JP2006164566A - 多色発光デバイスおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 輝度バランスが優れ、長寿命の多色発光デバイスを提供する。
【解決手段】 透明基板上に少なくとも３種類の色変換フィルター層と、補色層と発光素子を配設してなる多色発光デバイスであって、該色変換フィルター層の少なくとも１種はカラーフィルター層と色変換層の積層体であり、該補色層は色変換フィルター層と発光素子の間に設けられ、該発光素子からの発光の一部を透過し、他の一部を吸収して吸収した光の波長とは異なる波長の光を放出することを特徴とする多色発光デバイス、および透明基板上に少なくとも３種類の色変換フィルター層を独立して配設し、色変換層を配設した透明基板上に補色層、ガスバリア層、発光素子を順次配設する多色発光デバイスの製造方法。
【選択図】 図１

Description

本発明は、多色発光デバイスおよびその製造方法に関する。該発光デバイスは、イメージセンサー、パーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ、テレビ、オーディオ、ビデオ、カーナビゲーション、電話機、携帯端末、ならびに産業用計測器の表示などに使用することができる。

表示装置に適用される発光素子の一例として、電界発光素子が知られている。電界発光素子は、薄膜の自発光型素子であり、低駆動電圧、高解像度、高視野角といった優れた特徴を有することから、それらの実用化に向けて様々な検討がなされている。

電界発光素子を用いてフルカラーディスプレイの作製方式としては、電界を印加することにより、それぞれ赤色、緑色および青色に発光する素子を配列する「３色発光方式」、白色の発光を特定波長域の光を透過させるカラーフィルターを通して赤色、緑色および青色の光とする「カラーフィルター方式」、および、近紫外光、青色光、青緑色光または白色光を吸収し、波長分布変換を行って可視領域の光を発光する色変換色素をフィルターに用いる「色変換方式」が提案されている。

これらの中で、色変換方式は発光色が白色に限定されないため、より輝度の高い発光素子を光源に使用できる。このような光源を利用して、蛍光色素を含む色変換フィルターを高精細にパターニングすれば、発光体の近紫外ないし可視光のような弱エネルギー線を用いても、フルカラーのディスプレイを構築できる。

カラーディスプレイとしての実用上の重要課題は、精細なカラー表示機能、色再現性を含めた長期的な安定性を有することに加えて、高い色変換機能を有する色変換フィルターを提供することにある。

色変換方式においては、有機発光体からの光には赤色領域の波長（６００ｎｍ〜）の光が含まれていない場合、現状での赤色変換効率は緑色の変換効率よりも１桁低いため、白色を出す場合の電流バランスが悪くなっている。

赤色変換効率を上げるには、赤色変換膜の色素濃度を上げることが考えられる。
しかし、色素濃度を現状より例えば２倍以上に上げると濃度失活を起こしてしまい、効率改善は望めない。

この問題を解決する方法としては、色変換フィルターの膜厚を厚くするなどの手段が考えられる。

しかし、色変換発光デバイスを配列してなる多色表示装置の場合は、色変換層の厚さを各色変換デバイスの幅に対してあまり大きくできない。製造プロセス上の問題、あるいは視野角依存性の問題などを考慮すると、ピクセル幅が５０μｍの場合に、色変換層の厚さとして考慮しうるのは高々２０μｍであり、好ましくは１０μｍ以下である。

上記問題を解決するものとして、各色の輝度バランスがくずれた色変換デバイスにおいては、輝度の低い色の発光デバイスからの発光を受光素子で受光し、発光制御部にフィードバックして輝度を補正制御する方式が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０００-２７８５０６号公報

しかし、輝度の低い色の発光デバイスをより強く発光させてバランスをとる方法では強く発光させた色の寿命が短くなるため、色によって色変換デバイスの寿命が異なり、長時間の駆動によって色ずれが顕著となる。また、色毎に細かな制御を行う必要が生じ、その結果、駆動を担当する回路が複雑化し、高コストとなるという問題があった。

また、色変換層中の蛍光変換色素濃度を高くする方法も考えられるが、この方法では、このような膜厚の色変換層に充分に大きな吸収率を与えようとすると、色変換層中の蛍光変換色素濃度を極端に高くする必要がある。しかし、極度に高濃度の蛍光色素を用いると、濃度消光による色変換効率の低下、蛍光変換色素の分解反応の確率の上昇による色変換効率の経時劣化が生じる。

そこで、このような問題を生じない輝度バランスの優れた多色発光デバイスが強く求められている現状にある。

本発明は、このような問題を生じない輝度バランスの優れた多色発光デバイスおよびその製造方法を提供することを目的とする。

すなわち、本発明の多色発光デバイスは、透明基板上に少なくとも３種類の色変換フィルター層と、補色層と発光素子を配設してなる多色発光デバイスであって、該色変換フィルター層の少なくとも１種はカラーフィルター層と色変換層の積層体であり、該補色層は色変換フィルター層と発光素子の間に設けられ、該発光素子からの発光の一部を透過し、他の一部を吸収して吸収した光の波長とは異なる波長の光を放出することを特徴とする。

また、本発明の多色発光デバイスの製造方法は、透明基板上に少なくとも３種類の色変換フィルター層を独立して配設し、色変換層を配設した透明基板上に補色層、ガスバリア層、発光素子を順次配設する多色発光デバイスの製造方法であって、該色変換フィルター層の少なくとも１種はカラーフィルター層と色変換層の積層体であり、該補色層は色変換フィルター層と発光素子の間に設けられ、該発光素子からの発光の一部を透過し、他の一部を吸収して吸収した光の波長とは異なる波長の光を放出することを特徴とする。

本発明のデバイス構成を用いることにより、青および緑色の成分を含む、駆動安定性の高い電界発光素子を適用できるため、高効率、かつ長寿命である色変換方式の多色発光デバイスを提供できる。また、本発明の多色発光デバイスの製造方法によれば、従来の色変換方式のデバイスの製造方法に対してプロセス工数を増加させることなく、簡便な方法で高効率、かつ長寿命である色変換方式の多色発光デバイスを製造できる。

本発明の多色発光デバイスの一実施態様の断面概略図（１画素分）を図１に示す。図１の多色発光デバイスは、透明基板１の上に、ブラックマトリクス２、色変換フィルター、補色層９、ガスバリア層１０、発光素子が積層されている。発光素子は陽極１１、有機発光体１２、および陰極１３から構成されている。ブラックマトリクス２およびガスバリア層１０は、任意選択的に設けてもよい層であるが、設けることが好ましい層である。以下、各構成要素について説明する。

１．色変換フィルター層
本明細書において、色変換フィルター層は、カラーフィルター層、色変換層、およびカラーフィルター層と色変換層との積層体の総称である。カラーフィルター層３，４，５に用いられるカラーフィルターとしては、液晶ディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ用に用いられるものを適用することができ、近年では、フォトレジストに顔料を分散させた顔料分散型カラーフィルターが広く用いられている。本発明における色変換フィルター層は互いに異なる波長域に透過域を有する少なくとも３種類の色変換フィルター層からなり、該色変換フィルター層の少なくとも１種はカラーフィルター層と色変換層の積層体である。この３種類の色変換フィルター層としては例えば、赤、緑、青の色変換フィルター層を例示できる。

図１に示した構成においては、カラーフィルター層３，４，５は、互いに異なる波長域に透過域を有するカラーフィルター層である。例えば、カラーフィルター層３を赤色領域（６００ｎｍ以上の波長域）の光を透過する赤色カラーフィルター層とし、カラーフィルター層４を緑色領域（５００〜６００ｎｍの波長域）の光を透過する緑色カラーフィルター層とし、カラーフィルター層５を青色領域（４００〜５５０ｎｍの波長域）の光を透過する青色カラーフィルター層とすることができる。

色変換層は色変換色素、光ラジカル発生剤、マトリクス樹脂を含む層である。色変換色素は、入射光の波長分布変換を行って所望の波長域の光を放射する色素であり、色変換フィルターに用いられる色素は、入射光、好ましくは青から青緑色の光の波長変換を行って、色変換層が積層されているカラーフィルター層が透過する波長域の光を放射する色素である。青色カラーフィルター層５の上には色変換層の代わりにクリアー層８が設けられる。

発光デバイスをディスプレイとして用いる場合、各色変換フィルターは、後述する電極の配置により確定される画素または副画素の位置に相応して設けられる。それぞれの色変換フィルターの画素ないし副画素の間に形成される間隙に、可視領域の光を透過しないブラックマトリクス２を配設することが一般的に行われる。ブラックマトリクス２は、多色発光デバイスのコントラスト比の向上に有効である。本発明におけるブラックマトリクス２は、カラーフィルターと同様に、フラットパネルディスプレイ用途に市販されている材料を用いて形成することができる。

２．補色層
本発明の補色層９は、色変換フィルター層の保護および色変換フィルター層上の膜面の平滑化の目的に加えて、発光素子の発光の一部を波長分布変換して、赤色、緑色および青色の３波長域の成分を十分に含む白色光を得るための層である。補色層９は、マトリクスと、マトリクス中に分散される色変換色素とを含む。

２−１．マトリクス
補色層９のマトリクスは、光透過性に富み、かつ色変換フィルター層を劣化させることのないプロセスによって配設できる材料から形成される。また、補色層９の上面にはガスバリア層１０、ならびに電極１１，１３および有機発光層１２を含む発光素子が形成されることから、さらにスパッタに対する耐性も要求される。

マトリクスとしては、補色層の形成の容易さから光硬化性樹脂または光熱併用型硬化性樹脂が好ましく用いられるがこれらに限定されるものではない。また、フォトリソグラフ法などを用いて補色層６をパターニングする必要がある場合には、用いる光硬化性樹脂または光熱併用型硬化性樹脂は、未硬化の段階で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。

マトリクスとして用いることができる光硬化性樹脂または光熱併用硬化型樹脂の硬化物の具体例としては、（１）アクリロイル基またはメタクリ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の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）ポ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の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光酸発生剤とからなる組成物の膜を光または熱処理して、酸（カチオン）を発生させて重合させたものなどを含む。特に、（１）に記載のアクリル系多官能モノマーおよびオリゴマーと開始剤との混合物は、高精細でのパターニングが可能であり、また耐溶剤性、耐熱性等の信頼性の観点からも好ましい。

あるいはまた、補色層９のマトリクスとして、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルスルホン、ポリビニルブチラール、ポリフェニレンエーテル、ポリアミド、ポリエーテルイミド、ノルボルネン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、イソブチレン−無水マレイン酸共重合樹脂、環状オレフィン系樹脂のような熱可塑性樹脂；エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、ビニルエステル樹脂、イミド系樹脂、ウレタン系樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂のような熱硬化性樹脂；あるいはポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリカーボネートなどと、３官能性または４官能性のアルコキシシランを含む化合物から形成されるポリマーハイブリッドなどを使用してもよい。

補色層９を色変換方式有機ＥＬ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として、補色層９の膜厚が表示性能、特に視野角特性に及ぼす影響と、色変換フィルター層の平滑化機能への配慮である。視野角特性とはディスプレイに対してみる角度を変化させた場合に生じる色の変化である。補色層９があまりにも厚すぎると視野角特性に悪影響をおよぼす。たとえば、ディスプレイを斜めから見た場合に、隣接する画素ないし副画素からの発光が透過し、非点灯にもかかわらず点灯しているように見えてしまう。

補色層機能の観点から見ると、膜厚を厚くしすぎると、発光素子で発生した励起光が補色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）が発生する。ディスプレイの表示性能を考えると、光学的クロストークによる隣接光の発光量の比率が本来の発光量に対して充分小さいことが要求される。この観点からは、補色層の膜厚はサブピクセル幅の１／１０以下であることが好ましい。

また、膜厚を厚くすることは、発光素子で発生した励起光の、補色層での吸収量が増加することになる。このため、励起光の色変換層への入射光量が減少し、色変換層での発光量が低下し、ＲＧＢ（赤・緑・青）の輝度バランスを崩してしまう。これを防ぐためには色変換層への入射光量、透過量を最適化する必要がある。この最適値は材料により変わるので、使用する材料に応じて適宜最適化を図ることになる。

また平滑化機能の観点から見ると、膜厚を薄くしすぎると、色変換フィルター層間の段差を充分に埋めることができない。段差が充分に埋まっていない場合には補色層の上に積層されるガスバリア層が充分に機能しなくなり、ＤＡ（ダークエリア）、ＤＳ（ダークスポット）や電極配線の切断、ショートが発生しやすくなる。段差を決める要素として、色変換フィルター層の膜厚、隣接色変換フィルター層間のギャップ距離があり、これらはパネル設計で決まる項目であるので、一概に平滑化層の膜厚を規定することはできない。一例として、色変換フィルター層膜厚１３μｍ、隣接色変換フィルター層間距離１０μｍのときに平滑化層（補色層）として樹脂を使用する場合の例を示すと、平滑化層（補色層）の膜厚は色変換フィルター層膜厚の１／３以上となる。

本発明の補色層９の膜厚は、前述のようにパネル設計から決定されるものであり、規定するのは難しいが、補色層９の膜厚を吸光度が０．１〜０．５、好ましくは０．２〜０．４となる範囲の厚さにすることによって、平坦化機能と有機発光体からの光の白色化を達成すると同時に、良好な視野角特性を維持することが可能となる。

２−２．補色層色素
補色層色素（補色層９に含まれる色素）は、発光素子で発光した光の一部を透過させ、一部を吸収し、吸収した波長とは異なる波長の光を放出する機能が要求されるため、無機または有機の蛍光または燐光を有する材料が用いられる。その種類は発光素子における有機発光体の構成に依存するが、発光素子から青色および赤色の成分を有する光が放射される場合、電界発光素子材料としては青色〜緑色（４００〜５５０ｎｍ）を高効率で発光する材料が用いられているため、色変換色素としては、この発光の補色である赤色の蛍光を発する有機蛍光材料が望ましい。ただし、他の波長を高効率で発光させる電界発光素子材料が提供されれば、その発光の補色となる色を蛍光として発する無機または有機の蛍光または燐光材料を用いることができる。

具体的な赤色の蛍光材料としては、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）−１３−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。直接染料、酸性染料、塩基性染料、分散染料などの各種染料も蛍光性があれば使用することができる。

また、補色層９より出力する白色光のスペクトルを調整する手段として、補色層９に、前記赤色蛍光材料の他に、緑色蛍光材料を添加することもできる。

具体的な緑色変換色素としては、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ノ（９，９ａ，１−ｇｈ）クマリン（クマリン１５３）等のクマリン系色素、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等のナフタルイミド系色素などを挙げることができる。さらに、直接染料、酸性染料、塩基性染料、分散染料などの各種染料も、適切な波長域における吸収性、蛍光性があれば使用することができる。

本発明の特に好ましい実施態様は、２つの波長域（青色および緑色）の成分を含む電界発光の一部を赤色に変換し、全体として３つの波長域の成分を含む白色光を得ることである。したがって、補色層９に用いることができる色変換色素の種類および添加量は、電界発光スペクトル、各色素の吸収・蛍光スペクトルおよび補色層９の膜厚などに大きく依存するために一概には述べられないが、発光素子からの光の補色層９を透過する部分と補色層９からの発光分との和が、目的とする白色スペクトルとなるようにバランスの調整を行えばよい。

３．ガスバリア層
ガスバリア層１０は、その下に形成される層に由来する水分および／または酸素が有機発光体１２に到達して有機発光体１２を劣化させることを防止することを目的とする層である。ガスバリア層１０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）、１００℃以上のガラス転移温度（Ｔｇ）および鉛筆硬度２Ｈ以上の膜硬度を有し、下に形成される色変換フィルターおよび／または補色層９の機能を低下させない材料から形成される。たとえば、イミド変性シリコーン樹脂；ＴｉＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２等の無機金属化合物をアクリル、ポリイミド、シリコーン樹脂等の中に分散した材料；アクリレートモノマー／オリゴマー／ポリマー等の反応性ビニル基を有した樹脂；レジスト樹脂；ゾル−ゲル法で形成される無機化合物；フッ素系樹脂など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。

また、ガスバリア層１０を、電気絶縁性ならびに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（４００〜８００ｎｍの範囲で透過率５０％以上）、かつその上に形成される電極の成膜条件に耐える硬度として好ましくは鉛筆硬度２Ｈ以上の膜硬度を有する材料を用いて形成してもよい。そのような材料として、たとえば、ＳｉＯ_ｘ、ＳｉＮ_ｘ、ＳｉＮ_ｘＯ_ｙ、ＡｌＯ_ｘ、ＴｉＯ_ｘ、ＴａＯ_ｘ、ＺｎＯ_ｘ等の無機酸化物、無機窒化物等の材料を挙げることができる。

ガスバリア層１０は、前述の材料の単層であってもよく、あるいは前述の材料から形成される複数の層の積層構造であってもよい。

本発明の多色発光デバイスにガスバリア層１０を配設する場合には、補色層９の場合と同様に視野角特性におよぼす影響を考慮する必要がある。厚すぎるガスバリア層１０を形成した場合、有機発光体を発した光がガスバリア層１０を透過して補色層９あるいは色変換フィルター層に到達するまでの光路長が長くなる。その結果、斜め方向から多色発光デバイスを見た場合に、隣接する別の色の画素ないし副画素への光の漏れ（光学的クロストーク）が発生する。多色発光デバイスのディスプレイとしての表示性能を考慮すると、本来の画素ないし副画素の発光量に対する、光学的クロストークによる隣接する画素ないし副画素の発光量の比率を十分に小さくすることが要求される。この点を考慮すると、ガスバリア層１０の膜厚（複数層の積層体である場合は、総膜厚）は、０．１〜１．０μｍであることが好ましい。

４．発光素子
発光素子は、一対の電極１１，１３の間に有機発光層１２を挟持し、必要に応じて、正孔注入層、正孔輸送層、および／または電子注入層を介在させた構造を有する。より具体的には、たとえば以下に示すような構造が挙げられる。
（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

上述の（１）〜（５）の構造において、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、この透明である電極を通して光を発して、前記補色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、陽極１１を透明とすることが好ましい。

また、陰極１３は反射電極とすることが好ましい。

陽極１１の透明電極は、スパッタ法によりＳｎＯ_２、Ｉｎ_２Ｏ_３、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ：Ａｌなどの導電性金属酸化物を積層することにより形成される。透明電極の透過率は、波長４００〜８００ｎｍの光に対して５０％以上が好ましく、８５％以上がより好ましい。陽極１１は、通常５０ｎｍ以上、好ましくは５０ｎｍ〜１μｍ、より好ましくは１００〜３００ｎｍの範囲内の厚さを有することが望ましい。

陰極１３の反射電極は、高反射率の金属、アモルファス合金、微結晶性合金などを用いて形成されることが好ましい。高反射率の金属としては、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｒなどを例示できる。高反射率のアモルファス合金は、ＮｉＰ、ＮｉＢ、ＣｒＰおよびＣｒＢなどを例示できる。高反射率の微結晶性合金は、ＮｉＡｌなどを例示できる。あるいはまた、前述の高反射率の金属を含む他の合金（たとえばＭｇ／Ａｇ合金など）を用いることができる。

有機発光層として青〜青緑色の発光を得るためには、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。

正孔注入層の材料としては、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）などを含むフタロシアニン（Ｐｃ）類またはインダンスレン系化合物などを用いることができる。

正孔輸送層は、トリアリールアミン部分構造、カルバゾール部分構造、オキサジアゾール部分構造を有する材料（たとえばＴＰＤ、α−ＮＰＤ、ＰＢＤ、ｍ−ＭＴＤＡＴＡなど）を用いて形成することができる。

電子注入層の材料としては、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、またはＣｓなどのアルカリ金属、Ｂａ、Ｓｒなどのアルカリ土類金属またはそれらを含む合金、希土類金属、あるいはそれら金属のフッ化物などを用いることができるが、それらに限定されるものではない。本発明の構成においては、電子注入効率の改善の観点から、電子注入層を設けることが好ましい。電子注入層の膜厚は、駆動電圧および透明性等を考慮して適宜選択することができるが、通常の場合には１０ｎｍ以下であることが好ましい。あるいはまた、アルカリ金属ないしアルカリ土類金属をドープしたアルミニウムのキノリノール錯体を用いてもよい。

陽極および陰極のパターンはそれぞれ平行な複数のストライプ形状部分電極から形成して、陽極のストライプ形状部分電極と陰極のストライプ形状部分電極とが互いに交差し、好ましくは直交するように形成されていてもよい。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る。すなわち、陽極の特定のストライプ形状部分電極と陰極の特定のストライプ形状部分電極に電圧が印加されたときに、有機発光層において、それらのストライプ形状部分電極が交差する部分が発光する。したがって、陽極および陰極の選択されたストライプ形状部分電極に電圧を印加することによって、特定の補色層および／または色変換フィルター層が位置する部分のみを発光させることができる。

また、陽極をストライプパターンのない一様な平面電極とし、陰極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となる。

次に本発明の多色発光デバイスの製造方法につき説明する。
本発明においては、まず、透明基板１上に少なくとも３種類の色変換フィルター層を独立して配設するが、色変換層画素間にブラックマトリクスを配設する場合も含めて従来公知の方法を採用することができる。

次いで、色変換層を配設した透明基板１上に補色層９を配設する。
補色層９は、前述のように、膜面の平滑化の目的をも併せ持つために、一般的には塗布法で形成される。すなわち、光硬化性樹脂または光熱併用型硬化性樹脂などのマトリクス材料溶液を上面が平滑になるように塗布した後に、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るのが一般的である。

補色層をパターニングする必要がある場合は、光硬化性樹脂または光熱併用型硬化性樹脂として、未硬化の段階で有機溶媒またはアルカリ溶液に可溶性であるものを用い、所望のパターンのマスクを用いてフォトリソグラフィー法によりパターニングする。

次いで、補色層９の上にガスバリア層、発光素子を順次配設するが、ガスバリア層１０の形成法は特に制約はなく、ガスバリア層として無機酸化物や無機窒化物を用いる場合は製法に特に制約はなく、スパッタ法、ＣＶＤ法、真空蒸着法、ディップ法、ゾル−ゲル法等の慣用の手法を採用することができる。また、ガスバリア法として例えばイミド変性シリコーン樹脂、無機金属化合物を樹脂の中に分散した材料、反応性ビニル基含有樹脂、レジスト樹脂、光硬化型樹脂、熱硬化型樹脂などを用いる場合はスピンコート法、ロールコート法、キャスト法などの湿式法のような慣用の手法により形成することができる。
発光素子の配設方法はいずれも従来公知の方法を採用でき、特に限定されるものではない。

以下、本発明の具体例につき図面を参照しながら説明するが、本発明はこれら実施例の記載によって制限されるものではない。

［実施例１］
カラーフィルター：
透明ガラス基板（１７３７ガラス）上に、ブラックマトリクス材料（ＣＫ−７００１：富士フイルムＡＲＣＨ製）、赤色カラーフィルター材料（ＣＲ−７００１：富士フイルムＡＲＣＨ製）、緑色カラーフィルター材料（ＣＧ−７００１：富士フイルムＡＲＣＨ製）、および青色カラーフィルター材料（ＣＢ−７００１：富士フイルムＡＲＣＨ製）を用いて、ブラックマトリクス２およびカラーフィルター３，４，５（赤色、緑色および青色）を成膜した。緑色カラーフィルターの膜厚を２μｍとし、他のフィルターの膜厚を１μｍとした。

各カラーフィルターは、赤色、緑色および青色の副画素を横方向に整列させた一組を画素とするように形成した。各副画素の寸法は縦３００μｍ×横１００μｍであり、隣接する副画素間の間隔を縦方向３０μｍ、横方向１０μｍとした。従って１つの画素は縦３００μｍ×横３２０μｍの寸法を有し、隣接する画素間の間隔は縦方向３０μｍ、横方向１０μｍであった。本実施例においては、縦方向に５０画素、横方向に５０画素を配列させ、合計２５００画素を形成した。

色変換層：
蛍光色素としてクマリン６（０．１重量部）、ローダミン６Ｇ（０．０５重量部）、ベーシックバイオレット１１（０．０５重量部）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重量部へ溶解させ、次いで、光重合性樹脂の「Ｖ２５９ＰＡ／Ｐ５」（商品名、新日鐵化成工業株式会社）１００重量部を加えて溶解させ、赤色変換層用塗液を得た。この塗布液を、カラーフィルターを形成した基板１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て赤色カラーフィルター３の上に赤色変換層６を形成した。赤色変換層６の厚みは１０μｍであった。

蛍光色素としてクマリン６（０．１重量部）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重量部へ溶解させ、次いで、光重合性樹脂の「Ｖ２５９ＰＡ／Ｐ５」（商品名、新日鐵化成工業株式会社）１００重量部を加えて溶解させ、緑色変換層用塗液を得た。この塗布液をカラーフィルターを形成した基板１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て緑色カラーフィルター４の上に緑色変換層７を形成した。緑色変換層７の厚みは１０μｍであった。

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重量部へ光重合性樹脂の「Ｖ２５９ＰＡ／Ｐ５」（商品名、新日鐵化成工業株式会社）１００重量部を加えて溶解させ、クリアー層用塗液を得た。この塗布液をカラーフィルターを形成した基板１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て青色カラーフィルター５の上にクリアー層８を形成した。クリアー層８の厚みは１０μｍであった。

補色層（平滑化機能あり）：
光重合性樹脂の「Ｖ２５９ＰＡ／Ｐ５」（商品名、新日鐵化成工業株式会社）２５ｇに対してクマリン６を０．０５ｇ、ローダミンＢｗｏ０．０４ｇ添加し、補色層用塗液とした。この塗液を用いて色変換フィルターを形成した基板１上に塗布し、フォトリソグラフ法にて色変換フィルターおよびブラックマトリクスの上面に補色層９を形成した。色変換フィルター上の補色層の膜厚は４μｍとした。

ガスバリア層：
次に補色層の上に、スパッタ法を用いて膜厚０．５μｍのＳｉＯ_２を堆積させて、ガスバリア層を形成した。スパッタ装置としてＲＦ−プレーナマグネトロン型装置を用い、ターゲットとしてＳｉＯ_２を用いた。スパッタガスとしてＡｒを使用し、形成時の基板温度を８０℃に設定した。

発光素子：
次に、このガスバリア層の上に陽極（透明電極）／正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子注入層／陰極（反射電極）なる６層構成で、発光素子を形成した。

まず、ガスバリア層の上面にスパッタ法により透明電極（ＩＴＯ）を全面製膜した。このＩＴＯの上にレジスト剤「ＯＦＲＰ−８００」（商品名、東京応化製）を塗布した後、フォトリソグラフィー法によりパターニングを行い、赤、緑、青のそれぞれの色の発光部に位置する、幅１０５μｍ、ピッチ１１０μｍ、膜厚１００ｎｍのそれぞれ平行な複数のストライプ形状部分電極からなる陽極を得た。

次いで、透明電極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、正孔輸送層、青色発光層、赤色発光層および電子注入層を、真空を破らずに順次成膜した。成膜に際して真空槽内圧は１×１０^−４Ｐａまで減圧した。正孔注入層として、膜厚１００ｎｍの銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を積層した。正孔輸送層として、膜厚２０ｎｍの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）を積層した。発光層として、膜厚３０ｎｍの４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）を積層した。電子注入層として、膜厚２０ｎｍのアルミキレート（Ａｌｑ）を積層した。

さらに、真空を破ることなしに、陽極のストライプ形状部分電極のラインと垂直に幅３００μｍ、ピッチ３３０μｍのストライプパターンが得られるマスクを用いて膜厚２００ｎｍのＭｇ／Ａｇ（１０：１の重量比率）からなる陰極を形成した。

最後に、得られた積層体を、乾燥窒素雰囲気（酸素濃度および水分濃度ともに１０ｐｐｍ以下）のグローブボックス内に移動させ、封止ガラス（図示せず）およびＵＶ硬化型接着剤を用いて封止し、発光デバイスを得た。こうして得られた多色発光デバイスの断面概略図（１画素分）を図１に示す。

［比較例１］
補色層の代わりに以下に示すように補色機能のない平滑化層を形成した以外は実施例１と同様にして発光デバイスを得た。

平滑化層（補色機能なし）:
フォトレジストＮＮＭ８１０（ＪＳＲ製）を平滑化層塗布液とし、これを用いてフォトリソグラフ法により、色変換フィルター層およびブラックマトリクスの上面に平滑化層を形成した。色変換フィルター層上面部の平滑化層の膜厚は４μｍとした。

こうして得られた実施例、比較例の多色発光デバイスの点灯特性を調べた。なお、赤、青、緑各色のバックライトは同一条件で点灯させた。

また、これらの連続点灯を行い、寿命を測定した。寿命測定方法は、赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）各色のバックライトを同一条件で点灯させ、色度計にて色度（ＣＩＥ表色系におけるｘ、ｙ）が初期状態より±０．１以上変化したとき、または輝度計でパネルの輝度が初期状態より８０％以上低下したときの早い方を寿命として定義した。
その結果を表１に示す。表１においては比較例１の寿命を１としたときの値を示した。

実施例１と比較例１の比較から、本発明の多色発光デバイスは、補色層のない比較例１の多色発光デバイスに比べて、Ｒ、Ｇ、Ｂの輝度のバランスに優れ、寿命も１．５倍に延びていることがわかる。

本発明の多色発光デバイスはＲ、Ｇ、Ｂの輝度のバランスに優れ、長寿命であり、イメージセンサー、パーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ、テレビ、オーディオ、ビデオ、カーナビゲーション、電話機、携帯端末、ならびに産業用計測器の表示などに有用である。

本発明の多色発光デバイスの断面概略図（１画素分）である。

符号の説明

１ 基板
２ ブラックマトリクス
３ 赤色カラーフィルター層
４ 緑色カラーフィルター層
５ 青色カラーフィルター層
６ 赤色変換層
７ 緑色変換層
８ クリアー層
９ 補色層
１０ ガスバリア層
１１ 陽極
１２ 有機発光層
１３ 陰極

Claims (5)

1. 透明基板上に少なくとも３種類の色変換フィルター層と、補色層と発光素子を配設してなる多色発光デバイスであって、該色変換フィルター層の少なくとも１種はカラーフィルター層と色変換層の積層体であり、該補色層は色変換フィルター層と発光素子の間に設けられ、該発光素子からの発光の一部を透過し、他の一部を吸収して吸収した光の波長とは異なる波長の光を放出することを特徴とする多色発光デバイス。
2. 前記補色層が平滑化層の機能をも兼ね備えることを特徴とする請求項１記載の多色発光デバイス。
3. 前記発色素子の発光色が青〜緑色であり、補色層が前記発光素子からの光の一部を吸収して赤色を補色することを特徴とする請求項１または２記載の多色発光デバイス。
4. 前記補色層が、樹脂中に少なくとも１種の有機蛍光色素を分散させてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の多色発光デバイス。
5. 透明基板上に少なくとも３種類の色変換フィルター層を独立して配設し、色変換層を配設した透明基板上に補色層、ガスバリア層、発光素子を順次配設する多色発光デバイスの製造方法であって、該色変換フィルター層の少なくとも１種はカラーフィルター層と色変換層の積層体であり、該補色層は色変換フィルター層と発光素子の間に設けられ、該発光素子からの発光の一部を透過し、他の一部を吸収して吸収した光の波長とは異なる波長の光を放出することを特徴とする多色発光デバイスの製造方法。

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