WO2011021286A1 - 色変換層およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

　本発明は、色変換層の膜厚を極端に増大させることなしに、高効率な色変換特性を実現する色変換層を、製造工程上容易に作製することができる方法を提供する。また、本発明は、該方法により製造された色変換層、および該色変換層を含む有機ＥＬ素子も提供する。色変換材料層に特定の範囲の重量平均分子量を有する高分子材料を接触させ、該高分子材料を拡散現象により色変換層中に侵入させる方法により、色変換層の濃度消光を抑制し、蛍光量子収率を増大させ得ることができる。

Description

色変換層およびその製造方法

　本発明は色変換層およびその製造方法、ならびに該色変換層を用いた有機ＥＬ素子に関する。詳細には本発明は、色変換層の濃度消光を抑制し、該色変換層を用いた有機ＥＬ素子の発光輝度効率を改善する方法に関する。

　近年、有機ＥＬ素子は実用化に向けての研究が活発に行なわれている。有機ＥＬ素子は、低電圧で高い電流密度が実現できるために、高い発光輝度および発光効率を実現することが期待されている。特に高精細なマルチカラーまたはフルカラー表示が可能な多色有機ＥＬディスプレイの実用化が期待されている。

　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一例として、特定波長領域の光を透過させる複数種のカラーフィルタを用いる方法（カラーフィルタ法）がある。カラーフィルタ法を適用する場合、用いる有機ＥＬ素子は、多色発光して、光の３原色（赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ））をバランスよく含む、いわゆる「白色光」を発することが求められる。

　多色発光有機ＥＬ素子を得るために、特開平３－２３０５８４号公報および特開２０００－２４３５６３号公報は、異種の発光色素を含む複数の発光層を用い、複数の発光色素を同時に励起する方法を提案している（特許文献１および２参照）。あるいはまた、米国特許第５，６８３，８２３号明細書は、ホスト発光材料とゲスト発光材料とを含む発光層を用い、ホスト発光材料を励起および発光させると同時に、ゲスト材料へのエネルギー移動および発光をさせる方法（特許文献３参照）を提案している。

　しかしながら、これらの多色発光有機ＥＬ素子は、複数種の発光材料の同時励起、あるいは複数種の発光材料間でのエネルギー移動のいずれかに依拠している。そのような素子において、駆動時間の経過または通電電流の変化に伴って、発光材料間の発光強度バランスが変化し、得られる色相が変化する恐れがあることが報告されてきている。

　多色発光有機ＥＬ素子を得るための別法として、特開２００２－７５６４３号公報および特開２００３－２１７８５９号公報は、単色発光の有機ＥＬ素子と色変換層とを用いる色変換法を提案している（特許文献４および５参照）。この提案において用いられる色変換層は、短波長の光を吸収して、長波長への光へと変換する１つまたは複数の色変換材料を含む層である。

　しかしながら、単一の色変換物質を用いて色変換層を形成すると、濃度消光と呼ばれる現象が発生する。「濃度消光」とは、色変換物質に吸収されたエネルギーが分子間の移動を繰り返すうちに発光を伴わずに散逸することを意味する。この現象を抑制するために、特開２０００－２３０１７２号公報は、色変換材料を何らかの媒体中に溶解または分散させて濃度を低下させた媒体分散型の色変換層を提案している（特許文献６参照）。媒体分散型の色変換層においては、色変換材料の濃度の低下に伴って、色変換物質同士の相互作用を抑制することができる。

　ここで、色変換材料の濃度を低下させると、吸収すべき光の吸光度が減少するため、十分な変換光強度が得られない。この問題に関して、色変換層の膜厚を厚くして吸光度を高め、色変換効率を維持することが行われている。このように厚い色変換層（膜厚１０μｍ程度）を用いた場合、大きな段差、高精細化の困難さ、膜中への水分または溶媒の残留などの問題点が発生する。大きな段差が存在すると、色変換層上にＥＬ素子を形成しようとした場合に、段差部での電極パターンの断線が発生する。また、膜中への水分または溶媒が残留した場合、有機ＥＬ素子と組み合わせた際に、残留水分または溶媒は有機ＥＬ層を変質させ、それによって表示欠陥を発生させる。

特開平３－２３０５８４号公報 特開２０００－２４３５６３号公報 米国特許第５，６８３，８２３号明細書 特開２００２－７５６４３号公報 特開２００３－２１７８５９号公報 特開２０００－２３０１７２号公報 特開平７－１４２１６９号公報 特開２００３－２７７７４３号公報 特開２００３－２７７７４４号公報 特開２００３－３０６４５４号公報

　したがって、長期間にわたって十分な変換光強度を維持することが可能な色変換層を実現させるためには、色変換層の膜厚を大きく増大させることなしに、濃度消光を抑制するための技術が望まれる。

　さらに、そのような色変換層を低コストで作製するためには、該色変換材料を適当な溶媒に溶解させた後、塗布プロセスを用いて作製することが望ましい。

　本発明の目的は、膜厚を大きく増大させることなしに、長期間にわたって十分な変換光強度を維持することが可能な色変換層を提供することである。さらに、本発明の目的は、低コストのウェットプロセスで作製可能なかかる色変換層を提供することである。

　また、本発明の別の目的は、該色変換層を用いた多色発光有機ＥＬ素子を提供することである。

　色変換層の濃度消光を抑制するためには、色変換材料の分子間相互作用を低減させることが必要である。しかしながら、色変換材料を媒体中に溶解または分散させて色変換材料同士の接触を抑制させる方法には、上述したように多くの問題が存在する。

　本発明者らは、鋭意研究の結果、色変換材料を媒体中に溶解または分散させるのではなく、色変換材料層に特定の範囲の重量平均分子量を有する高分子材料を接触させ、該高分子材料を拡散現象により色変換層中に侵入させる方法を見出した。この方法により、上述したような問題を排除しつつ、かつ有効に色変換層の濃度消光を抑制し、蛍光量子収率を増大させ得ることができる。

　本発明の色変換層は、膜厚を過度に増大させることなしに、高効率な色変換特性を実現させ、かつ製造工程上容易に作製することができる。また、該色変換層を用いた有機ＥＬ素子は、高い輝度効率を実現させ、かつ製造工程上容易に作製することができる。

　さらに、本発明の色変換層は、スクリーン印刷法、インクジェット法によって高精細に形成することができる。

図１は本発明の一実施形態に係る色変換層８を用いた有機ＥＬ素子の断面図である。 図２Ａは本発明の一実施形態に係る色変換層８の製造工程を示す図である。 図２Ｂは本発明の一実施形態に係る色変換層８の製造工程を示す図である。 図２Ｃは本発明の一実施形態に係る色変換層８の製造工程を示す図である。 図２Ｄは本発明の一実施形態に係る色変換層８の製造工程を示す図である。 図３は実施例１で作製した色変換基板の断面図である。 図４は比較例１で作製した色変換基板の断面図である。 図５は比較例１で作製した色変換基板の断面図である。 図６は実施例１ならびに比較例１および比較例２で作製した色変換基板の蛍光スペクトルである。

　以下、本発明の好適な実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は、本発明の単なる一例であって、当業者であれば適宜設計変更可能である。

　図１は本発明の製造方法により製造された色変換層を用いた有機ＥＬ素子の断面図である。図１の有機ＥＬ素子は、支持基板９上に、バンク１０、バンクの間に設けられ、内部に拡散高分子１１を含む色変換層８、および色変換層８の上に設けられた拡散高分子材料層７を有する色変換基板１００と、第２の基板１に設けられた電子注入電極２、有機ＥＬ層３、ホール注入電極４、および保護層５を有する有機ＥＬ基板２００と、充填樹脂層６とを含む。

　図２Ａ－Ｄは、本発明の製造方法により一実施の形態に係る色変換層を製造する工程を示したものである。以下、工程ごとに説明する。

（色変換材料層の作製工程）
　まず、色変換材料層１８を支持基板９上に作製する （図２Ａ）。

　本発明における支持基板９は、寸法安定性に優れ、色変換層８の形成に用いられる条件（溶媒、温度等）に耐える材料を用いて形成される。具体的には、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ－１，４－シクロヘキサンジメチレンテレフタレート、ポリエチレン－１，２－ジフェノキシエタン－４，４’－ジカルボキシレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂系、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリオキシエチレン、ノルボルネン樹脂などの高分子材料を用いて形成することがでる。また光学的に透明なガラス、シリコンなどの半導体、あるいはセラミックのような光学的に不透明な材料を用いて形成することもできる。また、発光色の調整のためにカラーフィルタを具備した基板を用いてもよい。

　支持基板９には、任意選択的にバンク１０を設けてもよい。バンク１０は、後述するインクジェット法を用いて色変換材料層１８を作製する際にインクが必要部位以外に広がることを防止するための層である。二種以上の色変換層８（色変換材料層１８）を形成する場合、バンク１０によって、色変換材料層形成用インクの漏れによる混色を防ぐことができる。

　バンク１０は、スピンコート、ディップコート、ロールコート、グラビアコート、ディスペンサーなどのような湿式コーティング法で支持基板９の表面に所定の薄膜を形成し、さらにフォトリソグラフィー法を利用し、パターンを作製してもよい。バンク１０の材料として、光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂を用いることができる。また、バンク１０は、ＬｉＦ、ＭｇＦ_２などの固体物を、真空蒸着、スパッタリングなどのドライプロセスで製膜した後、さらにフォトリソグラフィー法またはドライエッチングなどのドライプロセスにより、所定のパターンに形成して、作製してもよい。

　本発明における色変換材料層１８は、色変換機能を有する高分子材料（高分子色変換材料）を用いて形成される。当該色変換材料層１８の上に拡散高分子材料層７を形成する際に、塗布された該高分子溶液への溶出を防止するため、該高分子色変換材料の重量平均分子量Ｍｗは３００００以上５０００００以下であることが好ましい。より好ましくは１０００００以上３０００００以下である。

　高分子色変換材料として、フェニレンビニレン系高分子、ビニレン系高分子またはフルオレン系高分子等の蛍光材料あるいは燐光材料を用いることができる。具体的には、ポリ［２－メトキシ－５－（２－エチルヘキシロキシ）－１，４－フェニレン－ビニレン］、ポリ［（９，９－ジオクチルフルオレン－２，７-ジイル）－ｃｏ－（１，４－フェニレンビニレン）］、ポリ［（９，９－ジオクチル－２，７－ジビニレンフルオレン）－ａｌｔ－ｃｏ－{２－メトキシ－５－（２－エチルヘキシロキシ）－１，４－フェニレン}］等を用いることができる。

　本発明の色変換材料層１８の作製は、製造の容易さとコストの観点から、スクリーン印刷法やインクジェット法などの塗布プロセスによって実施することができる。そのため、該高分子色変換材料は溶媒に可溶であることが望ましい。

　色変換材料層１８は、任意の膜厚で作製することができる。好ましくは１０ｎｍ以上３０００ｎｍ以下、より好ましくは５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の膜厚で作製することができる。

（拡散高分子材料層の作製工程）
　次に、上述のように形成した色変換材料層１８の上に、拡散高分子材料を適用して、拡散高分子材料層７を作製する(図２Ｂ)。

　該拡散高分子材料層７は、それを構成する高分子材料を隣接する色変換材料層１８中に拡散させることを目的として作製される。したがって、拡散を促進させるために、該拡散高分子材料層７を構成する拡散高分子材料の分子量はあまり大きくないことが望ましい。しかしながら、該拡散高分子材料の分子量があまりに小さいと、該拡散高分子材料を塗布した際に、色変換材料層１８を溶解させてしまう場合がある。色変換材料層１８が溶解すると、その溶解液が画素外に漏れて混色等の原因となる。

　鋭意研究の結果、我々は、前記拡散高分子材料層７が重量平均分子量Ｍｗが５００以上１００００以下である高分子から構成されていることが望ましいことを見出した。より好ましくは、本発明の拡散高分子材料層７は、重量平均分子量Ｍｗが１０００以上３０００以下の拡散高分子材料により構成される。

　本発明の拡散高分子材料として、具体的には、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、エポキシ変性アクリル樹脂、シリコン変性アクリル樹脂またはアクリル変性メラミン樹脂などを用いることができる。

　さらに該拡散高分子材料は、４５０ｎｍ～７５０ｎｍの波長領域で平均８０％以上の光透過率を有し、かつ４５０ｎｍ～７５０ｎｍの波長領域で光透過率の変動幅が平均の光透過率の±５％以内であることが好ましい。それにより、拡散高分子材料層７が４５０ｎｍ～７５０ｎｍの波長領域の可視光に対して充分な透明性を有するため、発光層において発生した光を、拡散高分子材料層７を通して色変換層８に効率良く入射させることができる。

　色変換方式の有機ＥＬ素子においては、有機ＥＬ層３で発光された青色光を色変換層８へ効率良く入射させるために、該拡散高分子材料層７と色変換層８、有機ＥＬ発光素子の保護膜５および／または充填樹脂層６とを光学的に良好に接合させることが必要である。該拡散高分子材料層７の屈折率を、隣接する色変換層８、保護膜５および／または充填樹脂層６の屈折率に合わせて調整することで、光の入射ロスを抑制し効率の向上が可能となる。有機ＥＬ層３からの入射光量損失を低減させるために、拡散高分子材料層７を構成する高分子材料の屈折率は、可視光４５０ｎｍ～７５０ｎｍの任意の波長において、１．６以上であり、かつ接する該色変換層８の屈折率と同じか、もしくは該色変換層８と充填樹脂層６の屈折率の値の間の値であることが望ましい。

　屈折率を調整するために、該拡散高分子材料層７にフィラーを添加したものを用いてもよい。とくに無機微粒子フィラーが添加された拡散高分子材料層７は、フィラーが添加されていない拡散高分子材料層７と比較して高屈折率化が容易となる。そのため、より容易に光取り出し効率を向上することができる。例えば、拡散高分子材料層７に添加されるフィラーは、ナノ微粒子のＳｉＯ（酸化ケイ素）、ＳｉＯＮ（酸窒化ケイ素）もしくはＳｉＮ（窒化ケイ素）等の無機高屈折率材料、またはＡｇ、Ｎｉ（ニッケル）もしくはＡｌ（アルミニウム）等の金属材料でもよい。拡散高分子材料層７にフィラーを添加した場合でも、該拡散高分子材料が４５０ｎｍ～７５０ｎｍの波長領域で平均８０％以上の光透過率を有し、かつ４５０ｎｍ～７５０ｎｍの波長領域で光透過率の変動幅が平均の光透過率の±５％以内であることが好ましい。

　上述したような高屈折率樹脂として、屈折率１．６８の微粒子分散型のアクリレート系樹脂であるＪＳＲ（株）製オプスタ－ＪＮ７１０２、屈折率１．６３であるフルオレン誘導体アクリレート樹脂である大阪ガスケミカル（株）製のオグソールＥＡ－０２００、　屈折率１．６３のアクリレート系樹脂である（株）アーデル製のオプトクレーブ、屈折率１．６２の溶融型エポキシ系樹脂である大阪ガスケミカル（株）製のオグソールＥＧ－２１０などがある。

　拡散高分子材料層７の作製は、スクリーン印刷法やインクジェット法などの塗布プロセスによって実施することができる。該拡散高分子材料層７は、色変換材料層１８とは異なり、複数の画素間に連続して作製してもよい。したがって、より位置精度の低いディスペンサー塗布法やパターニングを伴わないスピンコート法を用いて作製することも可能である。

　拡散高分子材料層７は、任意の膜厚で作製することができる。好ましくは１０ｎｍ以上５０００ｎｍ以下、より好ましくは１００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の膜厚で作製することができる。

　さらに、拡散高分子材料として、熱硬化型樹脂を用いてもよい。該拡散高分子材料の分子量が比較的小さい場合であっても、塗布後に熱を用いて３次元架橋を形成させることで、拡散高分子材料層７に充分な力学的強度を付与することができる。

　一方、該拡散高分子材料層７を構成する全ての分子間に架橋構造が形成されてしまうと、拡散高分子材料を色変換材料層１８中へ拡散させることができない。したがって、後述する拡散工程前では、硬化反応条件を弱めて、部分的に３次元架橋が生じた状態にしておく必要がある。具体的には、熱硬化型樹脂の場合は加熱温度を低くするなどの対策が必要である。一例として、熱硬化型アクリル樹脂（硬化温度１５０℃）を用いた場合、８０～１００℃の範囲で１～２時間の範囲で硬化させるとよい。

（拡散高分子材料の拡散工程）
　次に、拡散高分子材料層７の拡散高分子材料を色変換材料層１８中に拡散して変換し（図２Ｃ）、拡散高分子１１を含む色変換層８を作製する(図２Ｄ)。この工程は単に拡散高分子材料層７および色変換材料層１８を含む積層体を室温に放置するだけでも進行する。通常は、室温中２～３日放置することにより、当該色変換層８の蛍光量子収率は１０～１５％程度上昇する。材料にも依存するが、蛍光量子収率の値はおよそ５～７日程度で一定となる。多くの場合、最終的に、当初の状態から２０～２５％程度の蛍光量子収率の増大が認められる。

　拡散効率を高めるために、５０℃以上２００℃以下の加熱によって拡散を促進してもよい。拡散高分子材料が熱硬化性樹脂である場合には、その硬化温度以下で加熱する。熱硬化樹脂の硬化温度より１０℃以上低い温度で加熱することが好ましい。

　また、酸素の吸着による色変換材料の分解を防ぐため、不活性ガスや窒素雰囲気下で拡散工程を行うことが好ましい。

　拡散高分子材料に熱硬化型樹脂を用いた場合は、拡散工程が終了した後、加熱により該拡散高分子材料を充分に３次元架橋させて、拡散高分子材料層７および色変換層８に機械的強度を付与することができる（図示せず）。

　上記の例では、色変換材料層１８を初めに作製し、その後に拡散高分子材料層７を作製する製法について示した。しかしながら、有機ＥＬ素子の構造によっては、初めに拡散高分子材料層７を作製することも可能である。その場合、支持基板９上にまず拡散高分子材料層７を作製し、その上に高分子色変換材料を塗布して、色変換材料層１８を作製する。色変換層８が有機ＥＬ基板２００に隣接する構造の場合は、このような製法の方が好ましい。

（有機ＥＬ素子の作製工程）
　上記のようにして得られた色変換層８を、一対の電極（電子注入電極２およびホール注入電極４）および有機ＥＬ層３を有する別途に作製した有機ＥＬ基板２００と、充填樹脂層６を介して貼り合わせ、有機ＥＬ素子を作製する。

　本発明において、有機ＥＬ層３は、少なくとも１種の５００ｎｍより短波長の青色光を発光する成分を有する有機発光層を含む。また、有機ＥＬ層３は、必要に応じて正孔注入輸送性層および／または電子注入輸送性層を含む構造（例えば、以下（１）～（４）等）を有する。

　（１）ホール注入電極４／有機発光層／電子注入電極２
　（２）ホール注入電極４／正孔注入輸送性層／有機発光層／電子注入電極２
　（３）ホール注入電極４／有機発光層／電子注入輸送性層／電子注入電極２
　（４）ホール注入電極４／正孔注入輸送性層／有機発光層／電子注入輸送性層／電子注入電極２

　有機発光層に用いることができる青色ＥＬ発光材料は、特開平７－１４２１６９号公報で開示されるオキサザール金属錯体、ジスチリルベンゼン誘導体、スチリルアミン含有ポリカーボネート、オキサジアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、アゾメチン亜鉛錯体、及びアルミニウム錯体を含み、必要に応じて、青色蛍光色素をドープすることも可能である（特許文献７参照）。また、特開２００３－２７７７４３号公報、特開２００３－２７７７４４号公報、特開２００３－３０６４５４号公報などに示されている材料を用いてもよい（特許文献８～１０参照）。

　有機ＥＬ層３に用いることができる正孔注入輸送性材料は、正孔を注入および輸送する能力、かつ優れた薄膜形成能力を有する化合物を含む。

　また、有機ＥＬ層３に用いることができる電子注入輸送材料は、有機発光層に対する優れた電子注入効果、正孔の電子輸送層への移動を防止する能力、かつ優れた薄膜形成能力を有する化合物を含む。

　電子注入電極２およびホール注入電極４は、当該技術において知られている任意の材料および方法を用いて形成することができる。図１に記載の有機ＥＬ素子において、ホール注入電極４は、有機ＥＬ層３からの光を拡散高分子材料層７および色変換層８へ透過させるために透明である。この場合、電子注入電極２は、光取り出し効率を向上させるために、反射性であることが望ましい。

　充填樹脂層６の材料には、４５０ｎｍ～７５０ｎｍの波長領域の可視光に対して充分な透明性を有する熱硬化型または光硬化型樹脂あるいは光熱併用型硬化型樹脂を用いることができる。具体的には、充填樹脂層６の材料として、屈折率の観点から、拡散高分子材料層７に用いる材料と同じ材料を用いることができる。

　以下、本発明および効果について具体的な例を用いて説明するが、実施例は本発明の適用範囲を限定するものではない。

＜実施例１＞
（色変換材料層１８の作製）
　５０ｍｍ×５０ｍｍのコーニング社製１７３７ガラス基板上に、透明なポジ型フォトレジスト（ＯＦＰＲ－８００、東京応化工業製）を塗布した。フォトリソグラフィーにより、幅２０μｍ高さ５０μｍピッチ６０μｍの平行なバンク列を、基板中央部２０ｍｍ×２０ｍｍの領域に作製した。

　重量平均分子量Ｍｗ=１０００００の緑色色変換材料であるポリ［（９，９－ジオクチルフルオレン－２，７－ジイル）－ｃｏ－（１，４－フェニレンビニレン）］を、ＴＨＦ溶媒に溶解し、濃度１．５ｗｔ％の色変換材料溶液を調整した。窒素雰囲気中で、インクジェットを用いてバンク内に該溶液を塗布した。その後、該基板を１００℃で３０分間加熱乾燥させ、緑色の色変換材料層１８を得た。膜厚は０．８μｍであった。

（拡散高分子材料層７の作製）
　ついで上記色変換材料層１８の上に、ディスペンサーを用いて、重量平均分子量Ｍｗ=１５００の熱硬化型アクリル樹脂を塗布して、拡散高分子材料層７を膜厚１．０μｍで作製した。拡散高分子材料を塗布した後、基板に１００℃で１時間の加熱を施し、拡散高分子材料の一部を硬化した。

（拡散高分子材料の拡散および色変換層８の作製）
　ついで、該基板を大気に暴露することなく、封止用保護ガラス基板を用いて封止を施した。封止の際は、ＵＶ硬化型接着剤を基板外周部に塗布し、封止用保護ガラス基板を貼り付けた。色変換層８の形成された部位をマスクで保護した後、波長３６５ｎｍの紫外線を６Ｊ/ｃｍ^２照射することにより該接着剤を硬化して、封止された色変換基板１００を作製した。

<比較例１>
　上記実施例１に記載の色変換基板１００の製造方法において、拡散高分子材料層７を作製しない以外は同様の手順で、色変換基板を作製した。色変換層の膜厚は０．８μｍであった。

<比較例２>
　上記実施例１に記載の色変換基板１００の製造方法において、拡散高分子材料層７を重量平均分子量がＭｗ=１２０００の熱硬化型アクリル樹脂を用いて作製する以外は同様の手順で、色変換基板を作製した。色変換材料層１８の当初膜厚は０．８μｍであり、拡散高分子材料層７の当初膜厚は１．０μｍであった。

<比較例３>
　上記実施例１に記載の色変換基板１００の製造方法において、色変換材料層１８および拡散高分子材料層７を作製する代わりに、熱硬化型アクリル樹脂が添加された色変換材料溶液を用いて色変換層８を作製する以外は同様の手順で、色変換基板を作製した。

　詳細には、ポリ［（９，９－ジオクチルフルオレン－２，７－ジイル）－ｃｏ－（１，４－フェニレンビニレン）］を、ＴＨＦ溶媒に溶解し、さらに重量平均分子量Ｍｗ＝１５００の熱硬化型アクリル樹脂を添加した。アクリル樹脂の添加割合の異なる複数種の溶液を調整した。いずれの組成の溶液も、アクリル樹脂が均一に分散するように、２４時間にわたって回転攪拌した。

　このように調整したそれぞれの溶液を、実施例１と同様に、バンクを形成させたガラス基板９上に塗布し、１００℃で３０分間加熱乾燥させた。その後、実施例１と同様に、封止用保護ガラス基板を用いて色変換基板に封止を施した。

<評価１>
　実施例１および比較例１－３で作製した各サンプルに対し、積分球を用いて、それぞれの色変換基板の蛍光量子収率を測定した。蛍光量子収率測定の際の励起光波長は４７０ｎｍとした。いずれのサンプルも、加熱により高分子の拡散を促進させることはせず、室温に放置して拡散を行なった。

　設定された時間ごとに蛍光量子収率を測定し、各サンプルにおける蛍光量子収率の変化を調べた。表１に、実施例１ならびに比較例１および２で作製した色変換基板の蛍光量子収率（％）と、拡散層を作製してからの経過時間との関係を示す。

　実施例１では、作製後２時間で既に２０％程度、拡散高分子材料層７を有さない比較例１よりも蛍光量子収率が高い。５０時間後には、実施例１の蛍光量子収率は、約７０％にまで達した。

　一方、比較例１では３００時間経っても蛍光量子収率に変化はなかった。また、比較例２では蛍光量子収率が少しずつ増大しているが、その程度は極めて軽微である。理論により限定されるものではないが、比較例２では分子量の大きな高分子材料を用いたために、拡散高分子材料の拡散速度が小さく、色変換材料層１８中に侵入した拡散高分子１１が少ないことが考えられる。そのため、比較例２では、色変換材料の分子間相互作用はあまり低減されず、蛍光量子収率の増大効果も小さかったと考えられる。

　表２に、比較例３で作製した色変換層の蛍光量子収率（％）とアクリル樹脂の混合割合（重量比）との関係を示す。

　上記のとおり、添加されたアクリル樹脂の割合が色変換材料の１０倍に達しても、蛍光量子収率の増大は起こらなかった。アクリル樹脂が色変換材料の４０倍である場合に、蛍光量子収率の増大が認められた。

　このように、拡散高分子材料を溶液状態で色変換材料に混合させてから色変換層を作製するという手法は極めて効果が小さい。また、効果があったとしても大量の高分子材料の添加を伴うため、十分な吸光度を得るためには、膜厚を厚くする必要があることが分かる。

　理論により限定するものではないが、本発明の方法では、分子レベルで拡散高分子１１が色変換材料層１８に侵入していくために、色変換材料層１８を構成する色変換材料分子間の間隔を拡げる効果が想定される。これに対して、色変換材料と拡散高分子材料との混合溶液から膜を形成すると、色変換材料同士および拡散高分子材料同士が、それぞれ相分離した構造になると予想される。そのため、本発明の方法に比べ、十分に色変換材料の分子間相互作用を低下させることができないものと考えられる。

<評価２>
　高分子が色変換層８中に拡散していることを検証するために、実施例１ならびに比較例１および２で作製したサンプルの断面を収束イオンビーム（ＦＩＢ）顕微鏡を用いて解析した。さらに、各色変換基板の蛍光スペクトルを測定した。

　図３～５は、それぞれ実施例１ならびに比較例１および比較例２で作製した色変換基板の断面をＦＩＢにより撮影した写真である（図３～５）。

　実施例１の色変換層８の膜厚は、比較例１で示した当初の膜厚の約２倍となっている。これは、拡散高分子材料層７から色変換材料層１８へ拡散高分子材料が拡散して、色変換材料層１８が膨潤した結果だと考えられる。すなわち、実施例１では、色変換層８中の拡散高分子１１の含有率が５０％程度となっている。

　これに対して、比較例２の色変換膜の膜厚は、ほとんど増加していない。これは、比較例２においては、高分子材料の拡散がほとんど起こらなかった結果だと考えられる。

　図６に、実施例１ならびに比較例１および２で作製した色変換基板の蛍光スペクトルを示す。

　発光ピーク波長は、比較例２および実施例１では、比較例１の波長を基準に、ともに短くなっている。実施例１のほうが比較例２よりも波長シフトが大きい。

　発光ピーク波長の短波長シフトは色変換材料間の相互作用の減少を反映していると考えられるため、シフトが大きいほど分子間相互作用の減少も大きいと判断される。したがって、最もシフトの大きい実施例１は最も色変換材料間の相互作用が減少しており、比較例２では色変換材料間の相互作用の減少が実施例１より小さいものと考えられる。

１　第２の基板
２　電子注入電極
３　有機ＥＬ層
４　ホール注入電極
５　保護膜（パシベーション膜）
６　充填樹脂層
７　拡散高分子材料層
８　色変換層
９　支持基板
１０　バンク
１１　拡散高分子
１８　色変換材料層
１００　色変換基板
２００　有機ＥＬ基板

Claims (9)

1. 色変換層の製造方法であって、
   （１）基板に高分子色変換材料を適用して、色変換材料層を作製する工程、
   （２）前記色変換膜材料層の上に拡散高分子材料を適用して、拡散高分子材料層を作製する工程、
   （３）前記拡散高分子材料を前記拡散高分子材料層から前記色変換材料層に拡散させて、色変換層を作製する工程
   を含み、
   前記高分子色変換材料は、３００００以上５０００００以下の重量平均分子量を有し、
   前記拡散高分子材料は、５００以上１００００以下の重量平均分子量を有することを特徴とする色変換層の製造方法。
2. 　工程（１）を、前記高分子色変換材料を塗布することにより実施することを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
3. 　工程（２）を、前記拡散高分子材料を塗布することにより実施することを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
4. 工程（３）を加熱によって促進することを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
5. 前記拡散高分子材料は、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、エポキシ変性アクリル樹脂、シリコン変性アクリル樹脂またはアクリル変性メラミン樹脂からなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
6. 前記拡散高分子材料が、熱硬化型樹脂を含むことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
7. 　工程（３）に続き、（４）拡散高分子材料を硬化させる工程、をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の製造方法。
8. 　請求項１～７のいずれか一項に記載の方法により製造された色変換層。
9. 　請求項８の色変換層、一対の電極および有機ＥＬ層を含む有機ＥＬ素子。

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