包含共轭高分子量共聚物的色彩转换膜和使用该色彩转换膜的多色发光有机EL器件

摘要

所公开的是一种色彩转换膜，其能在无需增大其厚度的情况下将转换光强度长时间保持在足够的程度。该色彩转换膜的特征在于包括共轭高分子量共聚物，该共聚物具有含有交替的含芴基重复单元和亚芳基亚乙烯基重复单元且亚苯基被插入芴基两端作为间隔基团的结构(即通过式(1)表示的结构)。还公开了通过使用该色彩转换膜制造的一种多色发光有机EL器件。[C1]

说明书

技术领域

本发明涉及一种固态薄膜形式的具有荧光性或磷光性的色彩转换膜，该色彩转换膜可通过涂敷工艺处理，且利用具有高色彩转换效率的共轭高分子量共聚物形成。此外，本发明涉及一种利用该色彩转换膜形成的多色发光有机EL器件。

背景技术

近年来已经对有机EL元件的实际应用进行了相当多的研究。由于有机EL元件能在低电压下实现高电流密度，所以预期有机EL元件可实现高光致发光亮度和光致发光效率。对能进行多色或全色显示的高分辨率有机多色EL显示器的实际应用寄予了特别高的期望。用于实现多色或全色有机EL显示器的方法的示例包括使用允许特定波长范围的光透过的多种类型的滤色器(滤色器方法)。在应用滤色器方法的情况下，所使用的有机EL元件需要发射所谓的“白光”，该“白光”包括作为多色光的三原色(红色(R)、绿色(G)以及蓝色(B))的光的适当平衡。

日本专利申请特许公开No.2000-243563中提出了用于获得多色发光有机EL元件的方法，其中使用了包含多种发光颜料的发光层来同时激发这多种发光颜料(参见专利文献1)。此外，美国专利说明书No.5,683,823提出了一种用于通过使用包含主体发光材料和客体发光材料的发光层同时使能量转移至客体材料并发光、以引起来自主体发光材料的光激发和发射的方法(参见专利文献2)。

然而，上述多色发光有机EL元件取决于多种类型的发光材料的同时激发或多种类型的发光材料之间的能量转移。在此类器件中，已经报道过发光材料之间的发光强度的平衡随着驱动时间的流逝或伴随的所施加电流的变化而变化，从而引起所得色调变化的风险。

日本专利申请特许公开No.2002-75643和2003-217859提出了一种色彩转换方法，该方法使用单色发光有机EL元件和色彩转换膜(参见专利文献3和4)作为用于获得多色发光有机EL元件的另一方法。该色彩转换膜是包含吸收短波长光并将其转换成长波长光的一种或多种色彩转换物质的层。

然而，当色彩转换膜由单种色彩转换物质形成时，会出现被称为浓度猝灭的现象。浓度猝灭指的是当色彩转换物质所吸收的能量在分子之间重复移动时光的耗散(猝灭)而不发生发射。为了抑制该现象，日本专利申请特许公开No.2000-230172提出了一种介质分布型色彩转换膜，该介质散射型色彩转换膜通过将色彩转换物质溶解或分布在某种类型的介质中来降低色彩转换物质在色彩转换膜中的浓度(见专利文献5)。该介质分布型色彩转换膜能抑制色彩转换物质之间的接触，从而降低色彩转换物质的浓度。

在该情况下，如果色彩转换物质的浓度降低，则要吸收的光的吸收减少，从而阻碍了获得足够的转换光强度。基于该问题，色彩转换膜的厚度被增大以提高吸收并保持色彩转换效率。在以此方式利用厚色彩转换膜的情况下(具有约10μm膜厚度)，会产生诸如大浓度差、难以实现高分辨率和膜中残留水分或溶剂的问题。在试图在色彩转换膜上形成有机EL元件的情况下，大浓度差的存在导致电极图案中的浓度差位置处的布线断裂的出现。此外，当与有机EL元件组合时，色彩转换膜中的残留水分或溶剂的存在引起残留水分或溶剂附近的有机EL层的恶化，从而引起显示缺陷。

此外，在如上所述的介质分布型色彩转换膜中，色彩转换物质经常会扩散到介质中，并随着时间的流逝聚集而形成集合体，从而引起浓度猝灭。因此，使用该类型的色彩转换膜使得人们难以获得长时间的高色彩转换效率。

因此，为了能在不增大厚度的情况下获得长时间的足够的转换光强度，需要一种具有适当吸收和发射光谱的材料，该材料具有高荧光量子产率，且不会在厚度减小时引起浓度猝灭。在过去，所发现的能有效地吸收紫外光或蓝光并将其转换成绿光的材料很少，且可用于利用能有效地吸收蓝光并将其转换成绿光的色彩转换膜的多色发光有机EL器件的材料尤其少。因此，强烈需要找出用于利用该色彩转换膜实现多色发光有机EL器件的此类色彩转换膜或材料。

此外，为了以低成本制造此类色彩转换膜，需要使用诸如涂敷工艺的湿法工艺，该涂敷工艺在将色彩转换材料溶解于适当的溶剂之后使用色彩转换材料的溶液。然而，需要该色彩转换物质为可溶性的，以实现此目的。此外，从该工艺的观点看，需要其黏度容易被调节至适用于所使用装置的黏度。为实现该目的，需要使用由聚合物材料组成的色彩转换物质，该聚合物材料提供宽的可涂敷溶剂选择范围，且通过改变其分子量能容易地调节其黏度。

利用聚合物材料的色彩转换膜的常规示例包括日本专利申请特许公开No.2000-26852中提出的包含以聚亚芳基亚乙烯基作为重复单元的聚合物材料的色彩转换膜(参见专利文献6)，以及日本专利申请特许公开No.2006-169265中提出的包含以芴为重复单元的聚合物材料的色彩转换膜(参见专利文献7)。此外，如Appl.Phys.Lett.，61，2793(1992)和Nature，365，628(1992)中所描述，由于聚亚芳基亚乙烯衍生物的相对高荧光量子产率和高可溶解性，聚亚芳基亚乙烯衍生物已经被广泛研究作为聚合物EL元件的发光材料的候选(参见非专利文献1和2)。还需要利用聚合物材料的色彩转换膜来获得高荧光量子产率。然而，迄今已报道的薄膜形式的聚亚芳基亚乙烯衍生物的荧光量子产率在10％到40％量级，因此不足以用作色彩转换膜。

专利文献1：日本专利申请特许公开No.2000-243563

专利文献2：美国专利说明书No.5,683,823

专利文献3：日本专利申请特许公开No.2002-75643

专利文献4：日本专利申请特许公开No.2003-217859

专利文献5：日本专利申请特许公开No.2000-230172

专利文献6：日本专利申请特许公开No.2000-26852

专利文献7：日本专利申请特许公开No.2006-169265

非专利文献1：Appl.Phys.Lett.，61，2793(1992)

非专利文献2：Nature，365，628(1992)

发明内容

本发明的目的是提供一种能在不增大厚度的情况下获得长时间的足够的转换光强度、且能通过低成本的湿法工艺制造的发绿光的色彩转换膜。此外，本发明的另一目的是提供一种使用该色彩转换膜的多色发光有机EL器件，该多色发光有机EL器件具有优越的视角相关性，且在驱动时间流逝或伴随着所施加电流改变的情况下在长时间内展现稳定的发光性质而不改变色调。

作为进行大量研究的结果，本发明的发明人发现，通过使用其中将芴基重复单元引入聚亚芳基亚乙烯衍生物的共聚物，薄膜形式中的荧光量子产率可被提高到约60到70％。作为进一步研究的结果，本发明的发明人发现，通过采用其中亚苯基键合至芴基两端、并引入亚苯基作为阻止芴基与亚芳基亚乙烯基之间的相互作用的间隔基团的结构，荧光量子产率可被进一步提高。使用具有此类结构的聚合物材料使得薄膜形式中的荧光量子产率能够达到80-90％。

本发明的第一实施例的色彩转换膜的特征在于包含具有以下分子式(1)表示的结构的共轭高分子量共聚物：

[C1]

(其中，Ar表示亚芳基或二价杂环基，R¹和R²分别独立地表示氢原子、烷基、烷氧基、烷硫基、烷基甲硅烷基、烷基氨基、芳基、芳氧基、芳基烷基、芳基烷氧基、芳基烯基、芳基炔基、单价杂环基、氨基、硝基、卤素基或氰基，且n表示1到10000的整数)，且在薄膜的形式下具有490到580nm的绿色发射峰波长。这里，通过分子式(1)表示的共轭高分子量共聚物也可具有以下分子式(2)表示的结构：

[C2]

其中R¹、R²、R³以及R⁴分别独立地表示氢原子、烷基、烷氧基、烷硫基、烷基甲硅烷基、烷基氨基、芳基、芳氧基、芳基烷基、芳基烷氧基、芳基烯基、芳基炔基、单价杂环基、氨基、硝基、卤素基或氰基，且n表示1到10000的整数。此外，分子式(1)表示的共轭高分子量共聚物可具有1000到500,000的重均分子量。此外，包含分子式(1)表示的共轭高分子量共聚物的色彩转换膜可通过涂敷工艺形成。

本发明的第二实施例的多色发光有机EL器件是一种多色发光有机EL器件，其包含：一对电极，其中至少一个电极是透明电极；插入该对电极之间的有机EL层；以及第一实施例的色彩转换膜，其特征在于该色彩转换膜具有2μm或更小的膜厚度。这里，在该多色发光有机EL器件中，该色彩转换膜和透明电极可设置成相互接触。

在本发明中，使用具有交替的包含芴基的重复单元和亚芳基亚乙烯基重复单元、且在芴基两端插入亚苯基作为间隔基团的结构的共轭高分子量共聚物作为色彩转换材料，使得能够提高薄膜形式中的荧光量子产率并获得用作色彩转换膜的足够色彩转换效率。

尽管是由单种材料组成的色彩转换膜，本发明的色彩转换膜仍能在不增大厚度的情况下保持高色彩转换效率。此外，在本发明中，可提供通过低成本的湿法工艺通过选择可溶于溶剂的聚合物材料形成的色彩转换膜。此外，使用这样的色彩转换膜形成的多色发光有机EL器件具有优越的视角相关性，且在驱动时间流逝或伴随着所施加电流改变的情况下在长时间周期上展现稳定的发光性质，而不改变色调。

附图说明

图1A是示出本发明的多色发光有机EL器件的结构示例的绘图；

图1B是示出本发明的多色发光有机EL器件的结构示例的绘图；

图1C是示出本发明的多色发光有机EL器件的结构示例的绘图；

图1D是示出本发明的多色发光有机EL器件的结构示例的绘图；以及

图2是示出示例和比较例1和2在470nm激发波长下的荧光光谱的绘图。

附图标记说明

10透明基材

11基材

20色彩转换膜

30(a到c)有机EL元件

31(a、b)透明电极

32有机EL层

33反射电极

40反射层

具体实施方式

本发明的第一实施例的色彩转换膜的特征在于包含一种共轭高分子量聚合物，该聚合物的结构具有交替的含芴基重复单元和亚芳基亚乙烯基重复单元，且具有插入芴基两端作为间隔基团的亚苯基，该聚合物在薄膜形式时具有490到580nm的绿色发射峰值波长。

在本发明中使用的共轭高分子量共聚物优选是由以下的通式(1)[亚芳基亚乙烯基/(亚苯基-芴-亚苯基-亚乙烯基)交替共聚物]表示的化合物。

该共轭高分子量共聚物中的重复单元的排列优选是所谓的交替共聚物的排列，其中从在亚芳基亚乙烯基与芴基之间作为间隔基团的亚苯基的角度看，亚芳基亚乙烯基重复单元和含芴基的重复单元交替地键合。

[C3]

在上述分子式(1)中，Ar表示亚芳基或二价杂环基。在此，亚芳基指的是从单环芳族烃或稠合多环芳族烃去除了两个氢原子的原子团。优选的单环稠合芳族烃包含取代的或未取代的苯环。优选的稠合多环芳族烃是一般具有环中包含约6到60个碳原子且具有2到5个稠合苯环的芳族化合物。更具体地，稠合多环芳族烃的示例包括萘、蒽、菲、芘、苝、丁省、并五苯、以及蔻。稠合多环芳族烃的优选示例包括萘或蒽。

此外，在上述分子式(1)中，R¹和R²分别独立地表示氢原子、烷基、烷氧基、烷硫基、烷基甲硅烷基、烷基氨基、芳基、芳氧基、芳基烷基、芳基烷氧基、芳基烯基、芳基炔基、单价杂环基、氨基、硝基、卤素基或氰基，且n表示1到10000的整数。

在由分子式(1)表示的共轭高分子量共聚物中，由以下分子式(2)表示的共轭高分子量共聚物(其中Ar表示取代或未取代的1，4-亚苯基)是优选的。

[C4]

在以上分子式(2)中，R¹、R²、R³以及R⁴分别独立地表示氢原子、烷基、烷氧基、烷硫基、烷基甲硅烷基、烷基氨基、芳基、芳氧基、芳基烷基、芳基烷氧基、芳基烯基、芳基炔基、单价杂环基、氨基、硝基、卤素基或氰基，且n表示1到10000的整数。

本发明中的烷基可以是直链、支链或环状的，且一般具有1到20个碳原子。本发明中的烷基的具体示例包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、戊基、己基、环己基、庚基、辛基、2-乙基己基、壬基、癸基、3，7-二甲基辛基以及十二烷基。烷基的优选示例包括戊基、己基、辛基、2-乙基己基、癸基以及3，7-二甲基辛基。

本发明中的烷氧基可以是直链、支链或环状的，且一般具有1到20个碳原子。本发明中的烷氧基的具体示例包括甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、叔丁氧基、戊氧基、己氧基、环己氧基、庚氧基、辛氧基、2-乙基己氧基、壬氧基、癸氧基、3，7-二甲基辛氧基以及十二烷氧基。烷氧基的优选示例包括戊氧基、己氧基、辛氧基、2-乙基己氧基、癸氧基以及3，7-二甲基辛氧基。

本发明中的烷硫基可以是直链、支链或环状的，且一般具有1到20个碳原子。本发明中的烷硫基的具体示例包括甲硫基、乙硫基、正丙硫基、异丙硫基、正丁硫基、异丁硫基、叔丁硫基、戊硫基、己硫基、环己硫基、庚硫基、辛硫基、2-乙基己硫基、壬硫基、癸硫基、3，7-二甲基辛硫基以及十二烷硫基。烷硫基的优选示例包括戊硫基、己硫基、辛硫基、2-乙基己硫基、癸硫基以及3，7-二甲基辛硫基。

本发明中的烷基甲硅烷基可以是直链、支链或环状的，一般具有1到20个碳原子，且本发明中的烷基甲硅烷基可以是单烷基甲硅烷基、二烷基甲硅烷基或三烷基甲硅烷基。烷基甲硅烷基的具体示例包括甲基甲硅烷基、乙基甲硅烷基、正丙基甲硅烷基、异丙基甲硅烷基、正丁基甲硅烷基、异丁基甲硅烷基、叔丁基甲硅烷基、戊基甲硅烷基、己基甲硅烷基、环己基甲硅烷基、庚基甲硅烷基、辛基甲硅烷基、2-乙基己基甲硅烷基、壬基甲硅烷基、癸基甲硅烷基、3，7-二甲基辛基甲硅烷基以及十二烷基甲硅烷基。烷基甲硅烷基的优选示例包括戊基甲硅烷基、己基甲硅烷基、辛基甲硅烷基、2-乙基己基甲硅烷基、癸基甲硅烷基以及3，7-二甲基辛基甲硅烷基。

本发明中的烷基氨基可以是直链、支链或环状的，可以是单烷基氨基或二烷基氨基，且一般具有1到40个碳原子。本发明中的烷基氨基的具体示例包括甲基氨基、二甲基氨基、乙基氨基、二乙基氨基、正丙基氨基、异丙基氨基、正丁基氨基、异丁基氨基、叔丁基氨基、戊基氨基、己基氨基、环己基氨基、庚基氨基、辛基氨基、2-乙基己基氨基、壬基氨基、癸基氨基、3，7-二甲基辛基氨基以及十二烷基氨基。烷基氨基的优选示例包括戊基氨基、己基氨基、辛基氨基、2-乙基己基氨基、癸基氨基以及3，7-二甲基辛基氨基。

本发明中的芳基一般具有6到60个碳原子。本发明中的芳基的具体示例包括苯基、C₁-C₁₂烷氧基苯基(其中C₁-C₁₂表示1到12个碳原子，下文同样适用)、C₁-C₁₂烷基苯基、1-萘基和2-萘基。芳基的优选示例包括C₁-C₁₂烷氧基苯基和C₁-C₁₂烷基苯基。

本发明中的芳氧基一般具有6到60个碳原子。本发明中的芳氧基的示例包括苯氧基、C₁-C₁₂烷氧基苯氧基、C₁-C₁₂烷基苯氧基、1-萘氧基和2-萘氧基。芳氧基的优选示例包括C₁-C₁₂烷氧基苯氧基和C₁-C₁₂烷基苯氧基。

本发明中的芳基烷基一般具有7到60个碳原子。本发明中的芳基烷基的具体示例包括苯基-C₁-C₁₂烷基、C₁-C₁₂烷氧基苯基-C₁-C₁₂烷基、C₁-C₁₂烷基苯基-C₁-C₁₂烷基、1-萘基-C₁-C₁₂烷基以及2-萘基-C₁-C₁₂烷基。芳基烷基的优选示例包括C₁-C₁₂烷氧基苯基-C₁-C₁₂烷基和C₁-C₁₂烷基苯基-C₁-C₁₂烷基。

本发明中的芳基烷氧基一般具有7到60个碳原子。本发明中的芳基烷氧基的具体示例包括苯基-C₁-C₁₂烷氧基、C₁-C₁₂烷氧基苯基-C₁-C₁₂烷氧基、C₁-C₁₂烷基苯基-C₁-C₁₂烷氧基、1-萘基-C₁-C₁₂烷氧基以及2-萘基-C₁-C₁₂烷氧基。芳基烷氧基的优选示例包括C₁-C₁₂烷氧基苯基-C₁-C₁₂烷氧基和C₁-C₁₂烷基苯基-C₁-C₁₂烷氧基。

本发明中的芳基氨基一般具有6到60个碳原子。本发明中的芳基氨基可以是单芳基氨基或二芳基氨基，且具体示例包括苯基氨基、二苯基氨基、C₁-C₁₂烷基苯基氨基、二(C₁-C₁₂烷基苯基)氨基、C₁-C₁₂烷氧基苯基氨基、二(C₁-C₁₂烷氧基苯基)氨基、二(C₁-C₁₂烷基苯基)氨基、1-萘基氨基以及2-萘基氨基。芳基氨基的优选示例包括C₁-C₁₂烷基苯基氨基和二(C₁-C₁₂烷基苯基)氨基。

本发明中的芳基烯基一般具有8到60个碳原子。本发明中的芳基烯基的具体示例包括苯基-C₂-C₁₂烯基、C₁-C₁₂烷氧基苯基-C₂-C₁₂烯基、C₁-C₁₂烯基苯基-C₂-C₁₂烯基、1-萘基-C₂-C₁₂烯基以及2-萘基-C₂-C₁₂烯基。芳基烯基的优选示例包括C₁-C₁₂烷氧基苯基-C₂-C₁₂烯基和C₁-C₁₂烷基苯基-C₂-C₁₂烯基。

本发明中的芳基炔基一般具有8到60个碳原子。本发明中的芳基炔基的具体示例包括苯基-C₂-C₁₂炔基、C₁-C₁₂烷氧基苯基-C₂-C₁₂炔基、C₁-C₁₂烯基苯基-C₂-C₁₂炔基、1-萘基-C₂-C₁₂炔基以及2-萘基-C₂-C₁₂炔基。优选示例包括C₁-C₁₂烷氧基苯基-C₂-C₁₂炔基和C₁-C₁₂烷基苯基-C₂-C₁₂炔基。

本发明中的单价杂环基一般具有4到60个碳原子。本发明中的单价杂环基的具体示例包括噻吩基、C₁-C₁₂烷基噻吩基、吡咯基、呋喃基、吡啶基以及C₁-C₁₂烷基吡啶基。单价杂环基的优选示例包括噻吩基、C₁-C₁₂烷基噻吩基、吡啶基以及C₁-C₁₂烷基吡啶基。单价杂环基指的是从杂环化合物去除单个氢原子之后剩下的原子团。

在本发明的色彩转换膜中使用的共轭高分子量共聚物在薄膜形式时发出具有490到580nm峰值波长的绿光。在本发明的色彩转换膜中使用的共轭高分子量共聚物的重均分子量在1000到500,000的范围内，且更优选在5000到200,000的范围内。优选具有低聚合度的成分较少，以增强色彩转换膜的耐久度，且优选不包含具有5或更低聚合度的低聚物。

以下示出通式(2)表示的共轭高分子量共聚物的具体示例(美国DyeSource公司：125GE)。

[C5]

即使例如在具有稀释溶液形式下具有高荧光量子产率的有机荧光材料的情况下，当形成固态薄膜时，荧光量子产率通常会由于基于分子间强相互作用的浓度猝灭效应而显著降低。作为其示例，与之前报道的在稀释溶液形式下展现约80％到90％的荧光量子产率的聚亚芳基亚乙烯基化合物相对比，其在薄膜形状下的荧光量子产率仅为约10％到40％。因此，之前报道的聚亚芳基亚乙烯基化合物不足以用作色彩转换膜。

然而，在本发明中，由化学式(1)表示的化合物即使在薄膜形式下也具有80％到90％的极高荧光量子产率，且已被证实为足以承担作为色彩转换膜的实际应用的材料。

具有化学式(1)所表示的化学结构的共轭高分子量共聚物即使在薄膜形式下也能展现高荧光量子产率的原因可按照以下说明的方式进行讨论。

一般而言，在聚合物链上出现的激子通过发光释放能量(发光湮灭)，或通过除发光之外的其它途径释放能量(非发光湮灭)。为了提高荧光量子产率，必须降低进行非发光湮灭的激子在所产生的激子总数中的比例。聚合物薄膜中的非发光湮灭的最可能原因是基于由同一聚合物链中包含的不同单元之间的接触引起的能量转移的湮灭。虽然在聚合物链上出现的激子被认为在该链上迅速分散，则如果与组成存在激子的该位点的单元不同的另一单元在那时接触该位点，则激子能量转移至该单元，从而导致非发光湮灭。

由式(1)的化学结构展现的第一种效果是由于引入芴基而赋予该聚合物链以刚性。由于具有刚性聚合物链的材料出现不同单元之间的接触的概率较低，因此倾向于具有高的荧光量子产率。反之，具有弹性和可弯曲聚合物链的材料便于不同单元之间的接触，从而倾向于具有低的荧光量子产率。芴基是高刚性的取代基，且已知引入芴会具有向聚合物链赋予刚性的效果。由于向亚芳基亚乙烯基重复单元引入含芴基的重复单元，给聚合物链赋予了高刚度，且认为这样提高了薄膜形式时的荧光量子产率。

式(1)的化学结构展现的第二种效果是由于引入含芴的重复单元的抑制浓度猝灭的效果。仅由芴基组成的聚芴已知为能够紫外范围的光并发射蓝光的材料。在式(1)表示的交替共聚物中，与该聚芴相比，亚芳基亚乙烯基被认为主要有助于背光(波长：470nm)的吸收和发射(绿光)。即，含芴的重复单元被认为起间隔基团的作用，该间隔基团将亚芳基亚乙烯基拉开，并抑制它们的无助于发光的相互作用。

式(1)的化学结构所展现的第三种效果是，由于在芴基两端引入的亚苯基的存在而抑制了亚芳基亚乙烯基与芴基之间的相互作用的效果。如之前所描述，亚芳基亚乙烯基被认为主要有助于背光的吸收和发射。然而，如果亚芳基亚乙烯基和芴基直接键合，则激发能的一部分将会因为转移至毗邻的芴基而进行非发光湮灭，从而可能导致荧光量子产率降低。然而，在化学式(1)所表示的化合物中，采用了其中亚苯基被插入亚芳基亚乙烯基与芴基之间的结构。这样将会是以下情况：亚苯基在式(1)所表示的化合物中起间隔基团的作用，亚芳基亚乙烯基之间的相互作用被抑制，从而可认为因此实现了高荧光量子产率。

本发明的色彩转换膜的膜厚度为2000nm(2μm)或更小，优选为100至2000nm，更优选为400至1000nm。在本发明的色彩转换膜中，由于上述共轭高分子量共聚物(式(1)或式(2)所表示的化合物)荧光量子产率即使在薄膜形式下也能保持于高水平，所以该色彩转换膜即使在这样的膜厚度下也具有足够的色彩转换效率。

通过将共轭高分子量共聚物涂敷到合适的透明支承件上，可制造本实施例的色彩转换膜。替代地，如随后将描述，通过将含该共轭高分子量共聚物以及其它成分的溶液涂敷到合适的透明支承件上，也可制造色彩转换膜。

能用于透明支承件的材料可以是玻璃形式的有机材料或可以是以下形式的聚合物材料，包括：诸如二乙酰基纤维素、三乙酰基纤维素(TAC)、丙酰基纤维素、丁酰基纤维素或硝基纤维素的纤维素酯；聚酰胺；聚碳酸酯；诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯的聚酯；聚苯乙烯；诸如聚乙烯、聚丙烯和聚甲基戊烯的聚烯烃；诸如聚甲基丙烯酸甲酯的丙烯酸类树脂；聚碳酸酯；聚砜；聚醚砜；聚醚酮；聚醚酰亚胺；聚氧乙烯；和降冰片烯树脂。在使用聚合物材料的情况下，该透明支承件可以是刚性或弹性的。该透明支承件对可见光的透射率优选为80％或更高，更优选为86％或更高。

通过将含该共轭高分子量共聚物的溶液涂敷到临时的支承件上，然后将所得涂层从该临时支承件分离，可将本实施例的色彩转换膜形成为自立式膜。用于涂敷的溶液还可进一步包含随后描述的其它成分。此外，除上述透明支承件之外，由金属或陶瓷等制成的不透明支承件也可用于该临时支承件。

本发明的色彩转换膜还可包含氧吸收剂，该氧吸收剂的含量对色彩转换膜的色彩转换性质无有害影响。这是因为式(1)所表示的共轭高分子量共聚物和式(2)所表示的共轭高分子量共聚物在氧存在时在受光照的情况下容易被氧化，从而存在导致荧光量子产率降低的风险。因此，在本发明的色彩转换膜中，含有氧吸收剂使得有可能防止共轭高分子量共聚物的氧化，从而有可能防止色彩转换膜的荧光量子产率降低。

可使用的氧吸收剂的示例包括：诸如铁、铝、锂、钠、锌或钡的金属；诸如氧化亚铜或氯化亚铁的无机化合物；以及诸如氢醌或苯胺的有机化合物。

此外，本发明的色彩转换膜的表面上可设置氧阻挡膜，该氧阻挡膜阻挡大气中的氧。该氧阻挡膜优选对色彩转换膜所转换的光具有足够透射的透射率。该氧阻挡膜通过阻挡大气中的氧进入色彩转换膜来防止共轭高分子量共聚物的氧化，从而使防止其荧光量子产率降低成为可能。

可使用的氧阻挡膜的示例包括：诸如聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯的塑料膜或尼龙膜；诸如铝箔、氧化硅膜或氮化硅膜的无机材料膜；以及铝、氧化硅或氮化硅层叠在任一上述塑料膜上的复合膜。

本发明的第二实施例的多色发光有机EL器件的特征在于包含有机EL元件和第一实施例的色彩转换膜，且该有机EL器件包含一对电极，其中至少一个电极是透明的，且有机EL层被插入该对电极之间。

图1A至1D示出本发明的多色发光有机EL器件的结构的示例。图1A的器件具有由透明基材10、色彩转换膜20和有机EL元件30a组成的结构，且该有机EL元件30a包括透明电极31、有机EL层32以及反射电极33。图1A的器件具有色彩转换膜20与透明电极31接触的结构，而且是光照射到透明基材10一面的所谓底发射型器件。图1B的器件具有由基材11、有机EL元件30b以及色彩转换膜20组成的结构。虽然有机EL元件30b与有机EL元件30a一样包括透明电极31、有机EL层32和反射电极33，但它们层叠的顺序颠倒。图1B的器件具有色彩转换膜20与透明电极31接触的结构，而且是光照射到基材11的相反面的所谓顶发射型器件。

在图1A和图1B的器件中，该对电极之一是透明电极31，且利用有机EL层32发射的光(EL光)直接沿透明电极31的方向照射，或因为被反射电极33反射而沿透明电极31的方向照射，并进入色彩转换膜20。该EL光的一部分被共轭高分子量共聚物吸收，从而作为具有不同波长分布的光(光致发光，PL光)发射。由于未被色彩转换膜20吸收的EL光和PL光的缘故，该器件起发射多色光的有机EL器件的作用。

另一方面，图1C的器件具有由透明基材10、有机EL元件30c、色彩转换膜20和反射层40组成的结构，且在此指示的有机EL元件30c包括第一透明电极31a、有机EL层32以及第二透明电极31b。图1C的器件是底发射型器件。图1D的器件具有由基材11、反射层40、色彩转换膜20以及有机EL元件30c组成的结构。图1D的器件是顶发射型器件。

在图1C和图1D的器件中，该对电极中的两个电极都是透明电极31(31a和31b)，且有机EL层32发射的EL光的一部分照射到外部而不经过色彩转换膜20(沿图1C中的透明基材10的方向，且沿图1D中的第二透明电极31b的方向)。向色彩转换膜20的方向发射的EL光的一部分被色彩转换膜20吸收并转换成PL光。此外，通过色彩转换膜20的光被反射层40反射、重新进入色彩转换膜20进行波长分布转换，然后通过有机EL元件30c并照射至外部。

在图1A至1D的全部器件中，色彩转换膜20被安排成与透明电极31(包括第一和第二透明电极31a和31b)接触。通过使有机EL层32与色彩转换膜20之间的距离最小，该安排可有效提高进入色彩转换膜20的EL光的入射效率，同时降低了视角相关性。

是否采用任一上述结构是取决于所需器件应用、该器件所需色调等来确定的。下文提供了对本发明的第二实施例的多色发光有机EL器件的每个组成特征的描述。

透明基材10和基材11优选对于用于形成叠层的条件(诸如溶剂和温度)具有耐久性以及尺寸稳定性。

用于图1A和1C的底发射型结构的透明基材10的材料可以是诸如玻璃的无机材料，或以下形式的聚合物材料，包括：诸如二乙酰基纤维素、三乙酰基纤维素(TAC)、丙酰基纤维素、丁酰基纤维素或硝基纤维素的纤维素酯；聚酰胺；聚碳酸酯；诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯的聚酯；聚苯乙烯；诸如聚乙烯、聚丙烯和聚甲基戊烯的聚烯烃；诸如聚甲基丙烯酸甲酯的丙烯酸类树脂；聚碳酸酯；聚砜；聚醚砜；聚醚酮；聚醚酰亚胺；聚氧乙烯；或降冰片烯树脂。在使用聚合物材料的情况下，透明基材10可以是刚性或弹性的。该透明基材10对可见光的透射率优选为80％或更高，更优选为86％或更高。

另一方面，由于用于图1B和1D的顶发射型结构的基材11不需要是透明的，所以除以上用于透明基材10的材料之外，还可使用诸如金属或陶瓷的材料。

透明电极31(包括第一和第二透明电极31a和31b)对于波长为400到800nm的光的透射率优选为50％或更高，更优选为85％或更高。该透明电极31可利用其中添加了诸如F或Sb的掺杂剂的ITO(氧化铟-锡)、氧化锡、氧化铟、IZO(氧化铟-锌)、氧化锌、氧化锌-铝、氧化锌-镓或其组合的导电透明金属氧化物来形成。该透明电极31利用溅射或化学气相沉积(CVD)形成，优选利用溅射形成。此外，在如随后描述需要透明电极31由多个部分电极组成的情况下，导电透明金属氧化物在整个表面上均匀地形成，然后进行蚀刻以赋予所需图案以形成由多个部分电极组成的透明电极31。

由如上所述材料形成的透明电极31适合于用作阳极。另一方面，在使用透明电极31作为阴极的情况下，优选在与有机EL层32的界面处提供阴极缓冲层以提高电子注入效率。虽然诸如Li、Na、K或Cs的碱金属、诸如Ba或Sr的碱土金属或包含这些金属的合金、稀土金属或那些金属的氟化物可用于阴极缓冲层的材料，但其材料不限于此。虽然阴极缓冲层的膜厚度可在考虑驱动电压、透明度等的情况下合适地选择，但该厚度在常规情况下优选为10nm或更小。

该有机EL层32具有至少包含有机发光层、且具有在必要时插入的空穴注入层、空穴传输层、电子传输层和/或电子注入层的结构。更具体地，有机EL元件采用由如下所示的多层结构组成的结构：

(1)阳极/有机发光层/阴极，

(2)阳极/空穴注入层/有机发光层/阴极，

(3)阳极/有机发光层/电子注入层/阴极，

(4)阳极/空穴注入层/有机发光层/电子注入层/阴极，

(5)阳极/空穴传输层/有机发光层/电子注入层/阴极，

(6)阳极/空穴注入层/空穴传输层/有机发光层/电子注入层/阴极，或

(7)阳极/空穴注入层/空穴传输层/有机发光层/电子传输层/电子注入层/阴极。

在上述多层结构中，阳极和阴极分别是透明电极31(包括第一和第二透明电极31a和31b)或反射电极33。

已知的材料可用于组成有机EL层32的每个层的材料。例如，诸如基于苯并噻唑、基于苯并咪唑或基于苯并噁唑的荧光增白剂、金属鳌合的氧鎓化合物或基于苯乙烯基苯化合物的材料可优选用作有机发光层的材料，以便从蓝光获得绿色发光。

可使用的电子传输层的材料的示例包括2-(4-联苯基)-5-(对叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑(PBD)形式的噁二唑衍生物、三唑衍生物、三嗪衍生物、苯基喹喔啉和铝的羟基喹啉络合物(诸如Alq₃)。可使用的电子注入层的材料示例包括上述电子传输层的材料以及用碱金属或碱土金属掺杂的铝的羟基喹啉络合物。

可使用的空穴传输层的材料的示例包括诸如TPD、N，N′-二(1-萘基)-N，N′-二苯基二苯基胺(α-NPD)或4，4′，4″-三(N-3-甲苯基-N-苯基氨基)三苯基胺(m-MTDATA)的包含基于三芳基胺的材料的已知材料。可使用的空穴注入层的材料的示例包括基于酞菁(诸如酞菁铜)和阴丹士的化合物。

反射电极33优选利用具有高反射率的金属、无定形合金或微晶合金形成。高反射率材料的示例包括Al、Ag、Mo、W、Ni以及Cr。高反射率无定形合金的示例包括NiP、NiB、CrP以及CrB。高反射率微晶合金的示例包括NiAl。反射电极33可被用作阴极或阳极。在将反射电极33用作阴极的情况下，可将之前描述的阴极缓冲层设置在反射电极33与有机EL层32之间的界面处，以提高电子向有机EL层32中的注入效率。替代地，在将反射电极33用作阴极的情况下，可向上述高反射率金属、无定形合金或微晶合金添加功函数较小的材料，诸如锂、钠或钾的碱金属或诸如钙、镁或锶的碱土金属，以形成合金并提高电子注入效率。在将透明电极33用作阳极的情况下，可将以上描述的导电透明金属氧化物层设置在反射电极33与有机EL层32之间的界面处，以提高空穴向有机EL层32中的注入效率。

取决于所使用的材料，该反射电极33可利用本领域中已知的任意手段来形成，其示例包括沉积(电阻加热或电子束加热)、溅射、离子镀以及激光烧蚀。如将在下文描述的，在需要反射电极33由多个部分电极组成的情况下，由多个部分电极组成的反射电极33可通过使用赋予所需形状的掩模来形成。

在图1A到1D中，示出了其中该对电极中的每一个由平行条状的多个部分形成，且形成一个电极的条和形成另一电极的条彼此相交(优选正交)，以便在有机EL元件30a至30c中形成多个独立发光部分的示例。因此，通过采用如图中所示结构，这些有机EL元件能实现矩阵驱动。即，当一个电极的特定条以及另一电极的特定条施加电压时，有机EL层32在这些条相交的部分处发光。替代地，一个电极可以是没有特定条形图案的均匀平坦电极，而另一电极可被图案化成多个部分电极以与每个发光部分相对应。在该情况下，通过提供与每个发光部分相对应的多个开关元件，并将这些开关元件一一对应地连接至与每个发光部分相对应的上述部分电极，可实现所谓的有源矩阵驱动。替代地，在需要在器件的整个表面上均匀地发光的有机EL器件的情况下，该对电极中的每个电极可以是均匀平坦的电极。

该反射层40优选利用之前描述的高反射率金属(诸如Al、Ag、Mo、W、Ni以及Cr)、无定形合金(诸如NiP、NiB、CrP以及CrB)或微晶合金(诸如NiAl)形成。在本发明中的色彩转换膜20是薄膜的情况下，在下电极之间(31a之间)或上电极之间(31b之间)存在发生通过反射层40的短路的可能性。为了避免短路，可在反射层40与色彩转换膜20之间或色彩转换膜20与电极(下电极31a或上电极31b)之间设置绝缘层。该绝缘层可利用折射率接近色彩转换膜20的折射率(且优选约为1.5至2.0)的诸如TiO₂、ZrO₂、AlO_x，、AlN或SiN_x的透明绝缘无机材料形成。

在本发明的多色发光有机EL器件中，可改变组成色彩转换膜20的共轭高分子量共聚物的类型，或可通过调节色彩转换膜20的膜厚来调节色彩转换膜20中吸收的EL光量。除了根据这些方法调节所吸收的EL光量和调节所发射的PL光量之外，通过适当地选择如图1A到1D所示的色彩转换元件20的安排，本发明的多色发光有机EL器件能发射包括白光的任意色调的光。

通过将电极对中的每个电极形成到单个元件中，本发明的多色发光有机EL器件可被用作用于制造显示器(组合使用滤色器的单色显示器或多色显示器)的平面发射源(背光)。替代地，通过形成电极对以实现如上所述的矩阵驱动，本发明的多色发光有机EL器件可被用作组合使用滤色器的单色显示器或多色显示器。

<示例1>

被已用纯净水洗净并干燥的康宁公司制造的尺寸为50×50×0.7mm的1737玻璃用作透明玻璃基材。将例如式(3)中的共轭高分子量共聚物溶解于莱溶剂中，以获得具有1重量百分比的浓度的涂敷液。将该玻璃基材放置在旋涂机上，然后在其上滴落涂敷液，并使该基材旋转以形成具有100μm膜厚的均匀膜。此时，使该基材以800rpm的旋转速度旋转3分钟。利用GPC基于聚苯乙烯测得的本示例的共轭高分子量共聚物的重均分子量为70,000。

<比较例1>

使用与示例1相同的方法在透明玻璃基材上形成色彩转换膜，不同之处在于使用由以下化学式(4)表示的共轭高分子量共聚物(MEH-PPV)代替式(3)所表示的共轭高分子量共聚物。

[C6]

<比较例2>

除了使用式(3)所表示的共轭高分子量共聚物之外，还使用了以下化学式(5)所表示的共轭高分子量共聚物(芴/MEH-亚苯/亚乙烯基共聚物，美国Dye Source公司，108GE)。

[C7]

<评估1>

利用积分球测量示例1和比较例1和2中制造的色彩转换膜的绝对荧光量子产率(激发波长：470nm)。结果在表1中示出。

[表1]

 示例1 比较例1 比较例2  薄膜荧光量子产率(％) 90 45 72

如从表1中可见，示例1的色彩转换膜展现出90％的极高荧光量子产率。另一方面，比较例2的色彩转换膜的荧光量子产率为72％，这比示例1的值约低20％。此外，比较例1的色彩转换膜的荧光量子产率甚至更低，为45％。

即，比较例2的色彩转换膜的荧光量子产率比比较例1的荧光量子产率高。其原因被认为是基于通过引入芴基给聚合物链赋予刚性的效果(第一种效果)，以及由于芴基与亚芳基亚乙烯基分开而抑制了芴基与亚芳基亚乙烯基之间的相互作用的效果(第二种效果)。

在示例1的色彩转换膜中，从亚芳基亚乙烯基到芴基的能量转移被认为由于苯基的引入而被抑制(第三种效果)。这也被认为导致其荧光量子产率比比较例2的荧光量子产率大。此外，由于采用了亚苯基-芴基-亚苯基-亚乙烯基重复单元被插入毗邻的亚芳基亚乙烯基之间的结构，亚芳基亚乙烯基之间的相互作用被更有效地抑制(第二种效果)，且认为这样导致了荧光量子产率的提高。

<评估2>

测量了示例1和比较例1和2中制造的色彩转换膜在470nm激发波长下的荧光光谱。图2中示出了所得的光谱。

根据图2可以理解，与比较例1的色彩转换膜的峰值发射波长位于590nm处相比，比较例2的该波长位于510nm处，从而表明芴基的引入缩短了发射波长。这暗示芴基与亚芳基亚乙烯基之间的相互作用的存在。相反，示例1的峰值发射波长移动至比比较例2的波长更长的波长，位于560nm处。即，示例1的峰值发射波长接近比较例1的该波长。这可被解释为，由于亚芳基亚乙烯基与芴基之间的相互作用已被亚苯基的引入所禁止，所以示例1的峰值发射波长接近亚芳基亚乙烯基自身的发射波长。以此方式，对发射谱的分析表明亚芳基亚乙烯基与芴基之间的相互作用被亚苯基的引入所抑制。

基于上述描述，在本发明的范围内的本示例的色彩转换膜的特征在于包含共轭高分子量共聚物，该共聚物具有含有交替的含芴基重复单元和亚芳基亚乙烯基重复单元且其中亚苯基被插入芴基两端作为间隔基团的结构，且由于这些结构特征，该共聚物被认为通过抑制浓度猝灭而实现了高色彩转换效率。