TWI271118B - Color emission device - Google Patents

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TWI271118B
TWI271118B TW092105668A TW92105668A TWI271118B TW I271118 B TWI271118 B TW I271118B TW 092105668 A TW092105668 A TW 092105668A TW 92105668 A TW92105668 A TW 92105668A TW I271118 B TWI271118 B TW I271118B
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Hitoshi Kuma
Mitsuru Eida
Chishio Hosokawa
Kenichi Fukuoka
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Idemitsu Kosan Co
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Description

1271118 (1) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於彩色發光裝置,尤其係有關 彩色顯示器,使用有機電致發光元件(以下稱有 件)之彩色發光裝置。 【先前技術】 使用有機EL元件等發光元件,以製作電視 光裝置,電腦、行動電話等之顯示器用彩色顯示 須製成發出藍色、綠色及紅色三原色光的像素。 大別爲以下三種,其各有如下之課題。 A. 三色分塗法 於畫面上排列藍、綠、紅色之各發光元件的方 此時,對應於3色之像素壽命各異,尤以紅色 料之壽命、效率低,難得高效率而白色平衡的時間 之彩色發光裝置。 B. 白色有機EL元件與彩色濾光片之組合 由三原色全部包含之白色發光,用彩色濾光片 出藍、綠、紅色之方法。 在此「彩色濾光片」乃有機EL元件發光成另 遮蔽,僅使所欲發光成分穿透之濾光片。爲以該精 效率且色平衡佳之發光裝置,於含優予平衡之三房 適用在 EL元 彩色發 件時, 手法可 法。 發光材 變化小 ,各射 之部份 造得高 色發光 -6 - (2) 1271118 成分的白色有機EL元件之落實勢不可少。然而,相對於 藍色成分、綠色成分,要含高強度之紅色成分則因元件構 靠非常複雜,難以製作再生性優之裝置。 C·藍色(或藍綠色)有機EL元件與色轉換部件之組合 (色轉換法) 以色轉換部件將藍色發光轉換爲綠色、紅色作三原色 發光之方法。 爲以該構造得高效率且色平衡佳之彩色發光裝置,將 有機EL元件的發光有效轉換之色轉換部件,尤以紅色轉 換部件之開發,及高效率藍色或(藍綠色)有機EL元件 之開發不可或缺。 第16圖係使用習知色轉換法之彩色發光裝置的示意 圖。該圖中,10係彩色發光裝置,12係藍色像素,14係 綠色像素,16係紅色像素,20係發藍色光之有機EL元 件,30係含螢光色素之色轉換部件。色轉換部件30含綠 色轉換部件34及紅色轉換部件36,綠色轉換部件34將 有機EL元件20所發之藍色光轉換成綠色光,紅色轉換 部件36將藍色光轉換成紅色光。亦即,有機EL元件20 所發之藍色光,以色轉換部件30部份轉換爲綠色光、紅 色光,而得發出藍、綠、紅三原色之像素,形成彩色發光 裝置。 然而,如此構成之彩色發光裝置中,將藍色光轉換爲 紅色光時能差大’轉換效率亦比由藍色光轉換爲綠色光時 (3) 1271118 低。亦即,有紅色光之強度低於藍色光以及綠色光之問題 〇 因而,爲提高紅色轉換效率,提高紅色光之強度,已 有若干提議。 例如,日本專利特開平10 - 039791號公報記載,使 紅、藍、綠各色像素面積互異,尤以放大紅色像素之面積 比,提升紅色光之強度,即紅色亮度,長期維持白色平衡 之技術。但是該技術因各色像素面積互異,像素之配置圖 型複椎。 又,紅色像素有機EL元件之驅動電壓或驅動電流高 於其它,亦嘗試提高其亮度到高於綠色像素及藍色像素之 有機EL元件的亮度。 但是僅提高紅色像素之高度時,惟對應於紅色像素之 有機EL元件劣化變大,終有無法長保紅色像素於高亮度 之問題。 如此,爲藍色有機EL元件之高效率化,雖經種種改 良,理論上已接近極限。 紅色轉換部件係於透明粘結材料中,分散可吸收有機 EL元件之發光成分,發出紅色螢光之螢光色素而成,而 現實已知的螢光色素與粘結材料之組合,尙無同時滿足轉 換效率及環境(熱、光)可靠性者。因此,若要落實高轉 換效率,則不得對環境安定之材料,而要確保高度可靠性 ,轉換效率卻難免降低。 又,紅色轉換部件之劣化,亦對彩色發光裝置全體之 -8- (4) 1271118 色安定性造成影響。 爲得彩色發光裝置之充分色再生性’爲去除 惡化之不必要發光成分,彩色濾光片雖然有用’ 中,因有機EL元件之發光效率、色轉換部件之 均有極限,爲提升色純度以彩色濾光片去除不必 ,必然使彩色發光裝置之發光效率極度降低。 本發明即鑑於上述實現,其目的在提供,像 互無差異,且有機EL元件之劣化傾向受抑制, 色光強度之彩色發光裝置。 又,本發明之目的在提供,色純度、發光效 壽命長之彩色發光裝置。 因而本發明人等精心探討結果發現,使有機 之發光光譜尖峰,與紅色轉換部件之激發光譜尖 即可提高紅色光強度,而完成本發明。 又,本發明人等發現,藉發光強度比9: 13 藍色成分及黃色至紅色成分之發光元件與色轉換 合,可提升彩色發光裝置之色純度、發光效率, 命,而完成本發明。 【發明內容】 根據本發明之第一樣態可提供,具有包含發 圍及藍色範圍以外有尖峰之發光光譜的光之有機 元件,及使藍色光穿透之藍色濾光片之藍色像素 換有機電致發光元件的發光之至少一部份爲綠色 使色純度 而本方法 轉換效率 要的光時 素面積比 可提高紅 率佳,且 EL元件 峰一致, :5 : 5 之 部件之組 並延長壽 出藍色範 電致發光 ,包含轉 光之綠色 -9 - (6) 1271118 高,但因藍色像素之發光強度相對變小’有時無法確保彩 色發光裝置的白色平衡。 因此,使尖峰強度比在9: 1至5: 5之範圍,則紅色 像素之發光強度(亮度)相對變大,可更確保彩色發光裝 置的白色平衡。 較佳者爲,藍色範圍之尖峰係在400至500奈米,藍 色範圍以外之尖峰係在500至600奈米。 更佳之藍色範圍尖峰在430至490奈米,尤佳者在 440至480奈米° 而更佳的藍色範圍以外之尖峰係在520至570奈米, 尤佳者在530至560奈米。 藉如此之尖峰,不僅紅色像素之發光亮度更加提高, 同一元件之藍色像素、綠色像素之發光亮度、色純度高, 可確保白色平衡。 但若滿足上述要件,亦可有570奈米以上之尖峰。 根據本發明之第二態樣,可提供包含發出具有藍色成 分及黃色至紅色成分之光的發光元件,其所發之藍色成分 的發光強度與黃色至紅色成分的發光強度之比在9: 1至 5: 5,以及接受發光元件所發之光,各發出藍色、綠色、 紅色之藍色轉換部件、綠色轉換部件、紅色轉換部件之發 光裝置。 較佳者爲,對發光元件所發光之亮度,綠色轉換部件 的亮度轉換效率在50%以上。 較佳者爲,對發光元件所發光之亮度,紅色轉換部件 -11 - (7) 1271118 的亮度轉換效率在10%以上。 較佳者爲,紅色轉換部件係由沿光射出方向,吸收發 光元件之部份發光,發出更長波長之螢光的螢光轉換層。 及遮蔽不要的光之彩色濾光層之層合體所成,波長6 00奈 米於彩色濾光層之穿透率在60%以下。 較佳者爲,綠色轉換部件係,沿光射出方向,吸收發 光元件之部份發光,發出更長波長螢光之螢光轉換層,及 遮蔽不必要的光之彩色濾光層之層合體所成,波長540奈 米於彩色濾光層之穿透率在80%以上。 較佳者爲,發光元件係有機電致發光元件。 發明之最佳實施形態 以下說明各構成部件 (1 )有機EL元件 有機EL元件中,發光層以外,必要時亦可有正孔注 入層、電子注入層、有機半導體層、電子阻障層、附著改 善層等。 有機EL元件之代表構造例如下。 陽極/發光層/陰極 陽極/正孔注入層/發光層/陰極 陽極/發光層/電子注入層/陰極 陽極/正孔注入層/發光層/電子注入層/陰極 陽極/有機半導體層/發光層/陰極 -12- (8) 1271118 陽極/有機半導體層/電子阻障層/發光層/陰極 陽極/正孔注入層/發光層/附著改善層/陰極 (i)陽極 ' 陽極之較佳者係使用工作函數大(4電子伏特以上) ~ 之金屬、合金、導電化合物或此等之混合物爲電極物質。 如此之電極物質,具體例有Au等金屬,CuI、ITO、Sn02 ' ZnO、IZO等導電透明材料。 (Π)發光層 有機EL元件之發光材料主要係有機化合物,具體有 依所欲色調之以下化合物。 首先,有紫外至紫色發光者,下述化學式(1)之化 合物。
該一般式中,X示下述化學式(2)之化合物。
其中η係2、3、4或5。又,Y係下述化學式(3) 之化合物。 1271118 Ο) 上述化合物之苯基、亞苯基、萘基亦可經碳原子數1 至4之烷基、烷氧基、羥基、磺醯基、羰基、胺基、二甲 胺基或二苯胺基等單獨或多數取代。又亦可這些互相結合 ,形成飽和五員環、六員環。又,結合於苯基 '亞苯基、 萘基之對位者,因可形成結合性優之平滑蒸鏟膜而較佳。 具體有以下化學式(4)至(8)之化合物,尤佳者爲,對 聯四苯衍生物、對聯五苯衍生物。
QrJQrJOrJQi , 對聯四苯(PQP) O~O~OO^0^ch3
3,5,3"”f,5””’一四(三級丁基)聯六苯(TBS) H3C'^〇_^〇~〇~^Q^cH3 ⑻ -14 - (10) 1271118 其次,爲得藍色至綠色之發光,有例如苯并噻唑系、 苯并嘧唑系、苯并噁唑系等螢光增白劑,金屬螫合化含氧 化合物、苯乙烯苯系化合物。 化合物之具體名稱,有例如特開昭59 - 194393號公 報所揭示者。其代表例有,苯并噁唑系、苯并噻唑系、苯 并嘧唑系等之螢光增白劑。 其它有用之化合物,係如CHEMISTRY OF SENSITIVE DYE,1971,第 628 至 637 頁及 640 頁所歹IJ 舉 者。 螫合化含氧化合物,可用例如特開昭63 - 295695號 公報所揭示者。其代表例有參(8 —喹啉醇)鋁(以下簡 稱Alq)等8—羥基喹啉系金屬錯合物、二鋰含氮環三二 酮等。 又,苯乙烯苯系化合物可用例如歐洲專利第0319881 號說明書、歐洲專利第0373582號說明書所揭示者。 又,特開平2 - 252793號公報所揭示之二苯乙烯基吡 嗪衍生物亦可用作發光層材料。 此外,例如歐洲專利第0387715號說明書揭示之聚苯 系化合物亦可用作發光層材料。 而上述螢光增白劑、金屬螫合化含氧化合物、及苯乙 烯苯系化合物等以外,例如 12 — 酞菲酮(J· Appl. Phys·,第 27 卷,L713 ( 1988 年 (11) 1271118 1,1,4,4一四苯基一 1,3— 丁二嫌(以上 J· Appl· Phys.Lett·,第 56 卷,L799 ( 1990 年)), 萘二甲醯亞胺衍生物(特開平2 - 305 886號公報), 茈衍生物(特開平2 - 189890號公報), 噁二唑衍生物(特開平2 - 216791號公報,或第38次 應用物理學聯合演講會,浜田等所揭示之噁二唑衍生物) 醛連氮衍生物(特開平2— 220393號公報), 吡唑啉衍生物(特開平2 — 22 — 394號公報), 環戊二烯衍生物(特開平2 - 289675號公報), 吡咯并吡咯衍生物(特開平2— 296891號公報), 苯乙烯胺衍生物(Appl· Phys. Lett·,第56卷,L799 ( 1990 年)), 香豆素系化合物(特開平2 - 191694號公報), 國際公開公報 WO 90/ 13148,Appl· Phys· Lett·,v〇l 58,18,P1982 ( 1991)等所記載之高分子化合物,亦可用 作發光層之材料。 本發明中尤佳者爲,發光層材料係使用芳族二亞甲系 化合物(歐洲專利第 0388768號說明書、特開平3 一 231970號公報所揭示者),具體例有, 4,一雙(2,2 —二(三級丁基)苯基乙烯基)聯苯 (以下簡稱DTBPBBi), 4,4 / 一雙(2,2-二苯基乙烯基)聯苯(以下簡稱 D P V B i )等,及其衍生物。 (12) 1271118 另有特開平5— 258862號公報中記載之一般式 (Rs — Q) 2 — A1 — 〇— L 之化合物。 (上述式中L係含苯基部份之碳原子數6至24之烴 ,0— L係酚根配位基,Q表取代8一喹啉酚根配位基, Rs表於鋁原子結合二以上取代8一喹啉酚根配位基具立體 阻礙之8 —喹啉酚環取代基。) 具體而言有, 雙(2 —甲基一 8-喹啉酚)(對苯基酚)鋁(in)( 下稱PC - 7), 雙(2 —甲基一 8—喹啉酚)(1 一苯酚)鋁(III)(下 稱 P C - 1 7 )等。 此外有,如特開平6 - 9953號公報之摻雜得高效的藍 、綠混合發光之方法。此時,主材料有上述發光材料,摻 質有藍至綠色之強螢光色素,例如,香豆素系或如同上述 用作主材料之螢光色素。 具體而言,作爲主材料之二苯乙烯基伸芳基骨架的發 光材料,尤佳者有DPVBi,藍色發光用摻質有二苯胺基乙 烯基伸芳基,特佳者有例如N,N—二苯胺基乙烯苯( DPAVB )。 又,如上述之低分子材料(數均分子量不及10,000 ) 以外,以用高分子材料(數均分子量10,000以上)爲佳 〇 具體而言有聚芳基乙烯及其衍生物(PPV)、聚芴及 其衍生物,含芴共聚物。 -17- (13) 1271118 爲得白色發光之發光層無特殊限制,有下述者。 ① 規定有機EL層合構造體各層之能級,利用隧道注 入發光者(歐洲公開專利第0390551號公報) ② 同①利用隧道注入之顯示裝置爲實施例之白色發光 顯示裝置者(特開平3 - 230584號公報) ③ 雙層構造之發光層(特開平2 - 220390號公報及特 開平2- 216790號公報) ④ 將發光層分割爲多數,各以發光波長不同的材料構 成者(特開平4一 51591號公報) ⑤ 藍色發光體(螢光尖峰380奈米至480奈米)及綠 色發光體(4 80奈米至5 80奈米)層合,更含紅色螢光體 構成者(特開平6一 20 7170號公報) ⑥ 具有藍色發光層含藍色螢光色素、綠色發光層含紅 色螢光色素之區域,更含綠色螢光體構成者(特開平 7 — 142169號公報) 其中以用⑤之構造者爲佳。
-18- (14) 1271118
(RUMOGEN F RED )
爲得本發明之於藍色範圍及綠色範圍具有尖發光 光譜,或於藍色範圍及500至6 00奈米有尖峰,除上述之 「發藍色至綠色光之化合物」以外,「發紫外至紫色光之 化合物」及上述之「發白色光之化合物」,依情況,可使 用下述正孔注入層或電子注入層之化合物。 藍色範圍及綠色範圍內尖峰強度之調整,係於例如近 -19- (15) 1271118 紫外至藍綠色發光之化合物,適當調整 化合物比混合成發光層,或適當調整含 光的化合物之層及含綠色至紅色發光的 及/或適當調整各層內上述化合物之比 (iii)正孔注入層 構成正孔注入層之正孔注入材料有 二唑衍生物、咪唑衍生物、聚芳烷衍生 、吡唑啉酮衍生物、苯二胺衍生物、芳 代查耳酮衍生物、噁唑衍生物、芴酮衍 苯乙烯基蒽衍生物、芪衍生物、矽氨院 苯胺系共聚物、導電高分子低聚物(尤 的一種或二種以上之組合。 (iv)電子注入層 構成電子注入層之電子注入材料 )鋁、參(8—喹啉酚)鎵、雙(10 — 鈹、三唑衍生物、噁唑衍生物、三嗪衍 喹啉衍生物、喹喔啉衍生物、二苯醌衍 酮衍生物、噻喃化二氧衍生物等之一 〇 又,該電子注入材料中,係以添力口 金屬、稀土金屬、鹼化合物、鹼土類 發綠色至紅色光之 近紫外至藍綠色發 化合物層之膜厚, ,製成層合發光層 ,三唑衍生物、噁 物、吡唑啉衍生物 胺衍生物、胺基取 生物、腙衍生物、 衍生物、聚矽烷、 以噻吩低聚物)等 ,參(8 —喹啉酚 B并〔h〕喹啉酚) 生物、茈衍生物、 生物、硝基取代芴 或二種以上之組合 摻質鹼金屬、鹼土 合物、稀土類化合 -20- (16) 1271118 物、有機化合物配位之鹼金屬爲佳。 (v)陰極 陰極係用工作函數小(4電子伏特以下)之金屬、合 金、導電化合物及此等之混合物作爲電極物質。如此的電 極物質,具體例如鈉、鈉-鉀合金、鎂、鋰、鎂·銀合金 、鋁/氧化鋁(ai2o3 )鋁·鋰合金、銦、稀土金屬等之 一種或二種以上。 (2 )色轉換部件 色轉換部件可用例如螢光色素及樹脂,或僅用螢光色 素。 將近紫外至紫色的有機EL元件之發光,轉換爲藍色 發光之螢光色素有例如,1,4一雙(2—甲基苯乙烯基) 苯(下稱 Bis — MSB)、反式一 4,4 / 一二苯芪(下稱 DPS)等芪系色素,7 —羥基一 4 一甲基香豆素(下稱香豆 素4)等之香豆素系色素等之一種或二種以上。 將藍色藍綠色之有機EL元件之發光,轉換爲綠色發 光之螢光色素有例如2,3,5,6— 1H,4H-四氫—8-三 氟甲基喹嗪并(9,9 a,1一 gh)香豆素(下稱香豆素153 )、3-(2< -苯并噻唑基)一 7一二乙胺基香豆素(下 稱香豆素 6) 、3—(2/-苯并咪唑基)一7—:^,1^一二 乙胺基香丑素(下稱香豆素7)等香豆素色素,驗性黃-51、或溶劑黃一 11、溶劑黃一 116等萘二甲醯亞胺色素等 -21 - (17) 1271118 之一種或二種以上。 將藍色至綠色之有機EL元件之發光,轉換爲 紅色發光之螢光色素,有例如4-二氰基亞甲基-基一 6—(對二甲胺基苯乙烯基)一 4H—吡喃(下ί )等菁系色素,1 一乙基一 2 —(4一(對二甲胺基 一 1,3—丁二烯基)一吡啶鎗過氯酸鹽(下稱吡啶 吡啶系色,若丹明Β、若丹明6G、鹼性紫11等若 色素,或其它之噁嗪系等的一種或二種以上。 用於綠色轉換部件之螢光色素可將例如上述之 紫外至紫色的有機EL元件之發光轉換爲藍色發光 色素,及將藍色至藍綠色之有機EL元件的發光轉 色發光之螢光色素,隨有機EL元件之發光色各予 適當混合使用。 又,用於紅色轉換部件之螢光色素,可將例如 ,將近紫外至紫色之有機EL元件之發光轉換爲藍 之螢光色素,藍色至藍綠色之有機EL元件之發光 綠色發光之螢光色素,及藍色至綠色之有機EL元 光轉換爲燈色至紅色發光之螢光色素,隨有機EL 發光色,各予獨立或適當組合使用。 並且,各種染料(直接染料、酸性染料、鹼性 分散染料等)若具螢光性亦可使用。 又,亦可係將螢光色素預先混練於聚甲基丙烯 聚氯乙烯、氯乙烯氧化乙烯共聚物、醇酸樹脂、芳 樹脂、尿素樹脂、三聚氰胺樹脂、苯并胍胺樹脂等 橙色至 2—甲 I DCM 苯基) 1)等 丹明系 ,將近 之螢光 換爲綠 獨立或 上述之 色發光 轉換爲 件之發 元件之 染料、 酸酯、 族磺胺 顏料樹 -22- 1271118 (19) 素0 (3 )彩色濾光片 或該色素溶解 彩色濾光片之材料,有例如下述色素 或分散於粘結樹脂中之固態物。 ①紅色(R )色素: 茈系顏料、色澱顏料、 蒽系顏料、異吲哚滿系顏料 料(二酮吡咯并吡咯顏料) 偶氮系顏料、D奎吖酮系顏料、 、異吲哚滿酮系顏料、DPP顏 及此等之混合物。
②綠色(G)色素: 齒素多取代駄菁系顏料、鹵素多取代銅駄菁系顏料、 三苯甲院系驗性染料、異卩引卩朵滿系顏料、異㈣滿酮系顔 料及此等之混合物。 ③藍色(B )色素: _ 銅酞菁系顏料、標準還原藍系顏料、靛酚系顏料、菁 系顏料、二噁嗪系顏料及此等之混合物。 · 粘結樹脂以使用上述材料爲佳。 . 又’爲將彩色濾光片於平面分離配置,亦選擇適用於 微影法之感光性樹脂。使用印刷法、噴墨法時,則選使用 上述透明樹脂的印墨(媒體)。 上述彩色濾光片之中,尤其紅色色素係以適當混合驼 •24- (20) 1271118 顏料、蒽醌顏料、DPP顏料、及偶氮系顏料、異吲哚滿酮 顏料使用爲佳,可得紅色範圍(波長600奈米以上)穿透 率高,藍色範圍(400至500奈米)、綠色範圍(500至 600奈米)穿透率低,紅色純度高之彩色發光裝置。 〔實施形態I〕 以下參照圖式,說明本發明之實施形態。 第1圖係本發明之一實施形態的彩色發光裝置之示意 圖。該圖中,100示彩色發光裝置,200示發光包含藍色 範圍有尖峰之成分(藍色成分)(B)及藍色範圍以外( 例如500至600奈米)有尖峰之成分(0 )之有機EL元 件,300示含螢光色素之色轉換部件,400示彩色濾光片 。而120示藍色像素、140示綠色像素、160示紅色像素 〇 色轉換部件300包含接受有機EL元件之發光,吸收 藍色成分(波長400至5 00奈米之發光成分)發出綠色成 分(500至600奈米)之螢光的綠色轉換部件340,以及 接受有機EL元件之發光,吸收藍色成分至綠色成分發出 紅色成分(600奈米以上)之螢光的紅色轉換部件360。 紅色轉換部件360之激發光譜,於500至600奈米有 尖峰。(亦可於400至500奈米亦有尖峰。) 彩色濾光片400包含,主要使藍色成分穿透之藍色濾 光片420,主要使綠色成分穿透之綠色濾光片440,以及 主要使紅色成分穿透之紅色濾光片460。 -25- (21) 1271118 藍色像素120包含藍色濾光片4 20,綠色像素140包 含綠色轉換部件340及綠色濾光片440,而紅色像素160 包含紅色轉換部件360及紅色濾光片460。 其次說明動作。 有機EL元件發出包含藍色成分(B)及500至600 奈米有尖峰之成分(A)的光。0成分主要相當於綠色成 分。 藍色像素之藍色濾光片420幾乎遮蔽直接穿透色轉換 部件300之該光的0成分。因此,由藍色濾光片420發光 藍色光。而,有時以藍色濾光片雖無法完全遮蔽0成分, 但可得色度圖(第 4圖)上,藍色於Bui ish Purple至 Greenish Blue範圍之色度即可。 綠色像素之綠色轉換部件3 40吸收藍色成分,發光綠 色成分螢光。綠色轉換部件34使0成分直接穿透。0成 分因主要相當於綠色成分,綠色濾光片44〇,則使Θ成分 中的綠色成分及藍色成分轉換成之綠色螢光穿透。因此, 由綠色濾光片440發出綠色光。 紅色像素之紅色轉換部件360吸收藍色成分至綠色成 分發出紅色成分之螢光。此時,紅色轉換部件3 60之激發 光譜因於5 00至6 00奈米有尖峰’ 0成分激發紅色轉換部 件3 60,提高紅色成分之螢光強度。其次,紅色濾光片 460遮蔽0成分。因此,由紅色濾光片460發出加強之紅 色光。 而綠色轉換部件340、紅色轉換部件360有時使有機 (22) 1271118 EL元件之藍色成分(B)或0成分穿透,但幾乎由綠色或 紅色濾光片所遮蔽。但雖有時以綠色或紅色濾光片無法完 全遮蔽,若可得色度圖(第4圖)上,綠色於Green至 Yellow Green,紅色於 Orange Purplish Red 範圍之色度即 可。 而彩色發光裝置有上射出型及下射出型。下射出型之 彩色發光裝置係依序配置有基板(圖未示)、彩色濾光片 400、色轉換部件300及有機EL元件200,光由基板側射 出。上射出型彩色發光裝置係依序配置有基板、有機EL 元件200、色轉換部件300及彩色濾光片400,光由基板 之反側射出。 本實施形態爲,有機EL元件中各像素係以同一部件 爲之,但各像素亦可個別形成。 〔實施形態2〕模擬 再對第1圖之彩色發光裝置中,具有藍色範圍及5 00 至600奈米有尖峰之發光光譜的有機EL元件,模擬求出 白色平衡(顯示白色時,紅、綠、藍色發光強度之平衡) (模擬方法) 在此所用之模擬方法,係不於第1圖之彩色發光裝置 作實際測定,求出由彩色濾光片射出之發光光譜的方法, 係本發明人等所創見。其詳細記載於特願2000〜360187 •27- (23) 1271118 根據該方法,由彩色濾光片射出之光的發光光譜WL (λ )係由下式求出。 WL(A)={w(A) · l〇-Abs U)+lu(A) · F/F〇} · TCF(A) F/F0={S 入· w(A) · EX(A)cU}/n 入· θ1(Λ·) · EX(A)dA} 其中,F〇表,以標準光源用作有機EL元件時,參與 色轉換部件之發光的有效光子數, F表,以標準光源以外之光源用作有機EL元件時, 參與色轉換部件之發光的有效光子數, λ表波長, w(λ)表標準光源以外的光源之規模化發光光譜, Abs ( λ )表色轉換部件之吸收光譜, lu( λ )表,使用標準光源時,色轉換部件之原始發 光光譜,經標準光源之發光光譜標準化之標準化光譜, ΕΧ( λ )表色轉換部件之激發光譜, el( λ )表,標準光源之發光光譜的標準化光譜, Fcf( λ )表彩色濾光片之穿透率光譜。 又,彩色發光裝置之亮度L係依下式求出。 L 二 L 〇 · 7] 77 ={ S WL(A) · y (A)dA}/{ s el(A) · y(A)dA} 其中7?表亮度轉換效率, L〇表標準光源之亮度, y(;l)表CIE1931之XYZ表色系中等函數的y-( λ ) 〇 -28- (24) 1271118 而,彩色發光裝置之CIE色度座標(X,Y)係由下 式求出。 X={nVL(A)· x(A)dA}/UWL(A)· x(A)dA+iWL(A) · y(A)dA-f , S WL(A) · z (A)dA} Y = {SWL(A)· y(A)dA}/{SWL(A). x(A)dA+J WL(A) · y(A)dA-f · S WL(A) · z (A)dA} 其中x(又)及z(又)表CIE 193 1之XYZ表色系 中等函數之x—(又)及2_(;1)。 彩色發光裝置中,三原色之像素組合的白色點,其 ® CIE色度座標(Xh,Yh)係由下式求出。 首先,由上式各求出亮度LR、LG及LB,再各求出色 度座標(Rx,Ry) 、( Gx,Gy )及(Bx,By ),由這些亮 度及色度座標依下式求白色點之色度座標(Xh,Yh)。
Xh二{LR · Rx/Ry+LG · Gx/Gy+LB · Bx/By}/{LR/Ry+LG/Gy+LB/By} Y h={L R+L G+L B}/{L r/R y+Lg/G y+L b/B y} (模擬結果) 設想,具有藍色範圍及5 00至600奈米有尖峰之發光 _ 光譜的有機EL元件。模擬求出,其發光光譜之藍色成分 與500至600奈米成分尖峰強度比於1〇:〇至4:6之範 _ 圍變動的試1至7之白色平衡(顯示白色時紅、綠、藍色 發光強度之平衡)。 首先,第2圖(A)中,曲線1〇至16示試樣1至7 有機EL元件之發光光譜。 -29- (25) 1271118 這些曲線Ιο至I6各示,藍色成分與600至600奈米 成分之尖峰強度比1〇:〇,9:1,8: 2,7:3,6:4,5 :5及4:6時之發光光譜。因此,僅曲線所示發光光 譜係僅於藍色波長範圍有單一尖峰之發光光譜。又’其餘 曲線1至16之發光光譜,於藍色範圍及500至600奈米 各有尖峰。 第2圖(A)示,藍色成分尖峰波長爲470奈米, 500至600奈米成分尖峰波長爲535奈米,各尖峰之半値 寬爲60奈米,高斯分布之發光光譜。 又,第2圖(B)示,用於模擬之綠色轉換部件及紅 色轉換部件之激發光譜。該激發光譜係將各轉換部件以分 光器於波長380奈米至600奈米之範圍掃描測定出光譜強 度Ι(λ),除以分光器光源之發光光譜強度L( λ)所 求出。 第2圖(Β)左縱軸表綠色轉換部件之激發強度(任 意單位,右縱軸表紅色轉換部件之激發強度(任意單位) ,橫軸表波長(奈米)。曲線IIr示色轉換部件之激發光 譜,曲線lie示綠色轉換部件之激發光譜。 如曲線IIr所示,紅色轉換部件之激發光譜,於470 奈米附近及535奈米附近各有激發強度之尖峰。亦即,有 機EL元件之發光光譜的尖峰波長,與紅色轉換部件之激 發光譜的尖峰波長約略一致。 如此,若發光光譜與激發光譜各尖峰波長相互約略一 致,則有機EL元件之發光當中’參與紅色轉換部件之發 -30- (26) 1271118 光的有效光子數比率增高。於是,有效光子數比率增高時 ,因色轉換部件之發光光譜取決於參與色轉換部件之發光 的有效光子數,紅色像素之發光強度增高。 其次,第3圖示紅色像素發光強度之模擬結果。 第3圖(A)橫軸表波長(奈米),縱軸表發光強度 。第3圖(A)之曲線11〇至116表使用試樣1至7時紅色 像素之發光光譜。 第3圖(B)示,第3圖(A)中〃所示部份之放 大。如第3圖(B )之曲線11〇至116所示,試樣號碼愈大 ,發光強度(發光亮度)愈高。亦即,如第2圖(A)所 示,對藍色成分尖峰強度的5 00至600奈米成分之尖峰強 度比愈高,發光強度愈高。更具體言之,藍色成分與500 至6 00奈米成分之尖峰強度比爲10: 0時發光強度最低, 隨尖峰強度比之成爲9:1、8:2、7:3、6:4、5:5、4 :6時,發光強度變高。 其理由應係,500至600奈米成分之尖峰強度愈高, 有機EL元件之發光光譜,其波長愈接近紅色轉換部件的 激發光譜之波形,參與紅色轉換部件的發光之有效光子數 增加。 紅色像素之發光強度變高,接近其它色像素之發光強 度時,可確保良好的白色平衡。 在此,表1示試樣1至7用作有機EL元件之彩色發 光裝置,白色顯示時之CIE色度座標等,以如上模擬方法 求出之結果。 •31 - (27)1271118 > 1 0.205 0.234 0.264 0.296 0.330 0.367 0.407 X 1 0.231 0.240 0.250 0.261 0.272 0.285 0.298 69.1% 49.2% 39.7% 34.1% 30.5% 27.9% 26.0% B—y 0.0.46 0.047 0.048 0.050 0.052 0.055 0.059 B—x 0.141 0.141 0.141 0.141 0.140 0.140 0.140 CD 31.5% 18.7% 12.7% 9.1% 6.8% 5.1% 3.9% > 1 o 0.689 0.691 0.692 0.693 0.694 0.694 0.695 G-x 0.228 0.239 0.247 0.253 0.258 0.262 0.265 o 124.5% 94.8% 80.7% 72.4% 67.0% 63.2% 60.4% > 1 tr 0.345 0.347 0.349 0.351 0.352 0.354 0.355 R-x 0.644 0.644 0.643 0.642 0.641 0.641 0.640 oc 5.13% 33.9% 25.7% 20.9% 17.7% 15.5% 13.8% σ o ΊΤ— d CM d CO d 寸 d d CO d CD T— ⑦ d 00 d 卜 d CD d LO d 寸 d 〇 1— CM CO 寸 in CO 卜
-32- (28) 1271118 上述表1中,最左欄示試樣號碼(No),其右依序 示藍色成分(B)及500至600奈米成分(G)之尖端強 度。右端之- x〃欄及、W— y 〃欄各示CIE色度座標 之X値及Y値。 在此,其結果如第4圖(CIE色度圖)。 如第4圖所示,500至600奈米成分之尖端強度愈接 近藍色成分,CIE色度座標之座標値愈接近良好的白色點 (第4圖之C光源或D65光源),白色平衡提升。 〔實施形態3〕 第5圖係本發明之其它實施形態的彩色發光裝置之示 意圖。該圖中,40示彩色發光裝置,50示發光元件,62 示藍色轉換部件,64示綠色轉換部件,66示紅色轉換部 件。 發光元件50以特定尖峰強度比發出藍色成分及黃色 至紅色成分之光。 藍色轉換部件62接受發光元件50所發光之光,發出 藍色成分之光,綠色轉換部件64接受發光元件50所發之 光,發出綠色成分之光,紅色轉換部件66接受發光元件 50所發之光,發出紅色成分之光。 各色轉換部件係由,吸收發光元件50發光中之特定 ,其它發出螢光之螢光色素,特定色光之穿透加以遮蔽, 提升各色之色純度的彩色濾光片等構成。 發光元件若可發出特定尖峰強度比之藍色成分及黃色 -33- (29) 1271118 至紅色成分之光,即無特殊限制。 藍色成分之尖峰波長以430至480奈米爲佳,440至 460奈米更佳,且光譜之半値寬在20至60奈米。 黃色至紅色成分,具體而言即黃色、黃橙色、橙色、 紅橙色、紅色中之至少一種以上的組合色。 較佳者爲光譜尖峰波長在5 40至610奈米’更佳者在 560至590奈米,半値寬在40至100奈米。 因含藍色成分及黃色至紅色成分,使彩色發光裝置發 出同一亮度白光時,比使用僅含藍色成分之發光元件時, 元件之發光強度降低。因此,由於色轉換部件之吸收光量 少,色轉換部件之劣化受抑制,彩色發光裝置之亮度半衰 壽命增長。 發光元件所發藍色成分之發光強度,與黃色至紅色成 分的發光強度之比在9: 1至5:5,以8: 2至6:4爲較 紅色成分小於強度比9 : 1時,因發光元件之紅色成 分少,爲調整彩色發光裝置之色平衡,紅色轉換部件之負 擔變大,彩色發光裝置壽命減短。紅色成分大於強度比5 :5時,紅色變強,恐有破壞彩色發光裝置的色平衡之虞 〇 在此,各發光強度乃指輻射亮度光譜之尖峰強度値。 如此之發光元件有例如,無機EL元件、發光二極體 (LED)、有機el元件、電漿發光元件等,以有機el元 件爲較佳。 -34- (30) 1271118 以下說明用有機EL元件作發光元件之例。 有機EL元件所發,藍色成分之發光強度與黃色至紅 色成分發光強度比因在9 : 1至5 : 5,尤佳之構造係,發 光層分爲多數層,至少其一具有以含藍色發光材料之至少 一種以上材料摻雜之藍色發光層之功能,其餘至少一層具 有,以含黃色發光材料或紅色發光材料之任一的至少一種 以上材料摻雜的黃色至紅色發光層之功能。 本實施形態中有機EL元件之具體構造可係如下。 (i) 陽極/正孔注入層/藍色發光層(摻雜藍色發 光材料)/黃色發光層(摻雜黃色發光材料)/電子注入 層/陰極 (ii) 陽極/正孔注入層/黃色發光層(摻雜黃色發 光材料)/藍色發光層(摻雜藍色發光材料)/電子注入 層/陰極 (iii) 陽極/正孔注入層/藍色發光層(摻雜藍色發 光材料)/黃色發光層(摻雜黃色發光材料及藍色發光材 料)/電子注入層/陰極 (iv) 陽極/正孔注入層/黃色發光層(摻雜黃色發 光材料及藍色發光材料)/藍色發光層(摻雜黃色發光材 料*) /電子注入層/陰極 (v) 陽極/正孔注入層/藍色發光層(摻雜藍色發 光材料)/紅色發光層(摻雜紅色發光材料)/電子注入 層/陰極 (vi) 陽極/正孔注入層/紅色發光層(摻雜紅色發 -35- (31) 1271118 光材料)/藍色發光層(摻雜藍色發光材料)/電子注入 層/陰極 (vii)陽極/正孔注入層/藍色發光層(摻雜藍色 發光材料)/黃色至紅色發光層(摻雜黃色至紅色發光材 料)/電子注入層/陰極 (Viii)陽極/正孔注入層/黃色至紅色發光層(摻 雜黃色至紅色發光材料)/藍色發光層(摻雜藍色發光材 料)/電子注入層/陰極 (ix)陽極/正孔注入層/藍色發光層(摻雜藍色發 光材料)/黃色至紅色發光層(摻雜藍色發光材料及黃色 至紅色發光材料)/電子注入層/陰極 (X)陽極/正孔注入層/黃色至紅色發光層(摻雜 藍色發光材料及黃色至紅色發光材料)/藍色發光層(摻 雜藍色發光材料)/電子注入層/陰極 爲作藍色發光成分之光譜形狀(半値寬)的微調整, 亦可更設綠色發光層。 (xi) 陽極/正孔注入層/藍色發光層(摻雜藍色發 光材料)/綠色發光層(摻雜綠色發光材料)/黃色至紅 色發光層(摻雜黃色至紅色發光材料)/電子注入層/陰 極 (xii) 陽極/正孔注入層/藍色發光層(摻雜藍色 發光材料)/黃色至紅色發光層(摻雜黃色至紅色發光材 料)/綠色發光層(摻雜綠色發光材料)/電子注入層/ 陰極 -36· (32) 1271118 (xiii )陽極/正孔注入層/綠色發光層(摻雜綠色 發光材料)/藍色發光層(摻雜藍色發光材料)/黃色至 紅色發光層(摻雜黃色至紅色發光材料)/電子注入層/ 陰極 (xiv) 陽極/正孔注入層/綠色發光層(摻雜綠色 發光材料)/黃色至紅色發光層(摻雜黃色至紅色發光材 料)/藍色發光層(摻雜藍色發光材料)/電子注入層/ 陰極 (xv) 陽極/正孔注入層/黃色至紅色發光層(摻雜 黃色至紅色發光材料)/藍色發光層(摻雜藍色發光材料 )/綠色發光層(摻雜綠色發光材料)/電子注入層/陰 極 (X vi)陽極/正孔注入層/黃色至紅色發光層(摻 雜黃色至紅色發光材料)/綠色發光層(摻雜綠色發光材 料)/藍色發光層(摻雜藍色發光材料)/電子注入層/ 陰極 以如此之構造,可得對同一投入電力,比藍色(或藍 綠色)有機EL元件效率高且壽命長之有機EL元件。 以下說明各構造部件。 陽極有如同上述之材料。 藍色發光層較佳者爲,含藍色發光材料,以至少一種 以上之材料摻雜者。 藍色發光材料可使用上述苯并噻唑系、苯并咪唑系、 苯并噁唑系等之螢光增白劑、金屬螫合化含氧化合物、苯 -37- (33) 1271118 乙烯基苯系化合物等。 黃色至紅色發光層較佳者爲以選自黃色發光材料及紅 色發光材料中之至少一種以上材料摻雜者。 有例如,歐洲公開專利第0281381號公號所記載之用 作紅色雷射色素之二氰基亞甲基吡喃衍生物、二氰基亞甲 基噻喃、螢光素衍生物、茈衍生物等。 具體而言,有上述黃色發光用,及紅或橙色發光用摻 質。 有機EL元件所發出的藍色成分之發光強度,與黃色 至紅色成分的發光強度之比,使之在9: 1至5: 5之具體 方法,可有以下。 ① 藍色發光層及黃色至紅色發光層中,摻雜材料濃度 各予改變。 ② 藍色發光層及黃色至紅色發光層中,主材料中摻雜 位置予以改變。 ③ 陰極、有機層、陽極層、支承基板等之元件構材的 厚度及複因素折射率予以調整。 ④ 陰極〜有機層〜陰極層〜支承基板間,更插入介電 層、導電層 ⑤ 改變陽極材料、陰極材料。 構成正孔注入•輸送層之正孔注入•輸送材料,及構 成電子注入•輸送層之電子注入•輸送材料,有如同上述 之化合物者。 陰極有如同上述材料者。 -38- (34) 1271118 形成含發光層之各有機層及無機化合物層的方法無特 殊限制,可用例如蒸鑛法、旋塗法、澆鑄法、LB法等已 知方法。 其次說明色轉換部件。 色轉換部件係例如,具以下構造之部件。 ① 僅由吸收特定波長之光,發光較長波長的螢光之螢 光色素所成的部件 ② 用以遮蔽不必要的光之顏料色素所成之部件(彩色 濾光片部件) ③ 螢光色素分散於粘結樹脂中之部件 ④ 用以遮蔽不必要之光的顏料色素分散於粘結樹脂中 之部件 ⑤ 粘結樹脂中有螢光色素,及用以遮蔽不必要的光之 彩色濾光片部件之混合部件 ⑤分散螢光色素於粘結樹脂中之部件(螢光轉換層) ,及用以遮蔽不必要的光之彩色濾光片部件(彩色濾光片 層)之層合部件 其中以含螢光色素之構造①、③、⑤、⑤爲佳,尤以 ⑥之構造更佳。 本發明所使用,將藍色至藍綠色的有機EL元件之發 光,轉換爲綠色發光的綠色轉換部件之亮度轉換效率,50 %以上爲佳,60 %以上更佳。亮度轉換效率不及50 %者 作彩色發光顯示時因綠色成分少,有破壞白色發光的平衡 之虞。 -39- (35) 1271118 在此,亮度轉換效率係,螢光轉換層接受有機EL 元件所發之亮度Ld〔尼特〕之光,發光亮度Lg〔尼特〕 之綠色光時(LgxlOO) /Lg之値。 又,轉換爲紅色發光之紅色轉換部件的亮度轉換效率 係以10%以上爲佳,15%以上更佳。亮度轉換效率不及 10%時,作彩色發光顯示之際,因紅色成分少,有破壞色 色發光的平衡之虞。 亮度轉換效率7? R,係螢光轉換層接受有機EL元件所 發之亮度Ld〔尼特〕的光,發出亮度Lr〔尼特〕之紅色 光時(Lrxl00) / Ld之値。 以下說明色轉換部件之構成部件。 (1)螢光轉換層 將藍色至藍綠色的有機EL元件之發光轉換爲綠色發 光之螢光色素,及將藍色至綠色的有機EL元件之發光轉 換爲橙色至紅色發光之螢光色素,有如同上述之材料。 又,亦可隨有機EL元件所發出的發光光譜形狀,混 合轉換爲藍色發光之螢光色素、轉換爲綠色發光之螢光色 素,轉換爲橙至紅色發光之螢光色素使用。 又,各種染料若具螢光性即可使用。 而亦可係先將螢光色素混練於各種顏料樹脂中顏料化 者。 粘結樹脂可用非硬化型樹脂、光硬化型樹脂、或環氧 樹脂等熱固型樹脂等。這些粘結樹脂可係單獨一種,亦可 -40- (36) 1271118 混合二種以上。 爲裝置之全彩化,將色轉換部件之平面分離裝置,係 以採用光微影法適用之感光性樹脂作粘結樹脂爲佳。 ①感光性樹脂 感光性樹脂有如同上述樹脂者。 上述感光性樹脂係由反應性低聚物、聚合啓始劑、聚 合促進劑、作爲反應性稀釋劑之單體類構成。而於此適用 之反應性低聚物如下。 •雙酚型環氧樹脂、淸漆型環氧樹脂以丙烯酸加成之 環氧丙烯酸酯類。 •多官能異氰酸酯以等莫耳之丙烯酸2-羥基乙酯及 多官能醇,以任意莫耳比反應之聚氨酯丙烯酸酯類。 •多官能醇以等莫耳之丙烯酸及多官能羧酸於任意莫 耳比反應之聚酯丙烯酸酯類。 •多元醇類與丙烯酸反應之聚醚丙烯酸酯類。 •聚(甲基丙烯聚甲酯一共-甲基丙烯酸環氧丙酯) 等之側鏈環氧基’以丙烯酸反應之反應性聚丙烯酸酯類。 •環氧丙烯酸酯類以二元酸酐部份改質之羧基改質型 環氧丙烯酸酯類。 •反應性聚丙烯酸酯類以二元酸酐部份改質之羧基改 質型反應性丙烯酸酯類。 •聚丁二烯低聚物之側鏈具丙烯酸酯基之聚丁二烯丙 烯酸酯類。 -41 - (37) 1271118 •主鏈有聚矽烷結合之聚矽氧丙烯酸酯類。 •氨基塑料樹脂改質而成之氨基塑料樹脂丙烯酸酯類 〇 上述聚合啓始劑若係一般用於乙烯單體等的聚合反應 都即無特殊限制,有例如二苯基酮類、苯乙酮類、苯偶因 類、噻噸酮類、蒽醌類、偶氮雙異丁腈等所謂有機過氧化 物者。 上述聚合促進劑有例如三乙醇胺、4,4,-二甲胺基 二苯基酮(米蚩酮)、4 一二甲胺基苯甲酸乙酯等合適者 。上述反應性稀釋劑單體類有例如,自由基聚合系之丙烯 酸酯類、甲基丙烯酸酯等單官能單體;三羥甲基丙烷三丙 烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯等 多官能單體;聚酯丙烯酸酯、環氧丙烯酸酯、氨酯丙烯酸 酯、聚醚丙烯酸酯等之低聚物等。 ②非硬化型樹脂 非硬化型粘結樹脂適用者有例如聚甲基丙烯酸酯、聚 氯乙烯、氯乙烯乙酸乙烯酯共聚物、醇酸樹脂、芳族磺胺 樹脂、尿素樹脂、三聚氰胺樹脂、苯并胍胺樹脂等。其中 尤適用有苯并胍胺樹脂、三聚氰胺樹脂及氯乙烯樹脂。此 等粘結樹脂可單獨使用,亦可二種以上混合使用。 上述粘結樹脂以外亦可用稀釋用之粘結樹脂,有例如 聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚酯、聚乙 烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、羥基乙基纖維素、羧基甲基纖維 -42- (38) 1271118 素、聚醯胺、聚矽氧、環氧樹脂等之一種或二種以上之混 合物。 添加劑可用滿足3Eq < 3Ed之關係者,其中3Eq係基 最低激發三重態能級,3Ed係螢光色之最低激發三重態能 級。混合多數螢光色素爲組成物時,係選擇對螢光尖峰波 長最長之螢光色素可滿足上述關係之添加劑。 螢光轉換層可藉塗布螢光轉換層用樹脂組成物於玻璃 等基板上至所欲厚度等方法製膜而得。 製膜之際,爲提高上述各成分之分散性,宜用溶劑溶 解混合。適用之溶劑以乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、2 一乙醯氧基一 1 一甲氧基丙烷、1一乙醯氧基—2 —乙氧基 乙烷、環己酮、甲苯等爲佳。 製膜方法可係已知種種方法,例如旋塗法、印刷法、 塗布法等,以旋塗法爲佳。如此製膜時螢光轉換換層之厚 度,應係將入射光轉換爲所欲波長所須之厚度。該厚度通 常在1至100微米,較佳者在1至20微米。 爲以螢光轉換法得全彩發光裝置,須於基板上二維配 置RGB三原色之螢光轉換層。爲此,如上製膜後,以通 常的螢光轉換層製造法,經光微影法等作蝕刻,加熱硬化 可得螢光轉換層。在此加熱溫度各隨光阻材料種類而異, 合適者在70至24(TC,可作0.5至3小時之加熱處理。 (2)彩色濾光片層 彩色濾光片層有無機物所成之干涉濾光片、帶通濾波 -43 - (39) !271118 器,有機物所成之彩色濾光片層等,而以色素等材料豐富 ,易於加工之有機物彩色濾光片層爲佳。彩色濾光片層之 材料有上述色素、粘結樹脂。 色素與粘結樹脂以重量比1 : 99至90 : 10爲佳。色 素不及1%時,彩色濾光片層無法充分阻斷周圍光,超過 90 %則膜之特性惡化,成爲粘合強度等機械強度低之脆膜 。更佳之色素與粘結樹脂重量比爲10 : 90至50 : 50。彩 色濾光片層之厚度可在無損於彩色濾光片層之功能之任意 範圍,通常係1微米至10毫米,較佳者1微米至500微 米,更佳者1微米至1〇微米。 紅色彩色濾光片層於波長600奈米之透光率以60% 以下爲佳,50%以下更佳。透光率大於60%時因波長不 及600奈米之光的穿透,有彩色發光裝置之紅色純度差之 虞。 綠色彩色濾光片層於波長540奈米之透光率以80% 以上爲佳,85%以上更佳。透光率不及80%時因彩色發 光裝置的綠色成分變小,有破壞白色發光的平衡之虞。 藍色彩色濾光片層於波長460奈米之透光率’以60 %以上爲佳,70%以上更佳。透光率不及60%時彩色發 光裝置之藍色成分變小,故有破壞白色發光的平衡之虞。 於平面分離配置彩色濾光片層時,係以用適用於光微 影法之上述感光性樹脂作粘結樹脂爲佳。採用印刷法時’ 可用使用上述透明樹脂的印墨(媒體)。 彩色濾光片層通常係混合螢光色素、樹脂及適當溶劑 -44- (40) 1271118 ,分散或可溶化成液狀,以旋塗法、輥塗法、棒塗法、澆 鑄法等製膜於特定基板上。亦可製成乾膜貼合於特定基板 上。彩色濾光片層於圖型化時,一般係以光微影法、網印 法等爲之。 如此之彩色濾光片層在製作三原色發光之全彩或多色 發光裝置時,因僅基本一種之層即可,構造簡單,製作成 本可降低。 上述各種構造部件係形成於基板上。 基板有例如玻璃板、金屬板、陶瓷板、或塑膠板(聚 碳酸酯樹脂、壓克力樹脂、氯乙烯樹脂、聚對酞酸乙二醇 酯、聚醯亞胺樹脂、聚酯樹脂、環氧樹脂、酞樹脂、聚矽 氧樹脂、含氣樹脂等)等。 這些材料所成之基板,爲免水分侵入彩色發光裝置內 ,以更形成無機膜、以含氟樹脂塗布,施以防濕處理、疏 水處理爲佳。 因此,爲免水分侵入發光媒體,以藉防濕處理、疏水 處理’降低基板含水率及氣體穿透係數爲佳。具體而言, 支承基板含水率以使之在0.001重量%以下,而氣體穿透 係數在1 xlO 13ι方公分•公分/平方公分•公分录柱 ,以下爲佳。 用於本發明之彩色發光裝置,以特定尖峰強度比發出 藍色成分及黃色至紅色成分之光的有機EL元件,三原色 平衡佳之有機E L元件,構造簡單且製作再生性佳。 比藍色(或藍綠色)有機EL元件效率高、壽命長。 -45- (41) Ι271Π8 與用相同的色轉換部件,有機EL元件用藍色有機EL 元件之彩色發光裝置比較時,使彩色發光裝置發出相同亮 度白光時,本發明所用之有機EL元件發光強度較低即可 〇 此意味著,本發明所用之有機EL元件,製成發光裝 置時亮度半衰壽命長,且因色轉換部件之吸收光量少,色 轉換部件不易劣化。 因此,可得例如,半衰壽命可超過15,000小時之長 壽命彩色發光裝置。 彩色發光裝置以相同投入電力作比較時,本發明所用 之有機EL元件者彩色發光裝置之發光強度大。因此,相 對於使用藍色有機EL元件時,在發光強度不變小之範圍 ,可調整用以提升色純度的彩色濾光片之穿透率。 因而,具體言之,可用於電腦、行動電話、汽車導航 系統、彩色電視機、錄影機、數位相機用監視器畫面得之 彩色顯示用途等。 【實施方式】 實施例1 112毫米χ143毫米xlj毫米之支承基板(〇a2玻璃 :日本電氣硝子公司製)上,旋塗以黑底(bm)材料 V25 9BK (新日鐵化學公司製),透過形成68微米χ285 微米開口格子狀之圖型的光罩以紫外線曝光,經2%碳酸 -46· (42) 1271118 鈉水溶液顯像後,於200°C烘烤,形成黑底(膜 米)之圖型。 其次旋塗以藍色濾光片材料V259B(新曰鐵 製),透過長方形(100微米線條、230微米間 圖型320根之光罩,與BM位置一致用紫外線曝 %碳酸鈉水溶液顯像後,於200°C烘烤,形成藍 (膜厚1.5微米)之圖型(相當於藍色素像)。 其次以綠色濾光片材料V259G (新日鐵化學 旋塗透過長方形(1〇〇微米線條、230微米間隙 型3 20根之光罩,與BM位置一致用紫外線曝光 碳酸鈉水溶液顯像後,於200°C烘烤,形成與藍 相鄰的綠色濾光片(膜厚1.5微米)之圖型。 其次以紅色濾光片材料CRY - S840B (富士 ARCH製)旋塗,透過長方形(100微米線條、 間隙)之條紋圖型320根之光罩,與BM位置一 線曝光,以2%碳酸鈉水溶液顯像後,於200°C 成位於藍色濾光片與綠色濾光片間之紅色濾光 1.5微米)之圖型。 其次,以可成〇·〇4莫耳/公斤(對固體成 香豆素6溶解於壓克力系負型光阻(V25 9PA, 濃度50% :新日鐵化學公司製)調製印墨作爲 部件之材料。 將該印墨旋塗於先前之基板上,透過如同形 光片時之光罩,於綠色濾光片上相當位置以紫外 厚1.5微 化學公司 隙)條紋 光,以2 色濾光片 公司製) )條紋圖 ,以2% 色濾光片 FILM — 230微米 致用紫外 烘烤,形 片(膜厚 分)量之 固體成分 綠色轉換 成彩色濾 線曝光, -47- (43) 1271118 以2%碳酸鈉水溶液顯像後,於180 °C烘烤,形成綠色轉 換部件之圖型(膜厚10微米)(相當於綠色像素)。 其次,溶解香豆素6: 0.5 3克、鹼性紫11: 1.5克、 若丹明6G : 1.5克於壓力克系負型光阻(V259PA,固體 成分濃度50% :新日鐵化學公司製)100克調製印墨作爲 紅色轉換部件之材料。 將該印墨旋塗於先前之基板上,透過如同形成彩色濾 光片時之光罩,於紅色彩色濾光片上相當位置以紫外線曝 光,用2%碳酸鈉水溶液顯像後,於180°C烘烤,形成紅 色轉換部件之圖型(膜厚1〇微米)(相當於紅色像素) 〇 用螢光測定裝置,設定探針於紅色之600奈米,以 400至600奈米之激發波長測定該條件製作之紅色轉換部 件之激發光譜,如第6圖實線。在此,該激發光譜在5 00 至600奈米之尖峰波長爲530奈米。 其次,旋塗壓克力系熱固定性樹脂(V25 9PH ··新日 鐵化學公司製)於先前之基板上,於180 °C烘烤,形成平 坦化膜(膜厚5微米)。 其次以IZO (銦鋅氧化物)濺鍍成200奈米厚之膜。 於該基板上旋塗正型光阻(HPR204:富士 OLIN製) ,透過用以形成陰極外接部及90微米線條、20微米間隙 之條紋圖型之光罩以紫外線曝光,用氫氧化四甲銨顯像液 顯像,於130°C烘烤,得光阻圖型。 用5 %草酸水溶液調成之IZO蝕刻劑,蝕刻外露部份 -48 - (44) 1271118 。以主要成分爲乙醇胺之剝離液(N303 :長瀨產業製) 處理光阻,得藍色濾光片、綠色轉換部件、紅色轉換部件 上相當位置之IZO圖型(下部電極:陽極,線條960根) 〇 旋塗負型光阻(V259PA :新日鐵化學公司製),透 過光罩以紫外線曝光,用氫氧化四甲銨顯像液顯像,成第 一層間絕緣膜。於180 °C烘烤,形成IZO邊緣經被覆( IZO開口部爲70微米χ 290微米)之格子狀圖型之層間絕 緣膜。 然後旋塗負型光阻(ZPN1100:日本ΖΕΟΝ製),透 過20微米線條、31〇微米間隙之條紋圖型之光罩以紫外 線曝光後,作曝光後烘烤。以氫氧化四甲銨顯像液將負型 光阻顯像’形成與ΙΖΟ條紋正交之有機膜,第二層間絕緣 膜(間壁)。 如此而得之基板於純水及異丙醇中以超音波淸洗,吹 風乾燥後作UV淸潔。 其次將基板移至有機蒸鍍裝置(日本真空技術製), 固定於基板架上。另先各於鉬製加熱板各饋入正孔注入材 料,4,1 一參〔Ν_ (3 一甲基苯基)_Ν 一苯胺 基〕三苯胺(MTD ΑΤΑ ),發光材料之主材料,4,4 - 一 雙〔Ν—(1 一萘基)一 Ν—苯胺基〕聯苯(npd) 、4, 4一—雙(2’2—二苯基乙烯)聯苯(0?乂3丨),摻雜材 料紅癸嫌、1’ 4 —雙〔4一(Ν,Ν -二苯基胺基苯乙烯基 本)〕(DPAVB ),電子注入材料參(8〜D奎啉醇)銘( -49- (45) 1271118
Alq),並將陰極AlLi合金(Li濃度:10原子%)安裝 於鎢絲。 真空槽減壓至5 xl(T7托以後,如下依序由正孔注 入層至陰極,當中不破真空,於單一抽真空底下依序層合 〇 首先,正孔注入層,MTDATA於蒸鍍速度0.1至0.3 奈米/秒至膜厚60奈米,第一發光層主材料,NPD於蒸 鍍速度0.1至0 · 3奈米/秒,摻質則係以紅熒烯於蒸鍍速 度0.0005至0.0015奈米/秒共蒸鍍至膜厚20奈米,第 二發光層主材料,DPVBi於蒸鍍速度0.1至0.3奈米/秒 ,摻質用DPAVB於蒸鍍速度〇·〇〇3至0.008奈米/秒共 蒸鍍至膜厚40奈米,電子注入層、Alq以蒸鍍速度0.1至 〇.3奈米/秒蒸鍍至膜厚20奈米,以及陰極,A1及Li於 蒸鍍速度0.5至1.0奈米/秒蒸鍍至膜厚150奈米。 而有機層(正孔注入層至電子注入層)係對彩色濾光 片及色轉換部件之範圍覆罩蒸鍍,陰極則更覆罩蒸鍍成可 連接事先形成之IZO外接電極。陰極(上部電極)係由先 前製作於基板上之間壁自動分離,成與下部電極交叉之圖 型(線條240根)。 如此,於基板上製作有機EL元件後,將基板移入以 乾燥氮氣流通之乾燥盒內以免接觸大氣,於該乾燥盒內以 封裝基板之藍板玻璃被覆顯示部,顯示部周圍以陽離子硬 化型粘合劑(TB3 102 : 3 BOND製)光硬化密封。 於上述基板,爲確認無色轉換部件之基板(單色用) -50- (46) 1271118 之有機E L發光光譜,製作彩色濾光片,以同一條件製作 有機EL元件。 如此製作下部電極與上部電極形成XY矩陣成之全彩 及單色有機EL發光裝置,於其下部電極與上部電極施加 DC電壓(下部電極:(+ ),上部電極:(一)),各 電極之交叉部份(像素)發光。 以色彩色差計(CS 1000,MINOLTA製)測定單色用 發光光譜知,第2圖(A)之h (藍色範圍之尖峰強度: 藍色範圍外之尖峰強度= 〇·9: 01)幾乎一致,紅色轉換 部件於500至600奈米之激發光譜之尖峰波長(530奈米 ),與有機EL元件發光光譜中藍色範圍以外(500至 600奈米)之尖峰波長(535奈米)幾乎一致。 僅選擇紅色像素施加電壓發光,以色彩色差計( CS1000,MINOLTA製)測定發光光譜。結果歹丨J於表2。 對全彩用之藍、綠、紅各像素施加同一電壓同時發光 ,以色彩色差計(CS1000,MINOLTA製)測定色度,則 CIE色度座標係,白色範圍內Χ=0·24,Υ=0·23,與模擬 結果一致。 實施例2 實施例1中有機EL元件之第一發光層主材料以NPD 於蒸鍍速率0.1至0.3奈米/秒,摻質以紅熒烯於蒸鍍速 率0.0015至0.0045奈米/秒共蒸鍍以外,以相同條件製 作全彩及單色有機EL發光裝置,於其下部電極與上部電 -51 - (47) 1271118 極施加DC電壓(下部電極:(+ ),上部電極:(一) )時,各電極之交叉部份(像素)發光。 單色用之發光光譜以色彩色差計(CS1000, MINOLTA製)測定知,與第2圖(A)之13 (藍色範圍 之尖峰強度:藍色範圍外之尖峰強度= 〇·7: 0.3)幾乎一 致,藍色轉換部件於500至600奈米之激發光譜之尖峰波 長(530奈米),與有機EL元件發光之光譜藍色範圍以 外(500至600奈米)之尖峰波長(535奈米)幾乎一致 〇 僅選擇紅色像素施加電壓發光,以色彩色差計( CS 1000,MINOLTA製)測定發光光譜。結果列於表2。 各對全彩用之藍、綠、紅像素,施加同一電壓同時發 光,以色彩色差計(CS 1000,MINOLTA製)測定色度, 則CIE色度座標後,白色範圍內之X=0.26,Y=0.30, 與模擬結果一致。 實施例3 實施例1中,有機EL元件之第一發光層主材料以 NPD於蒸鍍速度0.1至0.3奈米/秒,摻質紅熒烯以蒸鍍 速度0.0025至0.0075奈米/秒共蒸鍍以外,用同一條件 製作全彩及單色有機EL發光裝置,於其下部電極與上部 電極施加DC電壓(下部電極:(+ ),上部電極(一) ),各電極之交叉部份(像素)發光。 單色用之發光光譜以色彩色差計(CS1000, -52- (48) 1271118 MINOLTA製)測定知,與第2圖(A)之15 (藍色範圍 之尖峰強度:藍色範圍外之尖峰強度=0.5 : 0.5 )幾乎一 致,紅色轉換部件於500至600奈米之激發光譜尖峰波長 (5 30奈米)與有機EL元件之發光光譜於藍色範圍以外 (5 00至600奈米)之尖峰波長(535奈米)幾乎一致。 僅選擇紅色像素施加電壓發光,以色彩色差計( CS 1000 ’ MINOLTA製)測定發光光譜。結果列於表2。 各對全彩用之藍、綠、紅像素施加同一電壓同時發光 ,以色彩色差計(CS1000,MINOLTA製)測定色度,則 CIE色度座標爲,白色範圍內之χ=〇.29,Y=0.37,與模 擬結果一致。 實施例4 實施例1中,爲有機EL元件之第一發光層,主材料 以NPD於蒸鍍速度0.1至〇·3奈米/秒,摻質以紅熒烯於 蒸鍍速度0.0030至0.0090奈米/秒共蒸鍍以外,以相同 條件製作全彩及單色有機EL發光裝置,於其下部電極與 上部電極施加DC電壓(下部電極:(+ ),上部電極( 一)),各電極交叉部份(像素)發光。 單色用之發光光譜以色彩色差計(CS1000, MINOLTA製)測定知,與第2圖(A)之16 (藍色範圍 之尖峰強度:藍色範圍以外之尖峰強度= 0.4: 0.6)幾乎 一*致’紅色轉換部件於500至600奈米之激發光譜尖峰波 長(530奈米)’與有機EL元件發光光譜藍色範圍以外 -53- (49) 1271118 (500至600奈米)之尖峰波長(535奈米)幾乎一致。 僅選擇紅色像素施加電壓發光,以色彩色差計( CS 1000,MINOLTA製)測定發光光譜。結果列於表2。 各對全彩用藍、綠、紅像素施加同一電壓同時發光, 以色彩色差計(CS 1000,MINOLTA製)測定色度,則 CIE色度座標爲,白色範圍之偏移Χ=〇·30,Υ=0·41,與 模擬結果一致。 比較例1 實施例1中,有機EL元件第一發光層不使用紅熒烯 以外,以同一條件製作全彩及單色有機EL發光裝置,於 其下部電極與上部電極施加DC電壓(下部電極:(+ ) ,上部電極(一)),各電極之交叉部份(像素)發光。 單色用發光光譜以色彩色差差計(CS 1000, MINOLTA製)測定,與第2圖(A)之1〇 (藍色範圍之 尖峰強度:藍色範圍外之尖峰強度=1: 0)幾乎一致。 僅選擇紅色像素施加電壓發光,以色彩色差計( CS 1000,MINOLTA製)測定發光光譜。結果列於表2。 各對全彩用之藍、綠、紅像素施加同一電壓同時發光 ,以色彩色差計(CS1000,MINOLTA製)測定色度,則 CIE色度座標係,白色範圍之偏移X=〇.23,Y=0.21,與 模擬結果一致。 比較例2 -54- (50) 1271118 實施例1中,紅色轉換部件材料不用若丹明6 G以外 ,以同一條件調製印墨形成紅色轉換部件。 該紅色轉換部件之激發光譜,以螢光測定裝置,探針 設定於紅色之6 0 0奈米,測定4 0 0至6 0 0奈米之激發波長 ,得如第6圖虛線,於520至550無極大尖峰之光譜(尖 峰波長570奈米)。 以下,於與實施例3同之條件下,製作全彩及單色有 機EL發光裝置,於其下部電極與上部電極施加DC電壓 (下部電極:(+ ),上部電極:(一)),各電極之交 叉部份(像素)發光。
單色用發光光譜以色彩色差計(CS1000,MINOLTA 製)測定知,與第2圖(A )之15 (藍色範圍之尖峰強度 :藍色範圍外之尖峰強度=0.5 : 0.5 )幾乎一致,紅色轉 換部件於500至600奈米之激發光譜之尖峰波長(570奈 米)’與有機EL元件發光光譜藍色範圍以外(500至 600奈米)以尖峰波長(535奈米)幾乎一致。 僅選擇紅色像素施加電壓發光,以色彩色差計( CS 1000,MINOLTA製)測定發光光譜。結果列於表2。 各對全彩用藍、綠、紅像素施加同一電壓同時發光, 以色彩色差計(CS 1000,MINOLTA製)測定色度,則 CIE色度座標係,白色範圍之偏移χ=0.24,Υ=〇·37。 以上實施例1至4及比較例1、2中,紅色像發光強 度(紅色強度:以比較例}爲1 〇〇標準化)。全彩有機 EL發光裝置全部點亮時(藍、綠、紅各施加同一電壓) -55- (51) 1271118 CIE色度座標列於表2。 表2 R強度 全點亮時色度 CIE- X CIE — y 實 施 例 1 101.0 0. 24 0. 23 實 施 例 2 103.0 0. 26 0. 30 實 施 例 3 104.8 0. 29 0. 37 實 施 例 4 105.7 0· 30 0· 41 比 較 例 1 100.0 0· 23 0. 21 比 較 例 2 73.0 0. 26 0. 37 全彩有機EL發光裝置全點點時(藍、綠、紅各施加 同一電壓)CIE色度如第7圖。 如表2及第7圖,實施例1至4中,因紅色轉換部件 之激發光譜中至少一尖峰與有機EL元件之藍色範圍外( 500至600奈米)之發光尖峰一致,紅色像素之發光強度 高。實施例1至3,因有機EL元件於藍色範圍外有適當 之發光強度(藍色範圍之發光強度:藍色範圍外之發光強 度在1:9至5: 5之範圍內),全彩有機EL發光裝置可 更確保良好之白色平衡。 另一方面,比較例1、2中,因有機EL元件無對應 於紅色轉換部件之激發光譜尖峰之藍色範圍外之尖峰’紅 色強度極低,並無法確保白色平衡。 -56 - (52) 1271118 實施例5 茲參照圖式說明本實施例之彩色發光裝置。 第8圖係於實施例5中製造之彩色發光裝置之 〇 支承基板610係用112毫米x143毫米xl.1毫 璃基板(OA2玻璃,日本電氣硝子公司製),於其 黑低(BM)材料(V25 9BK,新日鐵化學公司製) 可形成格子狀圖型之光澤以紫外線曝光,用2%碳 溶液顯像後,於200 °C烘烤,形成黑底620 (膜厚 米)之圖型。 埋於BM材料間,依序形成下示之藍色濾光片 綠色濾光片6 3 2、紅色濾光片6 3 4。 旋塗顏料系藍色濾光片材料(V259B— 050X, 化學製’下稱BCF1 ),透過可得長方形(90微米 24〇微米間隙)之條紋圖型320根之光罩,與BM 致以紫外線曝光,用2 %碳酸鈉水溶液顯像後,於 烘烤,得藍色濾光片630 ( BCF1,膜厚1.8微米) 〇 以顯微分光測定BCF1之圖型內部之穿透率, 第9圖(A)。 本實施例中,藍色濾光片630即成藍色轉換部 旋塗顏料系綠色濾光片材料(V259G- 095X, 化學製’下稱GCF1 ),透過可得長方形(90微米 不意圖 米之玻 上旋塗 ,透過 酸鈉水 1.5微 630、 新曰鐵 線條, 位置一 200°C 之圖型 結果如 新曰鐵 線條, -57- (53) 1271118 240微米間隙)之條紋圖型320根之光罩,與BM位置一 致以紫外線曝光,用2 %碳酸鈉水溶液顯像後,於2 0 0 °C 烘烤,於與藍色濾光片630相鄰位置,得綠色濾光片632 (GCF1,膜厚2.0微米)之圖型。 以顯微分光測定GCF1圖型內部之穿透率,結果如第 9 圖(B )。 旋塗顏料系紅色濾光片材料(CRY — S840B,富士 FILM ARCH製,下稱RCF1 ),透過可得長方形(90微米 線條,240微米間隙)之條紋圖型320根之光罩,與BM 位置一致以紫外線曝光,用2%碳酸鈉水溶液顯像後,於 20 0°C烘烤,於藍色濾光片630及綠色濾光片632間之位 置,得紅色濾光片634(RCF1,膜厚1.2微米)之圖型。 以顯微分光測定RCF1圖型內部之透光率,結果如第 9 圖(C )。 依序於綠色濾光片632上形成下示綠色螢光轉換層 6 40,紅色濾光片634上形成下示紅色螢光轉換層642。 綠色螢光轉換層640之材料,係以可成0.04莫耳/ 公斤(對固體成分)之香豆素6溶解於壓克力系負型光阻 (V259PA,新日鐵化學公司製),調製印墨。 旋塗該印墨於已形成彩色濾光片之基板上,透過與形 成彩色濾光片時相同之光罩,於綠色濾光片632上相當位 置以紫外線曝光,用2%碳酸鈉水溶液顯像後,於180°C 烘烤,形成綠色螢光轉換層640之圖型(膜厚10微米) (54) 1271118 綠色濾光片632及綠色螢光轉換層640形成綠色轉換 部件650。 以顯微分光測定照射激發波長430奈米之光於綠色螢 光轉換層640表面時之螢光光譜如第10圖。其中之G即 綠色螢光轉換層640之光譜。 紅色螢光轉換層642之材料,係以0.53克之香豆素6 、1.5克之鹼性紫11及1.5克之若丹明6G溶解於壓克力 系負型光阻(V259PA,新日鐵化學公司製)調製成印墨 〇 將該印墨旋塗於已形成綠色螢光轉換層640之基板上 ,透過如同形成彩色濾光片時之光罩,於紅色濾光片634 上之相當位置以紫外線曝光,用2 %碳酸鈉水溶液顯像後 ,於180 °C烘烤,形成紅色螢光轉換層642之圖型(膜1〇 微米。 紅色濾光片634及紅色螢光轉換層642形成紅色轉換 部件6 6 0。 以顯微分光測定,照射激發波長430奈米之光於紅色 螢光轉換層642表面時之螢光光譜如第1〇圖。其中R即 紅色螢光轉換層642光譜。 以壓克力系熱固性樹脂(V259PH,新日鐵化學公司 製)旋塗於已形成紅色螢光轉換層642之基板上,於180 °C烘烤,形成平坦化膜670 (膜厚5微米)。 以IZO (銦鋅氧化物)濺鍍成膜厚220奈米之陽極 6 80。旋塗正型光阻(HPR204,富士 OLIN製)於該基板 (55) 1271118 上,透過可成陰極716外接部及90微米線條,20微米間 隙之條紋圖型之光罩以紫外線曝光,用氫氧化四甲銨顯像 液顯像,於130°C烘烤得光阻圖型。 然後以5 %草酸水溶液之蝕刻劑蝕刻IZO之曝光部份 。以主要成分係乙醇胺之剝離液處理光阻,於藍色濾光片 630、綠色螢光轉換層640、紅色螢光轉換層642之對應 位置,形成IZO圖型(陽極,線條960根)680。 第一層間絕緣膜690,係以負型光阻(V259PA,新曰 鐵化學公司製)旋塗,透過光罩以紫外線曝光,用氫氧化 四甲銨顯像液顯像,於180°C烘烤,形成被覆IZO邊緣( IZO之開口部爲70微米X290微米)之層間絕緣膜690。 以負型光阻(ZPN110,日本ΖΕΟΝ製)旋塗,透過 可形成20微米線條、3 10微米間隙之條紋圖型之光罩以 紫外線曝光後,作曝光後烘烤。以氫氧化四甲銨顯像液顯 像,形成與ΙΖΟ之條紋圖型正交之第二層間絕緣膜700。 如此而得之基板於純水及異丙醇中以超音波淸洗,吹 風乾燥後,作UV臭氧淸洗。 繼之,用有機蒸鍍裝置,依序真空蒸鍍正孔注入層 712、正孔輸送層、發光層714(黃色至紅色發光層、藍 色發光層)、電子注入層、陰極 716製作有機 EL元件 71〇。各層之材料及厚度如下。 正孔注入層··用下述式〔1〕之材料。層厚60奈米。 正孔輸送層:用下述式〔2〕之材料。層厚20奈米。 黃至紅色發光層:用5 : 0.01之比的下述式〔3〕之 -60- (56) 1271118 材(材料Η)及下述式〔4〕之材料(材料Β)。層厚5 奈米。 藍色發光層:用35: 1之比的材料Η及下述式〔5〕 之材料(材料Α)。層厚35奈米。 電子注入層:用Alq,層厚20奈米。 陰極:用Al、Li、,層厚150奈米。
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如此於基板上製作有機EL元件後’將基板移至以乾 燥氮氣流通之乾燥盒以免接觸大氣,於該乾燥盒內’以封 裝基板720之藍板玻璃被覆顯示部’顯示部周圍以陽離子 硬化型粘合劑(TB3102,3BOND製)光硬化封裝,製作 陽極與陰極形成XY矩陣之全彩有機EL發光裝置600 ( 開口率5 6 % )。 爲僅評估所製作之有機EL元件之發光性能,製作單 色有機EL發光裝置(開口率56% )。除不形成彩色濾光 片以外,以如同全彩有機EL發光裝置600之條件製作。 而第8圖中箭頭方向即光射出方向。 貫施例6 藍色發光層以35: 0.8之比的材料η及材料A形成 以外’如同貫施例5製作彩色發光元件及單色發光元件。 貫施例7 藍色發光層以35 : 0.6之比的材料η及材料a形成 -62- (58) 1271118 以外,如同實施例5製作彩色發光元件及單色發光元件。 實施例8 發光層係藍色發光層、綠色發光層、黃色至紅色發光 層之三層構造,如下依序製作以外,如同實施例5製作彩 色發光元件及單色發光元件。 藍色發光層:用5: 0.07之比的材Η及材料A。層厚 5奈米。
綠色發光層:用10· 0.13之比的材料Η及下述式〔6 〕之材料(材料D)。層厚10奈米。 頁色至紅色發光層:用25: 1.25之比的材η及材料 Β。層厚25奈米。
比較例3 藍色發光層以35: 0·4之比的材料η及材料Α形成 以外,如同實施例5製作彩色發光元件及單色發光元件。 比較例4 藍色發光層如下變更’不設黃色至紅色發光層以外, 如同實施例5製作彩色發光元件及單色發光元件。 藍色發光層··用40 : 1之比的材料η及材料a。厚 -63- (59) I271118 4〇奈米。 比較例5 藍色發光層如下變更,不設黃色至紅色發光層以外, 如同實施例5製作彩色發光元件及單色發光元件。 藍色發光層··用40: 1之材料Η及材料D。厚40奈 米。 比較例6 第二藍色濾光片材料經下述方法層合於BCF1上以外 ’如同比較例5製作彩色發光元件及單色發光元件。 溶解可成0.08莫耳/公斤(對固體成分)之量的若 丹明Ζη於壓克力系負型光阻(V259PA,新日鐵化學公司 製)調製印墨。 旋塗該印墨於形成所有彩色濾光片之基板上,透過如 同形成彩色濾光片時之光罩,於藍色濾光片(BCF1 )上 相當位置以紫外線曝光,用2%碳酸鈉水溶液顯像後,於 180°C烘烤,形成藍色轉換部件圖型(膜厚10微米)(下 稱 BCF2)。 以顯微分光測定BCF2圖型內部穿透率,結果如第9 圖(D )。 評估試驗1 〔藍色成分及黃色至紅色成分之發光強度比,與彩色發光 -64 - (60) 1271118 裝置的色度之關係〕 施加5伏特直流電壓於實施例5至8及比較例3至5 之單色有機EL發光裝置中之陽極與陰極間,各電極之交 叉部份(像素)發光。使用分光放射亮度計(CS - 1000 ,MINOLTA製),測定發光光譜同時以多用電表測定電 流値。 結果,所有裝置電流密度約1毫安培/平方公分,外 部量子數率約5 %。此時之發光光譜如第1 1圖(實施例5 、6),第12圖(實施例7、8)及第13圖(比較例3至 5 )。 由第1 1圖至第13圖求出各實施例及比較例中所製作 ,形成於發光裝置之有機EL元件所發藍色成分之發光強 度,與黃色至紅色成分的發光強度之比。 實施例5至8中,藍色成分之發光,及黃色至紅色成 分之發光的尖峰波長各係455奈米、5 65奈米。藍色成分 之發光強度與黃色至紅色成分之發光強度比,實施例5係 0.83: 0.17,實施例 6 係 0.74: 0.26,實施例 7 係 0.63: 〇 · 3 7,實施例 8 係 0 · 5 7 : 0 · 4 3。 比較例3中,藍色成分之發光,及黃色至紅色成分之 發光尖峰波長各係455奈米、567奈米,藍色成分之發光 強度與黃色至紅色成分之發光強度的比係0.49: 0.51。 比較例4中,藍色成分之發光尖峰波長爲455奈米, 黃色至紅色成分發光無尖峰波長。藍色成分之發光強度與 黃色至紅色成分之發光強度的比係1 : 0。 -65- (61) 1271118 比較例5中,藍色成分之發光尖峰波長爲472奈米, 黃色至紅色成分之發光無尖峰波長。藍色成分之發光強度 與黃色至紅色成分之發光強度比爲1: 0。 實施例5至8及比較例3至6之全彩有機EL發光裝 置,以如同單色發光裝置之驅動條件發光時其特性列於表 3 ° 在此全彩紅(綠、藍)指僅紅(綠、藍)像素點亮時 之亮度及色度,全彩白則係所有像素點亮時之亮度及色度 〇 比較例5係使用僅藍至綠色成分發光之有機EL元件 的彩色發光裝置。 比較例5,白之亮度雖係最高,白及藍之色度差,不 可謂全彩。 因而爲調節藍之色度,層合BCF2於BCF1上之比較 例6,白之亮度低,白之色度亦係如同比較例5之差。 另一方面,實施例5至8及比較例3,係使用具有藍 色成分及黃色至紅色成分之發光的有機EL元件之彩色發 光裝置。 任一均呈示紅、綠、藍同在之所謂全彩色度,比較例 3因藍色成分之發光強度與黃色至紅色成分之發光強度比 爲0.5: 0.5且紅色成分強,白色度X、y均過大。 相對於此,實施例5至8中,藍色成分之發光強度與 黃色至紅色成分之發光強度比在〇·9: 〇·1至〇·5: 0.5之 範圍,白色度良好。 -66- (62) 1271118 ε嗽 ¢3 Μ 卜 σ> 卜 勺; CO CVJ CO CO 喊 nmr iJ—〇 Ο y— τ— CD CM τ— ΙΟ CO 1— 〇 O) τ- T— Ο) τ— "Τ- ClEy 0.281 0.306 0.338 0.035 0.372 0.239 0.376 0.366 全彩白 Cl Ex 0.277 0.308 0.349 0.318 0.392 0.223 0.253 0.275 m ν. LO O) O) CD C\j 妮 od CO ο 1— 寸 O $ 寸 C\J C\j C\j q 寸 CD σ> CO cd CO CO CO ui CO r- co CD CO Ύ—' CO ClEy 0.105 0.110 0.120 0.143 0.136 0.098 0.214 0.142 ώ CO CO o CM CO CM CO o CVJ Τ 染 o τ— ό T— d ΊΓ- d T— d τ— d y— d τ- Ο ΊΤ Ο <3) in 13.0 ⑦ o o CO O) 寸 卜 oi LO CD CO q CO in O) 00 寸 LO ιό CM oi τ— T— cxi τ— d Ύ— 5 cvi CO CD r— ClEy 0.632 0.615 0.597 0.597 0.584 0.679 0.677 0.677 蕖 染 Cl Ex 0.333 0.358 0.382 0.333 0.401 0.266 0.273 0.273 CM CO CO CO C\j r— T— ¥R oi CM CO CM LO CM LO CM CO T—- CO CM CO CM O τ— CO CD 卜 〇 σ> q 〇 CD CO cvi CD CO in S cd in CO LO CO LO ClEy 0.351 0.352 0.352 0.361 0.352 0.351 0.356 0.356 y ώ O) CO CD S 0.643 LO CO CD in s 0.633 LO CO CD LO CO CD 染 制 o 0 ό d d d d 亮度 CD 00 CD σ> 10.7 11.0 11.7 卜 CD LO N· LO 卜· cc CO 00 CO *r- o 00 σ> Cvi CD CM CD C\J CD CM 0C> <M οό Ύ— CO T— in 奪 CD 匡 卜 00 CO 寸 in CD 習 ㈣ 鎰 {_ w n * JJ) -LA AJ J-Λ 5- -^ - ω ^ -^ - ο ^-^ - ils^^siy - ^ ^ 〔逛四〕:侧妮 -67- (63) 1271118 實施例9 藍色發光層及黃至紅色發光層之成分,及層厚如下變 更以外,如同實施例5製作彩色發光元件及單色發光元件 〇 , 黃至紅色發光層:用5:0· 02 :〇·1之比的材料η、材 料Β及材料Α。層厚5奈米。 藍色發光層:用35:1之比的材料η及材料a。厚 35奈米。 實施例10 綠色彩色濾光片材料變更爲顏料系綠色濾光片材料( CG - 8510L,富士 FILM ARCH 製,下稱 GCF2),厚 1.0 微米以外,如同實施例5製作彩色發光元件。 以顯微分光測定GCF2圖型內部之穿透率,結果如第 9 圖(E )。 實施例11 ® 紅色之彩色濾光片材料變更爲顏料系紅色濾光片材料 · (CR7001,富士 FILM ARCH 製,下稱 RCF2),厚 i.5 微米以外,如同實施例〗〇製作彩色發光元件。 — 以顯微分光測定RCF2圖型內部穿透率,結果如第9 圖(F )。 評估試驗2 •68- (64) 1271118 〔亮度、色度、發光效率等〕 實施例9至11及比較例6之全彩有機EL發光裝置 之陽極與陰極間施加以工作比1 / 6 0之脈衝電壓,各電極 之交叉部份(所有紅、綠、藍像素)發光。 使用分光放射亮度計(CS — 1000,MINOLTA製), 調整電壓値至白色光之亮度爲80尼特。此時以分光放射 売度I十測疋色度’问時以多用電表測定電流値。 其次配線成僅點亮紅、綠、藍中同一色像素,調整脈 衝電壓値至以多用電表測定之電流値爲點亮所有像素時的 1 / 3。用分光放射亮度計測定此時之色度。測定結果列於 表4 〇 全彩有機EL發光裝置以如同點亮所有像素至80尼 特之亮度時的條件,施加1 / 60之脈衝電壓於實施例、比 較例6的單色有機EL發光裝置(實施例1〇、11之單色 裝置與實施例9同一構造)之陽極與陰極間,用分光放射 亮度計(CS— 1000,MINOLTA製),測定其發光光譜、 売度、結果列於表4。 測定之單色有機EL發光裝置之發光光譜如第14圖 〇 由第14圖求出,形成於各發光裝置的有機EL元件 所發出之藍色成分之發光強度,與黃色至紅色成分的發光 強度之比。 實施例9(實施例10、11亦同)中,藍色成分之發 光,及黃色至紅色成分之發光之尖峰波長各爲455奈米、 -69- (65) 1271118 55 7奈米,藍色成分之發光強度與黃色至紅色成分發光強 度之比爲0.63: 0.37。 比較例6中,藍色成分之發光尖峰波長爲4 72奈米, 黃色至紅色成分無發光尖峰波長。藍色成分之發光強度與 黃色至紅色成分之發光強度比爲1: 0。 由第14圖知,爲得與全彩裝置同一白色亮度所必要 之單色發光裝置的發光強度,實施例9至11僅須極低於 比較例6者即可。 又,色轉換部件因吸收光之強度亦低即可,色轉換部 件中螢光色素之劣化得以抑制。 由表4知,實施例9至11中全彩裝置之發光效率、 電力效率高於比較例6。 波長540奈米之綠濾光片之穿透率在80%以上之實 施例1 〇,效率更高。 波長600奈米之紅濾光片之穿透率在50%以上之實 施例9,紅色度之X高於0 · 6 7。 1271118 比較例 ί 0.356 0.677 0.142 0.366 2.77燭光/安培 0.67流明/瓦 13.0伏特 257尼特 8.9燭光/安培 CIX-x 0.635 0.273 0.112 0.275 亮度 16.2 49.7 14.1 80.0 18.9 58.0 16.5 31.1 列11 CIE-y 0.324 0.580 0.120 0.350 3.15燭光/安培 0.85流明/瓦 11.6伏特 219尼特 8.6燭光/安培 CIX-x 0.675 0.356 0.138 0.312 i 實施1 亮度 10.9 57.7 11.4 80.0 15.0 79.1 15.7 36.6 列10 CIE-y 0.352 0.580 0.120 0.354 3.51燭光/安培 \ ό 11.3伏特 199尼特 8.7燭光/安培 CIX-x 0.643 0.356 0.138 0.335 實細 亮度 17.3 52.3 10.4 80.0 26.1 79.1 15.7 40.3 實施例9 ώ ό 0.352 0.602 0.120 0.333 2.90燭光/安培 0.78流明/瓦 11.7伏特 237尼特 8.6燭光/安培 CIX-x 0.643 0.376 0.138 0.339 亮度 20.6 46.9 12.4 80.0 26.1 59.4 15.7 33.8 蕖 發光 效率 電力 效率 電壓 亮度 發光 效率 全彩 發光 裝置 單色 發光 裝置 〔次〕褂鉸鐵S侧妮:p I-i -71 - (67) 1271118 〔彩色發光裝置之連續驅動試驗〕 於實施例9至11及比較例6之全彩有機EL發光裝 置的陽極與陰極間施加工作比1 / 60之脈衝電壓,用分光 放射亮度計(CS - 1000,MINOLTA製),調整電壓値至 亮度成爲80尼特。用分光放射亮度計測定此時之色度, 同時以多用電表測定電流値。 其次調整脈衝電壓,使配線成僅點亮紅色像,以多用 電表測定之電流値爲所有像素點亮時的1 / 3。用分光放 射亮度計測定此時之亮度Iud後,成連續點亮狀態。 另一方面,以全彩有機EL發光裝置中僅點亮紅色像 素時之同一條件,施加1/ 60之脈衝電壓於實施例9、比 較例6之單色有機EL發光裝置(實施例1〇、11之單色 裝置構造與實施例9 )的陽極與陰極間,測定其亮度Im〇n。 後,成連續點亮狀態。 然後調整電壓値,使單色發光裝置與初期亮度一致, 調整紅色發光的全彩發光裝置之電壓値使成同一電壓値, 測定此時之亮度,每5 0小時重複一次。 全彩發光裝置亮度對單色發光裝置亮度之比 Irn。^之時間變化如第15圖。第15圖係將初期亮度比Ired / Im()n。標準化爲1。如此可評估僅只色轉換部件之劣化程 度。 藉此,亮度比Ired/ “on。之半衰期在比較例6爲 13,000小時,相對地,實施例9係17,000小時,實施例 11爲19,000小時,實施例10爲21,000小時,紅色像素 -72- (68) 1271118 之半衰壽命大幅提升。 由以上結果可確認,係低耗電、高效率、具高度再生 性,且壽命長之全彩發光裝置。 產業上之利用可能性 如以上詳細說明,根據本發明可提供,紅色光之強度 高的彩色發光裝置。 又,根據本發明可提供,色純度、發光效率佳,且壽 命長之彩色發光裝置。 【圖式簡單說明】 第1圖係本發明的彩色發光裝置之一實施形態示意圖 〇 第2圖(A )係用於模擬的有機EL元件,試樣1至7 之發光光譜,第2圖(B )係綠色轉換部件及紅色轉換部 件的激發光譜圖。 第3圖(A )及(B )係紅色像素的紅色發光亮度模 擬結果圖。 第4圖係模擬結果之CIE色度圖。 第5圖係本發明另一實施形態中彩色發光裝置之示意 圖。 第6圖係實施例1及比較例2中紅色轉換部件之激發 光譜圖。 第7圖係實施例1至4及比較例1、2中有機EL發 -73- (69) 1271118 光裝置之CIE色度圖。 第8圖係實施例5中製作的彩色發光裝置之示意圖。 第9圖(A)示以顯微分光測定BCF1圖型內部之穿 透率的結果。 第9圖(B )示以顯微分光測定BCF1圖型內部之穿 透率的結果。 第9圖(C)示以顯微分光測定BCF1圖型內部之穿 透率的結果。 第9圖(D )示以顯微分光測定BCF2圖型內部之穿 透率的結果。 第9圖(E)示以顯微分光測定BCF2圖型內部之穿 透率的結果。 第9圖(F)示以顯微分光測定BCF2圖型內部之穿 透率的結果。 第10圖係顯微分光所測定,以激發波長430奈米之 光照射於綠色螢光轉換層或紅色螢光轉換層表面時之螢光 光譜。 第11圖係實施例5、6的單色發光裝置之發光光譜。 第12圖係實施例7、8之單色發光裝置的發光光譜。 第13圖係比較例3至5之單色發光裝置的發光光譜 〇 第14圖係實施例9、1 1及比較例6中單色發光裝置 之發光光譜。 第15圖係,全彩發光裝置之亮度對單色發光裝置之 -74- (70) 1271118 亮度比,Ired/Imon。的時間變化圖。 第1 6圖係習知技術中彩色發光裝置之示意圖。 [主 要元件對照表: 〕 200 有 機 EI^ 件 360 、36、 66 紅 色 轉 換 部 件 100 、10、 40 彩 色 發 光 裝 置 12、 120 藍 色 像 素 14、 140 綠 色 像 素 16、 160 紅 色 像 素 20 發 藍 色 光 之 有 機 EL元 件 30、 300 含 螢 光 色 素 之 色 轉換 部件 34、 340、 64 綠 色 轉 換 部 件 400 彩 色 濾 光 片 420 藍 色 濾 光 片 440 綠 色 濾 光 片 460 紅 色 濾 光 片 50 發 光 元 件 62 藍 色 轉 換 部 件 610 支 承 基 板 620 里 j \ \ \ 底 630 藍 色 濾 光 片 632 綠 色 濾 光 片 634 紅 色 濾 光 片
-75- 綠色螢光轉換層 紅色螢光轉換層 平坦化膜 陽極 陰極 第一層間絕緣膜 第二層間絕緣膜 有機EL元件 正孔注入層 發光層 封裝基板 全彩有機EL發光裝置 -76-

Claims (1)

  1. (1) 1271118 拾、申請專利範圍 1· 一種彩色發光裝置,其特徵爲:具有 發出藍色範圍,及上述藍色範圍以外有尖峰之發光光 譜之有機電致發光元件, 使藍色光通過之含藍色濾光片之藍色像素, 含轉換上述有機電致發光元件之發光的至少一部份爲 綠色光之綠色轉換部件,及使綠色光通過之綠色濾光片之 綠色像素,以及 含轉換上述有機電致發光元件之發光的至少一部份爲 紅色光之紅色轉換部件,及使紅色光通過之紅色濾光片之 紅色像素, 上述紅色轉換部件之激發光譜中至少一尖峰,與上述 有機電致發光元件的藍色範圍以外之尖峰一致。 2 ·如申請專利範圍第1項之彩色發光裝置,其中上述 發光光譜中,上述藍色範圍之尖峰強度,與上述藍色範圍 以外的尖峰之強度比在9 : 1至5 : 5。 3 ·如申請專利範圍第1或2項之彩色發光裝置,其中 上述藍色範圍之尖峰係在400至5 00奈米之尖峰,上述藍色 範圍以外之尖峰係在500至600奈米之尖峰。 4. 一種彩色發光裝置,其特徵爲:包含 發出具藍色成分及黃色至紅色成分之光的發光元件’ 上述發光元件所發出的藍色成分之發光強度,與黃色至紅 色成分之發光強度的比在9 : 1至5 : 5之發光元件,以及 接受上述發光元件之發光,各發出藍色、綠色、紅色 •77- (2) 1271118 之藍色轉換部件、綠色轉換部件、紅色轉換部件。 5·如申請專利範圍第4項之彩色發光裝置,其中上述 綠色轉換部件之亮度轉換效率,對上述發光元件所光之亮 度,在5 0 %以上。 6.如申請專利範圍第4項之彩色發光裝置,其中上述 紅色轉換部件之亮度轉換效率,對上述發光元件所發光之 亮度,在1 0 %以上。 7 ·如申請專利範圍第4項之彩色發光裝置,其中上述 紅色轉換部件係沿光射出方向。 吸收來自上述發光元件之發光的一部份,發出更長波 長之螢光的螢光轉換層,與 遮蔽不必要之光的彩色濾光片層之層合體所成, 上述彩色濾光片於波長600奈米之穿透率在60%以下 〇 8. 如申請專利範圍第4項之彩色發光裝置,其中上述 綠色轉換部件係沿光射出方向, 吸收來自上述發光元件之發光的一部份,發光更長波 長之螢光的螢光轉換層,與 遮蔽不必要之光的彩色濾光片層之層合體所成, 上述彩色濾光片於波長540奈米之穿透率在80%以上 〇 9. 如申請專利範圍第4至8項中任一項之彩色發光裝 置,其中上述發光元件係有機電致發光元件。 -78-
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