(57)【要約】有機ＥＬ素子（１００）は、青色成分、緑色成分及び赤色成分を含む光を発する。青色カラーフィルタ（４２０）は、青色成分だけを透過させる。緑色変換部材（３４０）は、青色成分を緑色成分へ変換し、緑色カラーフィルタ（４４０）は緑色成分だけを透過させる。赤色変換部材（３６０）は、青色成分と緑色成分を赤色成分へ変換し、赤色カラーフィルタ（４６０）は赤色成分だけを透過させる。各色カラーフィルタ（４２０，４４０，４６０）が不要な色成分を遮断するため、各色の再現性が良くなる。また、有機ＥＬ素子（１００）の発光が、青色成分の他に緑色成分及び赤色成分を含むことにより、ホワイトバランスが良くなる。これにより、改善された三原色発光が可能なカラー発光装置を提供することができる。
2003043382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
青色成分と緑色成分を有する光を発する有機エレクトロルミネセンス素子と、
前記有機エレクトロルミネセンス素子が発する光を受けて、それぞれ、青色、緑色、赤色を発する青色画素、緑色画素及び赤色画素を含み、
前記青色画素が、
緑色成分を遮断するが、青色成分は透過させる青色カラーフィルタを含み、
前記緑色画素が、
前記有機エレクトロルミネセンス素子が発する光を受けて、青色成分を吸収して緑色成分の蛍光を発し、緑色成分を透過させる緑色変換部材と、
青色成分を遮断するが、緑色成分は透過させる緑色カラーフィルタを含み、
前記赤色画素が、
前記有機エレクトロルミネセンス素子が発する光を受けて、青色成分と緑色成分の一方又は両方を吸収して赤色成分の蛍光を発する赤色変換部材と、
青色成分と緑色成分を遮断するが、赤色成分は透過させる赤色カラーフィルタを含む、カラー発光装置。
【請求項２】
青色成分、緑色成分及び赤色成分を有する光を発する有機エレクトロルミネセンス素子と、
前記有機エレクトロルミネセンス素子が発する光を受けて、それぞれ、青色、緑色、赤色を発する青色画素、緑色画素及び赤色画素を含み、
前記青色画素が、
緑色成分と赤色成分を遮断するが、青色成分は透過させる青色カラーフィルタを含み、
前記緑色画素が、
前記有機エレクトロルミネセンス素子が発する光を受けて、青色成分を吸収して緑色成分の蛍光を発し、緑色成分と赤色成分を透過させる緑色変換部材と、
青色成分と赤色成分を遮断するが、緑色成分は透過させる緑色カラーフィルタを含み、
前記赤色画素が、
前記有機エレクトロルミネセンス素子が発する光を受けて、青色成分と緑色成分の一方又は両方を吸収して赤色成分の蛍光を発し、赤色成分を透過させる赤色変換部材と、
青色成分と緑色成分を遮断するが、赤色成分は透過させる赤色カラーフィルタを含む、カラー発光装置。
【請求項３】
さらに基板を含み、
前記基板、前記カラーフィルタ、前記色変換部材及び前記有機ＥＬ素子がこの順に配置している請求の範囲第１項に記載のカラー発光装置。
【請求項４】
さらに基板を含み、
前記基板、前記有機ＥＬ素子、前記色変換部材及び前記カラーフィルタがこの順に配置している請求の範囲第１項に記載のカラー発光装置。
【請求項５】
さらに基板を含み、
前記基板、前記カラーフィルタ、前記色変換部材及び前記有機ＥＬ素子がこの順に配置している請求の範囲第２項に記載のカラー発光装置。
【請求項６】
さらに基板を含み、
前記基板、前記有機ＥＬ素子、前記色変換部材及び前記カラーフィルタがこの順に配置している請求の範囲第２項に記載のカラー発光装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、カラー発光装置に関し、特に、有機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）素子を使用したカラー発光装置に関する。
背景技術
発光素子を用いて、テレビ等のカラー表示装置を作るためには、青、緑、赤色の三原色を発光する画素を作る必要があり、そのような画素を作る方法として、色変換法が知られている。
図６は、色変換法を用いた、米国特許６，０８４，３４７記載のカラー発光装置の模式図である。この図において、１０はカラー発光装置、２０は青緑色光を発光する有機ＥＬ素子、３２は第１の光調整部材、３４は第２の光調整部材、３６は第３の光調整部材を示す。第１の光調整部材３２の変換層は、有機ＥＬ素子２０が発する光の緑色成分を吸収し、青色成分のみを透過させる。第２の光調整部材３４は、有機ＥＬ素子２０が発する光の青色成分を吸収して緑色蛍光を発するとともに、緑色成分を透過させる。第３の光調整部材３６は、有機ＥＬ素子２０が発する光の青緑色成分を吸収して赤色蛍光を発する。この公報のカラー発光装置１０では、各光調整部材３２，３４，３６において、特定の色を吸収して他の色の蛍光を発する蛍光色素や、特定の色の透過を遮断するカラーフィルタ顔料が混ざって含まれている。
しかし、緑色発光を示す第２の光調整部材３４及び赤色発光を示す第３の光調整部材３６において、有機ＥＬ素子からの発光成分のうち、蛍光色素を励起させて蛍光を発せさせる青色成分を、十分吸収して透過させないことが困難であった。このため、ＮＴＳＣの標準三原色に近い色度を示すことができなかった。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、改善された三原色発光が可能なカラー発光装置の提供を目的とする。
発明の開示
上記の課題を解決するための手段として、次の三つの方法が考えられた。
▲１▼  光調整部材中の蛍光色素の濃度を十分大きくする。
▲２▼  光調整部材中に、例えば液晶ディスプレイ用カラーフィルタに用いられるようなカラーフィルタ顔料あるいは色素を分散する。
▲３▼  光調整部材に含まれる蛍光色素とカラーフィルタ顔料を分離して、有機ＥＬ素子、蛍光色素を含む色変換部材に続いて、カラーフィルタ顔料を含むカラーフィルタを積層する。
この三つの方法を検討した結果、▲１▼、▲２▼では、確かに有機ＥＬ素子の青色成分を十分吸収できるものの、緑、あるいは赤の蛍光強度が低下し実用的でなく、▲３▼が最も効果的であることを見出し、本発明を完成させた。
即ち、上記の従来技術では、光調整部材３４，３６（赤色発光部材及び緑色発光部材）は蛍光色素とカラーフィルタ顔料を混合して含むが、本発明においては、赤色画素及び緑色画素は、蛍光色素を含む色変換部材と、カラーフィルタ顔料を含むカラーフィルタを、分離して含む。
以下に、その具体的な理由について数式を用いながら詳細に説明する。
まず、青色光を吸収して赤色蛍光を発する赤色発光部材について検討する。
蛍光色素（ＣＣＭ）とカラーフィルタ顔料（ＣＦ）の吸光度及び赤色蛍光発光強度を以下のように定義する。
単位膜厚当たりの青色光吸光度  ＣＣＭ：ｂｃ、ＣＦ：ｂｆ
単位膜厚当たりの赤色光吸光度  ＣＣＭ：ｒｃ、ＣＦ：ｒｆ
単位膜厚当たりの赤色蛍光強度  ＣＣＭ：ｌ
ただし、ここでの吸光度の値は、吸光度測定値をｌｏｇｃ１０倍した値である。
吸光度をｌｏｇｃ倍する理由は以下の通りである。
単位膜厚当たりの吸光度ｂの微小膜厚ｄｘにおける透過光の減衰率を考えてみると、透過率は、
2003043382.tif 000003
と表すことができる。
ここで、ｄｘが１に比べて十分小さいことから、
2003043382.tif 000004
のように展開できる。従って、微小膜厚ｄｘにおける減衰率は、
2003043382.tif 000005
となる。従って、以下では、実際の吸光度をｌｏｇｃ１０倍した値を吸光度と定義する。
まず、上記の従来技術のカラー発光装置の第３の光調整部材３６（赤色発光部材）について検討する。即ち、蛍光色素とカラーフィルタ顔料を均一分散した膜厚Ａの膜に、強度１の青色励起光を照射したとき、照射面をｘ＝０として、膜厚方向の透過青色光強度Ｂ（ｘ）と発生する赤色蛍光強度Ｒ（ｘ）を求める。
照射面から距離ｘだけ離れた微小要素ｄｘにおいて、青色光強度Ｂ（ｘ）の変化量は、蛍光色素によって吸収される光量と、カラーフィルタ顔料によって吸収される光量の和であるから、
2003043382.tif 000006
という関係式が成り立つ。また、同じ微小要素において発生する赤色蛍光の量は、青色光によって励起されて発生する光量から、発生したのちに蛍光色素とカラーフィルタ顔料によって再吸収される光量を差し引いた量となるため、
2003043382.tif 000007
と表すことができる。
上記の式（４）、式（５）より、次の連立微分方程式が成り立つ。
2003043382.tif 000008
ただし、ｂ＝ｂｃ＋ｂｆ、ｒ＝ｒｃ＋ｒｆである。
連立微分方程式（６）を解くことにより、膜厚Ａの膜から発生する赤色光強度は次のように表すことができる。
2003043382.tif 000009
ここで、蛍光色素及びカラーフィルタ顔料が、赤色光をほとんど吸収しない場合は、ｒ≒０として、
2003043382.tif 000010
となる。
次に、本発明のカラー発光装置の赤色画素として、赤色蛍光を発する蛍光色素と、余分な励起青色光をカットするカラーフィルタ顔料を分離した場合を考える。即ち、色変換部材には蛍光色素のみが分散され、色変換部材だけの吸光度はｂｃＡである。カラーフィルタにはカラーフィルタ顔料のみが分散され、カラーフィルタだけの吸光度はｂｆＡである。この場合、色変換部材にて発生する赤色光は、式（８）においてカラーフィルタ含量が存在しない場合に等しいので、ｂｆ＝０とすれば、赤色蛍光強度Ｒ（ｘ）求めることができ、
2003043382.tif 000011
となる。
Ｒ１とＲ２を比較してみると、有効な青色光が蛍光色素を励起する前にカラーフィルタ顔料により吸収されてしまうため、Ｒ２に対してＲ１の方が小さくなることが容易にわかる。
赤色変換部材について説明したが、従来技術のカラー発光装置の第２の光調整部材３４（緑色発光部材）と、本発明のカラー発光装置の緑色画素についても同様なことがいえる。
即ち、本発明によれば、青色成分と緑色成分を有する光を発する有機エレクトロルミネセンス素子と、
有機エレクトロルミネセンス素子が発する光を受けて、それぞれ、青色、緑色、赤色を発する青色画素、緑色画素及び赤色画素を含み、
青色画素が、
緑色成分を遮断するが、青色成分は透過させる青色カラーフィルタを含み、
緑色画素が、
有機エレクトロルミネセンス素子が発する光を受けて、青色成分を吸収して緑色成分の蛍光を発し、緑色成分を透過させる緑色変換部材と、
青色成分を遮断するが、緑色成分は透過させる緑色カラーフィルタを含み、
赤色画素が、
有機エレクトロルミネセンス素子が発する光を受けて、青色成分と緑色成分の一方又は両方を吸収して赤色成分の蛍光を発する赤色変換部材と、
青色成分と緑色成分を遮断するが、赤色成分は透過させる赤色カラーフィルタを含む、カラー発光装置が提供される。
各色カラーフィルタが不要な色成分を遮断するため、各色の再現性が高まる。
本発明の別の態様によれば、青色成分、緑色成分及び赤色成分を有する光を発する有機エレクトロルミネセンス素子と、
有機エレクトロルミネセンス素子が発する光を受けて、それぞれ、青色、緑色、赤色を発する青色画素、緑色画素及び赤色画素を含み、
青色画素が、
緑色成分と赤色成分を遮断するが、青色成分は透過させる青色カラーフィルタを含み、
緑色画素が、
有機エレクトロルミネセンス素子が発する光を受けて、青色成分を吸収して緑色成分の蛍光を発し、緑色成分と赤色成分を透過させる緑色変換部材と、
青色成分と赤色成分を遮断するが、緑色成分は透過させる緑色カラーフィルタを含み、
赤色画素が、
有機エレクトロルミネセンス素子が発する光を受けて、青色成分と緑色成分の一方又は両方を吸収して赤色成分の蛍光を発し、赤色成分を透過させる赤色変換部材と、
青色成分と緑色成分を遮断するが、赤色成分は透過させる赤色カラーフィルタを含む、カラー発光装置が提供される。
発光に赤色成分を含ませることにより、赤色の輝度を高め、より良好なホワイトバランスが得られる。
本発明のカラー発光装置は、基板、カラーフィルタ、色変換部材及び有機ＥＬ素子がこの順に配置していてもよいし、基板、有機ＥＬ素子、色変換部材及びカラーフィルタがこの順に配置していてもよい。
発明を実施するための最良の形態
以下、各構成部材について説明する。
１．有機ＥＬ素子
有機ＥＬ素子においては、発光層の他、必要に応じ、正孔注入層、電子注入層、有機半導体層、電子障壁層、付着改善層等も用いることができる。
有機ＥＬ素子の代表的な構成例を示す。
陽極／発光層／陰極
陽極／正孔注入層／発光層／陰極
陽極／発光層／電子注入層／陰極
陽極／正孔注入層／発光層／電子注入層／陰極
陽極／有機半導体層／発光層／陰極
陽極／有機半導体層／電子障壁層／発光層／陰極
陽極／正孔注入層／発光層／付着改善層／陰極
（１）陽極
陽極としては、仕事関数の大きい（４ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物又はこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。このような電極物質の具体例としては、Ａｕ等の金属、ＣｕＩ  ＩＴＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯ等の導電性透明材料が挙げられる。
（２）発光層
有機ＥＬ素子の発光材料は主に有機化合物であり、具体的には所望の色調により次のような化合物が挙げられる。
まず、紫外域から紫色の発光を得る場合には、下記化学式（１）であらわされる化合物が挙げられる。
2003043382.tif 000012
この一般式において、Ｘは下記化学式（２）であらわされる化合物を示す。
2003043382.tif 000013
ここでｎは、２、３、４または５である。また、Ｙは下記化学式（３）であらわされる化合物を示す。
2003043382.tif 000014
上記化合物のフェニル基、フェニレン基、ナフチル基に炭素数１〜４のアルキル基、アルコキシ基、水酸基、スルホニル基、カルボニル基、アミノ基、ジメチルアミノ基またはジフェニルアミノ基等が単独または複数置換したものであってもよい。また、これらは互いに結合し、飽和５員環、６員環を形成してもよい。また、フェニル基、フェニレン基、ナフチル基にパラ位で結合したものが、結合性がよく平滑な蒸着膜の形成のために好ましい。具体的には以下の化学式（４）〜（８）で表される化合物である。特に、ｐ−クォーターフェニル誘導体、ｐ−クィンクフェニル誘導体が好ましい。
2003043382.tif 000015
次に、青色から緑色の発光を得るためには、例えば、ベンゾチアゾール系、ベンゾイミダゾール系、ベンゾオキサゾール系等の蛍光増白剤、金属キレート化オキシノイド化合物、スチリルベンゼン系化合物を挙げることができる。
具体的に化合物名を示せば、例えば、特開昭５９−１９４３９３号公報に開示されているものを挙げることができる。その代表例としては、ベンゾオキサゾール系、ベンゾチアゾール系、ベンゾイミダゾール系等の蛍光増白剤を挙げることができる。
さらに、他の有用な化合物は、ケミストリー・オブ・シンセティック・ダイズ１９７１、６２８〜６３７頁及び６４０頁に列挙されている。
前記キレート化オキシノイド化合物としては、例えば特開昭６３−２９５６９５号公報に開示されているものを用いることができる。その代表例としては、トリス（８−キノリノール）アルミニウム（以下Ａｌｑと略記する）等の８−ヒドロキシキノリン系金属錯体やジリチウムエピントリジオン等を挙げることができる。
また、前記スチリルベンゼン系化合物としては、例えば欧州特許第０３１９８８１号明細書や欧州特許第０３７３５８２号明細書に開示されているものを用いることができる。
また、特開平２−２５２７９３号公報に開示されているジスチリルピラジン誘導体も発光層の材料として用いることができる。
その他として、例えば欧州特許第０３８７７１５号明細書に開示されているポリフェニル系化合物も発光層の材料として用いることもできる。
さらに、上述した蛍光増白剤、金属キレート化オキシノイド化合物、及びスチリルベンゼン系化合物等以外に、例えば
１２−フタロペリノン（Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．、第２７巻、Ｌ７１３（１９８８年））、１、４−ジフェニル−１、３−ブタジエン、
１、１、４、４−テトラフェニル−１、３ブタジエン（以上Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．、第５６巻、Ｌ７９９（１９９０年））、
ナフタルイミド誘導体（特開平２−３０５８８６号公報）、
ペリレン誘導体（特開平２−１８９８９０号公報）、
オキサジアゾール誘導体（特開平２−２１６７９１号公報、または第３８回応用物理学関係連合講演会で浜田らによって開示されたオキサジアゾール誘導体）、
アルダジン誘導体（特開平２−２２０３９３号公報）、
ピラジリン誘導体（特開平２−２２０３９４号公報）、
シクロペンタジエン誘導体（特開平２−２８９６７５号公報）、
ピロロピロール誘導体（特開平２−２９６８９１号公報）、
スチリルアミン誘導体（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．、第５６巻、Ｌ７９９（１９９０年））、クマリン系化合物（特開平２−１９１６９４号公報）、
国際公開公報ＷＯ９０／１３１４８やＡｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．、ｖｏｌ  ５８、１８、Ｐ１９８２（１９９１）等に記載されているような高分子化合物も、発光層の材料として用いることができる。
本発明では、特に発光層の材料として、芳香族ジメチリディン系化合物（欧州特許第０３８８７６８号明細書や特開平３−２３１９７０号公報に開示のもの）を用いることが好ましい。具体例としては、
４、４’−ビス（２、２−ジ−ｔ−ブチルフェニルビニル）ビフェニル、（以下、ＤＴＢＰＢＢｉと略記する）、
４、４’−ビス（２、２−ジフェニルビニル）ビフェニル（以下ＤＰＶＢｉと略記する）等、及びそれらの誘導体を挙げることができる。
さらに、特開平５−２５８８６２号公報等に記載されている一般式（ＲＳ−Ｑ）２−ＡＬ−Ｏ−Ｌであらわされる化合物も挙げられる。
（上記式中、Ｌはフェニル部分を含んでなる炭素原子６〜２４個の炭化水素であり、Ｏ−Ｌはフェノラート配位子であり、Ｑは置換８−キノリノラート配位子を表し、ＲＳはアルミニウム原子に置換８−キノリノラート配位子が２個を上回り結合するのを立体的に妨害するように選ばれた８−キノリノラート環置換基を表す。）
具体的には、
ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（パラ−フェニルフェノラート）アルミニウム（ＩＩＩ）（以下ＰＣ−７）、
ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（１−ナフトラート）アルミニウム（ＩＩＩ）（以下ＰＣ−１７）
等が挙げられる。
その他、特開平６−９９５３号公報等によるドーピングを用いた高効率の青色と緑色の混合発光を得る方法が挙げられる。この場合、ホストとしては上記に記載した発光材料、ドーパントとしては、青色から緑色にまでの強い蛍光色素、例えばクマリン系あるいは上記記載のホストとして用いられているものと同様な蛍光色素を挙げることができる。
具体的には、ホストとしてジスチリルアリーレン骨格の発光材料、特に好ましくは例えばＤＰＶＢｉ、４，４”−ビス（２，２−ジフェニルビニル）−９’，１０’−ジフェニルアントラセン等、青発光用のドーパントとしてはジフェニルアミノビニルアリーレン、特に好ましくは例えばＮ、Ｎ−ジフェニルアミノビニルベンゼン（ＤＰＡＶＢ）、１，４−ビス［２−｛４−（Ｎ，Ｎ−ジ−ｍ−トリルアミノ）フェニル｝ビニル］ベンゼン、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（２−フェニルビニル）フェニル］−４，４’−ジアミノスチリルベンゼン等を挙げることができる。
白色の発光を得る発光層としては、特に制限はないが下記のものを挙げることができる。
▲１▼  有機ＥＬ積層構造体の各層のエネルギー準位を規定し、トンネル注入を利用して発光させるもの（ヨーロッパ公開特許第０３９０５５１号公報）
▲２▼  ▲１▼と同じくトンネル注入を利用する表示装置で実施例として白色発光表示装置が記載されているもの（特開平３−２３０５８４号公報）
▲３▼  二層構造の発光層が記載されているもの（特開平２−２２０３９０号公報及び特開平２−２１６７９０号公報）
▲４▼  発光層を複数に分割してそれぞれ発光波長の異なる材料で構成されたもの（特開平４−５１４９１号公報）
▲５▼  青色発光体（蛍光ピーク３８０ｎｍ〜４８０ｎｍ）と緑色発光体（４８０ｎｍ〜５８０ｎｍ）とを積層させ、さらに赤色蛍光体を含有させた構成のもの（特開平６−２０７１７０号公報）
▲６▼  青色発光層が青色蛍光色素を含有し、緑色発光層が赤色蛍光色素を含有した領域を有し、さらに緑色蛍光体を含有する構成のもの（特開平７−１４２１６９号公報）
中でも、▲５▼の構成のものが好ましく用いられる。
ここで記載した緑色発光のうち、５５０〜５８０ｎｍの長波長の発光、及び赤色発光を得るための方法としては、ドーピングによる方法が挙げられる。この場合、ホストとして、上記に記載した発光材料、黄色発光用ドーパントとして、５，６，１１，１２−テトラフェニルナフタセン、３，１０−ビス（ジフェニルアミノ）−７，１４−ジフェニルアセトナフトフルオランテン、橙色発光用ドーパントとして、ルモゲンＦレッド、フェノキサゾン、ジシアノメチレンピラン、６，１３−ビスジフェニル−α−ベンズペンタセン等を挙げることができる。
そして、本発明の青緑光を得るためには、上記の「青色から緑色の発光を得る化合物」に加えて、「紫外域から紫色の発光を得る化合物」を使用できる。本発明の青緑赤光を得るためには、上記の「白色の発光を得る化合物」を使用できる。
（３）正孔注入層
正孔注入層を構成する正孔注入材料としては、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチリルアントラセン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、ポリシラン、アニリン系共重合体、導電性高分子オリゴマー（特に、チオフェンオリゴマー）等の一種又は二種以上の組み合わせが挙げられる。
（４）電子注入層
電子注入層を構成する電子注入材料としては、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（８−キノリノラート）ガリウム、ビス（１０−ベンゾ［ｈ］キノリノラート）ベリリウム、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、トリアジン誘導体、ペリレン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、ニトロ置換フルオレノン誘導体、チオピランジオキサイド誘導体等の一種又は二種以上の組み合わせが挙げられる。
また、かかる電子注入材料に、ドーパントとして、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ化合物、アルカリ土類化合物、希土類化合物、有機化合物が配位したアルカリ金属を添加することも好ましい。
（５）陰極
陰極としては、仕事関数の小さい（４ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム・銀合金、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、アルミニウム・リチウム合金、インジウム、希土類金属等の１種又は２種以上が挙げられる。
２．色変換部材
色変換部材として、例えば、蛍光色素及びバインダー樹脂、又は蛍光色素のみを使用できる。
（１）蛍光色素
近紫外光〜紫色の有機ＥＬ素子の発光を、青色発光に変換する蛍光色素としては、例えば、１、４−ビス（２−メチルスチリル）ベンゼン（以下Ｂｉｓ−ＭＳＢ）、トランス−４、４’−ジフェニルスチルベン（以下ＤＰＳ）の等スチルベン系色素、７−ヒドロキシ−４−メチルクマリン（以下クマリン４）等のクマリン系色素等の１種又は２種以上を挙げることができる。
青色〜青緑色の有機ＥＬ素子の発光を、緑色発光に変換する蛍光色素としては、例えば、２、３、５、６−１Ｈ、４Ｈ−テトラヒドロ−８−トリフロルメチルキノリジノ（９、９ａ、１−ｇｈ）クマリン（以下クマリン１５３）、３−（２’−ベンゾチアゾリル）−７−ジエチルアミノクマリン（以下クマリン６）、３−（２’−ベンズイミダゾリル）−７−Ｎ、Ｎ−ジエチルアミノクマリン（以下クマリン７）等のクマリン色素、ベーシックイエロー５１、又は、ソルベントイエロー１１、ソルベントイエロー１１６等のナフタルイミド色素等の１種又は２種以上を挙げることができる。
青色〜緑色の有機ＥＬ素子の発光を、橙色〜赤色発光に変換する蛍光色素については、例えば、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチルリル）−４Ｈ−ピラン（以下ＤＣＭ）等のシアニン系色素、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（以下ピリジン１）等のピリジン系色素、ローダミンＢ、ローダミン６Ｇ等のローダミン系色素、あるいは他にオキサジン系等の１種又は２種以上が挙げられる。
さらに、各種染料（直接染料、酸性染料、塩基性染料、分散染料等）も蛍光性があれば使用可能である。
また、蛍光色素をポリメタクリル酸エステル、ポリ塩化ビニル、塩ビ酸ビ共重合体、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等の顔料樹脂中にあらかじめ練りこんで顔料化したものでもよい。
（２）バインダー樹脂
バインダー樹脂としては、非硬化型樹脂や光硬化型樹脂、あるいはエポキシ樹脂等の熱硬化型樹脂等を用いることができる。これらバインダー樹脂は１種類単独でもよいし、２種以上を混合してもよい。
装置のフルカラー化のためには、色変換部材を平面的に分離配置するために、フォトリソグラフィー法を適用することのできる感光性樹脂をバインダー樹脂として使用することが好ましい。
▲１▼  感光性樹脂
例えば、アクリル酸系樹脂や、メタクリル酸系樹脂、ポリケイ皮酸ビニル系樹脂、硬ゴム系樹脂等の反応性ビニル基を有する感光性樹脂（光硬化型レジスト材料）の１種または２種以上の混合物が好適なものとして挙げられる。
上記感光性樹脂は、反応性オリゴマーと重合開始剤、重合促進剤、反応性希釈剤としてのモノマー類から構成される。そして、ここで用いるのに適した反応性オリゴマーとしては、下記のものがある。
・ビスフェノール型のエポキシ樹脂やノボラック型のエポキシ樹脂に、アクリル酸を付加したエポキシアクリレート類。
・多官能性イソシアネートに、等モル量の２−ヒドロキシエチルアクリレートと多官能性アルコールを、任意のモル比で反応させたポリウレタンアクリレート類。
・多官能性アルコールに、等モル量のアクリル酸と多官能カルボン酸を任意のモル比において反応させたポリエステルアクリレート類。
・ポリオール類とアクリル酸を反応させたポリエーテルアクリレート類。
・ポリ（メチルメタクリレート−ＣＯ−グリシジルメタクリレート）等の側鎖のエポキシ基に、アクリル酸を反応させた反応性ポリアクリレート類。
・エポキシアクリレート類を部分的に２塩基性カルボン酸無水物で変性したカルボキシル変性型のエポキシアクリレート類。
・反応性ポリアクリレート類を部分的に２塩基性カルボン酸無水物で変性したカルボキシル変性型の反応性ポリアクリレート類。
・ポリブタジエンオリゴマーの側鎖に、アクリレート基を持つポリブタジエンアクリレート類。
・主鎖にポリシロキサン結合を持つシリコンアクリレート類。
・アミノプラスト樹脂を変性したアミノプラスト樹脂アクリレート類。
また、上記重合開始剤としては、ビニルモノマー等の重合反応において一般的に使用されているものであれば特に制約はなく、例えば、ベンゾフェノン類、アセトフェノン類、ベンゾイン類、チオキサンソン類、アントラキノン類、アゾビスイソブチロニトリル等の有機過酸化物といったものを挙げることができる。
そして、上記重合促進剤としては、例えば、トリエタノールアミン、４，４’−ジメチルアミノベンゾフェノン（ミヒラーケトン）、４−ジメチルアミノ安息香酸エチル等が好適なものとして挙げられる。さらに、上記反応性希釈剤としてのモノマー類としては、例えば、ラジカル重合系では、アクリル酸エステル類やメタクリル酸エステル類等の単官能モノマー；トリメチロールプロパントリアクリレートやペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート等の多官能モノマー；ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエーテルアクリレート等のオリゴマー等が挙げられる。
▲２▼  非硬化型樹脂
非硬化型のバインダー樹脂としては、例えば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体、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等が好適に用いられる。これらバインダー樹脂の中でも、ベンゾグアナミン樹脂、メラミン樹脂及び塩化ビニル樹脂が特に好適なものとして挙げられる。さらに、これらバインダー樹脂は１種単独で使用してもよいし、２種以上を混合して使用してもよい。
さらに、上記バインダー樹脂のほか、希釈用のバインダー樹脂を用いてもよく、例えば、ポリメチルメタクリレートや、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリエステル、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、ポリアミド、シリコーン、エポキシ樹脂等の１種または２種以上の混合物が挙げられる。
（３）添加剤
添加剤としては、その最低励起三重項エネルギーレベルを３Ｅｑ、蛍光色素の最低励起三重項エネルギーレベルを３Ｅｄとするとき、３Ｅｑ＜３Ｅｄの関係を満たすものを用いる。複数の蛍光色素を混合した組成物の場合には、最も長波長の蛍光ピークを有する蛍光色素に対して上記の関係を満足するような添加剤を選択する。
▲１▼  このような関係が必要となる理由
色変換部材に励起光が照射されると、基底状態にある蛍光色素は、励起光を吸収して励起一重項状態となる。この励起一重項状態は、数〜数百ナノ秒の寿命が経過した後、蛍光を発しながら基底状態に戻る。このような現象により、励起光は効率良く所望の波長の光に変換される。励起一重項状態は、電子的に活性な状態ではあるが、その寿命が短いため、バインダー樹脂と相互作用しにくい傾向にある。
しかし、一重項状態に励起された蛍光色素は、ある確率で必ず励起三重項状態へ項間交差して遷移する。この励起三重項状態は、励起一重項状態に比べ、数百ナノ秒〜数千マイクロ秒という長い励起寿命を有するため、バインダー樹脂との相互作用により色素構造が変化しやすい。従って、色変換部材に長時間励起光を照射し続けると、徐々に蛍光性が低下するという現象が生じる。
このような現象を抑制するためには、励起三重項状態にある蛍光色素からエネルギーを受け取るような添加剤を加えればよい。そのためには、添加剤の最低励起状態、すなわち最低励起三重項のエネルギーレベルが、蛍光色素の三重項エネルギーレベルよりも低いことが必要となる。
一般的に、蛍光色素の三重項状態からエネルギーを受け取る物質として酸素が知られている。酸素は基底状態が三重項状態であるためである。ところが、酸素は、有機ＥＬ素子にとっては劣化を促進しやすいことが知られている。そのため、蛍光色素の蛍光性低下抑制剤として、酸素を積極的に用いることが困難である。そこで、上記関係を有する添加剤を添加する必要がある。
▲２▼  蛍光色素に対する望ましい添加率
添加剤の最低励起一重項エネルギーレベルを１Ｅｑ、蛍光色素の最低励起一重項エネルギーレベルを１Ｅｄとするとき、これらの大小関係により、望ましい添加率が異なる。
（ｉ）  １Ｅｑ＞１Ｅｄの場合は、樹脂組成物中の蛍光色素のモル濃度に対して、０．０１〜１００倍の範囲で混合することができる。０．０１倍より低いと、蛍光性低下の実質的な抑制効果が得られない。また、１００倍より多くなると、添加剤同士が凝集するため、実質的な抑制効果が得られなくなる。
（ｉｉ）  １Ｅｑ＜１Ｅｄの場合は、蛍光色素のモル濃度に対して、０．０１〜５倍の範囲で混合することができる。０．０１倍より低いと、蛍光性低下の実質的な効果が得られない。また、蛍光色素の励起一重項状態から添加剤へのエネルギー移動が起こりやすくなるため、１０倍を超えると、色変換部材の初期蛍光性が低く実用的でない。
▲３▼  添加剤の励起三重項エネルギーレベルの下限
蛍光色素に対し、添加剤の励起三重項エネルギーレベルが低すぎると、エネルギーバンドの重なりが小さくなり、蛍光色素から添加剤へのエネルギー移動が起こりにくくなる。そのため、０．７×３Ｅｄ＜３Ｅｑ＜３Ｅｄの範囲にある添加剤を選ぶことが好ましい。
▲４▼  最低励起一重項状態から最低励起三重項への遷移確率
添加剤の最低励起一重項状態から最低励起三重項への遷移確率が大きいと、励起蛍光色素からエネルギーを受け取り、添加剤の励起三重項が生成されやすい。具体的には、０．５以上であることが好ましい。
▲５▼  添加剤の具体例
添加剤の具体例としては、以下のものを挙げることができる。
この中で、例えば、ローダミン系色素を用いた赤色変換部材の劣化抑制に特に効果を奏する材料として、ローダミン系色素の励起三重項に対し、適切なエネルギーレベルを有し、かつ三重項状態へ遷移しやすい添加剤として以下のものを挙げることができる。
・アントラセン誘導体：アントラセン、９−クロロアントラセン、９，１０−ジブロモアントラセン、９，１０−ジクロロアントラセン、９，１０−ジシアノアントラセン、９−メチルアントラセン、９−フェニルアントラセン等。
・アズレン誘導体：アズレン、グアイアズレン等。
・チオベンゾフェノン誘導体：チオベンゾフェノン、４，４’−ビス（ジメチルアミノ）−チオベンゾフェノン、４，４’−ジメトキシ−チオベンゾフェノン等。
・ポルフィン誘導体：ポリフィン、テトラフェニルポリフィン等。
・Ｃ６０誘導体：Ｃ６０等。
・Ｃ７０誘導体：Ｃ７０等。
・チオニン誘導体：チオニン等。
・オキサジン系色素。
・アズール系色素。
（４）製造方法
色変換部材は、色変換部材用樹脂組成物をガラス等の基板上に所望の厚みになるよう塗布等の方法により製膜することにより得ることができる。
製膜する際には、上記各成分の分散性を高めるため、溶媒を用いて溶解させて混合するとよい。ここで用いるのに適した溶媒としては、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、２−アセトキシ−１−メトキシプロパン、１−アセトキシ−２−エトキシエタン、シクロヘキサノン、トルエン等が好ましい。
製膜方法としては、公知の種々の方法、例えばスピンコート法や、印刷法、塗布法等によればよいが、好ましいのはスピンコート法である。このようにして製膜する場合の色変換部材の厚みは、入射光を所望の波長に変換することから、そのために必要な厚みに製膜する。この厚みは、通常、１〜１００μｍ、好ましくは、１〜２０μｍの範囲において適宜選定すればよい。
蛍光変換法によりフルカラー発光装置を得るためには、基板上にＲＧＢ３原色の色変換部材を２次元的に配置する必要がある。そのためには、上記のように製膜したのち、通常の色変換部材の製造法にしたがって、フォトリソグラフィー法等によりエッチングし、加熱して硬化させることにより、色変換部材を得ることができる。ここでの加熱温度は、フォトレジスト材料の種類により、それぞれに好適な温度があるが、７０〜２４０℃の範囲において、０．５〜３時間の加熱処理をすればよい。
３．カラーフィルタ
カラーフィルタは、無機物からなる干渉フィルタ、バンドパスフィルタ、有機物からなるカラーフィルタ等があるが、色素等の材料が豊富で、かつ加工の容易さで優れている有機物のカラーフィルタが好ましい。カラーフィルタの材料としては、例えば、下記色素又は、その色素をバインダー樹脂中に溶解又は分散させた固体状態のものを挙げることができる。
▲１▼  赤色（Ｒ）色素：
ペリレン系顔料、レーキ顔料、アゾ系顔料、キナクリドン系顔料、アントラキノン系顔料、アントラセン系顔料、イソインドリン系顔料、イソインドリノン系顔料及びこれらの混合物
▲２▼  緑色（Ｇ）色素：
ハロゲン多置換フタロシアニン系顔料、ハロゲン多置換銅フタロシアニン系顔料、トリフェルメタン系塩基性染料、イソインドリン系顔料、イソインドリノン系顔料及びこれらの混合物
▲３▼  青色（Ｂ）色素：
銅フタロシアニン系顔料、インダンスロン系顔料、インドフェノール系顔料、シアニン系顔料、ジオキサジン系顔料及びこれらの混合物
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（高分子）等が挙げられ、これらの１種又は２種以上の混合使用が可能である。
色素とバインダー樹脂の比率は、１：９９〜９０：１０（重量比）が好ましい。色素が１％未満だと、カラーフィルタが周囲光を充分にカットできなくなり、９０％を超えると膜の特性が悪くなり、接着強度等の機械的強度が低下してもろい膜となる。より好ましい色素とバインダー樹脂の比率は、１０：９０〜５０：５０（重量比）である。カラーフィルタの膜厚は、カラーフィルタの機能が損なわれない範囲で任意の範囲とすることができるが、通常は１ｍｍ〜１０ｍｍ、好ましくは１００μｍ〜５００μｍ、より好ましくは１μｍ〜１０μｍである。
なお、カラーフィルタを平面的に分離して配置する場合には、フォトリソグラフィ法が適用できる感光性樹脂をバインダー樹脂として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。
また、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。
カラーフィルタは、通常、色素と樹脂と適当な溶剤とを混合、分散又は可溶化させて液状とし、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所定の基板上に製膜する。なお、ドライフィルムにして所定の基板上に貼り付けるようにしてもよい。カラーフィルタをパターニングする場合には、フォトリソグラフィ法やスクリーン印刷法等で行うのが一般的である。
このようなカラーフィルタは、３原色発光するフルカラー又はマルチカラーの発光装置を作製する際、基本的に１種類の層のみで済むので構成が簡単になって、低コストでの作製が可能になる。
４．基板
基板としては、例として、ガラス板、金属板、セラミックス板、あるいはプラスチック板（ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂等）等を挙げることができる。
また、これらの材料からなる基板は、カラー発光装置内への水分の侵入を避けるために、さらに無機膜を形成したり、フッ素樹脂を塗布したりすることにより、防湿処理や疎水性処理を施してあることが好ましい。
従って、発光媒体への水分の侵入を避けるために、防湿処理や疎水性処理により、基板における含水率及びガス透過係数を小さくすることが好ましい。具体的に、支持基板の含水率を０．０００１重量％以下の値及びガス透過係数を１×１０−１３ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ２・ｓｅｃ．ｃｍＨｇ以下の値とすることがそれぞれ好ましい。
［実施形態１］
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態のカラー発光装置の模式図である。この図において、１００はカラー発光装置、２００は青色成分、緑色成分及び赤色成分を含む青緑赤色光を発光する有機ＥＬ素子、３００は蛍光色素を含む色変換部材、４００はカラーフィルタを示す。また、１２０は青色画素、１４０は緑色画素、１６０は赤色画素を示す。
色変換部材３００は、有機ＥＬ素子が発する光を受けて、青色成分を吸収して緑色成分の蛍光を発し、さらに、緑色成分と赤色成分は透過させる緑色変換部材３４０、及び有機ＥＬ素子が発する光を受けて、青色成分と緑色成分の一方又は両方を吸収して赤色成分の蛍光を発し、さらに、赤色成分は透過させる赤色変換部材３６０を含む。
カラーフィルタ４００は、緑色成分と赤色成分を遮断するが、青色成分は透過させる青色カラーフィルタ４２０、青色成分と赤色成分を遮断するが、緑色成分は透過させる緑色カラーフィルタ４４０、及び青色成分と緑色成分を遮断するが、赤色成分は透過させる赤色カラーフィルタ４６０を含む。
青色画素１２０は、青色カラーフィルタ４２０を含み、緑色画素１４０は、緑色変換部材３４０と緑色カラーフィルタ４４０を含み、赤色画素１６０は、赤色変換部材３６０と赤色カラーフィルタ４６０を含む。
次に動作について説明する。
有機ＥＬ素子２００から、青色成分（Ｂ）、緑色成分（Ｇ）及び赤色成分（Ｒ）を含む青緑赤色光が発光する。
青色画素１２０では、青色成分、緑色成分及び赤色成分が色変換部材３００をそのまま透過し、青色カラーフィルタ４２０が緑色成分と赤色成分を遮断する。従って、青色カラーフィルタ４２０からは青色光だけが発する。
緑色画素１４０では、緑色変換部材３４０が青色成分を吸収して緑色成分の蛍光を発する。緑色変換部材３４０は、緑色成分と赤色成分はそのまま透過させる。次に、緑色カラーフィルタ４４０が、赤色成分と、緑色変換部材３４０で変換しきれないで透過した青色成分を遮断する。従って、緑色カラーフィルタ４４０からは緑色光だけが発する。
赤色画素１６０では、赤色変換部材３６０が青色成分と緑色成分の一方又は両方を吸収して赤色成分の蛍光を発する。赤色変換部材３６０は、赤色成分はそのまま透過させる。次に、赤色カラーフィルタ４６０が、赤色変換部材３６０で変換しきれないで透過した青色成分と緑色成分を遮断する。従って、赤色カラーフィルタ４６０からは赤色光だけが発する。
このように、各色カラーフィルタ４２０，４４０，４６０が不要な色成分を遮断するので、色再現性が良くなる。
尚、カラー表示素子には、上取り出しタイプと、下取り出しタイプがある。下取り出しタイプのカラー表示素子では、基板、カラーフィルタ４００、色変換部材３００及び有機ＥＬ素子２００がこの順に配置されていて、基板側から光を取り出す。上取り出しタイプのカラー表示素子では、基板、有機ＥＬ素子２００、色変換部材３００及びカラーフィルタ４００の順に配置されていて、基板と反対側から光を取り出す。
尚、この実施形態では、有機ＥＬ素子は各画素に共通な一部材として記載したが、各画素毎に分離して形成しても良い。
［実施形態２］シミュレーション
さらに、図１に示すカラー発光装置における、１１種類の有機ＥＬ素子の、発光スペクトルと、ホワイトバランス（白色表示の場合の赤、緑、青色の発光強度のバランス）をシミュレーションにより求めた。
（シミュレーション方法）
ここで用いたシミュレーション方法は、図１に示すカラー発光装置において、実際に測定しないで、カラーフィルタから取り出される発光スペクトルを求める方法で、本発明者が見出したものである。このシミュレーション方法は、色変換部材の発光スペクトルが有機ＥＬ素子の発光スペクトルによらず、色変換部材の発光に寄与する有効フォトン数に依存することを実験的に見出したことに基づく。詳細は、特願２０００−３６０１８７に記載されている。
この方法によれば、カラーフィルタから取り出される光の発光スペクトルＷＬ（λ）は以下の式から求められる。
ＷＬ（λ）＝｛ｗ（λ）・１０−Ａｂｓ（λ）＋ｌｕ（λ）・Ｆ／Ｆ０｝・ＴＣＦ（λ）
Ｆ／Ｆ０＝｛∫λ・ｗ（λ）・ＥＸ（λ）ｄλ｝／｛∫λ・ｅｌ（λ）・ＥＸ（λ）ｄλ｝
ここで、Ｆ０は、有機ＥＬ素子として基準光源を用いた場合の、色変換部材の発光に寄与する有効フォトン数を表し、
Ｆは、有機ＥＬ素子として基準光源以外の光源を用いた場合の、色変換部材の発光に寄与する有効フォトン数を表し、
λは、波長を表し、
ｗ（λ）は、基準光源以外の光源の規格化発光スペクトルを表し、
Ａｂｓ（λ）は、色変換部材の吸収スペクトルを表し、
ｌｕ（λ）は、基準光源を用いた場合の、色変換部材からの正味の発光スペクトルを、基準光源の発光スペクトルで規格化した規格化スペクトルを表し、
ＥＸ（λ）は、色変換部材の励起スペクトルを表し、
ｅｌ（λ）は、基準光源の発光スペクトルを規格化したスペクトルを表し、
ＴＣＦ（λ）は、カラーフィルタの透過率スペクトルを表す。
さらに、カラー発光装置の輝度Ｌは以下の式から求められる。
Ｌ＝Ｌ０・η
η＝｛∫ＷＬ（λ）・ｙ（λ）ｄλ｝／｛∫ｅｌ（λ）・ｙ（λ）ｄλ｝
ここで、ηは、輝度変換効率を表し、
Ｌ０は、基準光源の輝度を表し、
ｙ（λ）は、ＣＩＥ１９３１のＸＹＺ表色系における等色関数のｙ￣（λ）を表す。
さらに、カラー発光装置のＣＩＥ色度座標（Ｘ，Ｙ）は以下の式から求められる。
Ｘ＝｛∫ＷＬ（λ）・ｘ（λ）ｄλ｝／｛∫ＷＬ（λ）・ｘ（λ）ｄλ＋∫ＷＬ（λ）・ｙ（λ）ｄλ＋∫ＷＬ（λ）・ｚ（λ）ｄλ｝
Ｙ＝｛∫ＷＬ（λ）・ｙ（λ）ｄλ｝／（∫ＷＬ（λ）・ｘ（λ）ｄλ＋∫ＷＬ（λ）・ｙ（λ）ｄλ＋∫ＷＬ（λ）・ｚ（λ）ｄλ｝
ここで、ｘ（λ）及びｚ（λ）は、ＣＩＥ１９３１のＸＹＺ表色系における等色関数のｘ￣（λ）及びｚ￣（λ）を表す。
さらに、カラー発光装置において、三原色の画素の組み合せによるホワイト点のＣＩＥ色度座標（Ｘｈ，Ｙｈ）は以下の式から求められる。
まず、上記の式から、輝度ＬＲ、ＬＧ及びＬＢをそれぞれ求め、さらに、色度座標（Ｒｘ，Ｒｙ）、（Ｇｘ，Ｇｙ）及び（Ｂｘ，Ｂｙ）をそれぞれ求め、これら輝度及び色度座標から、下記の式により、ホワイト点の色度座標（Ｘｈ，Ｙｈ）を求める。
Ｘｈ＝｛ＬＲ・Ｒｘ／Ｒｙ＋ＬＧ・Ｇｘ／Ｇｙ＋ＬＢ・Ｂｘ／Ｂｙ｝／｛ＬＲ／Ｒｙ＋ＬＧ／Ｇｙ＋ＬＢ／Ｂｙ｝
Ｙｈ＝｛ＬＲ＋ＬＧ＋ＬＢ｝／｛ＬＲ／Ｒｙ＋ＬＧ／Ｇｙ＋ＬＢ／Ｂｙ｝
（シミュレーション結果）
まず、表１に、有機ＥＬ素子である試料１〜１１の組成を示す。
表１の左端欄に示すように、有機ＥＬ素子は、試料１〜３の素子Ａ型と、試料４〜７の素子Ｂ型と、試料８〜１１の素子Ｃ型とに分けられる。
素子Ａ〜Ｃ型の素子は、その構成が陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子注入層／陰極であり、発光層は、以下に示すように、ホスト材料と各種のドーパントよりなっている。
素子Ａ型の試料１〜３においては、発光層が、ホスト材料／黄色発光のドーパントの混合であり、その比率は、４０／０、４０／０．０４及び４０／０．１４（重量比）である。
また、素子Ｂ型の試料４〜７においては、発光層が、ホスト材料／青色発光のドーパント／黄色発光のドーパントの混合であり、その比率は、４０／１／０．０４、４０／１／０．０８、３０／０．９／０．０６、及び、３０／１．５／０．１（重量比）である。
また、素子Ｃ型の試料８〜１１においては、発光層が、ホスト材料／青色発光の別種のドーパント／橙色発光のドーパントの混合であり、その比率は、４０／１／０、４０／１／０．１、４０／１／０．１５、及び、４０／１／０．２（重量比）である。
さらに、試料１〜１１の有機ＥＬ素子を白色表示させた場合のＣＩＥ色度座標等の、前記のシミュレーション方法により求めた結果を表１に示す。
2003043382.tif 000016
次に、表１に示したシミュレーション結果に基づいて、図２（Ａ）〜（Ｄ）に、試料１〜１１の有機ＥＬ素子から発せられる光の発光スペクトルを曲線Ｉ１〜Ｉ１１、で示す。これらの図に示されるグラフの縦軸は発光強度を横軸は波長（ｎｍ）を表す。
これら試料のうち試料１だけが、曲線Ｉ１のように青色成分の波長領域だけの単一ピークの発光スペクトルを有している。
尚、ここでピークとは、発光スペクトルの曲線の極大点をいう。
一方、残りの試料２〜１１は、曲線Ｉ２〜Ｉ１１のように青色成分と青色成分以外の波長領域とにそれぞれピークを有する発光スペクトルを示している。
即ち、試料２〜８は、曲線Ｉ２〜Ｉ８に示すように、青色成分と緑色成分の波長領域に発光スペクトルのピークをそれぞれ有している。また、試料９〜１１は、曲線Ｉ９〜Ｉ１１に示すように、青色成分、緑色成分及び赤色成分の波長領域に発光スペクトルのピークをそれぞれ有している。
尚、青色成分とは、波長４３０〜４９０ｎｍの範囲内の可視光線をいう。また、緑色成分とは、波長４９０〜５９０ｎｍの範囲内の可視光線をいう。また、赤色成分とは、波長５９０〜８１０ｎｍの範囲内の可視光線をいう。
また、図３に、シミュレーションに用いた赤色変換部材及び緑色変換部材の励起スペクトルを示す。この励起スペクトルは、蛍光材料を分光器により波長３８０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲でスキャンして測定したスペクトル強度Ｉ（λ）を、分光器の光源の発光スペクトル強度Ｌ（λ）で除して求めたものである。
図３のグラフでは、グラフの左縦軸は緑色変換部材の励起強度を表し、右縦軸は赤色変換部材の励起強度を表し、横軸は波長（ｎｍ）を表す。曲線ＩＩＲは、青色成分と緑色成分の一方又は両方を赤色成分に変換する赤色変換部材の励起スペクトルを示す。曲線ＩＩＲに示すように、赤色変換部材の励起スペクトルは、４００ｎｍ後半と、５００ｎｍの前半に励起強度のピークを有している。
また、曲線ＩＩＧは、青色成分を緑色成分に変換する緑色変換部材の励起スペクトルを示す。曲線ＩＩＧに示すように、緑色変換部材の励起スペクトルは、４００ｎｍ後半に励起強度のピークを有しており、５００ｎｍ付近から長波長側では、ほとんど励起強度が測定されていない。
図４は、各色カラーフィルタの透過スペクトルを示す。このグラフの縦軸は透過率を表し、横軸は波長（ｎｍ）を表す。ＢＣＦは青色カラーフィルタを、ＧＣＦは緑色カラーフィルタを、ＲＣＦは赤色カラーフィルタを表す。
次に、図５を参照して、上記の試料を用いた有機ＥＬ素子と、上記の励起スペクトルの赤色変換部材と緑色変換部材を用いたカラー発光装置における、カラーフィルタから取り出される発光スペクトルについて説明する。
まず、比較例として、図５（Ａ）のグラフに、試料１を用いた場合の青、緑及び赤色画素の発光スペクトルを示す。グラフの縦軸は発光強度を表し横軸は波長（ｎｍ）を表す。グラフ中の曲線Ｉ１は、上述したように、青色成分だけを含む、試料１の有機ＥＬ素子の発光スペクトルである。
グラフ中の曲線ＩＩＩＢ、曲線ＩＩＩＧ及び曲線ＩＩＩＲは、それぞれ青色、緑色及び赤色の画素を均一な駆動電圧で発光させた場合の、カラーフィルタから取り出される発光スペクトルを示している。図５（Ａ）のグラフに示すように、曲線ＩＩＩＢの示すピーク強度に比べて、曲線ＩＩＩＧ及び曲線ＩＩＩＲの示すピーク強度が著しく低くなっている。このため、このカラー発光装置は、白色表示時の発光が青みを帯びており、ホワイトバランスが崩れていることが分かる。
このように、ＥＬ素子の発光スペクトルが青色成分だけでは、良好なホワイトバランスを得ることが困難である。
次に、本発明の好適例として、図５（Ｂ）のグラフに、試料４を用いた場合の青、緑及び赤色画素の発光スペクトルを示す。グラフの縦軸は発光強度を表し、横軸は波長（ｎｍ）を表す。グラフ中の曲線Ｉ４は、上述したように、青色成分と緑色成分を含む、試料４の有機ＥＬ素子の発光スペクトルである。
グラフ中の曲線ＩＶＢ、曲線ＩＶＧ及び曲線ＩＶＲは、それぞれ青色、緑色及び赤色の画素を均一な駆動電圧で発光させた場合の、カラーフィルタから取り出される発光スペクトルを示している。図５（Ｂ）のグラフに示すように、曲線ＩＶＢ、曲線ＩＶＧ及び曲線ＩＶＲの示すピークどうしの強度差が、上述の比較例よりも小さくなっている。このため、このカラー発光装置は、白色表示の際に良好なホワイトバランスを確保することができる。
さらに、本発明の好適例として、図５（Ｃ）のグラフに、試料９を用いた場合の青、緑及び赤色画素の発光スペクトルを示す。グラフの縦軸は発光強度を表し、横軸は波長（ｎｍ）を表す。グラフ中の曲線Ｉ９は、上述したように、青色成分と緑色成分を含む、試料９の有機ＥＬ素子の発光スペクトルである。
グラフ中の曲線ＶＢ、曲線ＶＧ及び曲線ＶＲは、それぞれ青色、緑色及び赤色の画素を均一な駆動電圧で発光させた場合の、カラーフィルタから取り出される発光スペクトルを示している。図５（Ｃ）のグラフに示すように、曲線ＶＢ、曲線ＶＧ及び曲線ＶＲの示すピークどうしの強度差が、上述の比較例よりも小さくなっている。このため、このカラー発光装置は、白色表示の際に良好なホワイトバランスを確保することができる。
このように、有機ＥＬ素子の発光スペクトルが青色成分と青色以外の色成分の波長領域とにそれぞれピークを有していれば、良好なホワイトバランスが得られることが分かった。
産業上の利用可能性
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、改善された三原色発光が可能なカラー発光装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明によるカラー発光装置の一実施形態を示す模式図である。
図２（Ａ）は、試料１〜３の有機ＥＬ素子の発光スペクトルを示すグラフである。
図２（Ｂ）は、試料４，５の有機ＥＬ素子の発光スペクトルを示すグラフである。
図２（Ｃ）は、試料６，７の有機ＥＬ素子の発光スペクトルを示すグラフである。
図２（Ｄ）は、試料８，９の有機ＥＬ素子の発光スペクトルを示すグラフである。
図２（Ｅ）は、試料１０，１１の有機ＥＬ素子の発光スペクトルを示すグラフである。
図３は、赤色変換部材及び緑色変換部材の励起スペクトルを示すグラフである。
図４は、各色カラーフィルタの透過スペクトルを示すグラフである。
図５（Ａ）は、青色成分だけを含む光を発する有機ＥＬ素子を用いた場合の、青、緑及び赤色画素の発光スペクトルを示すグラフである。
図５（Ｂ）は、青色成分及び緑色成分を含む光を発する有機ＥＬ素子を用いた場合の、青、緑及び赤色画素の発光スペクトルを示すグラフである。
図５（Ｃ）は、青色成分、緑色成分及び赤色成分を含む光を発する有機ＥＬ素子を用いた場合の、青、緑及び赤色画素の発光スペクトルを示すグラフである。
図６は、従来のカラー発光装置の模式図である。
【図１】
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【図２（Ａ）】
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【図２（Ｂ）】
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【図２（Ｃ）】
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【図２（Ｄ）】
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【図２（Ｅ）】
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【図３】
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【図４】
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【図５（Ａ）】
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【図５（Ｂ）】
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【図５（Ｃ）】
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【図６】
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【国際調査報告】
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