JP3452264B1 - 色変換フィルタ基板 - Google Patents
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Abstract
【要約】
【課題】 外光が斜めから入射しても、蛍光放射に伴う
コントラスト比の低下がなく、および簡便かつ低コスト
に作製することができる色変換フィルタ基板の提供。 【解決手段】 第１の波長域の光を透過させる第１のフ
ィルタ部と、第２の波長域の光を透過させる第２のフィ
ルタ部と、第２の波長域の光を波長分布変換して第３の
波長域の光を出射する色変換フィルタ部とを有する複数
のピクセルを透明基板上に配列して構成される色変換フ
ィルタ基板であって、同一ピクセルの色変換フィルタ部
と第２のフィルタ部とは隣接しておらず、かつそれぞれ
のピクセルの色変換フィルタ部は、隣接するピクセルの
第２のフィルタ部と隣接していないことを特徴とする色
変換フィルタ基板。
コントラスト比の低下がなく、および簡便かつ低コスト
に作製することができる色変換フィルタ基板の提供。 【解決手段】 第１の波長域の光を透過させる第１のフ
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変換フィルタ基板。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、色変換方式ディス
プレイ用の色変換フィルタ基板に関する。詳細には、青
緑色光源を用いる色変換方式ディスプレイ用の色変換フ
ィルタ基板に関する。より詳細には、青緑色発光有機Ｅ
Ｌ素子を光源として用いる色変換方式ディスプレイ用の
色変換フィルタ基板に関する。 【０００２】 【従来の技術】マルチカラーディスプレイまたはフルカ
ラーディスプレイを構成する場合に、光源の発光を蛍光
体により所望の色に変換する方法が検討されてきてい
る。例えば、光源として有機ＥＬ発光素子を用い、波長
分布変換を行って可視光域の蛍光を発光する蛍光色素を
フィルタに用いる色変換方式（特許文献１〜４参照）が
開示されている。より詳細には、１種の波長変換要素と
２種のカラーフィルタを用いて構築された色変換方式フ
ルカラーディスプレイが知られている（特許文献５参
照）。このような蛍光色素を含む蛍光色素変換膜を高精
細にパターニングすれば、光源の近紫外光ないし可視光
のような弱いエネルギー線を用いても、フルカラーの発
光型ディスプレイを構築することが可能となる。 【０００３】色変換方式ディスプレイの構造の一例を図
４に示す。図４においては、透明基板１の上に青色カラ
ーフィルタ２ｂ、緑色カラーフィルタ２ｇ、赤色カラー
フィルタ２ｒが設けられ、さらに緑色カラーフィルタ２
ｇ上に緑色変換層３ｇ、赤色カラーフィルタ２ｒ上に赤
色変換層３ｒが設けられている。各カラーフィルタの間
の領域にはブラックマスク４が設けられており、それら
に対向して複数の発光部５を有する光源６が設けられて
いる。図４のディスプレイにおいては、発光部５からの
青色光を、赤色変換層３ｒにて波長分布変換し、赤色カ
ラーフィルタ２ｒにて色純度を向上させて外部へと出射
する。緑色についても同様である。青色については、色
純度を向上させるための青色カラーフィルタ２ｂを通し
て出射する。 【０００４】図４（ａ）のディスプレイにおいて問題と
なるのは、外光が斜めから入射した際にコントラストが
低下することである。非発光時において、図４に示した
ように外光が緑色カラーフィルタ２ｇに斜めから入射し
て、緑色光が赤色変換層２ｒに達した際に、赤色変換層
２ｒにおいて蛍光色素が蛍光を発し、赤色光が出射して
しまう。外光が青色カラーフィルタ２ｂに斜めから入射
して、青色光が緑色変換層２ｇに達した場合も、同様に
して緑色光が出射される。このように、非発光時におい
ても外光により蛍光が出射するために、コントラスト比
が低下し、さらに赤色ないし緑色に色味がかってしまう
ために表示品質の低下を招く恐れがある。 【０００５】この問題を解決するために、ブラックマス
ク４を厚くすることが提案されている（特許文献６参
照）。すなわち、図４（ｂ）に示すように、斜めから入
射する外光をブラックマスク４で遮断することにより、
不要な波長分布変換による発光を抑制することが可能な
色変換フィルタ基板である。 【０００６】 【特許文献１】特開平３−１５２８９７号公報 【０００７】 【特許文献２】特開平５−２５８８６０号公報 【０００８】 【特許文献３】特開平８−２８６０３３号公報 【０００９】 【特許文献４】特開平９−２０８９４４号公報 【００１０】 【特許文献５】国際特許公開ＷＯ９８／３４４３７号パ
ンフレット 【００１１】 【特許文献６】米国特許第５，７０５，２８５号明細書 【００１２】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４
（ｂ）に示される構造のディスプレイを形成するために
は、位置合わせが困難な非透過性厚膜（ブラックマスク
４）のパターニングを行う必要がある。また、フォトリ
ソグラフ法を用いる場合、非透過性厚膜の光硬化が困難
であるという問題点を内包している。その結果として、
工程の複雑化およびコストアップを招く可能性がある。 【００１３】したがって、外光が斜めから入射しても、
蛍光放射に伴うコントラスト比の低下がなく、および簡
便かつ低コストに作製することができる色変換フィルタ
基板が求められている。 【００１４】 【課題を解決するための手段】本発明の色変換フィルタ
基板は、第１の波長域の光を透過させる第１のフィルタ
部と、第２の波長域の光を透過させる第２のフィルタ部
と、第２の波長域の光を波長分布変換して第３の波長域
の光を出射する色変換フィルタ部とを有する複数のピク
セルを透明基板上に配列して構成される色変換フィルタ
基板であって、同一ピクセルの色変換フィルタ部と第２
のフィルタ部とは隣接しておらず、かつそれぞれのピク
セルの色変換フィルタ部は、隣接するピクセルの第２の
フィルタ部と隣接していないことを特徴とする。 【００１５】詳細には、本発明の色変換フィルタ基板
は、青色光を透過させる青色フィルタ部と、緑色光を透
過させる緑色フィルタ部と、緑色光を波長分布変換して
赤色光を出射する赤色変換フィルタ部とを有する複数の
ピクセルを透明基板上に配列して構成される色変換フィ
ルタ基板であって、同一ピクセルの赤色変換フィルタ部
と緑色フィルタ部とは隣接しておらず、かつそれぞれの
ピクセルの赤色変換フィルタ部は、隣接するピクセルの
緑色フィルタ部と隣接していないことを特徴とする。 【００１６】より詳細には、本発明の色変換フィルタ基
板は、青色光を透過させる青色フィルタ部と、緑色光を
透過させる緑色フィルタ部と、緑色光を波長分布変換し
て赤色光を出射する赤色変換フィルタ部とを有する複数
のピクセルを透明基板上に配列して構成される色変換フ
ィルタ基板であって、ピクセル内において、赤色変換フ
ィルタ部、青色フィルタ部、緑色フィルタ部の順に配列
されており、かつそれぞれのピクセルの赤色変換フィル
タ部は、隣接するピクセルの緑色フィルタ部と隣接して
いないことを特徴とする。さらに詳細には、それぞれの
ピクセルの赤色変換フィルタ部は、隣接するピクセルの
赤色変換フィルタ部と隣接していることを特徴とする。 【００１７】 【発明の実施の形態】光源を伴う本発明の色変換フィル
タ基板の一例を、図１および図２に示す。図１におい
て、色変換フィルタ基板は、透明基板１上に、第１の色
フィルタ部１１、第２の色フィルタ部１２および色変換
フィルタ部２１を具える。ここで、第１の色フィルタ部
１１、第２の色フィルタ部１２および色変換フィルタ部
２１は、組になってピクセル３０を構成する。また、任
意選択的に、ブラックマスク４を具えていてもよい。図
２は、色変換フィルタ基板の２ピクセル分の断面を表す
図であり、第１の色フィルタ部１１は、青色カラーフィ
ルタ２ｂおよび任意選択の膜厚調整層７から構成され；
第２の色フィルタ部１２は、緑色カラーフィルタ２ｇお
よび任意選択の膜厚調整層７から構成され；および色変
換フィルタ部２１は、赤色カラーフィルタ２ｒおよび赤
色変換層３ｒから構成される。光源６は、第１の色フィ
ルタ部１１、第２の色フィルタ部１２および色変換フィ
ルタ部２１に対応する位置に分離配置された複数の発光
部５を有する。 【００１８】本発明の色変換発光デバイスに用いられる
透明基板１は、各カラーフィルタ２を透過した光、すな
わち可視域の光に対して透明であることが必要である。
また、透明基板１は、積層される層の形成に用いられる
条件（溶媒、温度等）に耐えるものであるべきであり、
さらに寸法安定性に優れていることが好ましい。透明基
板１の材料として好ましいものは、ガラス、ならびにポ
リエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート
等の樹脂を含む。ホウケイ酸ガラスまたは青板ガラス等
が特に好ましいものである。 【００１９】各カラーフィルタ２は、発光部５から発せ
られた光から所望の波長成分の光を取り出すために、お
よび赤色変換層３ｒで波長分布変換された光の色純度を
より向上させるために用いられる層である。すなわち、
青色カラーフィルタ２ｂは青色成分を取り出すために用
いられ、および緑色カラーフィルタ２ｂは緑色成分を取
り出すために用いられる。赤色カラーフィルタ２ｒは、
赤色変換層３ｒからの光に含まれる所望の波長成分の光
のみを透過させることにより、色純度を向上させる。各
カラーフィルタ２は、例えば液晶表示装置などに用いら
れる、当該技術において知られている任意の材料を用い
て形成することができる。 【００２０】本発明の赤色変換層３ｒは、マトリクス樹
脂と、蛍光変換色素とを含む。本発明の蛍光変換色素
は、発光部５から発せられる光の緑色成分を吸収して波
長分布変換を行い、赤色光を蛍光として発光するもので
ある。本発明の赤色変換層３ｒは、光の青色成分を吸収
して蛍光を発する色素を含むべきではない。青緑色領域
の光を発光する光源を用いて、該光源からの光を単なる
赤色フィルタに通して赤色領域の光を得ようとすると、
元々赤色領域の波長の光が少ないために極めて暗い出力
光になってしまう。しかしながら、緑色の光を吸収する
蛍光変換色素によって赤色領域の光に変換することによ
り、十分な強度を有する赤色領域の光の出力が可能とな
る。 【００２１】光源から発せられる青緑色領域の光の緑色
成分を吸収して、赤色領域の蛍光を発する蛍光色素とし
ては、例えばローダミンＢ、ローダミン６Ｇ、ローダミ
ン３Ｂ、ローダミン１０１、ローダミン１１０、スルホ
ローダミン、ベーシックバイオレット１１、ベーシック
レッド２などのローダミン系色素、シアニン系色素、１
−エチル−２−［４−（ｐ−ジメチルアミノフェニル）
−１，３−ブタジエニル］−ピリジニウムパークロレー
ト（ピリジン１）などのピリジン系色素、あるいはオキ
サジン系色素などが挙げられる。さらに、各種染料（直
接染料、酸性染料、塩基性染料、分散染料など）も蛍光
性があれば使用することができる。 【００２２】本発明のマトリクス樹脂は、ポリメタクリ
ル酸エステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニ
ル共重合樹脂、アルキッド樹脂、芳香族スルホンアミド
樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹
脂およびこれらの樹脂混合物などを含む。 【００２３】あるいはまた、赤色変換層３ｒをパターニ
ングする場合には、光硬化性または光熱併用型硬化性樹
脂（レジスト）を用いることが好ましい。この場合、光
硬化性または光熱併用型硬化性樹脂（レジスト）の硬化
物がマトリクス樹脂として機能する。また、色変換層の
パターニングを行うために、該光硬化性または光熱併用
型硬化性樹脂は、未露光の状態において有機溶媒または
アルカリ溶液に可溶性であることが望ましい。用いるこ
とができる光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂（レジ
スト）は、具体的には、（１）アクロイル基やメタクロ
イル基を複数有するアクリル系多官能モノマーおよびオ
リゴマーと、光または熱重合開始剤とからなる組成物、
（２）ボリビニル桂皮酸エステルと増感剤とからなる組
成物、（３）鎖状または環状オレフィンとビスアジドと
からなる組成物（ナイトレンが発生して、オレフィンを
架橋させる）、および（４）エポキシ基を有するモノマ
ーと酸発生剤とからなる組成物などを含む。特に、
（１）のアクリル系多官能モノマーおよびオリゴマーと
光または熱重合開始剤とからなる組成物を用いることが
好ましい。なぜなら、該組成物は高精細なパターニング
が可能であり、および重合して硬化した後は耐溶剤性、
耐熱性等の信頼性が高いからである。 【００２４】本発明で用いることができる光重合開始
剤、増感剤および酸発生剤は、含まれる蛍光変換色素が
吸収しない波長の光によって重合を開始させるものであ
ることが好ましい。本発明の赤色変換層３ｒにおいて、
光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂中の樹脂自身が光
または熱により重合することが可能である場合には、光
重合開始剤および熱重合開始剤を添加しないことも可能
である。 【００２５】本発明の赤色変換層３ｒは、マトリクス樹
脂、蛍光変換色素、およびデンドリマーを含む溶液を調
製し、それをスピンコート、ディップコート、ロールコ
ート、スクリーン印刷など当該技術に知られている方法
を用いて透明基板上に該溶液を塗布し、必要に応じてパ
ターニングを行った後に乾燥することにより形成され
る。 【００２６】本発明の色変換層３ｒは、５μｍ以上、好
ましくは８〜１５μｍの膜厚を有する。このような膜厚
を有することにより、所望の強度の色変換された出力光
を得ることが可能となる。 【００２７】膜厚調整層７は、第１の色フィルタ部１
１、第２の色フィルタ部１２および色変換フィルタ部２
１のそれぞれを構成する層の膜厚の差からもたらされる
凹凸を平滑化するために任意選択的に設けられる層であ
る。光源を別途準備して色変換フィルタ基板に貼り合わ
せる場合のように、膜厚を均衡化する必要がない場合に
は、膜厚調整層を設けなくてもよい。膜厚調整層７は、
第１の色フィルタ部１１、第２の色フィルタ部１２およ
び色変換フィルタ部２１を覆うように形成されてもよい
し、あるいは図２に示すように膜厚の小さい部分（第１
の色フィルタ部１１および第２の色フィルタ部１２）に
選択的に設けてもよい。膜厚調整層７は、前述のフォト
レジストを用いて作製してもよいし、あるいは無機酸化
物もしくは無機窒化物を積層して作製してもよい。膜厚
調整層７は、単層から構成されてもよいし、複数の材料
を積層したものであってもよい。無機酸化物または無機
窒化物としては、例えば、ＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＮ
ｘＯｙ、ＡｌＯｘ、ＴｉＯｘ、ＴａＯｘまたはＺｎＯｘ
を用いることができる。無機酸化物および無機窒化物の
積層方法は特に制約が無く、スパッタ法、ＣＶＤ法、真
空蒸着法、ディップ法などの慣用の手段を用いることが
できる。 【００２８】本発明の色変換フィルタ基板のピクセル３
０内において、第２の色フィルタ部１２と色変換フィル
タ部２１とは隣接しないように配列されている。すなわ
ち、各ピクセル３０内では、色変換フィルタ部（赤色、
Ｒ）２１、第１の色フィルタ部（青色、Ｂ）１１、第２
の色フィルタ部（緑色、Ｇ）１２が、この順に配列され
ている。さらに、各ピクセルの色変換フィルタ部２１
は、隣接するピクセルの第２の色フィルタ部１２とも隣
接しないように配列される。言い換えると、各ピクセル
の色変換フィルタ部２１は、隣接するピクセルの色変換
フィルタ部２１と隣接するように配列される。すなわ
ち、図１および図２に示すように、２ピクセル単位で見
ると、赤、青、緑、緑、青、赤の順に配列される。この
ように配列することによって、外光が斜めから入射する
場合においても、色変換フィルタ部２１に対して、蛍光
を励起する波長の光が入射しないようにすることが可能
となる。 【００２９】以下、図３を参照して本発明の効果を説明
する。図３は、本発明の色変換フィルタ基板（光源を含
む）に対して、外光が斜めに入射した場合を示す図であ
る。外光４１は青色カラーフィルタ２ｂを通して入射
し、青色光となって、光源で反射し赤色変換層３ｒに至
る。ここで、本発明の赤色変換層３ｒは、青色成分を波
長分布変換する色素を含まないので、赤色の蛍光が発せ
られることはない。したがって、第１の色フィルタ部１
１から入射し色変換フィルタ部２１に到達した光４１が
外部に蛍光を出射することがなく、コントラスト比を高
めることが可能となる。 【００３０】また、第１の色フィルタ部１１から入射し
第２の色フィルタ部１２に至る光４２も、外部に出射す
ることはない。すなわち、第２の色フィルタ部１２およ
び膜厚調整層７は蛍光変換色素を持たないので、蛍光を
発することはない。色変換フィルタ部２１から入射し第
１の色フィルタ部１１に至る光も同様である。 【００３１】上記のように、斜めから外光が入射しても
本発明の色変換フィルタ基板から波長分布変換された光
が出射することはないので、本発明の色変換フィルタ基
板は高いコントラスト比を有し、かつ赤ないし緑がかっ
た外観を呈することもない。 【００３２】光源６は、第１の色フィルタ部１１、第２
の色フィルタ部１２および色変換フィルタ部２１に対応
する位置に複数の発光部５を具えたものである。本発明
において用いられる発光部５は、青色光および緑色光を
単純なフィルタのみを用いて出射するため、充分な量の
青色成分および緑色成分を含む青緑色の光を発すること
が必要である。そのような発光部５の例は、ＥＬ発光素
子（有機および無機を含む）、プラズマ発光素子、冷陰
極管、放電灯（高圧ないし超高圧水銀灯）、発光ダイオ
ード（ＬＥＤ）などを含み、好ましくはＥＬ発光素子ま
たはＬＥＤであり、より好ましくは有機ＥＬ発光素子で
ある。 【００３３】光源６は、本発明の色変換フィルタ基板上
（赤色変換層３ｒおよび／または膜厚調整層７上）に積
層して形成してもよいし、あるいは図２に示すように別
個に作製して、貼り合わせなどにより色変換フィルタ基
板上に固定してもよい。 【００３４】 【実施例】（実施例１）支持基板１上に、青色フィルタ
材料（富士フイルムＡＲＣＨ製：カラーモザイクＣＢ−
７００１）をスピンコート法にて塗布後、フォトリソグ
ラフ法によりパターニングを実施し、線幅０．１ｍｍ、
ピッチ０．３３ｍｍ、膜厚２μｍの図１に示すパターン
の青色カラーフィルタ２ｂを形成した。 【００３５】青色カラーフィルタ２ｂを形成した支持基
板１上に、緑色フィルタ材料（富士フイルムＡＲＣＨ
製：カラーモザイクＣＧ−７００１）をスピンコート法
にて塗布後、フォトリソグラフ法によりパターニングを
実施し、線幅０．１ｍｍ、ピッチ０．３３ｍｍ、膜厚２
μｍの図１に示すパターンの緑色カラーフィルタ２ｇを
形成した。 【００３６】次に、透明ネガレジスト（新日鐵化学製：
Ｖ２５９ＰＡ）をスピンコート法にて塗布後、フォトリ
ソグラフ法によりパターニングを実施し、青色カラーフ
ィルタ２ｂおよび緑色カラーフィルタ２ｇ上に、線幅
０．１ｍｍ、膜厚８μｍの透明な膜厚調整層７（図２参
照）を形成した。 【００３７】次に、赤色フィルタ材料（富士フイルムＡ
ＲＣＨ製：カラーモザイクＣＲ−７００１）をスピンコ
ート法にて塗布後、フォトリソグラフ法によりパターニ
ングを実施し、線幅０．１ｍｍ、ピッチ０．３３ｍｍ、
膜厚２μｍの図１に示すパターンの赤色カラーフィルタ
２ｒを形成した。 【００３８】そして、ローダミン６Ｇ（０．３質量
部）、ベーシックバイオレット１１（０．３質量部）
を、プロピレングリコールモノエチルアセテート溶剤
（１２０質量部）に溶解させた蛍光変換色素溶液を調製
した。該溶液に対して、１００質量部の光重合性樹脂
「Ｖ２５９ＰＡ／Ｐ５」（商品名、新日鐵化成工業株式
会社）を添加して溶解させ、塗布液を得た。この塗布液
を、前述の基板上にスピンコート法を用いて塗布し、フ
ォトリソグラフ法によりパターニングを実施し、線幅
０．１ｍｍ、膜厚８μｍを有する赤色変換層３ｒを赤色
カラーフィルタ２ｒ上に形成した。 【００３９】上記のように得られた色変換フィルタ基板
は、ブラックマスク４を持たないことを除いて、図１お
よび図２に示した構造を有する。 【００４０】別途、光源として、０．１ｍｍ×０．１ｍ
ｍの大きさを有する複数の発光部を０．０１ｍｍ間隔で
配列した有機ＥＬ発光素子を準備した。該有機ＥＬ発光
素子は、４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニ
ル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）を発光層として用い、波
長４７０〜４９０ｎｍにピークを有する青緑色光を発し
た。 【００４１】前記色変換フィルタ基板と有機ＥＬ発光素
子とを位置合わせをして貼り合わせて、試験用のディス
プレイデバイスを得た。 【００４２】（比較例１）全てのピクセル内において、
図４に示すように、青色カラーフィルタ２ｂ、緑色カラ
ーフィルタ２ｇ、赤色カラーフィルタ２ｒおよび赤色変
換層３ｒの順に配列したことを除いて実施例１を繰り返
して、色変換フィルタ基板および試験用のディスプレイ
デバイスを得た。 【００４３】（評価）実施例１および比較例１のデバイ
スを一定輝度で点灯させて、コントラスト比を測定し
た。各デバイスの非点灯時および１００ｃｄ／ｍ２の輝
度で点灯させた際の基板面垂直方向から観察した明るさ
と、各デバイスの基板１の観察面（図１〜図３における
下面）に４５゜の角度で１０００ｌｘの白色光を照射し
た際の基板面垂直方向から観察した明るさとの比を、コ
ントラスト比とした。 【００４４】 【表１】 【００４５】表１から明らかなように、本発明にしたが
う実施例１のデバイスは、輝度は比較例１のデバイスと
同等であるが、コントラスト比が著しく向上した。ま
た、非駆動時の比較例１のデバイスに斜めから外光を照
射したときに見られた赤みがかった外観も、実施例１の
デバイスにおいては全く認められなかった。 【００４６】 【発明の効果】以上のように、色変換フィルタ部ならび
に第１および第２の色フィルタ部の配列を規定し、およ
び色変換フィルタ部にて波長分布変換に用いる成分を限
定することにより、外光が斜めから入射した場合でも赤
ないし緑がかることがなく、高いコントラスト比を有す
る色変換フィルタ基板を得ることができた。 【００４７】本発明の色変換フィルタ基板は、イメージ
センサー、パーソナルコンピューター、ワードプロセッ
サー、テレビ、ファクシミリ、オーディオ、ビデオ、カ
ーナビゲーション、電気卓上計算機、電話機、携帯端末
機ならびに産業用計測器等の表示用の色変換発光デバイ
スにおいて有用である。
プレイ用の色変換フィルタ基板に関する。詳細には、青
緑色光源を用いる色変換方式ディスプレイ用の色変換フ
ィルタ基板に関する。より詳細には、青緑色発光有機Ｅ
Ｌ素子を光源として用いる色変換方式ディスプレイ用の
色変換フィルタ基板に関する。 【０００２】 【従来の技術】マルチカラーディスプレイまたはフルカ
ラーディスプレイを構成する場合に、光源の発光を蛍光
体により所望の色に変換する方法が検討されてきてい
る。例えば、光源として有機ＥＬ発光素子を用い、波長
分布変換を行って可視光域の蛍光を発光する蛍光色素を
フィルタに用いる色変換方式（特許文献１〜４参照）が
開示されている。より詳細には、１種の波長変換要素と
２種のカラーフィルタを用いて構築された色変換方式フ
ルカラーディスプレイが知られている（特許文献５参
照）。このような蛍光色素を含む蛍光色素変換膜を高精
細にパターニングすれば、光源の近紫外光ないし可視光
のような弱いエネルギー線を用いても、フルカラーの発
光型ディスプレイを構築することが可能となる。 【０００３】色変換方式ディスプレイの構造の一例を図
４に示す。図４においては、透明基板１の上に青色カラ
ーフィルタ２ｂ、緑色カラーフィルタ２ｇ、赤色カラー
フィルタ２ｒが設けられ、さらに緑色カラーフィルタ２
ｇ上に緑色変換層３ｇ、赤色カラーフィルタ２ｒ上に赤
色変換層３ｒが設けられている。各カラーフィルタの間
の領域にはブラックマスク４が設けられており、それら
に対向して複数の発光部５を有する光源６が設けられて
いる。図４のディスプレイにおいては、発光部５からの
青色光を、赤色変換層３ｒにて波長分布変換し、赤色カ
ラーフィルタ２ｒにて色純度を向上させて外部へと出射
する。緑色についても同様である。青色については、色
純度を向上させるための青色カラーフィルタ２ｂを通し
て出射する。 【０００４】図４（ａ）のディスプレイにおいて問題と
なるのは、外光が斜めから入射した際にコントラストが
低下することである。非発光時において、図４に示した
ように外光が緑色カラーフィルタ２ｇに斜めから入射し
て、緑色光が赤色変換層２ｒに達した際に、赤色変換層
２ｒにおいて蛍光色素が蛍光を発し、赤色光が出射して
しまう。外光が青色カラーフィルタ２ｂに斜めから入射
して、青色光が緑色変換層２ｇに達した場合も、同様に
して緑色光が出射される。このように、非発光時におい
ても外光により蛍光が出射するために、コントラスト比
が低下し、さらに赤色ないし緑色に色味がかってしまう
ために表示品質の低下を招く恐れがある。 【０００５】この問題を解決するために、ブラックマス
ク４を厚くすることが提案されている（特許文献６参
照）。すなわち、図４（ｂ）に示すように、斜めから入
射する外光をブラックマスク４で遮断することにより、
不要な波長分布変換による発光を抑制することが可能な
色変換フィルタ基板である。 【０００６】 【特許文献１】特開平３−１５２８９７号公報 【０００７】 【特許文献２】特開平５−２５８８６０号公報 【０００８】 【特許文献３】特開平８−２８６０３３号公報 【０００９】 【特許文献４】特開平９−２０８９４４号公報 【００１０】 【特許文献５】国際特許公開ＷＯ９８／３４４３７号パ
ンフレット 【００１１】 【特許文献６】米国特許第５，７０５，２８５号明細書 【００１２】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４
（ｂ）に示される構造のディスプレイを形成するために
は、位置合わせが困難な非透過性厚膜（ブラックマスク
４）のパターニングを行う必要がある。また、フォトリ
ソグラフ法を用いる場合、非透過性厚膜の光硬化が困難
であるという問題点を内包している。その結果として、
工程の複雑化およびコストアップを招く可能性がある。 【００１３】したがって、外光が斜めから入射しても、
蛍光放射に伴うコントラスト比の低下がなく、および簡
便かつ低コストに作製することができる色変換フィルタ
基板が求められている。 【００１４】 【課題を解決するための手段】本発明の色変換フィルタ
基板は、第１の波長域の光を透過させる第１のフィルタ
部と、第２の波長域の光を透過させる第２のフィルタ部
と、第２の波長域の光を波長分布変換して第３の波長域
の光を出射する色変換フィルタ部とを有する複数のピク
セルを透明基板上に配列して構成される色変換フィルタ
基板であって、同一ピクセルの色変換フィルタ部と第２
のフィルタ部とは隣接しておらず、かつそれぞれのピク
セルの色変換フィルタ部は、隣接するピクセルの第２の
フィルタ部と隣接していないことを特徴とする。 【００１５】詳細には、本発明の色変換フィルタ基板
は、青色光を透過させる青色フィルタ部と、緑色光を透
過させる緑色フィルタ部と、緑色光を波長分布変換して
赤色光を出射する赤色変換フィルタ部とを有する複数の
ピクセルを透明基板上に配列して構成される色変換フィ
ルタ基板であって、同一ピクセルの赤色変換フィルタ部
と緑色フィルタ部とは隣接しておらず、かつそれぞれの
ピクセルの赤色変換フィルタ部は、隣接するピクセルの
緑色フィルタ部と隣接していないことを特徴とする。 【００１６】より詳細には、本発明の色変換フィルタ基
板は、青色光を透過させる青色フィルタ部と、緑色光を
透過させる緑色フィルタ部と、緑色光を波長分布変換し
て赤色光を出射する赤色変換フィルタ部とを有する複数
のピクセルを透明基板上に配列して構成される色変換フ
ィルタ基板であって、ピクセル内において、赤色変換フ
ィルタ部、青色フィルタ部、緑色フィルタ部の順に配列
されており、かつそれぞれのピクセルの赤色変換フィル
タ部は、隣接するピクセルの緑色フィルタ部と隣接して
いないことを特徴とする。さらに詳細には、それぞれの
ピクセルの赤色変換フィルタ部は、隣接するピクセルの
赤色変換フィルタ部と隣接していることを特徴とする。 【００１７】 【発明の実施の形態】光源を伴う本発明の色変換フィル
タ基板の一例を、図１および図２に示す。図１におい
て、色変換フィルタ基板は、透明基板１上に、第１の色
フィルタ部１１、第２の色フィルタ部１２および色変換
フィルタ部２１を具える。ここで、第１の色フィルタ部
１１、第２の色フィルタ部１２および色変換フィルタ部
２１は、組になってピクセル３０を構成する。また、任
意選択的に、ブラックマスク４を具えていてもよい。図
２は、色変換フィルタ基板の２ピクセル分の断面を表す
図であり、第１の色フィルタ部１１は、青色カラーフィ
ルタ２ｂおよび任意選択の膜厚調整層７から構成され；
第２の色フィルタ部１２は、緑色カラーフィルタ２ｇお
よび任意選択の膜厚調整層７から構成され；および色変
換フィルタ部２１は、赤色カラーフィルタ２ｒおよび赤
色変換層３ｒから構成される。光源６は、第１の色フィ
ルタ部１１、第２の色フィルタ部１２および色変換フィ
ルタ部２１に対応する位置に分離配置された複数の発光
部５を有する。 【００１８】本発明の色変換発光デバイスに用いられる
透明基板１は、各カラーフィルタ２を透過した光、すな
わち可視域の光に対して透明であることが必要である。
また、透明基板１は、積層される層の形成に用いられる
条件（溶媒、温度等）に耐えるものであるべきであり、
さらに寸法安定性に優れていることが好ましい。透明基
板１の材料として好ましいものは、ガラス、ならびにポ
リエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート
等の樹脂を含む。ホウケイ酸ガラスまたは青板ガラス等
が特に好ましいものである。 【００１９】各カラーフィルタ２は、発光部５から発せ
られた光から所望の波長成分の光を取り出すために、お
よび赤色変換層３ｒで波長分布変換された光の色純度を
より向上させるために用いられる層である。すなわち、
青色カラーフィルタ２ｂは青色成分を取り出すために用
いられ、および緑色カラーフィルタ２ｂは緑色成分を取
り出すために用いられる。赤色カラーフィルタ２ｒは、
赤色変換層３ｒからの光に含まれる所望の波長成分の光
のみを透過させることにより、色純度を向上させる。各
カラーフィルタ２は、例えば液晶表示装置などに用いら
れる、当該技術において知られている任意の材料を用い
て形成することができる。 【００２０】本発明の赤色変換層３ｒは、マトリクス樹
脂と、蛍光変換色素とを含む。本発明の蛍光変換色素
は、発光部５から発せられる光の緑色成分を吸収して波
長分布変換を行い、赤色光を蛍光として発光するもので
ある。本発明の赤色変換層３ｒは、光の青色成分を吸収
して蛍光を発する色素を含むべきではない。青緑色領域
の光を発光する光源を用いて、該光源からの光を単なる
赤色フィルタに通して赤色領域の光を得ようとすると、
元々赤色領域の波長の光が少ないために極めて暗い出力
光になってしまう。しかしながら、緑色の光を吸収する
蛍光変換色素によって赤色領域の光に変換することによ
り、十分な強度を有する赤色領域の光の出力が可能とな
る。 【００２１】光源から発せられる青緑色領域の光の緑色
成分を吸収して、赤色領域の蛍光を発する蛍光色素とし
ては、例えばローダミンＢ、ローダミン６Ｇ、ローダミ
ン３Ｂ、ローダミン１０１、ローダミン１１０、スルホ
ローダミン、ベーシックバイオレット１１、ベーシック
レッド２などのローダミン系色素、シアニン系色素、１
−エチル−２−［４−（ｐ−ジメチルアミノフェニル）
−１，３−ブタジエニル］−ピリジニウムパークロレー
ト（ピリジン１）などのピリジン系色素、あるいはオキ
サジン系色素などが挙げられる。さらに、各種染料（直
接染料、酸性染料、塩基性染料、分散染料など）も蛍光
性があれば使用することができる。 【００２２】本発明のマトリクス樹脂は、ポリメタクリ
ル酸エステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニ
ル共重合樹脂、アルキッド樹脂、芳香族スルホンアミド
樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹
脂およびこれらの樹脂混合物などを含む。 【００２３】あるいはまた、赤色変換層３ｒをパターニ
ングする場合には、光硬化性または光熱併用型硬化性樹
脂（レジスト）を用いることが好ましい。この場合、光
硬化性または光熱併用型硬化性樹脂（レジスト）の硬化
物がマトリクス樹脂として機能する。また、色変換層の
パターニングを行うために、該光硬化性または光熱併用
型硬化性樹脂は、未露光の状態において有機溶媒または
アルカリ溶液に可溶性であることが望ましい。用いるこ
とができる光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂（レジ
スト）は、具体的には、（１）アクロイル基やメタクロ
イル基を複数有するアクリル系多官能モノマーおよびオ
リゴマーと、光または熱重合開始剤とからなる組成物、
（２）ボリビニル桂皮酸エステルと増感剤とからなる組
成物、（３）鎖状または環状オレフィンとビスアジドと
からなる組成物（ナイトレンが発生して、オレフィンを
架橋させる）、および（４）エポキシ基を有するモノマ
ーと酸発生剤とからなる組成物などを含む。特に、
（１）のアクリル系多官能モノマーおよびオリゴマーと
光または熱重合開始剤とからなる組成物を用いることが
好ましい。なぜなら、該組成物は高精細なパターニング
が可能であり、および重合して硬化した後は耐溶剤性、
耐熱性等の信頼性が高いからである。 【００２４】本発明で用いることができる光重合開始
剤、増感剤および酸発生剤は、含まれる蛍光変換色素が
吸収しない波長の光によって重合を開始させるものであ
ることが好ましい。本発明の赤色変換層３ｒにおいて、
光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂中の樹脂自身が光
または熱により重合することが可能である場合には、光
重合開始剤および熱重合開始剤を添加しないことも可能
である。 【００２５】本発明の赤色変換層３ｒは、マトリクス樹
脂、蛍光変換色素、およびデンドリマーを含む溶液を調
製し、それをスピンコート、ディップコート、ロールコ
ート、スクリーン印刷など当該技術に知られている方法
を用いて透明基板上に該溶液を塗布し、必要に応じてパ
ターニングを行った後に乾燥することにより形成され
る。 【００２６】本発明の色変換層３ｒは、５μｍ以上、好
ましくは８〜１５μｍの膜厚を有する。このような膜厚
を有することにより、所望の強度の色変換された出力光
を得ることが可能となる。 【００２７】膜厚調整層７は、第１の色フィルタ部１
１、第２の色フィルタ部１２および色変換フィルタ部２
１のそれぞれを構成する層の膜厚の差からもたらされる
凹凸を平滑化するために任意選択的に設けられる層であ
る。光源を別途準備して色変換フィルタ基板に貼り合わ
せる場合のように、膜厚を均衡化する必要がない場合に
は、膜厚調整層を設けなくてもよい。膜厚調整層７は、
第１の色フィルタ部１１、第２の色フィルタ部１２およ
び色変換フィルタ部２１を覆うように形成されてもよい
し、あるいは図２に示すように膜厚の小さい部分（第１
の色フィルタ部１１および第２の色フィルタ部１２）に
選択的に設けてもよい。膜厚調整層７は、前述のフォト
レジストを用いて作製してもよいし、あるいは無機酸化
物もしくは無機窒化物を積層して作製してもよい。膜厚
調整層７は、単層から構成されてもよいし、複数の材料
を積層したものであってもよい。無機酸化物または無機
窒化物としては、例えば、ＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＮ
ｘＯｙ、ＡｌＯｘ、ＴｉＯｘ、ＴａＯｘまたはＺｎＯｘ
を用いることができる。無機酸化物および無機窒化物の
積層方法は特に制約が無く、スパッタ法、ＣＶＤ法、真
空蒸着法、ディップ法などの慣用の手段を用いることが
できる。 【００２８】本発明の色変換フィルタ基板のピクセル３
０内において、第２の色フィルタ部１２と色変換フィル
タ部２１とは隣接しないように配列されている。すなわ
ち、各ピクセル３０内では、色変換フィルタ部（赤色、
Ｒ）２１、第１の色フィルタ部（青色、Ｂ）１１、第２
の色フィルタ部（緑色、Ｇ）１２が、この順に配列され
ている。さらに、各ピクセルの色変換フィルタ部２１
は、隣接するピクセルの第２の色フィルタ部１２とも隣
接しないように配列される。言い換えると、各ピクセル
の色変換フィルタ部２１は、隣接するピクセルの色変換
フィルタ部２１と隣接するように配列される。すなわ
ち、図１および図２に示すように、２ピクセル単位で見
ると、赤、青、緑、緑、青、赤の順に配列される。この
ように配列することによって、外光が斜めから入射する
場合においても、色変換フィルタ部２１に対して、蛍光
を励起する波長の光が入射しないようにすることが可能
となる。 【００２９】以下、図３を参照して本発明の効果を説明
する。図３は、本発明の色変換フィルタ基板（光源を含
む）に対して、外光が斜めに入射した場合を示す図であ
る。外光４１は青色カラーフィルタ２ｂを通して入射
し、青色光となって、光源で反射し赤色変換層３ｒに至
る。ここで、本発明の赤色変換層３ｒは、青色成分を波
長分布変換する色素を含まないので、赤色の蛍光が発せ
られることはない。したがって、第１の色フィルタ部１
１から入射し色変換フィルタ部２１に到達した光４１が
外部に蛍光を出射することがなく、コントラスト比を高
めることが可能となる。 【００３０】また、第１の色フィルタ部１１から入射し
第２の色フィルタ部１２に至る光４２も、外部に出射す
ることはない。すなわち、第２の色フィルタ部１２およ
び膜厚調整層７は蛍光変換色素を持たないので、蛍光を
発することはない。色変換フィルタ部２１から入射し第
１の色フィルタ部１１に至る光も同様である。 【００３１】上記のように、斜めから外光が入射しても
本発明の色変換フィルタ基板から波長分布変換された光
が出射することはないので、本発明の色変換フィルタ基
板は高いコントラスト比を有し、かつ赤ないし緑がかっ
た外観を呈することもない。 【００３２】光源６は、第１の色フィルタ部１１、第２
の色フィルタ部１２および色変換フィルタ部２１に対応
する位置に複数の発光部５を具えたものである。本発明
において用いられる発光部５は、青色光および緑色光を
単純なフィルタのみを用いて出射するため、充分な量の
青色成分および緑色成分を含む青緑色の光を発すること
が必要である。そのような発光部５の例は、ＥＬ発光素
子（有機および無機を含む）、プラズマ発光素子、冷陰
極管、放電灯（高圧ないし超高圧水銀灯）、発光ダイオ
ード（ＬＥＤ）などを含み、好ましくはＥＬ発光素子ま
たはＬＥＤであり、より好ましくは有機ＥＬ発光素子で
ある。 【００３３】光源６は、本発明の色変換フィルタ基板上
（赤色変換層３ｒおよび／または膜厚調整層７上）に積
層して形成してもよいし、あるいは図２に示すように別
個に作製して、貼り合わせなどにより色変換フィルタ基
板上に固定してもよい。 【００３４】 【実施例】（実施例１）支持基板１上に、青色フィルタ
材料（富士フイルムＡＲＣＨ製：カラーモザイクＣＢ−
７００１）をスピンコート法にて塗布後、フォトリソグ
ラフ法によりパターニングを実施し、線幅０．１ｍｍ、
ピッチ０．３３ｍｍ、膜厚２μｍの図１に示すパターン
の青色カラーフィルタ２ｂを形成した。 【００３５】青色カラーフィルタ２ｂを形成した支持基
板１上に、緑色フィルタ材料（富士フイルムＡＲＣＨ
製：カラーモザイクＣＧ−７００１）をスピンコート法
にて塗布後、フォトリソグラフ法によりパターニングを
実施し、線幅０．１ｍｍ、ピッチ０．３３ｍｍ、膜厚２
μｍの図１に示すパターンの緑色カラーフィルタ２ｇを
形成した。 【００３６】次に、透明ネガレジスト（新日鐵化学製：
Ｖ２５９ＰＡ）をスピンコート法にて塗布後、フォトリ
ソグラフ法によりパターニングを実施し、青色カラーフ
ィルタ２ｂおよび緑色カラーフィルタ２ｇ上に、線幅
０．１ｍｍ、膜厚８μｍの透明な膜厚調整層７（図２参
照）を形成した。 【００３７】次に、赤色フィルタ材料（富士フイルムＡ
ＲＣＨ製：カラーモザイクＣＲ−７００１）をスピンコ
ート法にて塗布後、フォトリソグラフ法によりパターニ
ングを実施し、線幅０．１ｍｍ、ピッチ０．３３ｍｍ、
膜厚２μｍの図１に示すパターンの赤色カラーフィルタ
２ｒを形成した。 【００３８】そして、ローダミン６Ｇ（０．３質量
部）、ベーシックバイオレット１１（０．３質量部）
を、プロピレングリコールモノエチルアセテート溶剤
（１２０質量部）に溶解させた蛍光変換色素溶液を調製
した。該溶液に対して、１００質量部の光重合性樹脂
「Ｖ２５９ＰＡ／Ｐ５」（商品名、新日鐵化成工業株式
会社）を添加して溶解させ、塗布液を得た。この塗布液
を、前述の基板上にスピンコート法を用いて塗布し、フ
ォトリソグラフ法によりパターニングを実施し、線幅
０．１ｍｍ、膜厚８μｍを有する赤色変換層３ｒを赤色
カラーフィルタ２ｒ上に形成した。 【００３９】上記のように得られた色変換フィルタ基板
は、ブラックマスク４を持たないことを除いて、図１お
よび図２に示した構造を有する。 【００４０】別途、光源として、０．１ｍｍ×０．１ｍ
ｍの大きさを有する複数の発光部を０．０１ｍｍ間隔で
配列した有機ＥＬ発光素子を準備した。該有機ＥＬ発光
素子は、４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニ
ル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）を発光層として用い、波
長４７０〜４９０ｎｍにピークを有する青緑色光を発し
た。 【００４１】前記色変換フィルタ基板と有機ＥＬ発光素
子とを位置合わせをして貼り合わせて、試験用のディス
プレイデバイスを得た。 【００４２】（比較例１）全てのピクセル内において、
図４に示すように、青色カラーフィルタ２ｂ、緑色カラ
ーフィルタ２ｇ、赤色カラーフィルタ２ｒおよび赤色変
換層３ｒの順に配列したことを除いて実施例１を繰り返
して、色変換フィルタ基板および試験用のディスプレイ
デバイスを得た。 【００４３】（評価）実施例１および比較例１のデバイ
スを一定輝度で点灯させて、コントラスト比を測定し
た。各デバイスの非点灯時および１００ｃｄ／ｍ２の輝
度で点灯させた際の基板面垂直方向から観察した明るさ
と、各デバイスの基板１の観察面（図１〜図３における
下面）に４５゜の角度で１０００ｌｘの白色光を照射し
た際の基板面垂直方向から観察した明るさとの比を、コ
ントラスト比とした。 【００４４】 【表１】 【００４５】表１から明らかなように、本発明にしたが
う実施例１のデバイスは、輝度は比較例１のデバイスと
同等であるが、コントラスト比が著しく向上した。ま
た、非駆動時の比較例１のデバイスに斜めから外光を照
射したときに見られた赤みがかった外観も、実施例１の
デバイスにおいては全く認められなかった。 【００４６】 【発明の効果】以上のように、色変換フィルタ部ならび
に第１および第２の色フィルタ部の配列を規定し、およ
び色変換フィルタ部にて波長分布変換に用いる成分を限
定することにより、外光が斜めから入射した場合でも赤
ないし緑がかることがなく、高いコントラスト比を有す
る色変換フィルタ基板を得ることができた。 【００４７】本発明の色変換フィルタ基板は、イメージ
センサー、パーソナルコンピューター、ワードプロセッ
サー、テレビ、ファクシミリ、オーディオ、ビデオ、カ
ーナビゲーション、電気卓上計算機、電話機、携帯端末
機ならびに産業用計測器等の表示用の色変換発光デバイ
スにおいて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の色変換フィルタ基板の概略上面図であ
る。 【図２】本発明の色変換フィルタ基板の概略断面図であ
る。 【図３】本発明の色変換フィルタ基板の作用効果を説明
するための概略上面図である。 【図４】慣用の色変換フィルタ基板を示す図であり、
（ａ）その概略断面図であり、（ｂ）コントラスト比低
下機構を示す概略断面図である。 【符号の説明】 １ 支持基板 ２（ｒ、ｇ、ｂ） カラーフィルタ ３（ｒ） 色変換層 ４ ブラックマスク ５ 発光部 ６ 光源 ７ 膜厚調整層 １１ 第１のフィルタ部 １２ 第２のフィルタ部 ２１ 色変換フィルタ部 ３０ ピクセル ４１、４２ 外光
る。 【図２】本発明の色変換フィルタ基板の概略断面図であ
る。 【図３】本発明の色変換フィルタ基板の作用効果を説明
するための概略上面図である。 【図４】慣用の色変換フィルタ基板を示す図であり、
（ａ）その概略断面図であり、（ｂ）コントラスト比低
下機構を示す概略断面図である。 【符号の説明】 １ 支持基板 ２（ｒ、ｇ、ｂ） カラーフィルタ ３（ｒ） 色変換層 ４ ブラックマスク ５ 発光部 ６ 光源 ７ 膜厚調整層 １１ 第１のフィルタ部 １２ 第２のフィルタ部 ２１ 色変換フィルタ部 ３０ ピクセル ４１、４２ 外光
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(56)参考文献 特開 平10−39791（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−145416（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H05B 33/00 - 33/28
G02B 5/20 101
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 第１の波長域の光を透過させる第１のフ
ィルタ部と、 第２の波長域の光を透過させる第２のフィルタ部と、 第２の波長域の光を波長分布変換して第３の波長域の光
を出射する色変換フィルタ部とを有する複数のピクセル
を透明基板上に配列して構成される色変換フィルタ基板
であって、 同一ピクセルの色変換フィルタ部と第２のフィルタ部と
は隣接しておらず、かつそれぞれのピクセルの色変換フ
ィルタ部は、隣接するピクセルの第２のフィルタ部と隣
接していないことを特徴とする色変換フィルタ基板。
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|---|---|---|---|
| JP2002294182A JP3452264B1 (ja) | 2002-10-07 | 2002-10-07 | 色変換フィルタ基板 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2002294182A JP3452264B1 (ja) | 2002-10-07 | 2002-10-07 | 色変換フィルタ基板 |
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| Publication Number | Publication Date |
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- 2002-10-07 JP JP2002294182A patent/JP3452264B1/ja not_active Expired - Fee Related
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