(57)【要約】下部電極と上部電極とその間の有機ＥＬ層からなる有機ＥＬ素子と、該有機ＥＬ素子からの発光を吸収して色変換する色変換フィルター層とを有する有機ＥＬディスプレイにおいて、該色変換フィルター層と該有機ＥＬ素子の間に該有機ＥＬ素子の発光色のみを透過するカラーフィルター機能を有する層を設けることにより、蛍光灯や太陽光の照明下でのコントラスト比が高く、良好な表示品質を有する有機ＥＬディスプレイを提供する。
2003101155.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部電極と上部電極とその間の有機ＥＬ層からなる有機ＥＬ素子と、該有機ＥＬ素子からの発光を吸収して色変換する色変換フィルター層とを有する有機ＥＬディスプレイにおいて、該色変換フィルター層と該有機ＥＬ素子の間に該有機ＥＬ素子の発光色のみを透過するカラーフィルター機能を有する層が設けられていることを特徴とする有機ＥＬディスプレイ。
【請求項２】
前記カラーフィルター機能を有する層が、該色変換フィルター層と該有機ＥＬ素子の間に形成される保護層であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の有機ＥＬディスプレイ。
【請求項３】
前記カラーフィルター機能を有する層が、該色変換フィルター層と該有機ＥＬ素子の間に形成されるパッシベーション層であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の有機ＥＬディスプレイ。
【請求項４】
前記カラーフィルター機能を有する層が、該色変換フィルター層と該有機ＥＬ素子の間に形成される充填剤層であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の有機ＥＬディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、有機ＥＬディスプレイの構成に関するもので、特に有機ＥＬディスプレイのコントラストの改善に関する。
背景技術
近年、有機エレクトロルミネッセンス素子（以下有機ＥＬ素子）において、有機ＥＬ素子と蛍光変換材料を膜状に加工した色変換層とを組み合わせて、ＥＬ素子の発光色と異なる色を得る方法が提案されている（例えば、後記の特許文献１および２参照）。
フルカラーディスプレイを構成する際に所望のスペクトルを得る方法としての色変換方式は、（１）３原色発光方式と比較して発光色に関する束縛が少ないため、より高効率高輝度の発光素子構成を使用することができ、その結果として効率の向上およびパターニングの高精細化が容易である、（２）白色発光＋カラーフィルター方式と比較してフィルターによって捨てる光が少なく効率が上げやすい、という利点をもつ。
青色発光の有機発光素子を用いた色変換方式においては、青色光を緑色光および赤色光に波長変換している（例えば、後記の特許文献１，３および４参照）。このような蛍光色素を含む発光波長変換膜を高精細にパターニングすれば、発光体の近紫外光ないし可視光のような弱いエネルギー線を用いてもフルカラーの発光型ディスプレイが構築できる。
通常は、色変換方式に用いる蛍光変換材料として、可視光により蛍光を発する材料が用いられている。しかし、このような材料は、有機ＥＬ素子からの光以外の光にも反応するため、例えば蛍光灯や太陽光の照明下では発光素子（画素）が点灯しているかどうかの視認性が低下する。すなわち、通常の使用環境下では発光素子の非点灯時にも色変換層が励起され、点灯時と非点灯時の明るさの比が低下するのを免れず、このため、明所でのコントラスト比が低下し、表示品質が低下するという問題が生じる。
この問題に対しては、外部から色変換層への光の浸入を遮断するコントラスト改善層、すなわちカラーフィルター層を挿入することで改善が図られている（例えば、後記の特許文献５および６参照）。このカラーフィルター層は、色変換層が発する発光色のみを透過するフィルター層である。しかし、このような構成にしても、コントラストを改善するためのカラーフィルター層と色変換層を透過して下部メタル電極に到達し、メタル電極表面で反射されて外部に反射光として取り出される光が存在し、この反射光がコントラスト比を依然として悪くしているという問題は解決されていない。
［特許文献１］
特開平３−１５２８７９号公報
［特許文献２］
特開平５−２５８８６０号公報
［特許文献３］
特開平８−２８６０３３号公報
［特許文献４］
特開平９−２０８９４４号公報
［特許文献５］
特許第２８３８０６４号公報
［特許文献６］
特開２０００−３７８６号公報
発明の開示
本発明者らは、上記のようなコントラスト比の低下に対して以下に説明する手段を用いることで改善が図られることを見出した。すなわち、下部電極と上部電極とその間の有機ＥＬ層からなる有機ＥＬ素子と、この有機ＥＬ素子からの発光を吸収して蛍光変換する色変換フィルター層を有する有機ＥＬディスプレイにおいて、該色変換フィルター層と有機ＥＬ素子の間に有機ＥＬ素子の発光色のみを透過するカラーフィルター機能を有する層を設ける構成とした。
発明を実施するための最良の形態
以下に本発明の実施の形態を説明する。
１．有機ＥＬ素子
有機ＥＬ素子には、下記のような層構成からなるものが採用される（明瞭性のため、両電極を含めて示す）。
（１）陽極／有機ＥＬ発光層／陰極
（２）陽極／正孔注入層／有機ＥＬ発光層／陰極
（３）陽極／有機ＥＬ発光層／電子注入層／陰極
（４）陽極／正孔注入層／有機ＥＬ発光層／電子注入層／陰極
（５）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／有機ＥＬ発光層／電子注入層／陰極
本実施形態の色変換方式では、上記の層構成において、下部陽極が形成されている基板と反対方向に光を取り出すトップエミッション方式では、陰極は該有機ＥＬ発光層の発する光の波長域において透明であることが必要で、この透明陰極を通して光を発する。
透明な陰極としては、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、カリウム、カルシウム、マグネシウム、ストロンチウム等のアルカリ土類金属、またはこれらのフッ化物等からなる電子注入性の金属、その他の金属との合金や化合物の極薄膜（１０ｎｍ以下）を用いて電子注入性を付与し、その上に、ＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明導電膜を形成する構成とすることが好ましい。
下部陽極には、ホール注入性を向上させるために仕事関数の大きい材料が用いられる。そのような材料として、ＩＴＯまたはＩＺＯのような透明導電性酸化物を用いることができる。また、有機ＥＬ発光層からの発光を透明陰極側から取り出すために、下部陽極が有機ＥＬ発光層からの光を反射することが好ましい。下部陽極に対する反射性の付与は、例えば透明導電性酸化物の下に反射性金属層（例えばＡｌなど）を設けることにより実現することができる。
下部陽極が形成されている基板の方向に光を取り出すボトムエミッション方式では下部の陽極が透明であることが必須である。この場合には、透明導電性酸化物のみを用いて下部陽極を形成することが好ましい。
ボトムエミッション方式における上部陰極は、有機ＥＬ発光層からの発光を反射させるために反射性を有することが求められる。上部陰極は、前述の電子注入性の金属、合金または化合物のような材料で形成することができる。あるいはまた、それら材料の上に反射性金属層を設けて反射性を向上させてもよい。
上記有機発光層（上記の層構成のうち両電極を除く部分）の各層の材料としては、公知のものが使用される。例えば、有機ＥＬ発光層として青色から青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などの蛍光増白剤、金属キレート化オキソニウム化合物、スチリルベンゼン系化合物、芳香族ジメチリディン系化合物などが好ましく使用される。
２．色変換フィルター層
本発明の色変換方式有機ＥＬディスプレイにおいては、赤色変換フィルター層、緑色変換フィルター層、青色変換フィルター層がそれぞれ所定のパターンを有して形成される。
赤色変換フィルター層は、有機ＥＬ発光素子から発せられる光を赤色に変換するための蛍光色素をマトリクス樹脂中に分散させた赤色変換層７Ｒを含む。該赤色変換層から出射される赤色光の色純度を向上させるために赤色色素を含む赤色カラーフィルター層６Ｒを積層してもよい。本発明において、「色変換フィルター層」とは、色変換層とカラーフィルター層との総称である。
緑色変換フィルター層は、有機ＥＬ発光素子から発せられる光を緑色に変換するための蛍光色素をマトリクス樹脂中に分散させた緑色変換層７Ｇを含む。該緑色変換層から出射される緑色光の色純度を向上させるために緑色色素を含む緑色カラーフィルター層６Ｇを積層してもよい。また、有機ＥＬ発光素子から発せられる光が緑色成分を充分に含む場合には、緑色変換フィルター層を緑色フィルター層６Ｇのみで構成してもよい。
青色領域の光に関しては、有機発光素子の光を蛍光色素を用いて変換させて出力させてもよいが、しかしより好ましくは有機発光素子の光を単なる青色フィルター６Ｂに通して出力させる。すなわち、青色変換フィルター層を、青色色素を含む青色フィルター層のみから構成することが好ましい。
１）有機蛍光色素
本発明において、有機ＥＬ素子から発する青色から青緑色領域の光を吸収して、赤色領域の蛍光を発する赤色変換層７Ｒに用いる有機蛍光色素として、例えばローダミンＢ、ローダミン６Ｇ、ローダミン３Ｂ、ローダミン１０１、ローダミン１１０、スルホローダミン、ベーシックバイオレット１１、ベーシックレッド２などのローダミン系色素、シアニン系色素、１−エチル−２−［４−（ｐ−ジメチルアミノフェニル）−１，３−ブタジエニル］−ピリジウム−パークロレート（ピリジン１）などのピリジン系色素、あるいはオキサジン系色素などを用いることができる。さらに、各種染料（直接染料、酸性染料、塩基性染料、分散染料など）も蛍光性があれば使用することができる。
緑色変換層７Ｇに用いるための、有機ＥＬ素子から発する青色ないし青緑色領域の光を吸収して、緑色領域の蛍光を発する蛍光色素としては、例えば３−（２’−ベンゾチアゾリル）−７−ジエチルアミノクマリン（クマリン６）、３−（２’−ベンゾイミダゾリル）−７−Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノクマリン（クマリン７）、３−（２’−Ｎ−メチルベンゾイミダゾリル）−７−Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノクマリン（クマリン３０）、２，３，５，６−１Ｈ，４Ｈ−テトラヒドロ−８−トリフルオロメチルキノリジン（９，９ａ，１−ｇｈ）クマリン（クマリン１５３）などのクマリン系色素、あるいはクマリン色素系染料であるベーシックイエロー５１、さらにはソルベントイエロー１１、ソルベントイエロー１１６などのナフタルイミド系色素などを用いることができる。緑色変換層においても、各種染料（直接染料、酸性染料、塩基性染料、分散染料など）も蛍光性があれば同様に使用することができる。
２）マトリクス樹脂
本発明の色変換フィルター層に用いられるマトリクス樹脂は、光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂を、光および／または熱処理して、ラジカル種やイオン種を発生させて重合または架橋させ、不溶不融化させたものである。
マトリクス樹脂に分散した有機蛍光色素材料からなる色変換層の厚さは５〜１５μｍ必要で、好ましくは１０μｍ程度が最適である。
３）カラーフィルター層
前述のように、色変換層だけでは十分な色純度が得られない場合は、色変換フィルター層をカラーフィルター層７と上記色変換層６との積層体とする。なお、本発明の実施の形態では、有機ＥＬ素子の発光が青〜青緑色であるため、青色画素に対しては、青色のカラーフィルターのみが形成される。
赤と緑のカラーフィルター層の厚さは１〜１．５μｍが好ましい。青色フィルターは、色変換層が必要ないので、フィルター層の厚さを１０μｍ程度に厚くし、３色の色変換フィルターの厚さが同程度になるようにし、極端な凹凸が生じないような構造にした。
３．保護層
色変換フィルター層を覆う保護層８は、色変換フィルター層の機能を損なうことなく形成でき、且つ、高い弾力性を有すればよい。
また、保護層８のベースとなる成分は、１００℃以上のＴｇを有し、鉛筆硬度で２Ｈ以上の表面硬度を有し、色変換層上に平滑に塗膜を形成でき，色変換フィルター層の機能を低下させない材料であれば良い。そのような材料は、例えば、イミド変性シリコーン樹脂（特開平５−１３４１１２号公報、特開平７−２１８７１７号公報、特開平７−３０６３１１号公報等）、無機金属化合物（ＴｉＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２等）をアクリル、ポリイミド、シリコーン樹脂等中に分散したもの（特開平５−１１９３０６号公報、特開平７−１０４１１４号公報等）、紫外線硬化型樹脂としてエポキシ変性アクリレート樹脂（特開平７−４８４２４）、アクリレートモノマー／オリゴマー／ポリマーの反応性ビニル基を有する樹脂、レジスト樹脂（特開平６−３００９１０号公報、特開平７−１２８５１９号公報、特開平８−２７９３９４号公報、特開平９−３３０７９３号公報等）、無機化合物のゾル−ゲル法（月刊ディスプレイ１９９７年、３巻、７号に記載、特開平８−２７９３４号公報等）、フッ素系樹脂（特開平５−３６４７５号公報、特開平９−３３０７９３号公報等）等の光硬化型樹脂および／または熱硬化型樹脂を含む。保護層のベースとなる成分は、０．３ＭＰａ以上のヤング率を有することが好ましい。
本発明の有機ＥＬ素子の発光が青〜青緑であるため、保護層８に対して有機ＥＬ素子の発光のみを透過させるフィルター機能を付与するためには、シアン系色素またはシアン系顔料を適量含有させればよい。該色素または顔料の含有量は、４５０ｎｍ〜５１０ｎｍの波長において８０〜９０％の透過率があり、６００ｎｍ付近で２０〜３０％の透過率になるように調整することが好ましい。適切な含有量は、用いられる具体的な材料により異なるが、０．１質量％から３質量％が適量である。
シアン系色素としては、シアニン系、アゾメチン系、トリフェニルメタン系色素などを用いることができる。また、シアン系顔料としては、Ｈｅｌｉｏｇｅｎ（登録商標）Ｂｌｕｅ  Ｄ−７５６５（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  １６）、またはＨｅｌｉｏｇｅｎ（登録商標）Ｂｌｕｅ  Ｌ６７００Ｆ（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  １５：６）、Ｈｅｌｉｏｇｅｎ（登録商標）Ｂｌｕｅ  Ｄ  ７０７２  Ｄ（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  １５：３）、Ｈｅｌｉｏｇｅｎ（登録商標）Ｂｌｕｅ  Ｄ  ６９００  Ｄ（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  １５：１）、Ｈｅｌｉｏｇｅｎ（登録商標）Ｂｌｕｅ  Ｄ  ６８７０  Ｄ（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  １５：２）、あるいはＨｅｌｉｏｇｅｎ（登録商標）Ｂｌｕｅ  Ｄ  ７１００  Ｄ（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  １５：４）などがある。
色変換フィルター層を通過して保護層８に入射する光は、該シアン系色素により黄緑色〜赤色の成分が吸収される。したがって、視感度の高い黄緑色成分が下部電極に到達せず、その分反射光が減少するのでコントラストを向上させることが可能となる。
保護層８の厚さは、１〜１０μｍ程度が可能であるが、キャスティングやスピンコートなどの手法で形成することから３〜５μｍが適当である。
４．パッシベーション層
有機ＥＬ素子上のパッシベーション層９として、電気絶縁性を有し、水分や低分子成分に対するバリア性を有し、好ましくは鉛筆硬度で２Ｈ以上の膜硬度を有する材料を用いる。
例えば、ＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＮｘＯｙ、ＡｌＯｘ、ＴｉＯｘ、ＴａＯｘ、ＺｎＯｘ等の無機酸化物、無機窒化物等が使用できる。該パッシベーション層９の形成方法としては特に制約はなく、スパッタ法、ＣＶＤ法、真空蒸着法等で形成できる。有機ＥＬ素子に直接悪影響がなければディップ法等の慣用の手法でも形成できる。
パッシベーション層９に対して有機ＥＬ素子の発光のみを透過させるフィルター機能を付与するためには、酸化物層や窒化物層形成時に遷移金属を少量ドープしてやればよい。例えばＡｌＯｘの場合、ＣｏやＭｎをドープし、６００ｎｍ付近の領域に吸収を持つようにする。遷移金属のドープ量は、パッシベーション層が４５０ｎｍ〜５１０ｎｍの波長において８０〜９０％の透過率を有し、かつ６００ｎｍ付近で２０〜３０％の透過率を有するように調整すればよい。ドープ量は、０．１原子％から３．０原子％が適当である。
パッシベーション層は単層でも良いが、複数の層が積層されたものではその効果がより大きい。積層されたパッシベーション層の厚さは、０．１〜５μｍが好ましい。
５．充填剤層
トップエミッション構造の場合、色変換フィルター層が形成されている基板と、有機ＥＬ素子が形成されている基板を位置合わせをして貼り合せ、ディスプレイを構成するが、この際、両基板の間には、充填剤層１０が設けられる。充填剤としては、ＳｉＯｘ、ＳｉＯｘＮｙ、ＡｌＮｘ、ＳｉＡｌＯｘＮｙ、およびＴｉＯｘのような無機材料、ならびに、アクリル樹脂、シリコーンゲルおよびシリコーンゴムのような有機材料を用いることができる。
この充填剤層１０は接着剤の場合もありうる。用いることができる接着剤は、天然ゴム、ＩＲ、ＳＢＲもしくはＮＢＲ等のゴム系接着剤、アクリル系接着剤、シリコーン系接着剤などを含む。中でも、貼り付け後の再剥離防止の観点から、架橋度の高いアクリル系粘着剤を用いることが好ましい。
充填剤層１０に対して有機ＥＬ素子の発光のみを透過させるフィルター機能を付与するためには、シアン系色素またはシアン系顔料を適量含有させればよい。該色素または顔料の適当な含量は、充填剤層が４５０ｎｍ〜５１０ｎｍの波長において８０〜９０％の透過率を有し、６００ｎｍ付近で２０〜３０％の透過率を有するように調整される。含量は、用いられる具体的な材料により異なるが、０．１質量％から３質量％が適当である。用いることができるシアン系色素またはシアン系顔料は、保護層において記載したものと同様である。
６．有機ＥＬディスプレイ
本発明の第１の好ましい態様は、図１に示すトップエミッション方式の有機ＥＬディスプレイである。
ＴＦＴ基板１の上に、下部陽極２、有機発光層３および上部透明陰極４からなる有機ＥＬ素子が形成される。一方、透明基板１２の上に、所望される色変換フィルター層を形成する。図１においては、青色、緑色および赤色の色変換フィルター層が形成されており、青色変換フィルター層は青色カラーフィルター層６Ｂから構成され、および緑色および赤色変換フィルター層は、それぞれカラーフィルター層６Ｇおよび６Ｒと色変換層７Ｇおよび７Ｒとの積層体で構成されている。また、各色変換フィルター層の間にはブラックマスク１３が形成されている。次に、それら色変換フィルター層およびブラックマスク上に保護層８を形成し、さらに上記の層を覆うようにパッシベーション層９を形成して、色変換フィルターが得られる。次に有機ＥＬ素子と色変換フィルターとを、それらの間に充填剤層１０を形成しながら位置合わせをして貼り合わせ、最後に周辺部分を封止樹脂１１を用いて封止して、有機ＥＬディスプレイが得られる。
本実施態様の有機ＥＬディスプレイにおいて、保護層８、パッシベーション層９または充填剤層１０のうちの１つが、有機ＥＬ素子からの発光色を透過するカラーフィルター機能を有してもよい。あるいはまた、２つ以上のそれらの層がカラーフィルター機能を有してもよい。２つ以上の層がカラーフィルター機能を有する場合、それら層全体として４５０ｎｍ〜５１０ｎｍの波長における８０〜９０％の透過率、および６００ｎｍ付近における２０〜３０％の透過率を有するように調整することが好ましい。２つ以上の層にカラーフィルター機能を有することにより、それらの層のそれぞれにおける色素または顔料の添加量を減少させることができ、それらの層の他の特性に対する悪影響を抑制することが可能となる。あるいはまた、２つ以上の層に別種の色素または顔料を添加して、全体として所望のスペクトルを得るようにしてもよい。
本発明の第２の好ましい態様は、図２に示すボトムエミッション方式の有機ＥＬディスプレイである。
透明基板１２の上に、所望される色変換フィルター層を形成する。本実施態様においても、青色（６Ｂ）、緑色（６Ｇ，７Ｇ）および赤色（６Ｒ，７Ｒ）の色変換フィルター層が形成されており、その構成は第１の態様と同等である。また、各色変換フィルター層の間にはブラックマスク１３が形成されている。次に、それら色変換フィルター層およびブラックマスク上に保護層８を形成し、さらに上記の層を覆うようにパッシベーション層９を形成する。そして、その上に透明電極２１、有機発光層３および上部電極２２からなる有機ＥＬ素子を形成する。ここで、図２はパッシブマトリクス駆動を行うための構成を示しており、透明電極２１および上部電極２２は、互いに直交するラインパターンに形成されている。最後に、充填剤１０、封止樹脂１１および封止基板２３を用いて全体を封止して有機ＥＬディスプレイが得られる。
本実施態様の有機ＥＬディスプレイにおいて、保護層８またはパッシベーション層９のうちのいずれかが、有機ＥＬ素子からの発光色を透過するカラーフィルター機能を有してもよい。あるいはまた、両方の層がカラーフィルター機能を有してもよい。両方の層がカラーフィルター機能を有する場合、それら層全体として４５０ｎｍ〜５１０ｎｍの波長における８０〜９０％の透過率、および６００ｎｍ付近における２０〜３０％の透過率を有するように調整することが好ましい。両方の層にカラーフィルター機能を有することにより、それらの層のそれぞれにおける色素または顔料の添加量を減少させることができ、それらの層の他の特性に対する悪影響を抑制することが可能となる。あるいはまた、両方の層に別種の色素または顔料を添加して、全体として所望のスペクトルを得るようにしてもよい。
本発明の有機ＥＬディスプレイは、アクティブマトリクス駆動でもよいし、パッシブマトリクス駆動であってもよい。アクティブマトリクス駆動を行う場合、下部陽極を各発光部毎に分割し、例えば基板上に設けたＴＦＴのソースに接続する構成とすればよい。このとき、上部陰極は一様電極とすることができる。一方、パッシブマトリクス駆動を行う場合には、下部陽極および上部陰極を互いに直交する方向に延びるラインパターンとする構成を取ることができる。
本発明の実施の形態では、有機ＥＬディスプレイ中の他の機能を有する層にカラーフィルター機能を付与する構成を説明したが、フィルター機能のみを有する層を別個に形成してもよい。該フィルター機能のみを有する層は、少なくとも各色の色変換フィルター層に対応する位置に設けられ、あるいはまた基板全面に設けてもよい。該フィルター機能のみを有する層のベース樹脂は、色変換フィルター層のマトリクス樹脂のように光硬化型または光熱併用硬化型樹脂であってもよいし、保護層に用いられる各種の樹脂であってもよい。このベース樹脂に対して、前述のシアン系色素を添加して、４５０ｎｍ〜５１０ｎｍの波長における８０〜９０％の透過率、および６００ｎｍ付近における２０〜３０％の透過率を有するように調整することにより、フィルター機能のみを有する層を形成することができる。
以下に本発明の実施例を図を参照して説明する。
（実施例１）
図１に示すように、ガラス基板１にボトムゲート型のＴＦＴを形成し、下部陽極２がＴＦＴのソースに接続されている構成とした。
陽極２は、ＴＦＴ上の絶縁膜（不図示）に形成されたコンタクトホール（不図示）を介してソースに接続されているＡｌが下部に形成され、その上部表面にＩＺＯ（ＩｎＺｎＯ）が形成されている。
Ａｌ膜は、発光層からの発光を反射してトップから効率よく光を放出することと、電気抵抗低減のために設ける。Ａｌ膜の厚さは３００ｎｍとした。上部のＩＺＯは、仕事関数が高く、効率よくホールを注入するために設ける。ＩＺＯの厚さは２００ｎｍとした。
前記下部陽極２を形成した基板１を抵抗加熱蒸着装置内に装着し、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、電子注入層を真空を破らずに順次成膜して有機ＥＬ素子を形成した。
成膜に際して真空槽内圧を１×１０−４Ｐａまで減圧した。正孔注入層は銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を１００ｎｍ積層した。正孔輸送層は４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）を２０ｎｍ積層した。有機ＥＬ発光層は４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）を３０ｎｍ積層した。電子注入層はアルミニウムトリス（８−キノリノラート）（Ａｌｑ）を２０ｎｍ積層した。
この後、メタルマスクを用いて、上部透明陰極４を、真空を破らずに形成した。
上部透明陰極４は、電子注入に必要な仕事関数の小さな金属Ｍｇ／Ａｇを共蒸着法にて膜厚２ｎｍに製膜し、その上にＩＺＯ膜をスパッタリング法で膜厚２００ｎｍに製膜することにより形成した。
一方、透明（ガラス）基板１２上に青色フィルター材料（富士ハントエレクトロニクステクノロジー製：カラーモザイクＣＢ−７００１）をスピンコート法にて塗布後、フォトリソグラフ法によりパターニングを実施し、膜厚１０μｍのラインパターンとした。
同様のカラーフィルター材料系で赤、緑のカラーフィルター層６Ｇおよび６Ｒを上記透明基板１２上にスピンコート法にて塗布後、フォトリソグラフ法によりパターニングを実施し、膜厚１．５μｍのラインパターンとした。
緑色蛍光色素としてクマリン６（０．７重量部）を溶剤のプロピレングリコールモノエチルアセテート（ＰＧＭＥＡ）１２０重量部へ溶解させた。光重合性樹脂の「Ｖ２５９ＰＡ／Ｐ５」（商品名、新日鐵化成工業株式会社）１００重量部を加えて溶解させ、塗布液を得た。この塗布溶液を、透明基板１２上の緑色カラーフィルター層６Ｇ上にスピンコート法を用いて塗布し、フォトリソグラフ法により、パターニングを実施し、膜厚１０μｍのラインパターンとした。
赤色蛍光色素としてクマリン６（０．６重量部）、ローダミン６Ｇ（０．３重量部）、ベーシックバイオレット１１（０．３重量部）を溶剤のプロピレングリコールモノエチルアセテート（ＰＧＭＥＡ）１２０重量部へ溶解させた。光重合性樹脂の「Ｖ２５９ＰＡ／Ｐ５」（商品名、新日鐵化成工業株式会社）１００重量部を加えて溶解させ、塗布液を得た。この塗布溶液を、基板１３の赤色カラーフィルター層６Ｒ上に、スピンコート法を用いて塗布し、フォトリソグラフ法により、パターニングを実施し，膜厚１０μｍのラインパターンとした。
各色の色変換フィルター層の間に、ブラックマスク１３（厚さ１．５μｍ）を形成した。熱伝導率の高いブラックマスクとして、色変換フィルター層壁面に、まず格子状のパターン形成が可能なマスクを用いたスパッタ法にて膜厚５００ｎｍの酸化クロム層を形成した。次いで、同様のマスクを用い、スパッタ法にて、ＳｉＮ膜を、Ｒ，Ｇ，Ｂの各サブピクセルの周辺に、同膜厚になるように形成した。画素のピッチは０．３×０．３ｍｍで、各色のサブピクセルの形状は、０．１×０．３ｍｍである。
色変換フィルター層の上面へ形成される保護層のマトリックス材料は、ＺＰＮ１１００（日本ＺＥＯＮ製）とした。このマトリックス材料に、Ｈｅｌｉｏｇｅｎ（登録商標）Ｂｌｕｅ  Ｄ−７５６５（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  １６）を約３．０質量％含有するように混合分散させ、分散液をスピンコート法にて塗布し、その後、フォトリソグラフ法を用いてパターニングし、色変換層の上部へ形成した。色変換層表面からの厚みは３μｍであった。
別途に、前述の分散液をガラス基板上に膜厚３μｍとなるように塗布し、その透過スペクトルを測定した。波長４７０ｎｍにおける透過度は８０％であり、波長６１０ｎｍにおける透過度は２０％であった。
パッシベーション層９として、スパッタ法にてＳｉＯＮｘ膜を３００ｎｍ堆積させた。
こうして得られた下部陽極２に有機ＥＬ層３と上部透明陰極４を形成したＴＦＴ基板とカラーフィルター層６、色変換層７、保護層８、パッシベーション層９を形成した色変換フィルター基板をＵＶ硬化型の封止樹脂１１で貼り合わせた。このとき、両基板の間の空間にはシリコーンゲル等の材料を充填剤層１０として充填した。
（実施例２）
保護層に顔料Ｈｅｌｉｏｇｅｎ（登録商標）Ｂｌｕｅ  Ｄ−７５６５を添加せず、および１．０原子％のＣｏをドープしたＡｌ２Ｏ３をターゲットとして用いるスパッタ法により厚さ３００ｎｍのパッシベーション層を堆積したことを除いて、実施例１と同様に有機ＥＬディスプレイを作製した。
別途に、前述のターゲットを用いるスパッタ法により、ガラス基板上に膜厚３００ｎｍの層を形成し、その透過スペクトルを測定した。波長４７０ｎｍにおける透過度は８０％であり、波長６００ｎｍにおける透過度は３０％であった。
（実施例３）
保護層に顔料Ｈｅｌｉｏｇｅｎ（登録商標）Ｂｌｕｅ  Ｄ−７５６５を添加せず、および充填剤として３．０質量％のＨｅｌｉｏｇｅｎ（登録商標）Ｂｌｕｅ  Ｄ−７５６５を分散させたシリコーンゲルを用いたことを除いて、実施例１と同様に有機ＥＬディスプレイを作製した。このとき、色変換フィルター層に対応する部位において充填剤層は５．０μｍの膜厚を有した。
別途に、前述の充填剤をガラス基板上に膜厚５．０μｍとなるように塗布し、その透過スペクトルを測定した。波長４７０ｎｍにおける透過度は８０％であり、波長６００ｎｍにおける透過度は２０％であった。
（比較例１）
保護層に顔料Ｈｅｌｉｏｇｅｎ（登録商標）Ｂｌｕｅ  Ｄ−７５６５を添加しなかったことを除いて、実施例１と同様に有機ＥＬディスプレイを作製した。
（評価）
実施例１〜３および比較例１で作製した有機ＥＬディスプレイに関して、ＪＩＳ  Ｚ８５１３の測定法に準拠して、コントラスト比を測定した。その測定結果を表１に示す。コントラスト比を、４５°からの外光が１０００Ｉｘである際の発光時輝度：非発光時輝度により示す。
2003101155.tif 000003
産業上の利用の可能性
この発明は、有機ＥＬディスプレイに利用できる。
この発明によれば、前述のように、下部電極と上部電極とその間の有機ＥＬ発光層を含む有機ＥＬ素子と、この有機ＥＬ素子からの発光を吸収して蛍光変換する色変換層またはカラーフィルター層、あるいは色変換層とカラーフィルター層を積層した色変換フィルター層を有する有機ＥＬディスプレイにおいて、該色変換層または色変換フィルター層と有機ＥＬ素子の間に有機ＥＬ素子の発光色のみを透過するカラーフィルター機能を有する層を設ける構成としたことにより、外部から有機ＥＬディスプレイに浸入する光のうち、有機ＥＬ素子の発光色の補色、すなわち本実施例では赤緑色が途中で吸収されるため下部電極に到達せず、反射光がその分減少するため、有機ＥＬディスプレイのコントラスト比が向上できる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明のトップエミッション方式の有機ＥＬディスプレイを示す概略断面図である。
図２は、本発明のボトムエミッション方式の有機ＥＬディスプレイを示す概略断面図である。
【図１】
2003101155.tif 000004
【図２】
2003101155.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成17年1月18日(2005.1.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬディスプレイの構成に関するもので、特に有機ＥＬディスプレイのコントラストの改善に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機エレクトロルミネッセンス素子（以下有機ＥＬ素子）において、有機ＥＬ素子と蛍光変換材料を膜状に加工した色変換層とを組み合わせて、ＥＬ素子の発光色と異なる色を得る方法が提案されている（例えば、後記の特許文献１および２参照）。
【０００３】
フルカラーディスプレイを構成する際に所望のスペクトルを得る方法としての色変換方式は、（１）３原色発光方式と比較して発光色に関する束縛が少ないため、より高効率高輝度の発光素子構成を使用することができ、その結果として効率の向上およびパターニングの高精細化が容易である、（２）白色発光＋カラーフィルター方式と比較してフィルターに
よって捨てる光が少なく効率が上げやすい、という利点をもつ。
【０００４】
青色発光の有機発光素子を用いた色変換方式においては、青色光を緑色光および赤色光に波長変換している（例えば、後記の特許文献１，３および４参照）。このような蛍光色素を含む発光波長変換膜を高精細にパターニングすれば、発光体の近紫外光ないし可視光のような弱いエネルギー線を用いてもフルカラーの発光型ディスプレイが構築できる。
【０００５】
通常は、色変換方式に用いる蛍光変換材料として、可視光により蛍光を発する材料が用いられている。しかし、このような材料は、有機ＥＬ素子からの光以外の光にも反応するため、例えば蛍光灯や太陽光の照明下では発光素子（画素）が点灯しているかどうかの視認性が低下する。すなわち、通常の使用環境下では発光素子の非点灯時にも色変換層が励起され、点灯時と非点灯時の明るさの比が低下するのを免れず、このため、明所でのコントラスト比が低下し、表示品質が低下するという問題が生じる。
【０００６】
この問題に対しては、外部から色変換層への光の浸入を遮断するコントラスト改善層、すなわちカラーフィルター層を挿入することで改善が図られている（例えば、後記の特許文献５および６参照）。このカラーフィルター層は、色変換層が発する発光色のみを透過するフィルター層である。しかし、このような構成にしても、コントラストを改善するためのカラーフィルター層と色変換層を透過して下部メタル電極に到達し、メタル電極表面で反射されて外部に反射光として取り出される光が存在し、この反射光がコントラスト比を依然として悪くしているという問題は解決されていない。
【０００７】
【特許文献１】特開平３−１５２８７９号公報
【特許文献２】特開平５−２５８８６０号公報
【特許文献３】特開平８−２８６０３３号公報
【特許文献４】特開平９−２０８９４４号公報
【特許文献５】特許第２８３８０６４号公報
【特許文献６】特開２０００−３７８６号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記のようなコントラスト比の低下に対して以下に説明する手段を用いることで改善が図られることを見出した。すなわち、下部電極と上部電極とその間の有機ＥＬ層からなる有機ＥＬ素子と、この有機ＥＬ素子からの発光を吸収して蛍光変換する色変換フィルター層を有する有機ＥＬディスプレイにおいて、該色変換フィルター層と有機ＥＬ素子の間に有機ＥＬ素子の発光色のみを透過するカラーフィルター機能を有する層を設ける構成とした。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
【００１０】
１．有機ＥＬ素子
有機ＥＬ素子には、下記のような層構成からなるものが採用される（明瞭性のため、両電極を含めて示す）。
（１）陽極／有機ＥＬ発光層／陰極
（２）陽極／正孔注入層／有機ＥＬ発光層／陰極
（３）陽極／有機ＥＬ発光層／電子注入層／陰極
（４）陽極／正孔注入層／有機ＥＬ発光層／電子注入層／陰極
（５）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／有機ＥＬ発光層／電子注入層／陰極
【００１１】
本実施形態の色変換方式では、上記の層構成において、下部陽極が形成されている基板と反対方向に光を取り出すトップエミッション方式では、陰極は該有機ＥＬ発光層の発する光の波長域において透明であることが必要で、この透明陰極を通して光を発する。
【００１２】
透明な陰極としては、リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属、カルシウム、マグネシウム、ストロンチウム等のアルカリ土類金属、またはこれらのフッ化物等からなる電子注入性の金属、その他の金属との合金や化合物の極薄膜（１０ｎｍ以下）を用いて電子注入性を付与し、その上に、ＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明導電膜を形成する構成とすることが好ましい。
【００１３】
下部陽極には、ホール注入性を向上させるために仕事関数の大きい材料が用いられる。そのような材料として、ＩＴＯまたはＩＺＯのような透明導電性酸化物を用いることができる。また、有機ＥＬ発光層からの発光を透明陰極側から取り出すために、下部陽極が有機ＥＬ発光層からの光を反射することが好ましい。下部陽極に対する反射性の付与は、例えば透明導電性酸化物の下に反射性金属層（例えばＡｌなど）を設けることにより実現することができる。
【００１４】
下部陽極が形成されている基板の方向に光を取り出すボトムエミッション方式では下部の陽極が透明であることが必須である。この場合には、透明導電性酸化物のみを用いて下部陽極を形成することが好ましい。
【００１５】
ボトムエミッション方式における上部陰極は、有機ＥＬ発光層からの発光を反射させるために反射性を有することが求められる。上部陰極は、前述の電子注入性の金属、合金または化合物のような材料で形成することができる。あるいはまた、それら材料の上に反射性金属層を設けて反射性を向上させてもよい。
【００１６】
上記有機発光層（上記の層構成のうち両電極を除く部分）の各層の材料としては、公知のものが使用される。例えば、有機ＥＬ発光層として青色から青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などの蛍光増白剤、金属キレート化オキソニウム化合物、スチリルベンゼン系化合物、芳香族ジメチリディン系化合物などが好ましく使用される。
【００１７】
２．色変換フィルター層
本発明の色変換方式有機ＥＬディスプレイにおいては、赤色変換フィルター層、緑色変換フィルター層、青色変換フィルター層がそれぞれ所定のパターンを有して形成される。
【００１８】
赤色変換フィルター層は、有機ＥＬ発光素子から発せられる光を赤色に変換するための蛍光色素をマトリクス樹脂中に分散させた赤色変換層７Ｒを含む。該赤色変換層から出射される赤色光の色純度を向上させるために赤色色素を含む赤色カラーフィルター層６Ｒを積層してもよい。本発明において、「色変換フィルター層」とは、色変換層とカラーフィルター層との総称である。
【００１９】
緑色変換フィルター層は、有機ＥＬ発光素子から発せられる光を緑色に変換するための蛍光色素をマトリクス樹脂中に分散させた緑色変換層７Ｇを含む。該緑色変換層から出射される緑色光の色純度を向上させるために緑色色素を含む緑色カラーフィルター層６Ｇを積層してもよい。また、有機ＥＬ発光素子から発せられる光が緑色成分を充分に含む場合には、緑色変換フィルター層を緑色フィルター層６Ｇのみで構成してもよい。
【００２０】
青色領域の光に関しては、有機発光素子の光を蛍光色素を用いて変換させて出力させてもよいが、しかしより好ましくは有機発光素子の光を単なる青色フィルター６Ｂに通して出力させる。すなわち、青色変換フィルター層を、青色色素を含む青色フィルター層のみから構成することが好ましい。
【００２１】
１）有機蛍光色素
本発明において、有機ＥＬ素子から発する青色から青緑色領域の光を吸収して、赤色領域の蛍光を発する赤色変換層７Ｒに用いる有機蛍光色素として、例えばローダミンＢ、ローダミン６Ｇ、ローダミン３Ｂ、ローダミン１０１、ローダミン１１０、スルホローダミン、ベーシックバイオレット１１、ベーシックレッド２などのローダミン系色素、シアニン系色素、１−エチル−２−［４−（ｐ−ジメチルアミノフェニル）−１，３−ブタジエニル］−ピリジニウム−パークロレート（ピリジン１）などのピリジン系色素、あるいはオキサジン系色素などを用いることができる。さらに、各種染料（直接染料、酸性染料、塩基性染料、分散染料など）も蛍光性があれば使用することができる。
【００２２】
緑色変換層７Ｇに用いるための、有機ＥＬ素子から発する青色ないし青緑色領域の光を吸収して、緑色領域の蛍光を発する蛍光色素としては、例えば３−（２’−ベンゾチアゾリル）−７−ジエチルアミノクマリン（クマリン６）、３−（２’−ベンゾイミダゾリル）−７−Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノクマリン（クマリン７）、３−（２’−Ｎ−メチルベンゾイミダゾリル）−７−Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノクマリン（クマリン３０）、２，３，５，６−１Ｈ，４Ｈ−テトラヒドロ−８−トリフルオロメチルキノリジン（９，９ａ，１−ｇｈ）クマリン（クマリン１５３）などのクマリン系色素、あるいはクマリン色素系染料であるベーシックイエロー５１、さらにはソルベントイエロー１１、ソルベントイエロー１１６などのナフタルイミド系色素などを用いることができる。緑色変換層においても、各種染料（直接染料、酸性染料、塩基性染料、分散染料など）も蛍光性があれば同様に使用することができる。
【００２３】
２）マトリクス樹脂
本発明の色変換フィルター層に用いられるマトリクス樹脂は、光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂を、光および／または熱処理して、ラジカル種やイオン種を発生させて重合または架橋させ、不溶不融化させたものである。
【００２４】
マトリクス樹脂に分散した有機蛍光色素材料からなる色変換層の厚さは５〜１５μｍ必要で、好ましくは１０μｍ程度が最適である。
【００２５】
３）カラーフィルター層
前述のように、色変換層だけでは十分な色純度が得られない場合は、色変換フィルター層をカラーフィルター層６と上記色変換層７との積層体とする。なお、本発明の実施の形態では、有機ＥＬ素子の発光が青〜青緑色であるため、青色画素に対しては、青色のカラーフィルターのみが形成される。
【００２６】
赤と緑のカラーフィルター層の厚さは１〜１．５μｍが好ましい。青色フィルターは、色変換層が必要ないので、フィルター層の厚さを１０μｍ程度に厚くし、３色の色変換フィルターの厚さが同程度になるようにし、極端な凹凸が生じないような構造にした。
【００２７】
３．保護層
色変換フィルター層を覆う保護層８は、色変換フィルター層の機能を損なうことなく形成でき、且つ、高い弾力性を有すればよい。
【００２８】
また、保護層８のベースとなる成分は、１００℃以上のＴｇを有し、鉛筆硬度で２Ｈ以上の表面硬度を有し、色変換フィルター層上に平滑に塗膜を形成でき，色変換フィルター層の機能を低下させない材料であれば良い。そのような材料は、例えば、イミド変性シリコーン樹脂（特開平５−１３４１１２号公報、特開平７−２１８７１７号公報、特開平７−３０６３１１号公報等）、無機金属化合物（ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２等）をアクリル、ポリイミド、シリコーン樹脂等中に分散したもの（特開平５−１１９３０６号公報、特開平７−１０４１１４号公報等）、紫外線硬化型樹脂としてエポキシ変性アクリレ−ト樹脂（特開平７−４８４２４）、アクリレートモノマー／オリゴマー／ポリマーの反応性ビニル基を有する樹脂、レジスト樹脂（特開平６−３００９１０号公報、特開平７−１２８５１９号公報、特開平８−２７９３９４号公報、特開平９−３３０７９３号公報等）、無機化合物のゾル−ゲル法（月刊ディスプレイ１９９７年、３巻、７号に記載、特開平８−２７９３４号公報等）、フッ素系樹脂（特開平５−３６４７５号公報、特開平９−３３０７９３号公報等）等の光硬化型樹脂および／または熱硬化型樹脂を含む。保護層のベースとなる成分は、０．３ＭＰａ以上のヤング率を有することが好ましい。
【００２９】
本発明の有機ＥＬ素子の発光が青〜青緑であるため、保護層８に対して有機ＥＬ素子の発光のみを透過させるフィルター機能を付与するためには、シアン系色素またはシアン系顔料を適量含有させればよい。該色素または顔料の含有量は、４５０ｎｍ〜５１０ｎｍの波長において８０〜９０％の透過率があり、６００ｎｍ付近で２０〜３０％の透過率になるように調整することが好ましい。適切な含有量は、用いられる具体的な材料により異なるが、０．１質量％から３質量％が適量である。
【００３０】
シアン系色素としては、シアニン系、アゾメチン系、トリフェニルメタン系色素などを用いることができる。また、シアン系顔料としては、Heliogen（登録商標） Blue D-7565(C.I. Pigment Blue 16)、またはHeliogen（登録商標） Blue L6700F (C.I. Pigment Blue 15:6)、Heliogen（登録商標） Blue D 7072 D (C.I. Pigment Blue 15:3)、Heliogen（登録商標） Blue D 6900 D (C.I. Pigment Blue 15:1)、Heliogen（登録商標） Blue D 6870 D (C.I. Pigment Blue 15:2)、あるいはHeliogen（登録商標） Blue D 7100 D (C.I. Pigment Blue 15:4)などがある。
【００３１】
色変換フィルター層を通過して保護層８に入射する光は、該シアン系色素により黄緑色〜赤色の成分が吸収される。したがって、視感度の高い黄緑色成分が下部電極に到達せず、その分反射光が減少するのでコントラストを向上させることが可能となる。
【００３２】
保護層８の厚さは、１〜１０μｍ程度が可能であるが、キャスティングやスピンコートなどの手法で形成することから３〜５μｍが適当である。
【００３３】
４．パッシベーション層
有機ＥＬ素子上のパッシベーション層９として、電気絶縁性を有し、水分や低分子成分に対するバリア性を有し、好ましくは鉛筆硬度で２Ｈ以上の膜硬度を有する材料を用いる。
【００３４】
例えば、ＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＮｘＯｙ、ＡｌＯｘ、ＴｉＯｘ、ＴａＯｘ、ＺｎＯｘ等の無機酸化物、無機窒化物等が使用できる。該パッシベーション層９の形成方法としては特に制約はなく、スパッタ法、ＣＶＤ法、真空蒸着法等で形成できる。有機ＥＬ素子に直接悪影響がなければディップ法等の慣用の手法でも形成できる。
【００３５】
パッシベーション層９に対して有機ＥＬ素子の発光のみを透過させるフィルター機能を付与するためには、酸化物層や窒化物層形成時に遷移金属を少量ドープしてやればよい。例えばＡｌＯｘの場合、ＣｏやＭｎをドープし、６００ｎｍ付近の領域に吸収を持つようにする。遷移金属のドープ量は、パッシベーション層が４５０ｎｍ〜５１０ｎｍの波長において８０〜９０％の透過率を有し、かつ６００ｎｍ付近で２０〜３０％の透過率を有するように調整すればよい。ドープ量は、０．１原子％から３．０原子％が適当である。
【００３６】
パッシベーション層は単層でも良いが、複数の層が積層されたものではその効果がより大きい。積層されたパッシベーション層の厚さは、０．１〜５μｍが好ましい。
【００３７】
５．充填剤層
トップエミッション構造の場合、色変換フィルター層が形成されている基板と、有機ＥＬ素子が形成されている基板を位置合わせをして貼り合せ、ディスプレイを構成するが、この際、両基板の間には、充填剤層１０が設けられる。充填剤としては、ＳｉＯｘ、ＳｉＯｘＮｙ、ＡｌＮｘ、ＳｉＡｌＯｘＮｙ、およびＴｉＯｘのような無機材料、ならびに、アクリル樹脂、シリコーンゲルおよびシリコーンゴムのような有機材料を用いることができる。
【００３８】
この充填剤層１０は接着剤の場合もありうる。用いることができる接着剤は、天然ゴム、ＩＲ、ＳＢＲもしくはＮＢＲ等のゴム系接着剤、アクリル系接着剤、シリコーン系接着剤などを含む。中でも、貼り付け後の再剥離防止の観点から、架橋度の高いアクリル系粘着剤を用いることが好ましい。
【００３９】
充填剤層１０に対して有機ＥＬ素子の発光のみを透過させるフィルター機能を付与するためには、シアン系色素またはシアン系顔料を適量含有させればよい。該色素または顔料の適当な含量は、充填剤層が４５０ｎｍ〜５１０ｎｍの波長において８０〜９０％の透過率を有し、６００ｎｍ付近で２０〜３０％の透過率を有するように調整される。含量は、用いられる具体的な材料により異なるが、０．１質量％から３質量％が適当である。用いることができるシアン系色素またはシアン系顔料は、保護層において記載したものと同様である。
【００４０】
６．有機ＥＬディスプレイ
本発明の第１の好ましい態様は、図１に示すトップエミッション方式の有機ＥＬディスプレイである。
【００４１】
ＴＦＴ基板１の上に、下部陽極２、有機発光層３および上部透明陰極４からなる有機ＥＬ素子が形成される。一方、透明基板１２の上に、所望される色変換フィルター層を形成する。図１においては、青色、緑色および赤色の色変換フィルター層が形成されており、青色変換フィルター層は青色カラーフィルター層６Ｂから構成され、および緑色および赤色変換フィルター層は、それぞれカラーフィルター層６Ｇおよび６Ｒと色変換層７Ｇおよび７Ｒとの積層体で構成されている。また、各色変換フィルター層の間にはブラックマスク１３が形成されている。次に、それら色変換フィルター層およびブラックマスク上に保護層８を形成し、さらに上記の層を覆うようにパッシベーション層９を形成して、色変換フィルター基板が得られる。次に有機ＥＬ素子と色変換フィルター基板とを、それらの間に充填剤層１０を形成しながら位置合わせをして貼り合わせ、最後に周辺部分を封止樹脂１１を用いて封止して、有機ＥＬディスプレイが得られる。
【００４２】
本実施態様の有機ＥＬディスプレイにおいて、保護層８、パッシベーション層９または充填剤層１０のうちの１つが、有機ＥＬ素子からの発光色を透過するカラーフィルター機能を有してもよい。あるいはまた、２つ以上のそれらの層がカラーフィルター機能を有してもよい。２つ以上の層がカラーフィルター機能を有する場合、それら層全体として４５０ｎｍ〜５１０ｎｍの波長における８０〜９０％の透過率、および６００ｎｍ付近における２０〜３０％の透過率を有するように調整することが好ましい。２つ以上の層にカラーフィルター機能を有することにより、それらの層のそれぞれにおける色素または顔料の添加量を減少させることができ、それらの層の他の特性に対する悪影響を抑制することが可能となる。あるいはまた、２つ以上の層に別種の色素または顔料を添加して、全体として所望のスペクトルを得るようにしてもよい。
【００４３】
本発明の第２の好ましい態様は、図２に示すボトムエミッション方式の有機ＥＬディスプレイである。
【００４４】
透明基板１２の上に、所望される色変換フィルター層を形成する。本実施態様においても、青色（６Ｂ）、緑色（６Ｇ，７Ｇ）および赤色（６Ｒ，７Ｒ）の色変換フィルター層が形成されており、その構成は第１の態様と同等である。また、各色変換フィルター層の間にはブラックマスク１３が形成されている。次に、それら色変換フィルター層およびブラックマスク上に保護層８を形成し、さらに上記の層を覆うようにパッシベーション層９を形成する。そして、その上に透明電極２１、有機発光層３および上部電極２２からなる有機ＥＬ素子を形成する。ここで、図２はパッシブマトリクス駆動を行うための構成を示しており、透明電極２１および上部電極２２は、互いに直交するラインパターンに形成されている。最後に、充填剤１０、封止樹脂１１および封止基板２３を用いて全体を封止して有機ＥＬディスプレイが得られる。
【００４５】
本実施態様の有機ＥＬディスプレイにおいて、保護層８またはパッシベーション層９のうちのいずれかが、有機ＥＬ素子からの発光色を透過するカラーフィルター機能を有してもよい。あるいはまた、両方の層がカラーフィルター機能を有してもよい。両方の層がカラーフィルター機能を有する場合、それら層全体として４５０ｎｍ〜５１０ｎｍの波長における８０〜９０％の透過率、および６００ｎｍ付近における２０〜３０％の透過率を有するように調整することが好ましい。両方の層にカラーフィルター機能を有することにより、それらの層のそれぞれにおける色素または顔料の添加量を減少させることができ、それらの層の他の特性に対する悪影響を抑制することが可能となる。あるいはまた、両方の層に別種の色素または顔料を添加して、全体として所望のスペクトルを得るようにしてもよい。
【００４６】
本発明の有機ＥＬディスプレイは、アクティブマトリクス駆動でもよいし、パッシブマトリクス駆動であってもよい。アクティブマトリクス駆動を行う場合、下部陽極を各発光部毎に分割し、例えば基板上に設けたＴＦＴのソースに接続する構成とすればよい。このとき、上部陰極は一様電極とすることができる。一方、パッシブマトリクス駆動を行う場合には、下部陽極および上部陰極を互いに直交する方向に延びるラインパターンとする構成を取ることができる。
【００４７】
本発明の実施の形態では、有機ＥＬディスプレイ中の他の機能を有する層にカラーフィルター機能を付与する構成を説明したが、フィルター機能のみを有する層を別個に形成してもよい。該フィルター機能のみを有する層は、少なくとも各色の色変換フィルター層に対応する位置に設けられ、あるいはまた基板全面に設けてもよい。該フィルター機能のみを有する層のベース樹脂は、色変換フィルター層のマトリクス樹脂のように光硬化型または光熱併用硬化型樹脂であってもよいし、保護層に用いられる各種の樹脂であってもよい。このベース樹脂に対して、前述のシアン系色素を添加して、４５０ｎｍ〜５１０ｎｍの波長における８０〜９０％の透過率、および６００ｎｍ付近における２０〜３０％の透過率を有するように調整することにより、フィルター機能のみを有する層を形成することができる。
【実施例】
【００４８】
以下に本発明の実施例を図を参照して説明する。
【００４９】
（実施例１）
図１に示すように、ガラス基板１にボトムゲート型のＴＦＴを形成し、下部陽極２がＴＦＴのソースに接続されている構成とした。
【００５０】
陽極２は、ＴＦＴ上の絶縁膜（不図示）に形成されたコンタクトホール（不図示）を介してソースに接続されているＡｌが下部に形成され、その上部表面にＩＺＯ（ＩｎＺｎＯ）が形成されている。
【００５１】
Ａｌ膜は、発光層からの発光を反射してトップから効率よく光を放出することと、電気抵抗低減のために設ける。Ａｌ膜の厚さは３００ｎｍとした。上部のＩＺＯは、仕事関数が高く、効率よくホールを注入するために設ける。ＩＺＯの厚さは２００ｎｍとした。
【００５２】
前記下部陽極２を形成した基板１を抵抗加熱蒸着装置内に装着し、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、電子注入層を真空を破らずに順次成膜して有機ＥＬ素子を形成した。
【００５３】
成膜に際して真空槽内圧を１×１０−４Ｐａまで減圧した。正孔注入層は銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を１００ｎｍ積層した。正孔輸送層は４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）を２０ｎｍ積層した。有機ＥＬ発光層は４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）を３０ｎｍ積層した。電子注入層はアルミニウムトリス（８−キノリノラート）（Ａｌｑ）を２０ｎｍ積層した。
【００５４】
この後、メタルマスクを用いて、上部透明陰極４を、真空を破らずに形成した。
【００５５】
上部透明陰極４は、電子注入に必要な仕事関数の小さな金属Ｍｇ／Ａｇを共蒸着法にて膜厚２ｎｍに製膜し、その上にＩＺＯ膜をスパッタリング法で膜厚２００ｎｍに製膜することにより形成した。
【００５６】
一方、透明（ガラス）基板１２上に青色フィルター材料（富士ハントエレクトロニクステクノロジー製：カラーモザイクＣＢ−７００１）をスピンコート法にて塗布後、フォトリソグラフ法によりパターニングを実施し、膜厚１０μｍのラインパターンとした。
【００５７】
同様のカラーフィルター材料系で赤、緑のカラーフィルター層６Ｇおよび６Ｒを上記透明基板１２上にスピンコート法にて塗布後、フォトリソグラフ法によりパターニングを実施し、膜厚１．５μｍのラインパターンとした。
【００５８】
緑色蛍光色素としてクマリン６（０．７重量部）を溶剤のプロピレングリコールモノエチルアセテート（ＰＧＭＥＡ）１２０重量部へ溶解させた。光重合性樹脂の「Ｖ２５９ＰＡ／Ｐ５」（商品名、新日鐵化成工業株式会社）１００重量部を加えて溶解させ、塗布液を得た。この塗布溶液を、透明基板１２上の緑色カラーフィルター層６Ｇ上にスピンコート法を用いて塗布し、フォトリソグラフ法により、パターニングを実施し、膜厚１０μｍのラインパターンとした。
【００５９】
赤色蛍光色素としてクマリン６（０．６重量部）、ローダミン６Ｇ（０．３重量部）、ベーシックバイオレット１１（０．３重量部）を溶剤のプロピレングリコールモノエチルアセテート（ＰＧＭＥＡ）１２０重量部へ溶解させた。光重合性樹脂の「Ｖ２５９ＰＡ／Ｐ５」（商品名、新日鐵化成工業株式会社）１００重量部を加えて溶解させ、塗布液を得た。この塗布溶液を、透明基板１２の赤色カラーフィルター層６Ｒ上に、スピンコート法を用いて塗布し、フォトリソグラフ法により、パターニングを実施し，膜厚１０μｍのラインパターンとした。
【００６０】
各色の色変換フィルター層の間に、ブラックマスク１３（厚さ１．５μｍ）を形成した。熱伝導率の高いブラックマスクとして、色変換フィルター層壁面に、まず格子状のパターン形成が可能なマスクを用いたスパッタ法にて膜厚５００ｎｍの酸化クロム層を形成した。次いで、同様のマスクを用い、スパッタ法にて、ＳｉＮ膜を、Ｒ，Ｇ，Ｂの各サブピクセルの周辺に、同膜厚になるように形成した。画素のピッチは０．３×０．３ｍｍで、各色のサブピクセルの形状は、０．１×０．３ｍｍである。
【００６１】
色変換フィルター層の上面へ形成される保護層のマトリックス材料は、ＺＰＮ１１００（日本ＺＥＯＮ製）とした。このマトリックス材料に、Heliogen（登録商標） Blue D-7565(C.I. Pigment Blue 16)を約３．０質量％含有するように混合分散させ、分散液をスピンコート法にて塗布し、その後、フォトリソグラフ法を用いてパターニングし、色変換フィルター層の上部へ形成した。色変換フィルター層表面からの厚みは３μｍであった。
【００６２】
別途に、前述の分散液をガラス基板上に膜厚３μｍとなるように塗布し、その透過スペクトルを測定した。波長４７０ｎｍにおける透過度は８０％であり、波長６１０ｎｍにおける透過度は２０％であった。
【００６３】
パッシベーション層９として、スパッタ法にてＳｉＯＮｘ膜を３００ｎｍ堆積させた。
【００６４】
こうして得られた下部陽極２に有機ＥＬ層３と上部透明陰極４を形成したＴＦＴ基板とカラーフィルター層６、色変換層７、保護層８、パッシベーション層９を形成した色変換フィルター基板をＵＶ硬化型の封止樹脂１１で貼り合わせた。このとき、両基板の間の空間にはシリコーンゲル等の材料を充填剤層１０として充填した。
【００６５】
（実施例２）
保護層に顔料Heliogen（登録商標） Blue D-7565を添加せず、および１．０原子％のＣｏをドープしたＡｌ２Ｏ３をターゲットとして用いるスパッタ法により厚さ３００ｎｍのパッシベーション層を堆積したことを除いて、実施例１と同様に有機ＥＬディスプレイを作製した。
【００６６】
別途に、前述のターゲットを用いるスパッタ法により、ガラス基板上に膜厚３００ｎｍの層を形成し、その透過スペクトルを測定した。波長４７０ｎｍにおける透過度は８０％であり、波長６００ｎｍにおける透過度は３０％であった。
【００６７】
（実施例３）
保護層に顔料Heliogen（登録商標） Blue D-7565を添加せず、および充填剤として３．０質量％のHeliogen（登録商標） Blue D-7565を分散させたシリコーンゲルを用いたことを除いて、実施例１と同様に有機ＥＬディスプレイを作製した。このとき、色変換フィルター層に対応する部位において充填剤層は５．０μｍの膜厚を有した。
【００６８】
別途に、前述の充填剤をガラス基板上に膜厚５．０μｍとなるように塗布し、その透過スペクトルを測定した。波長４７０ｎｍにおける透過度は８０％であり、波長６００ｎｍにおける透過度は２０％であった。
【００６９】
（比較例１）
保護層に顔料Heliogen（登録商標） Blue D-7565を添加しなかったことを除いて、実施例１と同様に有機ＥＬディスプレイを作製した。
【００７０】
（評価）
実施例１〜３および比較例１で作製した有機ＥＬディスプレイに関して、ＪＩＳ  Ｚ８５１３の測定法に準拠して、コントラスト比を測定した。その測定結果を表１に示す。コントラスト比を、４５゜からの外光が１０００ｌｘである際の発光時輝度：非発光時輝度により示す。
【００７１】
【表１】
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【産業上の利用の可能性】
【００７２】
この発明は、有機ＥＬディスプレイに利用できる。
この発明によれば、前述のように、下部電極と上部電極とその間の有機ＥＬ発光層を含む有機ＥＬ素子と、この有機ＥＬ素子からの発光を吸収して蛍光変換する色変換層またはカラーフィルター層、あるいは色変換層とカラーフィルター層を積層した色変換フィルター層を有する有機ＥＬディスプレイにおいて、該色変換層または色変換フィルター層と有
機ＥＬ素子の間に有機ＥＬ素子の発光色のみを透過するカラーフィルター機能を有する層を設ける構成としたことにより、外部から有機ＥＬディスプレイに浸入する光のうち、有機ＥＬ素子の発光色の補色、すなわち本実施例では赤緑色が途中で吸収されるため下部電極に到達せず、反射光がその分減少するため、有機ＥＬディスプレイのコントラスト比が向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明のトップエミッション方式の有機ＥＬディスプレイを示す概略断面図である。
【図２】本発明のボトムエミッション方式の有機ＥＬディスプレイを示す概略断面図である。
【国際調査報告】
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