JP3613268B2

JP3613268B2 - 色変換フィルタ、色変換層およびそれらを用いた色変換発光デバイス

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Publication number: JP3613268B2
Application number: JP2002211703A
Authority: JP
Inventors: 剛司川口; 誠小林; 建弥桜井
Original assignee: Fuji Electric Holdings Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2002-07-19
Filing date: 2002-07-19
Publication date: 2005-01-26
Anticipated expiration: 2022-07-19
Also published as: US20040051781A1; JP2004055355A

Description

【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た多色表示を可能とする色変換フィルタに関する。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に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報の多様化が急速に進んでいる。この中で、情報分野における表示デバイスは「美・軽・薄・優」が求められ、さらに低消費電力、高速応答化へ向けて活発な開発が進められている。特に、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】
液晶表示素子等に対して、視野角依存性および高速応答性などに優れた下記の特徴を有する、有機分子の薄膜積層構造を有し、印加電圧１０Ｖで、１０００ｃｄ／ｍ^２以上の高輝度で発光する積層型有機エレクトロルミネセンス（以下、有機ＥＬと称する）素子が、Ｔａｎｇらによって報告（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，５１，９１３（１９８７））されて以来、有機ＥＬ素子は実用化に向けての研究が活発に行われている。また、有機高分子材料を用いた同様の素子も活発に開発が進められている。
【０００４】
有機ＥＬ素子は定電圧で高い電流密度が実現できるため、無機ＥＬ素子またはＬＥＤと比較して高い発光輝度および発光効率が期待できる。また、表示素子としては、（１）高輝度および高コントラスト、（２）低電圧駆動と高い発光効率、（３）高解像度、（４）広視野角、（５）高応答速度、（６）微細化およびカラー化、（７）軽さおよび薄さ等の優れた特徴を有している。以上の点から、「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ている。
【０００５】
車搭載用の緑色モノクロ有機ＥＬディスプレイが、パイオニア社により１９９７年１１月にすでに製品化されている。今後は、多様化する社会のニーズに応えるべく、長期安定性および高速応答性を有し、多色表示または高精細なフルカラー表示が可能な有機多色ＥＬディスプレイの実用化が急がれている。
【０００６】
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の１例は、、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。有機ＥＬ素子を用いてカラー化する場合、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、および安価で製造することができない。加えて、３種の発光材料の寿命（輝度変化特性）がそれぞれ異なるために、長期間にわたる使用により色度がずれてしまうなどの欠点を有する。
【０００７】
また、白色で発光するバックライトにカラーフィルタを用い、３原色を透過させる方法（特開平１−３１５９８８号公報、特開平２−２７３４９６号公報、特開平３−１９４８８５号公報等）が知られているが、高輝度のＲＧＢ光を得るために必要な長寿命かつ高輝度の白色発光の有機ＥＬ発光素子は、未だ得られていない。
【０００８】
あるいはまた、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（特開平３−１５２８９７号公報等）も知られている。ここで、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。
【０００９】
また、近年では有機ＥＬ素子の発光域の光を吸収し、波長分布変換を行って可視光域の蛍光を発光する蛍光材料をフィルタに用いる色変換方式（特開平３−１５２８９７号公報、特開平５−２５８８６０号公報等）が開示されている。有機ＥＬ素子の発光色は白色に限定されないため、より輝度の高い有機ＥＬ素子を光源に適用することができ、青色発光の有機ＥＬ素子を用いた色変換方式（特開平３−１５２８９７号公報、特開平８−２８６０３３号公報、特開平９−２０８９４４号公報等）においては、青色光を緑色光および赤色光に波長変換している。このような蛍光色素を含む蛍光色素変換膜を高精細にパターニングすれば、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を構築できる。
【００１０】
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、高い色変換効率を有する色変換フィルタを提供することである。
【００１１】
色変換効率の向上に関して、各所で活発な研究が行われており、例えば、特開２０００−１０３９７５号公報に記載されるように、かさ高い置換基を導入したローダミン誘導体を用いて、赤色への変換効率を向上させることが検討されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
色変換フィルタの色変換効率を向上させる上での主な問題点は、蛍光変換色素の含有量を大きくできないことである。蛍光変換色素の含有量を多くすると、いわゆる濃度消光によりその変換効率が急激に低下することが知られている。さらには、高濃度においては励起状態の蛍光変換色素が蛍光を放射して基底状態に戻るのではなく、該色素の分解を起こすという経路が知られている。したがって、高濃度の蛍光変換色素を用いる場合、初期段階で効率の最適化を行っても、使用するにつれて急激に色変換効率が低下してしまう。
【００１３】
したがって、本発明においては、含有量を大きくしても色変換効率が高く、かつ分解の起こらない色変換フィルタ用蛍光変換色素を提供すること、もしくは蛍光変換色素の色変換効率の低下および分解を抑制する構造を有する色変換層を提供することを目的とする。また、低含有量においても効率の高い色変換フィルタ用蛍光変換色素を提供することもまた、本発明の目的である。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の色変換フィルタは、透明基板と、該透明基板上に配置され、マトリクス樹脂と、蛍光変換色素と、デンドリマーとを含む色変換層とを備え、デンドリマーが、蛍光変換色素を包接していることを特徴とする。
【００１５】
本発明の色変換層は、マトリクス樹脂と、蛍光変換色素と、デンドリマーとを含み、デンドリマーが、蛍光変換色素を包接しており、入射光を波長分布変換して出射することを特徴とする。
【００１６】
本発明の色変換発光デバイスは、発光部と、該発光部の発した光の波長分布変換を行う色変換部とを含む色変換発光デバイスにおいて、該色変換部が、マトリクス樹脂と、蛍光変換色素と、デンドリマーとを含み、デンドリマーが、前記蛍光変換色素を包接していることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
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、透明基板１０上に色変換層２０が形成されている。
【００１８】
本発明の色変換フィルタに用いられる透明基板１０は、光源の発光、または色変換層２０によって変換された光のいずれかに対して透明であることが必要である。また、透明基板１０は、色変換層２０および他の必要に応じて設けられる層（後述）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。透明基板１０の材料として好ましいものは、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。
【００１９】
本発明の色変換層２０は、マトリクス樹脂と、蛍光変換色素と、デンドリマーとを含む。以下、それぞれの材料について説明する。
【００２０】
本発明の蛍光変換色素は、光源から発せられ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蛍光として発光するものである。特に青色ないし青緑色領域の光を吸収することが好ましい。例えば、青色ないし青緑色の光を吸収して赤色領域の蛍光を発する色素、青色ないし青緑色の光を吸収して緑色領域の蛍光を発する色素、または近紫外領域ないし可視領域の光を吸収して青色の蛍光を発する色素などを、用いることができる蛍光変換色素として挙げることができる。
【００２１】
青色ないし青緑色領域の光を発光する光源を用いて、該光源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。しかしながら、青色ないし青緑色の光を吸収する蛍光変換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。緑色についても同様である。また、青色に関しては、より短波長の青色光を吸収して、より長波長の好ましい色相を有する別の青色光に変換するために蛍光変換色素を用いてもよい。あるいはまた、紫外域の光を吸収して青色光に変換する蛍光変換色素を用いることも可能である。また、それぞれの色において、外光の入射による視認性の低下を防止する観点から、励起波長と蛍光波長との差の大きな蛍光変換色素を単独で用いることが好ましい。もちろん、出力光の波長および色相を調整することを目的として、２種以上の蛍光変換色素を組み合わせて用いてもよい。
【００２２】
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。本発明に好ましく用いることができるローダミン系色素は、以下の一般式を有するものである。
【００２３】
【化１】

【００２４】
式中、Ｒ^１〜Ｒ^９およびＹは、それぞれ独立にＨ、Ｃ_１〜Ｃ_３０のアルキル基、Ｃ_１〜Ｃ_３０のシクロアルキル基、Ｃ_１〜Ｃ_３０のアルケニル基、Ｃ_１〜Ｃ_３０のアルキニル基、Ｃ_１〜Ｃ_３０のハロアルキル基、Ｃ_１〜Ｃ_３０のアルコキシアルキル基、およびＣ_１〜Ｃ_３０のアリールアルキル基から成る群から選択され、およびＲ^１とＲ^５、Ｒ^２とＲ^６、Ｒ^３とＲ^７、またはＲ^４とＲ^８とが一緒になって５または６員環を形成してもよく；ＸはＯまたはＳであり；ＡはＦ、Ｂｒ、Ｉ、ＣｌＯ_４、ＢＦ_４、１／２（ＺｎＣｌ_４）から成る群から選択され；ｎは０〜４の整数である。ここで、上記色素がデンドリマーと化学的に結合する場合には、ＹがＨであるか、あるいはＲ^１〜Ｒ^９の少なくとも１つが、ハロゲン、ＯＨ、ＮＨ_２、またはＣＯＯＨで置換されていることが好ましい。
【００２５】
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−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。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。本発明に好ましく用いることができるクマリン系色素は、以下の一般式を有するものである。
【００２６】
【化２】

【００２７】
式中、Ｒ^１〜Ｒ^６は、それぞれ独立にＨ、Ｃ_１〜Ｃ_３０のアルキル基、Ｃ_１〜Ｃ_３０のシクロアルキル基、Ｃ_１〜Ｃ_３０のアルケニル基、Ｃ_１〜Ｃ_３０のアルキニル基、Ｃ_１〜Ｃ_３０のハロアルキル基、Ｃ_１〜Ｃ_３０のアルコキシアルキル基、およびＣ_１〜Ｃ_３０のアリールアルキル基から成る群から選択され、およびＲ^１とＲ^３、Ｒ^２とＲ^４および／またはＲ^５とＲ^６とが一緒になって５または６員環を形成してもよく；ｎは０〜４の整数であり；Ｚは、Ｈ、Ｃ_１〜Ｃ_３０のアルキル基、Ｃ_１〜Ｃ_３０のシクロアルキル基、Ｃ_１〜Ｃ_３０のアルケニル基、Ｃ_１〜Ｃ_３０のアルキニル基、Ｃ_１〜Ｃ_３０のハロアルキル基、Ｃ_１〜Ｃ_３０のアルコキシアルキル基、Ｃ_１〜Ｃ_３０のアリールアルキル基、および以下の式を有する複素環からなる群から選択され、
【００２８】
【化３】

【００２９】
ＸはＯ、ＮＲ^７またはＳであり；Ｒ^７は、Ｈ、Ｃ_１〜Ｃ_３０のアルキル基、Ｃ_１〜Ｃ_３０のシクロアルキル基、Ｃ_１〜Ｃ_３０のアルケニル基、Ｃ_１〜Ｃ_３０のアルキニル基、Ｃ_１〜Ｃ_３０のハロアルキル基、Ｃ_１〜Ｃ_３０のアルコキシアルキル基、およびＣ_１〜Ｃ_３０のアリールアルキル基から成る群から選択され；Ａｒは置換または無置換のベンゼン環およびナフタレン環から成る群から選択される。ここで、上記色素がデンドリマーと化学的に結合する場合には、Ｒ^１〜Ｒ^７の少なくとも１つが、ハロゲン、ＯＨ、ＮＨ_２、またはＣＯＯＨで置換されていることが好ましい。
【００３０】
光源から発せられる近紫外ないし可視領域の光を吸収して、青色領域の蛍光を発する蛍光色素としては、例えばクマリン４６６、クマリン４７、クマリン２、およびクマリン１０２などのクマリン系色素が挙げられる。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。
【００３１】
本発明におけるデンドリマーは、Ｙ字状の分岐を形成するモノマーが順次結合して形成される樹枝状分子を意味する。本発明の色変換層に用いることができるデンドリマーは、蛍光変換色素を包接するかあるいはそれと化学的に結合して、色変換層中での蛍光変換色素同士の相互作用を抑制することが可能であることを条件として、任意の構造を有するものであってもよい。好ましくは、第４〜第６世代のデンドリマーを用いることにより、蛍光変換色素を包接して蛍光変換色素同士の相互作用を抑制することが可能となる。
【００３２】
本発明の蛍光変換色素とデンドリマーとが化学的に結合して、蛍光変換色素−デンドリマー結合体を形成してもよい。この場合には、蛍光変換色素とデンドリマーとが共有結合を介して結合することが好ましい。その一例として、ローダミンＢと共有結合するためのコアとして１，１，１−トリス（４−ヒドロキシフェニル）エタンと、モノマーとして１，３−ジヒドロキシベンジルアルコールを用いて形成された樹枝状部とを用いて形成される第５世代のデンドリマーと、ローダミンＢとが共有結合で結合した蛍光変換色素−デンドリマー結合体を式（１）に示す（式中、Ｒはメトキシ基である）。
【００３３】
【化４】

【００３４】
上記のような蛍光変換色素−デンドリマー結合体は、当該技術に知られている任意の方法を用いて形成してもよい。例えば、デンドリマーの核となる成分と蛍光変換色素とを結合させたものに対して、別途合成したデンドリマーの樹枝状部を結合させてもよい。あるいはまた、デンドリマーの核となる成分と蛍光変換色素を結合させ、その後に樹枝状部を成長させてデンドリマー構造を形成してもよい。このように蛍光変換色素−デンドリマー結合体を形成する場合には、その発色部位から離隔され、その蛍光特性に影響を及ぼさない部位にアルコール、アミン、カルボン酸、エステルなどの官能基を有する蛍光変換色素を用いることが、特に好ましい。また、前述の官能基を複数個有する蛍光変換色素を用いる場合、蛍光変換色素そのものをデンドリマーのコアとして用いてもよい。
【００３５】
あるいはまた、本発明の色変換層は、蛍光変換色素の周囲がデンドリマー分子の樹脂状部によって取り囲まれた、いわゆる包接状態にある蛍光変換色素−デンドリマー包接体を含んでもよい。蛍光変換色素−デンドリマー包接体は、蛍光変換色素とデンドリマーとを高濃度で含む溶液を形成することにより得られる。その一例として、モノマーとして１，３−ジヒドロキシベンジルアルコールを用いて形成された樹枝状部を、コアであるビスフェノールＡと結合させた第５世代のデンドリマーによって包接されているローダミンＢを以下に示す（式中、Ｒはメトキシ基である）。
【００３６】
【化５】

【００３７】
本発明において、用いられるマトリクス樹脂１ｇ当たり２マイクロモル以上、好ましくは６〜２０マイクロモル、より好ましくは１０〜１４マイクロモルの蛍光変換色素を用いることが好ましい。また、蛍光変換色素１モル当たり１モルのデンドリマーを用いることが好ましい。マトリクス樹脂１ｇ当たり０．５マイクロモルを越えるような高濃度の蛍光変換色素を用いる場合、デンドリマーが存在しない状態では濃度消光および駆動に伴う急激な劣化が進行するが、デンドリマーが存在する場合には、デンドリマーが蛍光変換色素間の相互作用を抑制し、濃度消光および劣化を起こすことなく高効率で色変換を行うことが可能となる。
【００３８】
また、デンドリマーに結合したポルフィリンにおいて、該デンドリマーの樹枝状部が光を吸収した際に、吸収したエネルギーがポルフィリンへと分子内一重項エネルギー移動し、ポルフィリンから蛍光が発せられることが報告されている（化学と工業、５３（２）、１６４（２０００））。本発明の式（１）および（２）に示される蛍光変換色素−デンドリマー結合体または包接体においても、適当な樹枝状部を用いれば、この効果を発揮することが可能である。例えば、３６５ｎｍ付近の近紫外域を含む光源を用いる場合、樹枝状部に芳香族環（好ましくはベンゼン環）を有するデンドリマーを用いれば、デンドリマー樹枝状部が近紫外線を吸収して、一重項エネルギー移動により結合または包接した蛍光変換色素を励起することが可能である。この場合には、蛍光変換色素自身が吸収する波長の光に併せて、デンドリマー樹枝状部が吸収する波長の光をも利用することができるので、色変換効率の向上を期待できる。
【００３９】
本発明のマトリクス樹脂は、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およびこれらの樹脂混合物などを含む。
【００４０】
あるいはまた、色変換層２０をパターニング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）を用いることができる。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。また、色変換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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
本発明の色変換層２０は、マトリクス樹脂、蛍光変換色素、およびデンドリマーを含む溶液を調製し、それをスピンコート、ディップコート、ロールコート、スクリーン印刷など当該技術に知られている方法を用いて透明基板上に該溶液を塗布し、乾燥することにより形成される。前述のように、蛍光変換色素とデンドリマーとが化学的に結合して蛍光変換色素−デンドリマー結合体を形成していてもよい。あるいはまた、溶液調製時に蛍光変換色素およびデンドリマーを高濃度で混合することにより、蛍光変換色素−デンドリマー包接体を容易に調製することができる。
【００４４】
あるいはまた、光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂、蛍光変換色素およびデンドリマーを含む溶液を調製し、該溶液を透明基板上に塗布し、引き続いて露光、パターニングを行うことにより、パターンを有して配設された色変換層２０を形成することができる。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。
【００４５】
本発明の色変換層２０は、５μｍ以上、好ましくは８〜１５μｍの膜厚を有する。このような膜厚を有することにより、所望の強度の色変換された出力光を得ることが可能となる。
【００４６】
本発明において、透明基板１０上に単一または複数種の色変換層２０を形成してもよい。複数種の色変換層２０を形成する場合には、ある区域のみにそれ以外の区域とは別の色変換層を設けて、いわゆるエリアカラー表示用色変換フィルタを行ってもよい。また、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色変換層を１組として、それらの組を透明基板１０上に整列させて配設することによりディスプレイ用の色変換フィルタを形成してもよい。あるいは、模様、サイン、文字、マークなどに従って複数種の色変換層を配設して、それらを表示するようにしてもよい。あるいはまた、微小の区域に分割された適当な面積比で配設される２種の色変換層を用いて、単独の色変換層では達成できない単一色を示すようにしてもよい。
【００４７】
図２に、本発明のディスプレイ用色変換フィルタ１１０の一例を示した。この色変換フィルタ１１０は、図２においては、透明基板１０の上に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタ層３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂが設けられている。これらのカラーフィルタ層は、色変換層により変換された光の色相または色純度を最適化するために、必要に応じて設けられるものである。各色のカラーフィルタ層の上に赤、緑、青の色変換層２０Ｒ、２０Ｇおよび２０Ｂが設けられており、光源からの光は、色変換層２０、カラーフィルタ層３０、透明基板１０の順に通過して外部に取り出される。また、黒色のブラックマスク４０を各色の間に配設してコントラストの向上を図ってもよい。また、図２では、ＲＧＢ各色の色変換層を設けた場合を示したが、青色から青緑色の光を放出する光源を用いる場合には、青色に関して色変換層を用いずに、カラーフィルタ層のみを用いてもよい。さらに、該光源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のみを通して出力してもよい。
【００４８】
色変換層およびカラー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、それを透明基板全面に作製してもよい。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、透明基板１０の長さに相当する長さを有する区域）を１組とし、それを透明基板全面に作製してもよい。特定の色変換層を、他の色の色変換層よりも多く（数的および面積的に）配置することもできる。
【００４９】
本発明の色変換発光デバイスは、発光部（光源）と色変換部とを有する。色変換部としては、前述の色変換フィルタまたは色変換層を用いることができる。発光部としては、近紫外から可視域、好ましくは青色から青緑色の光を発する任意の光源を用いることができる。そのような光源の例は、ＥＬ発光素子、プラズマ発光素子、冷陰極管、放電灯（高圧ないし超高圧水銀灯）、発光ダイオード（ＬＥＤ）などを含む。色変換部として図１に示される色変換フィルタ１００を用いる場合、発光部は、色変換層２０の側に配置されても、透明基板１０の側に配置されてもよい。色変換部として図２に示されるカラーフィルタ層３０を有する色変換フィルタ１１０を用いる場合、発光部は、色変換層２０の側に配置される。あるいはまた、色変換部として色変換層そのものを使用する場合、該色変換層を光源の表面に直接積層してもよい。
【００５０】
本発明の色変換発光デバイスの一例として、色変換フィルタの貼り合わせによって形成されるトップエミッション方式の有機ＥＬディスプレイを図３に示す。スイッチング素子としてＴＦＴ５２があらかじめ形成されている基板５０の上に、平坦化層５４、下部電極５６、有機発光層５８、上部電極６０およびパッシベーション層６２からなる有機ＥＬ素子が形成される。有機ＥＬ素子を形成する各層は、当該技術において知られている材料および方法を用いて形成することができる。一方、透明基板１０の上に、青色、緑色および赤色のカラーフィルタ層３０Ｂ、３０Ｇおよび３０Ｒと、デンドリマーを含む青色、緑色および赤色変換層２０Ｂ、２０Ｇ、２０Ｒとが形成されている。また、各色変換層の間にはブラックマスク４０が形成されている。次に有機ＥＬ素子と色変換フィルタとを、それらの間に充填剤層６４を形成しながら位置合わせをして貼り合わせ、最後に周辺部分を外周封止層（接着剤）６６を用いて封止して、有機ＥＬディスプレイが得られる。
【００５１】
前述の有機発光層５８は、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発する。その発光が色変換フィルタ層に入射して、所望される色を有する可視光へと波長分布変換される。有機発光層５８は、少なくとも有機ＥＬ発光層を含み、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。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）有機ＥＬ発光層
（２）正孔注入層／有機ＥＬ発光層
（３）有機ＥＬ発光層／電子注入層
（４）正孔注入層／有機ＥＬ発光層／電子注入層
（５）正孔注入層／正孔輸送層／有機ＥＬ発光層／電子注入層
（上記において、陽極は有機ＥＬ発光層または正孔注入層に接続され、陰極は有機ＥＬ発光層または電子注入層に接続される）
【００５２】
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。
【００５３】
【実施例】
（実施例１）
プロピレングリコールモノエチルアセテート（ＰＧＥＭＡ）溶媒１ｇ中に、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）１ｇおよび式（１）のローダミンＢ−デンドリマー結合体９７ｍｇ（５．０ｍｇ（１０マイクロモル）のローダミンＢを含有する）を溶解させた。この溶液を、コーニングガラス（５０×５０×１．０ｍｍ）上にスピンコート法にて塗布して、膜厚１０μｍの色変換層を有する色変換フィルタを得た。
【００５４】
（実施例２）
式（１）のローダミンＢ−デンドリマー結合体９７ｍｇに代えて、式（２）のデンドリマー部分９２ｍｇ（１０マイクロモル）、および５．０ｍｇ（１０マイクロモル）のローダミンＢを用いたことを除いて、実施例１を繰り返して色変換フィルタを得た。
【００５５】
（実施例３）
式（１）のローダミンＢ−デンドリマー結合体１９ｍｇ（１．０ｍｇ（２マイクロモル）のローダミンＢを含有する）を用いたことを除いて、実施例１を繰り返して色変換フィルタを得た。
【００５６】
（比較例１）
式（１）のローダミンＢ−デンドリマー結合体９７ｍｇに代えて、５．０ｍｇ（１０マイクロモル）のローダミンＢを用いたことを除いて、実施例１を繰り返して色変換フィルタを得た。
【００５７】
（比較例２）
式（１）のローダミンＢ−デンドリマー結合体９７ｍｇに代えて、１．０ｍｇ（２マイクロモル）のローダミンＢを用いたことを除いて、実施例１を繰り返して色変換フィルタを得た。
【００５８】
（評価）
各実施例および比較例にて、それぞれ３つのサンプルを作製して評価を行った。色変換フィルタの色変換層側に光源を配置して、波長４５０ｎｍ〜５１０ｎｍの光を照射した。ここで、色変換フィルタを通して出射した光の波長６１０ｎｍの赤色成分の強度を測定した。実施例１における赤色成分強度を１００とした相対値の評価結果を、初期強度として表１にまとめた。
【００５９】
次に、上記光源を用いて１０００時間の連続照射を行った後に、波長６１０ｎｍの赤色成分の強度を再度測定した。それぞれの実施例における連続照射前の赤色成分強度を１００とした相対値の評価結果を、耐久性として表１にまとめた。
【００６０】
【表１】

【００６１】
表１中、実施例１、実施例２および比較例１は、比較的高濃度のローダミンＢを含有する色変換フィルタの比較である。デンドリマーを含まない比較例１において、初期強度が大きく低下しているのに対して、蛍光変換色素−デンドリマー結合体を含む実施例１、ならびに蛍光変換色素−デンドリマー包接体を含む実施例２においては、高濃度にもかかわらず色変換効率が高く、濃度消光が発生していないことが分かる。また、実施例１および実施例２に比較して、比較例１の耐久性は著しく劣悪である。この結果は、デンドリマーを用いることにより、高濃度条件下の蛍光変換色素同士の相互作用を効率的に抑制し、色素の分解を防止することが可能であることを示すものである。
【００６２】
一方、実施例３および比較例２は、比較的低濃度のローダミンＢを含有する色変換フィルタの比較である。本発明の蛍光変換色素−デンドリマー結合体を含む実施例３は、初期においてデンドリマーを含まない比較例２とほぼ同等の変換効率を示し、かつ比較例２よりも優れた耐久性を示した。この結果は、デンドリマーによる蛍光変換色素同士の相互作用の抑制によると考えられる。
【００６３】
【発明の効果】
以上のように、デンドリマーと化学的に結合した蛍光変換色素またはデンドリマーに包接された蛍光変換色素を用いることにより、濃度消光による変換効率の低下ならびに高濃度時の分解を起こすことなく、蛍光変換色素の含有量を増大させた色変換層を実現することができた。得られた色変換層は、優れた変換効率および耐久性を有した。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の色変換フィルタを示す概略断面図である。
【図２】本発明のディスプレイ用色変換フィルタの概略断面図である。
【図３】本発明の色変換を用いた有機多色ＥＬディスプレイの概略断面図である。
【符号の説明】
１０透明基板
２０（Ｒ，Ｇ，Ｂ）色変換層（赤色、緑色、青色）
３０（Ｒ，Ｇ，Ｂ）カラーフィルタ層（赤色、緑色、青色）
４０ブラックマスク
５０基板
５２ＴＦＴ
５４平坦化層
５６下部電極
５８有機発行層
６０上部電極
６２パッシベーション層
６４充填剤層
６６外周封止層
１００色変換フィルタ
１１０カラーフィルタ層を有する色変換フィルタ

Claims

透明基板と、
該透明基板上に配置され、マトリクス樹脂と、蛍光変換色素と、デンドリマーとを含む色変換層と、
を備え、デンドリマーが、蛍光変換色素を包接していることを特徴とする色変換フィルタ。
マトリクス樹脂と、蛍光変換色素と、デンドリマーとを含み、デンドリマーが、蛍光変換色素を包接しており、入射光を波長分布変換して出射することを特徴とする色変換層。
発光部と、該発光部の発した光の波長分布変換を行う色変換部とを含む色変換発光デバイスにおいて、該色変換部が、マトリクス樹脂と、蛍光変換色素と、デンドリマーとを含み、デンドリマーが、蛍光変換色素を包接していることを特徴とする色変換発光デバイス。