JP2002184576A

JP2002184576A - 色変換フィルタ基板、および色変換フィルタ基板を具備する色変換カラーディスプレイ

Info

Publication number: JP2002184576A
Application number: JP2000382586A
Authority: JP
Inventors: Goji Kawaguchi; 剛司川口; Yotaro Shiraishi; 洋太郎白石; Yukinori Kawamura; 幸則河村
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2000-12-15
Filing date: 2000-12-15
Publication date: 2002-06-28

Abstract

(57)【要約】【課題】駆動による機能低下を抑制した色変換フィル
タ層および色変換フィルタ基板を提供、および長期にわ
たって安定した発光特性を維持するカラー有機ＥＬディ
スプレイの提供。【解決手段】透明な支持基板と、該支持基板上に配置
され蛍光色素を含有する樹脂膜を所望のパターンに形成
してなる単一または複数種類の色変換フィルタ層と、該
色変換フィルタ層を被覆するガスバリア層とを少なくと
も備え、色変換フィルタ層は、該色変換フィルタを形成
する樹脂に対して相分離する化合物が添加されたもので
あることを特徴とする色変換フィルタ基板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高精細で、耐環境
性および生産性に優れ、携帯端末機および産業用計測器
の表示などに広範囲の応用可能性を有する、色変換フィ
ルタ基板および該色変換フィルタ基板を具備する有機多
色発光表示素子（ディスプレイ）に関する。特に、本発
明は、色変換方式を用いた多色発光ディスプレイに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、情報通信の高速化と応用範囲の拡
大とが急速に進んでいる。この中で、表示デバイスに
は、「美・軽・薄・優」が求められると同時に、携帯性
や動画表示の要求に対応可能な低消費電力・高速応答性
を有する高精細なフルカラー表示デバイスの考案が広く
なされている。

【０００３】有機エレクトロルミネセンス（以下、有機
ＥＬと称する）素子は、Tangらによる印加電圧１０Ｖ
で、１０００ｃｄ／ｍ²以上の高輝度で発光する積層型
ＥＬ素子の報告（Appl. Phys. Lett., 51, 913 (198
7)）以来、項コントラスト、定電圧駆動、広視野角、高
速応答性など液晶表示素子等に比較して優位な特長を生
かして、「美・軽・薄・優」なフラットパネルディスプ
レイへの応用が期待され、実用化に向けての研究が活発
に行われている。

【０００４】すでに、緑色モノクロ有機ＥＬディスプレ
イ等が製品化されており、高精細のフルカラーディスプ
レイの完成が待たれている。また、ＥＬ素子自体の構成
として、有機低分子の積層体の他に、有機高分子材料を
用いた素子についての検討が進められている。

【０００５】有機ＥＬディスプレイのマルチカラー化ま
たはフルカラー化の方法として、３つの方法が検討され
ている。第１の方法は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）
の３原色の発光体をマトリクス上に分離配置し、それぞ
れ発光させる方法である。特開昭５７−１５７４８７号
公報、特開昭５８−１４７９８９号公報、および特開平
３−２１４５９３号公報などを参照されたい。この方法
は、ＲＧＢの３種の発光材料をマトリクス上に高精細に
配置しなくてはならないため、技術的に困難であり、か
つ安価で製造することはさらに困難である。加えて、３
種の発光材料の輝度変化特性および駆動条件がそれぞれ
異なるために、長期間にわたって色再現性を確保するこ
とが困難である等の欠点を有する。

【０００６】第２の方法として、白色で発光するバック
ライトにカラーフィルターを用いＲＧＢの３原色を透過
させる方法が提案されている。特開平１−３１５９８８
号公報、特開平２−２７３４９６号公報、特開平３−１
９４８８５号公報等を参照されたい。この方法におい
て、充分な輝度のＲＧＢ光を得るために必要なバックラ
イトに用いる、長寿命かつ高輝度の白色発光の有機ＥＬ
発光素子を得ることは技術的に高度に困難な課題であ
り、未だ得られていないのが実状である。

【０００７】第３の方法として、発光体の発光を平面的
に分離配置した蛍光体に吸収させ、それぞれの蛍光体か
ら多色の蛍光を発光させる方法が開示されている。特開
平３−１５２８９７号公報および特開平５−２５８８６
０号公報等を参照されたい。蛍光体を用いて、ある発光
体から多色の蛍光を発光させる方法は、ＣＲＴ、プラズ
マディスプレイらの応用に実績を有している。この方法
は、輝度の高い発光素子を光源に適用できる利点を有
し、たとえば、青色光を緑色光および赤色光に波長変換
する色変換方式が提案されている。特開平３−１５２８
９７号公報、特開平８−２８６０３３号公報、特開平９
−２０８９４４号公報等を参照されたい。ここで、蛍光
色素を含む色変換膜を高精細にパターニングすれば、フ
ルカラーの発光型ディスプレイの構築が可能となる。パ
ターニングの方法としては、（１）無機蛍光体の場合と
同様に、蛍光色素を液状のレジスト（光反応性ポリマ
ー）中に分散させ、これをスピンコート法などで成膜し
た後、フォトリソグラフィー法でパターニングする方法
（特開平５−１９８９２１号公報および特開平５−２５
８８６０号公報）、あるいは（２）塩基性のバインダー
に蛍光色素または蛍光顔料を分散させ、これを酸性水溶
液でエッチングする方法（特開平９−２０８９４４号公
報）などを挙げることができる。これらの方法は、従来
から知られている湿式の大量生産が可能な設備を応用す
ることが可能であり、安価に生産できる可能性を有す
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】カラーディスプレイと
しての実用に関して重要な課題は、高精細なカラー表示
機能を有することとともに、長期間にわたる安定性（色
再現性を含む）を有することである（たとえば、機能材
料、第１８巻、第２号、９６頁を参照されたい）。しか
しながら、カラー有機ＥＬディスプレイには、一定期間
の駆動後の電流−輝度特性の低下および色再現性の低下
など、解決しなければならない課題が存在している。

【０００９】前述の色変換方式の場合には、有機ＥＬ素
子自身の発光特性の低下に加えて、色変換フィルタ層の
機能低下を防止する必要がある。色変換フィルタ層の機
能低下は、含有される蛍光色素の分解による退色あるい
は系中における消光によって生じる。この光退色過程
は、色素自身の分子構造だけではなく、基質（マトリク
ス樹脂）の性質、添加剤の性質等の外的な条件にも依存
して決定される複雑な系である。その素過程として、酸
化反応、還元反応、異性化反応、および二量化反応等を
挙げることができる。

【００１０】レジスト中に蛍光色素を分散させてなる色
変換フィルタ層における機能低下を例として、さらに考
察する。蛍光色素は、レジスト中に残存する光重合剤お
よび／または熱硬化剤（重合開始剤）から発生するラジ
カルの攻撃、あるいは反応性多官能モノマーおよびオリ
ゴマーから発生する成長ラジカルの攻撃によって、分解
または消光することが知られている。また、一重項酸素
やヒドロキシルラジカルをはじめとする活性酸素によっ
ても分解または消光することが言われている。染色工
業、第３３巻、第５号、２１８頁を参照されたい。これ
らの反応は、色変換フィルタ層をパターニングする際だ
けではなく、有機ＥＬ素子の発光による蛍光色素の励起
によっても発生し得る。したがって、有機ＥＬディスプ
レイを駆動することに伴い、蛍光色素の分解または消光
が発生し、色変換機能の低下が進行することが考えられ
る。

【００１１】上記に記載されるような長期にわたって安
定な発光特性を得るためには、色変換フィルタ層の機能
低下を充分に抑えることが必要である。本発明は、この
問題に鑑みてなされたものであり、駆動による機能低下
を抑制した色変換フィルタ層および色変換フィルタ基板
を提供し、長期にわたって安定した発光特性を維持する
カラー有機ＥＬディスプレイの提供を実現することを目
的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、有機ＥＬ
素子の駆動時において色変換フィルタ層内で発生するラ
ジカル種が、蛍光色素の分解または退色の重要な要因で
あると考え、ラジカル種の発生を抑制する添加剤につい
て鋭意検討を重ねた結果、色変換フィルタ層内で相分離
する化合物を添加することにより、色変換フィルタ層を
ミクロに分離された２つ以上の相とすることが、色変換
フィルタ層の特性低下を抑制することを見いだした。

【００１３】また、さらに、蛍光色素に対するラジカル
種の攻撃を抑制する添加剤について鋭意検討を重ねた結
果、下記一般式（Ｉ）の構造を分子内に有するヒンダー
ドアミン系化合物の添加が、色変換フィルタ層の機能低
下を抑制する効果を有することを見いだした。

【００１４】

【化３】

【００１５】（式中、Ｒ¹〜Ｒ⁶は、それぞれＣ、Ｈ、Ｓ
ｉ、Ｏ、Ｎ、Ｐ、Ｓ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｆの単独あるいはこ
れらの組合せからなる有機基である）本発明によれば、上記一般式（Ｉ）のヒンダードアミン
系化合物の少なくとも１種以上を、色変換フィルタ層の
重量を基準として、０．０１〜１０．００質量％添加す
ることによって、色変換フィルタ層の機能（特性）低下
を抑制することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】Ａ．色変換フィルタ基板本発明の色変換フィルタ基板の一例を、図１に示す。図
１において、支持基板１上に、赤色変換フィルタ層２、
緑色変換フィルタ層３、青色変換フィルタ層４がそれぞ
れ所定のパターンを有して形成されている。後述のよう
に、緑色変換フィルタ層３は緑色フィルタ層であっても
よい。また、青色変換フィルタ層４は、好ましくは青色
フィルタ層である。これらの変換フィルタ層を覆って、
ガスバリア層６が形成されており、その上平面は平坦で
ある。なお、本明細書および図面において、同一の機能
部分を同一の符号にて示した。以下、各層について詳細
に述べる。

【００１７】１．色変換フィルタ層１）有機蛍光色素本発明において、有機蛍光色素は、発光体から発せられ
る近紫外領域ないし可視領域の光、特に青色ないし青緑
色領域の光を吸収して異なる波長の可視光を蛍光として
発光するものである。好ましくは、少なくとも赤色領域
の蛍光を発する蛍光色素の１種類以上を用い、さらに緑
色領域の蛍光を発する蛍光色素の１種類以上と組み合わ
せてもよい。

【００１８】すなわち、光源として青色ないし青緑色領
域の光を発光する有機発光素子を用いる場合、該素子か
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。したがって、該素子
からの青色ないし青緑色領域の光を、蛍光色素によって
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。

【００１９】一方、緑色領域の光は、赤色領域の光と同
様に、該素子からの光を別の有機蛍光色素によって緑色
領域の光に変換させて出力してもよい。あるいはまた、
該素子の発光が緑色領域の光を十分に含むならば、該素
子からの光を単に緑色フィルタを通して出力してもよ
い。

【００２０】さらに、青色領域の光に関しては、有機発
光素子の光を蛍光色素を用いて変換させて出力させても
よいが、しかしより好ましくは有機発光素子の光を単な
る青色フィルタに通して出力させる。

【００２１】発光体から発する青色から青緑色領域の光
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】発光体から発する青色ないし青緑色領域の
光を吸収して、緑色領域の蛍光を発する蛍光色素として
は、例えば３−（２’−ベンゾチアゾリル）−７−ジエ
チルアミノクマリン（クマリン６）、３−（２’−ベン
ゾイミダゾリル）−７−Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノクマリ
ン（クマリン７）、３−（２’−Ｎ−メチルベンゾイミ
ダゾリル）−７−Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノクマリン（ク
マリン３０）、２，３，５，６−１Ｈ，４Ｈ−テトラヒ
ドロ−８−トリフルオロメチルキノリジン（９，９ａ，
１−ｇｈ）クマリン（クマリン１５３）などのクマリン
系色素、あるいはクマリン色素系染料であるベーシック
イエロー５１、さらにはソルベントイエロー１１、ソル
ベントイエロー１１６などのナフタルイミド系色素など
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。

【００２３】なお、本発明に用いる有機蛍光色素を、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
アナミン樹脂及びこれらの樹脂混合物などに予め練り込
んで顔料化して、有機蛍光顔料としてもよい。また、こ
れらの有機蛍光色素や有機蛍光顔料（本明細書中で、前
記２つを合わせて有機蛍光色素と総称する）は単独で用
いてもよく、蛍光の色相を調整するために２種以上を組
み合わせて用いてもよい。

【００２４】本発明に用いる有機蛍光色素は、色変換フ
ィルタ層に対して、該色変換フィルタ層の重量を基準と
して０．０１〜５重量％、より好ましくは０．１〜２重
量％含有される。もし有機蛍光色素の含有量が０．０１
重量％未満ならば、十分な波長変換を行うことができ
ず、あるいは含有量が５％を越えるならば、濃度消光等
の効果により色変換効率の低下をもたらす。

【００２５】２）マトリクス樹脂次に、本発明の色変換フィルタ層に用いられるマトリク
ス樹脂は、光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂（レジ
スト）を、光および／または熱処理して、ラジカル種ま
たはイオン種を発生させて重合または架橋させ、不溶不
融化させたものである。マトリクス樹脂は、本発明の色
変換フィルタ層を形成するための樹脂である。また、色
変換フィルタ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。

【００２６】具体的には、光硬化性または光熱併用型硬
化性樹脂は、（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、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が、高精細なパターニング
が可能であること、および耐溶剤性、耐熱性等の信頼性
が高いことによって好ましい。前述したように、光硬化
性または光熱併用型硬化性樹脂に光および／または熱を
作用させて、マトリクス樹脂を形成する。

【００２７】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。本発明の蛍光変換フィルタ層におい
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。

【００２８】マトリクス樹脂は、光硬化性または光熱併
用型硬化性樹脂、有機蛍光色素および添加剤（後述）を
含有する溶液または分散液を、支持基板上に塗布して樹
脂の層を形成し、そして所望される部分の光硬化性また
は光熱併用型硬化性樹脂を露光することにより重合させ
て形成される。所望される部分に露光を行って光硬化性
または光熱併用型硬化性樹脂を不溶化させた後に、パタ
ーニングを行う。該パターニングは、未露光部分の樹脂
を溶解または分散させる有機溶媒またはアルカリ溶液を
用いて除去するなどの、慣用の方法によって実施するこ
とができる。

【００２９】３）添加剤本発明における添加剤とは、色変換フィルタ層を形成す
るマトリクス樹脂中に添加された際に、相分離する低分
子化合物または高分子化合物である。その添加により色
変換フィルタ層中に相分離を発生させる。色変換フィル
タ層を２つ以上のミクロに分離された相とすることによ
り、蛍光色素に対する活性酸素の攻撃を有効に防止する
ことができ、その結果として色変換フィルタ層の特性低
下を防止することができる。本発明における添加剤は、
マトリクス樹脂中において相分離を発生させるだけでな
く、光安定剤としての機能を有することが好ましい。本
発明における好ましい添加剤は、下記一般式（Ｉ）の構
造を分子内に有するヒンダードアミン系の化合物を含
む。

【００３０】

【化４】

【００３１】ここで、Ｒ¹〜Ｒ⁶は、それぞれ独立的に、
Ｃ、Ｈ、Ｓｉ、Ｏ、Ｎ、Ｐ、Ｓ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｆの単独
あるいはこれらの組合せからなる基である。

【００３２】ここで、Ｎ置換基であるＲ¹として好まし
いものは、Ｈ、置換または無置換のアルキル基、アリー
ル基、アルコキシ基、アリールオキシ基を含む。特に好
ましいものは、Ｈ、メチル、エチル、プロピルのような
低級（Ｃ₁〜Ｃ₁₀）アルキル基、あるいはメトキシ、エ
トキシ、プロポキシ、オクチルオキシのような低級（Ｃ
₁〜Ｃ₁₀）アルコキシ基である。あるいはまた、Ｒ¹が、
アルコール、酸、エステル、イソシアナートなどのよう
な縮合可能な置換基を有して、架橋基を介してまたは介
さないでＲ⁶と結合して、別の一般式（Ｉ）のピペリジ
ン部分を、１つまたは複数連結するような構造を形成し
てもよい。

【００３３】また、一般式（Ｉ）のピペリジン部分の２
位および６位置換基であるＲ²、Ｒ³、Ｒ⁴、Ｒ⁵は、同一
であっても異なってもよく、好ましくは、置換または無
置換のアルキル基、アリール基、アラルキル基、シリル
基を含む。特に好ましくは、メチル、エチル、プロピル
のような低級アルキル基、フェニル基、ベンジル基等で
ある。

【００３４】さらに、一般式（Ｉ）のピペリジン部分の
４位置換基であるＲ⁶は、好ましくは、置換または無置
換のアルコキシ基、アミノ基、カルボニルオキシ、カル
ボニルアミノ基等を含む。特に好ましくは、Ｒ⁶は、１
つまたは複数のアルコキシ基、アミノ基、オキシカルボ
ニル基、アミノカルボニル基等をさらに有して、それら
置換基を介して、別の一般式（Ｉ）のピペリジン部分
を、１つまたは複数連結するような構造を形成してもよ
い（その場合に、Ｒ⁶は、それぞれのピペリジン環の４
位に結合する）。Ｒ⁶を用いて複数のピペリジン部分を
連結することは、本発明の添加剤の分子量を増大させて
揮発性を低下させることにおいて、およびラジカル捕捉
部位の濃度を増大させることにおいて有効である。

【００３５】Ｒ⁶は、その構造中に、ヒンダードフェノ
ール等のラジカル捕捉機能を有する部分、あるいはベン
ゾトリアゾール、トリアジン等の紫外線吸収機能を有す
る部分を含むことができる。

【００３６】なお、Ｒ¹〜Ｒ⁶の前述の定義において、
「置換された」とは、Ｓ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｆで置換される
こと、およびＣ、Ｈ、Ｓｉ、Ｏ、Ｎ、Ｐ、Ｓ、Ｃｌ、Ｂ
ｒ、Ｆの組合せからなる有機基で置換されることを意味
する。該有機基としては、たとえば、ＲＯ−、ＲＣ
（Ｏ）−、ＲＯＣ（Ｏ）−、ＲＲ’Ｎ−、ＲＲ’ＮＣ
（Ｏ）−、ＲＳ−、ＲＳＯ−、ＲＳ（Ｏ）−、ＲＳ
（Ｏ）Ｏ−、ＲＯＳ（Ｏ）−、ＲＯＳ（Ｏ）Ｏ−、ＲＳ
Ｏ₂−、ＲＯＳＯ₂−、ＲＯＳＯ₂Ｏ−、ＲＳＣ（Ｏ）
−、ＲＣ（Ｏ）Ｏ−、ＲＣ（Ｏ）ＮＲ’−、ＲＣ（Ｏ）
Ｓ−、ＲＲ’Ｐ−、ＲＲ’Ｐ（Ｏ）−ＲＯ（Ｒ’Ｏ）Ｐ
−、ＲＯ（Ｒ’Ｏ）Ｐ（Ｏ）−、およびＲＲ’Ｒ”Ｓｉ
−（式中、Ｒ、Ｒ’およびＲ”は、化学的に許容される
任意の基である）を挙げることができるが、これらに制
限されるものではない。

【００３７】以下に、一般式（Ｉ）で示される低分子量
のヒンダードアミン系化合物の具体例を（Ｉ）−１から
（Ｉ）−６に示すが、本発明で用いることができるヒン
ダードアミン系化合物はこれらに限定されるものではな
い。

【００３８】

【化５】

【００３９】

【化６】

【００４０】上記に、本発明の添加剤として用いること
ができる低分子量ヒンダードアミン系化合物を示した。
しかし、色変換フィルタ層すなわちマトリクス樹脂中で
ミクロ相分離を発生させるものであれば、高分子量化合
物もまた使用可能である。以下に、一般式（Ｉ）で示さ
れる高分子量のヒンダードアミン系化合物の具体例を
（Ｉ）−７および（Ｉ）−８に示すが、本発明で用いる
ことができるヒンダードアミン系化合物はこれらに限定
されるものではない。

【００４１】

【化７】

【００４２】これらヒンダードアミン系化合物は、光あ
るいは熱によって発生するラジカルを捕捉するために、
プラスチックの光安定剤としてよく用いられている。ヒ
ンダードアミン系化合物は、熱および光に対して安定で
あり、また樹脂を着色しないといった優れた特徴を有し
ており、色変換フィルタ層に対する添加剤として適して
いる。

【００４３】ただし、ヒンダードアミン系化合物の多く
は塩基性を示す。したがって、色変換フィルタ層中に、
たとえばポリカーボネートなどのような塩基に弱い樹脂
を添加する場合、あるいは他に酸性の化合物を含有する
場合には、注意が必要である。このような場合には、Ｒ
₁として、メチルのようなアルキル基またはアルコキシ
基を用いることが好ましい。

【００４４】また、ヒンダードアミン系化合物以外に、
ベンゾエート系あるいはＮｉ系の光安定剤を併用するこ
とができる。特に、ベンゾエート系安定剤は、ヒンダー
ドアミン系化合物との相乗効果が大きいことが知られて
いる。

【００４５】本発明に用いられる添加剤は、色変換フィ
ルタ層の重量を基準として、０．０１〜１０．００質量
％、より好ましくは０．１０〜３．００質量％の量で用
いられる。含有量が０．０１質量％未満ならば、充分に
相分離が発生しないためにラジカルの捕捉を充分に行う
ことができず、蛍光色素の分解または消光を抑制するこ
とができない。また、含有量が１０．００質量％を越え
る場合には、色変換フィルタ層のパターニング性能に悪
影響を及ぼし、高精細な膜を形成することが困難とな
る。あるいはまた、色変換フィルタ層の機械的強度を低
下させるおそれがある。

【００４６】２．ガスバリア層６ガスバリア層の材料として好ましいものは、可視域にお
ける透明性が高く（４００〜７００ｎｍの範囲で透過率
５０％以上）、Ｔｇが１００℃以上であり、２Ｈの鉛筆
硬度以上の表面硬度を有し、色変換フィルタ上に平滑に
塗膜を形成することができ、および色変換フィルタの機
能を低下させない材料である。そのような材料は、たと
えば、イミド変性シリコーン樹脂（特開平５−１３４１
１２号公報、特開平７−２１８７１７号公報、特開平７
−３０６３１１号公報等参照）、アクリル、ポリイミ
ド、シリコーン樹脂等中に無機金属化合物（ＴｉＯ、Ａ
ｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂等）を分散したもの（特開平５−１１
９３０６号公報、特開平７−１０４１１４号公報等参
照）を含む。紫外線硬化型樹脂としては、エポキシ変性
アクリレート樹脂（特開平７−４８４２４号公報参
照）、アクリレートモノマー／オリゴマー／ポリマーの
反応性ビニル基を有する樹脂、レジスト樹脂（特開平６
−３００９１０号公報、特開平７−１２８５１９号公
報、特開平８−２７３３９４号公報、特開平９−３３０
７９３号公報等参照）、フッ素樹脂（特開平５−３６４
７５号公報、特開平９−３３０７９３号公報）等の光硬
化型樹脂および／または熱硬化型樹脂を挙げることがで
きる。あるいはまた、ゾル−ゲル法により形成される無
機化合物（月刊ディスプレイ１９９７年、３巻、７号に
記載、特開平８−２７９３４号公報等）を用いることも
できる。

【００４７】ガスバリア層の形成法には、特に制約はな
く、たとえば、乾式法（スパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ法
等）、あるいは湿式法（スピンコート法、ロールコート
法、キャスト法）等の慣用の手段により形成することが
できる。

【００４８】また、ガスバリア層として、電気絶縁性を
有し、ガスおよび有機溶剤に対するバリア性を有し、可
視域における透明性が高く（４００〜７００ｎｍの範囲
で透過率５０％以上）、該ガスバリア層上への陽極７の
成膜に耐えうる硬度（好ましくは２Ｈ以上の鉛筆硬度）
を有する材料を用いてもよい。たとえば、ＳｉＯ_x、Ｓ
ｉＮ_x、ＳｉＮ_xＯ_y、ＡｌＯ_x、ＴｉＯ_x、ＴａＯ_x、Ｚｎ
Ｏ_x等の無機酸化物あるいは無機窒化物等を使用するこ
とができる。該ガスバリア層の形成方法としては、特に
制約はなく、スパッタ法、ＣＶＤ法、真空蒸着法、ディ
ップ法等の慣用の手法により形成することができる。

【００４９】さらに、ガスバリア層６は、一般式（Ｉ）
の構造を分子内に有するヒンダードアミン系化合物を含
有することができる。ガスバリア層の重量を基準として
０．０１〜１０．００質量％、より好ましくは０．０５
〜１０．００質量％の該ヒンダードアミン系化合物を、
ガスバリア層６に対して添加することができる。

【００５０】上記ガスバリア層６は、単層であってもよ
く、あるいは複数の層が積層されたものであってもよ
い。

【００５１】該ガスバリア層６を、色変換方式有機発光
ディスプレイに適用する際には、考慮しなければならな
い重要な要素がある。すなわち、該ガスバリア層６の膜
厚が表示性能、特に視野角特性に及ぼす影響への配慮で
ある。該色変換方式有機発光ディスプレイにおいて特に
重要な視野角特性とは、ディスプレイに対して見る角度
を変化させた際に生じる色の変化である。

【００５２】ガスバリア層６を厚くしすぎると、有機発
光層で発生した励起光が、該ガスバリア層６を介して存
在する色変換層に届くまでの光路長が長くなる。その結
果、斜め方向から見ると、隣接する別の色の画素への励
起光の漏れ（光学的クロストーク）が発生する。ディス
プレイの表示性能として考えると、該光学的クロストー
クによる隣接色の発光量が、本来の色の発光量に比較し
て十分小さいことが要求される。

【００５３】一方、ガスバリア層６の下に形成される色
変換フィルタ層は、各色についてその厚さが異なる場合
が多い。ガスバリア層６の上に透明電極および有機発光
層を高精細に作成するためには、ガスバリア層６の上表
面は平坦であることが好ましい。

【００５４】３．支持基板本発明の色変換フィルタに用いられる支持基板１は、前
述の色変換フィルタ層によって変換された光に対して透
明であることが必要である。また、支持基板１は、色変
換フィルタ層およびガスバリア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。

【００５５】支持基板１の材料として好ましいものは、
ガラス、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。コーニングガラスが特に好
ましいものである。

【００５６】４．色変換フィルタ基板前述の支持基板１上に、１種または複数種の色変換フィ
ルタ層を所望されるパターンに形成することにより、本
発明の色変換フィルタ基板を作成する。色変換フィルタ
層は、前述の蛍光変換色素およびレジストを含む組成物
を支持基板１上に塗布し、所望されるパターンを形成す
るためのマスクを通して露光され、パターニングされ
て、所望のパターンを有して作成される。色変換フィル
タ層２は、５μｍ以上、好ましくは８〜１５μｍの厚さ
を有する。

【００５７】カラーディスプレイを作成する際には、
赤、緑および青の３種の色変換フィルタ層を形成するこ
とが好ましい。発光体として青色または青緑色を発光す
るものを用いる場合には、前述のように、赤および緑の
色変換フィルタ層と青のフィルタ層とを、あるいは赤の
色変換フィルタ層と緑および青のフィルタ層とを形成す
ることも可能である。

【００５８】色変換フィルタ層およびフィルタ層の所望
されるパターンは、使用される用途に依存する。赤、緑
および青の矩形または円形の区域を１組として、それを
支持基板全面に作成してもよい。あるいはまた、赤、緑
および青の平行するストライプ（所望される幅を有し、
支持基板１の長さに相当する長さを有する区域）を１組
とし、それを支持基板全面に作成してもよい。特定の色
変換フィルタ層を、他の色の色変換フィルタ層よりも多
く（数的および面積的に）配置することもできる。

【００５９】Ｂ．色変換方式有機ＥＬカラーディスプレ
イ本発明の色変換方式カラーディスプレイは、前述の色変
換フィルタ基板と、該フィルタ基板のガスバリア層６上
に設けられた有機ＥＬ発光素子とを備える。すなわち、
該発光素子から発せられる近紫外から可視領域の光、好
ましくは青色から青緑色領域の光を、色変換フィルタ層
に入射し、該色変換フィルタ層から異なる波長の可視光
を出射するようにしたものである。

【００６０】有機ＥＬ発光素子は、第１電極層と第２電
極層との間に有機発光層を扶持し、必要に応じ、正孔注
入層や電子注入層を介在させた構造を有している。具体
的には、下記のような層構成からなるものが採用され
る。

【００６１】（１）陽極／有機発光層／陰極（２）陽極／正孔注入層／有機発光層／陰極（３）陽極／有機発光層／電子注入層／陰極（４）陽極／正孔注入層／有機発光層／電子注入層／陰
極（５）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電
子注入層／陰極

【００６２】上記の層構成において、陽極７および陰極
の少なくとも一方は、該有機発光体の発する光の波長域
において透明であることが望ましく、および透明である
電極を通して光を発して、前記蛍光色変換フィルタ層に
光を入射させる。当該技術において、陽極７を透明にす
ることが容易であることが知られており、本発明におい
ても陽極７を透明とすることが望ましい。

【００６３】図２に、本発明の有機ＥＬカラーディスプ
レイの一例を示す。図２においては、色変換方式のマル
チカラーまたはフルカラーディスプレイとして使用する
ための、複数の画素を有する有機発光素子の１つの画素
に相当する部分を示している。図１に示した色変換フィ
ルタ基板のガスバリア層６上の、各色変換フィルタ層
２、３および４に対応する位置に透明な陽極（第１電極
層）７が形成され、その上に、正孔注入層８、正孔輸送
層９、有機発光層１０、電子注入層１１、および陰極
（第２電極層）１２が順次積層されている。

【００６４】上記各層の材料としては、公知のものが使
用される。青色から青緑色の発光を得るためには、有機
発光層１０として、例えばベンゾチアゾール系、ベンゾ
イミダゾール系、べンゾオキサゾール系などの蛍光増白
剤、金属キレート化オキソニウム化合物、スチリルベン
ゼン系化合物、芳香族ジメチリディン系化合物などが好
ましく使用される。

【００６５】陽極７はＩＴＯなどの透明電極から形成さ
れ、陰極１２は金属電極から形成される。陽極７および
陰極１２のパターンはそれそれ平行なストライプ状をな
し、互いに交差するように形成されてもよい。その場合
には、本発明の有機発光素子はマトリクス駆動を行うこ
とができ、すなわち、陽極７の特定のストライプと、陰
極１２の特定のストライプに電圧が印加された時に、有
機発光層１０において、それらのストライプが交差する
部分が発光する。したがって、陽極７および陰極１２の
選択されたストライプに電圧を印加することによって、
特定の蛍光色変換フィルタ層および／または単純なフィ
ルタ層が位置する部分のみを発光させることができる。

【００６６】また、陽極７をストライプパターンを持た
ない一様な平面電極とし、および陰極１２を各画素に対
応するようパターニングしてもよい。その場合には、各
画素に対応するスイッチング素子を設けて、いわゆるア
クティブマトリクス駆動を行うことが可能になる。

【００６７】

【実施例】以下、本発明を適用した１つの例を、図面を
参照しながら説明する。

【００６８】図３は、透明な支持基板１上に、赤の染料
または顔料を含有する赤色変換フィルタ層２を形成し、
後にガスバリア層６とを形成したテスト用色変換フィル
タの断面図である。図４は、前記テスト用色変換フィル
タ基板上に有機ＥＬ発光素子（陽極７／正孔注入層８／
正孔輸送層９／有機発光層１０／電子注入層１１／陰極
１２）を積層した、テスト用色変換方式カラー有機ＥＬ
表示素子２１の上面図である。図４において、画素Ａ
は、赤色変換フィルタ層２を形成された画素である。一
方、画素Ｂは、赤色変換フィルタ層を持たない画素であ
る。図５は、図４に記載される切断線Ｖ−Ｖにおけるテ
スト用色変換方式カラー有機ＥＬ表示素子２１の断面図
である。

【００６９】（実施例１）［赤色変換フィルタ層２の作成］蛍光色素として、クマ
リン６（０．６質量部）、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、溶媒のプロピレングリコールモノエチルアセテート
（ＰＥＧＭＡ）１２０質量部中へ溶解させた。該溶液に
対して、光重合性樹脂の「Ｖ２５９ＰＡ／Ｐ５」（商品
名、新日鐵化成工業株式会社）１００質量部を加えて溶
解させた。次に、この溶液に対して、ヒンダードアミン
系添加剤としてチバガイギー製チヌビン１２３（式
（Ｉ）−３の化合物、０．４質量部）、トリアジン系紫
外線吸収剤としてチバガイギー製チヌビン４００（０．
０５質量部）を加え、塗液を得た。

【００７０】上記のように調製した塗液を、透明基板１
としてのコーニングガラス（５０×５０×１．１ｍｍ）
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、赤色変換フィルタ層
２の５ｍｍ平方、膜厚１０μｍのパターンを得た。

【００７１】［ガスバリア層６の作成］この蛍光変換フ
ィルタの上に、ＵＶ硬化型樹脂（エポキシ変性アクリレ
ート）をスピンコート法にて塗布し、高圧水銀灯を照射
し、膜厚８μｍ（赤色変換フィルタ層上において）のガ
スバリア層６の第１層を形成した。この際に、蛍光変換
フィルタのパターンには変形が無く、かつ、第１層上面
は平坦であった。

【００７２】前記の第１層上に、第２層として８００ｎ
ｍの厚さを有するＳｉＮ_x膜をスパッタ法にて堆積させ
て、２層からなるガスバリア層６を形成した。この際
に、ＪＩＳ５４００記載の碁盤目試験にて、ガスバリア
層６を構成する第１層と第２層との密着性を評価したと
ころ、密着性は良好であった（＞８点）。

【００７３】以上の工程を経て作成されたガスバリア層
６（積層膜）の膜厚は、赤色変換フィルタ層２上におい
て、合計で８．８μｍであった。

【００７４】［有機ＥＬ素子の作成］図２に示すよう
に、上記のようにして製造した色変換フィルタの上に、
陽極７／正孔注入層８／正孔輸送層９／有機発光層１０
／電子注入層１１／陰極１２の６層構成とした有機ＥＬ
素子（発光体）を形成した。

【００７５】まず、幅４ｍｍのパターンを２本形成する
ことができるメタルマスクを用い、フィルタ部の最上層
をなすガスバリア層６の上面にスパッタ法にて厚さ１５
０ｎｍの透明電極（ＩＴＯ）を成膜した。この透明電極
を陽極７として用いた。

【００７６】次いで、前記陽極７を形成した基板を抵抗
加熱蒸着装置内に装着し、正孔注入層８、正孔輸送層
９、有機発光層１０、電子注入層１１を、真空を破らず
に順次成膜した。成膜に際して、真空槽内圧を１×１０
^-4Ｐａまで減圧した。正孔注入層８として、銅フタロシ
アニン（ＣｕＰｃ）を１００ｎｍ積層した。正孔輸送層
９として、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ
−フェニルアミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）を２０ｎ
ｍ積層した。有機発光層１０として、４，４’−ビス
（２，２’−ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢ
ｉ）を３０ｎｍ積層した。電子注入層１１として、アル
ミニウムキレート（トリス（８−ヒドロキシキノリン）
アルミニウム錯体、Ａｌｑ）を２０ｎｍ積層した。表１
に、各層に用いた材料の構造式を示す。

【００７７】

【表１】

【００７８】次に、真空を破ることなしに、陽極（ＩＴ
Ｏ）７のラインと直交する幅４ｍｍのパターンが得られ
るメタルマスクを用いて、厚さ２００ｎｍのＭｇ／Ａｇ
（質量比１０／１）層からなる陰極１２を形成した。

【００７９】こうして得られた有機発光素子をグローブ
ボックス内乾燥窒素雰囲気下（酸素および水分濃度とも
に１０ｐｐｍ以下）において、封止ガラス（図示せず）
とＵＶ硬化接着剤を用いて封止して、テスト用表示素子
とした。

【００８０】（実施例２）赤色変換フィルタ層２の作成
において、添加剤を、ヒンダードアミン系化合物チバガ
イギー製チヌビン１１１ＦＤ（０．２質量部）、および
ベンゾトリアゾール系化合物チバガイギー製チヌビン９
２８（０．０１質量部）に変更したことを除いて、実施
例１の手法を繰り返して、テスト用表示素子を作製し
た。

【００８１】（実施例３）赤色変換フィルタ層２の作成
において、添加剤を、ヒンダードアミン系化合物チバガ
イギー製チヌビン１４４（０．２質量部）、およびベン
ゾトリアゾール系化合物チバガイギー製チヌビン９２８
（０．０１質量部）に変更したことを除いて、実施例１
の手法を繰り返して、テスト用表示素子を作製した。

【００８２】（比較例１）赤色変換フィルタ層２の作成
において、添加剤を添加しなかったことを除いて、実施
例１の手法を繰り返して、テスト用表示素子を作製し
た。

【００８３】（評価）各実施例および比較例において製
作した素子について、有機ＥＬ素子を１００ｃｄ／ｍ²
にて連続点灯させ、色変換フィルタ層の変換効率の時間
変化を測定した結果を図４に示した。変換効率は以下の
式によって算出した。変換効率（％）＝｛（画素Ａの輝度）／（１００ｃｄ／
ｍ²）｝×１００なお、有機ＥＬ素子の輝度は画素Ｂを用いて確認した。

【００８４】評価の結果、添加剤無添加の比較例に対
し、添加剤を添加した色変換フィルタは、有機ＥＬパネ
ルの駆動による変換効率の低下が抑制されていることが
確認された。

【００８５】

【発明の効果】本発明記載の添加剤を、色変換フィルタ
に添加することにより、有機ＥＬ発光素子の駆動による
色変換フィルタの機能低下を抑制した色変換フィルタ基
板を提供すること、および長期にわたって安定した発光
特性を維持する色変換方式有機ＥＬカラーディスプレイ
の提供が可能となる。これによって、信頼性に優れ、広
い視野角特性を有する色変換方式の有機ＥＬディスプレ
イが実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の色変換フィルタ基板を示す概略断面図
である。

【図２】本発明の色変換フィルタ基板を用いた有機ＥＬ
カラーディスプレイの概略断面図である。

【図３】本発明のテスト用色変換フィルタ基板を示す概
略断面図である。

【図４】本発明のテスト用色変換フィルタ基板を用いた
テスト用カラー有機ＥＬ表示素子の概略の上面図であ
る。

【図５】図４の切断線Ｖ−Ｖにおける、本発明のテスト
用カラー有機ＥＬ表示素子の概略の断面図である。

【図６】本発明の実施例１〜３および比較例について、
色変換フィルタの変換効率の有機ＥＬ素子駆動時間依存
性を示したグラフである。

【符号の説明】１透明支持基板２赤色変換フィルタ３緑色変換フィルタ４青色変換フィルタ６ガスバリア層７陽極８正孔注入層９正孔輸送層１０有機発光層１１電子注入層１２陰極２１テスト用カラー有機ＥＬ表示素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者河村幸則神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号富士電機株式会社内Ｆターム(参考） 3K007 AB04 AB11 BA06 BB01 BB04 BB06 CA01 CB01 DA01 DB03 EB00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明な支持基板と、該支持基板上に配置され蛍光色素を含有する樹脂膜を所
望のパターンに形成してなる単一または複数種類の色変
換フィルタ層と、該色変換フィルタ層を被覆するガスバリア層とを少なく
とも備え、該色変換フィルタ層は、該色変換フィルタを
形成する樹脂に対して相分離する化合物が添加されたも
のであることを特徴とする色変換フィルタ基板。
【請求項２】前記化合物は、光安定剤であることを特
徴とする請求項１に記載の色変換フィルタ基板。
【請求項３】前記光安定剤は、ヒンダードアミン系化
合物であることを特徴とする請求項２に記載の色変換フ
ィルタ基板。
【請求項４】透明な支持基板と、該支持基板上に配置され蛍光色素を含有する樹脂膜を所
望のパターンに形成してなる単一または複数種類の色変
換フィルタ層と、該色変換フィルタ層を被覆するガスバリア層とを少なく
とも備え、該色変換フィルタ層中に、下記一般式（Ｉ）【化１】（式中、Ｒ¹〜Ｒ⁶は、それぞれＣ、Ｈ、Ｓｉ、Ｏ、Ｎ、
Ｐ、Ｓ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｆの単独あるいはこれらの組合せ
からなる基である）の構造を分子内に有するヒンダード
アミン系化合物を少なくとも１種以上含有することを特
徴とする色変換フィルタ基板。
【請求項５】前記ガスバリア層中に、下記一般式
（Ｉ）【化２】（式中、Ｒ¹〜Ｒ⁶は、それぞれＣ、Ｈ、Ｓｉ、Ｏ、Ｎ、
Ｐ、Ｓ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｆの単独あるいはこれらの組合せ
からなる基である）の構造を分子内に有するヒンダード
アミン系化合物を少なくとも１種以上含有することを特
徴とする請求項３に記載の色変換フィルタ基板。
【請求項６】前記ヒンダードアミン系化合物は、前記
色変換フィルタ層の重量を基準として、０．０１〜１
０．００質量％の量で含有されることを特徴とする請求
項３または４のいずれかに記載の色変換フィルタ基板。
【請求項７】前記色変換フィルタ層は５μｍ以上の膜
厚を有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれ
かに記載の色変換フィルタ基板。
【請求項８】請求項１ないし６のいずれかに記載の色
変換フィルタ基板上に、少なくとも、１つまたは複数の
電気的に独立した領域に形成される透明電極層と、発光
材料を含有する発光層と、第２電極層とを順次積層して
なることを特徴とする色変換カラーディスプレイ。