JP2002216962A - 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 - Google Patents

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マトリクス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、該マトリク
ス樹脂の屈折率と異なる屈折率を有する添加剤からなる
相が少なくとも１つ以上分散されていることを特徴とす
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有機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／ｍ^２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、高コントラスト、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。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。

【０００４】ＥＬ素子自体の構成としても、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状に分離配置し、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
機能低下による部分が付加される。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】フォトポリマー（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】上記記載の長期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、上述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ラジカル種
が発生し、蛍光色素分子の分解もしくは退色が起こって
も、色変換性能を低下させない色変換フィルタ層の構成
を検討した結果、色変換フィルタ層内に屈折率の異なる
相を１つ以上分散させることで色変換フィルタ層の特性
低下を抑制する効果があることを見いだした。

【００１３】本発明によれば、色変換フィルタ層中のマ
トリクス樹脂に不溶であり、可視光領域で透明であり、
かつ該マトリクス樹脂と異なる屈折率を有する添加剤微
粒子の添加によって屈折率の異なる相を、色変換フィル
タ層内に形成し、分散させることで、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。
本発明において、少なくとも１種以上の、無機系酸化物
あるいは窒化物微粒子、あるいは有機高分子ポリマー微
粒子を、前記の添加剤微粒子として用いることができ
る。

【００１４】

【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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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−Ｎ，
Ｎ−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，４
Ｈ−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。

【００２１】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
アナミン樹脂およ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。

【００２２】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質量％、より好ましくは０．１〜２質
量％含有される。もし有機蛍光色素の含有量が０．０１
質量％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。

【００２３】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。

【００２４】具体的には、マトリクス樹脂は、（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膜を光または熱処理して、光ラジカ
ルまたは熱ラジカルを発生させて重合させたもの、
（２）ボリビニル桂皮酸エステルと増感剤とからなる組
成物を光または熱処理により二量化させて架橋したも
の、（３）鎖状または環状オレフィンとビスアジドとか
らなる組成物膜を光または熱処理してナイトレンを発生
させ、オレフィンと架橋させたもの、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膜
を光または熱処理により、酸（カチオン）を発生させて
重合させたものなどを含む。

【００２５】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
成物を重合させたものが好ましい。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、および重合した
後は耐溶剤性、耐熱性等の信頼性が高いからである。

【００２６】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。

【００２７】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、未露光部分の樹脂を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。

【００２８】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
るマトリクス樹脂と異なる屈折率を有し、該マトリクス
樹脂に不溶であり、および可視光領域の光に対して透明
な微粒子である。微粒子である添加剤は、該マトリクス
樹脂中に分散されて、別個の相を発生させる。添加剤の
屈折率は該マトリクス樹脂の屈折率より大きくても小さ
くてもよく、かつ微粒子添加剤の屈折率とマトリクス樹
脂の屈折率との差が大きいことが好ましい。このような
微粒子添加剤として、有機化合物微粒子または無機化合
物微粒子を用いることができる。本発明で用いることが
できる無機化合物微粒子は、無機系酸化物もしくは窒化
物の微粒子を含む。また、本発明で用いることができる
有機化合物微粒子は、有機ポリマー微粒子を含む。

【００２９】本発明の微粒子添加剤として有用な無機酸
化物または無機窒化物は、ＳｉＯ_ｘ、ＳｉＮ_ｘ、ＳｉＯ
_ｘＮ_ｙ、ＡｌＯ_ｘ、ＴｉＯ_ｘ、ＴａＯ_ｘ、ＺｎＯ_ｘ等を
含む。これらの無機酸化物あるいは無機窒化物は、０．
１〜３μｍ程度の平均粒径を有する微粒子として色変換
フィルタ層のマトリクス樹脂中に添加される。本発明の
微粒子添加剤は、色変換フィルタ層の全重量を基準とし
て、０．０１〜１０．００質量％、より好ましくは０．
１０〜３．００質量％の量で添加される。添加量が１
０．００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。また、色変換フィルタ層の機械的強
度を低下させてしまう。一方、添加量が０．０１質量％
に満たない場合、特性低下防止効果を発現することがで
きないか、あるいは該効果を検出することができない。

【００３０】本発明の微粒子添加剤として有用な有機ポ
リマーは、ポリメタクリル酸メチル、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、エポキシ樹脂、ポリアミド
樹脂を含む。前記の無機系の微粒子添加剤と同様に、こ
れら有機ポリマーもまた、０．１〜３μｍ程度の平均粒
径を有する微粒子として色変換フィルタ層のマトリクス
樹脂中に添加される。また、有機ポリマーを微粒子添加
剤として用いる際の添加量は、色変換フィルタ層の全重
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％である。

【００３１】上記の添加剤の１種をマトリクス樹脂中に
分散させて、マトリクス樹脂中に１つの屈折率の異なる
相を形成および分散することができる。あるいはまた、
複数種の添加剤をマトリクス中に分散させて、マトリク
ス樹脂中に複数の屈折率の異なる相を形成および分散す
ることもできる。複数種の添加剤を用いる場合、その総
添加量が、色変換フィルタ層の全重量を基準として、
０．０１〜１０．００質量％であることが好ましく、
０．１０〜３．００質量％であることがより好ましい。

【００３２】いかなる理論とも結びつけることを意図し
ていないが、本発明の微粒子添加剤の効果は、励起光あ
るいは蛍光色素分子から発生する蛍光が、マトリクス樹
脂中に分散された屈折率の異なる微粒子で散乱されるこ
とにより、光路長が伸びたことによるものと考えてい
る。マトリクス樹脂中の励起光あるいは蛍光の光路長が
伸びるために、たとえ蛍光色素の退色あるいは分解があ
る程度進行したとしても、充分な量の励起光を所望の波
長の蛍光に変換することが可能であり、特性低下が発生
しないと考えている。

【００３３】また、上記の特性低下防止効果に影響しな
い程度に光路長を短くできれば、色変換フィルタ層の膜
厚を薄くして、色変換フィルタ基板およびそれを用いる
有機ＥＬカラーディスプレイのさらなる薄型化も可能で
あると考えている。

【００３４】２．ガスバリア層６ ガスバリア層６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、色変換フィルタ層２〜４
上に平滑に塗膜を形成することができ、および色変換フ
ィルタ層２〜４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５−１３４１１２号公報、特開平７−２１８７
１７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、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２等）を分散した
もの（特開平５−１１９３０６号公報、特開平７−１０
４１１４号公報等参照）、および紫外線硬化型樹脂を含
む。ガスバリア層６に用いることができる紫外線硬化型
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９−３３０７９３号公報等参照）、フッ素樹
脂（特開平５−３６４７５号公報、特開平９−３３０７
９３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１９
９７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。

【００３５】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。

【００３６】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、Ｔａ
Ｏ_ｘ、ＺｎＯ_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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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
タ層は、５μｍ以上、好ましくは８〜１５μｍの膜厚を
有する。

【００４４】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２〜４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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】有機ＥＬ発光素子は、一対の電極の間に有
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。

【００４８】（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 上記の層構成において、陽極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を透明
とすることが望ましい。

【００４９】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
ために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。

【００５０】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。

【００５１】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のパターンはそれぞ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。

【００５２】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。

【００５３】

【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。

【００５４】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。

【００５５】（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、屈折率１．５９）１００
質量部を加えて溶解させた。次に、この溶液に対して、
ＳｉＯ_２微粒子（０．４重量部、平均粒径０．５μｍ、
屈折率１．４６〜１．５０）、およびトリアジン系紫外
線吸収剤としてチバガイギー製チヌビン４００（０．０
５質量部）を加え、塗液を得た。

【００５６】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。ここ
で、「Ｖ２５９ＰＡ／Ｐ５」の重合物の屈折率は１．５
９であり、ＳｉＯ_２微粒子の屈折率は１．４６〜１．５
０である。

【００５７】［ガスバリア層６の作製］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。

【００５８】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）。

【００５９】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。

【００６０】［有機ＥＬ素子の作成］図４および図５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。

【００６１】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。

【００６２】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。

【００６３】

【表１】

【００６４】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。

【００６５】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。

【００６６】（比較例１）赤色変換フィルタ層２の作成
において、ＳｉＯ_２微粒子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。

【００６７】（評価）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／ｍ^２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／
ｍ^２）｝×１００ なお、有機ＥＬ素子の輝度は画素Ｂを用いて確認した。

【００６８】評価の結果、添加剤無添加の比較例１に対
し、添加剤を添加した実施例１の色変換フィルタ層は、
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。

【００６９】

【発明の効果】本発明記載の微粒子添加剤を、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 赤色変換フィルタ層 ３ 緑色変換フィルタ層 ４ 青色変換フィルタ層 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 白石 洋太郎 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 BB01 BB06 CA00 CA01 CB01 DA01 DB03 EB00

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【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マトリクス
   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、該マトリクス樹脂の
   屈折率と異なる屈折率を有する添加剤からなる相が少な
   くとも１つ以上分散されていることを特徴とする色変換
   フィルタ基板。
2. 【請求項２】 前記添加剤は、有機化合物微粒子または
   無機化合物微粒子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。
3. 【請求項３】 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または２に記載
   の色変換フィルタ基板。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３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有機ＥＬカラーディスプレイ。