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JP2002184577A - 色変換フィルタ基板、および該色変換フィルタ基板を具備する色変換カラーディスプレイ - Google Patents

色変換フィルタ基板、および該色変換フィルタ基板を具備する色変換カラーディスプレイ

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Publication number
JP2002184577A
JP2002184577A JP2000384040A JP2000384040A JP2002184577A JP 2002184577 A JP2002184577 A JP 2002184577A JP 2000384040 A JP2000384040 A JP 2000384040A JP 2000384040 A JP2000384040 A JP 2000384040A JP 2002184577 A JP2002184577 A JP 2002184577A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
color conversion
conversion filter
color
organic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000384040A
Other languages
English (en)
Inventor
Miyako Hitomi
美也子 人見
Goji Kawaguchi
剛司 川口
Yotaro Shiraishi
洋太郎 白石
Yukinori Kawamura
幸則 河村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP2000384040A priority Critical patent/JP2002184577A/ja
Publication of JP2002184577A publication Critical patent/JP2002184577A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 有機EL発光素子の短絡を抑制し、製作歩留
まりを向上させた色変換フィルタ基板およびそれを用い
る色変換方式のカラー有機ELディスプレイの提供。 【解決手段】 透明な支持基板と単一または複数種類の
色変換フィルタ層と透明なガスバリア層と少なくとも備
える色変換フィルタ基板であって、該ガスバリア層は、
単一層または複数の層から構成され、該色変換フィルタ
層上に設けられる部分と該層のない部分に設けられる部
分とが連続している層であり、該色変換フィルタ層上に
設けられる部分の表面と、隣接する該層のない部分に設
けられる部分に連続する部分の最大傾斜から延長した直
線とのなす角θPLが0≦θPL≦45゜であり、該色変換
フィルタ層上に設けられる部分の膜厚tPLが0<tPL
0.1W(Wは画素の最小幅を示す)であることを特徴
とする。

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色変換カラーフィルタ基板を具備す
る有機多色発光表示素子(ディスプレイ)に関する。詳
細には、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、携帯端末機および産業用の計測器等の表示用の色変
換フィルタ基板および該色変換フィルタ基板を具備する
有機多色発光表示素子(ディスプレイ)に関する。特
に、本発明は、色変換方式を用いた多色発光ディスプレ
イに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、情報の多様化が進んでいる。その
中で、固体撮像素子をはじめ、情報分野における表示デ
バイスには、「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、高精細なフルカラー表示デバイスの考案が広
くなされている。
【0003】液晶表示素子等に比較して、高コントラス
ト、定電圧駆動、広視野角、および高速応答性等の特徴
を有する素子として、1980年代後半に、有機分子の
薄膜積層構造を有した有機エレクトロルミネセンス(以
下、有機ELと称する)素子が提唱されている。Tangら
による印加電圧10Vで、1000cd/m2以上の高
輝度で発光する積層型EL素子の報告(Appl. Phys. Le
tt., 51, 913 (1987))以来、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素子やLEDに比較して高い
発光輝度および発光効率が期待できる。有機EL素子
は、(1)高輝度および高コントラスト、(2)低電圧
駆動および高い発光効率、(3)高解像度、(4)広視
野角性、(5)速い応答速度、(6)微細化およびカラ
ー化、および(7)軽さおよび薄さ等の、表示素子とし
て優れた特徴を有している。以上の点から、「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。
【0005】すでに、パイオニア社によって、車搭載用
の緑色モノクロ有機ELディスプレイ等が1997年1
1月より製品化されており、今後は多様化する社会のニ
ーズに応えるべく、長期安定性、高速応答性、多色表
示、および高精細の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。
【0006】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として、3つの方法が検討され
ている。第1の方法は、赤(R)、緑(G)、青(B)
の3原色の発光体をマトリクス上に分離配置し、それぞ
れ発光させる方法である。特開昭57−157487号
公報、特開昭58−147989号公報、および特開平
3−214593号公報などを参照されたい。この方法
は、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、か
つ安価で製造することはさらに困難である。加えて、3
種の発光材料の寿命がそれぞれ異なるために、時間とと
もに色度がずれてしまうなどの欠点を有する。
【0007】第2の方法として、白色で発光するバック
ライトにカラーフィルターを用いRGBの3原色を透過
させる方法が提案されている。特開平1−315988
号公報、特開平2−273496号公報、特開平3−1
94885号公報等を参照されたい。この方法におい
て、充分な輝度のRGB光を得るために必要なバックラ
イトに用いる、長寿命かつ高輝度の白色発光の有機EL
発光素子を得ることは技術的に高度に困難な課題であ
り、未だ得られていない。
【0008】第3の方法として、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が開示されている。特開
平3−152897号公報および特開平5−25886
0号公報等を参照されたい。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およびプラズマディスプレイ等にも応用されてい
る。
【0009】また、近年では、有機EL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が開示されている。特開平
3−152897号公報、特開平5−258860号公
報等を参照されたい。有機EL発光素子の発光色が白色
に限定されないため、より輝度が高い有機EL発光素子
を光源に適用することができる。青色発光の有機EL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9−20
8944号公報等)において、蛍光色素を含む蛍光変換
膜を用いて、青色光を緑色光および赤色光に波長変換す
る。ここで、該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の
構築が可能となる。
【0010】蛍光変換膜のパターニングの方法として
は、(1)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5−198921
号公報および特開平5−258860号公報)、あるい
は(2)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)などを挙げることが
できる。
【0011】カラーディスプレイとして実用化する上で
重要であることは、精細なカラー表示機能を有すること
とともに、長期安定性を有することである。有機発光層
の両面に配された陰極−陽極間の電気的短絡は、画素不
良の主原因であり、ディスプレイの安定性を大きく低下
させる原因となっている。
【0012】短絡の主な原因として、有機発光層の膜厚
が不均一なことにより部分的に多くの電流が流れるため
に有機層が破壊されること、および陽極の表面形状が粗
いために、有機発光層が脱落した部位(ピンホール)の
発生等を挙げることができる。このことから、陰極−陽
極間の短絡の発生を抑止し、製作歩留まりを向上させる
ためには、有機発光層の膜厚を均一なものとし、脱落の
ない有機発光層を製作することが不可欠となる。そのた
めに、有機発光層の下地となる陽極以下の表面形状が非
常に重要となる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】陰極−陽極間の短絡を
防止するためには、有機発光層の表面を平滑化し、かつ
膜厚が均一になるように、有機発光層形成の下地となる
陽極以下の表面形状を平滑にする必要がある。
【0014】色変換方式のカラー有機ELディスプレイ
は、図2に示したように、ガスバリア層5、色変換フィ
ルタ層2,3および4が配設されている。色変換フィル
タ層2,3および4は、それぞれ独立した直方体として
パターニングされている。ガスバリア層5は、これら色
変換フィルタ層上とそれらフィルタ層間に連続した層と
して形成されるが、色変換フィルタ層の上に積層された
ガスバリア層と、色変換フィルタ層のない部分に積層さ
れたガスバリア層との間は、ある角度で傾斜して段差を
生じていた。図3に、そのような従来技術の有機ELデ
ィスプレイの概略断面図を示す。図3においては、赤色
変換フィルタ2と緑色変換フィルタ3との間の領域を例
として示した。この傾斜した部分の上に形成された有機
発光層9は、その角部(図3のA部)の膜厚が表面と比
べて著しく薄くなるため、電流が集中し、有機発光層9
の破壊による短絡を引き起こしやすかった。
【0015】本発明は、陰極−陽極間の短絡を防止する
ために、色変換フィルタ層上に積層されたガスバリア層
と、色変換フィルタのない部分に積層されたガスバリア
層との間の傾斜を抑制し、ガスバリア層上に形成される
有機発光層の角部の膜厚を保持し、製作の歩留まりを向
上させたカラー有機ELディスプレイの提供を実現する
ことを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の態様であ
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す
る透明なガスバリア層とを少なくとも備える色変換フィ
ルタ基板であって、該ガスバリア層は、単一層または複
数の層から構成され、該色変換フィルタ層上に設けられ
る部分と該色変換フィルタ層のない部分に設けられる部
分とが連続している層であり、該色変換フィルタ層上に
設けられる部分の表面と、隣接する該色変換フィルタ層
のない部分に設けられる部分に連続する部分の最大傾斜
から延長した直線とのなす角θPLが、0≦θPL≦45゜
であり、および該色変換フィルタ層上に設けられる部分
の膜厚tPLが、0<tPL<0.1W(Wは画素の最小幅
を示す)であることを特徴とする。ここで、画素の最小
幅とは、色変換フィルタ層の最小幅に相当する。
【0017】本発明の第2の態様である色変換カラーデ
ィスプレイは、第1の態様に記載の色変換フィルタ基板
上に、1つまたは複数の電気的に独立した領域に形成さ
れる透明電極層と、発光層と、第2電極層とを少なくと
も順次積層してなることを特徴とする。
【0018】
【発明の実施の形態】A.色変換フィルタ基板 本発明の色変換フィルタ基板の一例を、図1に示す。図
1において、支持基板1上に、赤色変換フィルタ層2、
緑色変換フィルタ層3、青色変換フィルタ層4がそれぞ
れ所定のパターンを有して形成されている。後述のよう
に、緑色変換フィルタ層3は緑色フィルタ層であっても
よい。また、青色変換フィルタ層4は、好ましくは青色
フィルタ層である。これらの変換フィルタ層を覆って、
ガスバリア層5が形成されている。以下、各層について
詳細に述べる。
【0019】1.色変換フィルタ層 1)有機蛍光色素 本発明において、有機蛍光色素は、発光体から発せられ
る近紫外領域ないし可視領域の光、特に青色ないし青緑
色領域の光を吸収して異なる波長の可視光を蛍光として
発光するものである。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1種類以上を用い、さらに緑
色領域の蛍光を発する蛍光色素の1種類以上と組み合わ
せてもよい。
【0020】すなわち、光源として青色ないし青緑色領
域の光を発光する有機発光素子を用いる場合、該素子か
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。したがって、該素子
からの青色ないし青緑色領域の光を、蛍光色素によって
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。
【0021】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。あるいはまた、
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。
【0022】さらに、青色領域の光に関しては、有機発
光素子の光を蛍光色素を用いて変換させて出力させても
よいが、しかしより好ましく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。
【0023】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)−
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。
【0024】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。
【0025】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
アナミン樹脂及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2種以上を組
み合わせて用いてもよい。
【0026】本発明に用いる有機蛍光色素は、色変換フ
ィルタ層に対して、該色変換フィルタ層の重量を基準と
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0.01
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。
【0027】2)マトリクス樹脂 次に、本発明の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(レジ
スト)を、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
融化させたものである。また、色変換フィルタ層のパタ
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。
【0028】具体的には、マトリクス樹脂は、(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を光または熱処理して、光ラジカル
あるいは熱ラジカルを発生させ重合させた材料、(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を
光または熱処理により架橋させた材料、(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を光ま
たは熱処理によりナイトレンを発生させポリオレフィン
を重合および架橋させた材料、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を光また
は熱処理により酸を発生させて重合させた材料などを含
む。特に(1)の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を重
合させた材料が、高精細なパターニングが可能であるこ
と、および耐溶剤性、耐熱性等の信頼性が高いことによ
って好ましい。
【0029】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。本発明の蛍光変換フィルタ層におい
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。
【0030】マトリクス樹脂は、光硬化性または光熱併
用型硬化性樹脂および有機蛍光色素を含有する溶液また
は分散液を、支持基板上に塗布して樹脂の層を形成し、
そして所望される部分の光硬化性または光熱併用型硬化
性樹脂を露光することにより重合させて形成される。所
望される部分に露光を行って光硬化性または光熱併用型
硬化性樹脂を不溶化させた後に、パターニングを行う。
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。
【0031】2.ガスバリア層5 ガスバリア層5の材料として好ましいものは、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℃以上であり、2Hの鉛
筆硬度以上の表面硬度を有し、色変換フィルタ層上に平
滑に塗膜を形成することができ、および色変換フィルタ
層2〜4の機能を低下させない材料である。そのような
材料は、たとえば、イミド変性シリコーン樹脂(特開平
5−134112号公報、特開平7−218717号公
報、特開平7−306311号公報等参照)、アクリ
ル、ポリイミド、シリコーン樹脂等中に無機金属化合物
(TiO、Al23、SiO2等)を分散した材料(特
開平5−119306号公報、特開平7−104114
号公報等参照)を含む。ガスバリア層5において用いる
ことができる紫外線硬化型樹脂としては、エポキシ変性
アクリレート樹脂(特開平7−48424号公報参
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する樹脂、レジスト樹脂(特開平6
−300910号公報、特開平7−128519号公
報、特開平8−273394号公報、特開平9−330
793号公報等参照)、フッ素樹脂(特開平5−364
75号公報、特開平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を挙げることがで
きる。あるいはまた、ゾル−ゲル法により形成される無
機化合物(月刊ディスプレイ1997年、3巻、7号に
記載、特開平8−27934号公報等)を用いることも
できる。
【0032】前述の材料を用いるガスバリア層5の形成
法には、特に制約はなく、たとえば、乾式法(スパッタ
法、蒸着法、CVD法等)、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)等の慣用の手段
により形成することができる。
【0033】また、ガスバリア層5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)、ガスバリア層5上への透明電
極層6の成膜に耐えうる硬度(好ましくは2H以上の鉛
筆硬度)を有する材料を用いることが望ましい。たとえ
ば、SiOx、AlOx、TiOx、TaOx等の無機酸化
物、SiNx、SiC:N等の無機窒化物、あるいはS
iNxy、ダイアモンドライクカーボン(DLC)等の
無機物等を使用することができる。ガスバリア層5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
することができる。
【0034】上記ガスバリア層5は、単一層であっても
よく、あるいは複数の層が積層されたものであってもよ
い。
【0035】該ガスバリア層5を、色変換方式有機発光
ディスプレイに適用する際には、考慮しなければならな
い重要な要素がある。すなわち、該ガスバリア膜の膜厚
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
変化させた際に生じる色の変化である。
【0036】ガスバリア層5を厚くしすぎると、有機発
光層で発生した励起光が、該ガスバリア層5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が、本来の色の発光量に比較し
て十分小さいことが要求される。
【0037】この要求は、ガスバリア層5の膜厚と、画
素の最小幅との関係を制限することにより達成される。
ここで、画素の最小幅とは、色変換フィルタ層の最小幅
に相当する。すなわち、色変換フィルタ層上の部分にお
けるガスバリア層5の膜厚t PLは、画素の最小幅Wに対
して、0<tPL<0.1Wの関係を満たさなければなら
ない。
【0038】ガスバリア層5の上には、陽極、有機発光
層および陰極を少なくとも有する有機EL発光素子が設
けられる。前述したように、陽極と陰極との間の短絡を
防止するためには、ガスバリア層5をできる限り平坦に
することが必要である。特に問題となる部分は、色変換
フィルタ層上に設けられた部分と、色変換フィルタ層の
ない位置に設けられた部分との段差、すなわち傾斜であ
る。ガスバリア層5の色変換フィルタ層上に設けられた
部分の上平面と、該部分に隣接する色変換フィルタ層の
ない位置に設けられた部分につながる最大傾斜から延長
した直線とのなす角θPL(図1中に12で示される)
を、0≦θPL≦45゜、好ましくは0≦θ PL≦30゜と
することにより、陽極と陰極との間の短絡を減少させる
ことができる。
【0039】上記の条件を満たす角θPLを得るために、
ガスバリア層5の形成条件を適切に制御する必要があ
る。たとえば、湿式法によりガスバリア層5を形成する
場合には、固形分含量に起因する塗布液の粘度、および
塗布条件を調製することにより、適切な達成することが
できる。
【0040】3.支持基板1 本発明の色変換フィルタ基板に用いられる支持基板1
は、前述の色変換フィルタ層2〜4を出射する光に対し
て透明であることが必要である。また、支持基板1は、
色変換フィルタ層2〜4およびガスバリア層5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。
【0041】支持基板1の材料として好ましいものは、
ガラス、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。コーニングガラスが特に好
ましいものである。
【0042】4.色変換フィルタ基板 前述の支持基板1上に、1種または複数種の色変換フィ
ルタ層を所望されるパターンに形成することにより、本
発明の色変換フィルタ基板を作成する。色変換フィルタ
層は、前述の蛍光変換色素およびレジストを含む組成物
を支持基板1上に塗布し、所望されるパターンを形成す
るためのマスクを通して露光され、パターニングされ
て、所望のパターンを有して作成される。色変換フィル
タ層は、5μm以上、好ましくは5〜20μmの厚さを
有する。
【0043】カラーディスプレイを作成する際には、
赤、緑および青の3種の色変換フィルタ層を形成するこ
とが好ましい。発光体として青色または青緑色を発光す
るものを用いる場合には、前述のように、赤および緑の
色変換フィルタ層と青のフィルタ層とを、あるいは赤の
色変換フィルタ層と緑および青のフィルタ層とを形成す
ることも可能である。
【0044】色変換フィルタ層およびフィルタ層の所望
されるパターンは、使用される用途に依存する。赤、緑
および青の矩形または円形の区域を1組として、それを
支持基板全面に作成してもよい。あるいはまた、赤、緑
および青の平行するストライプ(所望される幅を有し、
支持基板1の長さに相当する長さを有する区域)を1組
とし、それを支持基板全面に作成してもよい。特定の色
変換フィルタ層を、他の色の色変換フィルタ層よりも多
く(数的および面積的に)配置することもできる。
【0045】B.色変換方式有機ELカラーディスプレ
イ 本発明の色変換方式カラーディスプレイは、前述の色変
換フィルタ基板と、該フィルタ基板のガスバリア層5に
設けられた有機EL発光素子とを備える。すなわち、該
発光素子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、色変換フィルタ層に
入射し、該色変換フィルタ層から異なる波長の可視光を
出射するようにしたものである。
【0046】有機EL発光素子は、透明電極層6と第2
電極層との間に少なくとも有機発光層を扶持し、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。
【0047】 (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
【0048】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、蛍光色変換フィルタ層に光を入
射させる。当該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。
【0049】図2に、本発明の有機ELカラーディスプ
レイの一例を示す。図2においては、色変換方式のマル
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発光素子の1つの画素
に相当する部分を示している。図1に示した色変換フィ
ルタ基板の透明電極層6上の、各色変換フィルタ層2、
3および4に対応する位置に、正孔注入層7、正孔輸送
層8、有機発光層9、電子注入層10、および陰極(第
2電極層)11が順次積層されている。
【0050】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
発光層9として、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。
【0051】陰極11は金属電極から形成される。陽極
6および陰極11のパターンはそれそれ平行なストライ
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、すなわち、陽極6の特定のストライ
プと、陰極11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9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6および陰極
11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、特定の蛍光色変換フィルタ層および/または単純
な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。
【0052】また、陽極6をストライプパターンを持た
ない一様な平面電極とし、および陰極11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、いわゆるア
クティブマトリクス駆動を行うことが可能になる。
【0053】
【実施例】(実施例1)以下、本発明の積層型無機膜層
を適用した場合の1つの例を図面を参照しながら説明す
る。
【0054】図1は、色変換フィルタ基板の1例の断面
図である。透明な支持基板1上に、赤色変換フィルタ層
2、緑色変換フィルタ層3、青色変換フィルタ層4がそ
れぞれ所定のパターンを有して形成されている。なお、
本実施例における青色変換フィルタ層4は、色変換機能
を持たない単純な青色フィルタ層である。これらの変換
フィルタ層の上に、ガスバリア層5が設けられている。
【0055】図2は、色変換方式カラー有機ELディス
プレイの1例の断面図であり、前記色変換フィルタ基板
上に有機EL発光層を含む所要の層を形成したものであ
る。
【0056】[青色フィルタ層4の作成]透明基板1と
してのコーニングガラス(50×50×1.1mm)上
に、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
ピンコート法を用いて塗布した。その塗膜を、フォトリ
ソグラフ法によりパターニングを実施し、線幅0.1m
m、ピッチ(周期)0.33mm、膜厚10μmのスト
ライプパターンを有する青色フィルタ4を得た。
【0057】[緑色変換フィルタ層3の作成]蛍光色素
として、クマリン6(0.7質量部)を、溶媒のプロピ
レングリコールモノエチルアセテート(PEGMA)1
20質量部中へ溶解させた。該溶液に対して、光重合性
樹脂の「V259PA/P5」(商品名、新日鐵化成工
業株式会社)100質量部を加えて溶解させて、塗布液
を得た。
【0058】青色フィルタ層4を形成済の透明支持基板
上に、上記のように調製した塗布液をスピンコート法を
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、線幅0.1mm、ピッチ(周期)0.33m
m、膜厚10μmのストライプパターンを有する緑色変
換フィルタ3を得た。
【0059】[赤色変換フィルタ層2の作成]蛍光色素
として、クマリン6(0.6質量部)、ローダミン6G
(0.3質量部)、ベーシックバイオレット11(0.
3質量部)を、溶媒のプロピレングリコールモノエチル
アセテート(PEGMA)120質量部中へ溶解させ
た。該溶液に対して、光重合性樹脂の「V259PA/
P5」(商品名、新日鐵化成工業株式会社)100質量
部を加えて溶解させて、塗布液を得た。
【0060】青色フィルタ層4および緑色変換フィルタ
層3を形成した透明支持基板上に、上記のように調製し
た塗布液を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、線幅0.1m
m、ピッチ(周期)0.33mm、膜厚10μmのスト
ライプパターンを有する赤色変換フィルタ2を得た。
【0061】上記のように形成された赤色変換フィルタ
層2、緑色変換フィルタ層3および青色フィルタ層4の
ライン状パターンは、それぞれの間の間隙幅を0.01
mmとして平行に配置されている。
【0062】[ガスバリア層5の作製]前述の10μm
に統一された膜厚を有する蛍光変換フィルタ層2〜4の
上に、ガスバリア層の第1層としてUV硬化型樹脂(J
SR製ネガレジストNN−810)をスピンコート法に
て塗布し、高圧水銀灯を照射して硬化させた。この際、
蛍光変換フィルタ層上における第1層の膜厚は3μmで
あった。また、色変換フィルタ層のパターンは、変形が
無く、かつ第1層上面は平坦であった。さらに、ガスバ
リア層の第2層として、スパッタ法にて800nmの膜
厚を有するSiN x膜を堆積させた。この際、JIS5
400記載の碁盤目試験にて、第1層と第2層との密着
性を評価したところ、良好な密着性(>8点)を有して
いた。
【0063】上記のように形成した色変換フィルタ基板
の断面を、SEM(走査型電子顕微鏡)を用いて観察し
た。1つの色変換フィルタ層上に形成されたガスバリア
層表面と、隣接する色変換フィルタ層のない部分に形成
されたガスバリア層につながる最大傾斜から延長した直
線とのなす角θPL(図1における12)は、10゜であ
った。
【0064】[有機EL素子の作成]図2に示すよう
に、上記のようにして製造した色変換フィルタ基板の上
に、透明電極層6/正孔注入層7/正孔輸送層8/有機
発光層9/電子注入層10/陰極11を形成し、6層構
成となる有機EL発光素子を形成した。
【0065】[透明電極層6の作製]このように形成し
たガスバリア層5の上に、スパッタ法により透明電極
(ITO)を全面成膜した。このITO上に、レジスト
剤「OFRP−800」(商品名、東京応化製)を塗布
した後、フォトリソグラフ法にてパターニングを行い、
それぞれの蛍光変換フィルタ層2〜4に相当する位置
に、幅0.094mm、間隙0.016mm、および膜
厚100nmのストライプパターンを有する透明電極層
(陽極)6を形成した。
【0066】次いで、陽極6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7、正
孔輸送層8、有機発光層9、電子注入層10を、真空を
破らずに順次全面成膜した。成膜に際して、真空槽内圧
を1×10-4Paまで減圧した。正孔注入層7として、
銅フタロシアニン(CuPc)を100nm積層した。
正孔輸送層8として、4,4’−ビス[N−(1−ナフ
チル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(α−NP
D)を20nm積層した。有機発光層9として、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。電子注入層10と
して、アルミニウムキレート(トリス(8−ヒドロキシ
キノリン)アルミニウム錯体、Alq)を20nm積層
した。表1に、各層に用いた材料の構造式を示す。
【0067】
【表1】
【0068】次に、真空を破ることなしに、陽極(透明
電極層)6のストライプパターンと直交する幅0.30
mm、間隔0.03mmのパターンが得られるマスクを
用いて、厚さ200nmのMg/Ag(質量比10/
1)層からなる陰極11を形成した。
【0069】こうして得られた有機発光素子をグローブ
ボックス内乾燥窒素雰囲気下(酸素および水分濃度とも
に10ppm以下)において、封止ガラス(図示せず)
とUV硬化接着剤を用いて封止して、カラー有機ELデ
ィスプレイを得た。上記の工程により完成した色変換方
式カラー有機ELディスプレイは、60(×RGB)×
60個の画素を有する。
【0070】(実施例2〜9)色変換フィルタ層上に形
成されたガスバリア層表面と、隣接する色変換フィルタ
層のない部分に形成されたガスバリア層につながる最大
傾斜から延長した直線とのなす角θPL(図1における1
2)を、それぞれ20゜、30゜、35゜、40゜、4
5゜、50゜、55゜、60゜に調整したことを除い
て、実施例1と同様の方法によりカラー有機ELディス
プレイを作製した。なお、θPLの調整は、ガスバリア層
として用いた紫外線硬化型樹脂の固形分比変更による粘
度調整およびスピンコートの条件変更により行った。
【0071】(評価)各実施例にて作製した素子をオー
ブン内に配置し、図4に示す温度プログラムにしたがっ
て熱履歴を与え、発生した陰極−陽極間の短絡箇所を計
数した。その結果を表2および図5に示す。θPL≧50
゜の際に、短絡箇所が急激に増加することが明かとなっ
た。
【0072】
【表2】
【0073】
【発明の効果】本発明記載の、平滑性を規定したガスバ
リア層を用いることにより、有機EL発光素子の短絡を
抑制し、製作歩留まりを向上させた色変換フィルタ基板
を提供することができる。これによって、長期安定性、
色再現性、視認性等の優れた色変換方式のカラー有機E
Lディスプレイが実現される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の色変換フィルタ基板を示す概略断面図
である。
【図2】本発明の色変換フィルタ基板を用いたカラー有
機ELディスプレイの概略断面図である。
【図3】陰極−陽極間の短絡が発生しやすい部位を示
す、従来技術の色変換フィルタ基板を用いた有機ELデ
ィスプレイの概略断面図である。
【図4】本発明のカラー有機ELディスプレイの熱履歴
試験に用いる温度ダイアグラムを示すグラフである。
【図5】陰極−陽極間の短絡数の傾斜角θPL依存性を示
すグラフである。
【符号の説明】
1 透明支持基板 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 ガスバリア層 6 透明電極層 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 傾斜角θPL
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 白石 洋太郎 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 (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 AB17 AB18 BA06 BB06 CA01 CB01 DA01 DB03 EB00 FA01

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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する透明なガスバリア層とを
    少なくとも備える色変換フィルタ基板であって、 該ガスバリア層は、単一層または複数の層から構成さ
    れ、該色変換フィルタ層上に設けられる部分と該色変換
    フィルタ層のない部分に設けられる部分とが連続してい
    る層であり、該色変換フィルタ層上に設けられる部分の
    表面と、隣接する該色変換フィルタ層のない部分に設け
    られる部分に連続する部分の最大傾斜から延長した直線
    とのなす角θPLが、0≦θPL≦45゜であり、および該
    色変換フィルタ層上に設けられる部分の膜厚tPLが、0
    <tPL<0.1W(Wは画素の最小幅を示す)であるこ
    とを特徴とする色変換フィルタ基板。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の色変換フィルタ基板上
    に、1つまたは複数の電気的に独立した領域に形成され
    る透明電極層と、発光層と、第2電極層とを少なくとも
    順次積層してなることを特徴とする色変換カラーディス
    プレイ。
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