(57)【要約】【課題】ＲＧＢ各色の色純度が高く，輝度低下を抑制したカラー有機ＥＬ表示装置を提供する。【解決手段】ＲＧＢに発光する複数の有機ＥＬ素子と、該有機ＥＬ素子の光出射側に配置されたコレステリック液晶層と、該コレステリック液晶層の光出射側に配置された位相板と、該位相板の光出射側に配置された偏光板とを有し、可視波長帯域内の４５０−５３０ｎｍ及び５３０−６３０ｎｍに光吸収率のピークがある光選択吸収層を前記有機ＥＬ素子の光出射側に備える。【選択図】図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＧＢに発光する複数の有機ＥＬ素子と、前記有機ＥＬ素子の光出射側に配置されたコレステリック液晶層と、前記コレステリック液晶層の光出射側に配置された位相板と、前記位相板の光出射側に配置された偏光板とを有するカラー有機ＥＬ表示装置において、
可視波長帯域内の４５０−５３０ｎｍ及び５３０−６３０ｎｍに光吸収率のピークがある光選択吸収層を、前記複数の有機ＥＬ素子の光出射側全面に備えていることを特徴とするカラー有機ＥＬ表示装置。
【請求項２】
請求項1において、
前記光選択吸収層は、前記コレステリック液晶層と前記有機ＥＬ素子との間にあることを特徴とするカラー有機ＥＬ表示装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記有機ＥＬ素子と前記コレステリック液晶層との間に透明基板があり、
前記透明基板の一方の面側に、前記有機ＥＬ素子を備え、
前記透明基板の他方の面側に、前記光選択吸収層を備えていることを特徴とするカラー有機ＥＬ表示装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記光選択吸収層は、顔料又は染料が含有された接着性のある樹脂が固化したものであることを特徴とするカラー有機ＥＬ表示装置。
【請求項５】
請求項２において、
前記光選択吸収層は、前記コレステリック液晶層の光出射側にあることを特徴とするカラー有機ＥＬ表示装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記コレステリック液晶層と前記位相板の間、又は前記位相板と前記偏光板との間に、前記光選択吸収層を備えていることを特徴とするカラー有機ＥＬ表示装置。
【請求項７】
請求項5において、
前記偏光板の光出射側に前記光選択吸収層を備えていることを特徴とするカラー有機ＥＬ表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラー有機ＥＬ表示装置の色純度向上及び輝度低下抑制技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、色純度を向上させるために、ＲＧＢ塗り分け方式のＯＬＥＤであって、基板外にマゼンダのカラーフィルタをＲＧＢのＯＬＥＤ素子上に全面配置（ベタ塗り）することが記載されている。また、特許文献２には、Ｇの輝度の低下を抑えるために、特許文献１で全面配置したマゼンダのカラーフィルタを、Ｇを除いたＲＢのＯＬＥＤ素子上に配置することが記載されている。
【０００３】
さらに、特許文献３には、偏光分離手段と、位相板と、偏光板を用い、反射光の低減と色純度を向上する技術が開示されている。そして、特許文献４には、ＣＲＴの色純度を向上させるために、フェースパネルの外側に可視波長帯域内の４５０−５３０ｎｍ及び５３０−６３０ｎｍに光吸収率のピークがある光選択吸収層を備えた構造が記載されている。
【特許文献１】特開２０００−１０６２７６号公報
【特許文献２】特開２００３―１７８８７９号公報
【特許文献３】特開２００２―２１５０６７号公報
【特許文献４】特開平４-３４５７３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者らは、特許文献３に記載されたカラー有機ＥＬ表示装置の色純度を向上させる方法について検討した。まず、最初に、カラー有機ＥＬ表示装置の色純度を向上させる技術を検索した結果、特許文献１及び特許文献２の技術があることがわかった。しかし、特許文献１及び特許文献２には、特許文献３に記載された偏光分離手段、位相板、偏光板が開示されていないので、色選択吸収層をどの位置に形成するべきかさらなる検討が必要である。
【０００５】
また、特許文献２の段落番号[０００６]に記載されているように、特許文献１に記載された発明では、ＲＢの色純度の向上を図れるが、Ｇの輝度、色度が低下してしまう問題があり、ｔｏ特許文献２では、ＲとＢのＯＬＥＤ素子上にのみマゼンダフィルタを形成することでＲとＢの輝度低下を抑え、色度を向上させるようとしているが、RおよびBとGの画素とを分離する為にパターニングしカラーフィルタを塗り分ける工程が必要となる問題がある。
【０００６】
つまり、本発明の目的は、特許文献３に開示されたカラー有機ＥＬ表示装置において、ＲＧＢ全ての画素の輝度の低下を抑制し色純度を向上させる技術を提供することにある。
【０００７】
なお、光吸収フィルタを表示装置に用いた従来技術に特許文献４が存在するが、この文献はあくまでもＣＲＴに関する技術であり、全く技術分野が異なる。従って、カラー有機ＥＬ表示装置に適用することは当業者の技術常識をもってしても困難であると考える。また、仮に、特許文献４の光吸収フィルタと特許文献１乃至特許文献３のカラー有機ＥＬ表示装置とを組み合わせようとしても、カラー有機ＥＬ表示装置を構成する部材のどの位置に光吸収フィルタを適用するべきかが特許文献３に開示されていない以上、特許文献4を特許文献１乃至特許文献３に組み合わせることは困難であるし、また組み合わせることができたとしても、自明的に発明できるというものではないのは言うまでもない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明では、有機ＥＬ表示装置（ＯＬＥＤ）や液晶と云ったフラットパネルでは従来使用されてこなかった波長帯域の光を吸収する光吸収フィルタを用いる。具体的には、可視波長帯域内の４５０−５３０ｎｍ及び５３０−６３０ｎｍに光吸収率のピークがある光選択吸収層を、ＲＧＢ毎の領域分けをせずに、カラー発光する有機ＥＬ素子の光出射側にＲＧＢ共通の層として備えさせている点である。
【０００９】
この方式によれば、色純度が低い塗分け方式に、光選択吸収層をＲＧＢの有機ＥＬ層の光出射側全面に共通な膜を配置する従来技術では不可能であったＲＧＢの３色全ての色純度の向上が初めて可能になる。また、この層を採用するにあたって、配置する順番によって効果が全く異なる。
【００１０】
光選択吸収層だけでなく、偏光分離手段、位相板及び偏光板を有機ＥＬ素子の光出射側に配置する場合、偏光分離手段、位相板及び偏光板の各間に光選択吸収層を介在させないようにすることにより、位相等の光学設計が難しい偏光分離手段、位相板及び偏光板を一つの部分組立品として扱うことができるので、所望の特性を出しやすくなる。また、これらは特に、ＬＣＤ向けの部品（部分組立品）として市場で流通しているため、部材コストを低減できたり、ハンドリングが容易になるというメリットがある。
【００１１】
なお、この具体的な実施態様には、（ａ）基板の一方にボトムエミッション構造の有機ＥＬ素子を形成し、基板の他方の面上に光選択吸収層を配置して、その上に、偏光分離手段、位相板及び偏光板を順に積層する構造や、（ｂ）基板の一方にボトムエミッション構造の有機ＥＬ素子を形成し、基板の他方の面上に偏光分離手段、位相板、偏光板を順に積層し、その偏光板上に光選択吸収層を配置する構造がある。
【００１２】
（ａ）の構造の場合には、偏光分離手段を通過しない光が有機ＥＬ素子の反射電極との間で複数回反射するが、その反射光路外に光吸収フィルタを配置することになるので、偏光分離手段と反射電極によって生じる戻り光をも効率良く取り出すことができるようになる。
【００１３】
また、（ｂ）の構造を実現するのに、偏光分離手段と基板とを上記波長帯に吸収のピークがある顔料又は染料を混ぜ込んだ接着剤で固定する方法が好ましい。つまり、接着剤に光選択吸収層の機能を付与することにより、別個の層として成膜するプロセスを省けるので、製造プロセスの効率化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ＲＧＢ各色の輝度低下を抑制し、色純度が高いカラー有機ＥＬ表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の概念図を用いて本発明の各実施例を説明する。
【実施例１】
【００１６】
図1は、本発明のカラー有機ＥＬ表示装置の実施例１を構成する１画素分の断面図である。この有機ＥＬ表示装置は、基板ＳＵＢの一方に、有機ＥＬ素子ＥＬＤを備え、基板ＳＵＢの他方に、光選択吸収層ＡＢＳ、偏光分離手段ＰＳＤ、位相差板ＲＥＴ、偏光板ＰＯＬが順に積層されている。
【００１７】
この有機ＥＬ素子ＥＬＤは、基板側から順に、ＲＧＢに対応した透明電極ＩＴＯで構成された下部電極（本実施例の場合、アノード駆動を前提としているのでアノード電極ＡＮ）と、該アノード電極の上に形成されたホール注入層（ＨＩＬ）と，そのホール注入層ＨＩＬ上に形成されたホール輸送層（ＨＴＬ）と、そのホール輸送層ＨＴＬの上に形成された発光層（ＥＬ）と、発光層の上に形成された電子輸送層（ＥＴＬ）と、ＲＧＢの画素ＲＰ、ＧＰ，ＢＰに共通し、反射板としても機能するＡｌで構成された上部電極（本実施例の場合、カソード電極ＣＤ）とが積層されている。
【００１８】
なお、図面上、各層はそれぞれ１つの層として描画したが、複数層を１つの層で兼用してもよい。具体的には、発光層と電子輸送層は、兼用できる材料を用いることで１層とすることもでき、ホール注入層とホール輸送層を兼用できる材料を用いれば、これらを１層とすることもできる。
【００１９】
本実施例の有機ＥＬ素子ＥＬＤを構成するアノード電極ＡＮには上述の通り、ＩＴＯを用いたが、アノード電極としては仕事関数の高い透明な電極材料を用いれば良く，ITOの代わりにＩＺＯ等の他の透明な導電物質を用いることができる。
【００２０】
本実施例の有機ＥＬ素子ＥＬＤを構成するカソード電極ＣＤにはアルミニウム（Ａｌ）を用いたが、Ａｌ以外でも、仕事関数の低いマグネシウム（Ｍｇ）、マグネシウム/銀（Ｍｇ/Ａｇ）合金やアルミニウム/リチウム（Ａｌ/Ｌｉ）合金などを用いることができる。また、特性を向上のためＡｌ単体ではなく、発光層との間に極薄いフッ化リチウム（ＬｉＦ）などのアルカリ金属化合物などを用いても良い。なお、光取り出し効率を向上させるため、少なくとも垂直入射した円偏光を回転方向が逆の円偏光として反射する鏡面とした。発光層ＥＬは、陽極と陰極との間に所定の電圧が印加されたとき、所望の色で発光する材料を用いる。
【００２１】
本実施例の場合、赤色発光用としてペリレン誘導体が、緑色発光用としてＢｅＢｑ２ビス（ベンゾキノリノラト）ベリリウム錯体、青色発光用としてオキサジアゾール構造のＺｎ錯体を用いたが、実際にはこれらを含め、赤色発光用として、例えば、発光層はＡｌｑ３（トリス(８−キノリノレート)アルミニウム）に、ＤＣＭ−１（４−(ジシアノメチレン)−２−メチル−６−(ｐ−ジメチルアミノスチリル)−４Ｈ−ピラン）を分散したもの、緑色発光用として、例えば、Ａｌｑ３，Ｂｅｂｑ、キナクリドンでドーピングしたＡｌｑ３、青色発光用として、例えば、ＤＰＶＢｉ（４,４'−ビス(２,２−ジフェニルビニル)ビフェニル）や、これとＢＣｚＶＢｉ（４,４'−ビス(２−カルバゾールビニレン)ビフェニル）からなる材料、あるいはジスチリルアリレーン誘導体をホストとし、ジスチリルアミン誘導体をゲストとしてドーピングしたものを用いることができる。
【００２２】
本実施例の場合、ホール注入層としてＣｕＰｃ（銅フタロシアニン），、ホール輸送層としてα−ＮＰＤ（Ｎ,Ｎ'−ジ(α−ナフチル)−Ｎ,Ｎ'−ジフェニル１,１'−ビフェニル−４,４'−ジアミン）、電子輸送層として，Ａｌｑ３を用いたが、これらも含めて実際には、ホール注入層ＨＩＬはｍ−ＭＡＤＡＴＡ（４,４',４"−トリス[Ｎ,−３−メチルフェニル−Ｎ−フェニルアミノ]トリフェニルアミン），ホール輸送層ＨＴＬはや，トリフェニルジアミン誘導体ＴＰＤ（Ｎ,Ｎ'−ビス(３−メチルフェニル)１,１'−ビフェニル−４,４'−ジアミン）やα−ＮＰＢ (Ｎ，Ｎ−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ−ジフェニル−ベンジデン)，電子輸送層ＥＴＬは１，３，４−オキサゾール誘導体ＰＢＤや１，２，４−トリアゾール誘導体ＴＡＺなどを用いることができる。さらに，上記低分子系の材料の他にポリマー系の材料を用いることもできる。
【００２３】
以上から構成される有機EL素子ＥＬＤでは、陽極ＡＮである透明電極と陰極ＣＤである金属電極とに直流電源を接続し、電極間に直流電圧を印加すると、透明電極から注入されたホールと、金属電極から注入された電子がそれぞれ発光層ＥＬに到達し、電子とホールの再結合が生じ所定の波長の発光が生じるものである。
【００２４】
また、図示は省略したが、本実施例では基板ＳＵＢと有機ＥＬ素子ＥＬＤとの間にアクティブ素子ＴＦＴを備え、該アクティブ素子を介して有機ＥＬ素子ＥＬのアノード電極ＡＤに流す電流を制御している。具体的には、基板ＳＵＢ上に、データ線ＤＬＩＮＥ、走査線ＧＬＩＮＥ、電流供給線ＣＬＩＮＥ及びアクティブ素子ＴＦＴを含む画素回路を備えており、さらに、その上に絶縁膜ＩＮＳを備え、その絶縁膜ＩＮＳに設けたスルーホールＴＨを介してアクティブ素子ＴＦＴと下部電極であるカソード電極ＣＤが接続されている。
【００２５】
本実施例の光選択吸収層ＡＢＳは、有機EL素子のRGB発光光以外の不要な光を吸収する機能を有するものである。そこで、アクリル系接着剤に、２つの色素（アゾ系顔料、キナクリドン）を混合したものを含有させて、基板ＳＵＢ上に平坦に塗布し、偏光板、位相板、偏光分離層とを一体化した複合フィルムをその上に搭載し、接着剤を硬化させることにより、その複合フィルムと基板との間の接着層に図２の分光透過率特性となる光吸収機能を付与することで形成した。具体的には、青発光ピーク波長−緑発光ピーク波長間（４５０〜５３０ｎｍ）に吸収のピークを持つ色素としてアゾ系顔料色素を用い、緑発光ピーク波長―赤発光ピーク波長間（５３０〜６３０ｎｍ）に吸収のピークを持つ色素としてキナクリドンを用いている。なお、これらの色素は、同様の効果が得られるものであれば他の材料を用いることもできる。また、本実施例では、粘着剤としてはアクリル系粘着剤を用いたが、透明で且つ色素を分散させ粘着性を十分に有するものであればアクリル系以外の材料を用いても良い。
【００２６】
本実施例の偏光分離手段ＰＳＤは所定の波長領域の光を反射と透過により２種類の偏光成分に分離する機能を有するものである。かかる機能を持つものとして本実施例では、コレステリック液晶層を用いている。コレステリック液晶層はヘリカルな分子配列に基づく特異な光学特性を示すもので、ヘリカル軸に平行に入射した光はコレステリック螺旋のピッチに対応する波長において、螺旋の回転方向に応じて一方の回転方向の円偏光成分は反射し，他方は透過するという選択反射を示すものであり偏光板で吸収されてしまうはずの光を再度反射板へ戻して螺旋の回転方向を逆にすることで透過する光の量を増やしている。つまり、光利用効率を向上させている。
【００２７】
また、本実施例では、コレステリック液晶層として、コレステリック液晶をポリマー化したフィルム状のもの、特に、トリアセチルセルロース層上にポリビニルアルコールなどの配向膜を形成し，配向処理したものにコレステリック液晶ポリマーを形成したものを用いている。図３は、偏光分離手段として用いたコレステリック液晶層に無偏光を入射した場合の反射率の波長依存性を示す図である。本実施例では、図３の反射率の波長依存性を有するようにした。つまり、青色発光画素ＢＰの有機EL素子ＥＬＤから出射する光の青色成分Ｂを十分に得るため，コレステリック液晶層の選択反射の中心波長を反射ピークが400〜500nmの範囲となるようにし、青色として有効な光を効率良く利用して，青色Ｂの色純度を向上できるにしている。
【００２８】
本実施例の偏光板ＰＯＬとしては、１方向に偏光面を有する直線偏光は透過し、これと偏光面が直交する直線偏光は吸収するもの、具体的には、延伸させたポリビニルアルコールにヨウ素を吸収させて偏光機能を付与した膜の両面にトリアセチルセルロースの保護層を施したものを用いている。
【００２９】
また，本実施例の位相差板ＲＥＴとしては、偏光板を通過した直線偏光を略円偏光に変換する１／４波長板として機能するもの、具体的には、透明な一軸延伸した高分子（例えばポリビニルアルコール，ポリカーボネート，ポリサルフォン，ポリスチレン，ポリアリレート，ノルボルネン系樹脂等）を用いている。
【００３０】
このように、図２に示す分光透過特性を有する光選択吸収層ＡＢＳと図３に示す分光反射率特性を有する偏光分離手段を用いた場合の、有機ＥＬ表示装置の発光スペクトルを図4に示す。
【００３１】
このときのＲＧＢにおける各発光光のＣＩＥ色度（ｘ，ｙ）は、Ｒが（０．６６１，０．３３４）、Ｇが（０．２６０，０．５８４）、Ｂが（０．１４７，０．１５５）、色再現範囲はＮＴＳＣ比で約６３％、ＢＣ値は、Ｒ，Ｇ，Ｂがそれぞれ１４１．７，７５．６，３５０．３であった。
【比較例】
【００３２】
比較例が実施例１と異なるのは、光選択吸収層ＡＢＳおよび偏光分離手段ＰＳＤを用いていない点である。この比較例の有機ＥＬ表示装置におけるＲＧＢ発光スペクトルを図5に示す。このときのＲＧＢにおける各発光光のＣＩＥ色度（ｘ，ｙ）は、Ｒが（０．６６０，０．３３６）、Ｇが（０．２６２，０．５９２）、Ｂが（０．１４８，０．２０７）であり、色再現範囲はＮＴＳＣ比で約５８％であった。また、ＢＣ値は、Ｒ，Ｇ，Ｂがそれぞれ１４６．３，７８．６，２４９．４であった。
【００３３】
この結果からもわかるように、比較例に比べて実施例１では色純度が向上し，約１．１０倍色再現範囲が拡大した。つまり、実施例１によって、青色発光光は輝度及び色純度が向上し、赤，緑色発光光は輝度低下を抑制しながら色純度の向上が図られたことが分かった。
【実施例２】
【００３４】
実施例１と異なるのは、光選択吸収層ＡＢＳの分光透過率が異なる点である。図６に、本実施例２で使用した光選択吸収層の分光透過特性を示す。色純度の向上を重視した仕様とするため、先述した内容の有機ＥＬ素子に図６に示す分光透過率特性を有する光選択吸収手段、図３に示す分光反射率特性を有する偏光分離手段、位相差板および偏光板を積層したフィルムを貼り付けた。この有機ＥＬ表示装置のＲＧＢ発光スペクトルを図７に示す。
【００３５】
このときのＲＧＢにおける各発光光のＣＩＥ色度（ｘ，ｙ）は、Ｒが（０．６６８，０．３２７）、Ｇが（０．２５１，０．５８３）、Ｂが（０．１４６，０．１４４）であり、本発明を適用しない場合と比較し、色純度が向上し、色再現範囲はＮＴＳＣ比で約６６％であり、本発明を適用しない場合と比較し約１．１５倍色再現範囲が拡大した。また、ＢＣ値は、Ｒ，Ｇ，Ｂがそれぞれ１１７．３，６１．１，３１７．５であり，輝度低下はあるが大幅に色純度の向上が図られたことが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】カラー有機ＥＬ表示装置の断面図である。
【図２】偏光分離手段（コレステリック液晶層）の反射特性を示す図である。
【図３】コレステリック液晶層の反射率の波長依存性を示す図である。
【図４】実施例1の有機ＥＬ表示装置の発光スペクトル
【図５】比較例の有機ＥＬ表示装置の発光スペクトルを示す図である。
【図６】実施例２の光選択吸収層の分光透過率を示す図である。
【図７】実施例２の有機ＥＬ表示装置の発光スペクトルである。
【符号の説明】
【００３７】
ＳＵＢ・・・基板、ＥＬＤ・・・有機ＥＬ素子、ＡＢＳ・・・光選択吸収層、ＰＳＤ・・・偏光分離手段、ＲＥＴ・・・位相差板、ＰＯＬ・・・偏光板、ＡＮ・・・アノード電極、ＨＩＬ・・・ホール注入層、ＨＴＬ・・・ホール輸送層、ＥＬ・・・発光層、ＥＴＬ・・・電子輸送層、ＲＰ，ＧＰ，ＢＰ・・・画素、ＣＤ・・・カソード電極。
【図１】
2007227273.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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