JP2002117976A

JP2002117976A - 色変換フィルタ基板および有機多色発光素子

Info

Publication number: JP2002117976A
Application number: JP2000311290A
Authority: JP
Inventors: Goji Kawaguchi; 剛司川口; Yotaro Shiraishi; 洋太郎白石; Yukinori Kawamura; 幸則河村
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2000-10-11
Filing date: 2000-10-11
Publication date: 2002-04-19

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】有機多色発光素子の特性低下の原因となる水
分の発生を抑制した色変換フィルタ基板を提供し、長期
にわたって安定した発光特性を維持する有機多色発光素
子の提供を実現する。【解決手段】色変換フィルタ基板において透明支持基
板１上に形成された色変換フィルタ層２〜４を覆うガス
バリア層５の水蒸気透過率を１．０ｇ／ｍ²・２４ｈ以
下とするとともに、該ガスバリア層に色変換フィルタ層
上での膜厚ｔ_PLを、式；０＜ｔ_PL＜０．１Ｗ（式中
のＷは画素の最小幅を示す。）で示される範囲に設定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高精細で、耐環境
性および生産性に優れた多色表示を可能とする色変換フ
ィルタ基板および該フィルタ基板を具備する有機多色発
光表示素子に関する。詳しくは、イメージセンサ、パー
ソナルコンピュータ、ワードプロセッサ、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、
電機卓上計算機、電話機、携帯端末機ならびに産業用の
計器類等の電子・電気機器の表示部に用いる色変換フィ
ルタ基板および該フィルタ基板を具備する有機多色発光
表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、情報技術の多様化が進んでおり、
該分野における素子の中でも、固体撮像素子をはじめと
する表示デバイスについては、「美・軽・薄・優」が求
められ、さらに、低消費電力・高速応答へ向けて活発な
開発が進められている。特に、高精細なフルカラ-表示
デバイスにおける開発が広くなされている。

【０００３】１９８０年の後半に、Ｔａｎｇらによっ
て、有機分子薄膜を積層した構造を有する有機エレクト
ロルミネセンス（以下有機ＥＬという）が印加電圧１０
Ｖにおいて１０００ｃｄ／ｍ²以上の高輝度が得られる
との報告（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，５１，
９１３（１９８７））がなされた。この積層型有機Ｅ
Ｌ素子は、液晶表示素子等に比べて、視野角依存性、高
速応答性などの特性に優れており、前記Ｔａｎｇらの報
告をきっかけとして、その後、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、低電圧で高い電流密度が
実現できるため、無機ＥＬ素子やＬＥＤに比べて高い発
光輝度と発光効率が期待できる。

【０００５】有機ＥＬ表示素子としての特徴は、（ｉ）
高輝度と高コントラスト、（ii）低電圧駆動と高い発光
効率、（iii）高解像度、（iv）高視野性、（ｖ）応答
速度が速い、（vi）微細化とカラー化が可能、（vii）
軽さと薄さ、等である。以上の点から、有機ＥＬ素子の
「美・軽・薄・優」な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。

【０００６】すでにパイオニア株式会社によって車搭載
用の緑色モノクロ有機ＥＬディスプレイが１９９７年の
１１月より製品化されており、今後は、多様化する社会
のニーズに答えるべく、長期安定性、高速応答性、多色
表示、高精細なフルカラー表示が可能な有機ＥＬディス
プレイの実用化が急がれている。

【０００７】有機ＥＬディスプレイのマルチカラーまた
はフルカラー化の方法としては、赤、青、の三原色の発
光体をマトリックス状に分離配置し、それぞれ発光させ
る方法（特開昭５７−１６７４８７号公報、特開昭５８
−１４７９８９号公報、特開平３−２１４５９３号公報
など）がある。有機発光素子を用いてカラー化する場
合、ＲＧＢ用の３種の発光材料をマトリクス状に高精細
で配置しなくてはならないため、技術的に困難で、安価
に製造することができない。また、３種の発光材料の寿
命が異なるために、時間とともに色度がずれてしまうな
どの欠点を有している。

【０００８】また、白色で発光するバックライトにカラ
ーフィルタを用い、三原色を透過させる方法（特開平１
−３１５９８８号公報、特開平２−２７３４９６号公
報、特開平３−１９４８９５号公報等）が知られている
が、高輝度のＲＧＢを得るために必要な長寿命、高輝度
の白色の有機発光素子が未だ得られていない。

【０００９】発光体の発光を、平面的に分離配置した蛍
光体に吸収させ、それぞれの蛍光体から多色の蛍光を発
光させる方法（特開平３−１５２８９７号公報等）も知
られている。ここで、蛍光体を用いて、ある発光体から
多色の蛍光を発光させる方法については、ＣＲＴ、プラ
ズマディスプレイ等にも応用されている。

【００１０】また、近年では、有機発光素子の発光域の
光を吸収し、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と呼ばれる方式が、提案されて
いる（特開平３−１５２８９７号公報、特開平５−２５
８８６０号公報等）。この方式では、有機発光素子の発
光色は白色に限定されないため、より輝度の高い有機発
光素子を光源に適用でき、青色発光の有機発光素子を用
いた色変換方式（特開平３−１５２８９７号公報、特開
平８−２８６０３３号公報、特開平９−２０８９４４）
では、青色光を緑色光や赤色光に波長変換している。波
長変換作用を有する蛍光色素を含む蛍光変換膜を高精細
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。

【００１１】色変換フィルタのパターニングの方法とし
ては、（ｉ）無機蛍光体の場合と同様に、蛍光色素を液
状のレジスト（光反応性ポリマー）中に分散させ、これ
をスピンコート法などで成膜した後、フォトリソグラフ
ィー法でパターニングする方法（特開平５−１９８９２
１号公報、特開平５−２５８８６０号公報）や、（ii）
塩基性のバインダーに蛍光色素または蛍光顔料を分散さ
せ、これを酸性水溶液でエッチングする方法（特開平９
−２０８９４４号公報)などがある。

【００１２】一般的に、カラーディスプレイとして実用
化する上で重要であるものは、精細なカラー表示機能で
あるとともに、長期安定なことである（機能材料、Ｖｏ
ｌ．１８，Ｎｏ．２，９６〜に記載）。しかし、有機
ＥＬ素子は、一定期間駆動すると、電流−輝度特性等の
発光特性が著しく低下するという欠点を有している。

【００１３】この発光特性の低下原因の代表的なもの
は、発光層におけるダークスポットの成長である。この
ダークスポットとは、発光欠陥点のことである。有機Ｅ
Ｌ素子の駆動時および保存中に発光層の蛍光材料の酸化
が進むと、ダークスポットの成長が進み、発光面全体に
広がる。

【００１４】このダークスポットは、素子中の酸素や水
分によって素子積層構成材料の酸化や凝集が生じ、これ
らによって発生するものと考えられている。そして、こ
のダークスポットの成長は、通電中はもちろん、保存中
にも進行し、特に、（ｉ）素子の周囲に存在する酸素や
水分により加速され、（ii）有機積層膜中に吸着物とし
て存在する酸素や水分に影響され、（iii）素子作製時
の部品に吸着している水分や製造時等における水分の浸
入にも影響されると、考えられている。

【００１５】そこで、ダークスポットの成長を抑えるた
めに、素子の積層材料の乾燥手段として気密容器内に乾
燥剤として五酸化リンを配設するとともに素子を収納し
て中空封止する方法（特開平３−２６１０９１号公
報）、さらに、乾燥作用のある五酸化リンを保護層およ
び封止層に混入した構造（特開平７−１６９５６７号公
報）等が提案されている。しかし、これらの対処法で
は、乾燥のために使用した五酸化リンが水分により燐酸
となり、有機積層体に悪影響を及ぼすことがある。さら
に、乾燥剤を含有した不活性液体を積層体上と気密容器
内に充填させる方法（特開平５−４１２８号公報、特開
平９−３５８６８号公報）や、感圧接着剤を用いた方法
（米国特許第５，３０４，４１９号公報）等が、提案さ
れている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】有機多色発光素子にお
いて長期安定な発光特性を得るためには、ダークスポッ
トの成長を充分に抑えることが必要である。

【００１７】図１は、色変換フィルタ基板の積層構造の
一例を示すものであり、図中、符号１は透明な支持基
板、２は赤色変換フィルタ、３は緑色変換フィルタ、４
は青色変換フィルタ、５は第１のガスバリア層、６は第
２のガスバリア層である。この色変換フィルタ基板を用
いて、図２に示すような積層構造の有機多色発光素子が
構成される。この有機多色発光素子は、前記色変換フィ
ルタ基板の上に、順次、透明電極７、正孔注入層８、正
孔輸送層９、有機発光層１０、電子注入層１１、電極１
２を積層することによって、構成されている。

【００１８】図２に示したように、色変換方式の有機多
色発光素子（有機ＥＬディスプレイ）では、透明電極７
の下側に色変換フィルタ２、３、４が配設されている。
前述の通り、色変換フィルタは樹脂中に色変換用の色素
を混合したものであり、また、混合する色素の熱安定性
の問題から、２００℃を超える温度での乾燥が行えない
ことから、塗液中に含有している水分や、パターン形成
工程中に混入した水分が保持された状態で色変換フィル
タ２，３，４が形成される可能性が高い。色変換フィル
タ２，３，４内に保持された水分は、素子の保存もしく
は駆動中にバリア層５，６を通過して発光層１０に達
し、発光層１０におけるダークスポットの成長を促進す
る要因となる。

【００１９】ところが、前述した封止方法は、大気中の
水分や酸素から発光素子を隔離するものであり、この方
法では、色変換フィルタより発生した水分に関しては対
処が難しく、未だ、長期にわたって安定した発光特性を
維持するカラー有機ＥＬディスプレイを提供するには至
っていない。

【００２０】本発明は、上述の問題に鑑みてなされたも
のであり、有機多色発光素子の特性低下の原因となる水
分の発生を抑制した色変換フィルタ基板を提供し、長期
にわたって安定した発光特性を維持する有機多色発光素
子の提供を実現することを課題とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記の
課題を達成するための手段は、以下の通りである。

【００２２】前述のように、図１は、透明な支持基板１
上に赤、緑、青の染料または顔料からなる色変換フィル
タ層２、３，４を形成し、後に、ガスバリア層５，６を
形成してなる色変換フィルタ基板の断面図である。ま
た、図２は、前記色変換フィルタ基板上に透明電極７と
有機ＥＬ発光層１０を積層した色変換方式の有機多色Ｅ
Ｌディスプレイの断面構造の一例を示したものである。

【００２３】本発明者らは、前記課題を解決するために
鋭意研究を重ねたところ、前記ガスバリア層５，６の水
蒸気透過率を１．０ｇ／ｍ²・２４ｈ以下とするととも
に、該ガスバリア層５，６の前記色変換フィルタ層２，
３，４上での膜厚ｔ_PLを、下式（１）；

【００２４】

【数３】０＜ｔ_PL＜０．１Ｗ（１）（式中のＷは画素の最小幅を示す。）

【００２５】で示される範囲に設定すれば、色変換フィ
ルタ層２，３，４に含まれる水分が発光層１０に達して
発光層においてダークスポットを発生させるのを防止で
きることを、知見するに至った。

【００２６】本発明は、係る知見に基づいてなされたも
のである。すなわち、本発明に係る色変換フィルタ基板
は、透明な支持基板と、該支持基板上に配置され蛍光色
素を含有する膜厚５μｍ以上の樹脂膜を所望のパターン
に形成してなる単一または複数種類の色変換フィルタ層
と、該色変換フィルタ層を被覆し透明かつ平坦に形成さ
れたガスバリア層と、を少なくとも有してなる色変換フ
ィルタ基板であって、前記ガスバリア層の水蒸気透過率
が１．０ｇ／ｍ²・２４ｈ以下であり、かつ、該ガスバ
リア層の前記色変換フィルタ層上での膜厚ｔ_PLが下式
（１）；

【００２７】

【数４】０＜ｔ_PL＜０．１Ｗ（１）（式中のＷは画素の最小幅を示す。）で示される範囲に
あることを特徴とする。

【００２８】また、本発明に係る有機多色発光素子は、
透明な支持基板と、該支持基板上に配置され蛍光色素を
含有する膜厚５μｍ以上の樹脂膜を所望のパターンに形
成してなる単一または複数種類の色変換フィルタ層と、
該色変換フィルタ層を被覆し透明かつ平坦に形成された
ガスバリア層と、を少なくとも有してなる色変換フィル
タ基板と、前記色変換フィルタ基板上の前記ガスバリア
層上に一つまたは複数の電気的に独立した領域に形成さ
れた透明電極層と、該透明電極層の上部に形成された有
機発光層とを少なくとも有してなる積層発光体と、を有
してなり、前記透明電極によって駆動される所望部位の
画素に電気信号を入力することで、前記画素の発光層を
発光させ、この発光が該部位のガスバリア層を透過して
該部位の前記色変換フィルタ層に入射し、該色変換フィ
ルタ層内の蛍光色素が光励起されて蛍光発光することに
より、前記支持基板側に所定の発光色を表示する有機多
色発光表示素子であって、前記ガスバリア層の水蒸気透
過率が１．０ｇ／ｍ²・２４ｈ以下であり、かつ、該ガ
スバリア層の前記色変換フィルタ層上での膜厚ｔ_P _Lが
下式（１）；

【００２９】

【数５】０＜ｔ_PL＜０．１Ｗ（１）（式中のＷは画素の最小幅を示す。）で示される範囲に
あることを特徴とする。

【００３０】

【実施の形態】（色変換フィルタ層）１）有機蛍光色素本発明において、色変換フィルタ層を構成する有機蛍光
色素としては、発光体から発する近紫外領域ないし可視
領域の光、特には青色ないし青緑色領域の光を吸収して
異なる可視光を発するものであればよく、好ましくは、
少なくとも赤色領域の蛍光を発する蛍光色素の一種類以
上が用いられ、緑色領域の蛍光を発する蛍光色素の一種
以上と組み合わせてもよい。すなわち、有機発光素子と
しては、青色ないし青緑色領域の光を発光するものが得
やすいのであるが、これを単なる赤色フィルターに通し
て赤色領域の光に変更しようとすると、元々赤色領域の
波長の光が少ないため、極めて暗い出力光になってしま
う。

【００３１】したがって、赤色領域の光は、該素子から
の光を蛍光色素によって赤色領域の光に変換させること
により、十分な強度の出力が可能となる。一方、緑色領
域の光は、赤色領域の光と同様に、該素子からの光を別
の有機蛍光色素によって緑色領域の光に変換させて出力
してもよいし、あるいは該素子の発光が緑色領域の光を
十分に含むならば、該素子からの光を単に緑色フィルタ
を通して出力してもよい。一方、青色領域の光に関して
は、有機発光素子の光を単なる青色フィルタに通して出
力させることも可能である。

【００３２】発光体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）
−１３−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。

【００３３】発光体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１
１、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。

【００３４】なお、本発明に用いる有機蛍光色素を、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に予め練り
込んで顔料化して、有機蛍光顔料としてもよい。また、
これらの有機蛍光色素や有機蛍光顔料（本明細書中で、
前記２つを合わせて有機蛍光色素と総称する）は単独で
用いてもよく、蛍光の色相を調整するために二種以上を
組み合わせて用いてもよい。本発明に用いる有機蛍光色
素は、蛍光色変換膜に対して、該変換膜の重量を基準と
して０．０１〜５重量％、より好ましくは０．１〜２重
量％含有される。もし、有機蛍光色素の含有量が０．０
１重量％未満ならば、十分な波長変換を行うことができ
ず、あるいはまた、該含有量が５％を越えるならば、濃
度消光等の効果により色変換効率の低下をもたらす。

【００３５】２）マトリクス樹脂次に、本発明の蛍光色変換フィルタ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。また、該光硬化性または光熱併用型硬化性
樹脂は、蛍光色変換膜のパターニングを行うために硬化
をする前は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。

【００３６】具体的に光硬化性または光熱併用型硬化性
樹脂とは、（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からなる組成物膜を光または熱処
理して、光ラジカルや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
からなる組成物膜を光または熱処理によりナイトレンを
発生させ、オレフィンと架橋させたもの、（４）エポキ
シ基を有するモノマーと光酸発生剤からなる組成物膜を
光または熱処理により、酸（カチオン）を発生させて重
合させたもの、などが挙げられる。特に（１）の光硬化
性または光熱併用型硬化性樹脂が高精細でパターニング
が可能であり、耐溶剤性、耐熱性等の信頼性の面でも好
ましい。

【００３７】（ガスバリア層）ガスバリア層は、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）、Ｔｇが１００℃以上で、表面硬度が
鉛筆硬度で２Ｈ以上あり、色変換フィルタ上に平滑に塗
膜を形成でき、色変換フィルタ層の機能を低下させない
材料であれば良い。そのような材料としては、例えば、
イミド変性シリコーン樹脂（特開平５−１３４１１２号
公報、同７−２１８７１７号公報、同７−３０６３１１
号公報）、無機金属化合物（ＴｉＯ、Ａｌ₂Ｏ₃，ＳｉＯ
₂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（特開平５−１１９３０６号公報、同７−１０
４１１４号公報）、紫外線硬化型樹脂としてエポキシ変
性アクリレートル樹脂（特開平７−４８４２４号公
報）、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（特開平６
−３００９１０号公報、同７−１２８５１９号公報、同
８−２７９３９４号公報、同９−３３０７９３号公
報）、無機化合物のゾルーゲル法（月刊ディスプレイ１
９９７年、３巻、７号、特開平８−２７９３４号公
報）、フッ素系樹脂（特開平５−３６４７５号公報、同
９−３３０７９３号公報）等の光硬化型樹脂および／ま
たは熱硬化型樹脂が挙げられる。

【００３８】ガスバリア層の形成法には特に制約はな
い。例えば、乾式法（スパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ法
等）と湿式法（スピンコート法、ロールコート法、キャ
スト法等）等の慣用の手法により形成できる。

【００３９】すなわち、ガスバリア層として、電気絶縁
性を有し、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（４００〜７００ｎｍ
の範囲で透過率５０％以上）、該保護層上に、陽極の成
膜に耐え得る硬度として、好ましくは２Ｈ以上の膜硬度
を有する材料を用いてもよい。例えば、ＳｉＯ_x、Ｓｉ
Ｎ_x、ＳｉＮ_xＯ_y、ＡｌＯ_x、ＴｉＯ_x、ＴａＯ_x、ＺｎＯ
_x等の無機酸化物、無機窒化物等が使用できる。該ガス
バリア層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、ディップ法等の慣用の手法
により形成できる。

【００４０】上述のガスバリア層は、単層でも、あるい
は複数の層が積層されたものでもよい。

【００４１】該ガスバリア層を色変換方式の有機発光デ
ィスプレイに適用する際には、考慮しなければならない
重要な要素が有る。すなわち、該ガスバリア層の膜厚
が、表示性能、特に視野角特性に及ぼす影響への配慮で
ある。該色変換方式の有機発光ディスプレイにおいて特
に重要な視野角特性とは、ディスプレイに対して見る角
度を変えた際に生じる色の変化である。

【００４２】ガスバリア層を厚くし過ぎると、有機発光
層で発生した励起光が、該ガスバリア層を介して存在す
る色変換層に届くまでの光路長が長くなる。その結果、
斜め方向から見ると、隣接する別の色の画素への励起光
の漏れ（光学的クロストーク）が発生する。ディスプレ
イの表示性能として考えると、該光学的クロストークに
よる隣接色の発光量の比率が、本来の色の発光量に対し
て、十分小さいことが要求される。

【００４３】この要求は、ガスバリア層の膜厚と、画素
の最小幅との関係を制限することに置き換えられる。

【００４４】（有機多色発光素子）本発明の有機多色発
光素子は、前記蛍光色変換フィルター基板と、有機発光
体とを備える。すなわち、有機発光体から発せられる近
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、上記蛍光色変換フィルタ層に入射し、該蛍光色
変換フィルタ層から異なる波長の可視光として出力させ
るようにしたものである。

【００４５】有機発光体は、一対の電極の間に有機発光
素層を挟持し、必要に応じ、正孔注入層や電子注入層を
介在させた構造を有している。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。

【００４６】（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／電子注入層／陰極（４）陽極／正孔注入層／有機発光層／電子注入層／
陰極（５）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／
電子注入層／陰極

【００４７】上記の層構成において、陽極および陰極の
少なくとも一方は、該有機発光体の発する光の波長域に
おいて透明であることが望ましく、および透明である電
極を通して光を発して、前記蛍光色変換膜に光を入射さ
せる。このような技術において、陽極を透明にすること
が容易であることが知られており、本発明においても陽
極を透明とすることが望ましい。

【００４８】上記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。

【００４９】図２においては、マルチカラーまたはフル
カラーディスプレイとして使用するための複数の画素を
有する有機多色発光素子において、1つの画素に相当す
る部分を示している。有機発光体層は、上記ガスバリア
層６上にパターン形成されたＩＴＯなどの透明電極から
なる陽極７と、この該陽極７を覆う正孔注入層８と、こ
の正孔注入層８上に形成された正孔輸送層９と、この正
孔輸送層９上に形成された有機発光層１０と、この有機
発光層１０上に形成された電子注入層１１と、この電子
注入層１１上に形成された金属電極などからなる陰極１
２とで構成されている。

【００５０】陽極７および陰極１２のパターンは、それ
ぞれ平行なストライプ状をなし、互いに交差するように
形成されてもよい。その場合には、本発明の有機発光素
子は、マトリクス駆動を行うことができる。すなわち、
陽極７の特定のストライプと、陰極１２の特定のストラ
イプに電圧が印加された時に、有機発光層１０におい
て、それらのストライプが交差する部分が発光する。し
たがって、陽極７および陰極１２の選択されたストライ
プに電圧を印加することによって、特定の蛍光色変換膜
および／またはフィルタ層が位置する部分のみを発光さ
せることができる。

【００５１】また、陽極７をストライプパターンを持た
ない一様な平面電極とするとともに、陰極１２を各画素
に対応するようパターニングしてもよい。その場合に
は、各画素に対応するスイッチング素子を設けて、アク
ティブマトリクス駆動を行うことが可能になる。

【００５２】

【実施例】以下、本発明の特徴たる積層型のガスバリア
層を適用した実施例を、前述の図１および２を参照して
説明する。

【００５３】（実施例１）（青色変換フィルタ層の作製）青色フィルタ材料（富士
ハントエレクトロニクステクノロジー製：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、青色変換
フィルタの線幅０．１ｍｍ、ピッチ０．３３ｍｍ、膜厚
６μｍのラインパターン（青色変換フィルタ層）４を得
た。

【００５４】（緑色変換フィルタ層の作製）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。これに光重合性樹脂の「Ｖ２５９Ｐ
Ａ／Ｐ５」（商品名：新日鐵化成工業株式会社製）１０
０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１としたコーニングガラス（５０×５０
×１．１ｍｍ）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、緑
色変換フィルタの線幅０．１ｍｍ、ピッチ０．３３ｍ
ｍ、膜厚１０μｍのラインパターン（緑色変換フィルタ
層）３を得た。

【００５５】（赤色変換フィルタ層の作製）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。こ
れに光重合性樹脂の「Ｖ２５９ＰＡ／Ｐ５」（商品名：
新日鐵化成工業株式会社製）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１とし
たコーニングガラス（５０×５０×１．１ｍｍ）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、赤色変換フィルタの線幅
０．１ｍｍ、ピッチ０．３３ｍｍ、膜厚１０μｍのライ
ンパターン（赤色変換フィルタ層）２を得た。

【００５６】（ガスバリア層の作製）前記基板１および
色変換フィルタ層２，３，４の上に、ＵＶ硬化型樹脂
（エポキシ変性アクリレート）をスピンコート法にて塗
布し、高圧水銀灯にて化学光を照射して硬化させ、膜厚
８μｍの第１のガスバリア層５を形成した。この時、蛍
光変換フィルタのパターン２，３，４は変形がなく、か
つ、バリア層５の上面は平坦であった。

【００５７】前記ガスバリア層５の上に、第２のガスバ
リア層６として、スパッタ法にてＳｉＮ_x膜を８００ｎ
ｍ堆積させた。この時、ＪＩＳ５４００記載の碁盤目試
験にて第１のガスバリア層５と第２のガスバリア層の密
着性を評価したところ、良好な密着性を有していた（＞
８点）。

【００５８】以上の工程を経て作製されたガスバリア層
（積層膜５＋６）の膜厚は、合計で８．８μｍであっ
た。

【００５９】また、該ガスバリア層（積層膜５＋６）に
ついて、ＪＩＳＺ０２０８記載の方法を用いて、水蒸気
透過率を評価したところ、０．４ないし０．６ｇ／ｍ²
・２４ｈであった。

【００６０】（有機多色発光素子の作製）図２に示すよ
うに、上記のようにして製造したフィルタ部の上に、陽
極７／正孔注入層８／正孔輸送層９／有機発光層１０／
電子注入層１１／陰極１２の６層を順次積層した。

【００６１】まず、色変換フィルタ基板の最外層をなす
ガスバリア層６の上面にスパッタ法にて透明電極材料
（ＩＴＯ）を全面成膜した。ＩＴＯ上にレジスト剤「Ｏ
ＦＲＰ−８００」（商品名；東京応化製）を塗布した
後、フォトリソグラフィー法にてパターニングを行い、
それぞれの色の発光部（赤色２、緑色３、および青色
４）に位置する（幅０．０９４ｍｍ、間隙０．０１６ｍ
ｍ、膜厚１００ｎｍのストライプパターンからなる）陽
極７、７、７を得た。

【００６２】次いで、前記陽極７を形成した色変換フィ
ルタ基板を抵抗加熱蒸着装置内に装着し、正孔注入層
８、正孔輸送層９、有機発光層１０、電子注入層１１
を、真空を破らずに、順次成膜した。これらの各層に用
いた材料の構造式を下記の表１に示した。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
８として、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を１００ｎｍ
積層した。正孔輸送層９としては、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。発光層１０として
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。さらに、
電子注入層１１として、アルミキレート（Ａｌｑ）を２
０ｎｍ積層した。

【００６３】この後、陽極（ＩＴＯ）７のラインと垂直
に幅０．３０ｍｍ、空隙０．０３ｍｍのストライプパタ
ーンが得られるマスクを用いて、厚さ２００ｎｍのＭｇ
／Ａｇ（１０：１の重量比率）層からなる陰極１２を、
真空を破らずに、形成した。

【００６４】こうして得られた有機多色発光素子をグロ
ーブボックス内の乾燥窒素雰囲気（酸素および水分濃度
ともに１０ｐｐｍ以下）下において、封止ガラス（不図
示）とＵＶ硬化接着剤を用いて封止した。

【００６５】

【表１】

【００６６】（実施例２）第２のガスバリア層６の膜厚
を４００ｎｍとし、ガスバリア層（積層膜５＋６）の膜
厚を合計で８．４μｍとなるように調整した以外は、実
施例1と同様にし、素子を製作した。本実施例のガスバ
リア層（積層膜５＋６）の水蒸気透過率は、１．０ｇ／
ｍ²・２４ｈであった。

【００６７】（比較例１）第２のガスバリア層６の膜厚
を１５０ｎｍとし、ガスバリア層（積層膜５＋６）の膜
厚を合計で８．２μｍとなるように調整した以外は、実
施例１と同様にし、素子を製作した。本比較例のガスバ
リア層（積層膜５＋６）の水蒸気透過率は、１．５ｇ／
ｍ²・２４ｈであった。

【００６８】（比較例２）第１のガスバリア層５の膜厚
を６μｍ、第２のガスバリア層６の膜厚を１５０ｎｍと
し、ガスバリア層（積層膜５＋６）の膜厚を合計で６．
２μｍとなるように調整した以外は、実施例１と同様に
し、素子を製作した。本比較例のガスバリア層（積層
膜）の水蒸気透過率は、２ｇ／ｍ²・２４ｈであった。

【００６９】（比較例３）第１のガスバリア層５の膜厚
を３μｍ、第２のガスバリア層６の膜厚を１５０ｎｍと
し、ガスバリア層（積層膜５＋６）の膜厚を合計で３．
２μｍとなるように調整した以外は、実施例１と同様に
し、素子を製作した。本比較例のガスバリア層（積層膜
５＋６）の水蒸気透過率は、３ｇ／ｍ²・２４ｈであっ
た。

【００７０】（比較例４）第１のガスバリア層５の膜厚
を３μｍ、第２のガスバリア層６の膜厚を６０ｎｍと
し、ガスバリア層（積層膜５＋６）の膜厚を合計で３．
１μｍとなるように調整した以外は、実施例１と同様に
し、素子を製作した。本比較例のガスバリア層（積層膜
５＋６）の水蒸気透過率は、１０ｇ／ｍ²・２４ｈであ
った。

【００７１】（比較例５）第１のガスバリア層５の膜厚
を１３μｍとし、ガスバリア層（積層膜５＋６）の膜厚
を合計で１３．８μｍとなるように調整した以外は、実
施例１と同様にし、素子を製作した。本比較例のガスバ
リア層（積層膜５＋６）の水蒸気透過率は、０．２ない
し０．５ｇ／ｍ²・２４ｈであった。

【００７２】（比較例６）第１のガスバリア層の膜厚を
３０μｍ、第２のガスバリア層の膜厚を４００ｎｍと
し、ガスバリア層（積層膜５＋６）の膜厚を合計で２
０．８μｍとなるように調整した以外は、実施例１と同
様にして、素子を製作した。本比較例のガスバリア層
（積層膜５＋６）の水蒸気透過率は、０．２ないし０．
５ｇ／ｍ²・２４ｈであった。

【００７３】（評価）各実施例および各比較例にて製作
した素子について、耐熱輝度保持率および視野角の特性
を評価した。その結果を表２に示した。

【００７４】ここで、耐熱輝度保持率とは、下式（２）
によって定義されるものである。

【００７５】

【数６】耐熱輝度保持率（％）＝（Ｌ_500h／Ｌ₀）×１００（２）Ｌ₀：初期に、所定電流にて駆動した際の発光輝度。

【００７６】Ｌ_500h：素子を８５℃の環境下で５００ｈ
保管後、所定電流にて駆動した際の発光輝度。

【００７７】また、視野角の特性は、以下の判定基準に
したがった。

【００７８】ゴニオステージに固定した有機多色発光素
子のパネルを、点灯状態（白色表示）とし、パネル法線
の角度を０°とし上下左右にそれぞれ８０°まで回転さ
せ、色度（ＣＩＥ−ｘ、ｙ）の角度依存性を測定する。
測定には、スペクトロメータ（ＭＣＰＤ−１０００：大
塚光学株式会社製）を用いた。

【００７９】０°の色度に対して、上下左右各々８０°
の範囲での色度、ｘ値およびy値の変化Δが、０．０５
未満であるものを良好とし、それ以外を不良と判定し
た。

【００８０】

【表２】

【００８１】評価の結果、ガスバリア層（積層体５＋
６）の水蒸気透過率が、１．５ｇ／ｍ ²・２４ｈ以下の
時、耐熱輝度保持率が８０％以上であった。特に、前記
水蒸気透過率が１．０ｇ／ｍ²・２４ｈ以下では９０％
以上の耐熱輝度保持率を示した。

【００８２】また、ガスバリア膜の膜厚ｔ_PLが、８．８
μｍ以下あれば視野角特性が良好であるが、１３．８μ
ｍ以上である場合は不良となった。各実施例および各比
較例における画素の最小幅Ｗは０．０９４ｍｍであるの
で、本発明の請求項１記載の式（１）、すなわち、０＜
ｔ_PL＜０．１Ｗの条件と、視野角特性との相関は明らか
である。

【００８３】

【発明の効果】本発明にて特定した水蒸気透過率と膜厚
との条件を満足するガスバリア膜を用いることにより、
有機多色発光素子の特性低下の原因となる水分の発生を
抑制した色変換フィルタ基板を提供でき、それに伴っ
て、長期にわたって安定した発光特性を維持する有機多
色発光素子の提供が可能となる。したがって、本発明に
よれば、信頼性に優れ、高い視野角特性を有する色変換
方式の有機ＥＬデイスプレイが実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】典型的な色変換フィルタ基板の断面構造を示す
概略図である。

【図２】典型的な有機多色発光素子の断面構造を示す概
略図である。

【図３】本発明の実施例１、実施例２および、比較例１
〜６にて得られた有機多色発光素子について測定した耐
熱輝度保持率の水蒸気透過率依存性を示した図である。

【符号の説明】

１透明な支持基板２赤色変換フィルタ３緑色変換フィルタ４青色変換フィルタ５第一ガスバリア層６第二ガスバリア層７透明電極８正孔注入層９正孔輸送層１０有機発光層１１電子注入層１２電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者河村幸則神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号富士電機株式会社内Ｆターム(参考） 3K007 AB04 AB11 AB13 AB17 BA06 BB06 CA01 CB01 DA01 DB03 EB00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明な支持基板と、該支持基板上に配置
され蛍光色素を含有する樹脂膜を所望のパターンに形成
してなる単一または複数種類の色変換フィルタ層と、該
色変換フィルタ層を被覆し透明かつ平坦に形成されたガ
スバリア層と、を少なくとも有してなる色変換フィルタ
基板であって、前記ガスバリア層の水蒸気透過率が１．０ｇ／ｍ²・２
４ｈ以下であり、かつ、該ガスバリア層の前記色変換フ
ィルタ層上での膜厚ｔ_PLが下式（１）；【数１】０＜ｔ_PL＜０．１Ｗ（１）（式中のＷは画素の最小幅を示す。）で示される範囲に
あることを特徴とする色変換フィルタ基板。
【請求項２】前記ガスバリア層が異種材料から構成さ
れる少なくとも２層以上の積層体であることを特徴とす
る請求項１記載の色変換フィルタ基板。
【請求項３】透明な支持基板と、該支持基板上に配置
され蛍光色素を含有する樹脂膜を所望のパターンに形成
してなる単一または複数種類の色変換フィルタ層と、該
色変換フィルタ層を被覆し透明かつ平坦に形成されたガ
スバリア層と、を少なくとも有してなる色変換フィルタ
基板と、前記色変換フィルタ基板上の前記ガスバリア層上に一つ
または複数の電気的に独立した領域に形成された透明電
極層と、該透明電極層の上部に形成された有機発光層と
を少なくとも有してなる積層発光体と、を有してなり、前記透明電極によって駆動される所望部位の画素に電気
信号を入力することで、前記画素の発光層を発光させ、
この発光が該部位のガスバリア層を透過して該部位の前
記色変換フィルタ層に入射し、該色変換フィルタ層内の
蛍光色素が光励起されて蛍光発光することにより、前記
支持基板側に所定の発光色を表示する有機多色発光表示
素子であって、前記ガスバリア層の水蒸気透過率が１．０ｇ／ｍ²・２
４ｈ以下であり、かつ、該ガスバリア層の前記色変換フ
ィルタ層上での膜厚ｔ_PLが下式（１）；【数２】０＜ｔ_PL＜０．１Ｗ（１）（式中のＷは画素の最小幅を示す。）で示される範囲に
あることを特徴とする有機多色発光表示素子。
【請求項４】前記ガスバリア層が異種材料から構成さ
れる少なくとも２層以上の積層体であることを特徴とす
る請求項３記載の有機多色発光表示素子。