JP4276308B2

JP4276308B2 - Organic EL display device

Info

Publication number: JP4276308B2
Application number: JP16543998A
Authority: JP
Inventors: 暢栄田; 地潮細川; 正英松浦
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 1998-06-12
Filing date: 1998-06-12
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2018-06-12
Also published as: JP2000003786A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平面ディスプレイ等に使用される有機ＥＬ表示装置に関する。
【０００２】
【背景技術及び発明が解決しようとする課題】
有機ＥＬ表示装置は、▲１▼自発光で広い視野角が実現できる、▲２▼薄型軽量である、▲３▼応答時間が小さいのでテレビ動画が単純マトリックス構造で実現できる、等の優れた特徴を持っている。
しかし、従来の有機ＥＬ表示装置は、コントラストが悪い上、効率も悪かったため、これらの改善が求められていた。
【０００３】
従来、有機発光層として白色発光層を設け、赤、緑、青の３種類のカラーフィルタを備えて光の３原色を実現させた有機電界発光素子が提案されている（特開平7-142169号公報）。
しかし、緑色のカラーフィルタとしては、従来、液晶ディスプレイ用として用いられてきたカラーフィルタをそのまま利用しているため、主ピークの波長が550nm付近であった。このカラーフィルタの問題点は、図９に示すように、外光としての蛍光灯照明は、550nm付近の成分が強く、かつ視感度を考慮すると、一層人間が感知しやすい領域であるため、外光が緑色カラーフィルタを容易に透過して対向電極で反射し、再び反射光として透過してくるため、表示装置のコントラストが著しく低下するということである。また、白色発光をカラーフィルタを介して色分解し、光の３原色を得るため、表示素子の消費電力が大きくなったり、効率が悪くなっていた。
【０００４】
一方、３色の発光層を備え、Ｒ、Ｇ、Ｂの光の３原色を実現した有機ＥＬディスプレイパネルも提案されている（特開平8-227276号公報）。このディスプレイパネルによれば、前記有機発光層として白色発光層を設けたものと比べて、効率が向上し、消費電力が低下している。しかし、対向電極として金属が使用されている場合には、外光が反射するため、コントラストが低下し、表示品質が低くなっていた。
コントラストを上げるには、円偏光板とλ／４位相差板の積層体（円偏光板）を光取り出し面に貼り付ける方法もある（特開平8-321381号公報等）が、光透過率が43％以下となるため、輝度が1/2以下となる点が問題とされていた。
また、対向電極を光吸収体として、外光反射を防ぐ方法も提案されているが、輝度に関しては同じく1/2以下となるという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、コントラスト及び発光効率の優れた有機ＥＬ表示装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１発明は、緑色系発光を行う有機ＥＬ表示装置において、ＥＬ発光部と、光取出し方向に配設された、透過率の主ピークの波長が490〜530nmであり、主成分として塩素置換フタロシアニン色素を含有する１層の緑色カラーフィルタとを備えていることを特徴とする。
前記ＥＬ発光部（ＥＬ素子）は、有機蛍光体が一対の電極間に挟まれた構造を有する。一対の電極のうち一方は、下部電極となる透明電極である。
【０００７】
前記緑色カラーフィルタとして、前記範囲に透過率の主ピークを有するものを使用することにより、外光反射が少なく、コントラストのよい有機ＥＬ表示装置が得られる。また、この結果、消費電力が少なくて済み、発光効率の良い表示装置が得られることになる。
前記緑色カラーフィルタは、緑色系色素のみ又は緑色系色素とバインダー樹脂から構成される。
緑色系色素としては、塩素置換フタロシアニン色素の使用が好ましく、これは前記490〜530nmに透過率の主ピークを有する。
【０００８】
例えば、臭素置換フタロシアニン色素は、通常の液晶用カラーフィルタに用いられるが、透過率の主ピークが長波長化するため、主成分（50重量％以上）としての使用は好ましくない。
一方、無置換フタロシアニン色素は、透過率の主ピークが短波長側にシフトするため、主成分としての使用は好ましくない。
ここで、前記主成分とは、全色素の 50 重量％以上を占めることをいう。
但し、塩素置換フタロシアニン色素を主成分として使用して490〜530nmに透過率の主ピークを有するカラーフィルタが得られるのであれば、副成分としてこれらの色素を混合してもよい。また、黄色系のトリフェニルメタン系塩基性色素、イソインドリン系色素、アゾ系色素も同様に副成分としてであれば添加してもよい。
【０００９】
なお、フタロシアニンは、銅フタロシアニン等のように適当な金属配位子を反有していてもよい。
緑色系色素と混合されるバインダー樹脂としては、透明な（可視光領域における透過率50％以上）材料を使用することが好ましい。例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリレート、ポリカービネート、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等の透明樹脂を挙げることができ、これらの１種又は２種以上の混合物を使用できる。
【００１０】
また、カラーフィルタを平面的に分離して配置するため、フォトリソグラフィ法が適用できる感光性樹脂を使用することが好ましい。例えば、アクリル酸系、メタクリル酸系、ポリケイ皮酸ビニル系、環化ゴム系等の反応性ビニル基を有する光硬化型レジスト材料を挙げることができ、これらの１種又は２種以上の混合物を使用できる。
【００１１】
また、カラーフィルタを平面的に分離して配置するため、印刷法を用いる場合には、透明樹脂を用いた印刷インキ（メジウム）を使用することができる。例えば、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、メラミン樹脂、フェノール樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ポリエステル、マレイン酸樹脂、ポリアミドのモノマー、オリゴマー又はポリマーからなる組成物、またポリメチルメタクリレート、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、等の透明樹脂を１種、又は２種以上よりなる混合物を使用することができる。
【００１２】
ここで、カラーフィルタが主に色素のみからなる場合は、所望のカラーフィルタ・パターンのマスクを介して、真空蒸着、スパッタリング法又はミセル電解法を用いることにより又はカラーフィルタを形成することができる。
一方、カラーフィルタが、色素とバインダーとからなる場合には、一般的に先ず、色素と上記樹脂と適当な溶剤とを混合、分散又は可溶化させて液状物を調製する。その後、この液状物をスピンコート法、ロールコート法、バーコート法、キャスト法、等の方法で製膜する。そして、更にフォトリソグラフィ法で所望のカラーフィルタ・パターンをパターニングしたり、印刷等の方法で所望のカラーフィルタのパターンでパターニングし、熱処理して硬化させることによりカラーフィルタを形成することができる。
【００１３】
また、特にカラーフィルタが、色素とバインダー樹脂とからなる場合、色素の濃度は、カラーフィルタが問題なくパターニングでき、かつ有機ＥＬ装置の発光を充分透過できる範囲とすることが好ましい。従って、色素の種類にもよるが、使用するバインダー樹脂を含めたカラーフィルタ膜の色素の含有量を、１〜50重量％とするのが好ましい。
コントラストに関して、有機ＥＬ表示装置のコントラストは、一般的に次式で表される。
コントラスト＝（有機ＥＬ表示装置の発光輝度＋周囲反射光輝度）／周囲反射光輝度
【００１４】
周囲反射光の輝度（バックグランドの輝度）は、有機ＥＬ表示装置の駆動を行っていなくても、主に、外光（周囲光）の光が対向電極に反射することによって生ずるものであり、駆動時においても常にバックグランドとして存在するものである。従って、外光の有機ＥＬ表示装置に対する反射率が小さければ小さいほど、コントラストがよく（コントラスト値が大きく）、鮮やかな表示が可能になる。
一方、有機ＥＬ表示装置の発光輝度は、ＥＬ発光部（有機ＥＬ素子）の発光輝度によるが、明らかに、本発明で用いるカラーフィルタの変換効率が高ければ高いほど、輝度が向上し、コントラストの向上に有利になる。
【００１５】
本発明の第２発明に係る有機ＥＬ表示装置は、第１発明において、前記ＥＬ発光部（有機ＥＬ素子）は、一対の電極間に緑色系の発光を行う有機発光層が介在して構成されていることを特徴とする。
本発明において、発光を行う有機蛍光体とは、有機質の蛍光色素、蛍光性の全共役系ポリマー、蛍光性のオリゴマー、蛍光色素を透明性ポリマーに分散したもの、蛍光色素をポリマー側鎖に有する重合体、蛍光色素をポリマー主鎖中に有するもの、のいずれかである。
このような有機蛍光体が一対の電極間に挟まれた構造のＥＬ発光部に、電圧を印加して発光させて使用する場合、このＥＬ発光部中の有機蛍光体の層を有機発光層と定義する。
【００１６】
本発明の第３発明に係る有機ＥＬ表示装置は、第１発明において、前記ＥＬ発光部は、一対の電極間に青色系の発光を行う有機発光層が介在して構成されたものであり、このＥＬ発光部の光取出し方向に緑色系の発光を行う有機蛍光体よりなる色変換層が設けられていることを特徴とする。
青色発光を行うＥＬ発光部の光取出し方向に緑色系の発光を行う有機蛍光体よりなる層を配置すると、この層の有機蛍光体がＥＬを吸収し、発光する（蛍光が生ずる）ことによりＥＬの色を変換させることができる。このような作用を有する層を色変換層と定義する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
〔第１実施形態〕
図１に示すように、本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ表示装置11は、基板12と、この基板12上に形成された緑色カラーフィルタ13と、この緑色カラーフィルタ13の上に設けられた緑色ＥＬ発光部14とを備えて構成されている。
前記緑色カラーフィルタ13は、主成分（全色素の50重量％以上）として塩素置換フタロシアニン色素を含有して構成されたものである。この緑色カラーフィルタは、透過率の主ピークの波長が490〜530nmである。
緑色ＥＬ発光部14は、下部電極15と、これと対向する電極16間に緑色系の発光を行う有機発光層17が介在して構成されている。
この有機ＥＬ表示装置11において、光取り出し方向18は、緑色ＥＬ発光部14から基板12方向である。
【００１９】
〔第２実施形態〕
図２に示すように、本発明の第２実施形態に係る有機ＥＬ表示装置11は、緑色ＥＬ発光部14が設けられた一方の基板12Aと、緑色カラーフィルタ13が設けられた他方の基板12Bとを有し、緑色ＥＬ発光部14と緑色カラーフィルタ13とが対向するように両基板12A,12Bが配置されている。
【００２０】
〔第３実施形態〕
図３に示すように、本発明の第３実施形態に係る有機ＥＬ表示装置11は、基板12と、この基板12上に設けられた緑色ＥＬ発光部14と、この緑色ＥＬ発光部14上に形成された緑色カラーフィルタ13とを備えて構成されている。
【００２１】
〔第４実施形態〕
図４に示すように、本発明の第４実施形態に係る有機ＥＬ表示装置11は、基板12と、この基板12上に形成された緑色カラーフィルタ13と、この緑色カラーフィルタ13上に形成された色変換層19と、この色変換層19上に設けられた青色系のＥＬ発光部21とを備えて構成されている。
前記色変換層19は、緑色系の発光を行う有機蛍光体よりなるものである。
本実施形態のＥＬ発光部21は、下部電極と15、これと対向する電極16間に青色系の発光を行う有機発光層22が介在して構成されている。
【００２２】
〔第５実施形態〕
図５に示すように、本発明の第５実施形態に係る有機ＥＬ表示装置11は、青色系のＥＬ発光部21が設けられた一方の基板12Aと、緑色カラーフィルタ13及び色変換層19が設けられた他方の基板12Bとを有し、青色系のＥＬ発光部21と色変換層19とが対向するように両基板12A,12Bが配置されている。
【００２３】
〔第６実施形態〕
図６に示すように、本発明の第６実施形態に係る有機ＥＬ表示装置11は、基板12と、この基板12上に設けられた青色系のＥＬ発光部21と、このＥＬ発光部21上に形成された色変換層19と、この色変換層19上に形成された緑色カラーフィルタ13とを備えて構成されている。
【００２４】
【実施例】
〔実施例１〕
本実施例の有機ＥＬ表示装置は、第１実施形態に対応するものである。
この有機ＥＬ表示装置をその作製法と共に説明する。
先ず、緑色カラーフィルタの材料として、緑色顔料（塩素置換銅フタロシアニン、ファストゲングリーンＳＯ、Pigment Green７、大日本インキ株式会社製）10ｇと、バインダー樹脂（アクリル系ネガ型レジスト、V259PA、固形分50重量％、新日鉄化学株式会社製）180ｇを混合し、顔料を樹脂中に均一に分散してカラーレジストを調製した。
【００２５】
このレジストをガラス基板（25mm×75mm×1.1mm、ソーダライム、ジオマテック製）上にスピンコートし、80℃で加熱した後、更に450mJ/cm²で露光し、この後、200℃で加熱して緑色カラーフィルタ（膜厚：7.5μm）を作製した。
このカラーフィルタの透過スペクトルを図７に示す。
【００２６】
この透過スペクトルより、このカラーフィルタの主ピークの波長は、510nm前後（490〜530nm）で透過率が83％であった。一方、外光（蛍光灯等の照明）が強く有する550nmでは、透過率が54％であった。
次に、このカラーフィルタ上にＩＴＯ（インジウム錫酸化物）からなる陽極（下部電極）をスパッタリングにより形成した（膜厚：120nm、シート抵抗：20Ω／□）。
次に、この基板をＩＰＡ洗浄及びＵＶ洗浄した後、真空蒸着装置の基板ホルダーに固定した。
【００２７】
そして、モリブデン製の抵抗加熱ボートに正孔注入層の材料として、ＭＴＤＡＴＡ（４，４′，４″-トリス〔Ｎ-（3-メチルフェニル）-Ｎ-フェニルアミノ〕トリフェニルアミン）及びＮＰＤ（４，４′-ビス〔Ｎ-（１-ナフチル〕-Ｎ-フェニルアミノ〕ビフェニル）、発光層の材料としてＡｌｑ（トリス（８-キノリノール）アルミンタム）をそれぞれ仕込み、陰極（対向電極）の第二金属としてAgをタングステン製フィラメントに装着し、また陰極の電子注入性金属としてMgをモリブデン製ボートに装着してそれぞれ蒸着源とした。
【００２８】
その後、真空槽を５×10^-7torrまで減圧し、この状態で下記の薄膜を積層した。
先ず、ＭＴＤＡＴＡを0.1〜0.3nm/secの速度で蒸着し、厚さ200nmのＭＴＤＡＴＡ膜を形成した。
次に、このＭＴＤＡＴＡ膜上にＮＰＤを0.1〜0.3nm/secの速度で蒸着し、厚さ20nmのＮＰＤ膜を形成し、更にこのＮＰＤ膜上にＡｌｑを0.1〜0.3nm/secの速度で蒸着し、発光層となる厚さ20nmのＡｌｑ膜を形成した。
【００２９】
次に、陰極となるＭｇとＡｇを同時蒸着した。Ｍｇの蒸着速度は1.3〜1.4nm/sec、Ａｇの蒸着速度は0.1nm/secとし、膜厚は200nmとした。
この有機ＥＬ表示装置の陽極と陰極の間に直流８Ｖの電圧を印加すると（陽極が＋、陰極が−）、ガラス基板側から輝度が94cd/m²、ＣＩＥ色度（JIS Z 8701）がX=0.209、Y=0.621（ミノルタ製CS-100で観察）で、グリーンの発光が得られることを確認した。
【００３０】
また、500luxの蛍光灯の下でこの装置を発光させた場合でも、コントラストの良い鮮やかなグリーンの発光が得られた。
これは、本実施例のカラーフィルタの透過率が、蛍光灯の有する550nm付近の強い外光に対し、54％しかなく（対向電極を除く有機ＥＬ表示装置及び基板表面の光の吸収、反射、散乱を無視する）、本装置の対向電極による反射率が仮に100％としても、その外光の反射率が29％以下（外光の入光：54％、対向電極の反射：100％、反射光の出光：54％、の積）に抑えられたためである、と考えられる。
【００３１】
なお、効率の比較のため、カラーフィルタを形成しなかったことだけを除いて本実施例と同じ有機ＥＬ表示装置を作製し、同一の条件で電圧を印加すると、輝度200cd/m²、色度X=0.356、Y=0.537でイエロイッシュグリーンの発光が得られた。
これより、本実施例のカラーフィルタを用いると、変換効率（カラーフィルタを用いた場合の輝度／カラーフィルタを用いない場合の輝度×100）は、47％であった。
【００３２】
〔実施例２〕
本実施例の有機ＥＬ表示装置は、第４実施形態に対応するものである。
先ず、実施例１と同様の条件で緑色カラーフィルタを形成した。
次に、色変換層の材料として、0.03mol/kg（固形分）の濃度になるような量のクマリン６（３-（２′-ベンゾチアゾリン）-７-ジエチルアミノクマリン）とバインダー樹脂（アクリル系ネガ型レジスト、JNPCO6、固形分38％、ＪＳＲ製）を混合分散して蛍光レジストを調製した。
【００３３】
このレジストを先のカラーフィルタ上にスピンコートし、80℃で加熱した後、450mJ/cm²で露光後、200℃で加熱して色変換層を形成した。
次に、このカラーフィルタ上にＩＴＯをスパッタリングにより製膜（膜厚：120nm、シート抵抗：20Ω／□）して陽極（下部電極）を形成した。
次に、この基板をＩＰＡ洗浄及びＵＶ洗浄した後、真空蒸着装置の基板ホルダーに固定した。
【００３４】
モリブデン製の抵抗加熱ボートに正孔注入材料として、ＭＴＤＡＴＡ及びＮＰＤ、発光材料としてＤＰＶＢｉ、ドーパントとしてＤＰＡＶＢ、電子注入材料としてＡｌｑをそれぞれ仕込み、陰極の第二金属としてＡｇをタングステン製フィラメントに装着し、また陰極の電子注入性金属としてＭｇをモリブデン製のボートに装着してそれぞれ蒸着源とした。
その後、真空槽を５×10^-7torrまで減圧し、この状態で下記の薄膜を積層して有機ＥＬ表示装置を製造した。なお、正孔注入層から陰極まで途中で真空を破らず１回の真空引きで行った。
【００３５】
先ず、正孔注入層として、ＭＴＤＡＴＡを蒸着速度0.1〜0.3nm/sの条件で膜厚が200nmとなるように蒸着した。
次に、別の正孔注入層として、ＮＰＤを蒸着速度0.1〜0.3nm/sの条件で膜厚が20nmとなるように蒸着した。
また、発光層として、ＤＰＶＢｉ（４，４′-ビス（２，２-ジフェニルビニル）ビフェニル）を蒸着速度0.1〜0.3nm/sで、ＤＰＡＶＢ（Ｎ，Ｎ′-ジフェニルアミノビニルベンゼン）を蒸着速度0.05nm/sでそれぞれ同時蒸着し、合わせた膜厚の合計が40nmとなるようにした（ホスト材料に対するドーパントの重量比は1.2〜1.6）。
【００３６】
電子注入層として、Ａｌｑを蒸着速度0.1〜0.3nm/sの条件で膜厚が20nmとなるように蒸着した。
また、陰極（対向電極）として、ＭｇとＡｇを同時蒸着した。Ｍｇの蒸着速度は1.3〜1.4nm/sec、Ａｇの蒸着速度は0.1nm/secとし、膜厚は200nmとした。
【００３７】
この有機ＥＬ表示装置の陽極と陰極の間に直流９Ｖの電圧を印加すると、ガラス基板側から輝度が57cd/m²、色度X=0.167、Y=0.670で、グリーンの発光が得られることを確認した。
また、500luxの蛍光灯照明の下でこの装置を発光させた場合でも、コントラストの良い鮮やかなグリーンの発光であった。
これは、本実施例のカラーフィルタを用いると、550nmの外光反射率が29％以下であったためである、と考えられる。
【００３８】
なお、効率の比較のため、本実施例に類似しているが、カラーフィルタを形成しなかった有機ＥＬ表示装置を作製した。
カラーフィルタを形成しなかった有機ＥＬ表示装置は、同一の条件で電圧を印加すると、輝度100cd/m²、色度X=0.280、Y=0.606でイエロイッシュグリーンの発光が得られた。
これより、本実施例のカラーフィルタを用いると、変換効率は、57％であった。
【００３９】
〔比較例１〕
本比較例の有機ＥＬ表示装置は、実施例１に対応するものである。
緑色カラーフィルタの材料として、液晶カラーフィルタ用緑色カラーレジスト（臭素置換銅フタロシアニン含有レジストＣＧ7001、富士フィルムオーリン製）を用い、膜厚2.0μmのカラーフィルタを形成したこと以外は、実施例１と同様の条件で有機ＥＬ表示装置を作製した。
【００４０】
このカラーフィルタの透過スペクトルを図８に示す。
この透過スペクトルより、主ピーク波長は550前後で透過率が67％であることがわかる。
この有機ＥＬ表示装置は、実施例１と同一の条件で、輝度92cd/m²、色度X=0.287、Y=0.662でイエロイッシュグリーンの発光が得られた。
【００４１】
〔比較例２〕
本比較例の有機ＥＬ表示装置は、実施例２に対応するものである。
比較例１と同一の条件で緑色カラーフィルタを形成したこと以外は、実施例２と同一の条件で有機ＥＬ表示装置を作製した。
この有機ＥＬ表示装置は、実施例２と同一の条件で、輝度50cd/m²、色度X=0.241、Y=0.693でイエロイッシュグリーンの発光が得られた。
以上の結果をまとめて表１に示す。
【００４２】
【表１】

【００４３】
表１より、本実施例１、２によれば、透過率の主ピークの波長が490〜530nmである緑色カラーフィルタを備えているため、外光（550nm）の反射率が29％以下と低く、コントラストの良い有機ＥＬ表示装置が得られた。
また、実施例によれば、変換効率が優れており、高効率の有機ＥＬ表示装置が得られた。
【００４４】
一方、比較例１の有機ＥＬ表示装置によれば、変換効率は、実施例１と同等であるが、550nmの外光反射率は45％であり、実施例１よりコントラストは著しく低下した。
比較例２の有機ＥＬ表示装置によれば、550nmの外光反射率は45％で、実施例２よりコントラストが著しく低く、また変換効率も実施例２と比べてかなり低下した。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、コントラスト及び発光効率の優れた有機ＥＬ表示装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の断面図である。
【図２】第２実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の断面図である。
【図３】第３実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の断面図である。
【図４】第４実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の断面図である。
【図５】第５実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の断面図である。
【図６】第６実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の断面図である。
【図７】実施例に係る有機ＥＬ表示装置の緑色カラーフィルターの波長に対する透過率を測定したグラフである。
【図８】比較例に係る有機ＥＬ表示装置の緑色カラーフィルターの波長に対する透過率を測定したグラフである。
【図９】外光の波長に対する強度を測定したグラフである。
【符号の説明】
11 有機ＥＬ表示装置
12,12A,12B 基板
13 緑色カラーフィルター
14 緑色ＥＬ発光部
15 下部電極
16 対向電極
17 緑色発光の有機発光層
18 光の取出し方向
19 色変換層
22 青色発光の有機発光層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an organic EL display device used for a flat display or the like.
[0002]
[Background Art and Problems to be Solved by the Invention]
The organic EL display device has excellent features such as (1) a self-luminous, wide viewing angle, (2) thin and lightweight, and (3) a TV animation can be realized with a simple matrix structure because response time is short. have.
However, since the conventional organic EL display device has poor contrast and low efficiency, these improvements have been demanded.
[0003]
Conventionally, an organic electroluminescence device has been proposed in which a white light emitting layer is provided as an organic light emitting layer, and three kinds of color filters of red, green, and blue are provided to realize the three primary colors of light (Japanese Patent Laid-Open No. 7-22169). Publication).
However, since the color filter conventionally used for liquid crystal displays is used as it is as the green color filter, the wavelength of the main peak was around 550 nm. The problem with this color filter is that, as shown in FIG. 9, fluorescent lamp illumination as external light has a strong component around 550 nm and is more easily perceived by humans when considering visual sensitivity. The light easily passes through the green color filter, is reflected by the counter electrode, and is transmitted again as reflected light, so that the contrast of the display device is remarkably lowered. In addition, since the white light emission is color-separated through a color filter to obtain the three primary colors of light, the power consumption of the display element is increased and the efficiency is lowered.
[0004]
On the other hand, an organic EL display panel having three light emitting layers and realizing three primary colors of R, G, and B has also been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 8-227276). According to this display panel, efficiency is improved and power consumption is reduced as compared with the organic light emitting layer provided with a white light emitting layer. However, when a metal is used as the counter electrode, since external light is reflected, the contrast is lowered and the display quality is lowered.
In order to increase the contrast, there is a method in which a laminated body (circularly polarizing plate) of a circularly polarizing plate and a λ / 4 retardation plate is attached to the light extraction surface (JP-A-8-321381, etc.). Since it was 43% or less, the problem was that the luminance was 1/2 or less.
Also, a method for preventing external light reflection by using the counter electrode as a light absorber has been proposed, but there is a problem that the luminance is also ½ or less.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to provide an organic EL display device having excellent contrast and luminous efficiency.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The first invention of the present invention is an organic EL display device that emits green light, wherein the main light emission wavelength disposed in the EL light emitting portion and the light extraction direction is 490 to 530 nm, And a one-layer green color filter containing a chlorine-substituted phthalocyanine dye.
The EL light emitting unit (EL element) has a structure in which an organic phosphor is sandwiched between a pair of electrodes. One of the pair of electrodes is a transparent electrode serving as a lower electrode.
[0007]
By using a green color filter having a main peak of transmittance in the above range, an organic EL display device with low external light reflection and good contrast can be obtained. As a result, a display device with low power consumption and high luminous efficiency can be obtained.
The green color filter is composed of only a green dye or a green dye and a binder resin.
As the green dye, a chlorine-substituted phthalocyanine dye is preferably used, which has a main peak of transmittance at 490 to 530 nm.
[0008]
For example, bromine-substituted phthalocyanine dyes are used in ordinary color filters for liquid crystals, but use as a main component (50% by weight or more) is not preferable because the main peak of transmittance becomes longer.
On the other hand, an unsubstituted phthalocyanine dye is not preferred for use as a main component because the main peak of transmittance shifts to the short wavelength side.
Here, the main component means 50 % by weight or more of the total pigment .
However, if a color filter having a main peak of transmittance at 490 to 530 nm is obtained using a chlorine-substituted phthalocyanine dye as a main component, these dyes may be mixed as a subcomponent. Similarly, yellow triphenylmethane basic dyes, isoindoline dyes, and azo dyes may be added as subcomponents.
[0009]
The phthalocyanine may have an appropriate metal ligand such as copper phthalocyanine.
As the binder resin mixed with the green dye, it is preferable to use a transparent material (transmittance of 50% or more in the visible light region). Examples thereof include transparent resins such as polymethyl methacrylate, polyacrylate, polycarbonate, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, hydroxyethyl cellulose, and carboxymethyl cellulose, and one or a mixture of two or more of these can be used.
[0010]
In addition, since the color filters are arranged separately in a plane, it is preferable to use a photosensitive resin to which a photolithography method can be applied. For example, a photocurable resist material having a reactive vinyl group such as acrylic acid-based, methacrylic acid-based, polyvinyl cinnamate-based, and cyclized rubber-based may be mentioned. One or a mixture of two or more of these may be used. Can be used.
[0011]
Further, since the color filters are arranged separately in a plane, when using a printing method, printing ink (medium) using a transparent resin can be used. For example, a composition comprising polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, melamine resin, phenol resin, alkyd resin, epoxy resin, polyurethane, polyester, maleic resin, polyamide monomer, oligomer or polymer, polymethyl methacrylate, polyacrylate, One type of transparent resin such as polycarbonate, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, or a mixture of two or more types can be used.
[0012]
Here, when the color filter is mainly composed only of a pigment, the color filter can be formed by using vacuum deposition, sputtering method or micelle electrolysis method through a mask of a desired color filter pattern.
On the other hand, when the color filter is composed of a pigment and a binder, generally, the pigment, the resin and an appropriate solvent are first mixed, dispersed or solubilized to prepare a liquid material. Thereafter, the liquid material is formed into a film by a method such as spin coating, roll coating, bar coating, or casting. Further, a color filter pattern can be formed by patterning a desired color filter pattern by a photolithography method, patterning by a desired color filter pattern by a method such as printing, and curing by heat treatment.
[0013]
In particular, when the color filter is composed of a dye and a binder resin, the concentration of the dye is preferably set in a range in which the color filter can be patterned without any problem and the light emitted from the organic EL device can be sufficiently transmitted. Therefore, although it depends on the kind of the dye, the content of the dye in the color filter film including the binder resin to be used is preferably 1 to 50% by weight.
Regarding contrast, the contrast of an organic EL display device is generally expressed by the following equation.
Contrast = (light emission luminance of organic EL display device + ambient reflected light luminance) / ambient reflected light luminance
The brightness of ambient reflected light (background brightness) is mainly caused by reflection of external light (ambient light) on the counter electrode, even if the organic EL display device is not driven. Even during driving, it always exists as a background. Therefore, the smaller the reflectance of the external light with respect to the organic EL display device, the better the contrast (the larger the contrast value) and the vivid display becomes possible.
On the other hand, the light emission luminance of the organic EL display device depends on the light emission luminance of the EL light emitting unit (organic EL element). Obviously, the higher the conversion efficiency of the color filter used in the present invention is, the higher the luminance is and the contrast is improved. It becomes advantageous for improvement.
[0015]
In the organic EL display device according to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the EL light emitting unit (organic EL element) is configured by interposing an organic light emitting layer that emits green light between a pair of electrodes. It is characterized by.
In the present invention, the organic phosphor that emits light is an organic fluorescent dye, a fluorescent all-conjugated polymer, a fluorescent oligomer, a fluorescent dye dispersed in a transparent polymer, or a fluorescent dye in the polymer side chain. Either a polymer or a fluorescent dye in the polymer main chain.
When an EL light emitting unit having a structure in which such an organic phosphor is sandwiched between a pair of electrodes is used by applying a voltage to emit light, the organic phosphor layer in the EL light emitting unit is used as an organic light emitting layer. Define.
[0016]
An organic EL display device according to a third invention of the present invention is the organic EL display device according to the first invention, wherein the EL light emitting unit is configured by interposing an organic light emitting layer that emits blue light between a pair of electrodes, A color conversion layer made of an organic phosphor that emits green light is provided in the light extraction direction of the EL light emitting unit.
When a layer made of an organic phosphor that emits green light is disposed in the light extraction direction of an EL light emitting unit that emits blue light, the organic phosphor of this layer absorbs EL and emits light (fluorescence is generated). The color can be converted. A layer having such an action is defined as a color conversion layer.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[First Embodiment]
As shown in FIG. 1, the organic EL display device 11 according to the first embodiment of the present invention is provided with a substrate 12, a green color filter 13 formed on the substrate 12, and the green color filter 13. The green EL light emitting unit 14 is provided.
The green color filter 13 includes a chlorine-substituted phthalocyanine dye as a main component (50% by weight or more of the total dye). This green color filter has a main peak wavelength of 490 to 530 nm.
The green EL light emitting unit 14 is configured by interposing an organic light emitting layer 17 that emits green light between a lower electrode 15 and an electrode 16 facing the lower electrode 15.
In the organic EL display device 11, the light extraction direction 18 is from the green EL light emitting unit 14 to the substrate 12.
[0019]
[Second Embodiment]
As shown in FIG. 2, the organic EL display device 11 according to the second embodiment of the present invention includes one substrate 12A provided with a green EL light emitting unit 14 and the other substrate 12B provided with a green color filter 13. The two

substrates

12A and 12B are arranged so that the green EL light-emitting portion 14 and the green color filter 13 face each other.
[0020]
[Third Embodiment]
As shown in FIG. 3, the organic EL display device 11 according to the third embodiment of the present invention includes a substrate 12, a green EL light emitting unit 14 provided on the substrate 12, and a green EL light emitting unit 14. The green color filter 13 is formed.
[0021]
[Fourth Embodiment]
As shown in FIG. 4, an organic EL display device 11 according to the fourth embodiment of the present invention is formed on a substrate 12, a green color filter 13 formed on the substrate 12, and the green color filter 13. The color conversion layer 19 and a blue EL light emitting unit 21 provided on the color conversion layer 19 are provided.
The color conversion layer 19 is made of an organic phosphor that emits green light.
The EL light emitting unit 21 of the present embodiment is configured by interposing an organic light emitting layer 22 that emits blue light between the lower electrode 15 and the electrode 16 opposed thereto.
[0022]
[Fifth Embodiment]
As shown in FIG. 5, the organic EL display device 11 according to the fifth embodiment of the present invention includes one substrate 12A provided with a blue EL light emitting unit 21, a green color filter 13, and a color conversion layer 19. The two

substrates

12A and 12B are arranged so that the blue EL light emitting portion 21 and the color conversion layer 19 face each other.
[0023]
[Sixth Embodiment]
As shown in FIG. 6, the organic EL display device 11 according to the sixth embodiment of the present invention includes a substrate 12, a blue EL light emitting unit 21 provided on the substrate 12, and the EL light emitting unit 21. The color conversion layer 19 formed on the color conversion layer 19 and the green color filter 13 formed on the color conversion layer 19 are provided.
[0024]
【Example】
[Example 1]
The organic EL display device of this example corresponds to the first embodiment.
This organic EL display device will be described together with its manufacturing method.
First, as a material for the green color filter, 10 g of a green pigment (chlorine-substituted copper phthalocyanine, Fastgen Green SO, Pigment Green 7, manufactured by Dainippon Ink Co., Ltd.) and a binder resin (acrylic negative resist, V259PA, solid content 50 weight) %, Manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.) and a pigment was uniformly dispersed in the resin to prepare a color resist.
[0025]
This resist is spin-coated on a glass substrate (25 mm x 75 mm x 1.1 mm, soda lime, manufactured by Geomatek), heated at 80 ° C, further exposed at 450 mJ / cm ² , and then heated at 200 ° C. A green color filter (film thickness: 7.5 μm) was produced.
The transmission spectrum of this color filter is shown in FIG.
[0026]
From this transmission spectrum, the wavelength of the main peak of this color filter was around 510 nm (490-530 nm), and the transmittance was 83%. On the other hand, at 550 nm which external light (illumination such as a fluorescent lamp) is strong, the transmittance was 54%.
Next, an anode (lower electrode) made of ITO (indium tin oxide) was formed on the color filter by sputtering (film thickness: 120 nm, sheet resistance: 20Ω / □).
Next, this substrate was subjected to IPA cleaning and UV cleaning, and then fixed to a substrate holder of a vacuum deposition apparatus.
[0027]
Then, as a material for the hole injection layer on the resistance heating boat made of molybdenum, MTDATA (4,4 ′, 4 ″ -tris [N- (3-methylphenyl) -N-phenylamino] triphenylamine) and NPD ( 4,4'-bis [N- (1-naphthyl] -N-phenylamino] biphenyl) and Alq (tris (8-quinolinol) aluminum) as the material of the light emitting layer were respectively prepared, and the second of the cathode (counter electrode) Ag was attached to a tungsten filament as a metal, and Mg was attached to a molybdenum boat as a cathode electron-injecting metal to form a deposition source.
[0028]
Thereafter, the vacuum chamber was depressurized to 5 × 10 ⁻⁷ torr, and the following thin film was laminated in this state.
First, MTDATA was deposited at a rate of 0.1 to 0.3 nm / sec to form an MTDATA film having a thickness of 200 nm.
Next, NPD is vapor-deposited on the MTDATA film at a rate of 0.1 to 0.3 nm / sec to form an NPD film having a thickness of 20 nm. Further, Alq is vapor-deposited on the NPD film at a rate of 0.1 to 0.3 nm / sec. Then, an Alq film having a thickness of 20 nm serving as a light emitting layer was formed.
[0029]
Next, Mg and Ag serving as a cathode were co-evaporated. The deposition rate of Mg was 1.3 to 1.4 nm / sec, the deposition rate of Ag was 0.1 nm / sec, and the film thickness was 200 nm.
When a DC voltage of 8 V is applied between the anode and cathode of this organic EL display device (the anode is + and the cathode is-), the luminance is 94 cd / m ² from the glass substrate side, and the CIE chromaticity (JIS Z 8701) is X. = 0.209, Y = 0.621 (observed with Minolta CS-100), it was confirmed that green light emission was obtained.
[0030]
In addition, even when this device was made to emit light under a 500 lux fluorescent lamp, bright green light with good contrast was obtained.
This is because the transmittance of the color filter of this example is only 54% with respect to strong external light near 550 nm of a fluorescent lamp (absorption, reflection of light on the organic EL display device and the substrate surface excluding the counter electrode, Even if the reflectance by the counter electrode of this device is 100%, the reflectance of the outside light is 29% or less (external light incident: 54%, reflection of the counter electrode: 100%, reflection) This is thought to be due to the fact that the product of light emission: 54%.
[0031]
For comparison of efficiency, when the same organic EL display device as in this example was manufactured except that no color filter was formed, and voltage was applied under the same conditions, the luminance was 200 cd / m ² and the chromaticity was Yellowish green light emission was obtained at X = 0.356 and Y = 0.537.
Thus, when the color filter of this example was used, the conversion efficiency (luminance with the color filter / luminance without the color filter × 100) was 47%.
[0032]
[Example 2]
The organic EL display device of this example corresponds to the fourth embodiment.
First, a green color filter was formed under the same conditions as in Example 1.
Next, as a material for the color conversion layer, coumarin 6 (3- (2′-benzothiazoline) -7-diethylaminocoumarin) and a binder resin (acrylic type) in an amount of 0.03 mol / kg (solid content) are used. Negative resist, JNPCO6, solid content 38%, manufactured by JSR) was mixed and dispersed to prepare a fluorescent resist.
[0033]
This resist was spin-coated on the previous color filter, heated at 80 ° C., exposed at 450 mJ / cm ² , and then heated at 200 ° C. to form a color conversion layer.
Next, ITO was formed on the color filter by sputtering (film thickness: 120 nm, sheet resistance: 20Ω / □) to form an anode (lower electrode).
Next, this substrate was subjected to IPA cleaning and UV cleaning, and then fixed to a substrate holder of a vacuum deposition apparatus.
[0034]
A resistance heating boat made of molybdenum is charged with MTDATA and NPD as a hole injection material, DPVBi as a light emitting material, DPAVB as a dopant, Alq as an electron injection material, and Ag is attached to a tungsten filament as a second metal of the cathode, Further, Mg was mounted on a molybdenum boat as an electron injecting metal for the cathode and used as a deposition source.
Thereafter, the vacuum chamber was depressurized to 5 × 10 ⁻⁷ torr, and in this state, the following thin film was laminated to produce an organic EL display device. In addition, it was performed by evacuation once without breaking the vacuum on the way from the hole injection layer to the cathode.
[0035]
First, as a hole injection layer, MTDATA was deposited so as to have a film thickness of 200 nm under the condition of a deposition rate of 0.1 to 0.3 nm / s.
Next, as another hole injection layer, NPD was vapor-deposited so that the film thickness became 20 nm under the condition of vapor deposition rate of 0.1 to 0.3 nm / s.
As the light emitting layer, DPVBi (4,4'-bis (2,2-diphenylvinyl) biphenyl) is deposited at a deposition rate of 0.1 to 0.3 nm / s and DPAVB (N, N'-diphenylaminovinylbenzene) is deposited at a deposition rate. Each of the films was co-deposited at 0.05 nm / s so that the total film thickness was 40 nm (the weight ratio of the dopant to the host material was 1.2 to 1.6).
[0036]
As the electron injection layer, Alq was vapor-deposited so that the film thickness became 20 nm under the condition of vapor deposition rate of 0.1 to 0.3 nm / s.
Moreover, Mg and Ag were vapor-deposited simultaneously as a cathode (counter electrode). The deposition rate of Mg was 1.3 to 1.4 nm / sec, the deposition rate of Ag was 0.1 nm / sec, and the film thickness was 200 nm.
[0037]
When a DC voltage of 9 V is applied between the anode and cathode of this organic EL display device, green light emission can be obtained with a luminance of 57 cd / m ² , chromaticity X = 0.167, and Y = 0.670 from the glass substrate side. confirmed.
Moreover, even when this apparatus was made to emit light under 500 lux fluorescent lamp illumination, it was bright green light with good contrast.
This is probably because the external light reflectance at 550 nm was 29% or less when the color filter of this example was used.
[0038]
For comparison of efficiency, an organic EL display device that was similar to the present embodiment but was not formed with a color filter was manufactured.
The organic EL display device in which the color filter was not formed emitted yellowish green light with a luminance of 100 cd / m ² , chromaticity X = 0.280, and Y = 0.606 when a voltage was applied under the same conditions.
Thus, when the color filter of this example was used, the conversion efficiency was 57%.
[0039]
[Comparative Example 1]
The organic EL display device of this comparative example corresponds to Example 1.
Except that a green color resist for liquid crystal color filters (bromine-substituted copper phthalocyanine-containing resist CG7001, manufactured by Fuji Film Ohlin) was used as a material for the green color filter, and a color filter having a thickness of 2.0 μm was formed, the same as in Example 1. An organic EL display device was produced under the conditions described above.
[0040]
The transmission spectrum of this color filter is shown in FIG.
From this transmission spectrum, it can be seen that the main peak wavelength is around 550 and the transmittance is 67%.
This organic EL display device emitted yellowish green light with a luminance of 92 cd / m ² , chromaticity X = 0.287, and Y = 0.662 under the same conditions as in Example 1.
[0041]
[Comparative Example 2]
The organic EL display device of this comparative example corresponds to Example 2.
An organic EL display device was produced under the same conditions as in Example 2 except that the green color filter was formed under the same conditions as in Comparative Example 1.
This organic EL display device emitted yellowish green light under the same conditions as in Example 2 with a luminance of 50 cd / m ² , chromaticity X = 0.241, and Y = 0.693.
The above results are summarized in Table 1.
[0042]
[Table 1]

[0043]
From Table 1, according to Examples 1 and 2, since the green color filter having the main peak wavelength of transmittance of 490 to 530 nm is provided, the reflectance of outside light (550 nm) is as low as 29% or less. An organic EL display device with good contrast was obtained.
Moreover, according to the Example, the conversion efficiency was excellent and the highly efficient organic electroluminescent display apparatus was obtained.
[0044]
On the other hand, according to the organic EL display device of Comparative Example 1, the conversion efficiency was the same as that of Example 1, but the external light reflectance at 550 nm was 45%, and the contrast was significantly lower than that of Example 1.
According to the organic EL display device of Comparative Example 2, the external light reflectance at 550 nm was 45%, the contrast was remarkably lower than that of Example 2, and the conversion efficiency was considerably lower than that of Example 2.
[0045]
【The invention's effect】
According to the present invention, an organic EL display device having excellent contrast and luminous efficiency can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an organic EL display device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view of an organic EL display device according to a second embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view of an organic EL display device according to a third embodiment.
FIG. 4 is a cross-sectional view of an organic EL display device according to a fourth embodiment.
FIG. 5 is a cross-sectional view of an organic EL display device according to a fifth embodiment.
FIG. 6 is a cross-sectional view of an organic EL display device according to a sixth embodiment.
FIG. 7 is a graph obtained by measuring the transmittance with respect to the wavelength of the green color filter of the organic EL display device according to the example.
FIG. 8 is a graph obtained by measuring a transmittance with respect to a wavelength of a green color filter of an organic EL display device according to a comparative example.
FIG. 9 is a graph obtained by measuring the intensity with respect to the wavelength of external light.
[Explanation of symbols]
11 Organic EL display device
12,12A, 12B substrate
13 Green color filter
14 Green EL light emitting section
15 Bottom electrode
16 Counter electrode
17 Green light-emitting organic light-emitting layer
18 Light extraction direction
19 color conversion layer
22 Blue-emitting organic light-emitting layer

Claims

In an organic EL display device that emits green light,
An EL light emitting unit and a single-layer green color filter disposed in the light extraction direction and having a main peak wavelength of transmittance of 490 to 530 nm and containing a chlorine-substituted phthalocyanine dye as a main component An organic EL display device.

The organic EL display device according to claim 1,
2. The organic EL display device according to claim 1, wherein the EL light emitting unit is configured by interposing an organic light emitting layer that emits green light between a pair of electrodes.

The organic EL display device according to claim 1,
The EL light emitting unit is configured by interposing an organic light emitting layer that emits blue light between a pair of electrodes. From the organic phosphor that emits green light in the light extraction direction of the EL light emitting unit. An organic EL display device comprising a color conversion layer.