定され、例えば上述のように500nm以下に設定されている。一方、補助電極層23が設けられる範囲は、透明電極層22が設けられる範囲よりも狭い。例えば補助電極層23は、図2Aに示すように、非画素部18の一部にのみ設けられる。このため、仮に補助電極層23の厚みが、水分子が補助電極層23を通過できない程度に大きい場合であっても、アニール工程の際に生じる水分子の脱離が補助電極層23によって妨げられる程度はわずかであると言える。
次に、上述のようにして得られたカラーフィルタ10と有機EL素子基板40とを組み合わせて、有機EL表示装置50を作製する。この際、カラーフィルタ10の突起電極20が有機EL素子基板40の第2電極43に接するよう、カラーフィルタ10と有機EL素子基板40とを組み合わせる。なお図1に示すように、カラーフィルタ10と有機EL素子基板40との間に光学弾性樹脂49が設けられていてもよい。光学弾性樹脂49は、カラーフィルタ10と有機EL素子基板40とを組み合わせた後にカラーフィルタ10と有機EL素子基板40との間に設けられてもよく、若しくは、カラーフィルタ10と有機EL素子基板40とを組み合わせる前にカラーフィルタ10に設けられてもよい。
上述の本実施の形態においては、画素部17および非画素部18の全体を覆うオーバーコート層19が設けられ、このオーバーコート層19の上に透明電極層22が設けられる例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、図4に示すように、画素部17を構成するブラックマトリクス層12や、非画素部18を構成する着色部13,14,15および透過率調整部16の上に直接的に透明電極層22を設けてもよい。
上述の本実施の形態においては、画素部17および非画素部18の全域を覆うよう透明電極層22が設けられる例を示した。しかしながら、少なくとも突起部21の頂部および側部、並びに突起部21の周囲の非画素部18上に透明電極層22が設けられており、これによって有機EL素子基板40の第2電極43と透明電極層22とが導通可能である限りにおいて、透明電極層22の具体的なパターンが特に限られることはない。例えば図5に示すように、透明電極層22は、着色部13,14,15や透過率調整部16などの画素部17を覆わないように設けられていてもよい。この場合、着色部13,14,15や透過率調整部16を透過して観察者側に到達する光の強度が、透明電極層22が存在しない分だけ高くなる。
上述の第2の変形例においては、透明電極層22が画素部17を覆わないように透明電極層22がパターニングされる例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、透明電極層22は、着色部13,14,15や透過率調整部16などの画素部17を部分的に覆うようパターニングされてもよい。図6Aおよび図6Bは、画素部17を部分的に覆うよう設けられた透明電極層22を備えるカラーフィルタ10を示す断面図および平面図である。なお図6Bにおいては、図が煩雑になるのを防ぐため、補助電極層23を省略している。
また上述の本実施の形態および各変形例においては、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示した。しかしながら、これに限られることはなく、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部13,14,15や透過率調整部16もストライプ状に形成される。
また着色部13,14,15や透過率調整部16のパターンが上述のマトリックス状やストライプ状に限られることはなく、様々なパターンが採用され得る。着色部13,14,15や透過率調整部16の並び順や相対的な位置関係が特に限られることはなく、様々な形態が採用され得る。
(実施例1)
はじめに基材11として、大きさが100mm×100mm、厚みが0.7mmのガラス基材を準備した。
[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質量部
・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質量部
・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質量部
・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質量部
・ジエチレングリコールジメチルエーテル …52質量部
[黒色顔料分散液の組成]
・黒色顔料(三菱化学社製 #2600) …20質量部
・高分子分散材(ビックケミー・ジャパン株式会社 Disperbyk 111) …16質量部
・溶剤(ジエチレングリコールジメチルエーテル) …64質量部
[ブラックマトリクス層12用の材料の組成]
・上記黒色顔料分散液 …50質量部
・上記硬化性樹脂組成物A …20質量部
・ジエチレングリコールジメチルエーテル …30質量部
・C.I.ピグメントレッド254 …10質量部
・ポリスルホン酸型高分子分散剤 …8質量部
・上記硬化性樹脂組成物A …15質量部
・酢酸−3−メトキシブチル …67質量部
・C.I.ピグメントグリーン58 …10質量部
・C.I.ピグメントイエロー138 …3質量部
・ポリスルホン酸型高分子分散剤 …8質量部
・上記硬化性樹脂組成物A …12質量部
・酢酸−3−メトキシブチル …67質量部
・C.I.ピグメントブルー1 …5質量部
・ポリスルホン酸型高分子分散剤 …3質量部
・上記硬化性樹脂組成物A …25質量部
・酢酸−3−メトキシブチル …67質量部
・C.I.ピグメントブルー15:6 …1質量部
・ポリスルホン酸型高分子分散剤 …3質量部
・上記硬化性樹脂組成物A …29質量部
・酢酸−3−メトキシブチル …67質量部
その後、同様の工程により、第2着色部14、第3着色部15および透過率調整部16を形成した。
アニール温度を170℃に設定したこと以外は、実施例1と同様にして、カラーフィルタ10を作製した。
アニール温度を190℃に設定したこと以外は、実施例1と同様にして、カラーフィルタ10を作製した。
アニール温度を200℃に設定したこと以外は、実施例1と同様にして、カラーフィルタ10を作製した。
アニール温度を230℃に設定したこと以外は、実施例1と同様にして、カラーフィルタ10を作製した。
アニール温度を0℃に設定したこと以外は、実施例1と同様にして、カラーフィルタ10を作製した。
アニール温度を260℃に設定したこと以外は、実施例1と同様にして、カラーフィルタ10を作製した。
また、補助電極層23の場合と同様にして、透明電極層22の密着性を評価した。試験結果を表1に示す。
さらに、透明電極層22の透過率について、島津製作所製の紫外可視光分光光度計UV−3600を用いて評価した。試験結果を表1に示す。なお、ここでの透過率とは、光波長380nm〜780nmの範囲内における平均透過率を指す。
(実施例11)
まず、上述の実施例1と同様にして、カラーフィルタ10を作製した。次に、アニール工程を経た後のカラーフィルタ10を切断して、10mm×10mm角の試験片を取り出した。その後、当該試験片に付着している水分の量を、昇温脱離ガス分光法(TDS thermal desorption spectrometry)を用いて測定した。測定器としては、電子科学製のEDS-WA1000S/Wを用いた。結果、検出された水分子は3.5×1016(個/100mg)であった。
着色部13,14,15および透過率調整部16上には透明電極層22を設けず、かつ透明電極層22の厚みを150nmとしたこと以外は、実施例1と同様にして、カラーフィルタ10を作製した。基材11の法線方向に沿ってカラーフィルタ10を見た場合の、透明電極層22の面積率は40%であった。
透明電極層22の厚みを100nmとしたこと以外は、実施例1と同様にして、カラーフィルタ10を作製した。また、実施例11の場合と同様にして、TDS法を用いて水分量を測定した。結果、検出された水分子は1.4×1017(個/100mg)であった。
透明電極層22の厚みを150nmとしたこと以外は、実施例1と同様にして、カラーフィルタ10を作製した。また、実施例11の場合と同様にして、TDS法を用いて水分量を測定した。結果、検出された水分子は2.2×1017(個/100mg)であった。
透明電極層22を設けなかったこと以外は、実施例1と同様にして、カラーフィルタ10を作製した。また、実施例11の場合と同様にして、TDS法を用いて水分量を測定した。結果、検出された水分子は9.7×1015(個/100mg)であった。
11 基材
11a 観察者側の面
11b 有機EL素子側の面
12 ブラックマトリクス層
13 第1着色部
14 第2着色部
15 第3着色部
16 透過率調整部
17 画素部
18 非画素部
20 突起電極
21 突起部
22 透明電極層
23 補助電極層
40 有機EL素子基板
41 第1電極
42 有機発光層
43 第2電極
44 有機EL素子
44a 単位有機EL素子
47 基板
48 駆動用配線
49 光学弾性樹脂
50 有機EL表示装置
Claims (7)
- 有機EL表示装置用のカラーフィルタの製造方法において、
画素部と、前記画素部の周囲に形成された非画素部と、が形成された基材を準備する工程と、
前記非画素部上に突起部を形成する工程と、
蒸着法またはスパッタリング法を用いて、前記画素部、前記非画素部および前記突起部上に透明電極層を形成する透明電極層成膜工程と、
少なくとも前記突起部の頂部および側部、並びに前記突起部の周囲の前記非画素部上に前記透明電極層が残るよう前記透明電極層をパターニングするパターニング工程と、を備え、
前記突起部および前記透明電極層により、前記カラーフィルタの前記透明電極層を、前記カラーフィルタに対向するよう配置される基板に形成されている電極に導通させるための突起電極が構成され、
前記パターニング工程において、前記透明電極層は、前記画素部を少なくとも部分的に覆うようパターニングされ、
前記画素部は、第1の色の光を選択的に透過させる第1着色部と、第2の色の光を選択的に透過させる第2着色部と、を少なくとも有し、
前記第1着色部のうち前記透明電極層によって覆われている領域の比率が、前記第2着色部のうち前記透明電極層によって覆われている領域の比率と異なっている、カラーフィルタの製造方法。 - 有機EL表示装置用のカラーフィルタの製造方法において、
画素部と、前記画素部の周囲に形成された非画素部と、が形成された基材を準備する工程と、
前記非画素部上に突起部を形成する工程と、
蒸着法またはスパッタリング法を用いて、前記画素部、前記非画素部および前記突起部上に透明電極層を形成する透明電極層成膜工程と、
少なくとも前記突起部の頂部および側部、並びに前記突起部の周囲の前記非画素部上に前記透明電極層が残るよう前記透明電極層をパターニングするパターニング工程と、を備え、
前記突起部および前記透明電極層により、前記カラーフィルタの前記透明電極層を、前記カラーフィルタに対向するよう配置される基板に形成されている電極に導通させるための突起電極が構成され、
前記透明電極層成膜工程は、前記透明電極層の厚みが50nm以下となるよう実施され、
前記パターニング工程において、前記透明電極層は、前記画素部を少なくとも部分的に覆うようパターニングされ、
前記画素部は、第1の色の光を選択的に透過させる第1着色部と、第2の色の光を選択的に透過させる第2着色部と、を少なくとも有し、
前記第1着色部のうち前記透明電極層によって覆われている領域の比率が、前記第2着色部のうち前記透明電極層によって覆われている領域の比率と異なっている、カラーフィルタの製造方法。 - 前記透明電極層を所定のアニール温度でアニールするアニール工程をさらに備える、請求項1又は2に記載のカラーフィルタの製造方法。
- 前記アニール温度は、150℃〜230℃の範囲内である、請求項3に記載のカラーフィルタの製造方法。
- 前記透明電極層は、インジウム錫酸化物またはインジウム亜鉛酸化物からなる、請求項1乃至4のいずれか一項に記載のカラーフィルタの製造方法。
- 有機EL表示装置用のカラーフィルタにおいて、
基材と、
前記基材上に形成された画素部と、
前記画素部の周囲に形成された非画素部と、
前記非画素部上に形成された突起部と、
前記突起部の頂部および側部、並びに前記突起部の周囲の前記非画素部を少なくとも部分的に覆うよう設けられた透明電極層と、を備え、
前記突起部および前記透明電極層により、前記カラーフィルタの前記透明電極層を、前記カラーフィルタに対向するよう配置される基板の電極に導通させるための突起電極が構成され、
前記透明電極層は、前記突起部の頂部および側部、並びに前記突起部の周囲の前記非画素部上に設けられており、且つ、前記画素部上に少なくとも部分的に設けられており、
前記画素部は、第1の色の光を選択的に透過させる第1着色部と、第2の色の光を選択的に透過させる第2着色部と、を少なくとも有し、
前記第1着色部のうち前記透明電極層によって覆われている領域の比率が、前記第2着色部のうち前記透明電極層によって覆われている領域の比率と異なっている、カラーフィルタ。 - 基板と、前記基板上に設けられた有機EL素子とを有する有機EL素子基板と、
前記有機EL素子基板に対向するよう配置された、請求項6に記載のカラーフィルタと、を備える、有機EL表示装置。
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