JP5622072B2 - カラーフィルタおよびカラーフィルタを備えた有機ｅｌ表示装置 - Google Patents
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Description
本発明はカラーフィルタに係り、とりわけ、入射した光を効率的に利用することができるカラーフィルタに関する。また本発明は、当該カラーフィルタを備えた有機ＥＬ表示装置に関する。
従来、平面ディスプレイとして液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置などが実用化されている。これらの表示装置において、光源からの光は、一般に、表示装置の法線方向に平行な方向だけでなく、全ての方向に向うように発光される。また一般に、表示装置は複数の層から構成されており、このため、光源から各層に到達した光の入射角が層の臨界角よりも大きいと、当該光が層により全反射される。全反射された光は、その後、表示装置の側端部などから外方に出射され、この結果、当該光が無駄になる。
このような無駄な光を低減するため、例えば特許文献１において、有機ＥＬ層の表面に光散乱部が設けられた有機ＥＬ表示装置が提案されている。特許文献１に記載の有機ＥＬ表示装置においては、有機ＥＬ表示装置を構成する所定の層により全反射されて有機ＥＬ層に戻ってきた光を散乱部によって散乱反射させることができ、このため、当該光が再び所定の層に入射する際の入射角を臨界角よりも小さくすることができる。
また特許文献２に記載の有機ＥＬ表示装置においては、有機ＥＬ層を観察側から支持するガラス基板に、セルフォックや凸レンズ等の集光性を持たせることが提案されている。特許文献２に記載の有機ＥＬ表示装置においては、このようにガラス基板に集光性を持たせることにより、有機ＥＬ層からの光がガラス基板の観察側の面において全反射するのが防がれている。
表示装置は一般に、光源からの光の色純度を向上させるため、または光源からの光の波長を変換するため、カラーフィルタを備えている。カラーフィルタは一般に複数の層から構成されており、このため、光源からカラーフィルタに入射した光の入射角がカラーフィルタの各層の臨界角よりも大きいと、当該光がカラーフィルタの層により全反射される。しかしながら上述の特許文献１，２またはその他の先行技術文献においては、カラーフィルタの各層における全反射を低減することについて考慮されていない。
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、入射した光を効率的に利用することができるカラーフィルタ、および当該カラーフィルタを備えた有機ＥＬ表示装置を提供することを目的とする。
本発明による観察側の面と光源側の面とを有する第１のカラーフィルタは、カラーフィルタ用基材と、カラーフィルタ用基材の光源側に設けられたブラックマトリクス層と、ブラックマトリクス層間に設けられた複数色の着色層と、を備え、ブラックマトリクス層の観察側の面上に、ブラックマトリクス層から観察側に向ってカラーフィルタの法線方向に延びる隔壁が設けられ、隔壁の屈折率は、カラーフィルタ用基材の屈折率よりも小さくなっており、これによって、光源側から入射する光を隔壁により観察側へ導くことを特徴とする。
本発明による第１のカラーフィルタにおいて、好ましくは、前記隔壁は、観察側に向かうにつれて先細となるくさび形状を有している。
本発明による第１のカラーフィルタにおいて、好ましくは、前記隔壁は、カラーフィルタの法線方向に沿って５μｍ以上の高さを有し、当該隔壁において、そのくさび形状の光源側の底角が４５度以上となっている。
本発明による第１の有機ＥＬ表示装置は、上記記載の第１のカラーフィルタと、当該カラーフィルタの光源側に配置されて、陽極と、陰極と、陽極と陰極の間に設けられた有機発光層とを有する有機ＥＬ層と、カラーフィルタと有機ＥＬ層との間に介在される接着層と、を備え、カラーフィルタの隔壁の屈折率は、カラーフィルタのカラーフィルタ用基材の屈折率よりも小さくなっていることを特徴とする。
本発明による第２の有機ＥＬ表示装置は、観察側の面と光源側の面とを有するカラーフィルタと、当該カラーフィルタの光源側に配置されて、陽極と、陰極と、陽極と陰極の間に設けられた有機発光層とを有する有機ＥＬ層と、カラーフィルタと有機ＥＬ層との間に介在される接着層と、を備え、カラーフィルタは、カラーフィルタ用基材と、カラーフィルタ用基材の光源側に設けられたブラックマトリクス層と、ブラックマトリクス層間に設けられた複数色の着色層と、を有し、ブラックマトリクス層の光源側の面上に、ブラックマトリクス層から光源側に向ってカラーフィルタの法線方向に延びる隔壁が設けられ、隔壁の屈折率は、接着層の屈折率よりも小さくなっており、これによって、光源側から入射する光を隔壁により観察側へ導くことを特徴とする。
本発明による第１および第２の有機ＥＬ表示装置において、好ましくは、カラーフィルタの隔壁は、観察側に向かうにつれて先細となるくさび形状を有している。
本発明による第１および第２の有機ＥＬ表示装置において、好ましくは、カラーフィルタの隔壁は、カラーフィルタの法線方向に沿って５μｍ以上の高さを有しており、当該隔壁において、そのくさび形状の光源側の底角が４５度以上となっている。
本発明による観察側の面と光源側の面とを有する第２のカラーフィルタは、カラーフィルタ用基材と、カラーフィルタ用基材の光源側に設けられたブラックマトリクス層と、ブラックマトリクス層間に設けられた複数色の着色層と、を備え、着色層とカラーフィルタ用基材との間の界面に、着色層から観察側に向って凸となる複数のレンズ部が設けられ、各レンズ部の屈折率は、カラーフィルタ用基材および着色層の屈折率よりも小さくなっていることを特徴とする。
本発明による第２のカラーフィルタにおいて、好ましくは、各レンズ部は、カラーフィルタの法線方向に沿って３μｍ以上の高さを有し、各レンズ部をカラーフィルタの法線方向から見た場合、各レンズ部は半径５μｍ以上の円形状を有している。
本発明による第３の有機ＥＬ表示装置は、上記記載の第２のカラーフィルタと、当該カラーフィルタの光源側に配置されて、陽極と、陰極と、陽極と陰極の間に設けられた有機発光層とを有する有機ＥＬ層と、カラーフィルタと有機ＥＬ層との間に介在される接着層と、を備え、カラーフィルタの各レンズ部の屈折率は、カラーフィルタのカラーフィルタ用基材および着色層の屈折率よりも小さくなっていることを特徴とする。
本発明による第３の有機ＥＬ表示装置において、好ましくは、前記カラーフィルタの各レンズ部は、カラーフィルタの法線方向に沿って３μｍ以上の高さを有し、各レンズ部をカラーフィルタの法線方向から見た場合、各レンズ部は半径５μｍ以上の円形状を有している。
本発明による第４の有機ＥＬ表示装置は、観察側の面と光源側の面とを有するカラーフィルタと、当該カラーフィルタの光源側に配置されて、陽極と、陰極と、陽極と陰極の間に設けられた有機発光層とを有する有機ＥＬ層と、カラーフィルタと有機ＥＬ層との間に介在される接着層と、を備え、カラーフィルタは、カラーフィルタ用基材と、カラーフィルタ用基材の光源側に設けられたブラックマトリクス層と、ブラックマトリクス層間に設けられた複数色の着色層と、を有し、接着層とカラーフィルタの着色層との間の界面に、接着層から観察側に向って凸となる複数のレンズ部が設けられ、各レンズ部の屈折率は、接着層およびカラーフィルタの着色層の屈折率よりも小さくなっていることを特徴とする。
本発明による第５の有機ＥＬ表示装置は、観察側の面と光源側の面とを有するカラーフィルタと、当該カラーフィルタの光源側に配置されて、陽極と、陰極と、陽極と陰極の間に設けられた有機発光層とを有する有機ＥＬ層と、カラーフィルタと有機ＥＬ層との間に介在される接着層と、を備え、カラーフィルタは、カラーフィルタ用基材と、カラーフィルタ用基材の光源側に設けられたブラックマトリクス層と、ブラックマトリクス層間に設けられた複数色の着色層と、を有し、有機ＥＬ層と接着層との間の界面に、有機ＥＬ層から観察側に向って凸となる複数のレンズ部が設けられ、各レンズ部の屈折率は、接着層の屈折率よりも小さくなっていることを特徴とする。
本発明の第１のカラーフィルタによれば、ブラックマトリクス層の観察側の面上に、ブラックマトリクス層から観察側に向ってカラーフィルタの法線方向に延びる隔壁が設けられている。この隔壁の屈折率は、カラーフィルタ用基材の屈折率よりも小さくなっており、このため、光源からの光がカラーフィルタ用基材の観察側の面に到達する際の入射角がより小さくなるよう、当該隔壁が光を全反射すること、または、当該隔壁が光を透過させることができる。このことにより、カラーフィルタ用基材の観察側の面において全反射される光の割合を低減することができ、これによって、カラーフィルタに入射した光の利用効率を向上させることができる。
本発明の第２のカラーフィルタによれば、着色層とカラーフィルタ用基材との間の界面に、着色層から観察側に向って凸となる複数のレンズ部が設けられている。各レンズ部の屈折率は、カラーフィルタ用基材および着色層の屈折率よりも小さくなっており、このため、光源からの光がカラーフィルタ用基材の観察側の面に到達する際の入射角がより小さくなるよう、各レンズ部が光を観察側に導くことができる。このことにより、カラーフィルタ用基材の観察側の面において全反射される光の割合を低減することができ、これによって、カラーフィルタに入射した光の利用効率を向上させることができる。
第１の実施の形態
以下、図１乃至図３を参照して、本発明の第１の実施の形態について説明する。まず図１により、本実施の形態における有機ＥＬ表示装置４０全体について説明する。
以下、図１乃至図３を参照して、本発明の第１の実施の形態について説明する。まず図１により、本実施の形態における有機ＥＬ表示装置４０全体について説明する。
有機ＥＬ表示装置
図１に示すように、有機ＥＬ表示装置４０は、観察側の面１０ａと光源側の面１０ｂとを有するカラーフィルタ１０と、カラーフィルタ１０の光源側に配置された有機ＥＬ層４４と、カラーフィルタ１０と有機ＥＬ層４４との間に介在される樹脂接着層３１（接着層）と、を備えている。このうち有機ＥＬ層４４は、図１に示すように、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。また図１に示すように、有機ＥＬ層４４はガラス基板４７によって支持されている。なお本実施の形態における有機ＥＬ表示装置４０はいわゆるトップエミッション型であり、図１において符号（１）〜（３）で示すように、有機ＥＬ層４４からの発光がカラーフィルタ１０の観察側から取り出される。
図１に示すように、有機ＥＬ表示装置４０は、観察側の面１０ａと光源側の面１０ｂとを有するカラーフィルタ１０と、カラーフィルタ１０の光源側に配置された有機ＥＬ層４４と、カラーフィルタ１０と有機ＥＬ層４４との間に介在される樹脂接着層３１（接着層）と、を備えている。このうち有機ＥＬ層４４は、図１に示すように、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。また図１に示すように、有機ＥＬ層４４はガラス基板４７によって支持されている。なお本実施の形態における有機ＥＬ表示装置４０はいわゆるトップエミッション型であり、図１において符号（１）〜（３）で示すように、有機ＥＬ層４４からの発光がカラーフィルタ１０の観察側から取り出される。
カラーフィルタ１０と有機ＥＬ層４４との間に介在されている樹脂接着層３１に加えて、図１に示すように、カラーフィルタ１０の外縁部とガラス基板４７の外縁部との間に樹脂接着材３０がさらに介在されていてもよい。これによって、カラーフィルタ１０とガラス基板４７とをより強固に接着することができる。
本実施の形態におけるガラス基材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。
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）を設けてもよい。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）を設けてもよい。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）を設けてもよい。
また図１に示すように、ガラス基板４７上に設けられた有機ＥＬ層４４は、水分を遮蔽するバリア膜４５により覆われている。このバリア膜４５は、複数、例えば２０の層を積層して形成されており、バリア膜４５の各層の材料としては、珪素、アルミニウム、亜鉛またはスズの酸化物または酸窒化物等が挙げられる。しかしながら、有機ＥＬ層４４を覆うバリア膜４５は必ずしも設けなくてもよい。
樹脂接着層３１および樹脂接着材３０としては、カラーフィルタ１０とガラス基板４７とを、またはカラーフィルタ１０と有機ＥＬ層４４とを良好に接着させる機能を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、塩化ビニル系樹脂、フェノール系樹脂、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリブタジエン系樹脂、酢酸ビニル系樹脂等の一種単独または二種以上の組合せからなる接着機能を有する樹脂等を使用することが好ましい。このような樹脂接着層３１および樹脂接着材３０の屈折率は、例えば１．６となっている。
カラーフィルタ
次に、カラーフィルタ１０について図１および図２（ａ）（ｂ）（ｃ）を参照して詳述する。図１に示すように、カラーフィルタ１０は、カラーフィルタ用基材１１と、カラーフィルタ用基材１１の光源側に設けられたブラックマトリクス層１２と、ブラックマトリクス層１２間に設けられた複数色の着色層１３と、を備えている。
次に、カラーフィルタ１０について図１および図２（ａ）（ｂ）（ｃ）を参照して詳述する。図１に示すように、カラーフィルタ１０は、カラーフィルタ用基材１１と、カラーフィルタ用基材１１の光源側に設けられたブラックマトリクス層１２と、ブラックマトリクス層１２間に設けられた複数色の着色層１３と、を備えている。
また図１に示すように、ブラックマトリクス層１２の観察側の面１２ａ上に、ブラックマトリクス１２層から観察側に向ってカラーフィルタ１０の法線方向に延びる隔壁１５が設けられている。この隔壁１５の屈折率は、カラーフィルタ用基材１１の屈折率よりも小さくなっており、またこの隔壁１５は、図１に示すように、観察側に向かうにつれて先細となるくさび形状を有している。このため図１において符号（２）（３）で示すように、有機ＥＬ層４４（光源）からの光がカラーフィルタ用基材１１の観察側の面１１ａに到達する際の入射角φがより小さくなるよう、隔壁１５が光を全反射することができる。このことにより、カラーフィルタ用基材１１の観察側の面１１ａにおいて全反射される光の割合を低減することができる。
図２（ａ）（ｂ）（ｃ）において、図２（ａ）は、図１に示すカラーフィルタ１０を矢印IIａから見た図であり、図２（ｂ）は、図１に示すカラーフィルタ１０を矢印IIｂから見た図であり、図２（ｃ）は、有機ＥＬ層４４を矢印IIｃから見た図である。図２（ａ）において、カラーフィルタ１０の隔壁１５の頂辺部１５ａが一点鎖線により示されている。また図２（ｃ）に示すように、有機ＥＬ層４４は、各々が有機ＥＬ表示装置４０の単位画素に対応する複数の単位有機ＥＬ層４４ａからなり、各単位有機ＥＬ層４４ａには駆動用配線４８が接続されている。そして図２（ａ）（ｂ）に示すように、カラーフィルタ１０の各着色層１３は、有機ＥＬ層４４の各単位有機ＥＬ層４４ａにそれぞれ対応するよう形成されている。
隔壁１５の寸法は、有機ＥＬ層４４とカラーフィルタ１０との間の距離、ブラックマトリクス１２または着色層１３の寸法などに応じて適宜設定されるが、例えば、カラーフィルタ１０の法線方向における隔壁１５の高さｈ１は５μｍ以上となっており、また隔壁１５のくさび形状の光源側の底角θ（図１参照）は４５度以上となっている。このことにより、カラーフィルタ用基材１１の観察側の面１１ａにおいて全反射される光の割合をより低減することができる。
カラーフィルタ用基材
次に、カラーフィルタ１０の構成要素について各々詳述する。はじめにカラーフィルタ用基材１１について詳述する。
次に、カラーフィルタ１０の構成要素について各々詳述する。はじめにカラーフィルタ用基材１１について詳述する。
カラーフィルタ用基材１１の材料は、有機ＥＬ層４４の発光を外部に取り出すことができ、かつ水分および酸素を効率的に遮断することができる限り特に限定されるものではない。ただし、隔壁１５を形成する際の加工性、樹脂接着層３１および樹脂接着材３０との接着性、および光透過性、安定性や耐久性等を考慮すると、ガラスやポリマー等を使用することが好ましい。本実施の形態においては、カラーフィルタ用基材１１の材料としてガラスを用いており、その屈折率は例えば１．５となっている。
カラーフィルタ用基材１１の屈折率が１．５となっている場合、カラーフィルタ用基材１１の観察側の面１１ａ、すなわち空気との界面における臨界角は、空気の屈折率を１と仮定すると、４１．８度となる。このため、カラーフィルタ用基材１１の観察側の面１１ａに到達した光の入射角φが４１．８度よりも大きい場合、面１１ａに到達した光が、カラーフィルタ１０から出射されることなく面１１ａにおいて全反射される。
ブラックマトリクス層
次にブラックマトリックス層１２について詳述する。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剤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を使用することができる。
次にブラックマトリックス層１２について詳述する。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剤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を使用することができる。
着色層
次に着色層１３について詳述する。着色層１３は、有機ＥＬ層４４からの光を補正し、または色純度を高めるものであり、有機ＥＬ層４４の所定の単位有機ＥＬ層４４ａに対応して設けられた赤色着色層、青色着色層および緑色着色層のいずれかからなる。赤色着色層、青色着色層および緑色着色層は、各色の顔料や染料等の着色剤を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。
青色着色層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。
緑色着色層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。
このような赤色着色層、青色着色層および緑色着色層のいずれかからなるカラーフィルタ層１１の屈折率は、一般に１．５〜１．７の範囲内となっている。
次に着色層１３について詳述する。着色層１３は、有機ＥＬ層４４からの光を補正し、または色純度を高めるものであり、有機ＥＬ層４４の所定の単位有機ＥＬ層４４ａに対応して設けられた赤色着色層、青色着色層および緑色着色層のいずれかからなる。赤色着色層、青色着色層および緑色着色層は、各色の顔料や染料等の着色剤を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。
青色着色層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。
緑色着色層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。
このような赤色着色層、青色着色層および緑色着色層のいずれかからなるカラーフィルタ層１１の屈折率は、一般に１．５〜１．７の範囲内となっている。
隔壁
次に隔壁１５について詳述する。後述するように、隔壁１５は、はじめにカラーフィルタ用基材１１にくさび形状を有する穴を形成し、次に当該穴に樹脂を充填することにより形成される。ここで、隔壁１５を形成する樹脂として、カラーフィルタ用基材１１の屈折率よりも小さい屈折率を有する樹脂が用いられており、これによって、隔壁１５の屈折率をカラーフィルタ用基材１１の屈折率よりも小さくすることができる。
次に隔壁１５について詳述する。後述するように、隔壁１５は、はじめにカラーフィルタ用基材１１にくさび形状を有する穴を形成し、次に当該穴に樹脂を充填することにより形成される。ここで、隔壁１５を形成する樹脂として、カラーフィルタ用基材１１の屈折率よりも小さい屈折率を有する樹脂が用いられており、これによって、隔壁１５の屈折率をカラーフィルタ用基材１１の屈折率よりも小さくすることができる。
隔壁１５を形成する材料としては、カラーフィルタ用基材１１の屈折率よりも小さい屈折率を有するものであれば特に限定されず、例えば、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）などのフッ素樹脂を用いることができる。フッ素樹脂等から形成される隔壁１５の屈折率は、例えば１．２〜１．４５の範囲内となっている。
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１０および有機ＥＬ表示装置４０の形成方法について説明し、次に、有機ＥＬ層４４からの光をカラーフィルタ１０により効率的に取り出す作用について説明する。
カラーフィルタの形成方法
まず図３（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）を参照して、カラーフィルタ１０を形成する方法について説明する。はじめに図３（ａ）に示すように、カラーフィルタ用基材１１を準備する。このカラーフィルタ用基材１１は、１０ｃｍ×１０ｃｍの幅を有するガラスからなる。
まず図３（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）を参照して、カラーフィルタ１０を形成する方法について説明する。はじめに図３（ａ）に示すように、カラーフィルタ用基材１１を準備する。このカラーフィルタ用基材１１は、１０ｃｍ×１０ｃｍの幅を有するガラスからなる。
次に図３（ｂ）に示すように、カラーフィルタ用基材１１の光源側の面１１ｂに、くさび形状を有する穴２１を形成する。穴２１を形成する方法が特に限られることはなく、サンドブラスト、エッチング、機械切削などの方法を適宜用いることができる。
次に、カラーフィルタ用基材１１の穴２１に、上述のフッ素樹脂など、カラーフィルタ用基材１１の屈折率よりも小さい屈折率を有する材料を充填する。これによって、図３（ｃ）に示すように、カラーフィルタ用基材１１内に隔壁１５が形成される。
次に、図３（ｄ）に示すように、カラーフィルタ用基材１１の光源側の面１１ｂ上であって、隔壁１５に対応する位置にブラックマトリクス層１２を形成する。その後、ブラックマトリクス層１２間に複数色の着色層１３を形成し、これによってカラーフィルタ１０が形成される。ブラックマトリクス層１２および着色層１３を形成する方法が特に限られることはなく、フォトリソグラフィー法、ディスペンサ法、インクジェット法、スピンコーティング法、印刷法などを適宜用いることができる。
有機ＥＬ表示装置の形成方法
上述のようにしてカラーフィルタ１０を製造した後、有機ＥＬ層４４およびバリア膜４５が設けられたガラス基板４７を準備する。次に、カラーフィルタ用基材１１とガラス基材４７との間に樹脂接着層３１および樹脂接着材３０を充填させ、これによってカラーフィルタ用基材１１とガラス基材４７とを接着させる。このようにして、図１に示す有機ＥＬ表示装置４０が得られる。
上述のようにしてカラーフィルタ１０を製造した後、有機ＥＬ層４４およびバリア膜４５が設けられたガラス基板４７を準備する。次に、カラーフィルタ用基材１１とガラス基材４７との間に樹脂接着層３１および樹脂接着材３０を充填させ、これによってカラーフィルタ用基材１１とガラス基材４７とを接着させる。このようにして、図１に示す有機ＥＬ表示装置４０が得られる。
カラーフィルタによる光の取り出し
次に図１を参照して、有機ＥＬ層４４からの光をカラーフィルタ１０により効率的に取り出す作用について説明する。ここでは、カラーフィルタ１０の光源側の面１０ｂから入射して観察側の面１０ａから出射する光の経路のうち３つの経路について説明する。
次に図１を参照して、有機ＥＬ層４４からの光をカラーフィルタ１０により効率的に取り出す作用について説明する。ここでは、カラーフィルタ１０の光源側の面１０ｂから入射して観察側の面１０ａから出射する光の経路のうち３つの経路について説明する。
はじめに、図１において符号（１）で示す経路について説明する。この場合、光がカラーフィルタ１０の光源側の面１０ｂに、カラーフィルタ１０の法線方向に沿って入射している。この光は、着色層１３およびカラーフィルタ用基材１１を透過してカラーフィルタ１０の観察側の面１０ａから出射する。
次に、図１において符号（２）（３）で示す経路について説明する。この場合、光がカラーフィルタ１０の光源側の面１０ｂにカラーフィルタ１０の法線方向から傾斜して入射している。
図１に示すように、これらの光は、はじめにカラーフィルタ１０の着色層１３に入射し、次にカラーフィルタ用基材１１に入射する。その後これらの光は、図１に示すように、隔壁１５に到達する。ここで上述のように、隔壁１５の屈折率はカラーフィルタ用基材１１の屈折率よりも小さくなっており、このため、隔壁１５に到達した光が隔壁１５により全反射される。隔壁１５により全反射された光は、その後、カラーフィルタ用基材１１の観察側の面１１ａに到達する。
ここで隔壁１５は、上述のように、観察側に向かうにつれて先細となるくさび形状を有しており、このため、隔壁１５により全反射された後にカラーフィルタ用基材１１の観察側の面１１ａに到達する光の入射角φは、このような隔壁１５が設けられていない場合の入射角に比べて小さくなる。このため、カラーフィルタ用基材１１の観察側の面１１ａに到達する光が面１１ａで全反射されるのを防ぐことができる。このように、隔壁１５で光を全反射させることにより、カラーフィルタ１０の光源側の面１０ｂにカラーフィルタ１０の法線方向から傾斜して入射した光を、カラーフィルタ１０の観察側から適切に取り出すことが可能となる。
このように本実施の形態によれば、ブラックマトリクス層１２の観察側の面１２ａ上に、ブラックマトリクス１２層から観察側に向ってカラーフィルタ１０の法線方向に延びる隔壁１５が設けられている。この隔壁１５の屈折率は、カラーフィルタ用基材１１の屈折率よりも小さくなっており、またこの隔壁１５は、観察側に向かうにつれて先細となるくさび形状を有している。このため、有機ＥＬ層４４からの光がカラーフィルタ用基材１１の観察側の面１１ａに到達する際の入射角φがより小さくなるよう、隔壁１５が光を全反射することができる。このことにより、カラーフィルタ用基材１１の観察側の面１１ａにおいて全反射される光の割合を低減することができ、これによって、カラーフィルタ１０に入射した光の利用効率を向上させることができる。
また本実施の形態によれば、隔壁１５は、カラーフィルタの法線方向に沿って５μｍ以上の高さを有しており、また隔壁１５において、そのくさび形状の底角θが４５度以上となっている。このことにより、カラーフィルタ用基材１１の観察側の面１１ａにおいて全反射される光の割合をより低減することができる。
次に、本願発明の効果を比較例と比較して説明する。図４に示す比較例としての有機ＥＬ表示装置５０は、カラーフィルタ５１に隔壁１５が形成されていない点が異なるのみであり、他の構成は、図１乃至図３に示す本実施の形態における有機ＥＬ表示装置４０と略同一である。図４に示す比較例において、図１乃至図３に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
図４に示す比較例において符号（２’）または（３’）で示すように、カラーフィルタ５１の光源側の面５１ｂにカラーフィルタ５１の法線方向から傾斜して入射した光は、傾斜をほぼ保ったままカラーフィルタ用基材１１の観察側の面１１ａに到達する。この場合、面１１ａに到達した光の入射角φ’が臨界角よりも大きくなっており、このため、面１１ａに到達した光が面１１ａにおいて全反射される。このように比較例においては、カラーフィルタ５１の光源側の面５１ｂにカラーフィルタ５１の法線方向から傾斜して入射した光が、傾斜をほぼ保ったままカラーフィルタ用基材１１の観察側の面１１ａに到達するため、大きく傾斜してカラーフィルタ５１に入射した光をカラーフィルタ５１の観察側から取り出すことができない。
これに対して本願発明によれば、上述のように、ブラックマトリクス層１２の観察側の面１２ａ上に、ブラックマトリクス１２層から観察側に向ってカラーフィルタ１０の法線方向に延びる隔壁１５が設けられている。この隔壁１５の屈折率は、カラーフィルタ用基材１１の屈折率よりも小さくなっており、またこの隔壁１５は、観察側に向かうにつれて先細となるくさび形状を有している。このため、カラーフィルタ１０の光源側の面１０ｂに、カラーフィルタ１０の法線方向から大きく傾斜して光が入射した場合であっても、当該光が隔壁１５によって全反射されることにより、カラーフィルタ用基材１１の観察側の面１１ａに到達する際の光の入射角φを小さくすることができる。このことにより、カラーフィルタ用基材１１の観察側の面１１ａにおいて全反射される光の割合を低減することができ、これによって、カラーフィルタ１０に入射した光の利用効率を向上させることができる。
なお本実施の形態において、カラーフィルタ１０の光源側が、ブラックマトリクス層１２および着色層１３を保護するためのオーバーコート層（図示せず）により覆われていてもよい。同様に、カラーフィルタ１０の光源側が、ブラックマトリクス層１２および着色層１３から放出される水分が有機ＥＬ層４４に入り込むのを遮蔽するバリア膜（図示せず）により覆われていてもよい。
隔壁の形成方法の変形例
また本実施の形態において、はじめに、カラーフィルタ用基材１１にくさび形状を有する穴２１が形成され、次に、穴２１内にカラーフィルタ用基材１１の屈折率よりも小さい屈折率を有する材料が充填され、これによって隔壁１５が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、その他の方法により隔壁１５を形成してもよい。隔壁１５、および当該隔壁１５を有するカラーフィルタ１０を形成する方法の変形例について、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）を参照して説明する。
また本実施の形態において、はじめに、カラーフィルタ用基材１１にくさび形状を有する穴２１が形成され、次に、穴２１内にカラーフィルタ用基材１１の屈折率よりも小さい屈折率を有する材料が充填され、これによって隔壁１５が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、その他の方法により隔壁１５を形成してもよい。隔壁１５、および当該隔壁１５を有するカラーフィルタ１０を形成する方法の変形例について、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）を参照して説明する。
はじめに図５（ａ）に示すように、ベース基材２２を準備する。ベース基材２２の材料は、有機ＥＬ層４４の発光を外部に取り出すことができ、かつ水分および酸素を効率的に遮断することができる限り特に限定されるものではなく、例えばガラスやポリマー等を使用することができる。ベース基材２２の屈折率は例えば１．５となっている。
次に図５（ｂ）に示すように、ベース基材２２上にルーバーフィルム２３を設ける。このルーバーフィルム２３は、図５（ｂ）に示すように、ルーバーフィルム２３のベースとなる透明基材部２３ａと、透明基材部２３ａ内に設けられ、くさび形状を有する低屈折率樹脂部２３ｂとからなる。このうち透明基材部２３ａは、光を透過させることができる透明樹脂などから形成されており、その屈折率は例えば１．５となっている。また低屈折率樹脂部２３ｂは、透明基材部２３ａの屈折率よりも低い屈折率を有する材料から形成されている。例えば低屈折率樹脂部２３ｂは、１．２〜１．４５の範囲内の屈折率を有するフッ素樹脂等から形成されている。
このように、図５（ｂ）に示す低屈折率樹脂部２３ｂの屈折率は、周囲の透明基材部２３ａの屈折率よりも低くなっており、このため、図３に示す工程により形成された隔壁１５の場合と同様に、透明基材部２３ａ内に入射した光は低屈折率樹脂部２３ｂにより全反射される。すなわち図５（ｂ）に示す本変形例において、ベース基材２２とルーバーフィルム２３の透明基材部２３ａとの組合せが図３（ｃ）に示すカラーフィルタ用基材１１に相当し、ルーバーフィルム２３の低屈折率樹脂部２３ｂが図３（ｃ）に示す隔壁１５に相当している。このようにして、ルーバーフィルム２３を用いることにより、隔壁１５が設けられたカラーフィルタ用基材１１を形成することができる。
その後、図５（ｃ）に示すように、ルーバーフィルム２３の低屈折率樹脂部２３ｂに対応する位置にブラックマトリクス層１２を形成する。その後、ブラックマトリクス層１２間に複数色の着色層１３を形成し、これによってカラーフィルタ１０が形成される。このように本変形例によれば、ルーバーフィルム２３を用いることにより、隔壁１５を有するカラーフィルタ１０を容易に形成することができる。
隔壁の変形例
また本実施の形態において、カラーフィルタ用基材１１の屈折率よりも小さい屈折率を有する隔壁が、観察側に向かうにつれて先細となるくさび形状を有する隔壁１５からなる例を示した。しかしながら、隔壁の形状がくさび形状に限られることはなく、隔壁は、レンズ形状、ピラミッド形状、メサ形状、三角錐、多角錐など様々な形状を有していてもよい。
また本実施の形態において、カラーフィルタ用基材１１の屈折率よりも小さい屈折率を有する隔壁が、観察側に向かうにつれて先細となるくさび形状を有する隔壁１５からなる例を示した。しかしながら、隔壁の形状がくさび形状に限られることはなく、隔壁は、レンズ形状、ピラミッド形状、メサ形状、三角錐、多角錐など様々な形状を有していてもよい。
例えば図６（ａ）に示すように、カラーフィルタ１０が、台形状の断面を含む隔壁１６を有していてもよい。この場合、隔壁１６は、図１乃至図３に示す隔壁１５の場合と同様に、観察側に向かうにつれて先細となるとともに、その台形状の断面における光源側の底角θが４５度以上となっている。
また図６（ｂ）に示すように、カラーフィルタ１０が、光源側に向かうにつれて先細となるくさび形状からなる隔壁１７を有していてもよい。この場合、図６（ｂ）において符号（４）（５）で示すように、カラーフィルタ１０の光源側の面１０ｂにカラーフィルタ１０の法線方向から傾斜して入射した光は、はじめに隔壁１７の側面１７ｃから隔壁１７内に入射する。ここで隔壁１７の屈折率はカラーフィルタ用基材１１の屈折率よりも小さくなっており、このため、隔壁１７内に入射した光は観察側に向って屈折する。その後、この光は図６（ｂ）に示すように、隔壁１７の観察側の面１７ａからカラーフィルタ用基材１１へ出射する。このとき、カラーフィルタ用基材１１の屈折率が隔壁１７の屈折率よりも大きいため、光はその入射角が小さくなるよう屈折する（図６（ｂ）参照）。このように、光が隔壁１７を透過することにより、カラーフィルタ用基材１１の観察側の面１１ａに到達する際の光の入射角をより小さくすることができる。
また図６（ｃ）に示すように、カラーフィルタ１０が、矩形状の断面を含む隔壁１８を有していてもよい。この場合の光の経路（４）（５）は、図６（ｂ）に示す光の経路（４）（５）と略同一であるので、詳細な説明は省略する。
カラーフィルタの変形例
また本実施の形態によるカラーフィルタ１０において、ブラックマトリクス層１２の観察側の面１２ａ上に、ブラックマトリクス１２層から観察側に向ってカラーフィルタの法線方向に延びる隔壁１５が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、図７（ａ）に示すように、カラーフィルタ１０は、ブラックマトリクス層１２の光源側の面１２ｂ上に、ブラックマトリクス層１２から光源側に向ってカラーフィルタ１０の法線方向に延びる隔壁２６を有していてもよい。
また本実施の形態によるカラーフィルタ１０において、ブラックマトリクス層１２の観察側の面１２ａ上に、ブラックマトリクス１２層から観察側に向ってカラーフィルタの法線方向に延びる隔壁１５が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、図７（ａ）に示すように、カラーフィルタ１０は、ブラックマトリクス層１２の光源側の面１２ｂ上に、ブラックマトリクス層１２から光源側に向ってカラーフィルタ１０の法線方向に延びる隔壁２６を有していてもよい。
図７（ａ）に示す有機ＥＬ表示装置４０において、カラーフィルタ１０の隔壁２６の屈折率は、樹脂接着層３１の屈折率よりも小さくなっており、またこの隔壁２６は、観察側に向かうにつれて先細となるくさび形状を有している。このため図７（ａ）において符号（６）（７）で示すように、有機ＥＬ層４４からの光がカラーフィルタ用基材１１の観察側の面１１ａに到達する際の入射角φがより小さくなるよう、隔壁２６が光を全反射することができる。このことにより、カラーフィルタ用基材１１の観察側の面１１ａにおいて全反射される光の割合を低減することができる。
また図７（ｂ）に示すように、カラーフィルタ１０は、ブラックマトリクス層１２の光源側の面１２ｂ上に、光源側に向かうにつれて先細となるくさび形状を含む隔壁２７を有していてもよい。図７（ｂ）に示す有機ＥＬ表示装置４０においても、カラーフィルタ１０の隔壁２７の屈折率は、樹脂接着層３１の屈折率よりも小さくなっている。このため、有機ＥＬ層４４からの光がカラーフィルタ用基材１１の観察側の面１１ａに到達する際の入射角φがより小さくなるよう、隔壁２７により光を観察側に導くことができる。
第２の実施の形態
次に図８および図９を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。ここで図８（ａ）は、本発明の第２の実施の形態における有機ＥＬ表示装置を示す縦断面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示す有機ＥＬ表示装置のカラーフィルタを矢印VIIｂから見た図である。図９（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、本発明の第２の実施の形態において、カラーフィルタを形成する工程を示す図である。
次に図８および図９を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。ここで図８（ａ）は、本発明の第２の実施の形態における有機ＥＬ表示装置を示す縦断面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示す有機ＥＬ表示装置のカラーフィルタを矢印VIIｂから見た図である。図９（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、本発明の第２の実施の形態において、カラーフィルタを形成する工程を示す図である。
図８および図９に示す第２の実施の形態は、着色層とカラーフィルタ用基材との間の界面に、着色層から観察側に向って凸となる複数のレンズ部が設けられている点が異なるのみであり、他の構成は、図１乃至図３に示す第１の実施の形態と略同一である。図８および図９に示す第２の実施の形態において、図１乃至図３に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
有機ＥＬ表示装置
図８（ａ）に示すように、有機ＥＬ表示装置７０は、観察側の面６０ａと光源側の面６０ｂとを有するカラーフィルタ６０と、カラーフィルタ６０の光源側に配置された有機ＥＬ層４４と、カラーフィルタ６０と有機ＥＬ層４４との間に介在される樹脂接着層３１（接着層）と、を備えている。このうち有機ＥＬ層４４は、図８（ａ）に示すように、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。また図８（ａ）に示すように、有機ＥＬ層４４はガラス基板４７によって支持されている。なお本実施の形態における有機ＥＬ表示装置７０はいわゆるトップエミッション型であり、図８（ａ）において符号（１）または（８）で示すように、有機ＥＬ層４４からの発光がカラーフィルタ６０の観察側から取り出される。
図８（ａ）に示すように、有機ＥＬ表示装置７０は、観察側の面６０ａと光源側の面６０ｂとを有するカラーフィルタ６０と、カラーフィルタ６０の光源側に配置された有機ＥＬ層４４と、カラーフィルタ６０と有機ＥＬ層４４との間に介在される樹脂接着層３１（接着層）と、を備えている。このうち有機ＥＬ層４４は、図８（ａ）に示すように、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。また図８（ａ）に示すように、有機ＥＬ層４４はガラス基板４７によって支持されている。なお本実施の形態における有機ＥＬ表示装置７０はいわゆるトップエミッション型であり、図８（ａ）において符号（１）または（８）で示すように、有機ＥＬ層４４からの発光がカラーフィルタ６０の観察側から取り出される。
カラーフィルタ
次にカラーフィルタ６０について図８（ａ）（ｂ）を参照して詳述する。図８（ａ）に示すように、カラーフィルタ６０は、カラーフィルタ用基材１１と、カラーフィルタ用基材１１の光源側に設けられたブラックマトリクス層１２と、ブラックマトリクス層１２間に設けられた複数色の着色層１３と、を備えている。
次にカラーフィルタ６０について図８（ａ）（ｂ）を参照して詳述する。図８（ａ）に示すように、カラーフィルタ６０は、カラーフィルタ用基材１１と、カラーフィルタ用基材１１の光源側に設けられたブラックマトリクス層１２と、ブラックマトリクス層１２間に設けられた複数色の着色層１３と、を備えている。
また図８（ａ）に示すように、着色層１３とカラーフィルタ用基材１１との間の界面に、着色層１３から観察側に向って凸となる凸レンズ形状を有する複数のレンズ部６１が設けられている。ここで、各レンズ部６１の屈折率は、カラーフィルタ用基材１１および着色層１３の屈折率よりも小さくなっている。このため図８（ａ）において符号（８）で示すように、有機ＥＬ層４４からの光がカラーフィルタ用基材１１の観察側の面１１ａに到達する際の入射角φがより小さくなるよう、レンズ部６１が光を導くことができる。このことにより、カラーフィルタ用基材１１の観察側の面１１ａにおいて全反射される光の割合を低減することができる。
図８（ｂ）は、図８（ａ）に示すカラーフィルタ６０を矢印VIIｂから見た図である。図８（ｂ）に示すように、各レンズ部６１をカラーフィルタ６０の法線方向から見た場合、各レンズ部６１は円形状を有している。レンズ部６１の寸法は、有機ＥＬ層４４とカラーフィルタ６０との間の距離、ブラックマトリクス１２または着色層１３の寸法などに応じて適宜設定されるが、例えば、カラーフィルタ６０の法線方向から見た場合の各レンズ部６１の円形状の半径ｒ１は５μｍ以上となっており、またカラーフィルタ６０の法線方向における各レンズ部６１の高さｈ３は３μｍ以上となっている。
レンズ部６１を形成する材料としては、カラーフィルタ用基材１１および着色層１３の屈折率よりも小さい屈折率を有するものであれば特に限定されず、例えば、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）などのフッ素樹脂を用いることができる。フッ素樹脂等から形成されるレンズ部６１の屈折率は、例えば１．２〜１．４５の範囲内となっている。
なお本実施の形態においては、図８（ｂ）に示すように、各着色層１３に４個のレンズ部６１が設けられている。しかしながら、各着色層１３に設けられるレンズ部６１の個数が４個に限られることはなく、有機ＥＬ層４４とカラーフィルタ１０との間の距離、ブラックマトリクス１２または着色層１３の寸法などに応じて任意の数のレンズ部６１を各着色層１３に設けることができる。
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６０および有機ＥＬ表示装置７０の形成方法について説明し、次に、有機ＥＬ層４４からの光をカラーフィルタ６０により効率的に取り出す作用について説明する。
カラーフィルタの形成方法
まず図９（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）を参照して、カラーフィルタ６０を形成する方法について説明する。はじめに図９（ａ）に示すように、カラーフィルタ用基材１１を準備する。このカラーフィルタ用基材１１は、１０ｃｍ×１０ｃｍの幅を有するガラスからなる。
まず図９（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）を参照して、カラーフィルタ６０を形成する方法について説明する。はじめに図９（ａ）に示すように、カラーフィルタ用基材１１を準備する。このカラーフィルタ用基材１１は、１０ｃｍ×１０ｃｍの幅を有するガラスからなる。
次に図９（ｂ）に示すように、カラーフィルタ用基材１１の光源側の面１１ｂに、楕円形状を有する穴６２を形成する。穴６２を形成する方法が特に限られることはなく、サンドブラスト、エッチング、機械切削などの方法を適宜用いることができる。
次に、カラーフィルタ用基材１１の穴６１に、上述のフッ素樹脂など、カラーフィルタ用基材１１および着色層１３の屈折率よりも小さい屈折率を有する材料を充填する。これによって、図９（ｃ）に示すように、カラーフィルタ用基材１１内にレンズ部６１が形成される。
次に、図９（ｄ）に示すように、カラーフィルタ用基材１１の光源側の面１１ｂ上であって、レンズ部６１が設けられていない位置にブラックマトリクス層１２を形成する。その後、ブラックマトリクス層１２間に複数色の着色層１３を形成し、これによってカラーフィルタ６０が形成される。ブラックマトリクス層１２および着色層１３を形成する方法が特に限られることはなく、フォトリソグラフィー法、ディスペンサ法、インクジェット法、スピンコーティング法、印刷法などを適宜用いることができる。
有機ＥＬ表示装置の形成方法
上述のようにしてカラーフィルタ６０を製造した後、有機ＥＬ層４４およびバリア膜４５が設けられたガラス基板４７を準備する。次に、カラーフィルタ用基材１１とガラス基材４７との間に樹脂接着層３１および樹脂接着材３０を充填させ、これによってカラーフィルタ用基材１１とガラス基材４７とを接着させる。このようにして、図８（ａ）に示す有機ＥＬ表示装置７０が得られる。
上述のようにしてカラーフィルタ６０を製造した後、有機ＥＬ層４４およびバリア膜４５が設けられたガラス基板４７を準備する。次に、カラーフィルタ用基材１１とガラス基材４７との間に樹脂接着層３１および樹脂接着材３０を充填させ、これによってカラーフィルタ用基材１１とガラス基材４７とを接着させる。このようにして、図８（ａ）に示す有機ＥＬ表示装置７０が得られる。
カラーフィルタによる光の取り出し
次に図８（ａ）を参照して、有機ＥＬ層４４からの光をカラーフィルタ６０により効率的に取り出す作用について説明する。ここでは、カラーフィルタ６０の光源側の面６０ｂから入射して観察側の面６０ａから出射する光の経路のうち２つの経路について説明する。
次に図８（ａ）を参照して、有機ＥＬ層４４からの光をカラーフィルタ６０により効率的に取り出す作用について説明する。ここでは、カラーフィルタ６０の光源側の面６０ｂから入射して観察側の面６０ａから出射する光の経路のうち２つの経路について説明する。
はじめに、図８（ａ）において符号（１）で示す経路について説明する。この場合、光がカラーフィルタ１０の光源側の面６０ｂに、カラーフィルタ６０の法線方向に沿って入射している。この光は、着色層１３、レンズ部６１およびカラーフィルタ用基材１１を透過してカラーフィルタ６０の観察側の面６０ａから出射する。
次に、図８（ａ）において符号（８）で示す経路について説明する。この場合、光がカラーフィルタ６０の光源側の面６０ｂにカラーフィルタ６０の法線方向から傾斜して入射している。
図８（ａ）に示すように、この光は、はじめにカラーフィルタ６０の着色層１３に入射し、次に、複数のレンズ部６１のうちの１つのレンズ部（以下、一のレンズ部６１ａ）に入射する。ここで上述のように、一のレンズ部６１ａの屈折率は着色層１３の屈折率よりも小さくなっており、このため図８（ａ）に示すように、一のレンズ部６１ａに入射した光はカラーフィルタ６０の側方に向って屈折する。
その後、一のレンズ部６１ａから出射してカラーフィルタ用基材１１に入射した光は、図８（ａ）に示すように、一のレンズ部６１ａに隣接するその他のレンズ部６１ｂに到達する。ここで上述のように、レンズ部６１ｂの屈折率はカラーフィルタ用基材１１の屈折率よりも小さくなっており、このため図８（ａ）に示すように、レンズ部６１ｂに到達した光がレンズ部６１ｂにより全反射される。レンズ部６１ｂにより全反射された光は、その後、カラーフィルタ用基材１１の観察側の面１１ａに到達する。
ここでレンズ部６１ｂは、上述のように、着色層１３から観察側に向って凸となる凸レンズ形状を有しており、このため、レンズ部６１ｂにより全反射された後にカラーフィルタ用基材１１の観察側の面１１ａに到達する光の入射角φは、このようなレンズ部６１ｂが設けられていない場合の入射角に比べて小さくなる。このため、カラーフィルタ用基材１１の観察側の面１１ａに到達する光が面１１ａで全反射されるのを防ぐことができる。このように、レンズ部６１ｂで光を全反射させることにより、カラーフィルタ６０の光源側の面６０ｂにカラーフィルタ１０の法線方向から傾斜して入射した光を、カラーフィルタ６０の観察側から適切に取り出すことが可能となる。
また上述のように、カラーフィルタ６０の光源側の面６０ｂにカラーフィルタ６０の法線方向から傾斜して入射した光は、はじめに一のレンズ部６１ａによってカラーフィルタ６０の側方に向って屈折させられ、次に一のレンズ部６１ａに隣接するその他のレンズ部６１ｂによって全反射される。このように、予めレンズ部６１ａによってカラーフィルタ６０の側方に向って屈折させた光をレンズ部６１ｂによって全反射することにより、カラーフィルタ用基材１１の観察側の面１１ａに到達する光の入射角φをより小さくすることができる。
このように本実施の形態によれば、着色層１３とカラーフィルタ用基材１１との間の界面に、着色層１３から観察側に向って凸となる凸レンズ形状を有する複数のレンズ部６１が設けられている。また各レンズ部６１の屈折率は、カラーフィルタ用基材１１および着色層１３の屈折率よりも小さくなっている。このため、有機ＥＬ層４４からの光がカラーフィルタ用基材１１の観察側の面１１ａに到達する際の入射角φがより小さくなるよう、レンズ部６１が光を導くことができる。このことにより、カラーフィルタ用基材１１の観察側の面１１ａにおいて全反射される光の割合を低減することができ、これによって、カラーフィルタ６０に入射した光の利用効率を向上させることができる。
なお本実施の形態において、カラーフィルタ６０の光源側が、ブラックマトリクス層１２および着色層１３を保護するためのオーバーコート層（図示せず）により覆われていてもよい。同様に、カラーフィルタ６０の光源側が、ブラックマトリクス層１２および着色層１３から放出される水分が有機ＥＬ層４４に入り込むのを遮蔽するバリア膜（図示せず）により覆われていてもよい。
また本実施の形態において、はじめに、カラーフィルタ用基材１１に楕円形状を有する穴６２が形成され、次に、穴６２内にカラーフィルタ用基材１１および着色層１３の屈折率よりも小さい屈折率を有する材料が充填され、これによってレンズ部６１が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、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す第１の実施の形態の変形例の場合と同様に、複数のレンズ部を含むルーバーフィルム（図示せず）を用いることにより、複数のレンズ部６１を有するカラーフィルタ６０を形成してもよい。
有機ＥＬ表示装置の変形例
また本実施の形態による有機ＥＬ表示装置７０において、カラーフィルタ６０の着色層１３とカラーフィルタ用基材１１との間の界面に、着色層１３から観察側に向って凸となる凸レンズ形状を有する複数のレンズ部６１が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、図１０（ａ）に示すように、樹脂接着層３１とカラーフィルタ６０の着色層１３との間の界面に、接着層３１から観察側に向って凸となる複数のレンズ部６５が設けられていてもよい。
また本実施の形態による有機ＥＬ表示装置７０において、カラーフィルタ６０の着色層１３とカラーフィルタ用基材１１との間の界面に、着色層１３から観察側に向って凸となる凸レンズ形状を有する複数のレンズ部６１が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、図１０（ａ）に示すように、樹脂接着層３１とカラーフィルタ６０の着色層１３との間の界面に、接着層３１から観察側に向って凸となる複数のレンズ部６５が設けられていてもよい。
図１０（ａ）に示す有機ＥＬ表示装置７０において、各レンズ部６５の屈折率は、樹脂接着層３１およびカラーフィルタ６０の着色層１３の屈折率よりも小さくなっている。このため、有機ＥＬ層４４からの光がカラーフィルタ用基材１１の観察側の面１１ａに到達する際の入射角φがより小さくなるよう、レンズ部６５が光を導くことができる。このことにより、カラーフィルタ用基材１１の観察側の面１１ａにおいて全反射される光の割合を低減することができ、これによって、カラーフィルタ６０に入射した光の利用効率を向上させることができる。
有機ＥＬ表示装置のその他の変形例
また図１０（ｂ）に示すように、有機ＥＬ層４４またはバリア膜４５と樹脂接着層３１との間の界面に、有機ＥＬ層４４から観察側に向って凸となる複数のレンズ部６６が設けられていてもよい。図１０（ｂ）に示す有機ＥＬ表示装置７０において、各レンズ部６６の屈折率は、樹脂接着層３１の屈折率よりも小さくなっている。このため、有機ＥＬ層４４からの光がカラーフィルタ用基材１１の光源側の面１１ｂに到達する際の入射角がより小さくなるよう、レンズ部６６が光を導くことができる。このことにより、カラーフィルタ用基材１１の観察側の面１１ａにおいて全反射される光の割合を低減することができ、これによって、有機ＥＬ層４４から発光された光の利用効率を向上させることができる。
また図１０（ｂ）に示すように、有機ＥＬ層４４またはバリア膜４５と樹脂接着層３１との間の界面に、有機ＥＬ層４４から観察側に向って凸となる複数のレンズ部６６が設けられていてもよい。図１０（ｂ）に示す有機ＥＬ表示装置７０において、各レンズ部６６の屈折率は、樹脂接着層３１の屈折率よりも小さくなっている。このため、有機ＥＬ層４４からの光がカラーフィルタ用基材１１の光源側の面１１ｂに到達する際の入射角がより小さくなるよう、レンズ部６６が光を導くことができる。このことにより、カラーフィルタ用基材１１の観察側の面１１ａにおいて全反射される光の割合を低減することができ、これによって、有機ＥＬ層４４から発光された光の利用効率を向上させることができる。
なお上記各実施の形態において、カラーフィルタ１０，６０が有機ＥＬ表示装置４０，７０に組み込まれる例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、本実施の形態におけるカラーフィルタ１０，６０を、液晶表示装置またはその他の表示装置において用いてもよい。これによって、光利用効率の高い表示装置を提供することができる。
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１
実施例１に係るカラーフィルタ１０を図１１（ａ）に示す。図１１（ａ）に示すように、実施例１に係るカラーフィルタ１０は、図１乃至図３に示す本発明の第１の実施の形態におけるカラーフィルタ１０に対応するものである。なお、本実施例におけるカラーフィルタの光取り出し効率のシミュレーション（後述）は、単位画素に対応する領域内（図１１（ａ）において点線Ｕで示す領域内）に対して行った。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示す単位領域内のカラーフィルタ１０を拡大して示す図であり、図１１（ｃ）は、図１１（ｂ）に示すカラーフィルタを矢印XIｃから見た図である。
実施例１に係るカラーフィルタ１０を図１１（ａ）に示す。図１１（ａ）に示すように、実施例１に係るカラーフィルタ１０は、図１乃至図３に示す本発明の第１の実施の形態におけるカラーフィルタ１０に対応するものである。なお、本実施例におけるカラーフィルタの光取り出し効率のシミュレーション（後述）は、単位画素に対応する領域内（図１１（ａ）において点線Ｕで示す領域内）に対して行った。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示す単位領域内のカラーフィルタ１０を拡大して示す図であり、図１１（ｃ）は、図１１（ｂ）に示すカラーフィルタを矢印XIｃから見た図である。
本実施例において、カラーフィルタ１０の法線方向におけるカラーフィルタ用基材１１の厚さｔ１、着色層１３の厚さｔ２、樹脂接着層３１の厚さｔ３、およびバリア膜４５の厚さｔ４は、それぞれ７００μｍ、１．５μｍ、１０μｍおよび１０μｍとなっていた。
また、カラーフィルタ１０の法線方向から見た場合の単位画素の寸法ｓ１，ｓ２、および隔壁１５の幅ｓ３，ｓ４は、それぞれ１００μｍ，３００μｍ、および１０μｍ，１０μｍとなっていた。
また、図１乃至図３に示す本発明の第１の実施の形態におけるカラーフィルタ１０の場合と同様に、カラーフィルタ１０の法線方向における隔壁１５の高さｈ１は５μｍ以上となっており、また隔壁１５のくさび形状の光源側の底角θは４５度以上となっていた。
また、カラーフィルタ用基材１１、隔壁１５、着色層１３、および樹脂接着層３１の屈折率は、それぞれ１．５、１．４、１．６、および１．６となっていた。このように、隔壁１５の屈折率は、カラーフィルタ用基材１１の屈折率よりも小さくなっていた。
また、カラーフィルタ１０の法線方向から見た場合の単位画素の寸法ｓ１，ｓ２、および隔壁１５の幅ｓ３，ｓ４は、それぞれ１００μｍ，３００μｍ、および１０μｍ，１０μｍとなっていた。
また、図１乃至図３に示す本発明の第１の実施の形態におけるカラーフィルタ１０の場合と同様に、カラーフィルタ１０の法線方向における隔壁１５の高さｈ１は５μｍ以上となっており、また隔壁１５のくさび形状の光源側の底角θは４５度以上となっていた。
また、カラーフィルタ用基材１１、隔壁１５、着色層１３、および樹脂接着層３１の屈折率は、それぞれ１．５、１．４、１．６、および１．６となっていた。このように、隔壁１５の屈折率は、カラーフィルタ用基材１１の屈折率よりも小さくなっていた。
（評価項目）
実施例１に係るカラーフィルタ１０について、光の取り出し効率を、光学シミュレーションソフトを用いて算出した。シミュレーションソフトとしては、Optical Research Associates社製のLightToolsを用いた。なお光の取り出し効率とは、光源から発光された光のエネルギーと、カラーフィルタ１０の観察側の面１０ａから取り出された光のエネルギーとの比である。シミュレーションにおいては、図１１（ｂ）に示すように、光源として、完全拡散面を持つランバーシアン配光の光線を発光するシミュレーション用光源８１を用いた。また図１１（ｂ）に示すように、カラーフィルタ１０の観察側にシミュレーション用光検出器８０を設け、これによってカラーフィルタ１０の観察側の面１０ａから取り出された光のエネルギーを検出した。なおシミュレーション用光検出器８０においては、図１１（ａ）に示す領域Ｕ内の着色層１３を透過した後の光のみを検出しており、その他の着色層を透過した光はシミュレーション用光検出器８０によって検出されない。
実施例１に係るカラーフィルタ１０について、光の取り出し効率を、光学シミュレーションソフトを用いて算出した。シミュレーションソフトとしては、Optical Research Associates社製のLightToolsを用いた。なお光の取り出し効率とは、光源から発光された光のエネルギーと、カラーフィルタ１０の観察側の面１０ａから取り出された光のエネルギーとの比である。シミュレーションにおいては、図１１（ｂ）に示すように、光源として、完全拡散面を持つランバーシアン配光の光線を発光するシミュレーション用光源８１を用いた。また図１１（ｂ）に示すように、カラーフィルタ１０の観察側にシミュレーション用光検出器８０を設け、これによってカラーフィルタ１０の観察側の面１０ａから取り出された光のエネルギーを検出した。なおシミュレーション用光検出器８０においては、図１１（ａ）に示す領域Ｕ内の着色層１３を透過した後の光のみを検出しており、その他の着色層を透過した光はシミュレーション用光検出器８０によって検出されない。
（評価結果）
カラーフィルタ１０における光の取り出し効率は、図４に示す比較例のカラーフィルタ５１（すなわち、隔壁１５が設けられていないカラーフィルタ）における光の取り出し効率の１．２倍となっていた。このように、隔壁１５を設けることによりカラーフィルタ１０における光の取り出し効率が向上することが確認された。
カラーフィルタ１０における光の取り出し効率は、図４に示す比較例のカラーフィルタ５１（すなわち、隔壁１５が設けられていないカラーフィルタ）における光の取り出し効率の１．２倍となっていた。このように、隔壁１５を設けることによりカラーフィルタ１０における光の取り出し効率が向上することが確認された。
（実施例２）
実施例２に係るカラーフィルタ６８を図１２（ａ）（ｂ）に示す。図１２（ａ）（ｂ）に示すカラーフィルタ６８は、単位画素に対応する着色層１３に設けられるレンズ部６１の個数が異なる点を除いて、図８および図９に示す本発明の第２の実施の形態におけるカラーフィルタ６０と略同一である。
実施例２に係るカラーフィルタ６８を図１２（ａ）（ｂ）に示す。図１２（ａ）（ｂ）に示すカラーフィルタ６８は、単位画素に対応する着色層１３に設けられるレンズ部６１の個数が異なる点を除いて、図８および図９に示す本発明の第２の実施の形態におけるカラーフィルタ６０と略同一である。
本実施例において、カラーフィルタ６８の法線方向におけるカラーフィルタ用基材１１の厚さｔ１、着色層１３の厚さｔ２、樹脂接着層３１の厚さｔ３、およびバリア膜４５の厚さｔ４は、それぞれ７００μｍ、１．５μｍ、１０μｍおよび１０μｍとなっていた。
また、カラーフィルタ６８の法線方向から見た場合の単位画素の寸法ｓ１，ｓ２、およびブラックマトリクス層１２の幅ｓ３，ｓ４は、それぞれ１００μｍ，３００μｍ、および１０μｍ，１０μｍとなっていた。
また、図８および図９に示す本発明の第２の実施の形態におけるカラーフィルタ６０の場合と同様に、カラーフィルタ６８の法線方向から見た場合の各レンズ部６１の円形状の半径ｒ１は５μｍ以上となっており、またカラーフィルタ６８の法線方向における各レンズ部６１の高さｈ３は３μｍ以上となっていた。
また、カラーフィルタ用基材１１、レンズ部６１、着色層１３、および樹脂接着層３１の屈折率は、それぞれ１．５、１．４、１．６、および１．６となっていた。このように、レンズ部６１の屈折率は、着色層１３およびカラーフィルタ用基材１１の屈折率よりも小さくなっていた。
また、カラーフィルタ６８の法線方向から見た場合の単位画素の寸法ｓ１，ｓ２、およびブラックマトリクス層１２の幅ｓ３，ｓ４は、それぞれ１００μｍ，３００μｍ、および１０μｍ，１０μｍとなっていた。
また、図８および図９に示す本発明の第２の実施の形態におけるカラーフィルタ６０の場合と同様に、カラーフィルタ６８の法線方向から見た場合の各レンズ部６１の円形状の半径ｒ１は５μｍ以上となっており、またカラーフィルタ６８の法線方向における各レンズ部６１の高さｈ３は３μｍ以上となっていた。
また、カラーフィルタ用基材１１、レンズ部６１、着色層１３、および樹脂接着層３１の屈折率は、それぞれ１．５、１．４、１．６、および１．６となっていた。このように、レンズ部６１の屈折率は、着色層１３およびカラーフィルタ用基材１１の屈折率よりも小さくなっていた。
（評価結果）
実施例１の場合と同様にして、カラーフィルタ６８における光の取り出し効率をシミュレーションにより算出した。その結果、カラーフィルタ６８における光の取り出し効率は、図４に示す比較例のカラーフィルタ５１（すなわち、レンズ部６１が設けられていないカラーフィルタ）における光の取り出し効率の１．５倍となっていた。このように、レンズ部６１を設けることによりカラーフィルタ６８における光の取り出し効率が向上することが確認された。
実施例１の場合と同様にして、カラーフィルタ６８における光の取り出し効率をシミュレーションにより算出した。その結果、カラーフィルタ６８における光の取り出し効率は、図４に示す比較例のカラーフィルタ５１（すなわち、レンズ部６１が設けられていないカラーフィルタ）における光の取り出し効率の１．５倍となっていた。このように、レンズ部６１を設けることによりカラーフィルタ６８における光の取り出し効率が向上することが確認された。
１０ カラーフィルタ
１０ａ 観察側の面
１０ｂ 光源側の面
１１ カラーフィルタ用基材
１１ａ 観察側の面
１１ｂ 光源側の面
１２ ブラックマトリクス層
１２ａ 観察側の面
１２ｂ 光源側の面
１３ 着色層
１５ 隔壁
１５ａ 隔壁の頂辺部
１６ 隔壁
１７ 隔壁
１７ａ 観察側の面
１７ｃ 側面
１８ 隔壁
１８ａ 観察側の面
１８ｃ 側面
２１ 穴
２２ ベース基材
２３ ルーバーフィルム
２３ａ 透明基材部
２３ｂ 低屈折率樹脂部
２６ 隔壁
２７ 隔壁
３０ 樹脂接着材
３１ 樹脂接着層
４０ 有機ＥＬ表示装置
４１ 陽極
４２ 有機発光層
４３ 陰極
４４ 有機ＥＬ層
４４ａ 単位有機ＥＬ層
４５ バリア膜
４７ ガラス基板
４８ 駆動用配線
５０ 有機ＥＬ表示装置
５１ カラーフィルタ
６０ カラーフィルタ
６０ａ 観察側の面
６０ｂ 光源側の面
６１ レンズ部
６１ａ 一のレンズ部
６１ｂ 一のレンズ部に隣接するその他のレンズ部
６２ 穴
６５ レンズ部
６６ レンズ部
６８ カラーフィルタ
６８ａ 観察側の面
６８ｂ 光源側の面
７０ 有機ＥＬ表示装置
８０ シミュレーション用光検出器
８１ シミュレーション用光源
Ｕ 単位画素に対応する領域
１０ａ 観察側の面
１０ｂ 光源側の面
１１ カラーフィルタ用基材
１１ａ 観察側の面
１１ｂ 光源側の面
１２ ブラックマトリクス層
１２ａ 観察側の面
１２ｂ 光源側の面
１３ 着色層
１５ 隔壁
１５ａ 隔壁の頂辺部
１６ 隔壁
１７ 隔壁
１７ａ 観察側の面
１７ｃ 側面
１８ 隔壁
１８ａ 観察側の面
１８ｃ 側面
２１ 穴
２２ ベース基材
２３ ルーバーフィルム
２３ａ 透明基材部
２３ｂ 低屈折率樹脂部
２６ 隔壁
２７ 隔壁
３０ 樹脂接着材
３１ 樹脂接着層
４０ 有機ＥＬ表示装置
４１ 陽極
４２ 有機発光層
４３ 陰極
４４ 有機ＥＬ層
４４ａ 単位有機ＥＬ層
４５ バリア膜
４７ ガラス基板
４８ 駆動用配線
５０ 有機ＥＬ表示装置
５１ カラーフィルタ
６０ カラーフィルタ
６０ａ 観察側の面
６０ｂ 光源側の面
６１ レンズ部
６１ａ 一のレンズ部
６１ｂ 一のレンズ部に隣接するその他のレンズ部
６２ 穴
６５ レンズ部
６６ レンズ部
６８ カラーフィルタ
６８ａ 観察側の面
６８ｂ 光源側の面
７０ 有機ＥＬ表示装置
８０ シミュレーション用光検出器
８１ シミュレーション用光源
Ｕ 単位画素に対応する領域
Claims (5)
- 観察側の面と光源側の面とを有するカラーフィルタにおいて、
カラーフィルタ用基材と、
カラーフィルタ用基材の光源側に設けられたブラックマトリクス層と、
ブラックマトリクス層間に設けられた複数色の着色層と、を備え、
ブラックマトリクス層の観察側の面上に、ブラックマトリクス層から観察側に向ってカラーフィルタの法線方向に延びる隔壁が設けられ、
隔壁の屈折率は、カラーフィルタ用基材の屈折率よりも小さくなっており、これによって、光源側から入射する光が隔壁により観察側へ導かれ、
前記隔壁は、観察側に向かうにつれて先細となるくさび形状を有することを特徴とするカラーフィルタ。 - 前記隔壁は、カラーフィルタの法線方向に沿って５μｍ以上の高さを有し、
当該隔壁において、そのくさび形状の光源側の底角が４５度以上となっていることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ。 - 請求項１に記載のカラーフィルタと、
当該カラーフィルタの光源側に配置されて、陽極と、陰極と、陽極と陰極の間に設けられた有機発光層とを有する有機ＥＬ層と、
カラーフィルタと有機ＥＬ層との間に介在される接着層と、を備え、
カラーフィルタの隔壁の屈折率は、カラーフィルタのカラーフィルタ用基材の屈折率よりも小さくなっていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。 - 観察側の面と光源側の面とを有するカラーフィルタと、
当該カラーフィルタの光源側に配置されて、陽極と、陰極と、陽極と陰極の間に設けられた有機発光層とを有する有機ＥＬ層と、
カラーフィルタと有機ＥＬ層との間に介在される接着層と、を備え、
カラーフィルタは、カラーフィルタ用基材と、カラーフィルタ用基材の光源側に設けられたブラックマトリクス層と、ブラックマトリクス層間に設けられた複数色の着色層と、を有し、
ブラックマトリクス層の光源側の面上に、ブラックマトリクス層から光源側に向ってカラーフィルタの法線方向に延びる隔壁が設けられ、
隔壁の屈折率は、接着層の屈折率よりも小さくなっており、これによって、光源側から入射する光が隔壁により観察側へ導かれ、
カラーフィルタの隔壁は、観察側に向かうにつれて先細となるくさび形状を有することを特徴とする有機ＥＬ表示装置。 - カラーフィルタの隔壁は、カラーフィルタの法線方向に沿って５μｍ以上の高さを有し、
当該隔壁において、そのくさび形状の光源側の底角が４５度以上となっていることを特徴とする請求項３または４に記載の有機ＥＬ表示装置。
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| JP2009287925A JP5622072B2 (ja) | 2009-12-18 | 2009-12-18 | カラーフィルタおよびカラーフィルタを備えた有機ｅｌ表示装置 |
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|---|---|
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