專利名稱：顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有紅色發(fā)光、綠色發(fā)光和藍(lán)色發(fā)光的三色的有機(jī)EL(電致發(fā)光)元件的全色顯示的顯示裝置。
背景技術(shù)：
作為使采用紅色發(fā)光(R)、綠色發(fā)光(G)和藍(lán)色發(fā)光(B)的三色的有機(jī)EL元件的顯示裝置的發(fā)光效率提高的技術(shù)，日本專利公開(kāi)N0.2000-323277公開(kāi)了對(duì)于每種發(fā)射色使有機(jī)EL元件的發(fā)光層以外的功能層的膜厚度改變的技術(shù)。這是通過(guò)對(duì)于每種發(fā)射色增強(qiáng)發(fā)射光譜的峰值波長(zhǎng)的光學(xué)干涉結(jié)構(gòu)來(lái)增加發(fā)光效率的技術(shù)。此外，日本專利公開(kāi)N0.2008-288201公開(kāi)了通過(guò)如下方式已實(shí)現(xiàn)了高效率和長(zhǎng)壽命的有機(jī)EL元件:在紅色發(fā)光和綠色發(fā)光的有機(jī)EL元件的每個(gè)的發(fā)光層和空穴注入層之間設(shè)置輔助層，該輔助層含有不同于空穴注入層的材料并且具有比空穴注入層的材料高的空穴遷移率。但是，日本專利公開(kāi)N0.2008-288201中公開(kāi)的顯示裝置具有如下可能性:取決于空穴注入層、發(fā)光層和輔助層的構(gòu)成材料，驅(qū)動(dòng)電壓變高。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的方面，顯示裝置通過(guò)共振結(jié)構(gòu)提高紅色發(fā)光、綠色發(fā)光和藍(lán)色發(fā)光的三色的有機(jī)EL元件的發(fā)光效率的同時(shí)使這些有機(jī)EL元件的驅(qū)動(dòng)電壓降低。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，顯示裝置具有紅色發(fā)光的有機(jī)EL元件、綠色發(fā)光的有機(jī)EL元件和藍(lán)色發(fā)光的有機(jī)EL元件，其中各有機(jī)`EL元件均至少具有有金屬層的陽(yáng)極、空穴傳輸層、發(fā)光層和陰極，各有機(jī)EL元件共用(common)地設(shè)置該空穴傳輸層，各有機(jī)EL元件中調(diào)節(jié)各發(fā)光層的發(fā)光位置與陽(yáng)極的反射面之間的光學(xué)距離L以滿足式(I)，( λ /8) X (-1-(2 Φ / )) < L < ( λ /8) X (1- (2 Φ / π ))...(I)[式I中，Φ為陽(yáng)極的金屬層中的相移，λ為從各色的有機(jī)EL元件發(fā)出的光譜的峰值波長(zhǎng)。]，藍(lán)色發(fā)光的有機(jī)EL兀件的發(fā)光層含有主體材料和發(fā)光材料,空穴傳輸層的最低未占分子軌道(LUMO)值小于藍(lán)色發(fā)光的有機(jī)EL元件的發(fā)光層的主體材料的LUMO值，通過(guò)從藍(lán)色發(fā)光的有機(jī)EL元件的發(fā)光層的主體材料的HOMO值減去空穴傳輸層的最高占有分子軌道(HOMO)值所得到的值為0.5eV或更低，在紅色發(fā)光的有機(jī)EL元件的發(fā)光層和綠色發(fā)光的有機(jī)EL元件的發(fā)光層的至少一者與空穴傳輸層之間設(shè)置膜厚度調(diào)節(jié)層，膜厚度調(diào)節(jié)層的空穴遷移率大于設(shè)置有膜厚度調(diào)節(jié)層的有機(jī)EL元件的發(fā)光層的載流子遷移率，膜厚度調(diào)節(jié)層的HOMO值等于或低于空穴傳輸層的HOMO值并且等于或高于設(shè)置有膜厚度調(diào)節(jié)層的有機(jī)EL元件的發(fā)光層中含有的發(fā)光材料的HOMO值。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在具有紅色發(fā)光、綠色發(fā)光和藍(lán)色發(fā)光的三色的有機(jī)EL元件的顯示裝置中，通過(guò)光學(xué)干涉結(jié)構(gòu)來(lái)增加發(fā)光效率的同時(shí)能夠降低驅(qū)動(dòng)電壓。由以下參照附圖對(duì)例示實(shí)施方案的說(shuō)明，本發(fā)明進(jìn)一步的特點(diǎn)將變得清楚。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施方案的顯示裝置的透視圖。圖2是本發(fā)明的實(shí)施方案的顯示裝置的一個(gè)像素的輪廓的橫截面圖。圖3是表示通過(guò)從藍(lán)色有機(jī)EL元件的藍(lán)色發(fā)光層的主體材料的HOMO值減去空穴傳輸層的HOMO值而得到的值EHbh_EHht與驅(qū)動(dòng)電壓之間的關(guān)系的圖。
具體實(shí)施例方式以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的顯示裝置的各種實(shí)施方案進(jìn)行說(shuō)明。對(duì)于本說(shuō)明書中未圖示或記載的部分，適用技術(shù)領(lǐng)域中公知或已知的技術(shù)。本發(fā)明并不限于下述的實(shí)施方案。用基于真空能級(jí)的絕對(duì)值表示與構(gòu)成本發(fā)明中記載的有機(jī)EL元件的層相關(guān)的最低未占分子軌道(LUMO)的值和最高占有分子軌道(HOMO)的值。圖1是示意地表示本發(fā)明的顯示裝置的一個(gè)實(shí)施方案的構(gòu)成的透視圖。圖1包括顯示區(qū)域1、像素2以及有機(jī)EL元件3R、3G和3B。本發(fā)明的顯示裝置具有多個(gè)像素2，并且該像素2含有一組分別發(fā)紅光、綠光和藍(lán)光的有機(jī)EL元件3R、3G和3B。顯示裝置中，以矩陣狀設(shè)置多個(gè)像素2。圖2為沿圖1的I1-1I線的像素2的輪廓的橫截面圖。像素2具有紅色發(fā)光的有機(jī)EL元件3R、綠色發(fā)光的有機(jī)EL元件3G和藍(lán)色發(fā)光的有機(jī)EL元件3B。每個(gè)有機(jī)EL元件從陽(yáng)極5依次具有空穴傳輸層6、發(fā)光層(7R、7G和7B的任一個(gè))和陰極11，每個(gè)有機(jī)EL元件共用地設(shè)置空穴傳輸層6?；?用玻璃、塑料、硅等形成。在基板上可形成開(kāi)關(guān)元件(未圖示)例如TFT。在基板4上，形成含有金屬層的陽(yáng)極5。形成陽(yáng)極用于反射從有機(jī)EL元件的發(fā)光層發(fā)出的光以形成光學(xué)干涉結(jié)構(gòu)以由此增加發(fā)光效率。以對(duì)應(yīng)于紅色、綠色和藍(lán)色有機(jī)EL元件每一個(gè)的方式將陽(yáng)極5圖案化。優(yōu)選用具有高反射率的金屬或其合金形成陽(yáng)極5的金屬層并且特別優(yōu)選材料例如Al、Ag、Pt、Au、Cu、Pd、Ni和Mo。陽(yáng)極5可以是在該金屬層上層疊具有高功函數(shù)的透明導(dǎo)電材料例如ITO和IZO的層疊體。在對(duì)應(yīng)于紅色、綠色和藍(lán)色有機(jī)EL元件3R、3G和3B的每一個(gè)的陽(yáng)極5的邊緣可進(jìn)一步形成絕緣膜(未圖示)。在紅色發(fā)光、綠色發(fā)光和藍(lán)色發(fā)光的有機(jī)EL元件3R、3G和3B每一個(gè)的陽(yáng)極5上，共用地形成含有空穴傳輸材料的空穴傳輸層6。在陽(yáng)極5與空穴傳輸層6之間,可各有機(jī)EL元件3R、3G和3B共用地形成空穴注入層等。以與空穴傳輸層6接觸的方式在空穴傳輸層6上的與藍(lán)色有機(jī)EL元件的陽(yáng)極5對(duì)應(yīng)的區(qū)域中形成藍(lán)色發(fā)光層7B。用至少主體材料和發(fā)光材料形成藍(lán)色發(fā)光層7B?？昭▊鬏攲?的LUMO值小于藍(lán)色發(fā)光層7B的主體材料的LUMO值。通過(guò)形成這樣的構(gòu)成，防止藍(lán)色發(fā)光層7B中的電子流入空穴傳輸層6中并且藍(lán)色發(fā)光層7B中的再結(jié)合率增加，以致能夠使藍(lán)色有機(jī)EL元件3B的發(fā)光效率增加。通過(guò)由藍(lán)色發(fā)光的有機(jī)EL元件3B的藍(lán)色發(fā)光層7B的主體材料的HOMO值(EHbh)減去空穴傳輸層6的HOMO值(EHht)所得的值EHbh-EHht為0.5eV或更低。圖3表示改變空穴傳輸層6的材料時(shí)通過(guò)由藍(lán)色發(fā)光層7B的主體材料的HOMO值減去空穴傳輸層6的HOMO值所得的值EHbh-EHht與藍(lán)色發(fā)光的有機(jī)EL元件3B的驅(qū)動(dòng)電壓的關(guān)系。圖3表示EHbh-EHht為OeV或更低時(shí)，驅(qū)動(dòng)電壓不存在差異，但隨著EHbh-EHht從OeV增加，驅(qū)動(dòng)電壓變大。EHbh-EHht的增加意味著在空穴傳輸層6與藍(lán)色發(fā)光層7B之間的界面空穴的注入勢(shì)壘增加。在界面的注入勢(shì)壘的增加使有機(jī)EL元件的驅(qū)動(dòng)電壓增加。優(yōu)選驅(qū)動(dòng)電壓的增加盡可能小，但優(yōu)選
0.5V或更低作為最小值。因此，由圖3可知，EHbh-EHht優(yōu)選為0.5eV或更低。光學(xué)干涉結(jié)構(gòu)中發(fā)光位置與反射面之間的光學(xué)距離L由下式A表示。式A中，m為O或更大的整數(shù)。L= ( λ /4) X (2m-(Φ/ π )) …(A)φ:陽(yáng)極的金屬層中的相移λ:由各色的有機(jī)EL元件發(fā)出的光譜的峰值波長(zhǎng)調(diào)節(jié)從藍(lán)色發(fā)光層7Β的發(fā)光位置到陽(yáng)極5的反射面的光學(xué)距離L以由式(A)建立m = O?？紤]與正面的發(fā)光效率存在折衷關(guān)系的視角特性等，在實(shí)際的有機(jī)EL元件中未必總嚴(yán)格地與該膜厚度一致。具體地，可存在光學(xué)距離L滿足式A的值土 λ/8內(nèi)的誤差。有利地，根據(jù)本發(fā)明，有機(jī)EL元件中，能夠以滿足式I的方式來(lái)調(diào)節(jié)光學(xué)距離L。由于光學(xué)距離L滿足式I的事實(shí)，通過(guò)光學(xué)干涉結(jié)構(gòu)能夠增加藍(lán)色發(fā)光的有機(jī)EL元件3Β的發(fā)光效率。通過(guò)改變空穴傳輸層6的膜厚度或者藍(lán)色發(fā)光層7Β的膜厚度來(lái)實(shí)現(xiàn)光學(xué)距離L的調(diào)節(jié)。( λ /8) X (-1-(2 Φ / )) < L < ( λ /8) X (1- (2 Φ / π ))...(I)更優(yōu)選地，光學(xué)距離L的誤差在光學(xué)距離L滿足式A的值土 λ /16內(nèi)。有利地，根據(jù)本發(fā)明，有機(jī)EL元件中，能夠以滿足下式II的方式調(diào)節(jié)光學(xué)距離L。(λ/16) X (-1-(4Φ/3 ))彡 L彡(λ/16) X (1-(4 Φ / π ))...(II)此外，由于Φ約為-π，因此有機(jī)EL元件能夠滿足下述關(guān)系(Γ )或(ΙΓ )。λ /8 < L < 3 λ /8...(Γ )3λ/16 < L < 5λ/16...(ΙΓ )在紅色發(fā)光的有機(jī)EL元件3R的發(fā)光層7R和綠色有機(jī)EL元件3G的發(fā)光層7G的至少一者與空穴傳輸層6之間設(shè)置膜厚度調(diào)節(jié)層8。在紅色發(fā)光的有機(jī)EL元件3R和/或綠色發(fā)光的有機(jī)EL元件3G的對(duì)應(yīng)于陽(yáng)極5和/或陽(yáng)極5的區(qū)域中形成膜厚度調(diào)節(jié)層8。在紅色發(fā)光的有機(jī)EL元件3R和綠色發(fā)光的有機(jī)EL元件3G中，設(shè)置了膜厚度調(diào)節(jié)層8的有機(jī)EL元件中，在膜厚度調(diào)節(jié)層8上形成至少含有發(fā)光材料的發(fā)光層。圖1表示只在紅色發(fā)光的有機(jī)EL元件3R中設(shè)置膜厚度調(diào)節(jié)層8的構(gòu)成。從設(shè)置有膜厚度調(diào)節(jié)層8的紅色發(fā)光的有機(jī)EL元件3R的發(fā)光層7R和/或綠色發(fā)光的有機(jī)EL元件3G的發(fā)光層7G的發(fā)光位置到陽(yáng)極5的反射面的光學(xué)距離L也與藍(lán)色發(fā)光的有機(jī)EL元件3Β同樣地，以滿足上述式1、I1、I'或ΙΓ的方式調(diào)節(jié)。由于光學(xué)距離L滿足式1、I1、I'或ΙΓ的事實(shí)，因此通過(guò)光學(xué)干涉結(jié)構(gòu)能夠增加紅色發(fā)光的有機(jī)EL元件3R和綠色發(fā)光的有機(jī)EL元件3G的發(fā)光效率。設(shè)置有膜厚度調(diào)節(jié)層8的有機(jī)EL元件中，通過(guò)改變膜厚度調(diào)節(jié)層8的膜厚度來(lái)實(shí)現(xiàn)光學(xué)距離L的調(diào)節(jié)。

用如下材料形成膜厚度調(diào)節(jié)層8，該材料具有比空穴傳輸層6的空穴遷移率和設(shè)置有膜厚度調(diào)節(jié)層8的有機(jī)EL元件的發(fā)光層的載流子遷移率高的空穴遷移率。因此，通過(guò)由用具有高空穴遷移率的材料形成的膜厚度調(diào)節(jié)層8調(diào)節(jié)光學(xué)距離L，而不是通過(guò)由空穴傳輸層6或發(fā)光層調(diào)節(jié)光學(xué)距離L，能夠進(jìn)一步使有機(jī)EL元件的驅(qū)動(dòng)電壓降低。
膜厚度調(diào)節(jié)層8的HOMO值等于或低于空穴傳輸層6的HOMO值并且等于或高于膜厚度調(diào)節(jié)層8上的發(fā)光層中含有的發(fā)光材料的HOMO值。通過(guò)形成這樣的元件構(gòu)成，在空穴傳輸層6與膜厚度調(diào)節(jié)層8之間的界面和膜厚度調(diào)節(jié)層8與發(fā)光層之間的界面的兩個(gè)界面，空穴的注入勢(shì)壘消失。因此，由于在各層之間的界面空穴的注入勢(shì)壘的消失，能夠防止驅(qū)動(dòng)電壓的增加。由于紅色發(fā)光的有機(jī)EL元件3R的光譜的峰值波長(zhǎng)大，因此所需的光學(xué)距離L變大。由于所需的膜厚度隨著光學(xué)距離L的增加而增加，因此具有高空穴遷移率的膜厚度調(diào)節(jié)層8的效果變大。因此，更優(yōu)選至少在紅色發(fā)光的有機(jī)EL元件3R中形成膜厚度調(diào)節(jié)層8。膜厚度調(diào)節(jié)層8能夠用具有較高空穴遷移率的材料構(gòu)成。特別優(yōu)選地，膜厚度調(diào)節(jié)層8用具有高空穴遷移率的含有兩個(gè)或更多個(gè)三芳基胺結(jié)構(gòu)的材料構(gòu)成。紅色發(fā)光的有機(jī)EL元件3R和綠色發(fā)光的有機(jī)EL元件3G中，在沒(méi)有設(shè)置有膜厚度調(diào)節(jié)層8的有機(jī)EL元件中，在空穴傳輸層6上的、與沒(méi)有設(shè)置膜厚度調(diào)節(jié)層8的有機(jī)EL元件的陽(yáng)極對(duì)應(yīng)的區(qū)域中形成至少含有發(fā)光材料的發(fā)光層。從發(fā)光層的發(fā)光位置到陽(yáng)極5的反射面的光學(xué)距離L，也與藍(lán)色發(fā)光的有機(jī)EL元件同樣地，以滿足式I的方式調(diào)節(jié)。由于光學(xué)距離L滿足式I的事實(shí)，在沒(méi)有設(shè)置膜厚度調(diào)節(jié)層8的有機(jī)EL元件中通過(guò)光學(xué)干涉結(jié)構(gòu)能夠使發(fā)光效率增加。通過(guò)改變發(fā)光層的膜厚度來(lái)實(shí)現(xiàn)光學(xué)距離L的調(diào)節(jié)。在各色的發(fā)光層7R、7G和7B的上方設(shè)置陰極11，并且能夠使用透明導(dǎo)電材料或者半透明金屬薄膜。對(duì)于透明導(dǎo)電材料，能夠使用ITO、IZO等，作為半透明金屬薄膜，使用與陽(yáng)極5相同的金屬。吸收為50%或更低的膜厚度的情況下，能夠與透過(guò)和反射的比例無(wú)關(guān)地使用。在各發(fā)光層7R、7G和7B與陰極11之間，可設(shè)置功能層，例如空穴阻擋層(未圖示)、電子傳輸層9、電子注入層10等。這些功能層可紅色發(fā)光、綠色發(fā)光和藍(lán)色發(fā)光的有機(jī)EL元件共用地設(shè)置，對(duì)于每種發(fā)射色，功能層的膜厚度可不同或者形成功能層的材料可不同。對(duì)于功能層，能夠使用已知的有機(jī)EL材料。優(yōu)選地，紅色發(fā)光的有機(jī)EL元件3R和綠色發(fā)光的有機(jī)EL元件3G中，設(shè)置有膜厚度調(diào)節(jié)層8的有機(jī)EL元件的發(fā)光層含有形成膜厚度調(diào)節(jié)層8的材料。膜厚度調(diào)節(jié)層8的空穴遷移率高于發(fā)光層的載流子遷移率。因此，通過(guò)在發(fā)光層7中配合形成膜厚度調(diào)節(jié)層8的材料，能夠進(jìn)一步降低驅(qū)動(dòng)電壓。優(yōu)選地，紅色發(fā)光的有機(jī)EL元件3R和綠色發(fā)光的有機(jī)EL元件3G中，設(shè)置有膜厚度調(diào)節(jié)層8的有機(jī)EL兀件的發(fā)光層含有磷光發(fā)光材料。對(duì)熒光發(fā)光材料和磷光發(fā)光材料的發(fā)光過(guò)程進(jìn)行比較時(shí)，熒光發(fā)光材料從激發(fā)單重態(tài)Si發(fā)光并且磷光發(fā)光材料從激發(fā)三重態(tài)Tl發(fā)光。SI具有高于Tl的能級(jí)。由SI確定發(fā)光的發(fā)光材料的驅(qū)動(dòng)電壓。因此，存在如下問(wèn)題:突光發(fā)光材料和磷光發(fā)光材料發(fā)出具有相同波長(zhǎng)的光時(shí)，具有高于突光發(fā)光材料的SI的磷光發(fā)光材料的驅(qū)動(dòng)電壓變高。因此，該顯示裝置的構(gòu)成能夠降低發(fā)光層中含有磷光發(fā)光材料的紅色發(fā)光的有機(jī)EL元件3R或綠色發(fā)光的有機(jī)EL元件3G的驅(qū)動(dòng)電壓。以下示出用作膜厚度調(diào)節(jié)層8、發(fā)光層主體和發(fā)光摻雜劑的材料的典型結(jié)構(gòu)式。但是，本發(fā)明并不限于此。
作為膜厚度調(diào)節(jié)層8的材料，可提及下述結(jié)構(gòu)式的材料作為實(shí)例。
權(quán)利要求
1.示裝置，包括: 紅色發(fā)光的有機(jī)EL元件、綠色發(fā)光的有機(jī)EL元件和藍(lán)色發(fā)光的有機(jī)EL元件， 各有機(jī)EL元件各自至少具有有金屬層的陽(yáng)極、空穴傳輸層、發(fā)光層和陰極， 各有機(jī)EL元件共有地設(shè)置該空穴傳輸層， 每個(gè)各有機(jī)EL元件中，每個(gè)發(fā)光層的發(fā)光位置與陽(yáng)極的反射面之間的光學(xué)距離L滿足下式，(λ /8) X (-1-(2 Φ / )) < L < ( λ /8) X (1- (2 Φ / )) 其中，Φ為陽(yáng)極的金屬層中的相移，λ為由各有機(jī)EL元件發(fā)出的光譜的峰值波長(zhǎng)， 該藍(lán)色發(fā)光的有機(jī)EL兀件的發(fā)光層含有主體材料和發(fā)光材料， 該空穴傳輸層的LUMO值小于該藍(lán)色發(fā)光的有機(jī)EL元件的發(fā)光層的主體材料的LUMO值， 從該藍(lán)色發(fā)光的有機(jī)EL元件的發(fā)光層的主體材料的HOMO值減去該空穴傳輸層的HOMO值所得到的值為0.5eV以下， 在該紅色發(fā)光的有機(jī)EL兀件的發(fā)光層和該綠色發(fā)光的有機(jī)EL兀件的發(fā)光層的至少一者與該空穴傳輸層之間設(shè)置膜厚度調(diào)節(jié)層， 該膜厚度調(diào)節(jié)層的空穴遷移率高于設(shè)置該膜厚度調(diào)節(jié)層的有機(jī)EL元件的發(fā)光層的載流子遷移率，并且 該膜厚度調(diào)節(jié)層的HOMO值等于或低于該空穴傳輸層的HOMO值并且等于或高于設(shè)置該膜厚度調(diào)節(jié)層的有機(jī)EL元件的發(fā)光層中含有的發(fā)光材料的HOMO值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的顯示裝置，其中該紅色發(fā)光的有機(jī)EL元件的發(fā)光層和該綠色發(fā)光的有機(jī)EL元件的發(fā)光層中，設(shè)置有該膜厚度調(diào)節(jié)層的有機(jī)EL元件的發(fā)光層含有形成該膜厚度調(diào)節(jié)層的材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的顯示裝置，其中該紅色發(fā)光的有機(jī)EL元件的發(fā)光層和該綠色發(fā)光的有機(jī)EL元件的發(fā)光層中，設(shè)置有該膜厚度調(diào)節(jié)層的有機(jī)EL元件的發(fā)光層含有磷光發(fā)光材料。
全文摘要
顯示裝置，其具有有機(jī)EL元件，每個(gè)有機(jī)EL元件具有光學(xué)干涉結(jié)構(gòu)，包括含有主體材料和發(fā)光材料的藍(lán)色發(fā)光層，其中空穴傳輸層的LUMO小于該主體材料的LUMO并且該主體材料的HOMO比該空穴傳輸層的HOMO大0.5eV以下；和在紅色發(fā)光EL元件和綠色發(fā)光EL元件的至少一者的發(fā)光層和空穴傳輸層之間設(shè)置的膜厚度調(diào)節(jié)層，其中該調(diào)節(jié)層的空穴遷移率高于具有該調(diào)節(jié)層的EL元件的發(fā)光層的載流子遷移率，該調(diào)節(jié)層的HOMO不高于該空穴傳輸層的HOMO并且不低于其發(fā)光層中含有的發(fā)光材料的HOMO。
文檔編號(hào)H01L51/50GK103094311SQ20121043770
公開(kāi)日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者石津谷幸司 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社