滤色器基板、以及使用了其的图像显示装置制造方法
【专利摘要】本发明的目的在于，提供适合于图像显示装置、尤其是滤色器方式有机EL显示器的可靠性高的滤色器基板，廉价且简便地实现、提供鲜明且对比度优异的显示品位高的图像显示装置。本发明的滤色器基板的特征在于，其在具备有机电致发光元件的图像显示装置中使用，具有红、绿、蓝的各着色层、顶涂膜以及无机阻隔膜，该滤色器基板在氦气气氛中加热至300℃时，由滤色器基板产生的N-甲基吡咯烷酮的量相对于滤色器基板的质量为0.02~0.5ppm。
【专利说明】滤色器基板、以及使用了其的图像显示装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及滤色器基板、以及使用了其的图像显示装置。
【背景技术】
[0002] 近年来，作为新的薄型显示器之一，有机EL (电致发光）显示器备受关注，作为手 机、移动设备等的显示用显示器而在市场上崭露头角。薄型显示器的先驱即液晶显示器是 非自发光型的，与此相对，有机EL显示器是自发光型显示元件，因此色彩重现范围大、能够 鲜明地显色、应答性快、可更顺利地实现视频传输等，从这些方面来看，其与液晶显示器相 比更优异，作为下一代薄型显示器的有利候补而受到重视。
[0003] 作为使有机EL显示器呈现全彩化的方法，一直以来，对红（R)、绿（G)、蓝（B)的各 发光材料进行制膜的RGB分涂方式的开发正在推进，但随着显示器大型化，会出现因制膜 装置的巨大化而导致成本增加、高精细化存在界限等弊端，正在研究各种方式。其中，将具 有发出白光的有机EL元件和RGB的各着色层的滤色器基板组合的滤色器方式备受关注，提 出了各种各样的方案(专利文献1~3)。
[0004] 将以往的滤色器方式的有机EL显示器的一例示于图1。其呈现滤色器基板20与 发出白色光的1种有机EL发光元件30组合而成的结构，有机EL层9所发出的白色光穿过 滤色器的RGB着色层3~5而进行色度转换，从而能够进行全彩显示。因此，有机EL层9可 以是发白色光的单独1种，因此，从成本方面、制造成品率、大画面化的容易度等观点出发， 比分涂方式更优异。
[0005] 然而，在这样的滤色器方式有机EL显示器中，将电能转换成光的有机EL元件原理 上容易因杂质、水分等产生不良情况，与使用现有滤色器基板的情况相比，难以稳定地制造 或显示图像，期望将其解决。
[0006] 为了减轻这样的不良情况而提出了 ：如图2那样，在滤色器的RGB着色层3~5表面 加置顶涂层（平坦化层）6,并设置阻隔层7等，例如还研究了如下方法：将聚硅氮烷涂布于 滤色器表面，使其加热氧化，从而得到二氧化硅膜的方法(专利文献4);在最外表面上通过 溅射法、CVD法形成氧化硅（SiO x)、氮氧化硅（SiOxNy)等无机阻隔膜的方法(专利文献5)，由 于裂纹的发生等而容易在有机EL元件上产生黑点（暗斑)、白点(亮度异常）等缺陷，期望将 其解决。
[0007] 现有技术文献 专利文献 专利文献1 :日本特开平11-260562号公报 专利文献2 :日本特开2004-227853号公报 专利文献3 :日本特开2007-273327号公报 专利文献4 :日本特开2002-222691号公报 专利文献5 :日本特开2004-277317号公报。
【发明内容】
[0008] 发明要解决的课题 本发明是鉴于这些问题点而进行的，其目的在于，提供适合于图像显示装置、尤其是滤 色器方式有机EL显示器的可靠性高的滤色器基板，廉价且简便地实现、提供鲜明且对比度 优异的显示品位高的图像显示装置。
[0009] 用于解决问题的手段 上述课题可通过以下手段来解决。
[0010] 即， (1)滤色器基板，其特征在于，其在具备有机电致发光元件的图像显示装置中使用，具 有红、绿、蓝的各着色层以及无机阻隔膜，该滤色器基板在氦气气氛中加热至300°C时，由滤 色器基板产生的N-甲基吡咯烷酮的量相对于滤色器基板的重量为0. 02~0. 5ppm。
[0011] (2)根据（1)所述的滤色器基板，其中，该红、绿、蓝的各着色层中使用的树脂分别 为聚酰亚胺树脂。
[0012] (3)根据滤色器基板的制造方法，其特征在于，其为制造（1)或（2)所述的滤色器 基板的方法，具备利用至少包含着色剂、树脂、溶剂的着色糊剂来形成红、绿、蓝的各着色层 的工序，至少1个颜色的着色糊剂中作为溶剂而包含ΚΓ95质量％的N-甲基吡咯烷酮。
[0013] (4)根据（3)所述的滤色器基板的制造方法，其中，至少1个颜色的着色糊剂中作 为溶剂而包含3(Γ90质量％的N-甲基吡咯烷酮和5~20质量％的沸点为17(T210°C的溶剂。
[0014] (5)根据（3)或（4)所述的滤色器基板的制造方法，其具备热处理工序，最大热处 理温度为20(T270°C。
[0015] (6)图像显示装置，其特征在于，其至少具备有机电致发光元件和（1)或（2)所述 的滤色器基板。
[0016] 发明效果 通过使用本发明的滤色器基板，能够不产生裂纹或亮度降低等缺陷地稳定制造鲜明且 对比度优异的显示品位高的图像显示装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1是表示本发明中的图像显示装置的一例的示意剖面图。
[0018] 图2是表示本发明中的图像显示装置的一例的示意剖面图。
[0019] 图3是表示本发明中的图像显示装置的一例的示意剖面图。
【具体实施方式】
[0020] 以下，针对本发明的实施方式进行说明。
[0021] 本发明的滤色器基板在氦气气氛中加热至300°C时，由滤色器基板产生的N-甲基 吡咯烷酮（以下简称为NMP)的量相对于滤色器基板的重量为〇. 02~0. 5ppm，通过使用这种 滤色器基板，能够防止在滤色器表面形成的无机阻隔膜的裂纹等缺陷，并且能够抑制在制 成图像显示装置时的暗斑等缺陷。
[0022] 令人震惊的是，通过使NMP的含量在上述范围内，能够防止裂纹、暗斑等缺陷，作 为其原因而考虑如下。即，一般来说，滤色器的着色层为了满足耐溶剂性、耐光性等可靠性， 大多利用固化时的热固化反应，其结果，膜的表面产生残留应力。并且，进而在其表面上形 成氧化硅（SiOx)、氮氧化硅（SiOxNy)等无机阻隔膜时，有时因其残留应力而产生裂纹等。
[0023] 但是，可预测：由于本发明的滤色器基板中适度地包含NMP，残留应力得以缓和， 其结果，无机阻隔膜的裂纹的发生受到抑制。可以认为这种效果是因为相对于滤色器基板 包含某种程度量的NMP而表现出的，具体而言发现：从在氦气气氛中加热至300°C时的滤色 器基板中产生的NMP的量相对于滤色器基板的重量为〇. 〇2ppm以上即可。
[0024] 另一方面，已知的是，在图像显示装置、特别优选具备有机电致发光（EL)元件的 有机EL显示器的情况下，由于源自滤色器或绝缘膜的水分、二氧化碳气体、一氧化碳气体、 有机物的分解气体等而导致的脱气，元件自身会劣化。关于NMP，可以认为其分子量略大且 呈现化学稳定的结构，因此促进劣化的影响比较轻微，但确认了其含量过量时，会对有机EL 显示器造成不良影响。具体而言发现：从在氦气气氛中加热至300°C时的滤色器基板中产 生的NMP的量相对于滤色器基板的重量为0. 5ppm以下即可。
[0025] 即发现：作为适合于有机EL显示器组合的滤色器基板，从在氦气气氛中加热 至300°C时的滤色器基板中产生的NMP的量相对于滤色器基板的重量为0. 02~0. 5ppm， 从而得到了本发明。从在氦气气氛中加热至300°C时的滤色器基板中产生的NMP的量为 0. 02~0. 5ppm时，能够获得对于得到无机阻隔膜有效地作用、没有黑点和白点等缺陷、鲜明 且对比度优异的显示器而言适合的滤色器基板。使用了 NMP的产生量少于0. 02ppm的滤 色器基板的显示器可观察到大量缺陷、显示性能差，故不优选，使用了 NMP的产生量多于 0. 5ppm的滤色器基板的显示器由于有机EL元件的劣化而鲜明度、对比度差，故不优选。
[0026] 作为这种NMP的产生量的测定方法，可以使用升温脱离-质谱分析法，例如准备切 断成10mmX 20mm左右的滤色器基板，在氦气气氛下、在50mL/分钟的氦流气氛下，测定在以 10°C /分钟的升温速度从室温（25°C )升温至300°C (共计27. 5分钟)的条件下产生的气体 量，从而能够以质量数相当于NMP分子量的99的峰的形式进行观测。
[0027] 需要说明的是，通常滤色器基板是指除了在中央附近1个部分制作与透明基板上 的液晶面板尺寸相符的图案之外，还有在1块透明基板内在多个部位制作6倒角（6面取 >9 )、8倒角（8面取>9 )等的情况，关于从本发明的滤色器基板产生的NMP的量，可以通过将 制作有图案的基板内的任意部位切断来测定，通过该产生量落入上述范围而可以作为从滤 色器基板产生的NMP的量来估算。切断未制作图案的面外以将其排除。此处提及的面外是 指未形成黑色矩阵、着色层等的区域，即使具有基板编号、其它校准标记等，在制成图像显 示装置时未进入显示区的区域均视作面外。另外，为了消除测定带来的偏差，相对于滤色器 基板的面垂直地进行切断，使用10个以上10mmX 20mm左右的断片来测定。
[0028] 这样操作而测得的由在氦气气氛中加热至300°C时的滤色器基板产生的NMP的量 相对于滤色器基板的重量为〇· 02、· 5ppm是必须的，更优选为0· 04、· 4ppm。
[0029] 另外，本发明的滤色器基板在氦气气氛中加热至300°C时，由滤色器基板产 生的NMP的量相对于滤色器基板的单位面积优选为0.003~0.09μg/ Cm2、更优选为 0. 007~0. 07 μ g/cm2。通过制成这样的范围，能够抑制无机阻隔膜的裂纹等缺陷的发生、获 得显示性能优异的滤色器基板。
[0030] 可以通过与测定NMP的产生量相同的方法来定量滤色器基板的水分的产生量，能 够以相当于水的分子量的18的峰的形式进行观测。在氦气气氛中加热至300°C时由滤色器 基板产生的水分的量相对于滤色器基板的重量优选为l~20ppm、更优选为2~10ppm。水分的 产生量少于lppm时，存在NMP的产生量过少的倾向，故不优选，而多于20ppm时，存在NMP 的产生量过多的倾向。
[0031] 进而，可以利用相同的方法来定量滤色器基板的其他脱气产生量，可以通过从脱 气成分总体的量减去相当于分子量99的NMP产生量和分子量18的水分产生量来求得。在 氦气气氛中加热至300°C时由滤色器基板产生的其它脱气的量相对于滤色器基板的重量优 选为0· l~10ppm、更优选为0· 3飞ppm。其它脱气产生量少于0· lppm时，存在NMP的产生量 过少的倾向，故不优选，而多于lOppm时，不仅存在NMP的产生量过多的倾向，还担心其自身 对有机EL元件、进而图像显示装置的性能产生不良影响，故不优选。
[0032] 本发明的发明点在于，通过使NMP在上述范围内，能够实现鲜明且对比度高、具有 优异显示性能的有机EL显示器，滤色器基板即使包含其它溶剂也不会表现出这样的特异 效果。考虑这是因为沸点为204°C的NMP具有对于抑制由应力缓和导致的裂纹而言适度的 沸点，进而推测是因为：其作为溶剂自身的化学结构而具有闭环结构、热稳定性高、难以产 生分解气体。认可沸点过低过高均无法期待这种显著的效果，另外，即使仅使用不具有闭环 结构的其它溶剂、具有酯骨架之类的内酯系溶剂，也由于热稳定性差而无法发挥上述那样 的效果，在氦气气氛中加热至300°C时由滤色器基板产生的NMP的量相对于滤色器基板的 重量为0· 02、· 5ppm是重要的，更优选为0· 04、· 4ppm。
[0033] 需要说明的是，本发明中提及的滤色器基板是指具备在至少透射或反射光时能够 以颜色的形式进行识别的着色层的基板，一般来说，具备红（R)、绿（G)、蓝（B)这三种颜色 的着色层。除了着色层之外，还可以具有黑色矩阵或TFT电路、平坦化膜、透明电极、以及根 据需要的其它有机物部件、无机物部件、RGB以外的着色层，在已经组入显示器的情况下，也 可以将有机EL元件与滤色器基板拆卸后再测定NMP的产生量。难以拆卸时，也可以将有机 EL元件与滤色器基板视作一体而直接测定NMP的产生量，以完全没有从有机EL元件产生 NMP的形式进行计算来求出。
[0034] 接着，针对本发明的滤色器基板的构成进行叙述。
[0035] 本发明的滤色器基板至少具有着色层。
[0036] 作为滤色器基板中使用的透明基板没有特别限定，可以使用钠玻璃、无碱玻璃、硼 硅酸玻璃、石英玻璃等玻璃；塑料膜、片等。这些透明基板之中，使用无碱玻璃时杂质的溶出 少、可靠性高，故而优选。关于透明基板的厚度，没有特别限定，优选为〇. 〇1~3_、更优选为 0.1~0. 8mm。薄于0.01mm时，作为支撑体而缺乏强度，厚于3mm时，图像显示装置变重。另 夕卜，透明基板上也可以根据需要预先形成黑色矩阵、TFT电路等。
[0037] 作为形成着色层的方法，可以使用染色法、电沉积法、印刷法、颜料分散法等公知 的方法，其中优选为颜料分散法。作为颜料分散法，可以是如下的非感光聚酰亚胺法：涂布 使颜料等着色剂分散于非感光聚酰亚胺树脂而成的着色糊剂后，层叠涂布正型光致抗蚀剂 或负型光致抗蚀剂，经由曝光、显影而进行图案形成；也可以使用使颜料分散于包含粘结剂 树脂和光聚合引发剂的溶液而成的感光彩色抗蚀剂，优选使用能够高精细加工的非感光聚 酰亚胺法。
[0038] 作为非感光聚酰亚胺法中使用的着色层，可以使用至少包含着色剂、聚酰亚胺树 脂和/或聚酰亚胺前体、溶剂的着色糊剂。
[0039] 作为着色糊剂中使用的着色剂，可以使用染料、有机颜料、无机颜料等，从耐热性、 透明性的方面出发，优选为有机颜料。其中，优选为透明性高、耐光性、耐热性、耐化学试剂 性优异的着色剂。用颜色指数（CI)编码来表示代表性有机颜料的具体例时，可优选使用以 下的颜料，均不限定这些。
[0040] 作为黄色颜料的例子，可使用颜料黄（以下简称为PY)12、13、17、20、24、83、86、93、 95、109、110、117、125、129、137、138、139、147、148、150、153、154、166、168、180、185 等。
[0041] 另外，作为橙色颜料的例子，可使用颜料橙13、36、38、43、51、55、59、61、64、65、71 等。
[0042] 另外，作为红色颜料的例子，可使用颜料红（以下简称为PR) 9、48、97、122、123、 144、149、166、168、177、179、180、192、209、215、216、217、220、223、224、226、227、228、240、 254 等。
[0043] 另外，作为紫色颜料的例子，可使用颜料紫19、23、29、30、32、37、40、50等。
[0044] 另外，作为蓝色颜料的例子，可使用颜料蓝（以下简称为ΡΒ) 15、15:3、15:4、15:6、 22、60、64、80 等。
[0045] 另外，作为绿色颜料的例子，可使用颜料绿（以下简称为PG) 7、10、36、58等。
[0046] 这些颜料根据需要还可以进行松香处理、酸性处理、碱性处理等表面处理。
[0047] 上述颜料可以根据目标色调通过要使用的有机EL元件的色调来适当调整。作为 有机EL元件，可以是发出白色光的元件，也可以组合RGB的各个发光元件，若考虑到能够以 低成本来制造，优选使用发出白色光的有机EL元件。
[0048] 作为与发出白色光的有机EL元件组合时的颜料的一例，优选的是，以R (红）的情 况为例，通过PR-254与PR-177的组合、PR-254与PY-138的组合、PR-254与PY-139的组合、 PR-254与PR-150的组合等来调整色度；在G (绿）的情况下，通过选自PG-7、PG-36、PG-58 中的绿色颜料与选自PY-138、PY-139、PY-150中的黄色颜料组合等来调整色度；在B (蓝） 的情况下，将PB15:3、PB15:6与PV23等组合来调色，不限定于此。
[0049] 作为着色糊剂中使用的树脂，可以使用丙烯酸系、环氧系、有机硅系等透明树脂， 从涂膜的耐热性、耐光性、耐溶剂性来看，优选使用聚酰亚胺树脂。此处，聚酰亚胺树脂是 指：除了具有完全闭环结构的聚酰亚胺树脂以外，还包括具有完全闭环结构的聚酰亚胺树 脂的前体即聚酰胺酸树脂和聚酰胺酸树脂部分闭环而成的聚酰亚胺树脂。
[0050] 聚酰亚胺树脂可以通过使四羧酸二酐与二胺反应而得到。
[0051] 聚酰亚胺树脂的合成中，作为四羧酸二酐，例如可以使用脂肪族系或脂环式系的 四羧酸二酐，作为其具体例，可列举出1，2, 3, 4-环丁烷四羧酸二酐、1，2, 3, 4-环戊烷四羧 酸二酐、1，2, 3, 5-环戊烷四羧酸二酐、1，2, 4, 5-双环己烯四羧酸二酐、1，2, 4, 5-环己烷 四羧酸二酐、1，3, 3a，4, 5, 9b-六氢-5-(四氢-2, 5-二氧代-3-呋喃基）-萘[1，2-C]呋 喃-1，3-二酮等。另外，使用芳香族系的四羧酸二酐时，能够获得可转换成耐热性良好的膜 的聚酰亚胺树脂，作为其具体例，可列举出3, 3'，4, 4' -二苯甲酮四羧酸二酐、均苯四酸二 酐、3, 4, 9, 10-茈四羧酸二酐、3, 3'，4, 4'-二苯砜四羧酸二酐、4, 4'-氧杂二邻苯二甲酸酐、 3, 3'，4, 4' -联苯四羧酸二酐、1，2, 5, 6-萘四羧酸二酐、3, 3"，4, 4"-对三联苯四羧酸二酐、 3, 3"，4, 4" -间三联苯四羧酸二酐。另外，使用氟系的四羧酸二酐时，能够获得可转换成短 波长区域下的透明性良好的膜的聚酰亚胺树脂，作为其具体例，可列举出4, 4'-(六氟异丙 叉基）二邻苯二甲酸酐等。需要说明的是，本发明不限定于这些，四羧酸二酐可以使用1种 或2种以上。
[0052] 另外，作为二胺，例如可以使用脂肪族系或脂环式系的二胺，作为其具体的例子， 可列举出1，3-二氨基环己烷、1，4-二氨基环己烷、4, 4' -二氨基-3, 3' -二甲基二环己 基甲烷、4, 4' -二氨基-3, 3' -二甲基二环己烷等。另外，使用芳香族系的二胺时，能够 获得可转换成耐热性良好的膜的聚酰亚胺树脂，作为其具体例，可列举出4, 4' -二氨基 二苯基醚、3, 4' -二氨基二苯基醚、4, 4' -二氨基二苯基甲烷、3, 3' -二氨基二苯基甲烷、 4, 4' -二氨基二苯基砜、3, 3' -二氨基二苯基砜、4, 4' -二氨基二苯基硫化物、间苯二胺、对 苯二胺、2, 4-二氨基甲苯、2, 5-二氨基甲苯、2, 6-二氨基甲苯、联苯胺、3, 3' -二甲基联苯 胺、3, 3' -二甲氧基联苯胺、邻联甲苯胺、4, 4" -二氨基三联苯、1，5-二氨基萘、3, 3' -二甲 基-4, 4' -二氛基二苯基甲烧、4, 4' -双（4_氛基苯氧基）联苯、2, 2_双[4_ (4_氛基苯氧 基）苯基]丙烷、双[4- (4-氨基苯氧基）苯基]醚、双[4- (4-氨基苯氧基）苯基]砜、双 [4- (3-氨基苯氧基）苯基]砜等。另外，使用氟系的二胺时，能够获得可转换成短波长区 域下的透明性良好的膜的聚酰亚胺树脂，作为其具体例，可列举出2, 2-双[4- (4-氨基苯 氧基）苯基]7K氣丙烧等。
[0053] 另外，作为二胺的一部分而使用硅氧烷二胺时，能够使其与基板的粘接性良好。硅 氧烷二胺通常使用全部二胺中的1~20摩尔％的量。硅氧烷二胺的量过少时，发挥不出提高 粘接性的效果，而过多时，耐热性会降低。作为硅氧烷二胺的具体例，可列举出双-3_(氨基 丙基）四甲基硅氧烷等。本发明不限定于此，二胺可以使用1种或2种以上。
[0054] 聚酰亚胺树脂的合成通常通过在极性有机溶剂中将四羧酸二酐与二胺混合并使 其反应来进行。此时，通过二胺与四羧酸二酐的混合比，能够调节所得聚酰亚胺树脂的聚合 度。
[0055] 除此之外，为了获得聚酰亚胺树脂而存在以下各种方法：使四羧酸二氯化物与二 胺在极性有机溶剂中发生反应，其后去除盐酸和溶剂，从而获得聚酰亚胺树脂等。
[0056] 这些聚酰亚胺树脂之中，酸二酐和二胺均包含芳香族结构时，耐热性优异，故而优 选，进而，更优选为具有下述通式（1)表示的酰亚胺结构、下述通式（2)表示的酰胺酸结构、 下述通式（3)表示的部分酰亚胺闭环而成的结构中的任一种的芳香族聚酰亚胺树脂。 Htii
【权利要求】
1. 滤色器基板，其特征在于，其在具备有机电致发光元件的图像显示装置中使用，具有 红、绿、蓝的各着色层以及无机阻隔膜，该滤色器基板在氦气氛中加热至300°C时，由滤色器 基板产生的N-甲基吡咯烷酮的量相对于滤色器基板的重量为0. 02~0. 5ppm。
2. 根据权利要求1所述的滤色器基板，其中，该红、绿、蓝的各着色层中使用的树脂分 别为聚酰亚胺树脂。
3. 滤色器基板的制造方法，其为制造权利要求1或2所述的滤色器基板的方法，其特 征在于，具备利用至少包含着色剂、树脂、溶剂的着色糊剂来形成红、绿、蓝的各着色层的工 序，至少1个颜色的着色糊剂中包含ΚΓ95质量％的N-甲基吡咯烷酮作为溶剂。
4. 根据权利要求3所述的滤色器基板的制造方法，其中，至少1个颜色的着色糊剂中包 含3(Γ90质量％的N-甲基吡咯烷酮和5~20质量％的沸点为17(T210°C的溶剂作为溶剂。
5. 根据权利要求3或4所述的滤色器基板的制造方法，其具备热处理工序，最大热处理 温度为 20(T270°C。
6. 图像显示装置，其特征在于，其至少具备有机电致发光元件和权利要求1或2所述的 滤色器基板。
【文档编号】H05B33/12GK104303081SQ201380019735
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2013年4月8日 优先权日:2012年4月13日
【发明者】西山雅仁, 川边宪一, 长濑亮, 野中晴支, 吉冈正裕 申请人:东丽株式会社