JP2003264081A - 赤色蛍光変換フィルタ及びそれを用いた有機発光素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 近紫外領域から青色領域の光を、赤色領域の
光に効率よく変換でき、かつ、寿命が長く長期間にわた
って安定的な動作を行うことができる、赤色蛍光変換フ
ィルタ及びそれを用いた有機発光素子を提供する。 【解決手段】 この有機発光素子１００は、有機発光体
層８０から得られる青色領域の光を吸収して緑色領域に
蛍光極大を有する蛍光色素と、マトリクス樹脂とを含有
する青色−緑色変換層２１と、緑色領域の光を吸収して
赤色領域に蛍光極大を有する蛍光色素と、マトリクス樹
脂とを含有する緑色−赤色変換層２２とを少なくとも含
む、赤色蛍光変換フィルタ２５を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発光型のマルチカ
ラー又はフルカラーディスプレイ、表示パネル、バック
ライト等の、民生用や工業用の表示機器に用いられる蛍
光変換フィルタ、及びこれを用いた有機発光素子に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のブラウン管や液晶に代わるフラッ
トパネルディスプレイの需要の増加に伴い、各種表示素
子の開発及び実用化が精力的に進められている。有機エ
レクトロルミネセンス（有機ＥＬ）もこうしたニーズに
即するものであり、特に全固体の自発光素子であり、高
精細でフルカラー表示可能なデバイスとして注目を集め
ている。

【０００３】有機ＥＬに用いられる素子（以下、有機発
光素子という）は、低電圧で高い電流密度が実現できる
ため、無機ＥＬ素子やＬＥＤに比べて高い発光輝度と発
光効率が期待できる。また、液晶表示素子等に対して、
視野角依存性、高速応答性等に優れるという特徴を有し
ている。

【０００４】この有機発光素子を用いてフルカラー表示
する方法としては、近紫外から青色の発光領域を持つ有
機発光体からの光を吸収し、これを蛍光変換フィルタを
用いて可視光域に変換する、いわゆる色変換方式が、特
開平３−１５２８９７号公報、特開平５−２５８８６０
号公報等に開示されている。

【０００５】この色変換方式によれば、有機発光体の発
光色が白色に限定されないため、より輝度の高い有機発
光体を光源に適用でき、例えば、青色発光の有機発光体
を用い、これを緑色光や赤色光に波長変換する色変換方
式が、特開平３−１５２８９７号公報、特開平８−２８
６０３３号公報、特開平９−２０８９４４号公報等に開
示されている。

【０００６】そして、このような蛍光色素を含む蛍光変
換フィルタを高精細に透明な支持基板上にパターニング
すれば、有機発光体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
レイが構築できる。

【０００７】図５には、このような従来の有機発光素子
の構成の一例が示されている。ここで、図５は従来の有
機発光素子の構成を示す断面概略図であって、マルチカ
ラー又はフルカラーディスプレー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一部に相当する部分
が示されている。

【０００８】この有機発光素子１２０は、透明な支持基
板１０上に、３種類の蛍光変換フィルターである赤色蛍
光変換フィルタ２０、緑色蛍光変換フィルタ３０、青色
蛍光変換フィルタ４０がそれぞれ形成されており、それ
ぞれの蛍光変換フィルタを被覆するように支持基板１０
上にはガスバリア層５０が形成されている。

【０００９】また、ガスバリア層５０上の、赤色蛍光変
換フィルタ２０、緑色蛍光変換フィルタ３０、青色蛍光
変換フィルタ４０が形成された部分には、パターン形成
されたＩＴＯなどの透明電極からなる第1電極層６０が
陽極として形成され、更に、第1電極層６０を被覆する
ようにガスバリア層５０上には、正孔注入層７１と、正
孔輸送層７２とが順次形成されている。

【００１０】更に、正孔輸送層７２上には有機発光体層
８０が形成され、有機発光層８０上には電子注入層７３
と、金属電極などからなる第２電極層９０が陰極として
形成されており、全体として有機発光素子１２０を構成
している。

【００１１】この有機発光素子１２０によれば、まず、
特定の第１電極層６０と第２電極層９０とで挟まれる画
素に電気的信号を入力することで、画素部分の有機発光
体層８０が発光し、主波長４５０〜５６０ｎｍの近紫外
領域から青色領域の光を発する。

【００１２】次に、有機発光体層８０からの光は、画素
部分に配置されている赤色蛍光変換フィルタ２０、緑色
蛍光変換フィルタ３０、青色蛍光変換フィルタ４０のい
ずれかに吸収されて色変換され、それぞれ、赤色、緑
色、青色に色変換され、透明な支持基板１０を介して色
情報が表示される。

【００１３】このように、第１電極層６０と第２電極層
９０の交差領域の発光部を１単位として１画素を形成
し、この画素が複数個配列することにより表示部が形成
される。なお、表示部の両電極層からは、図示しない接
続部が支持基板１０の周囲へ延長され、この接続部が、
やはり図示しない外部駆動回路と表示部を接続すること
により画像表示装置が構成される。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ここで、上記の蛍光変
換フィルタのうち、赤色蛍光変換フィルタ２０に含まれ
て蛍光色素としては、クマリン系蛍光色素等と、ローダ
ミン系蛍光色素等との混合物が従来用いられている。

【００１５】これは、有機発光体層８０からの波長には
赤色領域（６００ｎｍ〜）を有していないため、赤色蛍
光を出すためには、効果的に青色からのエネルギー移動
と吸収を起こさせるために、複数の蛍光色素を使う必要
があるためである。

【００１６】このため、赤色変換させるための色素とし
て、青色領域の波長（４５０〜４８０ｎｍ）を吸収し
て、緑色領域の波長（５２０〜５６０ｎｍ）の蛍光を出
すクマリン系蛍光色素等と、クマリン系蛍光顔料で発せ
られた緑色領域の波長を吸収し、赤色領域の蛍光を出す
ローダミン系蛍光色素等との混合物とすることによっ
て、２段階の色変換を経て効率的に赤色を発生させるこ
とができる。

【００１７】しかしながら、上記の従来技術のような色
素混合系では、まずクマリン系等の蛍光色素が有機発光
体からの光を吸収して励起状態になったとき、近傍にあ
る、他のローダミン系等の蛍光色素と衝突し、その結
果、蛍光を発しなくなる、失活という現象が起きる。

【００１８】この失活によって、赤色の輝度が駆動時間
とともに著しく低下してしまうため、赤色蛍光変換フィ
ルタは、他の青緑色蛍光変換フィルタや緑色蛍光変換フ
ィルタに比べて長時間安定な色を維持できず、したがっ
て、結果として、この赤色蛍光変換フィルタを含む有機
発光素子の寿命が短くなるという問題があった。

【００１９】したがって、本発明の目的は、有機発光体
層から発する近紫外領域から青色領域の光を、赤色領域
の光に効率よく変換でき、しかも、寿命が長く安定な赤
色蛍光変換フィルタ及びそれを用いた有機発光素子を提
供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の赤色蛍光変換フィルタは、有機発光体から
得られる近紫外領域から青色領域の光を吸収して、赤色
領域の光を発する赤色蛍光変換フィルタにおいて、青色
領域の光を吸収して緑色領域に蛍光極大を有する蛍光色
素と、マトリクス樹脂とを含有する青色−緑色変換層
と、前記緑色領域の光を吸収して赤色領域に蛍光極大を
有する蛍光色素と、マトリクス樹脂とを含有する緑色−
赤色変換層とを少なくとも含むことを特徴とする。

【００２１】本発明の赤色蛍光変換フィルタによれば、
青色−緑色変換層と、緑色−赤色変換層とを別々の層と
して設けたので、失活による色素間の相互作用を緩和で
き、赤色の輝度が経時的に低下することを防止でき、長
時間安定な赤色を発生させることができる。

【００２２】本発明の好ましい態様としては、前記緑色
−赤色変換層は、前記青色−緑色変換層に隣接して配置
された、前記緑色領域の光を吸収して橙色領域に蛍光極
大を有する蛍光色素と、マトリクス樹脂とを含有する緑
色−橙色変換層と、前記橙色領域の光を吸収して赤色領
域に蛍光極大を有する蛍光色素と、マトリクス樹脂とを
含有する橙色−赤色変換層とで構成されている。

【００２３】この態様によれば、中間層の緑色−橙色変
換層が、青色−緑色変換層と橙色−赤色変換層との仲介
を果たし、これによって、緑色−橙色変換層からの橙色
発光領域と、橙色−赤色変換層の橙色吸収領域との重複
が高まるので、緑色−赤色の変換効率が高くなり、赤色
の輝度を向上することができる。

【００２４】本発明の別の好ましい態様としては、前記
赤色蛍光変換フィルタの膜厚が５〜１０μｍである。こ
の態様によれば、充分な波長変換が行われ、しかも濃度
消光等の効果により色変換効率の低下をもたらさないの
で、輝度の高い赤色を得ることができる。

【００２５】本発明の別の好ましい態様としては、６０
０ｎｍ以下の波長領域を遮断するカットフィルタが、前
記緑色−赤色変換層の外側に配置される。この態様によ
れば、青色−緑色変換層から発する光の一部が、緑色−
赤色変換層を透過してしまい、赤色の色度が低下するこ
とを防止できる。

【００２６】本発明の有機発光素子は、上記のいずれか
一つに記載の赤色蛍光変換フィルタを備える有機発光素
子であって、透明な支持基板と、該支持基板上の少なく
とも一部に形成される前記赤色蛍光変換フィルタと、前
記赤色蛍光変換フィルタを被覆するように前記支持基板
上に形成されるガスバリア層と、該ガスバリア層上の前
記赤色蛍光変換フィルタが被覆された部分に少なくとも
形成される第1電極層と、有機発光体を含有する有機発
光層と、該有機発光層上に形成される第２電極層とを少
なくとも含むことを特徴とする。

【００２７】本発明の有機発光素子によれば、赤色の輝
度が経時的に低下することを防止でき、長時間安定な赤
色を発生させる有機発光素子を得ることができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態の一例を説明するが、本発明は以下の実施形態に
限定されるものではない。

【００２９】図１は、本発明の有機発光素子の一実施形
態を示す断面概略図である。なお、以下の説明において
は、上記の図５における従来技術と実質的に同一部分に
は同符号を付してその説明を省略することにする。

【００３０】図１に示すように、この有機発光素子１０
０は、透明な支持基板１０上に、３種類の蛍光変換フィ
ルターである赤色蛍光変換フィルタ２５、緑色蛍光変換
フィルタ３０、青色蛍光変換フィルタ４０がそれぞれ形
成され、更にガスバリア層５０、第1電極層６０、正孔
注入層７１、正孔輸送層７２、有機発光体層８０、電子
注入層７３、第２電極層９０が順次形成されており、全
体として有機発光素子１００を構成している。

【００３１】この有機発光素子１００について、その製
造工程に沿って以下順に説明する。まず、透明な支持基
板１０上に、３種類の蛍光変換フィルターである赤色蛍
光変換フィルタ２５、緑色蛍光変換フィルタ３０、青色
蛍光変換フィルタ４０を形成する。

【００３２】ここで、支持基板１０は、蛍光変換フィル
タによって色変換された光を出力するために透明であれ
ばよく、ガラス基板等が使用可能で特に限定されない。

【００３３】上記の３種類の蛍光変換フィルタである、
赤色蛍光変換フィルタ２５、緑色蛍光変換フィルタ３
０、青色蛍光変換フィルタ４０は、従来公知のパターニ
ング方法により支持基板１０上に形成される。パターニ
ングの方法としては、特開平５−１９８９２１号公
報、特開平５−２５８８６０号公報に開示されているよ
うな、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、フォトリソグラフ法でパターニングする方法、特
開平９−２０８９４４号公報に開示されているような、
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等が可能で
あり特に限定されない。

【００３４】青色蛍光変換フィルタ４０としては、従来
公知の青色フィルタ材料が使用できる。また、有機発光
体層８０からの光が青色領域の光を充分に含むならば、
蛍光変換を行わなくてもよく、単なる青色フィルターで
あってもよい。

【００３５】緑色蛍光変換フィルタ３０としては、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
する従来公知の蛍光色素が、緑色フィルタ材料として使
用できる。また、有機発光体層８０からの光が緑色領域
の光を充分に含むならば、蛍光変換を行わなくてもよ
く、単なる緑色フィルターとしてもよい。

【００３６】更に、図３に示すように、４００〜５２０
ｎｍの不要な青色領域を遮断する、あるいは５２０〜５
８０ｎｍの緑色領域のみを選択的に透過する緑用カット
フィルタ３１が設けられていてもよい。なお、上記波長
領域は、その上限と下限が±１０ｎｍの範囲でずれてい
てもよい。

【００３７】次に、赤色蛍光変換フィルタ２５について
説明する。図１に示すように、赤色蛍光変換フィルタ２
５は、青色領域の光を吸収して緑色領域に蛍光極大を有
する蛍光色素と、マトリクス樹脂とを含有する青色−緑
色変換層２１と、緑色領域の光を吸収して赤色領域に蛍
光極大を有する蛍光色素と、マトリクス樹脂とを含有す
る緑色−赤色変換層２２とを少なくとも含み、支持基板
１０上に、緑色−赤色変換層２２、青色−緑色変換層２
１の順に形成される。

【００３８】ここで、青色−緑色変換層２１に含まれ
る、青色領域の光を吸収して緑色領域に蛍光極大を有す
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）、２，３，５，６−１
Ｈ，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１５
３）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、更にはソルベントイ
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。更に、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。なお、これらの蛍光色
素は、前記緑色蛍光変換フィルタ３０用の蛍光色素とし
ても利用できるものである。

【００３９】一方、緑色−赤色変換層２２に含まれる、
緑色領域の光を吸収して赤色領域に蛍光極大を有する蛍
光色素としては、例えばローダミンＢ、ローダミン６
Ｇ、ローダミン３Ｂ、ローダミン１０１、ローダミン１
１０、スルホローダミン、ベーシックバイオレット１
１、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）−１３一ブタジエニル〕−ピリジウム−
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。更に、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。

【００４０】なお、本発明において、青色領域とは波長
が４００〜５００ｎｍ、緑色領域とは波長が５２０〜５
８０ｎｍ、赤色領域とは波長が６００ｎｍ以上の光を意
味する。ただし、上記各波長領域は、その上限と下限が
±１０ｎｍの範囲でずれていてもよいなお、本発明にお
ける蛍光色素とは、蛍光色素以外に、蛍光色素を溶剤等
に溶解した溶液も含み、更に、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、蛍光顔料化したものも含む意味である。ここ
で、本発明においては、これらの蛍光色素の溶液や蛍光
顔料化したものをそれぞれ単独で用いてもよく、蛍光の
色相を調整するために二種以上を組み合わせて用いても
よい。

【００４１】次に、本発明の赤色蛍光変換フィルタに用
いられるマトリクス樹脂は、光硬化性又は光熱併用型硬
化性樹脂を、光及び／又は熱処理して、ラジカル種やイ
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。また、光硬化性又は光熱併用型硬化性樹
脂は、蛍光変換フィルタのパターニングを行うために、
硬化をする前は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。

【００４２】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からなる組成物膜
を光または熱処理して、光ラジカルや熱ラジカルを発生
させて重合させたもの、（２）ポリビニル桂皮酸エステ
ルと増感剤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
ンとビスアジドからなる組成物膜を光または熱処理によ
りナイトレンを発生させ、オレフィンと架橋させたも
の、（４）エポキシ基を有するモノマーと光酸発生剤か
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が挙げられる。特
に（１）の光硬化性又は光熱併用型硬化性樹脂が高精細
でパターニングが可能であり、耐溶剤性、耐熱性等の信
頼性の面からも好ましい。

【００４３】本発明に用いる蛍光色素は、赤色蛍光変換
フィルタ２５の質量に対して、０．０１〜５重量％、よ
り好ましくは０．１〜２重量％含有することが好まし
い。蛍光色素の含有量が０．０１重量％未満の場合、充
分な波長変換を行うことができずに好ましくなく、ま
た、５％を越えると濃度消光等の効果により色変換効率
の低下をもたらすので好ましくない。

【００４４】また、赤色蛍光変換フィルタ２５の膜厚
は、５〜１０μｍであることが好ましい。膜厚が５μｍ
未満の場合、充分な波長変換を行うことができずに好ま
しくない。また、１０μｍを越えると、やはり濃度消光
等の効果により色変換効率の低下をもたらすので好まし
くない。

【００４５】また、青色−緑色変換層２１と、緑色−赤
色変換層２２との膜厚の割合は、１：１〜３：１の範囲
であることが好ましい。このように、青色−緑色変換層
２１を緑色−赤色変換層２２より厚くすることで、青色
−緑色変換層２１の有機発光体層からの光による劣化を
防止することができる。

【００４６】また、赤色蛍光変換フィルタ２５の側壁面
に、図２に示すような金属製の反射板２４を取り付けて
もよい。これによって、横方向への光の漏れを防止で
き、発光効率が下がることを防止できる。

【００４７】次に、ガスバリア層５０を形成する工程に
ついて説明する。支持基板１０上にパターン形成され
た、３種類の蛍光変換フィルターである赤色蛍光変換フ
ィルタ２５、緑色蛍光変換フィルタ３０、青色蛍光変換
フィルタ４０の上に、それぞれの蛍光変換フィルタを被
覆するように支持基板１０上にガスバリア層５０が形成
される。

【００４８】ここで、ガスバリア層５０の形成法には特
に制約はなく、例えば、乾式法（スパッタ法、蒸着法、
ＣＶＤ法等）と湿式法（スピンコート法、ロールコート
法、キャスト法等）等の慣用の手法より形成できる。

【００４９】ガスバリア層５０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、表面硬度が鉛筆硬度で２
Ｈ以上あり、色変換フィルター上に平滑に塗膜を形成で
き，色変換フィルター２〜４の機能を低下させない材料
であることが好ましい。

【００５０】このような材料としては、例えば、特開平
５−１３４１１２号公報、特開平７−２１８７１７号公
報、特開平７−３０６３１１号公報等に開示されている
ようなイミド変性シリコーン樹脂、特開平５−１１９３
０６号公報、特開平７−１０４１１４号公報等に開示さ
れているような、ＴｉＯ．ＡＬ₂０₃．ＳｉＯ₂等の無機
金属化合物をアクリル、ポリイミド、シリコーン樹脂等
中に分散した材料、特開平７−４８４２４号公報に開示
されているような、紫外線硬化型樹脂としてのエポキシ
変性アクリレート樹脂、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した樹脂、特開平
６−３００９１０号公報、特開平７−１２８５１９号公
報、特開平８−２７９３９４号公報、特開平９−３３０
７９３号公報等に開示されているようなレジスト樹脂、
特開平８−２７９３４号公報、月刊ディスプレイ１９９
７年、３巻、７号に記載されているような無機化合物の
ゾルーゲル法、特開平５−３６４７５号公報、特開平９
−３３０７９３号公報等に開示されているようなフッ素
系樹脂等の、光硬化型樹脂及び／又は熱硬化型樹脂が挙
げられる。

【００５１】また、ガスバリア層５０としては、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）、ガスバリア層上への第１
電極６０の成膜に耐えうる硬度、好ましくは２Ｈ以上の
膜硬度を有する材料を用いることがより好ましい。この
ような材料として、例えば、ＳｉＯ_x、ＳｉＮ_x、ＳｉＮ
_xＯ_x、ＡｌＯ_x、ＴｉＯ_x、ＴａＯ_x、ＺｎＯ_x等の無機酸
化物、無機窒化物等が使用できる。

【００５２】なお、上記のガスバリア層５０は単層でも
よく、複数の層が積層されたものでもよい。

【００５３】ガスバリア層５０の膜厚は、５〜１０μｍ
であることが好ましい。膜厚が５μｍ未満であるとガス
バリア性が不充分であり、また、平滑性に欠けるので好
ましくなく、１０μｍを超えると、有機発光層で発生し
た励起光が、該ガスバリア層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）が発生し、表示性能、特に視野角特
性に及ぼす影響が大きくなり、ディスプレーに対して見
る角度を変えた際に生じる色の変化が大きくなるので好
ましくない。

【００５４】次に、ガスバリア層５０上に、電極層及び
有機発光体層を積層する工程について説明する。

【００５５】図１に示すように、ガスバリア層５０上に
は、一対の電極である第１電極層６０と第２電極層９０
に挟まれるように、有機発光体層８０が形成される。図
１の実施形態では、ガスバリア層５０上にパターン形成
された第１電極層６０と、この第１電極層６０を覆う正
孔注入層７１と、この正孔注入層７１上に形成された正
孔輸送層７２と、正孔輸送層７２上に形成された有機発
光層８０と、有機発光層８０上に形成された電子注入層
７３と、電子注入層７３上にパターン形成された金属電
極などからなる第２電極層９０とが順次形成されてい
る。

【００５６】第１電極６０としては、ＩＴＯなどの透明
電極からなる層であることが好ましく、例えばスパッタ
等の従来公知の成膜法によって形成した後、例えばフォ
トリソグラフ法等の従来公知の方法でパターニングされ
る。また、第１電極層６０は、有機発光体層９０の発す
る光の波長域において透明であることが望ましい。これ
によって、透明電極を介して上記の蛍光変換フィルタに
光を入射させることができる。

【００５７】最後に、パターニングされた第１電極層６
０を被覆するように、ガスバリア層５０の上から順に、
正孔注入層７１、正孔輸送層７２、有機発光層８０、電
子注入層７３と、第２電極層９０が順次積層する。これ
らの各層は従来公知の蒸着法等により形成でき、このよ
うにして、図１に示すような有機発光素子１００を得る
ことができる。

【００５８】上記各層の材料としては、従来公知のもの
が使用され特に限定されない。また、有機発光層８０に
含有させる、近紫外領域から青色領域（４５０ｎｍ〜５
６０ｎｍ）に発光波長を持つ有機発光体としては、例え
ばベンゾチアゾール系、ベンゾイミダゾール系、ベンゾ
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。

【００５９】なお、陽極となる第１電極層６０と、陰極
となる第２電極層９０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してもよ
い。この場合には、本発明の有機発光素子１００は、い
わゆるマトリクス駆動を行うことができる。すなわち、
第１電極層６０の特定のストライプと、第２電極層９０
の特定のストライプに電圧が印加された時に、それらの
ストライプが交差する部分の有機発光体層８０が発光す
る。したがって、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が位置する
部分のみを発光させることができる。

【００６０】また、第１電極層６０はストライプパター
ンを持たない一様な平面電極とし、第２電極層９０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。

【００６１】なお、本発明においては、有機発光体層９
０は、一対の電極の間に有機発光層９０を挟持していれ
ばよく、正孔注入層や電子注入層を介在は必ずしも必要
ではない。図１に示すような構成以外にも、例えば、下
記のような層構成を、パターニングされた第１電極層６
０を被覆するように、ガスバリア層５０の上から順に設
けてもよい。 （１）第１電極層／有機発光層／第１電極層 （２）第１電極層／正孔注入層／有機発光層／第１電極
層 （３）第１電極層／有機発光層／電子注入層／第１電極
層 （４）第１電極層／正孔注入層／有機発光層／電子注入
層／第１電極層 次に、この有機発光素子１００の作用について説明す
る。まず、第１電極層６０と、第２電極層９０との間に
電圧を印加する。すると、両電極間に位置する部分の有
機発光体層８０が発光し、主波長４５０〜５６０ｎｍの
近紫外領域から青色領域の光を発する。

【００６２】そして、赤色蛍光変換フィルタ２５上の電
極に電圧が印加された場合には、有機発光体層８０から
の光は、正孔輸送層７２、正孔注入層７１、透明な第１
電極６０を透過して赤色蛍光変換フィルタ２５に入る。

【００６３】ここで、まず、青色−緑色変換層２１によ
って、青色領域の波長（４５０〜４８０ｎｍ）を吸収し
て、緑色領域の波長（５２０〜５６０ｎｍ）に蛍光極大
を有する光を発する。次いで、この緑色領域の光は緑色
−赤色変換層２２に入り、緑色−赤色変換層２２の蛍光
色素が緑色領域の光を吸収して赤色領域（６００ｎｍ
〜）に蛍光極大を有する光を発し、最終的に、透明な支
持基板１０側から出力される。

【００６４】このとき、青色−緑色変換層２１と、緑色
−赤色変換層２２とを別々の層として設けたので、失活
による色素間の相互作用が緩和され、赤色の輝度が経時
的に低下することを防止でき、長時間安定な赤色を得る
ことができる。

【００６５】図３には、本発明の有機発光素子の他の実
施形態が示されている。この有機発光素子１１０は、緑
色蛍光変換フィルタ３５が緑用カットフィルタ３１を、
赤色蛍光変換フィルタ２６が赤用カットフィルタ２３を
備えており、更に、緑色−赤色変換層２２が、緑色−橙
色変換層２２ａと、橙色−赤色変換層２２ｂとで構成さ
れている点が上記の実施形態と異なっている。

【００６６】すなわち、この赤色蛍光変換フィルタ２６
は、支持基板１０上に、赤用カットフィルタ層２３、橙
色−赤色変換層２２ｂ、緑色−橙色変換層２２ａ、青色
−緑色変換層２１の順に形成されて構成されている。

【００６７】赤用カットフィルタ２３としては、６００
ｎｍ以下の波長領域を遮断するカットフィルタであるこ
とが好ましく、従来公知の赤色カットフィルタ材料が使
用でき特に限定されない。このように赤カットフィルタ
層２３を併用することにより、青色−緑色変換層２１か
ら発する光の一部が、緑色−赤色変換層２２を透過して
しまい、赤色の色度が低下しすることを防止できる。

【００６８】緑色−橙色変換層２２ａとしては、緑色領
域の光を吸収して橙色領域に蛍光極大を有する蛍光色素
と、マトリクス樹脂とを含有する。ここで、橙色領域と
は波長が５８０〜６００ｎｍ（ただし上限と下限が±１
０ｎｍの範囲でずれていてもよい）の光を意味する。こ
のような、緑色領域の光を吸収して橙色領域に蛍光極大
を有する蛍光色素蛍光色素としては、ローダミン６Ｇ等
が挙げられる。また、緑色−橙色変換層２２ａの膜厚と
しては５〜８μｍが好ましい。

【００６９】橙色−赤色変換層２２ｂとしては、橙色領
域の光を吸収して赤色領域に蛍光極大を有する蛍光色素
と、マトリクス樹脂とを含有する。このような、橙色領
域の光を吸収して赤色領域に蛍光極大を有する蛍光色素
としては、ベーシックバイオレット１１等が挙げられ
る。また、橙色−赤色変換層２２ｂの膜厚としては２〜
５μｍが好ましい。

【００７０】また、マトリクス樹脂としては、上記の青
色−緑色変換層２１や、緑色−赤色変換層２２に用いる
樹脂が使用できる。

【００７１】このように、緑色−赤色変換層２２が、青
色−緑色変換層２１に隣接する緑色−橙色変換層２２ａ
と、更に緑色−橙色変換層２２ａに隣接する橙色−赤色
変換層２２ｂとから構成されていることにより、中間層
となる緑色−橙色変換層２２ａが、青色−緑色変換層２
１と橙色−赤色変換層２２ｂとの仲介を果たし、これに
よって、緑色−橙色変換層２２ａからの蛍光領域と、橙
色−赤色変換層２２ｂにおける吸収領域とが、橙色領域
において重複するので変換効率が高くなり、赤色の輝度
を向上することができる。

【００７２】

【実施例】以下、実施例により本発明を更に具体的に説
明するが、これらは本発明を何ら限定するものではな
い。

【００７３】実施例１ 以下の方法により、図３に示すような構成の有機発光素
子を作成した。

【００７４】［青色蛍光変換フィルタの形成］透明な支
持基板１０として、コーニングガラス（５０×５０×
１．１ｍｍ）を用い、この支持基板１０上に、青色フィ
ルター材料（富士ハントエレクトロニクステクノロジー
製：カラーモザイクＣＢ−７００１）を、スピンコート
法を用いて塗布した後、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０．３３ｍ
ｍ、膜厚１０μｍのラインパターンとして、図３に示す
ような青色蛍光変換フィルタ４０を形成した。

【００７５】［緑色蛍光変換フィルターの形成］上記の
支持基板１０上に、有機発光体層からの青色領域の波長
を遮断するための、緑用カットフィルター材料（商品名
「ＣＧ８５１０Ｙ」、富士フィルムオーリン製）を、ス
ピンコート法を用いて塗布した後、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１μｍのラインパターンとして、緑
用カットフィルタ３１を形成した。

【００７６】次に、蛍光色素であるクマリン６の０．７
質量部を、溶剤のプロピレングリコールモノエチルアセ
テート（ＰＧＭＥＡ）１２０質量部へ溶解させ、これ
に、光重合性樹脂の（商品名「Ｖ２５９ＰＡ／Ｐ５」、
新日鐵化成工業株式会社製）１００質量部を加えて溶解
させ塗布液を得た。この塗布液を、緑用カットフィルタ
３１上にスピンコート法を用いて塗布した後、フォトリ
ングラフ法によりパターニングを実施し、線幅０．１ｍ
ｍ、ピッチ０．３３ｍｍ、膜厚１０μｍのラインパター
ンとして、図３に示すような緑色蛍光変換フィル夕３０
を形成した。

【００７７】［赤色変換フィルターの形成］上記の支持
基板１０上に、赤色以外な不要な光を遮断するため、赤
用カットフィルター材料（商品名「ＣＲＹ−Ｓ８４０
Ｂ」、富士フィルムオーリン製）を、スピンコート法を
用いて塗布した後、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１μｍのラインパターンとして、赤用カットフィル
タ２３を形成した。

【００７８】次に、３種類の蛍光色素である、クマリン
６を０．６質量部、ローダミン６Ｇを０．３質量部、ベ
ーシックバイオレット１１を０．３質量部のそれぞれに
対して、溶剤のプロピレングリコールモノエチルアセテ
ート（ＰＧＭＥＡ）１２０質量部及び光重合性樹脂（商
品名「Ｖ２５９ＰＡ／Ｐ５」、新日鐵化成工業株式会社
製）１００質量部を加えてそれぞれ溶解させ、３種類の
塗布液を得た。

【００７９】この塗布液を、上記の赤用カットフィルタ
２３上に、ベーシックバイオレット１１単独層（膜厚４
μｍ）、ローダミン６Ｇ単独層（膜厚３μｍ）、クマリ
ン6単独層（膜厚３μｍ）の順に、スピンコート法によ
る塗布とフォトリソグラフ法によるパターニングを繰り
返し、橙色−赤色変換層２２ｂ、緑色−橙色変換層２２
ａ、青色−緑色変換層２１の順に形成された、線幅０．
１ｍｍ、ピッチ０．３３ｍｍ、全膜厚１０μｍのライン
パターンとして、図３に示すような赤色蛍光変換フィル
タ２６を形成した。

【００８０】［ガスバリア層の形成］上記の膜厚を１０
μｍで統一した蛍光変換フィルター上に、ガスバリア層
５０として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、高圧水銀灯にて照射
し、膜厚５μｍで形成した。このとき、蛍光変換フィル
ターのパターンは変形がなかった。

【００８１】［第１電極層（陽極）の形成］ガスバリア
層５０の上面に、スパッタ法にて透明電極であるＩＴＯ
膜を全面成膜した。このＩＴＯ膜上にレジスト剤（商品
名「ＯＦＲＰ−８００」、東京応化製）を塗布した後、
フォトリングラフ法にてパターニングを行い、各蛍光変
換フィルタ上に位置するガスバリア層５０上に、幅０．
０９４ｍｍ、間隔０．０１６ｍｍ、膜厚１００ｎｍのス
トライプパターンからなる、第１電極層６０を形成し
た。

【００８２】［有機発光素子の作製］上記の第１電極層
６０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７１、正孔輸送層７２、有機発光体層８０、
電子注入層７３を、真空を破らずに順次成膜した。各層
には、表１に示した構造式を材料として用いた。

【００８３】

【表１】

【００８４】成膜に際して真空槽内圧は１×10^-4Ｐａま
で減圧した。正孔注入層７１は銅フタロシアニン（Ｃｕ
Ｐｃ）を１００ｎｍ積層した。正孔輸送層７２は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２０ｎｍ積層した。有
機発光体層８０は４，４’−ビス（２，２−ジフェニル
ビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）を３０ｎｍ積層し
た。電子注入層７３はアルミキレート（Ａｌｑ）を２０
ｎｍ積層した。

【００８５】この後、厚さ２００ｎｍのＭｇ／Ａｇ層
（１０：１の重量比率）からなる第２電極層９０（陰
極）を、真空を被らずに形成した。上記の５層は、いず
れもパターニングを必要としないべた膜形成である。

【００８６】こうして得られた有機発光素子１１０を、
グローブボックス内乾燥窒素雰囲気下（酸素、水分濃度
ともに１０ｐｐｍ以下）において、図示しない封止ガラ
スとＵＶ硬化接着剤を用いて封止した。

【００８７】以上の工程により、６０（×ＲＧＢ）×６
０個の画素を有する、色変換方式のカラー有機ＥＬディ
スプレイを得た。

【００８８】比較例１ 赤色蛍光変換フィルタの形成において、３種類の蛍光色
素である、クマリン６を０．６質量部、ローダミン６Ｇ
を０．３質量部、ベーシックバイオレット１１を０．３
質量部色素を混合して１層として膜厚１０μｍの赤色蛍
光変換フィルタを形成した以外は、実施例１と同じ条件
で、比較例１の有機発光素子を得た。

【００８９】試験例 実施例1及び比較例１の有機発光素子を駆動させ、赤色
輝度の経時変化を測定し、発光効率を輝度保持率として
評価した。なお、初期の発光効率を輝度保持率１００％
として計算した。その結果を図４に示す。

【００９０】図４からわかるように、実施例１において
は輝度保持率の低下がなく、蛍光色素の積層効果が確認
された。これに対して、３種類の蛍光色素を混合して１
層とした比較例１においては、経時的に輝度保持率が低
下していることがわかる。

【００９１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の赤色蛍光
変換フィルタ及びそれを用いた有機発光素子によれば、
有機発光体層から発する近紫外領域から青色領域の光
を、赤色領域の光に効率よく変換でき、しかも、寿命が
長く長期間にわたって安定的な動作を行うことができ
る。したがって、例えば、発光型のマルチカラー又はフ
ルカラーディスプレイ、表示パネル、バックライトなど
の、民生用や工業用の表示機器に好適に用いることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の有機発光素子の一実施形態を示す断
面概略図である。

【図２】 本発明の赤色蛍光色変換フィルタの他の実施
形態を示す断面概略図である。

【図３】 本発明の有機発光素子の他の実施形態を示す
断面概略図である。

【図４】 実施例１、比較例１の有機発光素子による、
赤色輝度の経時変化を示す図表である。

【図５】 従来の有機発光素子の一実施形態を示す断面
概略図である。

【符号の説明】

１０ 支持基板 ２１ 青色−緑色変換層 ２２ 緑色−赤色変換層 ２２ａ 緑色−橙色変換層 ２２ｂ 橙色−赤色変換層 ２３ 赤用カットフィルタ ２４ 反射板 ２５、２６ 赤色蛍光変換フィルタ ３０ 緑色蛍光変換フィルタ ３１ 緑用カットフィルタ ４０ 青色蛍光変換フィルタ ５０ ガスバリア層 ６０ 第１電極層 ７１ 正孔注入層 ７２ 正孔輸送層 ７３ 電子注入層 ８０ 有機発光層 ９０ 第２電極層 １００、１１０ 有機発光素子

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機発光体から得られる近紫外領域から
   青色領域の光を吸収して、赤色領域の光を発する赤色蛍
   光変換フィルタにおいて、 青色領域の光を吸収して緑色領域に蛍光極大を有する蛍
   光色素と、マトリクス樹脂とを含有する青色−緑色変換
   層と、 前記緑色領域の光を吸収して赤色領域に蛍光極大を有す
   る蛍光色素と、マトリクス樹脂とを含有する緑色−赤色
   変換層とを少なくとも含むことを特徴とする赤色蛍光変
   換フィルタ。
2. 【請求項２】 前記緑色−赤色変換層は、前記青色−緑
   色変換層に隣接して配置された、前記緑色領域の光を吸
   収して橙色領域に蛍光極大を有する蛍光色素と、マトリ
   クス樹脂とを含有する緑色−橙色変換層と、 前記橙色領域の光を吸収して赤色領域に蛍光極大を有す
   る蛍光色素と、マトリクス樹脂とを含有する橙色−赤色
   変換層とで構成されている請求項１記載の赤色蛍光変換
   フィルタ。
3. 【請求項３】 前記赤色蛍光変換フィルタの膜厚が５〜
   １０μｍである請求項１又は２に記載の赤色蛍光変換フ
   ィルタ。
4. 【請求項４】 ６００ｎｍ以下の波長領域を遮断するカ
   ットフィルタが、前記緑色−赤色変換層の外側に配置さ
   れる請求項１〜３のいずれか一つに記載の赤色蛍光変換
   フィルタ。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか一つに記載の赤
   色蛍光変換フィルタを備える有機発光素子であって、透
   明な支持基板と、該支持基板上の少なくとも一部に形成
   される前記赤色蛍光変換フィルタと、前記赤色蛍光変換
   フィルタを被覆するように前記支持基板上に形成される
   ガスバリア層と、該ガスバリア層上の前記赤色蛍光変換
   フィルタが被覆された部分に少なくとも形成される第1
   電極層と、有機発光体を含有する有機発光体層と、該有
   機発光体層上に形成される第２電極層とを少なくとも含
   むことを特徴とする有機発光素子。