(57)【要約】【課題】  有機発光層から出る白色光をカラーフィルタに通してフルカラー化を行う方式カラーディスプレイ装置において、理想に近い白色を再現可能なカラーフィルタ及びカラーディスプレイ装置を提供する。【解決手段】  有機発光層と組み合わせてカラーディスプレイ装置を構成するカラーフィルタにおいて、前記カラーフィルタを形成する少なくとも１色の画素に、又は、カラーフィルタを形成する透明樹脂層に、有機発光層のスペクトルにおいて白色発光を阻害するスペクトル領域を吸収する色材を含有させ、白色発光スペクトルのずれを調節することにより、カラー表示時の色度（色純度）を低下させず、白色表示時のバランスと明度が良好であり、色純度を任意に選択できる、明るく鮮明なカラー画像を有するカラーディスプレイ装置を得ることができる。【選択図】    図１
2005331795.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機発光層と組み合わせてカラーディスプレイ装置を構成するカラーフィルタにおいて、前記カラーフィルタを形成する少なくとも１色の画素に、着色色材と有機発光層のスペクトルにおいて白色発光を阻害するスペクトル領域を吸収する色材とを含有することを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項２】
有機発光層と組み合わせてカラーディスプレイ装置を構成するカラーフィルタにおいて、前記カラーフィルタを形成する透明樹脂層に、有機発光層のスペクトルにおいて白色発光を阻害するスペクトル領域を吸収する色材を含有することを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項３】
カラーフィルタと有機発光層とを組み合わせて構成するカラーディスプレイ装置において、前記カラーフィルタを形成する少なくとも１色の画素に、着色色材と有機発光層のスペクトルにおいて白色発光を阻害するスペクトル領域を吸収する色材とを含有することを特徴とするカラーディスプレイ装置。
【請求項４】
カラーフィルタと有機発光層とを組み合わせて構成するカラーディスプレイ装置において、前記カラーフィルタを形成する透明樹脂層に、有機発光層のスペクトルにおいて白色発光を阻害するスペクトル領域を吸収する色材を含有することを特徴とするカラーディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はカラーフィルタと有機発光層を組み合わせてなるカラーディスプレイ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報機器の多様化等にともなって、従来から一般に使用されているＣＲＴに比べて消費電力や空間占有面積が少ない平面表示ディスプレイのニーズが高まり、このような平面表示ディスプレイの一つとしてＥＬ素子を用いたカラーディスプレイ装置が注目されている。
【０００３】
ＥＬ素子は、蛍光性化合物に電圧を加えることにより励起し、発光させる素子である。ルミネッセンス材料により、無機化合物を使用した無機ＥＬ素子と有機化合物を使用した有機ＥＬ素子に分けられる。無機ＥＬを使用したディスプレイ(無機ＥＬＤ)は一部実用化され、有機ＥＬ素子を用いたカラーディスプレイ装置は実用化が試されているところである。
【０００４】
有機ＥＬ素子は、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）などよりなるホール（正孔）注入電極と、ホール注入電極上に成膜されたトリフェニルジアミンなどを含むホール（正孔）輸送層と、ホール輸送層上に積層されたアルミキノリノール錯体（Ａｌｑ３）などの蛍光物質を含む有機発光層と、マグネシウムなどの仕事関数の小さな金属電極（電子注入電極）とを基本構成として有するもので、１０ボルト前後の電圧によって、数百ないし数万ｃｄ／ｍ２というきわめて高い輝度が得られるという特徴を有している。
【０００５】
有機ＥＬ素子を、カラーディスプレイ装置に用いる場合には、光の三原色である赤、緑、青の光を発する発光層を各画素ごとに形成する方法や、複数の発光層とカラーフィルター層を形成し、カラーフィルター層を用いて、複数の発光層から発せられる白色光から、各画素毎に、光の三原色である赤、緑、青の光を取り出す方法（特許文献１参照）や、特定の波長の光を吸収して、所定の色の光に変換する蛍光変換層、カラーフィルター層および特定の波長にピークを持つ発光層を組み合わせて、各画素ごとに、赤、緑、青の光を得るという方法（特許文献２参照）も用いられている。
【０００６】
しかしながら、光の三原色である赤、緑、青の光を発する発光層を各画素ごとに形成する場合には、赤色光を発する発光層に用いるのに適した蛍光材料が少ないため、色純度の高い赤色光を得ることが困難であるだけでなく、一般に、青色光を発する発光層の寿命が、赤色光を発する発光層および緑色光を発する発光層に比して、極端に短いため、カラーディスプレイ装置の寿命が、青色光を発する発光層の寿命によって、制限を受けるという問題があった。
【０００７】
これに対して、白色光を発する有機発光層とカラーフィルタとを形成し、カラーフィルター層を用いて、各画素ごとに、白色光を、光の三原色である赤、緑、青の光を取り出すことによって、カラーディスプレイ装置を構成する場合や、単色光を発する発光層と、蛍光材料によって形成され、発光層から発せられた光を所定の色の光に変換する蛍光変換層と、カラーフィルター層とを組み合わせて、カラーディスプレイ装置を構成する場合には、一種類の有機ＥＬ素子によって、カラーディスプレイ装置を構成することができるため、構成が簡易であるだけでなく、低コスト化が可能であり、実用性を有している。
【０００８】
ところで、有機発光層から出る白色光をカラーフィルタに通してフルカラー化を行う方
式カラーディスプレイ装置において、有機発光層から出る白色光及びカラーフィルタを通過して出てくる白色光が完全な白色光でない（以下、白色光のずれという）という問題がある。
【０００９】
そこで、この白色光のずれを補正するため、カラーフィルタの三原色の画素の厚さを大きく変える方法があるが、カラーフィルタの表面が凹凸になる。その結果、表面に凹凸のあるカラーフィルタ層上に形成された透明電極および補助配線が切断されるおそれがあり、所望のように配線をして、カラーディスプレイ装置として機能させることが困難になる場合があるという問題が生じる。
【００１０】
また、他の方法として、カラーフィルタの三原色の画素に対応する白色発光部にそれぞれ異なる電圧を加える方法で輝度を調節する方法が考えられる。しかしEL素子は、発光寿命が注入電流に大きく依存しているために、この方法であると、白色発光部の注入電流量が異なり、R(赤)、G(緑)、B(青)により輝度の劣化の速さが違うために、時間とともにホワイトバランスが崩れてくるという問題点がある。
【特許文献１】特開昭６３−１５２８９７号
【特許文献２】特開平１０−１７７８９５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、本発明は、有機発光層から出る白色光をカラーフィルタに通してフルカラー化を行う方式カラーディスプレイ装置において、理想に近い白色を再現可能なカラーフィルタ及びカラーディスプレイ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであって、請求項１記載の発明は、有機発光層と組み合わせてカラーディスプレイ装置を構成するカラーフィルタにおいて、前記カラーフィルタを形成する少なくとも１色の画素に、着色色材と有機発光層のスペクトルにおいて白色発光を阻害するスペクトル領域を吸収する色材とを含有することを特徴とするカラーフィルタである。
【００１３】
また、請求項２記載の発明は、有機発光層と組み合わせてカラーディスプレイ装置を構成するカラーフィルタにおいて、前記カラーフィルタを形成する透明樹脂層に、有機発光層のスペクトルにおいて白色発光を阻害するスペクトル領域を吸収する色材を含有することを特徴とするカラーフィルタである。
【００１４】
また、請求項３記載の発明は、カラーフィルタと有機発光層とを組み合わせて構成するカラーディスプレイ装置において、前記カラーフィルタを形成する少なくとも１色の画素に、着色色材と有機発光層のスペクトルにおいて白色発光を阻害するスペクトル領域を吸収する色材とを含有することを特徴とするカラーディスプレイ装置である。
【００１５】
また、請求項４記載の発明は、カラーフィルタと有機発光層とを組み合わせて構成するカラーディスプレイ装置において、前記カラーフィルタを形成する透明樹脂層に、有機発光層のスペクトルにおいて白色発光を阻害するスペクトル領域を吸収する色材を含有することを特徴とするカラーディスプレイ装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明においては、カラーフィルタの画素又はオーバーコート層のような透明樹脂層に、白色発光を阻害するスペクトル領域を吸収する色材を加え、有機発光層の白色発光スペクトルのずれを調節することにより、カラー表示時の色度（色純度）を低下させず、白色
表示時のバランスと明度が良好であり、色純度を任意に選択できる、明るく鮮明なカラー画像を有するカラーディスプレイ装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明に係わるカラーフィルタの基本構成は、通常の液晶素子と同様に透明基材の一面に、着色層と必要に応じてブラックマトリックスと、透明樹脂層（オーバーコート層又は平坦化層）を設けてなる。
【００１８】
透明基材とは、透明性があり、ある程度の剛性があればとくに限定されるものではないが、ガラスやポリエステルやアクリル樹脂のフィルム又は薄板を用いることができる。
【００１９】
着色層とは、通常、赤、緑、青等の顔料又は染料からなる色材を分散してなる樹脂を塗布・パターニングし、マトリックス状やストライプ状に配列したものである。
【００２０】
請求項１及び請求項３に記載の発明においては、少なくとも１色の画素に、着色色材と有機発光層のスペクトルにおいて白色発光を阻害するスペクトル領域を吸収する色材とを含有させることにより、有機発光層の白色発光スペクトルのずれを調節する。
【００２１】
着色色材のうち、緑色画素の緑顔料としてはピグメントグリーン７、ピグメントグリーン３６などが挙げられる。赤色画素の赤顔料としてはピグメントレッド１、９、９７、１２２、１２３、１４９、１６８、１７７、１７８、１７９、１８０、１９２、２０６、２０７、２０９、２１５、２５４、２６４などが挙げられる。青色画素の青顔料としてはピグメントブルー１５、１５：１、１５：２、１５：３、１５：４、１５：６などが挙げられる。なお、所望の色相を得るために２種類以上を混合して用いても構わない。
【００２２】
また、白色発光を阻害するスペクトル領域を吸収する色材とは、白色発光を阻害するスペクトル領域に吸収を持つ補色の色材があげられる。具体的には、有機発光層として、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）よりなるホール（正孔）注入電極と、ホール注入電極上に成膜されたトリフェニルジアミンを含むホール（正孔）輸送層と、ホール輸送層上に積層されたアルミキノリノール錯体（Ａｌｑ３）を蛍光物質を用いた場合、図１のように、液晶バックライトと対比すると、４５０ｎｍ〜５２０ｎｍ（青）領域に強い発光領域を有するスペクトルを示す。この領域が白色発光を阻害するスペクトル領域となる。この領域を吸収するためには、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ９、１９、３８、４３、９７、１２２、１２３、１４４、１４９、１６６、１６８、１７７、１７９、１８０、１９２、２１５、２１６、２１７、２２０、２２３、２２４、２２６、２２７、２２８、２４０のような赤色顔料をピークに応じて添加する。
【００２３】
上記色材を透明樹脂に分散させ、感光性着色樹脂組成物を作成する。このような透明樹脂としては、光照射部或いは遮光部が有機溶剤、アルカリ水溶液、水に溶解可能なものであればよく、特に限定されるものではない。具体例を挙げれば、（メタ）アクリル酸や２−ヒドロキシエチル、アクリルアミド、Ｎ−ビニルピロリドンやアンモニウム塩を有するモノマーなどに代表されるような親水性のモノマーと（メタ）アクリル酸エステル、酢酸ビニル、スチレン、Ｎ−ビニルカルバゾール、などに代表されるような親油性のモノマーとを適度な混合比で既知の手法で共重合したものを用いることができる。これらの透明樹脂は、エチレン性の不飽和基を有するラジカル重合性のモノマーやオキシラン環或いはオキセタン環を有するカチオン重合性のモノマー、ラジカル発生剤、酸発生剤、或いは塩基発生剤との組み合わせによってネガ型、すなわち遮光部分が現像によって除去されるタイプのレジストとして用いることができる。また、ポリヒドロキシスチレンのｔ−ブチル炭酸エステル、ｔ−ブチルエステル、テトラヒドロキシピラニルエステル或いはテトラヒドロキシピラニルエーテルなどに代表される樹脂を使用することもできる。この種の樹脂は
、光酸発生剤または光塩基発生剤との組み合わせによってポジ型、すなわち光照射部分が現像によって除去されるタイプのレジストとして用いることができる。
【００２４】
また、本発明を構成するカラーフィルタの各色画素の膜厚は１．０μｍ〜２．５μｍの範囲内で好適に用いられることが望ましい。膜厚が１．０μｍより薄いと顔料コンテントを高くする必要があり、露光後の現像において不良が生じ、保存安定性も悪い。膜厚が２．５μｍを超えるとフォトリソ法などではパターンにてオーバーハング形状が生じ、ＩＴＯの断線により抵抗値不良が生じ、問題である。なお、各色画素の膜厚は、その上に電極を形成することや、色再現に影響を及ぼす発光むらを考慮すると、全ての色が略同一であることが好ましい。
【００２５】
ブラックマトリックスは、カラーフィルタ及びカラーディスプレイ装置の画像のコントラストを向上させるため、また、ＴＦＴ駆動方式のディスプレイに用いられるトランジスタの誤動作を防ぐためなどに、これらの着色層の画素間に設けられる遮光部材である。
【００２６】
ブラックマトリックスは、クロム、ニッケル等の金属あるいは金属化合物を蒸着法、スパッタ法などの真空成膜法等で薄膜に形成し、これをフォトリソグラフィ法で微細パターンとして形成する方法や、感光性樹脂組成物にカーボンブラックと必要に応じて有機顔料を分散し、この黒色の感光性樹脂組成物を用いてブラックマトリックスを形成する方法にて形成することができる。
【００２７】
透明樹脂層は、前記着色層及びブラックマトリックスにより生じた凹凸を埋めるために、透明基材の着色層及びブラックマトリックス側に設ける層（オーバーコート層又は平坦化層）、又は、その反対側に設ける層（保護層又は反射防止層）である。
【００２８】
請求項２及び請求項４に記載の発明においては、透明樹脂層に、有機発光層のスペクトルにおいて白色発光を阻害するスペクトル領域を吸収する色材を含有させるこにより、有機発光層の白色発光スペクトルのずれを調節する。
【００２９】
なお、この層に含有させる色材は、前記画素の着色色材と同様な色材を用いることができる。
【００３０】
更に、画素を形成する樹脂等に含まれる水分が有機発光層へ移行しないように、酸化珪素、窒化珪素等の透明バリア性のある材料により、バリア膜（パッシベーション膜）を設けることが好ましい。
【００３１】
上記カラーフィルタに透明電極を形成し、有機発光層の各層を蒸着し、対抗電極又はＴＦＴ基板を蒸着又は積層し、カラーディスプレイ装置が完成する。
【００３２】
このカラーディスプレイ装置は、有機発光層の白色発光スペクトルのずれが調節されているので、理想に近い白色及びフルカラー表示が可能である。
【実施例１】
【００３３】
本発明の一実施例の断面図を図２に示す。白色光をカラーフィルタに通してフルカラー化を行う方式のカラー有機ＥＬ表示装置は、ガラスからなる透明基板11上に、Ｒ、Ｇ、Ｂの各画素（12、13、14）が成膜されている。さらに、透明樹脂層15、バリア膜16が積層されており、続いて透明電極17、正孔輸送層18、発光層19（有機発光層）、陰極20、封止ガラス21の順に構成されている。この時、透明樹脂層（平坦化膜）15は図3に示す透過率の樹脂膜である。透明樹脂層の透過率スペクトルは、白色の有機発光層のスペクトルに依存し、透明樹脂層を通過して出てくる光のホワイトバランスが良くなるようにスペクトルを
決定する。
【００３４】
実施例１は、低波長領域に吸収を持つ赤色顔料をアクリル系樹脂に分散させたオーバーコート材を画素上に塗布してオーバーコート層（図４）を形成した場合であり、取り出される光における各色及び白表示時の色度図（図５）及び各色の規格化強度曲線（図６）が得られ、各色及び白表示時の色度座標及びＹ値は以下のようになった。
【００３５】
赤12は、ｘ＝0.5850、ｙ＝0.3166、Ｙ値13.55、緑13は、ｘ＝0.2804、ｙ＝0.4779、Ｙ値20.97、青14は、ｘ＝0.1260、ｙ＝0.1867、Ｙ値11.97、白表示時は、ｘ＝0.3012、ｙ＝0.3083、Ｙ値15.50となり、白の座標値である、x=0.33、y=0.33に近いたべホワイトバランスが良い。また、黒体輻射線上のホワイトバランスも改善されていることが分かる。
【実施例２】
【００３６】
実施例２は、低波長領域に吸収を持つ赤色顔料をＲ、Ｇ、Ｂの着色樹脂組成物に含めた形成した画素の場合であり、取り出される光における各色及び白表示時の色度図及び各色の規格化強度曲線は実施例１と同様なものが得られ、各色及び白表示時の色度座標及びＹ値は以下のようになった。
【００３７】
赤12は、ｘ＝0.5850、ｙ＝0.3166、Ｙ値13.55、緑13は、ｘ＝0.2804、 ｙ＝0.4779、Ｙ値20.97、青14は、ｘ＝0.1260、ｙ＝0.1867、Ｙ値11.97、白表示時は、ｘ＝0.3012、ｙ＝0.3083、Ｙ値15.50となり、白の座標値である、x=0.33、y=0.33に近いたべホワイトバランスが良い。また、黒体輻射線上のホワイトバランスも改善されていることが分かる。
［比較例］
一般的に用いられている透明性の高い平坦化膜を用いた場合、取り出される光における各色及び白表示時の色度図（図７）及び各色の規格化強度曲線（図８）が得られ、各色及び白表示時の色度座標及びＹ値は以下のようになった。
【００３８】
赤12は、ｘ＝0.4857、ｙ＝0.2980、Ｙ値20.45、緑13は、ｘ＝0.2278、 ｙ＝0.4884、Ｙ値59.86、青14は、ｘ＝0.1251、ｙ＝0.1733、Ｙ値37.81、白表示時は、ｘ＝0.2163、ｙ＝0.2885、Ｙ値39.37となり、ホワイトバランスが大きく悪い結果となってしまった。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】液晶バックライト及び白色ＥＬのスペクトル図である。
【図２】有機ＥＬ素子構成を示す説明図である。
【図３】透明オーバーコート透過率を示すグラフ図である。
【図４】実施例１及び２の白表示時色度図を示すグラフ図である。
【図５】実施例１及び２の各色規格化強度曲線を示すグラフ図である。
【図６】白色発光を阻害するスペクトル領域を吸収する色材オーバーコート透過率を示すグラフ図である。
【図７】比較例の白表示時色度図を示すグラフ図である。
【図８】比較例の各色規格化強度曲線を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００４０】
１１  透明基板
１２、１３、１４  画素
１５  透明樹脂層
１６  バリア膜
１７  透明電極
１８  正孔輸送層
１９  有機発光層
２０  陰極
２１  封止ガラス
【図１】
2005331795.tif 000003
【図２】
2005331795.tif 000004
【図３】
2005331795.tif 000005
【図４】
2005331795.tif 000006
【図５】
2005331795.tif 000007
【図６】
2005331795.tif 000008
【図７】
2005331795.tif 000009
【図８】
2005331795.tif 000010