JP2007073369A - 白色光源およびそれを用いた多色発光デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】 高安定性および高効率の白色光源、および該光源を用いた高効率・高安定性の多色発光デバイスの提供。
【解決手段】 発光体と、吸収における偏りおよび発光における偏りを有する偏光補色層とを有することを特徴とした白色光源。該白色光源と、複数種の色変換フィルター層とを有し、発光体と複数種の色変換フィルター層との間に偏光補色層が配置されていることを特徴とする多色発光デバイス。
【選択図】 図１

Description

本発明は、高精細で高視認性の、耐環境性および生産性に優れた多色表示を可能とする白色光源、ならびにそれを用いた多色発光デバイスに関する。詳しくは、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、ならびに産業用の計器類等の表示用の、有機ＥＬ発光素子を用いた白色光源、ならびに該白色光源に色変換方式を適用した多色発光デバイスに関する。

有機ＥＬ発光素子を用いたフルカラーディスプレイ方式の中に、白色発光ＥＬ素子とカラーフィルターを組み合わせてＲＧＢ出力を実現する方式がある（たとえば、特許文献１〜３参照）。さらに、効率と色純度を向上させる目的で白色発光ＥＬ素子と色変換フィルターを組み合わせる方式が提案されている（たとえば、特許文献４参照）。いずれの方式もＥＬ素子が発する白色光を用いる点で一致しており、ディスプレイの効率および信頼性は白色発光ＥＬ素子の性能に大きく影響される。

白色発光ＥＬ素子を形成する方式としては、以下のような方法が検討されてきている：例えば混合層タイプの発光層を含む２層以上の発光層を設け、２種以上のドーパントを含有させ、それにより２種以上の発光を得る方法（特許文献５参照）；発光層のホスト材料（青緑発光材料）に赤色発光材料を均一にドープする方法（特許文献６参照）；青色発光層と緑色発光層を積層し、これに赤色系蛍光性化合物を添加する方法（特許文献７参照）；および、正孔輸送層に蛍光色素を添加する方法（特許文献８参照）。

上記方式において白色発光を得るためには、異なる蛍光色素を含有する２層以上の発光層を用いること、あるいは異なる２種以上の蛍光色素を単層の発光層（または発光層以外の層）に添加することのいずれかの必要性があった。前者の場合、有機ＥＬ素子を構成する層の数が増加するために層構成が複雑となり、製造プロセスの制御が困難となる問題点がある。一方、後者の場合には、最適な白色光を得るために、より長波長の光に対応する蛍光色素（赤色発光材料、赤色系蛍光色素など）を非常に低い濃度で添加する必要がある。したがって、この方法においても、有機ＥＬ発光素子の製造プロセスの制御（蛍光色素の濃度管理）が困難であるという問題点がある。また、前述の両者の方法で得られる白色発光ＥＬ素子に共通する問題点として、素子に流す電流密度が変化することによる発光スペクトルの変化、および素子の長期間駆動に伴う発光スペクトルの変化を挙げることができる。

一方、有機ＥＬ発光素子を用いて安定した白色光を得る方法として、安定性の高い青緑色の発光素子と、発光素子の光を一部吸収して赤色光を発する補色層とを併用する方法が提案されている（たとえば、特許文献９参照）。しかし、この方式では補色層において赤色光が全方位に発せられるため、パネル外への取り出しロスが発生し、その結果ＥＬ光が白色発光する方式にくらべて低効率となってしまう。

また、吸収における高度の偏りを有し、光励起後に偏光または非偏光を放射する偏光ＰＬ層を液晶光バルブ中の２つの偏光子の一方として用いて、光源光から特定波長の偏光を得て、該偏光を液晶でスイッチングすることによって画像表示を行うディスプレイが提案されている（特許文献１０参照）。しかしながら、偏光ＰＬ層を用いて白色発光を得ることは開示されていない。

特開平１−３１５９８８号公報 特開平２−２７３４９６号公報 特開平３−１９４８９５号公報 特開２０００−１０３９７５号公報 特許第２９９１４５０号公報 米国特許第５，６８３，８２３号明細書 特許第３３６６４０１号公報 特開平７−２２０８７１号公報 特開２００３−１７３８７７号公報 特開２００２−５０８８５９号公報

本発明の目的は、これまでに提案されている白色発光ＥＬ素子が有する発光スペクトルの電流密度依存性、駆動によるスペクトル変化等、性能の不安定性を排除した、高い安定性および効率を有する白色光源を実現することにある。また、本発明の別の目的は、該光源を用いて高効率・高安定性の多色発光デバイスを実現することにある。

本発明は、非偏光発光を行う高い安定性を有する光源と、吸収における偏りおよび発光における偏りを有する偏光補色層を組み合わせることにより、高効率・高安定性の白色光源を実現する。さらに、前記光源と、カラーフィルター、若しくは色変換フィルターを組み合わせることによって、目的とする高効率・高安定性の多色発光デバイスを実現できる。

本発明によれば、安定性の高い白色発光を実現でき、カラーフィルター若しくは色変換フィルターと組み合わせることによって高効率・高安定性の多色発光デバイスを実現できる。

本発明の白色光源は、非偏光発光を行う光源と、吸収における偏りおよび発光における偏りを有する偏光補色層とを含むことを特徴とする。図１に、光源として有機ＥＬ素子（透明電極１１、有機ＥＬ層１２および反射電極１３を含む）と、偏光補色層２０とを組み合わせた例を示した。

偏光補色層１２は、吸収における偏りおよび発光における偏りを有する層である。ここで、「吸収における偏り」とは、入射光の偏光面に依存して、光の吸収率が変化することを意味し、「発光における偏り」とは、入射光の吸収に伴って放射される蛍光が特定の偏光面の成分を多く含むことを意味する。このような光学特性は、偏光補色層１２中に含有される有機蛍光色素を特定の方向に配向させることによって実現される。

本発明における有機蛍光色素は、光源が発す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、異なる領域の可視光を発するものであればよい。好ましくは、青色〜緑色領域の光を吸収し、赤色領域の蛍光を放射する色素であることが望ましい。さらに、本発明の有機蛍光色素としては、色素分子の遷移モーメントを一方向に整列させることが容易な二色性を強く有する色素を用いることが特に好ましい。例えば、アゾ系色素、アントラキノン系色素、ジオキサジン系色素、より具体的には式（Ｉ）〜（ＶＩ）の構造を有する色素を挙げることができる。

（式中、Ａｒ^１、Ａｒ^２、Ａｒ^３およびＡｒ^５のそれぞれは、フェニル基、または１つまたは複数のＣ_１〜１２のアルキル基、Ｃ_１〜１２のアルコキシ基、Ｃ_１〜１２のアシル基もしくはＣ_１〜１２のアシルオキシ基で置換されているフェニル基を表し；Ａｒ^３は、フェニレン基、または１つまたは複数のＣ_１〜１２のアルキル基、Ｃ_１〜１２のアルコキシ基、Ｃ_１〜１２のアシル基もしくはＣ_１〜１２のアシルオキシ基で置換されているフェニレン基を表す。ｎは０、１または２である。Ｒ_１およびＲ_２のそれぞれは、無置換、またはＣ_１〜８のアルコキシ基、Ｃ_７〜１６のアリールオキシ基（アルキル基またはシクロアルキル基で置換されていてもよい）で置換されているＣ_１〜１２のアルキル基を表し；Ｒ_３およびＲ_４のそれぞれは、Ｈまたはハロゲンを表す。）

有機蛍光色素を配向させるために、種々の方法を利用することができる。１つの例は、延伸法であり、有機蛍光色素を熱可塑性樹脂と混合して樹脂組成物を形成し、該樹脂組成物を一軸延伸して、有機蛍光色素を配向させることによって、偏光補色層１２を得ることができる。用いることができる熱可塑性樹脂は、アクリル樹脂（ポリアクリル酸エステル類）、メタクリル樹脂（ポリメタクリル酸エステル類）、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリエステル樹脂（ポリエチレンテレフタレートなど）、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエーテルサルホン、ポリビニルアルコールおよびその誘導体（ポリビニルブチラールなど）、ポリフェニレンエーテル、ノルボルネン系樹脂、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など含む。

有機蛍光色素を配向させるための別法としては、液晶の配向を利用する方法が考えられる。最初に、ラビング処理を施したポリイミド膜のような配向膜の上に、加熱して等方性液体状態とした液晶材料と有機蛍光色素との混合物を塗布する。次いで冷却すると、液晶材料および有機蛍光色素が配向膜の作用にしたがって配向して、液晶相を形成する。この方法において用いることができる液晶材料は、室温からディスプレイの作動温度に至る広い温度範囲で液晶相（望ましくは、同一の液晶相）を示すべきであり、たとえばポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネートおよびポリエステルイミドのような主鎖型液晶ポリマー、あるいは、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリマロネート、ポリシロキサンのような側鎖型液晶ポリマーを用いることができる。

上記構成によれば、光源の発する光のうち、ある偏光成分のみを選択的に偏光補色層２０が吸収し、指向性および取り出し効率の高い発光を行う。また、偏光補色層２０が吸収しなかった成分については透過光として取り出される。偏光補色層２０の吸収・励起・蛍光スペクトルを取得することにより、任意の光源光を入射した場合の透過成分および蛍光成分を算出することができる。これらを用いて、最終的なスペクトルを調節する。また、スペクトルの具体的な調節方法としては、偏光補色層２０内の有機蛍光色素の濃度を変更すること、または偏光補色層２０の膜厚を変更することを挙げることができる。

以上のように、強い二色性を有する有機蛍光色素を１つの方向に整列させた偏光補色層２０を用いることによって、通常の蛍光色素を用いた場合よりも高い効率で白色光を得ることが可能となる。通常の蛍光色素、すなわち類似または同等の大きさの遷移モーメントを複数有する色素をランダムに分散した場合、吸収光の偏光面が限定されない代わりに、光の入射方向に無関係に、蛍光の出射方向が全方位にわたって等方的になってしまう。すなわち、偏光補色層２０内部を横方向に伝搬する光、あるいは光源側に戻ってしまう光が発生すると考えられる。これに対して、強い二色性を有する色素、すなわち１つの優勢な遷移モーメントを有する細長い色素を１つの方向に整列した場合、吸収することができる光の偏光面を限定するとともに、蛍光の出射方向が吸収する光の入射方向の反対側に限定されるものと考えられる。この限定によって、光源を発して偏光補色層２０を通過する方向に伝搬する光は、有機蛍光色素による色変換を受ける場合であってもその伝搬方向が変化せず、横方向または光源方向に伝搬する光が発生せず、より高い効率が実現可能となるのである。

本発明における光源は、非偏光性の光源であり、望ましくは非偏光性の面発光光源である。本発明における光源は、一定のスペクトルを有する発光を長期にわたって行うことを可能にする十分な安定性を有しているべきである。ディスプレイとしての用途を考慮した場合、光源は、複数の独立的に制御可能な発光部からなることが好ましい。本発明における光源は、有機ＥＬ発光素子であり、より好ましくは青色ないし青緑色に発光する有機ＥＬ発光素子である。

本発明に使用することができる有機ＥＬ発光素子は、一対の電極（透明電極１１および反射電極１３）の間に有機ＥＬ層１２を挾持した構造を有する。有機ＥＬ層１２は、少なくとも有機発光層を含み、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している。あるいはまた、正孔の注入および輸送の両方の機能を有する正孔注入輸送層、電子の注入および輸送の両方の機能を有する電子注入輸送層を用いてもよい。具体的には、有機ＥＬ素子は下記のような層構造からなるものが採用される。
（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／正孔輸送層／有機発光層／電子注入層／陰極
（６）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子注入層／陰極
（７）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
上記の層構成において、陽極および陰極は、それぞれ透明電極１１または反射電極１３のいずれかである。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、本発明においても透明電極１１を陽極として、および反射電極１３を陰極として用いることが望ましい。透明電極１１は、有機ＥＬ層１２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、および透明電極１１を通して光を発して、偏光補色層２０に光を入射させる。

上記各層の材料としては、公知のものが使用される。例えば、有機発光層として青色から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。

透明電極１１は、波長４００〜８００ｎｍの光に対して好ましくは５０％以上、より好ましくは８５％以上の透過率を有することが好ましい。透明電極１１は、ＩＴＯ（Ｉｎ−Ｓｎ酸化物）、ＮＥＳＡ膜、Ｓｎ酸化物、Ｉｎ酸化物、ＩＺＯ（Ｉｎ−Ｚｎ酸化物）、Ｚｎ酸化物、Ｚｎ−Ａｌ酸化物、Ｚｎ−Ｇａ酸化物、またはこれらの酸化物に対してＦ、Ｓｂなどのドーパントを添加した導電性透明金属酸化物を用いて形成することができる。透明電極１１は、蒸着法、スパッタ法（反応性スパッタ法を含む）または化学気相堆積（ＣＶＤ）法を用いて形成され、好ましくはスパッタ法（反応性スパッタ法を含む）を用いて形成される。透明電極１１を陰極として用いる場合、有機ＥＬ層１０との界面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望ましい。バッファ層の材料としては、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の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。バッファ層の膜厚は、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。

反射電極１３は、高反射率の金属、アモルファス合金、微結晶性合金を用いて形成されることが好ましい。高反射率の金属は、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｒなどを含む。高反射率のアモルファス合金は、ＮｉＰ、ＮｉＢ、ＣｒＰおよびＣｒＢなどを含む。高反射率の微結晶性合金は、ＮｉＡｌなどを含む。反射電極１３を、陰極として用いてもよいし、陽極として用いてもよい。反射電極１３を陰極として用いる場合には、反射電極１３と有機ＥＬ層１２との界面に、前述のバッファ層を設けて有機ＥＬ層１２に対する電子注入の効率を向上させてもよい。あるいはまた、反射電極１３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、カリウム等のアルカリ金属、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。反射電極１３を陽極として用いる場合には、反射電極１３と有機ＥＬ層１０との界面に、前述の導電性透明金属酸化物の層を設けて有機ＥＬ層１２に対する正孔注入の効率を向上させてもよい。

反射電極１３は、用いる材料に依存して、蒸着（抵抗加熱または電子ビーム加熱）、スパッタ、イオンプレーティング、レーザーアブレーションなどの当該技術において知られている任意の手段を用いて形成することができる。後述するように複数の部分電極からなる反射電極１３が必要になる場合には、所望の形状を与えるマスクを用いて複数の部分電極からなる反射電極１３を形成してもよいし、あるいは、逆テーパー状の断面形状を有する分離隔壁を用いて複数の部分電極からなる反射電極１３を形成してもよい。

図１において、複数の独立した発光部を形成するために、透明電極１１および反射電極１３は、それぞれ平行なストライプ状の複数の部分から形成され、透明電極１１を形成するストライプと、反射電極１３を形成するストライプとが互いに交差（好ましくは直交）するように形成されている。したがって、有機ＥＬ発光素子はマトリクス駆動を行うことができ、すなわち、透明電極１１の特定のストライプと、反射電極１３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において有機ＥＬ層１２が発光する。あるいはまた、一方の電極（たとえば、透明電極１１）をストライプパターンを持たない一様な平面電極とし、および他方の電極（たとえば、反射電極１３）を各副画素に対応するような複数の部分電極にパターニングしてもよい。その場合には、各副画素に対応する複数のスイッチング素子を設けて各副画素に対応する前記の部分電極に１対１で接続して、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。

本発明の偏光補色層１２は、別途に調製した有機ＥＬ発光素子と組み合わせることによって有機ＥＬ発光素子と一体化してもよいし、偏光補色層１２の上に有機ＥＬ発光素子を構成する各層を積層することによって、有機ＥＬ発光素子と一体に成形してもよい。必要に応じて、偏光補色層１２と有機ＥＬ発光素子との間に層（たとえば、ガスバリア層）が介在してもよい。

前述の白色光源と、複数種の色変換フィルター層とを組み合わせて多色発光デバイスを構成することができる。本発明の多色発光デバイスの１つの構成例を図２に示す。図２においては、透明基板３１の上に、複数種の色変換フィルター層、平坦化層３５、偏光補色層２０、ガスバリア層３６、有機ＥＬ発光素子が積層された構造を有する。

透明基板３１は可視光透過率に優れ、また、色変換フィルターおよび多色発光デバイスの形成プロセスにおいて、色変換フィルターあるいは多色発光デバイスの性能低下を引き起こさないものであれば良く、例としてはガラス基板、各種プラスチック基板、若しくは各種フィルム等が挙げられる。

本発明における色変換フィルター層は、カラーフィルター層３２、色変換層３３、またはそれらの積層構造であってもよい。カラーフィルター層３２は、入射光を分光して、所望される波長域の光のみを透過させる層である。また、色変換層３３との積層構成を採る場合、カラーフィルター層３２は色変換層３３よりも光の出射側に設けられ、色変換層３３にて波長分布変換された光の色純度を向上させることに有効である。カラーフィルター層３２は、たとえば、市販の液晶用カラーフィルター材料（富士フィルムエレクトロニクスマテリアルズ（株）製カラーモザイクなど）を用いて形成することができる。

色変換層３３は、入射光を波長分布変換して、入射光と異なる波長域の光を放射する層である。色変換層３３は、色変換色素とマトリクス樹脂とを含む。色変換色素は、入射光の波長分布変換を行って、異なる波長域の光を放射する色素であり、好ましくは光源の近紫外光または青色〜青緑色の光の波長分布変換を行って、所望の波長域の光（たとえば、青色、緑色または赤色）を放射する色素である。色変換色素としては、赤色光を放射するローダミン系色素、シアニン系色素など：緑色光を放射するクマリン系色素、ナフタルイミド系色素など：青色光を放射するクマリン系色素など、当該技術で知られている任意のものを用いることができる。マトリクス樹脂としては、当該技術において知られている熱可塑性樹脂、光硬化型樹脂、光熱併用硬化型樹脂、ストレート型シリコーンポリマー（有効成分がシリコーンのみからなり、−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−結合を主鎖とする重合体）、樹脂変性型シリコーンポリマー（シリコーン架橋体と有機系樹脂とがブロック共重合またはグラフト共重合した樹脂、またはエーテル結合を介して重縮合した樹脂）などを用いることができる。

図２に示した構成においては、赤色、緑色および青色の３種の色変換フィルター層を設けている。赤色変換フィルター層は赤色フィルター層３２Ｒと赤色変換層３３Ｒとの積層構造であり、緑色変換フィルター層は緑色フィルター層３２Ｇと緑色変換層３３Ｇとの積層構造である。光源（有機ＥＬ発光素子）が十分な赤色成分および緑色成分を有する場合、赤色変換層３３Ｒおよび緑色変換層３３Ｇを設けることは必須ではない。しかしながら、これらの層における波長分布変換を利用することは、多色発光デバイスの赤色および緑色の発光輝度を向上させる点において有効である。一方、青色変換フィルター層は青色フィルター層３２Ｂである。ここで、青色フィルター層３２Ｂの上に設けられているクリア層３４は、分光および波長分布変換の機能を持たない透明樹脂の層であり、他種の色変換フィルター層との段差を小さくして、上面の平坦化を補助するのに有効な層である。

平坦化層３５は、膜面の平坦化、および色変換層３３およびカラーフィルター層３２の保護を目的として、任意選択的に配設されるものである。平坦化層３５は、光透過性に富む材料から形成され、かつ色変換フィルターを劣化させることのないプロセスを選択して配設する必要がある。また、平坦化層３５の上面にガスバリア層３６または透明電極１１を形成するので、平坦化層３５はスパッタ耐性をも要求される。平坦化層３５は、一般的には塗布法で形成される。その際、適用可能な材料としては、熱可塑性樹脂（ポリエステル樹脂（ポリエチレンテレフタレートなど）、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエーテルサルホン、ポリビニルアルコールおよびその誘導体（ポリビニルブチラールなど）、ポリフェニレンエーテル、ノルボルネン系樹脂、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）、非感光性の熱硬化型樹脂（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）、または光硬化型樹脂を用いることができる。

平坦化層３５の上に、偏光補色層２０が配置される。偏光補色層２０は、別途に作成して蛍光色素の配向処理（延伸、または液晶分子による配向）を受けた後に、平坦化層３５の上に接着させることが望ましい。

さらに、光源として有機ＥＬ素子を用いる場合、偏光補色層２０の上面にガスバリア層３６を設けてもよい。ガスバリア層３６は、その下に形成されているカラーフィルター層３２あるいは色変換層３３などの層から発生する水分から有機ＥＬ素子を保護するために有効である。ガスバリア層３６は透明かつピンホールのない緻密な膜が求められ、例えばＳｉＯ_ｘ、ＳｉＮ_ｘ、ＳｉＮ_ｘＯ_ｙ、ＡｌＯ_ｘ、ＴｉＯ_ｘ、ＴａＯ_ｘ、ＺｎＯ_ｘ等の無機酸化物または無機窒化物等が使用できる。ガスバリア層８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できる。

本発明の多色発光デバイスの別の構成例を図３に示す。図３の構成は、平坦化層３５および偏光補色層２０の機能を併せ持つ偏光補色機能付き平坦化層２１を用いた点を除いて、図２の構成に類似するものである。

図３の構成を採る場合には、前述のように有機蛍光色素および熱可塑性樹脂の混合物から延伸法を用いて形成したフィルムを、色変換フィルター層を形成した透明基板３１に貼り合わせることによって、偏光補色機能付き平坦化層２１を得ることが望ましい。あるいはまた、前述のように液晶材料と有機蛍光色素との混合物を配向膜を用いて配向させた液晶相を、色変換フィルター層を形成した透明基板３１に貼り合わせることによって、偏光補色機能付き平坦化層２１を形成してもよい。

このようにして得られる、偏光補色機能付き平坦化層２１の上に、前述と同様の手法によってガスバリア層３６および有機ＥＬ発光素子を積層させることによって、本発明に係る多色発光デバイスを作製することができる。

［実施例１］
透明基板３１としてのコーニング社製１７３７ガラス上に、富士フィルムエレクトロニクスマテリアルズ（株）製ＣＲ７００１、ＣＧ７００１、ＣＢ７００１を用い、フォトリソグラフ法にて、それぞれが重ならないように、幅０．１０ｍｍ、ピッチ０．３３ｍｍのＲ，Ｇ，Ｂストライプパターンを有するカラーフィルター層３２Ｒ、３２Ｇおよび３２Ｂを形成した。各カラーフィルター層の膜厚は、１．０μｍであった。更に、青色カラーフィルター層３２Ｂの上面にのみ、新日鐵化学製Ｖ２５９ＰＡＰ５を用い、フォトリソグラフ法にて、厚み１０μｍ、幅０．１０ｍｍ、ピッチ０．３３ｍｍのストライプパターンを有するクリア層３４を形成した。これは、赤色・緑色の色変換層が形成された際に、色ごとの膜厚差を生じないように形成するものである。

蛍光色素としてのクマリン６（０．７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重量部へ溶解させた。この溶液に対して、新日鐵化学製Ｖ２５９ＰＡＰ５（１００重量部）を加えて溶解させ、塗布液を得た。この塗布液を用い、フォトリソグラフ法にて、緑色カラーフィルター層３２Ｇの上面へ、幅０．１ｍｍ、ピッチ０．３３ｍｍ、膜厚１０μｍのパターンを有する緑色変換層３３Ｇを形成した。

蛍光色素としてのローダミン６Ｇ（０．３重量部）およびベーシックバイオレット１１（０．３重量部）を、信越化学工業製シリコーンポリマーＫＰ８５４（１００重量部）に加えて溶解させ、塗布波を得た。この塗布溶液を用い、スクリーン印刷法により、赤色カラーフィルター層３２Ｒの上面に幅０．１ｍｍ、ピッチ０．３３ｍｍ、膜厚１０μｍのパターンを有する赤色変換層３３Ｒを形成した。以上の操作により、透明基板上にストライプパターンを有する３種（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の色変換フィルター層が形成された。

蛍光色素としてのアントラキノン系色素（カルミンレッドＭＫ−４０（式（ＶＩ）の化合物）、０．５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重量部へ溶解させて色素溶液を得た。該色素溶液に対してポリビニルアルコール１００重量部を加えて溶解させ、塗布液を得た。一時支持体としての別のガラス基板に対して、この塗布溶液をキャストし、１００℃で乾燥させることによって、膜厚１００μｍの薄膜を得た。次に、該薄膜を一時支持体から取り外して、延伸機により一軸延伸させることによって膜厚８μｍの配向膜を得た。蛍光色素の配向方向を色変換フィルター層のストライプ方向としながら前述の色変換フィルター上にこの配向膜を転写することによって、偏光補色機能付き平坦化層２１を形成した。偏光補色機能付き平坦化層２１の表面凹凸を接触式膜厚計にて計測したところ、凹凸差は２μｍであった。

次いで、スパッタ法にて、０．５μｍのＳｉＯｘ膜を積層して、ガスバリア層３６を得た。スパッタ装置はＲＦ−プレーナマグネトロンであり、ターゲットとしてＳｉＯ_２を用いた。製膜時のスパッタガスはＡｒを使用した。形成時の基板温度は８０℃で行った。

上記のようにして製造したフィルター部の上に、透明電極（陽極）１１／有機ＥＬ層１２（正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子注入層の４層）／反射電極（陰極）１３を順次形成した。

まず、フィルター部の最外層をなすガスバリア層３６の上面にスパッタ法にてインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）を全面成膜した。ＩＴＯ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てパターニングを行い、それぞれの色の発光部（赤色，緑色，および青色）に位置する、幅０．０９４ｍｍ、ピッチ０．１０ｍｍ、膜厚１００ｎｍのストライプパターンからなる透明電極１１を得た。

次いで、前記透明電極１１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、有機発光層、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）、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）、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）、および電子注入層として膜厚２０ｎｍのアルミニウムトリス（８−キノリノラート）（Ａｌｑ_３）を積層して、有機ＥＬ層１２を得た。

この後、透明電極１１のストライプパターンと垂直に幅０．３０ｍｍ、ピッチ０．３３ｍｍのストライプパターンが得られるマスクを用いて、厚さ２００ｎｍのＭｇ／Ａｇ（１０：１の重量比率）層からなる反射電極１３を、真空を破らずに形成した。

こうして得られたデバイスをグローブボックス内乾燥窒素雰囲気（酸素および水分濃度ともに１０ｐｐｍ以下）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、図３に示すような多色発光デバイスを得た。

［実施例２］
偏光補色機能付き平坦化層２１を形成せずに、以下の手順によって平坦化層３５および偏光補色層２０を形成したことを除いて実施例１と同様の手順に従って、図２に示すような多色発光デバイスを形成した。

Ｒ、Ｇ、Ｂのストライプパターンを有する色変換フィルターに対して、フォトリソグラフ法を用いて、膜厚４μｍのアクリル系レジストＶＰＡ１００（新日鐵化学製）を積層して平坦化層３５を得た。

蛍光色素としてのアントラキノン系色素（カルミンレッドＭＫ−４０、０．５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重量部へ溶解させて色素溶液を得た。該色素溶液に対してポリビニルアルコール１００重量部を加えて溶解させ、塗布液を得た。一時支持体としての別のガラス基板に対して、この塗布溶液をキャストし、１００℃で乾燥させることによって、膜厚１００μｍの薄膜を得た。次に、該薄膜を一時支持体から取り外して、延伸機により延伸させることによって膜厚８μｍの配向膜を得た。この配向膜を前述の平坦化層３５上に転写することによって、偏光補色層２０を形成した。偏光補色層２０の表面凹凸を接触式膜厚計にて計測したところ、凹凸差は０．３μｍであった。

［比較例］
偏光補色層２０を形成しなかったこと、ならびに透明電極１１、有機ＥＬ層１２および反射電極１３の構成を以下のように変更したことを除いて実施例２と同様の手順に従って、多色発光デバイスを形成した。本比較例のデバイスにおいては、平坦化層３５の上に、ガスバリア層３６／透明電極１１／有機ＥＬ層１２／反射電極１３の積層体が積層されている。

透明電極１１は、膜厚を２２０ｎｍに変更したことを除いて実施例１と同様にＩＴＯを用いて作成した。

有機ＥＬ層１２は、正孔輸送層／第１発光層／第２発光層／電子注入層の４層構造であり、正孔輸送層として膜厚８０ｎｍの４，４’−ビス［Ｎ−（３−トリル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（ＴＰＤ）、第１発光層として膜厚２０ｎｍのＤＰＶＢｉ、第２発光層として膜厚３０ｎｍのルブレンドープＤＰＶＢｉ（ルブレンはＤＰＶＢｉの重量を基準として５質量％）、および電子注入層として膜厚２０ｎｍのＡｌｑ_３を積層した。さらに、反射電極１３との界面に膜厚１ｎｍのＬｉＦを積層してバッファ層とした。

バッファ層の上に、膜厚１００ｎｍのアルミニウムを積層して、反射電極１３を得た。

［評価］
実施例および比較例のデバイスを、輝度１０００ｃｄ／ｍ^２で白色（初期色度（ＣＩＥ）、ｘ＝０．３１、ｙ＝０．３３）発光する条件にて連続駆動し、１０００ｈ後の発光の色度変化を比較した。結果を表１に示す。実施例１および実施例２のデバイスは連続駆動による色ずれが観測されなかったが、比較例のデバイスでは、連続駆動後に大幅に色ずれが起こっていることがわかる。これは、駆動によって比較例のデバイスの有機ＥＬ層の励起子分布が変化し、それに伴ってＤＰＶＢｉとルブレンとの発光バランスが変化したためと考えられる。

本発明の白色光源を示す断面図である。 本発明の多色発光デバイスの構成例を示す断面図である。 本発明のは色発光デバイス野別の構成例を示す断面図である。

符号の説明

１１ 透明電極
１２ 有機ＥＬ層
１３ 反射電極
２０ 偏光補色層
２１ 偏光補色機能付き平坦化層
３１ 透明基板
３２（Ｒ、Ｇ、Ｂ） カラーフィルター層
３３（Ｒ、Ｇ） 色変換層
３４ クリア層
３５ 平坦化層
３６ ガスバリア層

Claims (7)

1. 発光体と、吸収における偏りおよび発光における偏りを有する偏光補色層とを有することを特徴とした白色光源。
2. 前記偏光補色層が青色〜緑色領域の光を吸収し、赤色領域の偏光を発することを特徴とする請求項１に記載の白色光源。
3. 前記発光体が非偏光光を発することを特徴とする請求項１または２に記載の白色光源。
4. 前記発光体が透明電極、有機ＥＬ層および反射電極を含む有機ＥＬ素子であることを特徴する請求項３に記載の白色光源。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の白色光源と、複数種の色変換フィルター層とを有する多色発光デバイスにおいて、
   前記発光体と前記複数種の色変換フィルター層との間に前記偏光補色層が配置されていることを特徴とした多色発光デバイス。
6. 透明基板、平坦化層、およびガスバリア層をさらに含み、前記透明基板の上に、色変換フィルター層、平坦化層、偏光補色層、ガスバリア層および発光体がこの順序で積層されていることを特徴とする請求項５に記載の多色発光デバイス。
7. 透明基板およびガスバリア層をさらに含み、前記透明基板の上に、色変換フィルター層、偏光補色層、ガスバリア層および発光体がこの順序で積層されており、該偏光補色層の上面が平坦であることを特徴とする請求項５に記載の多色発光デバイス。
   

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