JP2006269226A - 色変換フィルタおよびそれを用いた色変換発光デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】 色変換発光デバイス表面を着色させることなしに、外光が入射した際の非点灯のデバイスの色味（すなわち、反射光の色相）を制御する方法の提供。
【解決手段】 透明基板と、該透明基板上に互いに独立して配設され、異なる出力波長分布を有する少なくとも２種の色変換フィルタ層とを含む色変換フィルタであって、少なくとも２種の色変換フィルタ層は、カラーフィルタ層と色変換層との積層体またはカラーフィルタ層とクリア層との積層体であって、最も長波長の出力波長分布を有する色変換フィルタ層を除く少なくとも２種の色変換フィルタ層の少なくとも１種は、光散乱性色変換層または光散乱性クリア層を含むことを特徴とする色変換フィルタ。
【選択図】 図２

Description

本発明は、色変換フィルタおよびそれを用いた色変換発光デバイスに関する。詳細には、イメージセンサー、パーソナルコンピューター、ワードプロセッサー、テレビ、ファクシミリ、オーディオ、ビデオ、カーナビゲーション、電気卓上計算機、電話機、携帯端末機ならびに産業用計測器等の表示用の色変換フィルタおよび該色変換フィルタを具備する有機ＥＬ素子を用いた色変換発光デバイスに関する。

現在、さまざまな分野・用途において種々の表示装置が用いられている。これらの表示装置は、その機構に基づいて自発光型と非発光型の２つのタイプに分類される。自発光型表示装置の代表例は、陰極管（ＣＲＴ）、ＥＬ（エレクトロルミネセンス）ディスプレイ、プラズマディスプレイ、ＦＥＤ（フィールド・エミッション・ディスプレイ）などを含む。一方、非発光型表示装置の代表例は、液晶表示装置である。

自発光型表示装置において多色表示を可能にするためには、１）複数種の色の光（一般的には、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）の３原色）を放射する複数種の発光素子を用いる方法（３色塗り分け法）、２）白色光を発光する１種類の素子を用いて、特定波長領域の光を透過させる複数種のカラーフィルタを用いる方法（カラーフィルタ法）、３）比較的高エネルギー域（たとえば、青色ないし青緑色）の光を発する１種類の素子を用い、その発光を波長分布変換して複数種の色の光を放射する方法（色変換法）などが提案されている。図１に、色変換方式の有機ＥＬディスプレイの構成例を示した。

図１において、色変換フィルタ１００は、透明基板１上に、複数種のカラーフィルタ層２（Ｒ，Ｇ，Ｂ）および色変換層３（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の積層体（以後、本明細書中では色変換フィルタ層と総称する）を有し、該積層体の間隙には遮光層４が形成され、それらの層を覆うように平坦化層６が形成されている。そして、色変換フィルタ１００の上に透明電極２１、有機ＥＬ層２２および反射電極２３を含む有機ＥＬ素子２００が形成されて、ディスプレイを構成している。なお、有機ＥＬ素子２００の発光波長域に依存するが、高エネルギー域である青色変換層３Ｂは、色変換の機能を持たないクリア層であってもよい。複数種のカラーフィルタ層２は、色変換層から放射される光の色純度を向上させ、より高品位の美しい画像を表示させるための層である。

色変換方式の表示装置における現時点での問題点の１つは、非点灯時の表示装置に外光が入射した場合に、表示装置の表示面が種々の色に色づいてしまうことである。これは、表示装置中の色変換層３（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の透過率がＲＧＢ各色において異なることにより、偏った波長分布を有する反射光が放射されるために起こる現象である。

表示装置が使用される特定の分野・用途においては、非点灯時の表示装置の色を該装置を取り巻くボディーフレームの色と一致またはそれに釣り合った色味（色相）にすることのように、非点灯時の表示装置の色味を自由に設計可能にすることが求められてきている。

この要求に対して、表示装置表面にフィルムを適用する方法が提案されてきている（特許文献１参照）。

特開平１０−１７７８５０号公報

しかしながら、従来提案されている方法は、表示装置表面を着色させることに基づくものである。したがって、点灯時に色変換フィルタから放射される光もまた塗料ないしフィルムの影響を受け、所望されない色相を有する光が放射されてしまうこと、あるいはカラーフィルタ層において高められた色純度の低下などの問題を引き起こす恐れがある。

したがって、表示装置表面を着色させることなしに、外光が入射した際の非点灯の表示装置の色味（すなわち、反射光の色相）を制御することができる方法が、当該技術において強く求められている。

本発明の第１の実施形態である色変換フィルタは、透明基板と、該透明基板上に互いに独立して配設され、異なる出力波長分布を有する少なくとも２種の色変換フィルタ層とを含み、前記少なくとも２種の色変換フィルタ層は、カラーフィルタ層と色変換層との積層体またはカラーフィルタ層とクリア層との積層体であって、最も長波長の出力波長分布を有する色変換フィルタ層を除く前記少なくとも２種の色変換フィルタ層の少なくとも１種は、光散乱性色変換層または光散乱性クリア層を含むことを特徴とする。ここで、前記光散乱性色変換層または前記光散乱性クリア層は、光散乱性微粒子またはミクロ相分離を起こす添加物を含んでもよい。

本発明の第２の実施形態である色変換発光デバイスは、第１の実施形態の色変換フィルタと、一対の電極に挟持された有機ＥＬ層を含む有機ＥＬ素子とを含むことを特徴とする。ここで、有機ＥＬ素子は、色変換フィルタ上に形成されてもよい。あるいはまた、有機ＥＬ素子を別個の素子支持体上に形成して、色変換フィルタと貼り合わせてもよい。

以上のような構成を採ることにより、色変換フィルタまたは色変換発光デバイスに対して外光が入射する際に、特定色の散乱光を他の色とは独立的に制御して、色変換フィルタまたは色変換発光デバイスからの反射光の色相を制御することが可能となる。したがって、それら色変換フィルタまたは色変換発光デバイスの特定の用途における要求を満たすことが可能となる。また、本発明の構成においては、非点灯時の反射光の色相を制御すると同時に、色変換発光デバイスの点灯時の特性（輝度および色度）を維持することができる。

本発明の第１の実施形態に係る色変換フィルタは、透明基板と、該透明基板上に互いに独立して配設され、異なる出力波長分布を有する少なくとも２種の色変換フィルタ層とを含み、前記少なくとも２種の色変換フィルタ層は、カラーフィルタ層と色変換層との積層体またはカラーフィルタ層とクリア層との積層体であり、および最も長波長の出力波長分布を有する色変換フィルタ層（一般的に赤色変換フィルタ層）を除く前記少なくとも２種の色変換フィルタ層の少なくとも１種は、光散乱性色変換層または光散乱性クリア層を含むことを特徴とする。図２に３種（ＲＧＢ）の色変換フィルタ層を有する色変換フィルタ１００の第１の態様を示し、本実施形態を説明する。

図２において、透明基板１の上に、３種の色変換フィルタ層１０（Ｒ，Ｇ，Ｂ）が積層されており、各色変換フィルタ層１０の間隙には遮光層４が形成され、それらの層を覆うように平坦化層６が設けられている。図２の例においては、赤色変換フィルタ層１０Ｒは赤色カラーフィルタ層２Ｒと赤色変換層３Ｒとの積層体であり、緑色変換フィルタ層１０Ｇは緑色カラーフィルタ層２Ｇと光散乱性緑色変換層１３Ｇとの積層体であり、青色変換フィルタ層１０Ｂは青色カラーフィルタ層２Ｂとクリア層５との積層体である。色変換フィルタ１００の上面に、透明電極２１、有機ＥＬ層２２および反射電極２３を含む有機ＥＬ素子２００が形成されている。なお、有機ＥＬ素子２００の発光波長分布に依存して、クリア層５に代えて青色変換層３Ｂを使用してもよい。

透明基板１は、可視光（波長４００〜７００ｎｍ）に対して透明であり、積層される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、および寸法安定性に優れていることが好ましい。好ましい透明基板は、ガラス基板、およびポリオレフィン、アクリル樹脂（ポリメチルメタクリレートを含む）、ポリエステル樹脂（ポリエチレンテレフタレートを含む）、ポリカーボネート樹脂、またはポリイミド樹脂などの樹脂で形成された剛直性の樹脂基板を含む。あるいはまた、ポリオレフィン、アクリル樹脂（ポリメチルメタクリレートを含む）、ポリエステル樹脂（ポリエチレンテレフタレートを含む）、ポリカーボネート樹脂、またはポリイミド樹脂などから形成される可撓性フィルムを、基板として用いてもよい。ガラス、ならびに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。ホウケイ酸ガラスまたは青板ガラス等が特に好ましいものである。

カラーフィルタ層２は、入射光の特定の波長成分のみを透過させて、出力光の色純度を向上させるための層である。通常のフルカラーディスプレイの場合、赤色カラーフィルタ層２Ｒは６００ｎｍ以上の波長成分を透過させ、緑色カラーフィルタ層２Ｒは５００〜６００ｎｍの波長成分を透過させ、青色カラーフィルタ層２Ｂは４００〜５００ｎｍの波長成分を透過させるように設計される。カラーフィルタ層２は、感光性樹脂中に色素を分散させた着色感材を塗布し、パターン状露光および現像を行うことによって、所望のパターンに形成されることが一般的である。最近では、耐久性の観点から、色素として顔料を使用することが多くなってきている。カラーフィルタ層２に用いることができる顔料は、アゾレーキ系、不溶性アゾ系、縮合アゾ系、フタロシアニン系、キナクリドン系、ジオキサジン系、イソインドリノン系、アントラキノン系、ペリノン系、チオイン系、ペリレン系、およびそれらの混合物などを含む。現在市販されているフラットパネルディスプレイ用のカラーフィルタ材料を用いてカラーフィルタ層２を形成してもよい。

色変換層３は、マトリクス樹脂と色変換色素とを含む。色変換色素は、入射する近紫外領域ないし可視領域の光を吸収して波長分布変換を行い、異なる波長の可視光を放射する色素である。赤色変換層３Ｒにおいては、青色ないし青緑色の光を吸収して赤色領域の光を放射する色素の１種または複数種を用いることができ、必要に応じて青色ないし青緑色の光を吸収して緑色領域の光を放射する色素の１種または複数種と組み合わせて用いてもよい。また、緑色変換層３Ｇにおいては、青色ないし青緑色の光を吸収して緑色領域の光を放射する色素の１種または複数種を用いることができる。色変換層３における波長分布変換を行うことによって、たとえば赤色または緑色領域の成分が充分に含まれてない光源を用いても充分な強度を有する赤色または緑色光を得ることが可能となる。

光源から発せられる青色から青緑色領域の光を吸収して、赤色領域の光を放射する赤色変換色素としては、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。

光源から発せられる青色ないし青緑色領域の光を吸収して、緑色領域の光を放射する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−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−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。

通常のパターニングをする必要がある場合には、光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂（レジスト）中に前述の色変換色素を分散させた分散物を塗布、パターン状露光および現像して色変換層４を形成することができる。この場合、光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂（レジスト）の硬化物がマトリクス樹脂として機能する。用いることができる光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂（レジスト）は、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（ナイトレンが発生して、オレフィンを架橋させる）、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を用いることが好ましい。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、および重合して硬化した後は耐溶剤性、耐熱性等の信頼性が高いからである。ここで、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。

あるいはまた、色変換色素およびマトリクス樹脂を含む溶液を調製し、該溶液をスクリーン印刷し、そして乾燥させることによって色変換層３を形成してもよい。この場合のようにフォトリソグラフ法などを用いたパターニングを必要としない場合、マトリクス樹脂としては、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、またはこれらの樹脂混合物を用いることができる。

クリア層５は、透明なマトリクス樹脂からなる層であり、複数種の色変換フィルタ層１０を用いる場合にその上面の平坦化を補助するための層である。たとえば、光源が青色（高エネルギー領域）の波長成分を充分に含む場合、図２に示すように青色変換フィルタ層１０Ｂにおいて、青色変換層３Ｂではなくクリア層５を使用することができる。クリア層５は、色変換色素を含まないことを除いて色変換層３と同様に形成することができる。

平坦化層６は、色変換フィルタ上に形成される有機ＥＬ素子２００の透明電極２１と反射電極２３間の短絡の原因となる色変換フィルタ層１０の凹凸を平滑化するために、任意選択的に設けることができる層である。色変換フィルタ層１０を覆う平坦化層５は、色変換フィルタ層１０の機能を損なうことなく形成することができ、かつ適度な弾力性を有する材料から形成することができる。平坦化層６は、単層から構成されてもよいし、複数の材料を積層したものであってもよい。好ましい材料は、表面硬度が鉛筆硬度２Ｈ以上であり、０．３ＭＰａ以上のヤング率を有し、光出力部上に平滑な塗膜を形成することができ、色変換層３および光散乱性色変換層１３の機能を低下させないポリマー材料である。より好ましくは、該材料は、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）、電気絶縁性を有するポリマー材料である。平坦化層６は、任意選択の層であるが、上記目的のために設けることが好ましい層である。

そのようなポリマー材料の例は、イミド変性シリコーン樹脂、無機金属化合物（ＴｉＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２等）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／ポリマーの反応性ビニル基を有した樹脂、レジスト樹脂、フッ素系樹脂、または高い熱伝導率を有するメソゲン構造を有するエポキシ樹脂などの光硬化性樹脂および／または熱硬化性樹脂を挙げることができる。これらポリマー材料を用いて平坦化層６を形成する方法には、特に制限はない。たとえば、乾式法（スパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ法など）、あるいは湿式法（スピンコート法、ロールコート法、キャスト法など）のような慣用の手法により形成することができる。

また、光源が酸素、水分またはアルカリなどに弱い場合、平坦化層６の上にパッシベーション層をさらに設けて、酸素、水分およびアルカリに対するバリア性を付加することによって光源の信頼性を向上させることができる。パッシベーション層は、例えば、ＳｉＯ_ｘ、ＳｉＮ_ｘ、ＳｉＮ_ｘＯ_ｙ、ＡｌＯ_ｘ、ＴｉＯ_ｘ、ＴａＯ_ｘまたはＺｎＯ_ｘのような無機酸化物または無機窒化物を使用して形成することができる。また、その形成法は特に制約が無く、スパッタ法、ＣＶＤ法、真空蒸着法、ディップ法などの慣用の手段を用いることができる。

図２の構成において、緑色変換フィルタ層１０Ｇは、光散乱性緑色変換層１３Ｇを含む。光散乱性色変換層１３は、光散乱性粒子を添加すること、あるいはそのマトリクス樹脂にミクロ相分離を起こさせる添加剤を添加することによって、光散乱性が付与された色変換層である。

光散乱性粒子は、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ことができる。光散乱性粒子の材料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、かつ該材料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。光散乱性粒子は、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、または種々のシリコーンポリマーを用いて形成される微粒子であることができる。あるいはまた、ＳｉＯ_ｘ、ＡｌＯ_ｘ、ＴｉＯ_ｘ、ＴａＯ_ｘ、ＺｎＯ_ｘのような無機酸化物、ＳｉＮ_ｘのような無機窒化物、またはＳｉＯ_ｘＮ_ｙのような無機酸窒化物の微粒子を用いてもよい。

あるいはまた、光散乱性粒子は、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する反射率が高い微粒子であってもよい。このような反射率が高い微粒子は、ＡｕまたはＡｇなどの貴金属、またはＣｕなどの金属を用いて形成することができる。

光散乱性色変換層１３は、色変換色素または光散乱性粒子を光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂（マトリクス樹脂の前駆体）またはマトリクス樹脂中に分散させた分散物を用いて、前述のように作製することができる。ここで、光散乱性粒子は、高精細なパターニングと充分な光散乱を両立させるために、１μｍ以下の粒径を有することが好ましい。また、非点灯時の外光の充分な散乱と点灯時の表示出力光の強度とを両立するために、光散乱性粒子は、光散乱性色変換層１３の総重量を基準として１〜５質量％の量で添加されることが好ましい。

本発明において色変換層のマトリクス樹脂にミクロ相分離を起こさせる添加剤は、低分子化合物または高分子化合物であってもよく、好ましくはヒンダードアミン系化合物、またはベンゾエート系ないしＮｉ系の光安定剤として知られる化合物であってもよい。これらの添加物の添加により色変換フィルタ層中に相分離を発生させ、２つ以上のミクロに分離された相とすることにより、色変換層における散乱を増大させることができる。本発明に用いられる添加剤は、光散乱性色変換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。このような含有量で添加剤を用いることによって、非点灯時の外光の充分な散乱と点灯時の表示出力光の強度とを両立させることが可能となる。

以上のように光散乱性粒子またはミクロ相分離を起こさせる添加剤を添加された光散乱性色変換層１３Ｇ（緑色変換フィルタ層１０Ｇの一部をなす）に外光が入射した場合、該層中で光が散乱し、その散乱光の一部が当該色のカラーフィルタ層２Ｇを通して外部へと放射される。したがって、本発明の色変換フィルタから放出される反射光において当該色の成分（緑色成分）が増大し、反射光の色相を当該色（緑色）方向に変化させることが可能となる。

図３に、本実施形態の色変換フィルタ１００の第２の態様を示す。第２の態様においては、緑色変換フィルタ層１０Ｇに光散乱粒子または添加剤を含まない緑色変換層３Ｇを用い、青色変換フィルタ層１０Ｂに光散乱性クリア層１５を用いたことを除いて、第１の態様と同様の構成を有する。

緑色変換層３Ｇは、光散乱性粒子およびマトリクス樹脂にミクロ相分離を起こさせる添加剤を含まないことを除いて、第１の態様の光散乱性緑色変換層１３Ｇと同様にして形成することができる。

光散乱性クリア層１５は、透明なマトリクス樹脂に対して光散乱性粒子およびマトリクス樹脂にミクロ相分離を起こさせる添加剤を添加することによって、光散乱性が付与されたクリア層である。添加される光散乱性粒子およびマトリクス樹脂にミクロ相分離を起こさせる添加剤としては、第１の態様に記載のものを用いることができる。第１の態様の光散乱性緑色変換層１３Ｇと同様に、光散乱性粒子を添加する場合は、その添加量を光散乱性クリア層１５の総重量を基準として１〜５質量％として、非点灯時の外光の充分な散乱と点灯時の表示出力光の強度とを両立することが好ましい。また、ミクロ相分離を起こさせる添加剤を用いる場合にも、光散乱性クリア層１５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％の量で添加剤を添加して、非点灯時の外光の充分な散乱と点灯時の表示出力光の強度とを両立することが好ましい。

上記の第２の態様に示したように、青色変換フィルタ層１０Ｂの一部をなす光散乱性クリア層１５を導入することによって、外光入射時に放出される反射光において当該色の成分（青色成分）が増大し、反射光の色相を当該色（青色）方向に変化させることが可能となる。

なお、前述の第１および第２の態様においては、緑色変換フィルタ層１０Ｇまたは青色変換フィルタ層１０Ｂの一方のみに光散乱性を有する層を導入したが、必要に応じて緑色変換フィルタ層１０Ｇおよび青色変換フィルタ層１０Ｂの両方に光散乱性を有する層を導入してもよい。この場合には、両層に添加する光散乱性粒子および／またはマトリクス樹脂にミクロ相分離を起こさせる添加剤の量を調整して、所望の色相を得ることが可能である。

本発明の第２の実施形態の色変換発光デバイスは、第１の実施形態の色変換フィルタ１００と、一対の電極に挟持された有機ＥＬ層２２を有する有機ＥＬ素子２００とを含むことを特徴とする。ここで、一対の電極の内、色変換フィルタ１００側の電極が透明電極２１であり、他方の電極が反射電極２３である。有機ＥＬ素子２００は、図２および図３に示すように色変換フィルタ１００の上面に形成されてもよい。あるいはまた、別個の基板（素子支持体）上に反射電極２３、有機ＥＬ層２２、および透明電極２１の順に積層した有機ＥＬ素子を、色変換フィルタと貼り合わせることによって色変換発光デバイスを形成してもよい。

透明電極２１は、有機ＥＬ層２２に対して効率よく電子または正孔を注入することとともに、有機ＥＬ層２２の発光波長域において透明であることが求められる。透明電極２１は、波長４００〜８００ｎｍの光に対して５０％以上の透過率を有することが好ましい。透明電極２１は、透明導電性材料である、ＩＴＯ（インジウム・スズ酸化物）、ＩＺＯ（インジウム・亜鉛酸化物）、ＳｎＯ_２、ＺｎＯ_２などの導電性無機化合物を用いて形成することができる。透明電極２１は、スパッタ法などを用いて形成することができる。

透明電極２１を陰極として用いる場合、有機ＥＬ層２２と接触する部位にバッファ層を設けて電子注入効率を向上させることが好ましい。バッファ層としては、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、カリウム、カルシウム、マグネシウム、ストロンチウムなどのアルカリ土類金属、またはこれらのフッ化物等からなる電子注入性の金属、その他の金属との合金や化合物の極薄膜（１０ｎｍ）を用いることができる。これらの仕事関数の小さい材料を用いることにより効率のよい電子注入を可能とし、さらに極薄膜とすることによりこれら材料による透明性低下を最低限とすることが可能となる。

反射電極２３は、好ましくは可視光に対して８０％以上の光反射率を有し、高反射率の金属（Ａｌ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｒなど）、アモルファス合金（ＮｉＰ、ＮｉＢ、ＣｒＰ、ＣｒＢなど）または微結晶性合金（ＮｉＡｌなど）を用いて形成することができる。

反射電極２３を陽極として用いる場合、有機ＥＬ層２２と接触する側に、仕事関数が大きなＩＴＯ、ＩＺＯなどの導電性金属酸化物の層を有する積層構造として、正孔注入効率を向上させてもよい。

一方、反射電極２３を陰極として用いる場合、前述の高反射率金属、アモルファス合金または微結晶性合金に対して、仕事関数が小さい材料であるリチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、カリウム、カルシウム、マグネシウム、ストロンチウムなどのアルカリ土類金属を添加して合金化し、電子注入効率を向上させることができる。あるいはまた、前述のようなバッファ層を有機ＥＬ層２２との界面に形成してもよい。

有機ＥＬ層２２は、青色から青緑色領域の光を発する。本発明においては、有機ＥＬ層２２は、少なくとも発光層を含み、必要に応じて、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層および／または電子注入層を介在させた構造を有する。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。
（１）発光層
（２）正孔注入層／発光層
（３）発光層／電子注入層
（４）正孔注入層／発光層／電子注入層
（５）正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子注入層
（６）正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層
（上記において、陽極は発光層または正孔注入層に接続され、陰極は発光層または電子注入層に接続される）

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ＥＬ発光層中に、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。

本発明において、透明電極２１および反射電極２３をそれぞれストライプ形状を有する複数の部分電極で構成し、透明電極２１のストライプが延びる方向と反射電極２３のストライプが延びる方向とを交差する方向（好ましくは、直交する方向）とすることによって、パッシブマトリクス駆動型有機ＥＬ素子を形成してもよい。あるいはまた、透明電極２１または反射電極２３の一方を、ＴＦＴ等のスイッチング素子と１対１に接続される複数の部分電極で構成し、他方を一体として形成される共通電極で構成することによってアクティブマトリクス型有機ＥＬ素子を形成してもよい。

本発明の色変換発光デバイスにおいて、図２および図３に示されるように色変換フィルタ上に有機ＥＬ素子を形成する場合、周囲環境に存在する水分および酸素などからデバイスを保護する目的で、ガラスなどの封止基板を用いてデバイスを封止してもよい。封止基板の貼り合わせは、ＵＶ硬化型、熱硬化型などの各種接着剤を用いて行うことが可能である。あるいはまた、デバイスの有機ＥＬ素子側を封止樹脂で被覆することによって封止を行うことも可能である。

あるいはまた、有機ＥＬ素子を色変換フィルタとは別基板（素子支持体）上に形成し、そして有機ＥＬ素子と色変換フィルタとを貼り合わせることによって色変換発光デバイスを形成してもよい。貼り合わせには、ＵＶ硬化型、熱硬化型などの各種接着剤を用いることができ、該接着剤中に貼り合わせ間隔を規定するためのスペーサを混合してもよい。

（実施例１）
本実施例は、図３に示した構造を有する色変換発光デバイスの作製を例示する。

透明基板１上に、遮光層用塗液（富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ株式会社製ＣＫ８４００Ｌ）をスピンコート法にて全面に塗布し、８０℃にて加熱乾燥後、フォトリソグラフ法を用いて幅方向８０μｍ×長手方向３００μｍの複数の開口部を３３０μｍピッチ（幅方向、長さ方向とも）で有する厚さ１μｍの遮光層４を得た。

次いで、青色カラーフィルタ材料（富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ株式会社製カラーモザイクＣＢ−７００１）をスピンコート法にて全面に塗布し、フォトリソグラフ法を用いて遮光層４の開口部に合わせて、幅８０μｍ、ピッチ３３０μｍ（幅方向）、厚さ２μｍの長手方向に延びるストライプパターンを有する青色カラーフィルタ層２Ｂを形成した。次に、透明レジスト材料（新日鐵化学製：ＶＰＡ１００、パターニング後の屈折率１．５９）に光散乱性微粒子としてＳｉＯ_２微粒子（平均粒径０．５μｍ、屈折率１．４６〜１．５０）を５質量％（塗液固形分総重量を基準とする）添加した塗液を、スピンコート法にて積層し、フォトリソグラフ法を用いてパターニングを行い青色カラーフィルタ２Ｂ上に幅８０μｍ、ピッチ３３０μｍ（幅方向）、厚さ１０μｍのストライプパターンを有する光散乱性クリア層１５を形成した。

次いで、緑色および赤色カラーフィルタ材料（富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ株式会社製カラーモザイクＣＧ−７００１およびＣＲ−７００１）をスピンコート法にて全面に塗布し、フォトリソグラフ法を用いて遮光層４の開口部に合わせて、それぞれ幅８０μｍ、ピッチ３３０μｍ（幅方向）、厚さ２μｍの長手方向に延びるストライプパターンを有する緑色カラーフィルタ層２Ｇおよび赤色カラーフィルタ層２Ｒを形成した。

次に、クマリン６（０．７質量部）を、プロピレングリコールモノエチルアセテート（ＰＥＧＭＡ）１２０質量部に溶解させた色変換色素溶液を調製した。該溶液に対して、１００質量部の光重合性樹脂「ＶＰＡ１００」（商品名、新日鐵化成工業株式会社）を添加して溶解させ、塗布液を得た。この塗布液をスピンコート法にて塗布し、フォトリソグラフ法によるパターニングを施して、緑色カラーフィルタ層２Ｇ上に、幅８０μｍ、ピッチ３３０μｍ（幅方向）、厚さ１０μｍの長手方向に延びるストライプパターンを有する緑色変換層３Ｇを形成した。

次に、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、プロピレングリコールモノエチルアセテート（ＰＥＧＭＡ）１２０質量部に溶解させた色変換色素溶液を調製した。該溶液に対して、１００質量部の光重合性樹脂「ＶＰＡ１００」（商品名、新日鐵化成工業株式会社）を添加して溶解させ、塗布液を得た。この塗布液をスピンコート法にて塗布し、フォトリソグラフ法によるパターニングを施して、赤色カラーフィルタ層２Ｒ上に、幅８０μｍ、ピッチ３３０μｍ（幅方向）、厚さ１０μｍの長手方向に延びるストライプパターンを有する赤色変換層３Ｒを形成した。

以上のように形成された遮光層４および色変換フィルタ層１０（Ｒ，Ｇ，Ｂ）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て、平坦化層６を形成した。平坦化層６の上面は概平坦であり、各色変換フィルタ層上で２μｍの膜厚を有した。

平坦化層６の上に、デュアルカソードを用いた室温における交流スパッタ法により、パッシベーション層（不図示）として膜厚３００ｎｍの酸化ケイ素膜を形成した。酸化ケイ素膜の形成においては、ホウ素添加の抵抗率０．１ΩｃｍのＳｉのスパッタターゲット、Ａｒ（１００ｓｃｃｍ）およびＯ_２（４５ｓｃｃｍ）の混合ガスであるスパッタガス、ターゲットと基板との間の距離１２０ｍｍ、成膜圧力０．６Ｐａ、電力密度４Ｗ／ｃｍ^２、搬送速度５０ｍｍ／分の条件を用いた。

以上のように得られた色変換フィルタ１００の上に、透明電極２１、有機ＥＬ層２２および反射電極２３からなる有機ＥＬ素子を積層した。

スパッタターゲットとしてＩＺＯ、スパッタガスとしてＡｒ／酸素混合ガスを用いるＤＣスパッタ法により、膜厚２００ｎｍのＩＺＯ膜を全面に形成した。そして、フォトリソグラフ法によってレジストをパターニングした後に、シュウ酸をエッチング液としてＩＺＯ膜のパターニングを行い、幅１００μｍ、ピッチ３３０μｍ（幅方向）のストライプパターンを有する透明電極２１を形成した。透明電極のストライプパターンは、各色変換フィルタ層の構成層のストライプパターンと同様に長手方向に延びるものである。パターニングの後にレジストを除去し、乾燥処理（１５０℃）およびＵＶ処理（室温および１５０℃）を行った。

次いで透明電極２１を形成した積層物を抵抗加熱蒸着装置内に装着して、有機ＥＬ層２２を形成した。有機ＥＬ層２２は、正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子注入層の４層構成とした。真空槽内圧を１×１０^−５Ｐａまで減圧し、厚さ１００ｎｍの銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ、正孔注入層）、厚さ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、正孔輸送層）、厚さ３０ｎｍの４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ、発光層）、および厚さ２０ｎｍのアルミニウムトリス（８−キノリノラート）（Ａｌｑ、電子注入層）を、真空を破ることなく積層して、有機ＥＬ層２２を得た。さらに真空を破ることなしに、マスクを用いて、厚さ２００ｎｍのＭｇ／Ａｇ（質量比１０：１）を積層して、ストライプパターンの反射電極２３を形成した。反射電極２３のストライプパターンは、透明電極２１のものと直交して幅方向に延び、幅３００μｍ、ピッチ３３０μｍを有する。

最後に、グローブボックス内の乾燥窒素雰囲気（酸素および水分ともに１０ｐｐｍ以下）中において、封止ガラス（不図示）およびＵＶ硬化型接着剤を用いて、有機ＥＬ素子を形成した側を封止して、色変換発光デバイスを得た。

（実施例２）
本実施例は、図２に示した構造を有する色変換発光デバイスの作製を例示する。光散乱性クリア層１５に代えてクリア層５を形成したこと、および緑色変換層３Ｇに代えて光散乱性緑色変換層１３Ｇを形成したことを除いて、実施例１と同様の手順によって色変換発光デバイスを作製した。

クリア層５の形成は、透明レジスト材料（新日鐵化学製：ＶＰＡ１００）をスピンコート法による積層、およびフォトリソグラフ法を用いたパターニングによって行った。クリア層５は、青色カラーフィルタ２Ｂ上に幅８０μｍ、ピッチ３３０μｍ（幅方向）、厚さ１０μｍのストライプパターンで形成された。

光散乱性緑色変換層１３Ｇの形成を以下のように行った。クマリン６（０．７質量部）を、プロピレングリコールモノエチルアセテート（ＰＥＧＭＡ）１２０質量部に溶解させた色変換色素溶液を調製した。該溶液に対して、１００質量部の光重合性樹脂「ＶＰＡ１００」（商品名、新日鐵化成工業株式会社）を添加して溶解させた。得られた溶液に対して、さらに光散乱性微粒子としてＳｉＯ_２微粒子（平均粒径０．５μｍ、屈折率１．４６〜１．５０）を５質量％（塗布液固形分総重量を基準とする）添加して塗布液を得た。この塗布液をスピンコート法にて塗布し、フォトリソグラフ法によるパターニングを施して、緑色カラーフィルタ層２Ｇ上に、幅８０μｍ、ピッチ３３０μｍ（幅方向）、厚さ１０μｍのストライプパターンを有する光散乱性緑色変換層３Ｇを形成した。

（実施例３）
光散乱性クリア層１５の形成において、光散乱性微粒子であるＳｉＯ_２微粒子に代えて、マトリクス樹脂にミクロ相分離を起こさせる添加剤としてヒンダードアミン系化合物（チバガイギー製チヌビン１２３）０．４質量％（固形分総重量を基準とする）を添加したことを除いて、実施例１の手順を繰り返して色変換発光デバイスを作製した。

（実施例４）
光散乱性緑色変換層１３Ｇの形成において、光散乱性微粒子であるＳｉＯ_２微粒子に代えて、マトリクス樹脂にミクロ相分離を起こさせる添加剤としてヒンダードアミン系化合物（チバガイギー製チヌビン１２３）０．４質量％（固形分総重量を基準とする）を添加したことを除いて、実施例２の手順を繰り返して色変換発光デバイスを作製した。

（比較例１）
光散乱性クリア層１５の形成において、光散乱性微粒子であるＳｉＯ_２微粒子を用いなかったことを除いて、実施例１の手順を繰り返して図１に示す色変換発光デバイスを作製した。

（評価）
実施例１〜４および比較例１で作製した色変換発光デバイスに関して、非点灯時の反射光の色相の主観評価およびＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系（ＣＩＥ、ＪＩＳ Ｚ８７２９）による物体色評価を行って比較した。なお、物体色評価では、図６に示すような構成を用いた。すなわち、白色光源３０１（Ｘｅランプなど）からの光線３２１を、反射ミラー３０２などを用いて、試料台３０３に載置された測定試料３０４（透明基板１を上に向けた色変換発光デバイス）に４５゜の角度で入射させ、測定試料２０４上表面の法線方向に設置した分光放射輝度計３０５にて反射光３２２の色相を評価して物体色とした。評価結果を第１表および図４に示す。

第１表に示したように、光散乱性色変換層または光散乱性クリア層を用いた実施例１〜４では、比較例１と比較して、反射光の色相の主観評価および物体色ともに変化した。具体的には、光散乱性クリア層１５を含む青色変換フィルタ層１０Ｂを用いた実施例１および３では反射光の色相が青色となり、光散乱性緑色変換層１３Ｇを含む緑色変換フィルタ層１０Ｇを用いた実施例２および４では反射光の色相が緑色となった。なお、各実施例および比較例の色変換発光デバイスにおいて、点灯時の各色の輝度および色度に変化は見られなかった。以上のことから、本願発明の色変換フィルタは、点灯時の発光特性を維持しながら、非点灯時の外光入射の際の各色の色変換フィルタ層を経由する反射光の強度を独立的に制御して、デバイスの物体色を変化させることが可能であることが明らかとなった。

（実施例５）
光散乱性粒子であるＳｉＯ_２微粒子の添加量を、１質量％、３質量％、５質量％（実施例１）、７質量％と変化させて、実施例１の手順を繰り返して色変換発光デバイスを作製した。作製したデバイスの非点灯時のＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系（ＣＩＥ、ＪＩＳ Ｚ８７２９）による物体色評価を行って比較した。結果を図５に示す。添加量１質量％においても物体色の変化が認められ、添加量５質量％までは、添加量の増大にしたがって物体色が青色方向（ａ^＊のマイナス方向）に変化した。しかしながら、添加量７質量％においては、デバイス表面が白っぽくなり、かつ点灯時の輝度が大幅に低下した。この検討結果から、光散乱性粒子の添加量としては１質量％以上５質量％以下が適当であることが分かる。

（実施例６）
光散乱性粒子であるＳｉＯ_２微粒子の添加量を、１質量％、３質量％、５質量％（実施例２）、７質量％と変化させて、実施例２の手順を繰り返して色変換発光デバイスを作製した。作製したデバイスの非点灯時のＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系（ＣＩＥ、ＪＩＳ Ｚ８７２９）による物体色評価を行って比較した。結果を図５に示す。添加量１質量％においても物体色の変化が認められ、添加量５質量％までは、添加量の増大にしたがって物体色が緑色方向（ｂ^＊のマイナス方向）に変化した。しかしながら、添加量７質量％においては、デバイス表面が白っぽくなり、かつ点灯時の輝度が大幅に低下した。この検討結果から、光散乱性粒子の添加量としては１質量％以上５質量％以下が適当であることが分かる。

従来技術の色変換フィルタと有機ＥＬ素子とを用いた色変換発光デバイスを示す概略断面図である。 本発明の第１の実施態様の色変換フィルタと、有機ＥＬ素子とを用いた色変換発光デバイスを示す概略断面図である。 本発明の第２の実施態様の色変換フィルタと、有機ＥＬ素子とを用いた色変換発光デバイスを示す概略断面図である。 実施例１〜４および比較例１の色変換発光デバイスの非点灯時の物体色を示すグラフである。 実施例５〜６および比較例１の色変換発光デバイスの非点灯時の物体色を示すグラフである。 色変換発光デバイスの物体色を評価するための測定系を示す概略図である。

符号の説明

１ 透明基板
２（Ｒ，Ｇ，Ｂ） カラーフィルタ層
３（Ｒ，Ｇ，Ｂ） 色変換層
４ 遮光層
５ クリア層
６ 平坦化層
１０（Ｒ，Ｇ，Ｂ） 色変換フィルタ層
１３（Ｇ） 光散乱性色変換層
１５ 光散乱性クリア層
２１ 透明電極
２２ 有機ＥＬ層
２３ 反射電極
１００ 色変換フィルタ
２００ 有機ＥＬ素子
３０１ 白色光源
３０２ 反射ミラー
３０３ 試料台
３０４ 測定試料
３０５ 分光放射輝度計
３２１ 光線
３２２ 反射光

Claims (6)

1. 透明基板と、該透明基板上に互いに独立して配設され、異なる出力波長分布を有する少なくとも２種の色変換フィルタ層とを含む色変換フィルタであって、
   前記少なくとも２種の色変換フィルタ層は、カラーフィルタ層と色変換層との積層体またはカラーフィルタ層とクリア層との積層体であって、
   最も長波長の出力波長分布を有する色変換フィルタ層を除く前記少なくとも２種の色変換フィルタ層の少なくとも１種は、光散乱性色変換層または光散乱性クリア層を含むことを特徴とする色変換フィルタ。
2. 前記光散乱性色変換層または前記光散乱性クリア層は、光散乱性微粒子を含むことを特徴とする請求項１に記載の色変換フィルタ。
3. 前記光散乱性色変換層または前記光散乱性クリア層は、ミクロ相分離を起こす添加物を含むことを特徴とする請求項１に記載の色変換フィルタ。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の色変換フィルタと、一対の電極に挟持された有機ＥＬ層を含む有機ＥＬ素子とを含むことを特徴とする色変換発光デバイス。
5. 前記有機ＥＬ素子が前記色変換フィルタ上に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の色変換発光デバイス。
6. 前記有機ＥＬ素子が素子支持体上に形成されており、前記色変換フィルタと前記有機ＥＬ素子とが貼り合わせられていることを特徴とする請求項４に記載の色変換発光デバイス。
   

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