(57)【要約】【課題】色変換効率、経時安定性、製造プロセス上の問題のいずれをも犠牲にすることなく、トータルの性能を向上させることができる色変換発光デバイスの提供。【解決手段】発光部と、該発光部にて発生した光の波長分布変換を行う色変換層と、該発光部にて発生した光を選択的に反射し、該色変換層において波長分布変換された光を透過するダイクロイックミラーとをこの順に備えたことを特徴とする色変換発光デバイス。【選択図】　　　　図１
2004139849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光部と、
該発光部にて発生した光の波長分布変換を行う色変換層と、
該発光部にて発生した光を選択的に反射し、前記色変換層において波長分布変換された光を透過するダイクロイックミラーと
をこの順に備えたことを特徴とする色変換発光デバイス。
【請求項２】
前記発光部は、少なくとも一方が光透過性を有する一対の電極と、該一対の電極の間に設けられた有機ＥＬ層とを有する有機ＥＬ素子であることを特徴とする請求項１に記載の色変換発光デバイス。
【請求項３】
前記ダイクロイックミラーの前記色変換層とは反対側にカラーフィルタをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の色変換発光デバイス。
【請求項４】
前記一対の電極のそれぞれがラインパターンを有し、一方の電極のラインパターンは、他方の電極のラインパターンと直交する方向に延びることを特徴とする請求項２に記載の色変換発光デバイス。
【請求項５】
前記一対の電極の一方は、スイッチング素子に接続された複数の部分電極から構成されることを特徴とする請求項２に記載の色変換発光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高い色変換効率を可能とする色変換発光デバイスに関する。詳細には、イメージセンサー、パーソナルコンピューター、ワードプロセッサー、テレビ、ファクシミリ、オーディオ、ビデオ、カーナビゲーション、電気卓上計算機、電話機、携帯端末機ならびに産業用計測器等の表示用の色変換発光デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報の多様化が急速に進んでいる。この中で、情報分野における表示デバイスは「美・軽・薄・優」が求められ、さらに低消費電力、高速応答化へ向けて活発な開発が進められている。
【０００３】
液晶表示素子等に対して、視野角依存性および高速応答性などに優れた下記の特徴を有する、有機分子の薄膜積層構造を有し、印加電圧１０Ｖで、１０００ｃｄ／ｍ２以上の高輝度で発光する積層型有機エレクトロルミネセンス（以下、有機ＥＬと称する）素子が、Ｔａｎｇらによって報告（非特許文献１参照）されて以来、有機ＥＬ素子は実用化に向けての研究が活発に行われている。また、有機高分子材料を用いた同様の素子も活発に開発が進められている。
【０００４】
有機ＥＬ素子は定電圧で高い電流密度が実現できるため、無機ＥＬ素子またはＬＥＤと比較して高い発光輝度および発光効率が期待できる。また、表示素子としては、（１）高輝度および高コントラスト、（２）低電圧駆動と高い発光効率、（３）高解像度、（４）広視野角、（５）高応答速度、（６）微細化およびカラー化、（７）軽さおよび薄さ等の優れた特徴を有している。以上の点から、「美・軽・薄・優」な発光デバイスあるいはフラットパネルディスプレイへの応用が期待されている。
【０００５】
車搭載用の緑色モノクロ有機ＥＬディスプレイが、パイオニア社により１９９７年１１月にすでに製品化されている。今後は、多様化する社会のニーズに応えるべく、長期安定性および高速応答性を有し、多色表示または高精細なフルカラー表示が可能な有機多色ＥＬディスプレイの実用化が急がれている。
【０００６】
任意の発光色を有する有機ＥＬ発光デバイスを得る方法として、有機ＥＬ層の材料を変更することによる方法を挙げることができる。例えば、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を指向した例として、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の発光体をマトリクス状に分離配置し、それぞれ発光させる方法が考案されている（特許文献１〜３参照）。有機ＥＬ素子を用いてカラー化する場合、ＲＧＢの３種の発光材料をマトリクス上に高精細に配置しなくてはならないため、技術的に困難であり、および安価で製造することができない。加えて、３種の発光材料の寿命（輝度変化特性）がそれぞれ異なるために、長期間にわたる使用により色度がずれてしまうなどの欠点を有する。
【０００７】
また、白色で発光するバックライトに対してカラーフィルタを設けて、所望の色を得ることもできる。例えば、多色有機ＥＬディスプレイを指向した例として、３原色のカラーフィルタを用いる方法（特許文献４〜６参照）が知られているが、高輝度のＲＧＢ光を得るために必要な長寿命かつ高輝度の白色発光の有機ＥＬ発光素子は、未だ得られていない。
【０００８】
あるいはまた、ＣＲＴ、プラズマディスプレイらの応用に実績を有する、発光体の発光を蛍光体により所望の色に変換する方法がある。例えば、有機ＥＬ素子の発光域の光を吸収し、波長分布変換を行って可視光域の蛍光を発光する蛍光材料をフィルタに用いる色変換方式（特許文献７〜１０参照）が開示されている。有機ＥＬ素子の発光色は白色に限定されないため、より輝度の高い有機ＥＬ素子を光源に適用することができ、青色発光の有機ＥＬ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。このような蛍光色素を含む蛍光色素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を構築できる。
【０００９】
【特許文献１】
特開昭５７−１５７４８７号公報
【００１０】
【特許文献２】
特開昭５８−１４７９８９号公報
【００１１】
【特許文献３】
特開平３−２１４５９３号公報
【００１２】
【特許文献４】
特開平１−３１５９８８号公報
【００１３】
【特許文献５】
特開平２−２７３４９６号公報
【００１４】
【特許文献６】
特開平３−１９４８８５号公報
【００１５】
【特許文献７】
特開平３−１５２８９７号公報
【００１６】
【特許文献８】
特開平５−２５８８６０号公報
【００１７】
【特許文献９】
特開平８−２８６０３３号公報
【００１８】
【特許文献１０】
特開平９−２０８９４４号公報
【００１９】
【非特許文献１】
Ａｐｐｌ．　Ｐｈｙｓ．　Ｌｅｔｔ．，　５１，　９１３　（１９８７）
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
色変換型の発光デバイスは、発光部と、該発光部からの光の波長分布変換を行う色変換層とを備えたデバイスである。発光色としては主として青色が用いられ、色変換層における波長分布変換によって赤あるいは緑の光を出射する。色変換層は、いわゆる蛍光変換色素を含有し、該色素が発光部からの光を吸収し、波長を変換して異なる波長の蛍光を発する。発光部からの光が色変換層を透過してしまうと、その透過分はロスとなり、色変換効率の低下をもたらす。したがって、発光部からの光の波長における色変換層の吸収率を充分に大きくして、色変換効率を向上させる必要がある。
【００２１】
一方、多数の色変換発光デバイスを配列して構成される多色表示装置の場合には、色変換層の厚さを各色変換発光デバイスの幅（ピクセルの幅）に対してあまり大きくすることができない。製造プロセス上の問題あるいは視野角依存性の問題などを考慮すると、ピクセルの幅が５０μｍの場合に、色変換層の厚さとして考慮し得るのは高々２０μｍであり、１０μｍ以下の厚さを有する色変換層を用いることが好ましい。
【００２２】
しかしながら、このような膜厚を有する色変換層に充分に大きな吸収率を与えようとすると、色変換層中の蛍光変換色素濃度を極端に高くする必要がある。極度に高濃度の蛍光変換色素を用いる場合、濃度消光による色変換効率の低下、あるいは蛍光変換色素の分解反応の確率の上昇による色変換効率の経時劣化が起こる。したがって、色変換効率、経時安定性、製造プロセス上の問題のいずれかをトレードオフで犠牲にしてトータルの性能を得ているのが、色変換方式の現状である。
【００２３】
本発明は、色変換効率、経時安定性、製造プロセス上の問題のいずれをも犠牲にすることなく、色変換発光デバイスのトータルの性能を向上させることである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明の色変換発光デバイスは、発光部と、該発光部にて発生した光の波長分布変換を行う色変換層と、該発光部にて発生した光を選択的に反射し、前記色変換層において波長分布変換された光を透過するダイクロイックミラーとをこの順に備えたことを特徴とする。ここで、発光部は、少なくとも一方が可視光透過性を有する一対の電極と、該一対の電極の間に設けられた有機ＥＬ層とを有する有機ＥＬ素子であってもよい。さらに、ダイクロイックミラーの色変換層とは反対側にカラーフィルタをさらに備えていてもよい。
【００２５】
あるいは、前記一対の電極のそれぞれがラインパターンを有し、一方の電極のラインパターンは、他方の電極のラインパターンと直交する方向に延びていてもよい。あるいはまた、前記一対の電極の一方は、スイッチング素子に接続された複数の部分電極から構成されていてもよい。
【００２６】
【発明の実施の形態】
発光部として有機ＥＬ素子を用いた本発明の色変換発光デバイスの一例を、図１に示す。図１において、透明基板１上にカラーフィルタ２、ダイクロイックミラー３、色変換層４、表面平滑層５、透明電極６、有機ＥＬ層７および反射性電極８が順次積層されている。このデバイスにおいて、発光部は、透明電極６、有機ＥＬ層７および反射性電極８から構成されている。
【００２７】
本発明の色変換発光デバイスに用いられる透明基板１は、色変換層４によって変換された光に対して透明であることが必要である。また、透明基板１は、積層される層の形成に用いられる条件（溶媒、温度等）に耐えるものであるべきであり、さらに寸法安定性に優れていることが好ましい。透明基板１の材料として好ましいものは、ガラス、ならびにポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート等の樹脂を含む。ホウケイ酸ガラスまたは青板ガラス等が特に好ましいものである。
【００２８】
カラーフィルタ２は、色変換層４で波長分布変換された光の色純度をより向上させる際に任意選択的に用いられる層である。カラーフィルタ２は、例えば液晶表示装置などに用いられる、当該技術において知られている任意の材料を用いて形成することができる。カラーフィルタ２を用いない本発明の色変換発光デバイスの例を、図２に示した。
【００２９】
ダイクロイックミラー３は、発光部からの発光を選択的に反射し、色変換層４で波長分布変換された光を透過せしめるものである。ダイクロイックミラー３は、２種類の屈折率を有する材料の薄膜を交互に積層することによって形成することができる。高屈折および低屈折の材料としては、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、ＺｎＳ、Ｔａ２Ｏ５、ＭｇＦ２、Ａｌ２Ｏ３等を用いることができる。ダイクロイックミラー３は、例えば、所与の基板（カラーフィルタを有していてもよいし、有していなくてもよい）を高真空蒸着装置内に配置し、高屈折材料および低屈折材料を交互に所望の膜厚で蒸着させることにより形成することができる。ダイクロイックミラー３は、発光部の発光の極大波長において５０％以上の反射率および色変換層で波長分布変換された光の極大波長において５０％以上の透過率を有することが好ましい。より好ましくは、発光部の発光の極大波長において７０％以上の反射率および色変換層で波長分布変換された光の極大波長において７５％以上の透過率を有することが好ましい。
【００３０】
発光部の発光の一部が、薄い色変換層あるいは低濃度の蛍光変換色素を含有する色変換層を透過するような条件においても、該発光はダイクロイックミラー３で反射されて再び色変換層に入射する。そこでは、蛍光変換色素が再び励起されて、波長分布変換が実施される。波長分布変換された光は、ダイクロイックミラー３を通過して外部に取り出すことができる。したがって、薄い色変換層あるいは低濃度の蛍光変換色素を含有する色変換層を用いて、蛍光変換色素の濃度消光あるいは経時分解を避けると同時に、色変換効率の向上を図ることができる。
【００３１】
本発明の色変換層４は、マトリクス樹脂と、蛍光変換色素とを含む。本発明においては、発光部とダイクロイックミラー３との間に色変換層４を設けることが必要である。このような構成とすることにより、発光部にて発光され、色変換層４を透過した光をダイクロイックミラー３にて選択的に反射し、再び色変換層４へと入射することにより、膜厚が小さく、比較的低濃度の蛍光変換色素を含み色変換層４においても、色変換効率の向上を図ることが可能となる。以下、色変換層４を構成する各々の材料について説明する。
【００３２】
本発明の蛍光変換色素は、発光部から発せられる近紫外領域ないし可視領域の光を吸収して波長分布変換を行い、異なる波長の可視光を蛍光として発光するものである。特に青色ないし青緑色領域の光を吸収することが好ましい。例えば、青色ないし青緑色の光を吸収して赤色領域の蛍光を発する色素、青色ないし青緑色の光を吸収して緑色領域の蛍光を発する色素、または近紫外領域ないし可視領域の光を吸収して青色の蛍光を発する色素などを、用いることができる蛍光変換色素として挙げることができる。
【００３３】
青色ないし青緑色領域の光を発光する光源を用いて、該光源からの光を単なる赤色フィルタに通して赤色領域の光を得ようとすると、元々赤色領域の波長の光が少ないために極めて暗い出力光になってしまう。しかしながら、青色ないし青緑色の光を吸収する蛍光変換色素によって赤色領域の光に変換することにより、十分な強度を有する赤色領域の光の出力が可能となる。緑色についても同様である。また、青色に関しては、より短波長の青色光を吸収して、より長波長の好ましい色相を有する別の青色光に変換するために蛍光変換色素を用いてもよい。あるいはまた、紫外域の光を吸収して青色光に変換する蛍光変換色素を用いることも可能である。
【００３４】
光源から発せられ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蛍光色素としては、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、分散染料など）も蛍光性があれば使用することができる。
【００３５】
光源から発せられ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−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−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、分散染料など）も蛍光性があれば使用することができる。
【００３６】
光源から発せられる近紫外ないし可視領域の光を吸収して、青色領域の蛍光を発する蛍光色素としては、例えばクマリン４６６、クマリン４７、クマリン２、およびクマリン１０２などのクマリン系色素が挙げられる。さらに、各種染料（直接染料、酸性染料、塩基性染料、分散染料など）も蛍光性があれば使用することができる。
【００３７】
本発明のマトリクス樹脂は、ポリメタクリル酸エステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合樹脂、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およびこれらの樹脂混合物などを含む。
【００３８】
あるいはまた、色変換層４をパターニングする必要がある場合には、光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂（レジスト）を用いることができる。この場合、光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂（レジスト）の硬化物がマトリクス樹脂として機能する。また、色変換層のパターニングを行うために、該光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂は、未露光の状態において有機溶媒またはアルカリ溶液に可溶性であることが望ましい。
【００３９】
用いることができる光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂（レジスト）は、具体的には、（１）アクロイル基やメタクロイル基を複数有するアクリル系多官能モノマーおよびオリゴマーと、光または熱重合開始剤とからなる組成物、（２）ボリビニル桂皮酸エステルと増感剤とからなる組成物、（３）鎖状または環状オレフィンとビスアジドとからなる組成物（ナイトレンが発生して、オレフィンを架橋させる）、および（４）エポキシ基を有するモノマーと酸発生剤とからなる組成物などを含む。特に、（１）のアクリル系多官能モノマーおよびオリゴマーと光または熱重合開始剤とからなる組成物を用いることが好ましい。なぜなら、該組成物は高精細なパターニングが可能であり、および重合して硬化した後は耐溶剤性、耐熱性等の信頼性が高いからである。
【００４０】
本発明で用いることができる光重合開始剤、増感剤および酸発生剤は、含まれる蛍光変換色素が吸収しない波長の光によって重合を開始させるものであることが好ましい。本発明の色変換層４において、光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂中の樹脂自身が光または熱により重合することが可能である場合には、光重合開始剤および熱重合開始剤を添加しないことも可能である。
【００４１】
本発明の色変換層４は、マトリクス樹脂、蛍光変換色素、およびデンドリマーを含む溶液を調製し、それをスピンコート、ディップコート、ロールコート、スクリーン印刷など当該技術に知られている方法を用いて透明基板上に該溶液を塗布し、乾燥することにより形成される。
【００４２】
あるいはまた、光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂、蛍光変換色素およびデンドリマーを含む溶液を調製し、該溶液を透明基板上に塗布し、引き続いて露光、パターニングを行うことにより、パターンを有して配設された色変換層４を形成することができる。該パターニングは、未露光部分の樹脂を溶解または分散させる有機溶媒またはアルカリ溶液を用いて、未露光部分の樹脂を除去するなどの慣用の方法によって実施することができる。
【００４３】
本発明の色変換層４において、用いられるマトリクス樹脂１ｇ当たり２マイクロモル以上、好ましくは６〜２０マイクロモル、より好ましくは１０〜１４マイクロモルの蛍光変換色素を用いることが好ましい。このような濃度範囲の蛍光色素を用いることにより、濃度消光および劣化を起こすことなく色変換を行うことが可能となる。
【００４４】
本発明の色変換層４は、５μｍ以上、好ましくは８〜１５μｍの膜厚を有する。このような膜厚を有することにより、所望の強度の色変換された出力光を得ることが可能となる。
【００４５】
表面平滑層５は、発光部の透明電極と反射性電極間の短絡の原因となる色変換層４の凹凸を平滑化するために、任意選択的に設けることができる層である。発光部および色変換層に対して悪影響を与えない材料、例えば無機酸化物あるいはフォトレジストなどを用いて、表面平滑層５を形成することができる。表面平滑層は、単層から構成されてもよいし、複数の材料を積層したものであってもよい。
【００４６】
また、発光部が水分またはアルカリなどに弱い場合、表面平滑層５に水分やアルカリのバリア性を付加することにより、発光部の信頼性を向上させることができる。そのような表面平滑層５を形成する場合、例えば、ＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＮｘＯｙ、ＡｌＯｘ、ＴｉＯｘ、ＴａＯｘまたはＺｎＯｘのような無機酸化物または無機窒化物を使用することができる。また、その形成法は特に制約が無く、スパッタ法、ＣＶＤ法、真空蒸着法、ディップ法などの慣用の手段を用いることができる。
【００４７】
発光部は、色変換層４において吸収および波長分布変換ができる波長の光、例えば近紫外から可視域、好ましくは青色から青緑色の光を発する任意の光源を用いることができる。そのような光源の例は、ＥＬ発光素子（有機および無機を含む）、プラズマ発光素子、冷陰極管、放電灯（高圧ないし超高圧水銀灯）、発光ダイオード（ＬＥＤ）などを含み、好ましくはＥＬ発光素子またはＬＥＤであり、より好ましくは有機ＥＬ発光素子である。また、図１および図２に示す構成を採る場合、発光部の形成が色変換層の特性に悪影響を与えないようにすることが望ましい。以下、発光部として有機ＥＬ素子を用いる場合について説明する。
【００４８】
発光部として用いられる有機ＥＬ素子は、一対の電極と、該一対の電極に挟持される有機ＥＬ層とを備える。該一対の電極は、好ましくは透明電極と反射性電極とで構成される。
【００４９】
透明電極６は、有機ＥＬ層７に対して効率よく電子または正孔を注入することとともに、有機ＥＬ層７の発光波長域において透明であることが求められる。透明電極６は、波長４００〜８００ｎｍの光に対して５０％以上の透過率を有することが好ましい。
【００５０】
透明電極６を陰極として用いる場合、その材料は、電子を効率よく注入するために仕事関数が小さいことが求められる。さらに、有機ＥＬ層の発する光の波長域において透明であることが必要とされる。これら２つの特性を両立するために、透明電極６を複数層からなる積層構造とすることが好ましい。なぜなら、仕事関数の小さい材料は、一般的に透明性が低いからである。すなわち、有機ＥＬ層７と接触する部位に、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、ストロンチウムなど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）を用いる。これらの仕事関数の小さい材料を用いることにより効率のよい電子注入を可能とし、さらに極薄膜とすることによりこれら材料による透明性低下を最低限とすることが可能となる。該極薄膜の上には、ＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明導電膜を形成する。これらの透明導電膜は、透明電極６全体の抵抗値を減少させ有機ＥＬ層７に対して充分な電流を供給することを可能にする。
【００５１】
透明電極６を陽極として用いる場合、正孔注入効率を高めるために仕事関数の大きな材料を用いる必要がある。また、有機ＥＬ層７からの発光が透明電極６を通過するために透明性の高い材料を用いる必要がある。したがって、この場合にはＩＴＯまたはＩＺＯのような透明導電膜を用いることが好ましい。
【００５２】
さらに、透明電極６に用いられるＩＴＯまたはＩＺＯの抵抗率は１０−４Ωｃｍ程度であり、金属と比較して一桁以上高い。透明電極６の抵抗率の低減が必要である場合には、透明電極６に接続される低抵抗の補助電極を配設して、素子の配線抵抗を低減してもよい。補助電極の材料としては、透明導電膜に比して低抵抗であり、所望の形状にパターン形成できる材料であればよく、金属全般を適用することができる。
【００５３】
反射性電極８は、陽極または陰極のいずれであってもよい。反射性電極８を陽極として用いる場合、正孔の注入を効率よく行うために、仕事関数が大きい材料が用いられ、ＩＴＯ、ＩＺＯなどの導電性金属酸化物を用いて反射性電極８を形成することができる。さらに、ＩＴＯなどの導電性金属酸化物を用いる場合、裏面（有機ＥＬ層７と接触しない面）に反射率の高いメタル電極（Ａｌ，Ａｇ，Ｍｏ，Ｗなど）を用いることが好ましい。このメタル電極は、導電性金属酸化物より抵抗率が低いので補助電極として機能すると同時に、有機ＥＬ層７にて発光される光を色変換層４へと反射して光の有効利用を図ることが可能となる。
【００５４】
反射性電極８を陰極として用いる場合、仕事関数が小さい材料であるリチウム、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、ストロンチウムなど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が用いられる。前述と同様に、裏面（有機ＥＬ層７と接触しない面）に反射率の高いメタル電極（Ａｌ，Ａｇ，Ｍｏ，Ｗなど）を用いてもよく、その場合には低抵抗化および反射による有機ＥＬ層７の発光の有効利用を図ることができる。
【００５５】
本発明の色変換発光デバイスにおいて、上記のような反射性電極８を用いることは、さらなる利点をもたらす。すなわち、発光部を発し、ダイクロイックミラー３で反射され、色変換層４を透過した光が、反射性電極８で反射されて色変換層４に再び入射して、波長分布変換を行うことが可能となる。この効果により、色変換発光デバイスの色変換効率をさらに向上させることができる。
【００５６】
前述の有機ＥＬ層７は、近紫外から可視領域の光、好ましくは青色から青緑色領域の光を発する。その発光が色変換層に入射して、所望される色を有する可視光へと波長分布変換される。有機ＥＬ層７は、少なくとも有機ＥＬ発光層を含み、必要に応じて、正孔注入層、正孔輸送層、および／または電子注入層を介在させた構造を有する。具体的には、下記のような層構成からなるものが採用される。
（１）有機ＥＬ発光層
（２）正孔注入層／有機ＥＬ発光層
（３）有機ＥＬ発光層／電子注入層
（４）正孔注入層／有機ＥＬ発光層／電子注入層
（５）正孔注入層／正孔輸送層／有機ＥＬ発光層／電子注入層
（上記において、陽極は有機ＥＬ発光層または正孔注入層に接続され、陰極は有機ＥＬ発光層または電子注入層に接続される）
【００５７】
上記各層の材料としては、公知のものが使用される。青色から青緑色の発光を得るためには、有機ＥＬ発光層中に、例えばベンゾチアゾール系、ベンゾイミダゾール系、べ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。
【００５８】
本発明の色変換発光デバイスの別の態様として、色変換フィルタの貼り合わせによって形成されるトップエミッション方式の有機ＥＬ発光デバイスを図４に示す。透明基板１の上に、カラーフィルタ２（任意選択）、ダイクロイックミラー３および色変換層４を順次積層して、色変換フィルタを形成する。また、別の基板９の上に、反射性電極８、有機ＥＬ層７および透明電極６を順次積層して、有機ＥＬ素子を形成する。このように調製した色変換フィルタと有機ＥＬ素子とを、色変換層４と透明電極６とが対向するようにして、内部充填層１０を形成しながら貼り合わせ、最後に周辺部分を外周封止層（接着剤）１１を用いて封止して色変換発光デバイスが得られる。ここで、各構成層は前述と同一であってもよい。
【００５９】
基板９は、透明であっても不透明であってもよく、積層される層の形成に用いられる条件（溶媒、温度等）に耐えるものであるべきであり、さらに寸法安定性に優れていることが好ましい。基板９の材料として好ましいものは、金属、セラミック、ガラス、ならびにポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート等の樹脂を含む。ホウケイ酸ガラスまたは青板ガラス等が特に好ましいものである。
【００６０】
内部充填層１０は、貼り合わせにより形成される内部空間を充填して、有機ＥＬ層７の発光の内部空間界面における反射を抑制し、該発光を色変換フィルタへと効率よく透過させるために設けられる。内部充填層７は、波長４００〜８００ｎｍの光に対して２０％〜９５％、好ましくは６０％〜９５％の可視光透過率と、１．２〜２．５の屈折率とを有することが好ましい。内部充填層１０は、有機ＥＬ素子および色変換フィルタの特性に悪影響を及ぼさない不活性液体で形成される。あるいはまた、外周封止の後にゲル化する液体で形成されていてもよい。このような充填剤の例は、シリコーン樹脂、フッ素系不活性液体、またはフッ素系オイルなどを含む。
【００６１】
外周封止層１１は、隔壁層の外周部に設けられ、有機ＥＬ素子と色変換フィルタを接着するとともに、内部の各構成要素を外部環境の酸素、水分などから保護する機能を有する。外周封止層１１は紫外線硬化型接着剤から形成される。また、前記紫外線硬化型接着剤は、直径５〜５０μｍ、好ましくは直径５〜２０μｍのガラスビーズ、シリカビーズなどを含んでもよい。これらのビーズ類は、有機ＥＬ素子と色変換フィルタとの貼り合わせにおいて、基板間距離（基板９と透明基板１との間の距離）を規定するとともに、接着のために印加される圧力を負担する。さらに、デバイス駆動時に発生する応力（特にデバイス外周部における応力）も負担して、該応力によるデバイスの劣化を防止する。
【００６２】
図１、図２および図４においてはデバイス全面が均一に発光する例を示したが、本発明の色変換発光デバイスをマトリクス駆動してディスプレイとして用いてもよい。例えば、透明電極６と反射性電極８とのそれぞれを、ラインパターンを有する複数の部分電極で構成し、透明電極６のラインパターンと反射性電極８とのラインパターンが直交する方向に延びるようにすることで、パッシブマトリクス駆動を行うことができる。また、図４のデバイスにおいては、基板９の上に複数のスイッチング素子（ＴＦＴまたはＭＩＭなど）を形成し、反射性電極８を該スイッチング素子に対応する複数の部分電極で構成することにより、アクティブマトリクス駆動を行ってもよい。
【００６３】
本発明において、透明基板１上に複数種の色変換層４を形成してもよい。複数種の色変換層２０を形成する場合には、ある区域のみにそれ以外の区域とは別の色変換層を設けて、いわゆるエリアカラー表示用色変換フィルタを行ってもよい。あるいは、模様、サイン、文字、マークなどに従って複数種の色変換層を配設して、それらを表示するようにしてもよい。あるいはまた、微小の区域に分割された適当な面積比で配設される２種の色変換層を用いて、単独の色変換層では達成できない単一色を示すようにしてもよい。
【００６４】
【実施例】
（実施例１）
カラーフィルタ２を有する、赤色に発光する図１に示す本発明の色変換発光デバイスを形成した。最初に、ガラス基板１上に、市販のカラーフィルタ材料（富士ハントエレクトロニクステクノロジー製ＣＲ−７００１）をスピンコート法にて塗布し、加熱乾燥することによりカラーフィルタ２を形成した。
【００６５】
カラーフィルタ２を形成した基板上に、９層のＳｉＯ２および８層のＴｉＯ２を交互に真空中で蒸着することにより、ダイクロイックミラー３を形成した。このダイクロイックミラーは、光が垂直に入射したときに、５７０ｎｍ以下の波長域の光を７５％以上反射し、波長５９０ｎｍの光を５０％反射し、６１０ｎｍ以上の波長域の光を７５％透過した。
【００６６】
次に、クマリン６（０．１質量部）、ローダミン６Ｇ（０．０５質量部）、ベーシックバイオレット１１（０．０５質量部）を、プロピレングリコールモノエチルアセテート溶剤（１２０質量部）に溶解させた蛍光変換色素溶液を調製した。該溶液に対して、１００質量部の光重合性樹脂「Ｖ２５９ＰＡ／Ｐ５」（商品名、新日鐵化成工業株式会社）を添加して溶解させ、塗布液を得た。この塗布液を、ダイクロイックミラー３を形成した基板上にスピンコート法にて塗布し、加熱乾燥して色変換層４を形成した。
【００６７】
色変換層４を形成した基板上に、シリコン系のハードコート剤「ＫＰ８５４」（信越化学工業製）をスピンコート法にて塗布し、加熱乾燥して表面平滑層５を形成した。次に、表面平滑層５の上に、マスクを用いるスパッタ法にてＩＴＯを積層して、ラインパターン状の透明電極６を形成した。
【００６８】
透明電極６を形成した基板を抵抗加熱蒸着装置内に装着して、有機ＥＬ層７を形成した。有機ＥＬ層７は、正孔注入層／正孔輸送層／有機ＥＬ発光層／電子注入層の４層構成とした。真空槽内圧を１×１０−４Ｐａまで減圧し、厚さ１００ｎｍの銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ、正孔注入層）、厚さ２０ｎｍの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、正孔輸送層）、厚さ３０ｎｍの４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ、有機ＥＬ発光層）、および厚さ２０ｎｍのアルミニウムトリス（８−キノリノラート）（Ａｌｑ、電子注入層）を、真空を破ることなく積層して、有機ＥＬ層７を得た。さらに真空を破ることなしに、マスクを用いて、厚さ２００ｎｍのＭｇ／Ａｇ（質量比１０：１）を積層して、透明電極６のものと直交する方向に延びるラインパターン状の反射性電極８を形成し、色変換発光デバイスを得た。
【００６９】
（実施例２）
カラーフィルタ２を持たない、図２に示す本発明の色変換発光デバイスを形成した。カラーフィルタ２を形成せずに、ガラス基板１上にダイクロイックミラー３を直接積層したことを除いて、実施例１を繰り返して色変換発光デバイスを得た。
【００７０】
（比較例１）
ダイクロイックミラー３を持たない、図３に示す本発明の範囲外の色変換発光デバイスを形成した。ダイクロイックミラー３を形成しなかったことを除いて実施例１を繰り返して、色変換発光デバイスを得た。
【００７１】
（実施例３）
カラーフィルタ２を有する、緑色に発光する図１に示す本発明の色変換発光デバイスを形成した。最初に、ガラス基板１上に、市販のカラーフィルタ材料（富士ハントエレクトロニクステクノロジー製ＣＧ−７００１）をスピンコート法にて塗布し、加熱乾燥することによりカラーフィルタ２を形成した。
【００７２】
カラーフィルタ２を形成した基板上に、９層のＳｉＯ２および８層のＴｉＯ２を交互に真空中で蒸着することにより、ダイクロイックミラー３を形成した。このダイクロイックミラーは、光が垂直に入射したときに、４９０ｎｍ以下の波長域の光を７５％以上反射し、波長５１０ｎｍの光を５０％反射し、５３０〜５８０ｎｍの波長域の光を７５％以上透過し、波長６００ｎｍの光を５０％反射し、６２０ｎｍ以上の波長域の光を７５％反射した。
【００７３】
次に、クマリン６（０．１質量部）を、プロピレングリコールモノエチルアセテート溶剤（１２０質量部）に溶解させた蛍光変換色素溶液を調製した。該溶液に対して、１００質量部の光重合性樹脂「Ｖ２５９ＰＡ／Ｐ５」（商品名、新日鐵化成工業株式会社）を添加して溶解させ、塗布液を得た。この塗布液を、ダイクロイックミラー３を形成した基板上にスピンコート法にて塗布し、加熱乾燥して色変換層４を形成した。
【００７４】
色変換層４を形成した基板上に、シリコン系のハードコート剤「ＫＰ８５４」（信越化学工業製）をスピンコート法にて塗布し、加熱乾燥して表面平滑層５を形成した。次に、表面平滑層５の上に、マスクを用いるスパッタ法にてＩＴＯを積層して、ラインパターン状の透明電極６を形成した。
【００７５】
透明電極６を形成した基板を抵抗加熱蒸着装置内に装着して、有機ＥＬ層７を形成した。有機ＥＬ層７は、正孔注入層／正孔輸送層／有機ＥＬ発光層／電子注入層の４層構成とした。真空槽内圧を１×１０−４Ｐａまで減圧し、厚さ１００ｎｍの銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ、正孔注入層）、厚さ２０ｎｍの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、正孔輸送層）、厚さ３０ｎｍの４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ、有機ＥＬ発光層）、および厚さ２０ｎｍのアルミニウムトリス（８−キノリノラート）（Ａｌｑ、電子注入層）を、真空を破ることなく積層して、有機ＥＬ層７を得た。さらに真空を破ることなしに、マスクを用いて、厚さ２００ｎｍのＭｇ／Ａｇ（質量比１０：１）を積層して、透明電極６のものと直交する方向に延びるラインパターン状の反射性電極８を形成し、色変換発光デバイスを得た。
【００７６】
（実施例４）
カラーフィルタ２を持たない、図２に示す本発明の色変換発光デバイスを形成した。カラーフィルタ２を形成せずに、ガラス基板１上にダイクロイックミラー３を直接積層したことを除いて、実施例３を繰り返して色変換発光デバイスを得た。
【００７７】
（比較例２）
ダイクロイックミラー３を持たない、図３に示す本発明の範囲外の色変換発光デバイスを形成した。ダイクロイックミラー３を形成しなかったことを除いて実施例３を繰り返して、色変換発光デバイスを得た。
【００７８】
（評価）
各実施例および比較例において、一定電圧を透明電極６と反射性電極８との間に印加した際の輝度およびコントラスト比を測定した。赤色発光デバイスについては、比較例１のデバイスが１００ｃｄ／ｍ２の輝度に発光する電圧を用いた。一方、緑色発光デバイスについては、比較例２のデバイスが１００ｃｄ／ｍ２の輝度に発光する電圧を用いた。コントラスト比は、各デバイスの基板１の観察面（図１〜図３における下面）に４５゜の角度で７００ｌｘの白色光を照射した際の、前記条件における駆動時の明るさと非駆動時の明るさの比である。
【００７９】
【表１】
2004139849.tif 000003
【００８０】
【表２】
2004139849.tif 000004
【００８１】
赤色発光デバイスおよび緑色発光デバイスの双方において、本発明にしたがってダイクロイックミラーを設けることにより輝度が大幅に向上しており、色変換層における変換効率を向上したことが明らかとなった。さらに、コントラスト比も向上させることができた。
【００８２】
【発明の効果】
以上のように、ダイクロイックミラーを設けて発光部からの光を選択的に反射することにより、濃度消光または経時分解を起こすことなく、色変換層の色変換効率およびコントラスト比を向上させた色変換発光デバイスを得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】カラーフィルタを有する、本発明の色変換発光デバイスを示す概略断面図である。
【図２】カラーフィルタを持たない、本発明の色変換発光デバイスの概略断面図である。
【図３】ダイクロイックミラーを持たない、従来の色変換発光デバイスの概略断面図である。
【図４】トップエミッション方式の、本発明の色変換発光デバイスの概略断面図である。
【符号の説明】
１　　透明基板
２　　カラーフィルタ
３　　ダイクロイックミラー
４　　色変換層
５　　表面平滑層
６　　透明電極
７　　有機ＥＬ層
８　　反射性電極
９　　基板
１０　　内部充填層
１１　　外周封止層
【図１】
2004139849.tif 000005
【図２】
2004139849.tif 000006
【図３】
2004139849.tif 000007
【図４】
2004139849.tif 000008