(57)【要約】【課題】  各色の輝度バランスに優れた各波長域の成分を充分に含む白色および多色の発光デバイス、および簡便な工程によるその製造方法の提供。【解決手段】  透明基板上に、補色層、透明電極、有機発光体および反射電極を含む発光デバイスであって、有機発光体は、青色発光層と赤色発光層とを少なくとも含み；補色層は、有機発光体からの光の一部を吸収して緑色光を放出し；透明基板側から白色光を放射することを特徴とする発光デバイス。【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に、補色層、透明電極、有機発光体および反射電極を含む発光デバイスであって、前記有機発光体は、青色発光層と赤色発光層とを少なくとも含み；前記補色層は、前記有機発光体からの光の一部を吸収して緑色光を放出し；透明基板側から白色光を放射することを特徴とする発光デバイス。
【請求項２】
前記透明基板と前記補色層との間に、独立して配置される少なくとも３種類のカラーフィルタをさらに含み、透明基板側から多色光を放射することを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項３】
前記補色層は、前記カラーフィルタの保護層としての機能をさらに有することを特徴とする請求項２に記載の発光デバイス。
【請求項４】
前記透明電極が第１の方向に延びる複数のストライプ形状の部分から構成され、前記反射電極が第１の方向に延びる複数のストライプ形状の部分から構成され、前記第１の方向は前記第２の方向と交差することを特徴とする請求項３に記載の発光デバイス。
【請求項５】
前記透明電極が一体として形成され、前記反射電極が複数のスイッチング素子と１対１に接続されている複数の部分から構成されていることを特徴とする請求項３に記載の発光デバイス。
【請求項６】
前記補色層が、マトリクスと、該マトリクス中に分散された少なくとも１つの色変換色素とを含むことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の発光デバイス。
【請求項７】
透明基板を準備する工程と、補色層を配設する工程と、透明電極を配設する工程と、有機発光体を配設する工程と、反射電極を配設する工程とを順に備えたことを特徴とする発光デバイスの製造方法。
【請求項８】
前記補色層を配設する前に、少なくとも３種類のカラーフィルタを独立して配設する工程をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の発光デバイスの製造方法。
【請求項９】
前記透明電極を配設する前に、ガスバリア層を配設する工程をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の発光デバイスの製造方法。
【請求項１０】
透明基板上に少なくとも補色層を含むフィルター積層体と、素子基板上に反射電極、有機発光体および透明電極をこの順に含む有機発光素子とを含み、前記フィルター積層体と前記有機発光素子とは、前記補色層と前記透明電極とが対向する用に貼り合わせられており、前記透明基板側から白色光を放射することを特徴とする発光デバイス。
【請求項１１】
前記透明基板と前記補色層との間に、独立して配置される少なくとも３種類のカラーフィルタをさらに含み、透明基板側から多色光を放射することを特徴とする請求項１０に記載の発光デバイス。
【請求項１２】
前記補色層は、前記カラーフィルタの保護層としての機能をさらに有することを特徴とする請求項１１に記載の発光デバイス。
【請求項１３】
前記透明電極が第１の方向に延びる複数のストライプ形状の部分から構成され、前記反射電極が第１の方向に延びる複数のストライプ形状の部分から構成され、前記第１の方向は前記第２の方向と交差することを特徴とする請求項１２に記載の発光デバイス。
【請求項１４】
前記透明電極が一体として形成され、前記反射電極が複数のスイッチング素子と１対１に接続されている複数の部分から構成されていることを特徴とする請求項１２に記載の発光デバイス。
【請求項１５】
前記補色層が、マトリクスと、該マトリクス中に分散された少なくとも１つの色変換色素とを含むことを特徴とする請求項１０から１４のいずれかに記載の発光デバイス。
【請求項１６】
透明基板を準備する工程と、前記透明基板上に補色層を配設してフィルター積層体を形成する工程と、素子基板を準備する工程と、前記素子基板上に反射電極を配設する工程と、前記反射電極上に有機発光体を配設する工程と、前記有機発光体上に透明電極を配設して有機発光素子を得る工程と、前記フィルター積層体と前記有機発光素子とを、前記補色層と前記透明電極とが対向するように貼り合わせる工程とを備えたことを特徴とする発光デバイスの製造方法。
【請求項１７】
前記補色層を配設する前に、少なくとも３種類のカラーフィルタを独立して配設する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の発光デバイスの製造方法。
【請求項１８】
前記補色層を配設した後に、ガスバリア層を配設する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の発光デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高精細で視認性に優れ、広範囲な応用可能性を有する白色および多色発光デバイスおよびその製造方法に関する。該発光デバイスは、パーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ、テレビ、オーディオ、ビデオ、カーナビゲーション、電話機、携帯端末、ならびに産業用計測器の表示などに使用することができる。
【背景技術】
【０００２】
表示装置に適用される発光素子の一例として、電界発光素子が知られている。電界発光素子は、薄膜の自発光型素子であり、低駆動電圧、高解像度、高視野角といった優れた特徴を有することから、それらの実用化に向けて様々な検討がなされている。【０００３】
電界発光素子を用いてフルカラーディスプレイの作製方式としては、電界を印加することにより、それぞれ赤色、緑色および青色に発光する素子を配列する「３色発光方式」、白色の発光を特定波長域の光を透過させるカラーフィルタを通して赤色、緑色および青色の光とする「カラーフィルタ方式」、および、近紫外光、青色光、青緑色光または白色光を吸収し、波長分布変換を行って可視領域の光を発光する色変換色素をフィルタに用いる「色変換方式」が提案されている。【０００４】
これらの中で、カラーフィルタ方式は単色の電界発光素子を用いることができ、また色変換方式と比較してプロセス工数が少なく、大画面ディスプレイを作製する上で有利な方式といわれている。【０００５】
前述のように、カラーフィルタ方式は、電界発光素子の発する白色光から、カラーフィルタを用いて必要な波長成分のみを透過させ、赤色、緑色および青色のような所望の色を得る方式である。したがって、電界発光素子の発する光は、赤色、緑色および青色の３つの波長域の成分をバランスよく含んでいる必要がある。【０００６】
電界発光素子において白色発光を実現する技術として、（１）白色発光材料を用いる方式（非特許文献１参照）、（２）ＲＧＢまたは補色関係を有する複数の発光材料を混合する方式（非特許文献２参照）、および（３）ＲＧＢまたは補色関係を有する複数の発光材料層を積層する方式（たとえば、青色、緑色、または赤色の発光をする異なるキャリア輸送特性を有する３つの発光層を用いること（非特許文献３参照）、あるいは混合した配位子を有するアルミニウムキレートをホストとする青色発光層に、赤色発光電子輸送層を積層すること（特許文献１参照）など）が提案されてきている。しかしながら、前記（１）の方式では、完全な白色光を発し、長時間の駆動に耐え、および安定かつ高効率である発光材料が見出されていない。一方、（２）および（３）の方式では各発光材料の発光バランスを厳密に調整する必要があることに加え、輝度を変化させる場合または連側的駆動により発光バランスが容易に変化してしまうという、実用上大きな問題点が存在する。【０００７】
さらに、青色発光層および緑色発光層を順に積層して構成され、該緑色発光層は赤色色素を含有する領域を有する電界発光素子が提案されている（特許文献２参照）。この構成において、緑色発光層は、電子輸送層として機能するアルミニウムキレートで作製されるか、あるいは該キレートに対して緑色色素をドープすることにより作製される。また、赤色発光領域は、該アルミニウムキレートに対して赤色色素をドープした領域である。しかしながら、この構成においても、前述の発光（輝度）バランスを厳密に調整する必要があること、および駆動によりそのバランスが容易に変化することという問題点は、依然として存在する。【０００８】
また、発光層として青色発光層／緑色発光層の積層体とし、赤色色素を電界発光素子の任意の他の層にドープすることが提案されている（特許文献３参照）。ここで、緑色発光層はアルミニウムキレートから形成されるが、これに赤色発光ドーパントを混合するとドーパントによる発光が主となってしまい、一方、ドーパントの混合量を減少させると所望の白色が得られないという欠点を有する。【０００９】
さらに、主色を発光するホスト材料と、その補色を発光するドーパントとを含む発光層と、ホストの発光を吸収してより長波長の光を発光するスチルベン系波長変換物質とを備えて、波長に対してフラットな発光スペクトルを有する白色発光を得ることが提案されている（特許文献４参照）。しかしながら、通常の場合、数パーセントのドーパント量において、ドーパントからの発光が主となるので、ドーパントおよび波長変換物質の量を精密に制御する必要があること、および駆動により輝度バランスが容易に変化するという問題点が存在する。【００１０】
また、陽極側に青色発光有機材料、陰極側に橙色発光有機材料を積層した発光層を設け、青色光が橙色発光の有機材料によって吸収されないようにした構成が提案されている（特許文献５参照）。しかしながら、各発光材料の発光バランスを厳密に調整する必要があることに加え、輝度を変化させた場合、あるいは連続的駆動によりそのバランスが容易に変化することという問題点は、依然として存在する。【００１１】
【特許文献１】特開平７−１５０１３９号公報
【特許文献２】特開平７−１４２１６９号公報
【特許文献３】特開平６−２０７１７０号公報
【特許文献４】特開２０００−２４３５６５号公報
【特許文献５】特開２０００−２４３５６３号公報
【特許文献６】特開平５−１３４１１２号公報
【特許文献７】特開平７−２１８７１７号公報
【特許文献８】特開平７−３０６３１１号公報
【特許文献９】特開平５−１１９３０６号公報
【特許文献１０】特開平７−１０４１１４号公報
【特許文献１１】特開平６−３００９１０号公報
【特許文献１２】特開平７−１２８５１９号公報
【特許文献１３】特開平８−２７９３９４号公報
【特許文献１４】特開平９−３３０７９３号公報
【特許文献１５】特開平８−２７９３４号公報
【特許文献１６】特開平５−３６４７５号公報
【非特許文献１】T. Ogura et al., 第３８回応用物理学関係連合講演会、31p-G-13 (1991)
【非特許文献２】Appl. Phys. Lett., 64, 815 (1994)
【非特許文献３】第５５回応用物理学会学術講演会、19p-H-6 (1994)
【非特許文献４】月刊ディスプレイ、第３巻第７号 (1997)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
したがって、本発明の目的は、赤色、緑色および青色の３波長域全てをバランスよく含む理想的な白色発光を得ることができ、かつ輝度を変化させた場合あるいは連続的駆動をさせた場合において、発光バランスが変化することがない電界発光素子部分構造およびそれを備えた白色および多色発光デバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１の実施形態の発光デバイスは、透明基板上に、補色層、透明電極、有機発光体および反射電極を含む発光デバイスであって、前記有機発光体は、青色発光層と赤色発光層とを少なくとも含み；前記補色層は、前記有機発光体からの光の一部を吸収して緑色光を放出し；透明基板側から白色光を放射することを特徴とする。ここで、前記透明基板と前記補色層との間に、独立して配置される少なくとも３種類のカラーフィルタをさらに含み、透明基板側から多色光を放射するように構成してもよい。また、前記補色層は、前記カラーフィルタの保護層としての機能をさらに有していてもよい。さらに、前記透明電極が第１の方向に延びる複数のストライプ形状の部分から構成され、前記反射電極が第１の方向に延びる複数のストライプ形状の部分から構成され、前記第１の方向は前記第２の方向と交差する構成とするか、あるいはまた、前記透明電極が一体として形成され、前記反射電極が複数のスイッチング素子と１対１に接続されている複数の部分から構成するかのいずれかによって、マトリクス駆動を可能としてもよい。本実施形態における補色層は、マトリクスと、該マトリクス中に分散された少なくとも１つの色変換色素とを含むことが望ましい。【００１４】
第１の実施形態の発光デバイスは、透明基板を準備する工程と、補色層を配設する工程と、透明電極を配設する工程と、有機発光体を配設する工程と、反射電極を配設する工程とを順に備えたことを特徴とする方法により製造することができる。ここで、前記補色層を配設する前に、少なくとも３種類のカラーフィルタを独立して配設する工程をさらに含んでもよい。また、前記透明電極を配設する前に、ガスバリア層を配設する工程をさらに含んでもよい。【００１５】
本発明の第２の実施形態の発光デバイスは、透明基板上に少なくとも補色層を含むフィルター積層体と、素子基板上に反射電極、有機発光体および透明電極をこの順に含む有機発光素子とを含み、前記フィルター積層体と前記有機発光素子とは、前記補色層と前記透明電極とが対向する用に貼り合わせられており、前記透明基板側から白色光を放射することを特徴とする。ここで、前記透明基板と前記補色層との間に、独立して配置される少なくとも３種類のカラーフィルタをさらに含み、透明基板側から多色光を放射するように構成してもよい。また、前記補色層は、前記カラーフィルタの保護層としての機能をさらに有していてもよい。さらに、前記透明電極が第１の方向に延びる複数のストライプ形状の部分から構成され、前記反射電極が第１の方向に延びる複数のストライプ形状の部分から構成され、前記第１の方向は前記第２の方向と交差する構成とするか、あるいはまた、前記透明電極が一体として形成され、前記反射電極が複数のスイッチング素子と１対１に接続されている複数の部分から構成するかのいずれかによって、マトリクス駆動を可能としてもよい。本実施形態における補色層は、マトリクスと、該マトリクス中に分散された少なくとも１つの色変換色素とを含むことが望ましい。【００１６】
第２の実施形態の発光デバイスは、透明基板を準備する工程と、前記透明基板上に補色層を配設してフィルター積層体を形成する工程と、素子基板を準備する工程と、前記素子基板上に反射電極を配設する工程と、前記反射電極上に有機発光体を配設する工程と、前記有機発光体上に透明電極を配設して有機発光素子を得る工程と、前記フィルター積層体と前記有機発光素子とを、前記補色層と前記透明電極とが対向するように貼り合わせる工程とを備えたことを特徴とする方法により製造することができる。ここで、前記補色層を配設する前に、少なくとも３種類のカラーフィルタを独立して配設する工程をさらに含んでもよい。また、前記補色層を配設した後に、ガスバリア層を配設する工程をさらに含んでもよい。
【発明の効果】
【００１７】
以上のような構成によれば、各色の輝度バランスに優れた各波長域の成分を充分に含む白色発光デバイスおよび該デバイスにカラーフィルタを併用した多色発光デバイスを、簡便な工程で製造することが可能となる。輝度バランスが劣悪なデバイスにおいては、輝度の低い色に相当する部分をより強く発光させて輝度バランスを維持するため、各色に相当する部分の寿命が異なるものとなり、長期間の駆動によって色ずれが顕著となる。また、各色に相当する部分毎に精密な制御を行う必要が生じ、その結果駆動を担当する回路が複雑化し、高コスト化の原因となる。したがって、輝度バランスに優れた本発明の発光デバイスは、寿命面およびコスト面の両方において望ましい効果をもたらすものである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態の多色発光デバイスの構造の一例を示す模式的断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態の多色発光デバイスの構造の一例を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  透明基板
２  ブラックマトリクス
３  赤色カラーフィルタ
４  緑色カラーフィルタ
５  青色カラーフィルタ
６  補色層
７  ガスバリア層
８  透明電極
９  有機発光体
１０  反射電極
１１  素子基板
１２  接着／外周封止層
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の第１の実施形態の多色発光デバイスの模式断面図を図１に示す。本実施形態の多色発光デバイスは、透明基板１の上に、ブラックマトリクス２、カラーフィルタ（赤色：３、緑色：４、青色：５）、補色層６、ガスバリア層７、透明電極８、有機発光体９、および反射電極１０が積層されている。ブラックマトリクス２およびガスバリア層７は、任意選択的に設けてもよい層であるが、好ましくは設けることが望ましい層である。以下、各構成要素について説明する。【００２１】
１．透明基板１
図１における透明基板１は、可視光透過率に優れ、多色発光デバイスの形成プロセスにおいて、多色発光デバイスの性能低下を引き起こさないものであれば良い。たとえば、透明基板１を、ガラス基板、各種プラスチック基板、若しくは各種フィルム等を用いて形成することができる。【００２２】
２．カラーフィルタおよびブラックマトリクス
本発明の多色発光デバイスに用いられるカラーフィルタ（３，４，５）は、補色層６を透過した光の所望の波長域の成分を透過させるための層であり、１つまたは複数種の層を設けてもよい。カラーフィルタとしては、液晶ディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ用途のものを適用することができ、近年では、フォトレジストに顔料を分散させた顔料分散型カラーフィルタが広く用いられている。【００２３】
図１に示した構成においては、カラーフィルタ３，４，５は、お互いに異なる波長域に透過域を有するカラーフィルタである。例えば、カラーフィルター３を赤色領域（６００ｎｍ以上の波長域）の光を透過する赤色カラーフィルタとし、カラーフィルタ４を緑色領域（５００〜６００ｎｍの波長域）の光を透過する緑色カラーフィルタとし、カラーフィルタ６を青色領域（４００〜５５０ｎｍの波長域）の光を透過する青色カラーフィルタとすることができる。【００２４】
発光デバイスをディスプレイとして用いる場合、各カラーフィルタは、後述する電極の配置により画定される画素または副画素の位置に相応して設けられる。それぞれのカラーフィルタの画素ないし副画素の間に形成される間隙に、可視領域の光を透過しないブラックマトリクス２を配設することが一般的に行われる。ブラックマトリクス２は、多色発光デバイスのコントラスト比の向上に有効である。本発明におけるブラックマトリクス２は、カラーフィルタと同様に、フラットパネルディスプレイ用途に市販されている材料を用いて形成することができる。【００２５】
３．補色層６
本発明の補色層６は、カラーフィルタの保護およびカラーフィルタ上の膜面の平滑化の目的に加えて、有機発光体の発光の一部を波長分布変換して、赤色、緑色および青色の３波長域の成分を十分に含む白色光を得るための層である。補色層６は、マトリクスと、マトリクス中に分散される色変換色素とを含む。【００２６】
（ａ）マトリクス
補色層６のマトリクスは、光透過性に富み、かつカラーフィルタを劣化させることのないプロセスによって配設できる材料から形成される。また、補色層６の上面にはガスバリア層、ならびに電極および有機発光体を含む発光部が形成されることから、さらにスパッタに対する耐性も要求される。【００２７】
前述のように、補色層６は、膜面の平滑化の目的をも併せ持つために、一般的には塗布法で形成される。その際に適用可能な材料としては、光硬化性樹脂または光熱併用型硬化性樹脂を含む。そのような材料を塗布した後に、光および／または熱処理してラジカル種または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物をマトリクスとしてして用いるのが一般的である。また、フォトリソグラフ法などを用いて補色層６をパターニングする必要がある場合には、用いる光硬化性樹脂または光熱併用型硬化性樹脂は、未硬化の段階で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。【００２８】
具体的には、マトリクスとして用いることができる光硬化性樹脂または光熱併用硬化型樹脂の硬化物とは、（１）アクロイル基または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からなる組成物の膜を光または熱処理して、光ラジカルまたは熱ラジカルを発生させて重合させたもの、（２）ポリビニル桂皮酸エステルと増感剤とからなる組成物を光または熱処理により二量化させて架橋したもの、（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の膜を光または熱処理してナイトレンを発生させ、オレフィンと架橋させたもの、および（４）エポキシ基を有するモノマーと光酸発生剤とからなる組成物の膜を光または熱処理して、酸（カチオン）を発生させて重合させたものなどを含む。特に、（１）に記載のアクリル系多官能モノマーおよびオリゴマーと開始剤との混合物は、高精細でのパターニングが可能であり、また耐溶剤性、耐熱性等の信頼性の観点からも好ましい。【００２９】
あるいはまた、補色層６のマトリクスとして、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルスルホン、ポリビニルブチラール、ポリフェニレンエーテル、ポリアミド、ポリエーテルイミド、ノルボルネン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、イソブチレン−無水マレイン酸共重合樹脂、環状オレフィン系樹脂のような熱可塑性樹脂；エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、ビニルエステル樹脂、イミド系樹脂、ウレタン系樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂のような熱硬化性樹脂；あるいはポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリカーボネートなどと、３官能性または４官能性のアルコキシシランを含む化合物から形成されるポリマーハイブリッドなどを使用してもよい。【００３０】
補色層６の厚さも重要な要素である。補色層６があまりにも厚すぎると視野角特性に悪影響をおよぼす。たとえば、ディスプレイを斜めから見た場合に、隣接する画素ないし副画素からの発光が透過し、非点灯にもかかわらず点灯しているように見えてしまう。本発明の補色層６は、カラーフィルタ上面において３〜１５μｍ、好ましくは５〜１０μｍの厚さを有することが望ましい。このような範囲内の厚さを有することによって、有機発光体からの光の白色化を達成すると同時に、良好な視野角特性を維持することが可能となる。【００３１】
（ｂ）色変換色素
補色層６に含まれる色変換色素は、有機発光体の発光の一部を透過させ、一部を吸収し、吸収した波長とは異なる波長の光を放出する機能を有するものである。有機発光体の構成に依存するが、有機発光体から青色および赤色の成分を有する光が放射される場合、色変換色素は、青色成分を吸収して緑色成分を放出する緑色変換色素であることが望ましい。本発明における色変換色素としては、青色光（４００〜５００ｎｍ）の発光を吸収して緑色の蛍光または燐光を放出する、無機または有機の材料を用いることができる。【００３２】
具体的な緑色変換色素としては、たとえば、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ノ（９，９ａ，１−ｇｈ）クマリン（クマリン１５３）等のクマリン系色素、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等のナフタルイミド系色素などを挙げることができる。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、適切な波長域における吸収性、蛍光性があれば使用することができる。【００３３】
本発明の特に好ましい実施態様は、２つの波長域（青色および赤色）の成分を含む有機発光体の発光の一部を緑色に変換し、全体として３つの波長域の成分を含む白色光を得ることである。したがって、補色層６に用いることができる色変換色素の種類および添加量は、有機発光体の発光スペクトル、各色素の吸収／蛍光スペクトルおよび補色層６の膜厚などに大きく依存するために一概には述べられないが、有機発光体からの光の補色層６を透過する部分と補色層からの発光分との和が、目的とする白色スペクトルとなるようにバランスの調整を行うことが可能である。【００３４】
４．ガスバリア層７
ガスバリア層７は、その下に形成される層に由来する水分および／または酸素が有機発光体に到達して有機発光体を劣化させることを防止することを目的とする層である。ガスバリア層７は、可視域における透明性が高く（４００〜７００ｎｍの範囲で透過率５０％以上）、１００℃以上のガラス転移温度（Ｔｇ）および鉛筆硬度２Ｈ以上の膜硬度を有し、下に形成されるカラーフィルタおよび／または補色層６の機能を低下させない材料から形成される。たとえば、イミド変性シリコーン樹脂（特許文献６〜８参照）、無機金属化合物（ＴｉＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２等）をアクリル、ポリイミド、シリコーン樹脂等の中に分散した材料（特許文献９、１０参照）、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した樹脂、レジスト樹脂（特許文献１１〜１４参照）、ゾル−ゲル法で形成される無機化合物（非特許文献４、特許文献１５参照）、フッ素系樹脂（特許文献１４、１６参照）などの光硬化型樹脂および／または熱硬化型樹脂を挙げることができる。これら樹脂材料を用いてガスバリア層を形成する場合、その形成法は特に制限はない。たとえば、乾式法（スパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ法など）、あるいは湿式法（スピンコート法、ロールコート法、キャスト法など）のような慣用の手法により形成することができる。【００３５】
あるいはまた、ガスバリア層７を、電気絶縁性ならびにガスおよび有機溶剤に対するバリア性を有し、可視域における透明性が高く（４００〜８００ｎｍの範囲で透過率５０％以上）、かつその上に形成される電極の成膜条件に耐える硬度として好ましくは鉛筆硬度２Ｈ以上の膜硬度を有する材料を用いても形成してもよい。そのような材料として、たとえば、ＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＮｘＯｙ、ＡｌＯｘ、ＴｉＯｘ、ＴａＯｘ、ＺｎＯｘ等の無機酸化物、無機窒化物等の材料を使用できる。これらの無機材料を用いてガスバリア層７を形成する場合にも特に制約はなく、スパッタ法、ＣＶＤ法、真空蒸着法、ディップ法、ゾル−ゲル法等の慣用の手法により形成できる。【００３６】
ガスバリア層７は、前述の材料の単層であってもよく、あるいは前述の材料から形成される複数の層の積層構造であってもよい。【００３７】
本実施形態の多色発光デバイスにガスバリア層７を配設する場合には、補色層６の場合と同様に視野角特性におよぼす影響を考慮する必要がある。厚すぎるガスバリア層７を形成した場合、有機発光体を発した光がガスバリア層７を透過して補色層６あるいはカラーフィルタに到達するまでの光路長が長くなる。その結果、斜め方向から多色発光デバイスを見た場合に、隣接する別の色の画素ないし副画素への光の漏れ（光学的クロストーク）が発生する。多色発光デバイスのディスプレイとしての表示性能を考慮すると、本来の画素ないし副画素の発光量に対する、光学的クロストークによる隣接する画素ないし副画素の発光量の比率を十分に小さくすることが要求される。この点を考慮すると、ガスバリア層７膜厚（複数層の積層体である場合は、総膜厚）は、０．１〜５μｍであることが好ましい。【００３８】
５．電極
透明電極８は、ＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ：Ａｌなどの導電性金属酸化物をスパッタ法を用いて積層することにより形成される。透明電極８は、波長４００〜８００ｎｍの光に対して好ましくは５０％以上、より好ましくは８５％以上の透過率を有することが好ましい。透明電極８は、通常５０ｎｍ以上、好ましくは５０ｎｍ〜１μｍ、より好ましくは１００〜３００ｎｍの範囲内の厚さを有することが望ましい。【００３９】
反射電極１０は、高反射率の金属、アモルファス合金、微結晶性合金を用いて形成されることが好ましい。高反射率の金属は、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｒなどを含む。高反射率のアモルファス合金は、ＮｉＰ、ＮｉＢ、ＣｒＰおよびＣｒＢなどを含む。高反射率の微結晶性合金は、ＮｉＡｌなどを含む。あるいはまた、前述の高反射率の金属を含む他の合金（たとえばＭｇ／Ａｇ合金など）を用いることができる。反射電極１０は、蒸着、スパッタなどの当該技術において知られている任意の方法で形成することができる。【００４０】
本発明において、透明電極８および反射電極１０の一方を陽極として、他方を陰極として用いることが可能であるが、透明電極８を陽極として、反射電極１０を陰極として用いることが望ましい。透明電極８および反射電極１０のそれぞれを複数のストライプ形状部分電極から形成して、パッシブマトリクス駆動を行うようにしてもよい。この場合、透明電極８のストライプ形状部分電極の延びる方向は、反射電極１０のストライプ形状部分電極の延びる方向と交差し、好ましくは直交する。あるいはまた、別途、複数のスイッチング素子（ＴＦＴなど）を設け、複数のスイッチング素子に１対１で対応する複数の部分電極から反射電極１０を構成して、アクティブマトリクス駆動を行うようにしてもよい。この場合には透明電極８は一体型の電極として形成される。【００４１】
６．有機発光体
有機発光体９は、透明電極８と反射電極１０との間に挟持され、少なくとも有機発光層を含む。必要に応じて、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、および／または電子注入層を介在させた構造を有する。より具体的には、たとえば以下に示すような構造が挙げられる。【００４２】
（１）陽極／有機発光層／陰極
（２）陽極／正孔注入層／有機発光層／陰極
（３）陽極／有機発光層／電子輸送層／陰極
（４）陽極／有機発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（５）陽極／正孔注入層／有機発光層／電子輸送層／陰極
（６）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子注入層／陰極
（７）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層／陰極
（８）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
上述の（１）〜（８）の構造において、陽極は好ましくは透明電極８であり、陰極は好ましくは反射電極１０である。【００４３】
正孔注入層の材料としては、フタロシアニン（Ｐｃ）類（銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）などを含む）またはインダンスレン系化合物などを用いることができる。【００４４】
正孔輸送層は、トリアリールアミン部分構造、カルバゾール部分構造、オキサジアゾール部分構造を有する材料（たとえばＴＰＤ、α−ＮＰＤ、ＰＢＤ、ｍ−ＭＴＤＡＴＡなど）を用いて形成することができる。【００４５】
電子注入層の材料としては、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、またはＣｓなどのアルカリ金属、Ｂａ、Ｓｒなどのアルカリ土類金属またはそれらを含む合金、希土類金属、あるいはそれら金属のフッ化物などの用いることができるが、それらに限定されるものではない。本発明の構成においては、電子注入効率の改善の観点から、電子注入層を設けることが好ましい。電子注入層の膜厚は、駆動電圧および透明性等を考慮して適宜選択することができるが、通常の場合には１０ｎｍ以下であることが好ましい。あるいはまた、アルカリ金属ないしアルカリ土類金属をドープしたアルミニウムのキノリノール錯体を用いてもよい。【００４６】
電子輸送層の材料としては、ＰＢＤ、ＴＰＯＢのようなオキサジアゾール誘導体；
ＴＡＺのようなトリアゾール誘導体；トリアジン誘導体；フェニルキノキサリン類；ＢＭＢ−２Ｔ、ＢＭＢ−３Ｔのようなチオフェン誘導体；アルミニウムトリス（８−キノリノラート）（Ａｌｑ３）のようなアルミニウム錯体などを用いることができる。【００４７】
本発明の有機発光層は、青色発光層および赤色発光層の２つの層で構成される。これらの内の青色発光層からの発光の一部を補色層６において緑色光へと変換することによって、赤色、緑色および青色の３波長域の成分を十分に含む白色光を得ることができる。本発明においては、青色および赤色発光層を、ホスト材料中にドーパントをドープするホスト−ドーパント系で構成することが望ましい。青色および赤色発光層のホスト材料を共通の材料としてもよく、これは工程の簡略化の面からも好ましい。【００４８】
用いることができるホスト材料は、アルミニウムキレート錯体、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）、２，５−ビス（５−tert−ブチル−２−ベンゾオキサゾリル）チオフェン（ＢＢＯＴ）等を含む。青色発光層中に用いることができる青色発光ドーパントは、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ−tert−ブチルペリレン（ＴＢＰ）、４，４’−ビス［２−｛４−（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）フェニル｝ビニル］ビフェニル（ＤＰＡＶＢｉ）などを含む。青色発光ドーパントは、青色発光層の総重量を基準として０．１〜５質量％の量で添加される。赤色発光層中に用いられる赤色発光ドーパントは、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（ＤＣＭ１）、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−（ジュロリジン−４−イル−ビニル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ２）、［２−（２−プロピル）−６−［２−（２，３，６，７−テトラヒドロ−２，２，７，７−テトラメチル−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）−エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン］−プロパンジニトリル（ＤＣＪＴ１）などの４−ジシアノメチレンピラン系化合物、４，４−ジフルオロ−１，３，５，７−テトラフェニル−４−ボラ−３ａ，４ａ−ジアザ−ｓ−インダセン、ナイルレッドなどを含む。赤色発光ドーパントは、赤色発光層の総重量を基準として０．１〜５質量％の量で添加される。【００４９】
赤色光成分の強度を高めるために赤色ドーパントの量を増加させれば、青色光成分の強度が低下する。これは逆も同様である。青色発光層および赤色発光層を用い、補色層６による変換を用いて白色光を得る場合、赤色ドーパントの添加量を青色ドーパントの添加量の１〜２倍の範囲内とすることが好ましい。  【００５０】
本発明の有機発光層においては、青色発光層または赤色発光層のいずれが陽極側であってもよい。電子−正孔再結合効果を高めるため、接合界面側（陽極側）の発光層の膜厚を大きくし、陰極側の発光層の膜厚を薄くすることが望ましい。【００５１】
あるいはまた、正孔輸送層／青色発光層／赤色発光層／電子輸送層の積層を含む構成の場合に、正孔輸送層の材料であるホスト中に青色ドーパントを添加して青色発光層を形成してもよく、電子輸送層の材料であるホスト中に赤色ドーパントを添加して赤色発光層を形成してもよい。【００５２】
本発明の第２の実施形態の多色発光デバイスの模式断面図を図２に示す。本実施形態の多色発光デバイスは、第１の実施形態のデバイスのガスバリア層７以下の構造を有するフィルター積層体と、素子基板１１上に反射電極１０、有機発光体９および透明電極８をこの順に積層した有機発光素子とを、反射電極１０と補色層６（存在する場合にはガスバリア層７）とを対向させて貼り合わせた構造を有する。貼り合わせは、接着／外周封止層１２を用いて行うことができる。【００５３】
本実施形態におけるフィルター積層体を構成する透明基板１、ブラックマトリクス２、カラーフィルタ（赤色：３、緑色：４、青色：５）、補色層６、およびガスバリア層７は第１の実施形態に記載と同様のものを用いることができる。本実施形態においても、ブラックマトリクス２およびガスバリア層７は、任意選択的に設けてもよい層であるが、好ましくは設けることが望ましい層である。【００５４】
本実施形態における素子基板１１は、ガラスやプラスチックなどからなる絶縁性基板、または、半導電性基板や導電性基板に絶縁性の薄膜を形成した基板を用いることができる。あるいはまた、ポリオレフィン、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂またはポリイミド樹脂などから形成される可撓性フィルムを、素子基板１１として用いてもよい。また、アクティブマトリクス駆動を行う場合には、素子基板１１上にＴＦＴなどのスイッチング素子を設けてもよい。【００５５】
本実施形態における有機発光素子は、積層順序が反射電極１０／有機発光体９／透明電極８となることを除いて、第１の実施形態の透明電極８／有機発光体９／反射電極１０の積層体と同等の構成を有する。各構成層は、第１の実施形態に記載のものと同様のものを用いることができる。本実施形態の有機発光素子は、第１の実施形態と同様にパッシブマトリクス駆動を行うように構成することもできるが、アクティブマトリクス駆動を行う際に特に有利である。なぜなら、有機発光体９からの発光を素子基板１１の側に取り出さないため、素子基板１１上に設けられるスイッチング素子による光の遮断が発生しないからである。【００５６】
本実施形態において、フィルター積層体と有機発光素子との貼り合わせは、接着／外周封止層１２を用いて行うことができる。接着／外周封止層１２は、紫外線硬化型接着剤などの材料を用いて形成することができる。接着／外周封止層１２は、直径２０〜６０μｍ、好ましくは直径３５〜５５μｍのガラスビーズまたはシリカビーズなどのスペーサを含んでもよい。スペーサは、フィルター積層体と有機発光素子との貼り合わせ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。貼り合わせは、フィルター積層体または有機発光素子の周辺部に、紫外線硬化型接着剤などの接着／外周封止層１２用材料を塗布し、フィルター積層体の補色層６またはガスバリア層７（存在する場合）と、有機発光素子の透明電極８とを対向させて配置し、その後に接着／外周封止層１２用材料を硬化させることによって行うことができる。【００５７】
従来技術の青色発光層および赤色発光層を有する白色発光素子においては、緑色領域の発光強度が不足する。そのため、ディスプレイとして機能させる場合には緑色副画素に相当する部分の輝度を増大させるために通電量を増加させる必要があり、通電量の増加は当該部分の劣化を促進することになる。あるいはまた、緑色領域の成分を増加させる目的で赤色発光層に代えて橙色発光層を用いると、赤色光の色純度が低下してしまう。このような従来技術の白色発光素子と比較して、本発明の第１および第２の実施形態の発光デバイスでは、補色層６において色変換を行い緑色領域の強度を補償することができるので、赤色、緑色および青色の成分のバランスを良好に維持することができ、駆動に伴う発光体の局部的劣化を抑制することができる。【００５８】
また、補色層６にカラーフィルタの保護層としての機能を併せて持たせることにより、プロセス工数を増加させることなく、従来型のカラーフィルタ方式のデバイスを修正して適用して本発明の第１および第２の実施形態の発光デバイスを形成することができる。その際に、補色層６はマトリクス中に少なくとも１つの色変換色素を分散させた層であるので、公知で簡便なウェットプロセスを用いて形成することができる。
【実施例】
【００５９】
以下に具体例を示して、本発明をさらに説明するが、本発明はこれら実施例の記載によって制限されるものではない。【００６０】
［実施例１］
蛍光色素であるクマリン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（ＰＥＧＭＡ）１２０重量部に溶解させた。この溶液に対して、光重合性樹脂Ｖ２５９ＰＡ／Ｐ５（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。透明ガラス基板に対して、スピンコート法を用いてこの塗布液を塗布し、膜厚２μｍの補色層を得た。【００６１】
次に補色層の上に、スパッタ法を用いて膜厚０．５μｍのＳｉＯ２を堆積させて、ガスバリア層を形成した。スパッタ装置としてＲＦ−プレーナマグネトロン型装置を用い、ターゲットとしてＳｉＯ２を用いた。スパッタガスとしてＡｒを使用し、形成時の基板温度を８０℃に設定した。【００６２】
次に、陽極（透明電極）／正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層（赤色発光層／青色発光層）／電子輸送層／陰極（反射電極）なる層構成で、電極および有機発光体を形成した。【００６３】
ガスバリア層の上に、スパッタ法によってＩＴＯを全面にわたって堆積させた。次にＩＴＯ上にレジストＯＦＲＰ−８００（東京応化製）を塗布した後に、フォトリソグラフィー法にてパターニングを行い、幅４ｍｍ、長さ５０ｍｍ、膜厚１００ｎｍの透明電極を得た。【００６４】
次いで、透明電極を形成した基板を抵抗加熱蒸着装置内に装着し、正孔注入層、正孔輸送層、青色発光層、赤色発光層および電子輸送層を、真空を破らずに順次成膜した。成膜に際して真空槽内圧は１×１０−４Ｐａまで減圧した。正孔注入層として、膜厚１００ｎｍの銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を積層した。正孔輸送層として、膜厚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）を積層した。ホスト材料としてＤＰＶＢｉ、およびドーパントとしてＤＰＡＶＢｉを用いて膜厚１０ｎｍの青色発光層を積層させた。ＤＰＡＶＢｉの添加量は、青色発光層の総重量を基準として５質量％であった。そして、ホスト材料としてＤＰＶＢｉ、およびドーパントとしてＤＣＭ１を用いて膜厚３０ｎｍの赤色発光層を積層させた。ＤＣＭ１の添加量は、赤色発光層の総重量を基準として３質量％であった。【００６５】
さらに、真空を破ることなしにＭｇ／Ａｇ（質量比１０／１）を堆積させ、幅４ｍｍ、長さ５０ｍｍ、膜厚２００ｎｍの反射電極を得た。【００６６】
最後に、得られた積層体を、乾燥窒素雰囲気（酸素濃度および水分濃度ともに１０ｐｐｍ以下）のグローブボックス内に移動させ、封止ガラスおよびＵＶ硬化型接着剤を用いて封止し、発光デバイスを得た。【００６７】
得られたデバイスに電流を印加して点灯させた結果、可視域に広い発光分布を有する、ＣＩＥ  ＸＹＺ表色系において（ｘ，ｙ）＝（０．２８，０．３５）の色度を有する白色発光が得られた。【００６８】
［実施例２］
透明ガラス基板（１７３７ガラス）上に、ブラックマトリクス材料（ＣＫ−７００１：富士フイルムＡＲＣＨ製）、赤色カラーフィルタ材料（ＣＲ−７００１：富士フイルムＡＲＣＨ製）、緑色カラーフィルタ材料（ＣＧ−７００１：富士フイルムＡＲＣＨ製）、および青色カラーフィルタ材料（ＣＢ−７００１：富士フイルムＡＲＣＨ製）を用いて、ブラックマトリクスおよびカラーフィルタ（赤色、緑色および青色）を成膜した。緑色カラーフィルタの膜厚を２μｍとし、他の層の膜厚を１μｍとした。【００６９】
各カラーフィルタは、赤色、緑色および青色の副画素を横方向に整列させた一組を画素とするように形成した。各副画素の寸法は縦３００μｍ×横１００μｍであり、隣接する副画素間の間隔を縦方向３０μｍ、横方向１０μｍとした。したがって１つの画素は縦３００μｍ×横３２０μｍの寸法を有し、隣接する画素間の間隔は縦方向３０μｍ、横方向１０μｍであった。本実施例においては、縦方向に５０画素、横方向に５０画素を配列させ、合計２５００画素を形成した。【００７０】
次に、ブラックマトリクスおよびカラーフィルタ上に、実施例１と同様の方法に従って、補色層およびガスバリア層を形成した。ガスバリア層上に、形状を幅１００μｍ、間隔１０μｍの縦方向に延びる複数のストライプ形状に変更したことを除いて、実施例１と同様の方法に従って透明電極を形成した。さらに、実施例１と同様の方法により、正孔注入層、正孔輸送層、青色発光層、赤色発光層および電子輸送層を形成した。次いで、マスクを用いて、形状を幅３００μｍ、間隔３０μｍの横方向に延びる複数のストライプ形状に変更したことを除いて、実施例１と同様の方法に従って反射電極を形成した。最後に、実施例１と同様の方法によって封止を行い、多色発光デバイスを得た。【００７１】
得られた多色発光デバイスの全画素を発光させて、その発光のＣＩＥ  ＸＹＺ表色系における色度（ｘ，ｙ）を測定した。その結果、（ｘ，ｙ）＝（０．２８，０．３５）の色度を有する白色発光が得られた。次いで、赤色、緑色および青色の副画素のそれぞれを、全画素発光と同一の電流を印加して発光させ、全画素発光の場合との輝度比（白色光を得るためにＲ、Ｇ、Ｂ各色に必要とされる輝度の割合を意味する）、およびＣＩＥ  ＸＹＺ表色系における色度（ｘ，ｙ）を測定した。その結果、各色の成分が十分に含まれていることが分かった。以上の測定結果を、第１表にまとめる。【００７２】
【表１】
2006028089.tif 000002
【００７３】
［実施例３］
赤色発光層のホスト材料をＡｌｑ３とし、ドーパントをＤＣＭ２に変更したことを除いて実施例２を繰り返して、多色発光デバイスを得た。【００７４】
得られた多色発光デバイスの全画素を発光させて、その発光のＣＩＥ  ＸＹＺ表色系における色度（ｘ，ｙ）を測定した。その結果、（ｘ，ｙ）＝（０．３０，０．３２）の色度を有する白色発光が得られた。次いで、赤色、緑色および青色の副画素のそれぞれを、全画素発光と同一の電流を印加して発光させ、全画素発光の場合との輝度の比、およびＣＩＥ  ＸＹＺ表色系における色度（ｘ，ｙ）を測定した。その結果、各色の成分が十分に含まれていることが分かった。以上の測定結果を、第１表にまとめる。【００７５】
【表２】
2006028089.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明によれば、赤色、緑色および青色の３波長域全てをバランスよく含む理想的な白色発光を得ることができ、かつ輝度を変化させた場合あるいは連続的駆動をさせた場合において、発光バランスが変化することがない電界発光素子部分構造およびそれを備えた白色および多色発光デバイスを提供することができる。
【図１】
2006028089.tif 000004
【図２】
2006028089.tif 000005
【国際調査報告】
2006028089.tif 000006
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