JP2009104893A

JP2009104893A - 有機ｅｌディスプレイ

Info

Publication number: JP2009104893A
Application number: JP2007275441A
Authority: JP
Inventors: Goji Kawaguchi; 剛司川口
Original assignee: Fuji Electric Holdings Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2007-10-23
Filing date: 2007-10-23
Publication date: 2009-05-14

Abstract

【課題】有機ＥＬ層からの発光を効率よく外部へ取り出すことが可能な、有機ＥＬディスプレイを提供する。
【解決手段】透明な支持基板と、ある波長の光を吸収し、吸収波長と異なる波長を含む蛍光または燐光を出力する、少なくとも１種の色変換膜とを含むフィルター部と、陽極、有機ＥＬ層、および陰極を含む有機ＥＬ素子とを具え、上記色変換膜の膜厚ｄ_ccmが、下記式で定義される、有機ＥＬディスプレイ。

ここで、λ_ccmは色変換材料を含む色変換膜の蛍光または燐光のピーク波長、λ_ELは有機ＥＬ光のピーク波長、ｎ_ccmは色変換膜の屈折率であり、ａ，ｂは自然数である。
【選択図】なし

Description

本発明は、有機ＥＬディスプレイに関する。より詳しくは、本発明の有機ＥＬディスプレイは、有機ＥＬ層からの発光を外部へ効率よく取り出すことができる当該ディスプレイに関する。

近年、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。有機ＥＬ素子は低電圧で高い電流密度が実現できるため、高い発光輝度および発光効率を実現することが期待され、特に高精細なマルチカラーまたはフルカラー表示が可能な有機多色ＥＬディスプレイへの適用が期待されている。

有機ＥＬ層での発光は無指向性であり、しかも発光体を構成する各層は特有の屈折率を有するため、一部の光は層間の界面において反射する。このため、有機ＥＬ層からの発光の全てを外部に取り出すことはできず、十分な発光効率が得られないのが現状である。よって、発光の外部取り出し効率を向上すべく、光の干渉効果を利用する技術が多数提案されている。

特許文献１には、少なくとも陽極、１層または複数層の有機化合物層、陰極の順で構成され、上記陽極および陰極が光反射能を有し、光共振器構造を有する有機電界発光素子が開示されている。

特許文献２には、有機層を挾持する一対の反射性電極を有し、かつ有機層より放出された光を取り出す側の反射性電極の外部に、該光の色を蛍光変換する膜を備え、一対の反射性電極によって定められる反射性界面間の光学膜厚が、有機層より放出された光のうち特定波長の光の強度を増強するように設定され、かつ上記蛍光変換する膜が、該特定波長の光を吸収し、その方向性を消去して等方化する機能を有する有機エレクトロルミネッセンス素子が開示されている。

図２に、従来の代表的な有機ＥＬディスプレイ３０を示す。同図に示すように、有機ＥＬディスプレイ３０は、通常、ガラス等からなる支持体３２、ＩＺＯ等の透明電極３４、正孔注入輸送層３６、有機ＥＬ層３８、電子注入輸送層４０、および金属電極４２を含む。有機ＥＬ層３８から外部へ取り出される光Ｘは、取出方向とは逆方向に進み、電子注入輸送層４０と金属電極４２との界面で反射する反射光１と、取出方向に進み、透明電極３４と支持体３２との界面で反射する反射光２との干渉波である。

このような反射光１および反射光２の干渉波を効率よく取り出すための態様としては、これらの反射をもたらす各界面の間の光路長Ｄを、取り出したい光の波長の整数倍とする態様がある。ここで、有機ＥＬディスプレイ３０は、特定の異なる屈折率を有する複数の層３２〜４２を積層した構造であるため、光路長Ｄは各層の膜厚（図２においては、ｄ１、ｄ２、ｄ３、およびｄ４）に各屈折率を乗じた値の総和である。

また、有機ＥＬ光Ｘを効率よく取り出すための別の態様としては、色素を分散させるために樹脂を含ませた色変換膜と有機ＥＬ素子とを組み合わせる態様がある。ここで、色変換膜は、図２には図示しないが、同図においては支持体３２と透明電極３４との間に配設される。通常、このような樹脂含有型の色変換膜においては、樹脂中の色素濃度があまり高くないため、有機ＥＬ光を十分に吸収させるには、当該色変換膜の膜厚は数ミクロン以上とする必要がある。このため、反射光１および反射光２の干渉波が、透明電極３４から下方に透過し、樹脂含有型の色変換膜中で励起される際には、色変換膜の膜厚方向に数ミクロンの幅にわたり色素が蛍光または燐光を発する。よって、当該色変換膜と有機ＥＬ素子中の金属電極４２との間の距離がｎｍオーダーで変化して、上記反射光１および反射光２の位相、波長が変化しても、色変換膜中での上記励起により、有機ＥＬ光全体の外部への出射状況にほとんど影響はない。従って、樹脂含有型の色変換膜を使用する際には、色変換膜と金属電極との間の距離以外のパラメータを好適化して、有機ＥＬ光の取出し効率を極大化することが望まれる。

さらに、有機ＥＬ光Ｘを効率よく取り出すためのさらに別の態様としては、色素を分散させるための樹脂を含まない色変換膜（図２には図示しない）と有機ＥＬ素子とを組み合わせる態様がある。樹脂を含まない色変換膜は、蒸着法またはインクジェット法で形成するため、その膜厚は２００ｎｍ〜１μｍであり、樹脂中へ色素を分散させた、分散型色変換膜（樹脂含有型の色変換膜）に比べて遥かに薄い。このため、樹脂を含まない色変換膜においては、上記の樹脂含有型の色変換膜において得られる膜厚方向数ミクロンの幅にわたる蛍光等の十分な発生が実現されず、有機ＥＬ光全体の外部への出射状況に、反射光１と反射光２との干渉が影響する。よって、樹脂を含まない色変換膜を用いる場合には、樹脂含有型の色変換膜を用いる場合と同じ方法で有機ＥＬ光の取り出し効率を十分に極大化できないという問題がある。

特開平６−２８３２７１号公報特開平９−９２４６６号公報

上述のように、種々の有機ＥＬディスプレイに関する技術が開示されているが、樹脂を含まない色変換膜と有機ＥＬ素子との組み合わせにおいて、有機ＥＬ層からの発光を効率よく外部へ取り出すことが可能な、有機ＥＬディスプレイに対する要求が存在する。

従って、本発明の目的は、樹脂を含まない色変換膜を用いた場合に、有機ＥＬ層からの発光を効率よく外部へと取り出すことが可能な、有機ＥＬディスプレイを提供することである。

本発明は、透明な支持基板と、ある波長の光を吸収し、吸収波長と異なる波長を含む蛍光または燐光を出力する、少なくとも１種の色変換膜とを含むフィルター部と、陽極、有機ＥＬ層、および陰極を含む有機ＥＬ素子とを具え、上記色変換膜の膜厚ｄ_ccmが、下記式で定義される、多色発光型の有機ＥＬディスプレイに関する。

ここで、λ_ccmは色変換材料を含む色変換膜の蛍光または燐光のピーク波長、λ_ELは有機ＥＬ光のピーク波長、ｎ_ccmは色変換膜の屈折率であり、ａ，ｂは自然数である。

本発明の有機ＥＬディスプレイは、高精細なマルチカラーまたはフルカラー表示に用いられる。本発明の有機ＥＬディスプレイは、上記フィルター部が、それぞれ異なる波長域の光を透過する、少なくとも２種のフィルターを独立して配列したカラーフィルターをさらに含むことが望ましい。

本発明の有機ＥＬディプレイは、色変換膜の膜厚を所定の寸法とすることで、有機ＥＬ層からの発光を十分に効率よく外部へ取り出すことができる。よって、本発明の有機ＥＬディスプレイは、高精細なマルチカラーまたはフルカラー表示に好適に用いることができる。
なお、本発明の有機ＥＬディスプレイのフィルター部に、カラーフィルターを配設した場合には、カラーフィルター本来の効果である、光の色純度の向上が奏され、有機ＥＬディスプレイによる表示をさらに高精細なものとすることができる。

以下に、図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。なお、以下に示す例は、単なる例示であって、当業者の通常の創作能力の範囲で適宜設計変更することができる。

＜本発明の原理＞
まず、本発明の原理について説明する。本発明の有機ＥＬディスプレイは、上記したとおり、色変換膜の膜厚が下記式で定義されるものである。

ここで、λ_ccmは色変換材料を含む色変換膜の蛍光または燐光のピーク波長、λ_ELは有機ＥＬ光のピーク波長、ｎ_ccmは色変換膜の屈折率であり、ａ，ｂは自然数である。
後述するように、本発明におけるλ_ELは有機ＥＬ層の発光ピーク波長±１５ｎｍとし、λ_ccmは色変換膜の蛍光または燐光のピーク波長±１５ｎｍの範囲とする。

図１は、本発明の有機ＥＬディスプレイの一例を示す断面模式図であり、図２の有機ＥＬディスプレイの層構成に対し、色変換膜を組み合わせた層構成の有機ＥＬディスプレイを示す。同図に示すように、有機ＥＬディスプレイ１０は、透明な支持体１２上に、透明電極１４、正孔注入輸送層１６、有機ＥＬ層１８、電子注入輸送層２０、および金属電極２２を順次積層して有機ＥＬ層１８からの発光を色変換せずに取り出す部分と、支持体１２と透明電極１４との間に、色変換膜２４と、色変換膜２４を保護するパッシベーション層２６とをさらに介在させて有機ＥＬ層１８からの発光を色変換して取り出す部分とから構成される。

図１に示す有機ＥＬディスプレイ１０においては、透明な支持基板１２、色変換膜２４、およびパッシベーション層２６によりフィルター部が形成され、透明電極１４、正孔注入輸送層１６、有機ＥＬ層１８、電子注入輸送層２０、および金属電極２２により有機ＥＬ素子が形成されている。また、色変換膜２４は透明な支持基板１２の一部に配設されており、色変換膜２４を包みこむようにパッシベーション層２６が配設され、さらにその上方には色変換膜２４の有無に応じた段差を有して有機ＥＬ素子の各要素１４〜２２が形成されている。

このような構成の有機ＥＬディスプレイ１０において、有機ＥＬ層１８から外部（図１の下方）に取り出される光には、同図の右側の矢印によって示す有機ＥＬ光Ｘと、同図の左側の矢印によって示す色変換光Ｙとが存在する。有機ＥＬ光Ｘは、色変換膜２４を通過せずに直接外部に取り出される光（波長：λ_EL）であり、色変換光Ｙは、色変換膜２４を通過して外部に取り出される光（波長：λ_ccm）である。

色変換膜２４を配設しない部分（図１の右部）において取り出される有機ＥＬ光Ｘは、電子注入輸送層２０と金属電極２２との界面で反射した反射光と、パッシベーション層２６と支持体１２との間で発生する反射光との干渉波である。このため、この２つの反射をもたらす界面の光路長を、取り出したい光の波長の整数倍の距離とすることで、取出し効率を向上させることができる。具体的には下記式のように規定することができる。

ここで、λ_ELは有機ＥＬ光のピーク波長、ｎは各層の屈折率、ｄは各層の膜厚、ｂは自然数であり、図１の例においてはｋ＝５である。

一方、色変換膜２４を配設した部分（図１の左部）においては、色変換膜２４に入射する光を強調すること、および色変換膜２４の蛍光または燐光を効率よく取り出すことの双方が求められる。そのためには、金属電極２２から色変換膜２４までの光路長がλ_ELの整数倍であること、およびその距離に色変換膜２４の光路長を加えた距離がλｃｃｍの整数倍であることが必要である。ここで、色変換膜２４の光路長は色変換膜２４の膜厚ｄ_ccmにその屈折率ｎ_ccmを乗じて得られる。以上の関係は、下記式によって規定される。

ここで、λ_ccmは色変換材料を含む色変換膜の蛍光または燐光のピーク波長、λ_ELは有機ＥＬ光のピーク波長、ｎ_ccmは色変換膜の屈折率、ｄ_ccmは色変換膜の膜厚であり、ａ，ｂは自然数である。

上記式をｄ_ccmに関して整理することで、本発明の特徴事項である、色変換膜２４の膜厚についての下記式が得られる。

なお、図１に示す有機ＥＬ光Ｘおよび色変換光Ｙは、ともに有機ＥＬ層の色素発光に起因する光である。当該色素の発光スペクトルは色素材料によるが、概してブロードである。代表的なレーザー色素であるローダミン、クマリン等を使用した場合の発光スペクトルは、半値幅３０〜４０ｎｍ程度の分布を有する。このため、本発明においては、λ_ELは有機ＥＬ層の発光ピーク波長±１５ｎｍと定義し、λ_ccmは色変換膜の蛍光または燐光のピーク波長±１５ｎｍと定義し、これらの範囲で上記式を満足するようにｎ，ｄまたはａ，ｂを設定する。

＜有機ＥＬディスプレイ＞
次に、上記の原理を適用可能な、図１に示す本発明の有機ＥＬディスプレイ１０の各要素、および有機ＥＬディスプレイ１０の製造における当該各要素の形成方法について詳述する。

［フィルター部］
有機ＥＬディスプレイ１０中のフィルター部は、図１の符号１２，２４，２６で表される要素の集合体である。

（透明な支持基板１２）
透明な支持基板１２は、可視光透過率に優れ、かつ、他の要素の形成プロセスにおいて、有機ＥＬディスプレイ１０の性能低下を引き起こさないものであればよい。支持基板１２は、例えば、ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、プロピオニルセルロース、ブチリルセルロース、アセチルプロピオニルセルロース、ニトロセルロース等のセルロースエステル；ポリアミド；ポリカーボネート；ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ−１，４−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート、ポリエチレン−１，２−ジフェノキシエタン−４，４’−ジカルボキシレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル；ポリスチレン；ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン；ポリメチルメタクリレート等のアクリル系樹脂；ポリカーボネート；ポリスルホン；ポリエーテルスルホン；ポリエーテルケトン；ポリエーテルイミド；ポリオキシエチレン；ノルボルネン樹脂などの高分子材料を用いて形成することができる。また、支持基板１２は、ガラス；シリコンなどの半導体；またはセラミック等の光学的に不透明な材料を用いて形成することもできる。支持基板１２として高分子材料を用いる場合には、剛直であっても可撓性であってもよい。

（色変換膜２４）
図１に示すように、透明な支持基板１２上には、部分的に、色変換膜２４を形成する。色変換膜２４は、ある波長域の光を吸収し、吸収した波長と異なる波長の発光を行なう物質（例えば、蛍光色素等の色変換色素）を少なくとも１種含む膜である。

色変換膜を形成するための色変換色素としては、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−ジエチルアミノクマリン（クマリン７）、クマリン１３５などのクマリン系色素；ソルベントイエロー４３、ソルベントイエロー４４のようなナフタルイミド系色素；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（ＤＣＭ−１、（下記化１中Ｉ））、ＤＣＭ−２（下記か中II）、およびＤＣＪＴＢ（下記化１中III）などのシアニン色素；ローダミンＢ、ローダミン６Ｇなどのキサンテン系色素；ピリジン１などのピリジン系色素；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（下記化１中IV）、ルモゲンＦレッド、ナイルレッド（下記化１中Ｖ）などのフェノキサゾン色素を用いることができる。

図１において、色変換膜２４は透明な支持基板１２上に、各種ドライプロセスによって形成でき、抵抗加熱法、電子ビーム加熱法などの蒸着法によって形成することが好ましい。

複数種の色変換色素を用いて色変換膜を形成する場合には、複数種の色素を所定の比率で混合した予備混合物を予め作製し、この予備混合物を共蒸着させることができる。また、代替的に、複数種の色変換色素を別個の加熱部位に配置し、それぞれの色素を別個に加熱して共蒸着を行うこともできる。特に、複数種の色素の間に、蒸着速度、蒸気圧などの特性に関する大きな差異が存在する場合には、別個に加熱する共蒸着を採用することが、組成比を正確に制御できるため、好ましい。

色変換膜２４の膜厚は、視野角特性、平滑性、材料消費量の観点から薄い程よく、１μｍ以下とすることが好ましく、２００ｎｍ〜１μｍとすることがより好ましい。

（パッシベーション層２６）
図１に示すように、色変換膜２４上には、パッシベーション層２６を形成する。パッシベーション層２６は、透明な支持基板１２および色変換膜２４を保護する目的、および膜面の平滑化を目的に配設される層である。パッシベーション層２６は、光透過性に富む材料から形成され、かつ色変換膜２４を劣化させることのないプロセスを選択して形成する必要がある。また、パッシベーション層２４の上面に無機ガスバリア膜または電極として用いられる透明導電膜等を形成する場合には、パッシベーション層２６にはさらにスパッタ耐性も要求される。

本発明のパッシベーション層２６は、金属窒化物、金属酸化物、金属酸窒化物の少なくとも１種を含み、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコンなどを用いて形成することができる。

図１において、パッシベーション層２６は透明な支持基板１２および色変換膜２４上に、各種ドライプロセスによって形成でき、ＣＶＤ法、蒸着法などによって形成することが好ましい。

いずれの製膜法においても、形成時の温度を、色変換膜のガラス転移温度（Ｔｇ）を越えない低温とすることが、色変換膜の特性を劣化させない点で好ましい。

以上のようにして、透明な支持基板１２上に、色変換膜２４およびパッシベーション層２６を形成し、本発明の有機ＥＬディスプレイを構成するフィルター部（符号１２，２４，２６）が得られる。

（その他の層）
なお、図１には示さないが、フィルター部にはカラーフィルターをさらに形成することができる。カラーフィルターは、有機ＥＬ層１８から発せられた光または色変換膜２４を通過して異なる波長に変換された光の色純度を向上させるための層である。カラーフィルターは、液晶ディスプレイをはじめとした、ディスプレイ用途のものが使用でき、一般的には顔料を高分子バインダー中に分散させたものである。

カラーフィルターは図１の透明な支持体１２上に形成できる。具体的には、色変換膜２４を配設しない部分（図１の右側）においては、透明な支持体１２とパッシベーション層２６との間に形成することができる。また、色変換膜２４を配設する部分（図１の左側）においては、透明な支持体１２と色変換膜２４との間に形成することができる。カラーフィルターは、フォトリソグラフ法などにより、形成することができる。

［有機ＥＬ素子］
図１において、有機ＥＬディスプレイ１０中の有機ＥＬ素子は、図１の符号１４〜２２で表される要素の集合体である。図１に示す有機ＥＬ素子は、一対の電極１４，２２間に正孔注入輸送層１６、有機ＥＬ層１８、および電子注入輸送層２０が挟持された構造をなす。上記フィルター部（要素１２，２４，２６）上に有機ＥＬ素子を形成して有機ＥＬディスプレイ１０が完成する。

ここで、有機ＥＬ素子の代替的な層構成について以下に記載する。
即ち、有機ＥＬ素子は、少なくとも一対の電極中に少なくとも有機ＥＬ層を挟持し、下記の層構成からなるものが採用される。
（１）陽極／有機ＥＬ層／陰極
（２）陽極／正孔注入層／有機ＥＬ層／陰極
（３）陽極／有機ＥＬ層／電子注入層／陰極
（４）陽極／正孔注入層／有機ＥＬ層／電子注入層／陰極
（５）陽極／正孔輸送層／有機ＥＬ層／電子注入層／陰極
（６）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／有機ＥＬ層／電子注入層／陰極
（７）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／有機ＥＬ層／電子輸送層／電子注入層／陰極
なお、図１に示す層構成は、正孔注入輸送と正孔輸送層を同一層とし、電子注入層と電子輸送層を同一層とした例である。

（透明電極１４（陽極））
透明電極１４は、ＩＴＯ、酸化スズ、酸化インジウム、ＩＺＯ、酸化亜鉛、亜鉛−アルミニウム酸化物、亜鉛−ガリウム酸化物、またはこれらの酸化物に対してＦ、Ｓｂなどのドーパントを添加した導電性透明金属酸化物を用いて形成することができる。透明電極１４は、蒸着法、スパッタ法または化学気相堆積（ＣＶＤ）法を用いて形成できる。

（正孔注入輸送層１６）
正孔注入層、正孔輸送層としては、公知のものが使用される。図１に示す例では、これらの層を正孔注入輸送層１６として同一層としており、例えば、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を使用することができる。正孔注入層、正孔輸送層、または正孔注入輸送層は、蒸着法などの当該技術分野において知られている任意の方法を用いて形成することができる。

（有機ＥＬ層１８）
有機ＥＬ層１８としては、例えば、青色から青緑色の発光を得るためには、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の材料が好ましく使用される。有機ＥＬ層１８は、蒸着法などの当該技術分野において知られている任意の方法を用いて形成することができる。

（電子注入輸送層２０）
電子注入層、電子輸送層としては、公知のものが使用される。図１に示す例では、これらの層を電子注入輸送層２０として同一層としており、例えば、キノリン誘導体（例えば、８−キノリノールを配位子とする有機金属錯体）、オキサジアゾール誘導体、ペリレン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、キノキサリン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、ニトロ置換フルオレン誘導体などを使用することができる。電子注入層、電子輸送層、または電子注入輸送層は、蒸着法などの当該技術分野において知られている任意の方法を用いて形成することができる。

（金属電極２２（陰極））
金属電極２２は、高反射率の金属（Ａｌ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｒなど）、アモルファス合金（ＮｉＰ、ＮｉＢ、ＣｒＰ、ＣｒＢなど）、微結晶性合金（ＮｉＡｌなど）を用いて形成することができる。金属電極２２は、蒸着法、スパッタ法などのドライプロセスによって形成することができる。

以上のようにして、フィルター部（符号１２，２４，２６）上に、順次、透明電極１４、正孔注入輸送層１６、有機ＥＬ層１８、電子注入輸送層２０、および金属電極２２を形成することができる。その結果、フィルター部に有機ＥＬ素子（符号１４〜２２）が形成された有機ＥＬディスプレイが得られる。得られた有機ＥＬディスプレイは、例えば、グローブボックス内の乾燥窒素雰囲気下において、図１においては図示しない封止ガラスとＵＶ硬化接着剤を用いて封止する。このような層構成の有機ＥＬディスプレイ１０は、色変換膜の膜厚を所定の寸法としたことで、有機ＥＬ層からの発光を十分に効率よく外部へ取り出すことができる。

＜有機ＥＬディスプレイの形成＞
［実施例］
（色変換膜の形成）
透明な支持体としてガラス基板を用意し、これを抵抗加熱蒸着装置へ搬送した。クマリン６およびＤＣＭ−２を蒸着装置内の別個の坩堝で加熱する、共蒸着によるマスク蒸着法にて４６０ｍｍの色変換膜を形成した。共蒸着に際し、それぞれの坩堝の加熱温度を制御して、クマリン６の蒸着速度を０．３ｎｍ／ｓとし、ＤＣＭ−２の蒸着速度を０．００５ｎｍ／ｓとした。本実施例の色変換膜は、色変換膜の総構成分子数を基準として、２モル％のＤＣＭ−２を含んだ（クマリン６とＤＣＭ−２とのモル比が４９：１）ものとした。また、色変換膜の屈折率は１．８であり、ＤＣＭ−２の蛍光ピーク波長は６５０ｎｍであった。

（パッシベーション層の形成）
色変換膜を形成した透明な支持体を、真空を破ることなくプラズマＣＶＤ装置へと移動した。原料ガスとしてモノシラン（ＳｉＨ₄）、アンモニア（ＮＨ₃）、および窒素（Ｎ₂）を用い、プラズマＣＶＤ法を用いて、膜厚２００ｎｍの窒化シリコン（ＳｉＮ、屈折率１．８）を堆積させて、パッシベーション層を形成した。ここで、ＳｉＮを堆積する際に、透明な支持体の温度を１００℃以下に維持した。

（透明電極の形成）
パッシベーション層の上面に、ＤＣスパッタ法により、ＩＤＩＸＯ(出光興産製)ターゲットを用いて、２％Ｏ₂を混合したＡｒ雰囲気下でＩｎ₂Ｏ₃−ＺｎＯ系の透明電極ＩＺＯを１５０ｎｍ形成した。ＩＺＯの屈折率を測定したところ、２．０であった。ＩＺＯはマスク製膜を行うことによって、幅５ｍｍ、ギャップ１ｍｍ、長さ４０ｍｍのパターンを２本形成した。そのうち一本は蒸着形成した色変換膜と重なるように配置した。

（正孔注入輸送層、有機ＥＬ層、電子注入輸送層の形成）
抵抗加熱蒸着装置を用いて、正孔注入輸送層／有機ＥＬ層／電子注入輸送層の３層を順次堆積させた。製膜時の真空槽内圧は１×１０^-4Ｐａとした。これらの層は全て０．１ｎｍ／ｓの蒸着速度で堆積させた。正孔注入輸送層として膜厚１００ｎｍの銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）、有機ＥＬ層として膜厚１８ｎｍのＤＰＶＢｉ、および電子注入輸送層として膜厚２０ｎｍのトリス−８−ヒドロキシキノリンアルミニウム（Ａｌｑ３）を形成した。なお、正孔注入輸送層、有機ＥＬ層、および電子注入輸送層の屈折率はそれぞれ１．９、１．９、および１．８であり、有機ＥＬ光のピーク波長は４７０ｎｍであった。

（金属電極の形成）
膜厚１ｎｍのＬｉＦおよび膜厚１００ｎｍのＡｌを、マスク蒸着法にてＩＺＯパターンと直行する２本の５ｍｍ幅パターンとして堆積させて、金属電極（陰極）とした。そのうち１本はＩＺＯと同様、色変換膜に重なるように形成し、実施例の有機ＥＬディスプレイを得た。

（封止）
その後、得られた有機ＥＬディスプレイを、酸素および水分濃度がともに１０ｐｐｍ以下の乾燥窒素雰囲気であるグローブボックス内で、封止ガラスとＵＶ硬化接着剤により封止した。

実施例の有機ＥＬディスプレイにおいては、下記の式における、色変換材料を含む色変換膜の蛍光または燐光のピーク波長λ_ccmが６５０ｎｍ、有機ＥＬ光のピーク波長λ_ELが４７０ｎｍ、色変換膜の屈折率ｎ_ccmが１．８であった。また、有機ＥＬ光のスペクトルのピークはブロードであり、５〜１０ｎｍ程度の分布を有することを考慮すると、下記式中の自然数ａ，ｂの組み合わせは、（ａ，ｂ）＝（２，１）となる。これに対し、実施例の色変換膜の膜厚は、４６０ｎｍであった。

このような条件に鑑みれば、実施例の有機ＥＬディスプレイにおいては、上式の右辺の値はほぼ４６０ｎｍとなり、本発明の範囲を満たす。

［比較例］
色変換膜の膜厚を５５０ｎｍとしたこと以外は、実施例と同一条件で比較例の有機ＥＬディスプレイを得た。
比較例の有機ＥＬディスプレイにおいては、上式における、色変換材料を含む色変換膜の蛍光または燐光のピーク波長λ_ccmが６５０ｎｍ、有機ＥＬ光のピーク波長λ_ELが４７０ｎｍ、色変換膜の屈折率ｎ_ccmが１．８であり、自然数ａ，ｂの組み合わせは、（ａ，ｂ）＝（２，１）となる。また、比較例の色変換膜の膜厚は、上記のとおり５５０ｎｍであった。

このような条件に鑑みれば、比較例の有機ＥＬディスプレイにおいては、上式の右辺の値は４６１ｎｍとなり、本発明の範囲を満たさない。

＜輝度に関する評価結果＞
実施例と比較例の各有機ＥＬディスプレイを、同一電流密度で駆動させ、赤色輝度を比較した。その結果、実施例は、色変換膜の膜厚が厚い比較例に比べて、１０％高い輝度を実現した。実施例の有機ＥＬディスプレイでは、色変換膜の膜厚を本発明所定の寸法としたことにより、有機ＥＬ層からの発光を十分に効率よく外部へ取り出すことができることが判明した。

これに対し、比較例の有機ＥＬディスプレイでは、色変換膜の膜厚を厚くすることにより吸収効率は向上するため、定性的には光の取り出し効率が上がるものの、光の干渉の効果が薄れ、具体的には、より長波長の成分が強調されて出力された結果、実施例の有機ＥＬディスプレイほど優れた輝度が実現できなかったと考えられる。

本発明によれば、色変換膜の膜厚の好適化を図ることで、有機ＥＬ層からの発光を十分に効率よく外部へ取り出すことができる。よって、本発明の有機ＥＬディスプレイは、高精細なマルチカラーまたはフルカラー表示に好適に用いることができる点で有望である。

本発明の有機ＥＬディスプレイの一例を示す断面模式図である。従来の有機ＥＬディスプレイの一例を示す断面模式図である。

符号の説明

１０有機ＥＬディスプレイ
１２透明な支持体
１４透明電極
１６正孔注入輸送層
１８有機ＥＬ層
２０電子注入輸送層
２２金属電極

Claims

透明な支持基板と、ある波長の光を吸収し、吸収波長と異なる波長を含む蛍光または燐光を出力する、少なくとも１種の色変換膜とを含むフィルター部と、
陽極、有機ＥＬ層、および陰極を含む有機ＥＬ素子と
を具える、多色発光型の有機ＥＬディスプレイにおいて、
前記色変換膜の膜厚ｄ_ccmが、下記式で定義されることを特徴とする、有機ＥＬディスプレイ。

ここで、λ_ccmは色変換材料を含む色変換膜の蛍光または燐光のピーク波長、λ_ELは有機ＥＬ光のピーク波長、ｎ_ccmは色変換膜の屈折率であり、ａ，ｂは自然数である。
前記フィルター部が、それぞれ異なる波長域の光を透過する、少なくとも２種のフィルターを独立して配列したカラーフィルターをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイ。