JP5682319B2 - 有機ｅｌ表示装置、当該有機ｅｌ表示装置に組み込まれるカラーフィルタおよびカラーフィルタの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は有機ＥＬ表示装置に係り、とりわけ、広い視野角を実現可能な有機ＥＬ表示装置に関する。また本発明は、有機ＥＬ表示装置に組み込まれて用いられるカラーフィルタおよびその製造方法に関する。

近年、フラットパネルディスプレイの１つとして、エレクトロルミネッセンス現象を利用して画像を表示する有機ＥＬ表示装置が注目されている。この有機ＥＬ表示装置は、有機ＥＬ層の有機発光層の発光現象を利用して画像を表示する自発光型のディスプレイであり、このため、消費電力が小さく、かつ軽量である点において優れている。

有機ＥＬ表示装置に搭載される有機ＥＬ層は、主に、２つの電極層の間に有機発光層が設けられた構造からなっている。また、カラーディスプレイの場合、有機発光層は一般に、赤色光を発生させる赤色発光層と、緑色光を発生させる緑色発光層と、青色光を発生させる青色発光層と、を含んでいる。このような有機ＥＬ層の構造に関して、発光性能を向上させることを目的として、様々な形態が提案されている。

例えば特許文献１においては、青色光、緑色光および赤色光の色純度を高めるために、有機発光層から発光した光を、光反射性を有する一方の電極と半透明反射膜からなる他方の電層との間で共振させる形態（いわゆるマイクロキャビティ構造）が提案されている。マイクロキャビティ構造においては、光反射性を有する一方の電極と半透明反射膜からなる他方の電極との間の光学的距離が、有機発光層から発光した光の波長に合致している。このため、有機ＥＬ層から取り出される青色光、緑色光または赤色光のそれぞれの発光スペクトルが急峻になる。すなわち、青色光、緑色光および赤色光の色純度が高められている。

ところで、マイクロキャビティ構造の有機ＥＬ層においては、上述のように、２つの電極の間の光学的距離が、有機発光層から発光した光の波長に合致した場合にのみ、当該光が取り出される。このため、例えば、有機ＥＬ層からの出射角が０度の場合にその波長が電極間の光学的距離に合致する光は、出射角が０度以外の方向においてその強度が小さくなる。同様に、有機ＥＬ層からの出射角が１０度の場合にその波長が電極間の光学的距離に合致する光は、出射角が１０度以外の方向においてその強度が小さくなる。すなわちマイクロキャビティ構造の有機ＥＬ層においては、出射角によって光の強度が大きく変化し、これによって、視野角が狭くなることが考えられる。

またマイクロキャビティ構造の有機ＥＬ層においては、上述のように、電極間の光学的距離に合致する光の波長が出射角によって異なっている。このため、有機ＥＬ表示装置を観察する角度によって、有機ＥＬ表示装置に表示される像の色合いが異なってくることが考えられる。

一方、有機ＥＬ層から出射された光の進行方向を変えることを目的として、散乱機能を有するカラーフィルタが提案されている（例えば特許文献２）。特許文献２に記載のカラーフィルタにおいては、赤色着色層、緑色着色層および青色着色層にそれぞれ光散乱作用を有する微粒子が含まれている。

特開平１０−１７７８９６号公報 特開２００７−３３９６３号公報

引用文献２に記載のカラーフィルタにおいては、通常のカラーフィルタの製造工程に加えて、各着色層に微粒子を添加する工程が必要となる。また一般に、微粒子による光散乱強度は光の波長に依存すると考えられる。このため、特許文献２に記載のカラーフィルタにおいては、光散乱強度の波長依存性に対処するため、赤色着色層、緑色着色層および青色着色層にそれぞれ含まれる微粒子の含有量が互いに異なっている。すなわち、特許文献２に記載のカラーフィルタにおいては、カラーフィルタの構造および製造工程が、通常のカラーフィルタに比べて複雑になっている。

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、簡易な構造により広い視野角を得ることができる有機ＥＬ表示装置、および当該有機ＥＬ表示装置に組み込まれるカラーフィルタを提供することを目的とする。

本発明による有機ＥＬ表示装置は、有機ＥＬ光源用基板と、当該有機ＥＬ光源用基板の観察側の面に設けられた有機ＥＬ層とを有する有機ＥＬ光源と、前記有機ＥＬ光源の観察側に設けられたカラーフィルタと、を備え、前記有機ＥＬ光源の有機ＥＬ層は、陽極と、陰極と、陽極と陰極の間に設けられ、エレクトロルミネッセンスにより光を放出する有機発光層と、を有し、前記カラーフィルタは、カラーフィルタ用基板と、カラーフィルタ用基板上に所定パターンで設けられたブラックマトリクス層と、カラーフィルタ用基板上のブラックマトリクス層間に設けられた着色層と、を有し、前記着色層の表面に凹部が形成されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置である。

本発明による有機ＥＬ表示装置において、好ましくは、前記着色層の表面に形成されている凹部の深さが０．５〜２．５μｍの範囲内となっている。

本発明による有機ＥＬ表示装置において、好ましくは、前記着色層の表面において、前記凹部により占められる面積の比率が１０〜５０％の範囲内となっている。

本発明による有機ＥＬ表示装置において、前記陽極または前記陰極のうち観察側に配置された一方が半透明反射膜からなるとともに、前記陽極と前記陰極との間の光学的距離が、前記有機発光層から発光した光のピーク波長の整数倍または半整数倍となっていてもよい。

本発明によるカラーフィルタは、上記記載の有機ＥＬ表示装置に組み込まれるカラーフィルタであって、カラーフィルタ用基板と、カラーフィルタ用基板上に所定パターンで設けられたブラックマトリクス層と、カラーフィルタ用基板上のブラックマトリクス層間に設けられた着色層と、を有し、前記着色層の表面に凹部が形成されていることを特徴とするカラーフィルタである。

本発明によるカラーフィルタにおいて、好ましくは、前記着色層の表面に形成されている凹部の深さが０．５〜２．５μｍの範囲内となっている。

本発明によるカラーフィルタにおいて、好ましくは、前記着色層の表面において、前記凹部により占められる面積の比率が１０〜５０％の範囲内となっている。

本発明によるカラーフィルタの製造方法は、カラーフィルタ用基板を準備する工程と、前記カラーフィルタ用基板上に所定パターンでブラックマトリクス層を形成する工程と、前記カラーフィルタ用基板上の前記ブラックマトリクス層間に着色層を形成する工程と、を備え、前記着色層の表面には凹部が形成されており、前記着色層を形成する工程は、前記カラーフィルタ用基板上に着色層用の光硬化性樹脂を塗布する工程と、前記ブラックマトリクス層および前記着色層の凹部に対応する遮光部を有するマスクを用いて前記光硬化性樹脂を露光する工程と、前記光硬化性樹脂を現像する工程と、を有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。

本発明によれば、有機ＥＬ表示装置は、有機ＥＬ光源と、有機ＥＬ光源の観察側に設けられたカラーフィルタと、を備えている。このうちカラーフィルタは、カラーフィルタ用基板と、カラーフィルタ用基板上に所定パターンで設けられたブラックマトリクス層と、カラーフィルタ用基板上のブラックマトリクス層間に設けられた着色層と、を有している。また、着色層の表面には凹部が形成されている。このため、有機ＥＬ光源からカラーフィルタに入射した光が、着色層の表面に形成されている凹部によって散乱される。このことにより、広い視野角を有する有機ＥＬ表示装置を提供することができる。

図１（ａ）は、本発明の実施の形態における有機ＥＬ表示装置を示す縦断面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す有機ＥＬ表示装置のカラーフィルタを有機ＥＬ光源側から見た場合を示す平面図、図１（ｃ）は、図１（ａ）に示す有機ＥＬ表示装置の有機ＥＬ光源をカラーフィルタ側から見た場合を示す平面図。 図２は、図１（ａ）に示す有機ＥＬ表示装置を拡大して示す縦断面図。 図３は、本発明の実施の形態において、カラーフィルタの着色層を示す平面図。 図４（ａ）は、本発明の実施の形態において、カラーフィルタの着色層の構造を示す縦断面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）の着色層を拡大して示す図である。 図５（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施の形態において、カラーフィルタの製造方法を示す図。 図６（ａ）（ｂ）は、本発明の実施の形態において、カラーフィルタの着色層の形成方法を示す図。 図７は、本発明の実施の形態において、カラーフィルタの着色層により光が散乱される様子を示す図。 図８は、本発明の実施の形態において、カラーフィルタの着色層の構造の変形例を示す縦断面図。 図９（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施の形態において、カラーフィルタの着色層の構造のその他の変形例を示す平面図。 図１０（ａ）は、実施例におけるカラーフィルタの着色層を示す平面図、図１０（ｂ）は、実施例において、カラーフィルタの着色層により光が散乱される様子を示す図、図１０（ｃ）は、実施例において、カラーフィルタから出射された光のスペクトルを測定した結果を示す図。 図１１（ａ）は、比較例におけるカラーフィルタの着色層を示す平面図、図１１（ｂ）は、比較例において、カラーフィルタの着色層により光が散乱される様子を示す図、図１１（ｃ）は、比較例において、カラーフィルタから出射された光のスペクトルを測定した結果を示す図。

有機ＥＬ表示装置
以下、図１乃至図９を参照して、本発明の実施の形態について説明する。まず図１（ａ）（ｂ）（ｃ）により、本実施の形態における有機ＥＬ表示装置１０全体について説明する。

図１（ａ）に示すように、有機ＥＬ表示装置１０は、有機ＥＬ光源用基板２１と、有機ＥＬ光源用基板２１の観察側の面に設けられた有機ＥＬ層２２とを有する有機ＥＬ光源２０と、有機ＥＬ光源２０の観察側に設けられたカラーフィルタ３０と、を備えている。なお本実施の形態における有機ＥＬ表示装置１０はいわゆるトップエミッション型であり、有機ＥＬ層２２において発生した光が、有機ＥＬ光源用基板２１とは反対側（図１（ａ）における上側）から取り出される。従って、図１（ａ）においては上側が「観察側」となっている。

図１（ｃ）に示すように、有機ＥＬ光源２０の有機ＥＬ層２２は、各々が有機ＥＬ表示装置１０の単位画素を構成する赤色発光素子２３Ｒ，緑色発光素子２３Ｇおよび青色発光素子２３Ｂを含んでいる。また有機ＥＬ光源用基板２１の周縁領域には、各発光素子２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂに接続された信号線（図示せず）を駆動制御する信号線駆動回路１５と、各発光素子２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂに接続された走査線（図示せず）を走査駆動する走査線駆動回路１６とが配置されている。

また図１（ａ）（ｂ）に示すように、カラーフィルタ３０は、有機ＥＬ光源２０の有機ＥＬ層２２の赤色発光素子２３Ｒ，緑色発光素子２３Ｇおよび青色発光素子２３Ｂに対応するよう設けられた赤色着色層３３Ｒ，緑色着色層３３Ｇおよび青色着色層３３Ｂを有している。

また図１（ａ）に示すように、有機ＥＬ光源２０とカラーフィルタ３０との間には接着剤１１が介在されており、これによって有機ＥＬ光源２０とカラーフィルタ３０とが接着されている。なお図１（ａ）において、接着剤１１が有機ＥＬ光源２０の周縁部にのみ設けられている例を示したが、これに限られることはなく、接着剤１１が有機ＥＬ光源２０とカラーフィルタ３０との間の全域にわたって充填されていてもよい。

また図１（ａ）に示すように、有機ＥＬ光源用基板２１上の有機ＥＬ層２２は、必要に応じてオーバーコート層１２により覆われている。オーバーコート層１２は、有機ＥＬ層２２を保護するための層であり、例えば透明感光性樹脂、透明熱硬化性樹脂等から形成されている。また図示はしないが、カラーフィルタ３０の後述する着色層３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｒが同様のオーバーコート層により覆われていてもよい。

有機ＥＬ光源
次に図２を参照して、有機ＥＬ光源２０について詳細に説明する。図２に示すように、有機ＥＬ光源２０の有機ＥＬ層２２において、赤色発光素子２３Ｒは、陽極２４と、陽極２４の観察側に位置する陰極２６と、陽極２４と陰極２６の間に設けられ、エレクトロルミネッセンスにより赤色光を放出する赤色有機発光層２５Ｒと、を有している。同様に、緑色発光素子２３Ｇは、陽極２４と緑色有機発光層２５Ｇと陰極２６とを有しており、また青色発光素子２３Ｂは、陽極２４と青色有機発光層２５Ｂと陰極２６とを有している。

（陽極）
陽極２４を構成する材料としては、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ことはなく、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が使用される。

（陰極）
一方、陰極２６は、陽極２４と陰極２６との間でマイクロキャビティ構造（後述）を構成するため、半透明反射膜からなっている。半透明反射膜としては、例えば、ＴｉＯ_２膜とＳｉＯ_２膜とを積層して形成された膜が用いられる。

（有機発光層）
赤色有機発光層２５Ｒ，緑色有機発光層２５Ｇおよび青色有機発光層２５Ｂは、所定の電圧を印加することにより所望の色で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。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用いられる。

なお、陽極２４から注入された正孔を有機発光層２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂに効率的に輸送するため、陽極２４と有機発光層２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂ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は、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２４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く、また、有機発光層２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂと陰極２６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。

次に、マイクロキャビティ構造について説明する。赤色発光素子２３Ｒにおいて、陽極２４と陰極２６との間の距離ｔ_Ｒは、陽極２４と陰極２６との間の光学的距離が、赤色有機発光層２５Ｒから発光した光のピーク波長の整数倍または半整数倍となるよう定められている。また上述のように、陽極２４が金属から形成され、陰極２６が半透明反射膜から形成されている。このため、赤色有機発光層２５Ｒから発光した光は、陽極２４と陰極２６との間で反射干渉を繰り返す。この結果、赤色発光素子２３Ｒから外部に取り出される赤色光のスペクトルが急峻になり、これによって、赤色光の色純度を高めることができる。

発光素子２３Ｇ，２３Ｂにおいても同様に、陽極２４と陰極２６との間の距離ｔ_Ｇ，ｔ_Ｂは、陽極２４と陰極２６との間の光学的距離が、有機発光層２５Ｇ，２５Ｂから発光した光のピーク波長の整数倍または半整数倍となるよう定められている。このようにして、赤色発光素子２３Ｒ，緑色発光素子２３Ｇおよび青色発光素子２３Ｂにおいてそれぞれマイクロキャビティ構造が構成されている。

ところで、マイクロキャビティ構造を有する発光素子においては、マイクロキャビティ構造を有さない場合に比べて、上述のように、発光素子から取り出される光の視野角が狭くなっている。このため本実施の形態においては、後述するように、カラーフィルタ３０の着色層に光散乱機能が付与されている。以下、カラーフィルタ３０について詳細に説明する。

カラーフィルタ
図１（ａ）（ｂ）および図２に示すように、カラーフィルタ３０は、カラーフィルタ用基板３１と、カラーフィルタ用基板３１上に所定パターンで設けられたブラックマトリクス層３２と、カラーフィルタ用基板３１上のブラックマトリクス層３２間に設けられた赤色着色層３３Ｒ，緑色着色層３３Ｇおよび青色着色層３３Ｂと、を有している。

（カラーフィルタ用基板）
カラーフィルタ用基板３１は、光透過性を有するとともに、所定の安定性、耐久性等を備える限り特に限定されるものではない。カラーフィルタ用基板３１として、例えば、ガラスやポリマー等が使用される。

（ブラックマトリックス層）
ブラックマトリックス層３２は、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法等によりクロム等の金属薄膜を形成し、この薄膜をパターニングすることにより形成される。その他にも、カーボン微粒子や金属酸化物等の遮光性粒子を含有させたポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂層を形成し、この樹脂層をパターニングしてブラックマトリックス層３２を形成してもよく、または、カーボン微粒子や金属酸化物等の遮光性粒子を含有させた感光性樹脂層を形成し、この感光性樹脂層をパターニングしてブラックマトリックス層３２を形成してもよい。

（着色層）
赤色着色層３３Ｒ，緑色着色層３３Ｇおよび青色着色層３３Ｂは、各色の顔料や染料等の着色剤を光硬化型感光性樹脂中に分散または溶解させて形成された層である。
このうち赤色着色層３３Ｒに用いられる着色剤としては、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。
緑色着色層３３Ｇに用いられる着色剤としては、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。
青色着色層３３Ｂに用いられる着色剤としては、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。
赤色着色層３３Ｒ，緑色着色層３３Ｇおよび青色着色層３３Ｂの厚さは、通常は１〜５μｍの範囲で設定される。

（凹部）
次に、赤色着色層３３Ｒ，緑色着色層３３Ｇおよび青色着色層３３Ｂに光散乱機能を付与するための構造について説明する。図２に示すように、各着色層３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂの表面３４には複数の凹部３５が形成されている。ここで「着色層の表面」とは、図２に示すように、着色層３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂの両面のうち、カラーフィルタ用基板３１に接している面の反対側にある面のことである。

なお、後述する図４などに示されているように、着色層３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂのうちブラックマトリクス層３２上に位置する領域には、製造方法に起因して隆起部や凹凸部が形成されることがある。しかしながら本実施の形態における「凹部３５」は、ブラックマトリクス層３２上に形成される隆起部や凹凸部を含まない。本実施の形態における凹部３５とは、ブラックマトリクス層３２間に位置する着色層３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂの表面３４に形成されている凹部のことである。また表面３４とは、ブラックマトリクス層３２間に位置する着色層３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂの表面のことである。

次に、図３および図４（ａ）（ｂ）を参照して、着色層３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂの表面３４に形成されている凹部３５について詳細に説明する。

図３に示すように、凹部３５を上方から見た場合、凹部の形状は円形状となっている。また図４に示すように、凹部３５の縦断面の形状は三角形状となっている。すなわち、本実施の形態における凹部３５は円錐形状を有している。

次に凹部３５の配置について説明する。図３に示すように、複数の凹部３５は、表面３４に不規則なパターンで配置されている。ここで「不規則」とは、最近接する２つの凹部３５を結んだ線の長さおよび方向に何ら規則性が無いことを意味している。

次に凹部３５の深さについて説明する。なお着色層３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂは、透過させる光の波長域が異なるのみであるから、ここでは、各着色層３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂのうち青色着色層３３Ｂにおける凹部３５の深さについて説明する。

図４（ａ）は、図３のIV−IV線に沿った青色着色層３３Ｂの縦断面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）の凹部３５を拡大して示す図である。図４（ａ）に示すように、凹部３５の深さｄとは、ブラックマトリクス層３２間の青色着色層３３Ｂの表面３４に仮想的な接平面ＶＰを描いた場合の、接平面ＶＰから凹部３５の最深部３５ａまでの距離のことである。

なお図４（ｂ）に示すように、製造工程におけるばらつきなどに起因して、青色着色層３３Ｂの表面３４がある程度粗くなっていることが考えられる。ここで、表面３４の最大粗さをＲとした場合、凹部３５の深さｄは、表面の最大粗さＲよりも大きくなっている。すなわち、凹部３５は、表面３４において、製造工程におけるばらつきの程度を超えて意図的に凹まされている部分として定義される。

表面３４の最大粗さＲを算出する方法が特に限られることはなく、例えば、表面３４のうち凹部３５が明らかに形成されていないと思われる領域において、表面粗さＲを測定することにより算出される。表面粗さＲの定義としては、例えば、ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４に規定されている最大高さ（Ｒｙ）や十点平均粗さ（Ｒｚ）などが用いられる。また、ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４に規定されている算術平均粗さ（Ｒａ）に所定の係数（例えば４）を掛けたものを表面粗さＲとしてもよい。

好ましくは、着色層３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂの表面３４に形成されている凹部３５の深さｄは、０．５〜２．５μｍの範囲内となっている。また、好ましくは、着色層３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂの表面３４において、凹部３５により占められる面積の比率が、１０〜５０％の範囲内となっている。これによって、有機ＥＬ光源２０からカラーフィルタ３０に入射される光を適度に散乱させることができ、このことにより、有機ＥＬ表示装置１０の視野角を広くすることができる。
例えば、着色層３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂの表面３４に凹部３５が形成されていない場合に比べて、カラーフィルタ３０によって散乱される光の比率を高くすることができ、同時に、着色層３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂの表面３４に凹部３５が形成されていない場合に比べてカラーフィルタ３０の平行透過率が大きく劣化するのを防ぐことができる。より具体的には、本実施の形態による凹部３５が形成されているカラーフィルタ３０におけるヘイズ値を５０〜９０％の範囲内とすることができる。さらに、着色層３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂの表面３４に凹部３５が形成されていないカラーフィルタにおける平行透過率と比べた場合の、本実施の形態による凹部３５が形成されているカラーフィルタ３０における平行透過率の劣化の程度を０〜３０％の範囲内にとどめることができる。
なおカラーフィルタ３０の平行透過率とは、カラーフィルタ３０の法線方向に平行にカラーフィルタ３０に入射される光のうち、当該法線方向に平行にカラーフィルタ３０から出射される透過光の割合のことである。

次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。ここでは、はじめに、カラーフィルタ３０の製造方法について説明し、次に、カラーフィルタ３０により有機ＥＬ光源２０からの光を散乱させる作用について説明する。

カラーフィルタの製造方法
まず図５（ａ）〜（ｄ）および図６（ａ）（ｂ）を参照して、カラーフィルタ３０の製造方法について説明する。図５（ａ）〜（ｄ）は、カラーフィルタを製造する工程を示すであり、図６（ａ）（ｂ）は、カラーフィルタを製造する工程のうち、特に着色層用材料を露光および現像する工程を詳細に示す図である。図５（ａ）〜（ｄ）および図６（ａ）（ｂ）においては、右側に、各工程におけるカラーフィルタ用基板３１を上方から見た場合の平面図が示されており、左側に、各工程におけるカラーフィルタ用基板３１の縦断面図が示されている。

はじめに、カラーフィルタ用基板３１を準備し、次に、図５（ａ）に示すように、カラーフィルタ用基板３１上に所定パターンでブラックマトリクス層３２を形成する。

ブラックマトリクス層３２を形成する工程においては、まずカラーフィルタ用基板３１上に、スパッタリング法、真空蒸着法等により形成したクロム等の金属薄膜、または、カーボン微粒子や金属酸化物等の遮光性粒子を含有した樹脂層等からなる遮光層（図示せず）を形成する。次に、この遮光層上に、公知のポジ型あるいはネガ型の感光性レジストを用いて感光性レジスト層（図示せず）を形成する。次いで、感光性レジスト層を、ブラックマトリックス層３２用のフォトマスクを介して露光、現像する。その後、露出した遮光層をエッチングし、次に、残存する感光性レジスト層を除去する。このようにして、ブラックマトリックス層３２が形成される。

次に、ブラックマトリックス層３２間に着色層３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂを形成する。この場合、図４（ｂ）に示すように、まず、着色層３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂのうちの１つ、例えば青色着色層３３Ｂを形成するための青色着色層用材料３７Ｂをカラーフィルタ用基板３１上に塗布する。青色着色層用材料３７Ｂをカラーフィルタ用基板３１上に塗布する方法が特に限られることはなく、スピンコート法、キャスティング法、ディッピング法、バーコート法、ブレードコート法、ロールコート法、グラビアコート法、フレキソ印刷法、スプレーコート法などを適宜用いることができる。

次に、ブラックマトリックス層３２間に青色着色層３３Ｂが形成されるとともに、青色着色層３３Ｂの表面３４に複数の凹部３５が形成されるよう、青色着色層用材料３７Ｂを所定のマスク（後述するマスク４０）を介して露光する。その後、青色着色層用材料３７Ｂに現像処理およびエッチング処理を行うことにより、図５（ｃ）に示すように、複数の凹部３５を有する青色着色層３３Ｂが形成される。

ここで、図６（ａ）および図６（ｂ）を参照して、青色着色層用材料３７Ｂを露光および現像する工程についてより詳細に説明する。

図６（ａ）は、青色着色層用材料３７Ｂを露光する工程を示す図である。図６（ａ）に示すように、青色着色層用材料３７Ｂの露光工程において用いられるマスク４０は、ブラックマトリクス層３２に対応するＢＭ層用遮光部４１ａと凹部３５に対応する凹部用遮光部４１ｂとからなる遮光部４１と、開口部４２とを有している。この場合、開口部４２に対応する青色着色層用材料３７Ｂが露光により硬化される。すなわち、青色着色層用材料３７Ｂのうち、ブラックマトリクス層３２上に塗布されている青色着色層用材料３７Ｂと、凹部３５が形成されるべき部分に位置する青色着色層用材料３７Ｂと、を除く青色着色層用材料３７Ｂが露光により硬化される。

ところで、露光光には、マスク４０の法線方向に平行な方向に進む光だけでなく、マスク４０の法線方向から傾斜した方向に進む光もわずかに含まれている。このため、図６（ａ）に示すように、青色着色層用材料３７Ｂのうち凹部用遮光部４１ｂに対応する領域に位置する部分、すなわち凹部が形成されるべき部分３８において、露光光の回り込みが生じている。従って、凹部が形成されるべき部分３８において、その表面付近の材料は露光されないが、その表面から離れている材料は露光される。このため、青色着色層用材料３７Ｂに現像およびエッチング処理を施すと、図６（ｂ）に示すように、凹部が形成されるべき部分３８のうちその表面付近の材料のみが除去される。このようにして、青色着色層３３Ｂの表面３４に複数の凹部３５が形成される。

青色着色層用材料３７Ｂの場合と同様にして、赤色着色層用材料および緑色着色層用材料に対しても露光、現像およびエッチング処理が施される。これによって、図５（ｄ）に示すように、複数の凹部３５を有する赤色着色層３３Ｒおよび緑色着色層３３Ｇがそれぞれ形成される。このようにして、光散乱機能を有するカラーフィルタ３０が製造される。

次に、カラーフィルタ３０と有機ＥＬ光源２０とを組み合わせる。これによって、光散乱機能を有するカラーフィルタ３０を備えた有機ＥＬ表示装置１０が製造される。

次に図７を参照して、カラーフィルタ３０により有機ＥＬ光源２０からの光を散乱させる作用について説明する。

はじめに、図７において符号Ｌ_１で示す光の経路について説明する。この場合、光がカラーフィルタ３０の青色着色層３３Ｂの表面３４の平坦部分に入射している。この光は、青色着色層３３Ｂおよびカラーフィルタ用基板３１を透過して、小さな出射角でカラーフィルタ３０から出射される。

次に、図７において符号Ｌ_２およびＬ_３で示す光の経路について説明する。この場合、光がカラーフィルタ３０の青色着色層３３Ｂの表面３４に形成された凹部３５に入射している。このため、青色着色層３３Ｂに入射した光は、符号Ｌ_１で示す光の場合とは異なる角度で屈折する（図７参照）。このことにより、符号Ｌ_１で示す光の場合よりも大きな出射角で光がカラーフィルタ３０から出射される。

このように本実施の形態によれば、カラーフィルタ３０の着色層３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂの表面３４に凹部３５が形成されている。このため、有機ＥＬ光源２０からカラーフィルタ３０に入射した光が、着色層３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂの表面３４の凹部３５によって散乱される。このことにより、着色層３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂの表面３４に凹部３５が形成されていない場合に比べて、有機ＥＬ表示装置１０の視野角を広くすることができる。

好ましくは、本実施の形態による凹部３５が形成されているカラーフィルタ３０におけるヘイズ値は５０〜９０％の範囲内となっている。さらに、着色層３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂの表面３４に凹部３５が形成されていないカラーフィルタにおける平行透過率と比べた場合の、本実施の形態による凹部３５が形成されているカラーフィルタ３０における平行透過率の劣化の程度を０〜３０％の範囲内にとどめることができる。これによって、有機ＥＬ表示装置１０の視野角を最適化することができる。カラーフィルタ３０においては、上記の全光線透過率およびヘイズ値を実現するため、着色層３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂの表面３４に形成されている凹部３５の深さｄ、および、着色層３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂの表面３４において凹部３５により占められる面積の比率が適宜調整される。なお、凹部３５の深さｄ、および、表面３４において凹部３５により占められる面積の比率は、各着色層３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂにおいて同一となっていてもよく、異なっていてもよい。

また本実施の形態によれば、有機ＥＬ光源２０の各発光素子２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂにおいてそれぞれマイクロキャビティ構造が構成されている。このため、各発光素子２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂから取り出される光の色純度が高められている。さらに本実施の形態によれば、上述のように、カラーフィルタ３０に散乱機能が付与されている。このことにより、出射される光の色純度が高く、かつ視野角の広い有機ＥＬ表示装置１０を提供することができる。

また本実施の形態によれば、各着色層３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂの表面３４において、複数の凹部３５が不規則なパターンで配置されている。このため、各着色層３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂから出射される光の密度または方向が、特定の場所または方向に偏ることはない。このことにより、カラーフィルタ３０に入射した光を、等方的かつ均一に散乱させることができる。

さらに本発明によれば、各着色層３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂの表面３４に凹部３５を形成することにより、カラーフィルタ３０に散乱機能が付与されている。カラーフィルタ３０の製造工程において、凹部３５を形成するための露光処理は、ブラックマトリクス層３２上の着色層用材料を除去するための露光処理と同時に実施される。このため、通常のカラーフィルタ３０の製造工程に比べて何ら工数を増やすことなく、カラーフィルタ３０に散乱機能を付与することができる。このことにより、散乱機能付きのカラーフィルタ３０をより安価に製造することができる。

なお本実施の形態において、凹部３５の縦断面の形状が三角形状となっている例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、図８に示すように、凹部３５が台形状の縦断面を有していてもよい。若しくは、半円形状、矩形状、多角形状など、凹部３５が様々な縦断面を有していてもよい。

また本実施の形態において、凹部３５を上方から見た場合の形状が円形状となっている例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、凹部３５を上方から見た場合の形状が、矩形状、楕円形状、多角形状など様々な形状となっていてもよい。

また本実施の形態において、複数の凹部３５が表面３４に不規則なパターンで配置されている例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、図９（ａ）に示すように、複数の凹部３５を規則的なパターンで配置してもよい。または、図９（ｂ）に示すように、格子状のパターンを有する一連の凹部３５を形成してもよく、図９（ｂ）に示すように、ジグザグのパターンを有する一連の凹部３５を形成してもよい。さらに図９（ｄ）に示すように、複数の凹部３５を波状のパターンで配置してもよい。

また本実施の形態において、カラーフィルタ３０の各着色層３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂが、各色の顔料や染料等の着色剤を光硬化型感光性樹脂中に分散または溶解させた材料から形成される例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、各着色層３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂを、光溶解型感光性樹脂から形成してもよい。この場合、露光工程においては、各着色層３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂの表面３４のうち凹部３５が形成されるべき部分に露光光が照射される。
また、各着色層３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂの表面３４の凹部３５が露光および現像処理により形成される例を示したが、これに限られることはない。サンドブラストまたは機械的切削など、様々な方法によって各着色層３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂの表面３４に凹部３５を形成することができる。

また本実施の形態のトップエミッション型の有機ＥＬ表示装置１０において、陰極２６が、陽極２４に対して観察側に位置するよう設けられている例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、陽極を、陰極に対して観察側に位置するよう設けてもよい。この場合、陰極を金属から形成し、陽極を半透明反射膜から形成することにより、マイクロキャビティ構造を構成することができる。

また本実施の形態において、有機ＥＬ表示装置１０がトップエミッション型である例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、有機ＥＬ表示装置がいわゆるボトムエミッション型であってもよい。

また本実施の形態において、カラーフィルタ３０の各着色層３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂが、カラーフィルタ用基板３１に対して観察側と反対側に位置するよう設けられている例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、各着色層３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂを、カラーフィルタ用基板３１に対して観察側に位置するよう設けてもよい。

また本実施の形態において、各着色層３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂの表面３４に複数の凹部３５が形成され、これによってカラーフィルタ３０に光散乱機能が付与されている例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、各着色層３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂの表面３４に凸部（図示せず）を形成し、これによってカラーフィルタ３０に光散乱機能を付与してもよい。

次に、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例の記載に限定されるものではない。

（実施例）
図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）を参照して、実施例について説明する。図１０（ａ）に示すように、カラーフィルタとして、各着色層３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂの表面３４に複数の凹部３５が波状のパターンで形成されたカラーフィルタ３０を準備した。

図１０（ｂ）に示すように、有機ＥＬ光源２０の青色発光素子２３Ｂからの光であって、カラーフィルタ３０の青色着色層３３Ｂを通って有機ＥＬ表示装置１０から出射される光の波長スペクトルを、光検出器Ｄ_１および光検出器Ｄ_２によって検出した。図１０（ｂ）に示すように、光検出器Ｄ_１は青色着色層３３Ｂの略中央に対応する位置に配置されており、光検出器Ｄ_２は青色着色層３３Ｂの端部に対応する位置に配置されていた。

図１０（ｂ）に示す有機ＥＬ光源２０の青色発光素子２３Ｂは、上述のように、マイクロキャビティ構造を有している。このため、青色発光素子２３Ｂから取り出される青色光のスペクトルは急峻となっていた。ここで、青色光の急峻なスペクトルに含まれる波長のうち、短波長側の波長λ_Ａを有する光をＬ_Ａとし、長波長側の波長λ_Ｂを有する光をＬ_Ｂとする。この場合、陽極２４と陰極２６との間で光が反射干渉を繰り返す際、光Ｌ_Ｂの場合の光学的距離は、光Ｌ_Ａの場合の光学的距離よりも長くなる。このため、図１０（ｂ）に示すように、青色発光素子２３Ｂから出射される際、光Ｌ_Ｂの場合の出射角は、光Ｌ_Ａの場合の出射角よりも大きくなっていた。

一方、上述のように、青色着色層３３Ｂの表面３４には、複数の凹部３５が波状のパターンで形成されている。このため、青色着色層３３Ｂに入射した光Ｌ_Ａおよび光Ｌ_Ｂは、凹部３５によって散乱されて様々な方向に進む。このため、図１０（ｂ）に示すように、Ｌ_Ａおよび光Ｌ_Ｂが有機ＥＬ表示装置１０から様々な方向に出射される。この場合の、光検出器Ｄ_１および光検出器Ｄ_２における波長スペクトル検出結果を図１０（ｃ）に示す。図１０（ｃ）に示すように、光検出器Ｄ_１において検出された光の波長スペクトルと、光検出器Ｄ_２において検出された光の波長スペクトルはほぼ同一となっていた。

このように実施例においては、青色着色層３３Ｂの表面３４に凹部３５を形成することにより、マイクロキャビティ構造を有する青色発光素子２３Ｂからの光を様々な方向に散乱させることができた。このことにより、観察側から見た場合の有機ＥＬ表示装置１０からの光の波長スペクトルを、観察する角度や場所によらずほぼ同一にすることができた。

（比較例）
次に図１１（ａ）（ｂ）（ｃ）を参照して、比較例について説明する。はじめに、各着色層３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂの表面３４に凹部が形成されていない点（図１１（ａ）参照）以外は、実施例におけるカラーフィルタ３０と略同一であるカラーフィルタ１００を準備した。次に、実施例の場合と同様にして、カラーフィルタ１１０を備えた有機ＥＬ表示装置１００から出射される光の波長スペクトルを、光検出器Ｄ_１および光検出器Ｄ_２によって検出した。

比較例においては、上述のように、カラーフィルタ１１０の各着色層３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂの表面３４に凹部が形成されていない。このため、カラーフィルタ１１０に入射した光は、カラーフィルタ１１０に入射した際の入射角をほぼ維持したまま、カラーフィルタ１１０から出射される。このため、図１１（ｂ）に示すように、カラーフィルタ１１０から出射される際、光Ｌ_Ｂの場合の出射角は、光Ｌ_Ａの場合の出射角よりも大きくなっていた。

この場合の、光検出器Ｄ_１および光検出器Ｄ_２における波長スペクトル検出結果を図１１（ｃ）に示す。図１１（ｃ）に示すように、光検出器Ｄ_２において検出された光の波長スペクトルは、光検出器Ｄ_１において検出された光の波長スペクトルに比べて長波長側にシフトしていた。これは、光検出器Ｄ_２が青色着色層３３Ｂの端部に対応する位置に配置されており、このため、光検出器Ｄ_２においては出射角の大きな光（すなわち長波長側の光）が主に検出されるためである。このように比較例においては、観察側から見た場合の有機ＥＬ表示装置１００からの光の波長スペクトルが、観察する角度や場所によって異なっていた。

１０ 有機ＥＬ表示装置
１１ 接着剤
１２ オーバーコート層
１５ 信号線駆動回路
１６ 走査線駆動回路
２０ 有機ＥＬ光源
２１ 有機ＥＬ光源用基板
２２ 有機ＥＬ層
２３Ｒ 赤色発光素子
２３Ｇ 緑色発光素子
２３Ｂ 青色発光素子
２４ 陽極
２５Ｒ 赤色有機発光層
２５Ｇ 緑色有機発光層
２５Ｂ 青色有機発光層
２６ 陰極
３０ カラーフィルタ
３１ カラーフィルタ用基板
３２ ブラックマトリクス層
３２ａ 開口部
３３Ｒ 赤色着色層
３３Ｇ 緑色着色層
３３Ｂ 青色着色層
３５ 凹部
３５ａ 最深部
３７Ｂ 青色着色層用材料
３８ 凹部が形成されるべき部分
４０ マスク
４１ 遮光部
４１ａ ＢＭ層用遮光部
４１ｂ 凹部用遮光部
４２ 開口部
１００ 有機ＥＬ表示装置
１１０ カラーフィルタ

Claims (1)

1. 有機ＥＬ表示装置に組み込まれるカラーフィルタの製造方法において、
   前記有機ＥＬ表示装置は、有機ＥＬ光源用基板と、当該有機ＥＬ光源用基板の観察側の面に設けられた有機ＥＬ層とを有する有機ＥＬ光源と、前記有機ＥＬ光源の観察側に設けられたカラーフィルタと、を備え、
   前記有機ＥＬ光源の有機ＥＬ層は、陽極と、陰極と、陽極と陰極の間に設けられ、エレクトロルミネッセンスにより光を放出する有機発光層と、を有し、
   前記カラーフィルタは、カラーフィルタ用基板と、カラーフィルタ用基板上に所定パターンで設けられたブラックマトリクス層と、カラーフィルタ用基板上のブラックマトリクス層間に設けられた着色層と、を有し、前記着色層の表面に凹部が形成されており、前記着色層の表面において、前記凹部により占められる面積の比率が１０〜５０％の範囲内となっており、
   前記カラーフィルタの製造方法は、
   カラーフィルタ用基板を準備する工程と、
   前記カラーフィルタ用基板上に所定パターンでブラックマトリクス層を形成する工程と、
   前記カラーフィルタ用基板上の前記ブラックマトリクス層間に着色層を形成する工程と、を備え、
   前記着色層の表面には凹部が形成されており、
   前記着色層を形成する工程は、前記カラーフィルタ用基板上に着色層用の光硬化性樹脂を塗布する工程と、前記ブラックマトリクス層および前記着色層の凹部に対応する遮光部と開口部とを有するマスクを用いて前記光硬化性樹脂を露光する工程と、前記光硬化性樹脂を現像する工程と、を有し、
   前記光硬化性樹脂を露光する工程においては、前記開口部を通過した露光光の回り込みが生じており、このため、前記光硬化性樹脂のうち前記凹部が形成されるべき部分において、表面付近の前記光硬化性樹脂は露光されないが、表面から離れている前記光硬化性樹脂は露光され、
   前記光硬化性樹脂を現像する工程においては、前記凹部が形成されるべき部分のうち表面付近の前記光硬化性樹脂のみが除去され、この結果、表面に複数の前記凹部が形成された前記着色層が得られることを特徴とするカラーフィルタの製造方法。

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