CN100472799C - 显示单元及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种显示单元，其包括多个有机场致发光器件，每个器件包括有机层部分，有机层部分至少包括相互叠加的空穴传输层和发光层，该空穴传输层包含空穴传输材料，该发光层包含有机材料，以及夹置有机层部分的两个电极。各个有机场致发光层的发光层具有不同的厚度。所述空穴传输材料和所述有机材料之间的最高被占用分子轨道(HOMO)能级的差值为0.3eV或更小。

Description

显示单元及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种显示单元及其制造方法。特别是，本发明涉及一种在其中分布了能够发出不同颜色光的有机场致发光器件的显示单元，该有机场致发光器件包括发光层，其厚度随颜色的变化而变化。
背景技术
作为能够在低压直流驱动下实现高亮度发光的发光器件，使用有机材料进行场致发光的有机场致发光器件已被引起重视，每个有机场致器件包括设置了空穴传输层和发光层的有机层部分，有机层部分设置在底电极和顶电极之间。在包括有机场致发光器件的全色显示单元中，分别发出红色(R)、绿色(G)或蓝色(B)光的有机场致器件分布在衬底上。
在这样的显示单元中，对于每个器件来说，至少由相对应颜色的发光材料组成的发光层是通过构图形成的。而且，通过设计该器件，每个发出红色、绿色或蓝色光的器件具有谐振结构，在该谐振结构中，只有相对应颜色的发出光进行谐振并被提取，可以提高从每个器件提取的发出光的色纯度，并提高发出光的提取效率。在这种有机场致发光器件中，例如，还可用作反射镜的阳极、包括发光层的有机层和还可用作半反射镜(half mirror)的阴极依次设置。通过设定阳极(反射镜)和阴极(半反射镜)之间的距离使其等于允许相对应颜色的发光波长的光进行谐振的光距，只有发光层中产生的发出光中的特征波长从阴极(半反射镜)侧提取。
在使用具有这样的谐振结构的每种颜色的有机场致发光器件制造显示单元时，仅根据发光层的厚度而调节每个器件的光距，其它层可以共同使用，因此能够显著地简化该制造工艺。
作为一种通过构图形成发光层的方法，人们已经提出一种热传输方法。在使用热传输方法时，例如，显示单元按如下步骤进行制造。首先，在显示单元衬底(此下文称之为“器件衬底”)上形成阳极。此外，在另一个衬底(此下文称之为“传输衬底”)上形成发光层，光吸收层在阳极与发光层之间。器件衬底和传输衬底的放置要使发光层和阳极相互面对，并且通过用激光照射传输衬底而将发光层热传输到器件衬底的阳极上。在此阶段，通过使用激光的光斑照射(spot irradiation)执行扫描，发光层就能以高定位精度仅传输到阳极的预定区域上。
相对于使用热传输方法来说，还提出一种方法，其中在传输衬底的光吸收层上还形成空穴传输层，发光层位于两者之间，然后执行充分的光(激光)照射，以便通过混合到发光材料中的空穴传输材料执行传输。通过使用这种方法，报导说有机场致发光器件(OLED)的效率和稳定性得到了提高。(具体参见日本未经审查的专利申请公开No.2004-71551，第8-10栏。)
发明内容
但是，这种包括具有仅根据发光层的厚度而调节反射镜和半反射镜之间的光距的谐振结构的每种颜色的有机场致发光器件的显示单元存在如下问题。
也就是说，在构成有机场致发光器件的有机层中，与具有主要传输和注入电荷等功能的空穴传输层相比，发光层具有较高的电阻。因此，在光距仅根据发光层的厚度进行调节时，每个器件的发光层之间的厚度差就会增加，导致驱动每个器件的驱动电压之间产生较大的差异。
通常，在显示单元中，电源电压设定为能满足具有最高驱动电压的器件要求。在驱动电路中，提供给各个器件的驱动电压是通过单独降低电源电压而产生的，以满足单个器件所需的驱动电压。因此，在各个器件所需的驱动电压之间存在较大的差异时，驱动电路中的电压下降会增大，因此功率就会浪费功耗。
希望提供一种显示单元以及一种该显示单元的制造方法，其中该显示单元能够使包括不同厚度的发光层的各个有机场致发光器件的驱动电压达到同等能级，从而实现功耗的下降，。
根据本发明的一个实施例的显示单元，它包括多个有机场致发光器件，每个器件包括有机层部分，其中至少空穴传输层和发光层堆叠，该空穴传输层包含空穴传输材料，该发光层包含有机材料，有机层部分夹在两个电极之间，其中各个有机场致发光层的发光层具有不同的厚度。这样的显示单元的例子就是彩色显示单元，它包括有机场致发光器件，每个器件具有微谐振结构，其中谐振部分的光距通过相对应的发光层厚度进行调节，以能提取不同波长的光。在根据本发明该实施例的显示单元中，所述空穴传输材料和所述有机材料之间的最高被占用分子轨道(HOMO)能级的差值为0.3eV或更小。
在具有根据本发明该实施例的结构的显示单元中，大致具有与构成空穴传输层的空穴传输材料相同的最高被占用分子轨道能级的有机材料包含在每个有机场致发光器件的发光层中。即，在有机场致发光器件中，通过允许发光层包含这样的有机材料，发光层的电阻会降低，因此驱动电压就会下降。所以，通过允许具有较大厚度和较高电阻的发光层包含大量的有机材料，包含不同厚度发光层的各个有机场致发光器件的驱动电压能以较低值达到同等水平。
根据本发明另一个实施例的该显示单元的制造方法包括使用热传输方法通过构图形成发光层的步骤。
如上所述，根据本发明的实施例，能够使包含不同厚度发光层的多个有机场致发光器件的驱动电压达到同等能级。因此，例如，在具有微谐振结构的彩色显示单元中，不必单独地降低提供给显示单元的电源电压就能满足单个器件所需的驱动电压。因此，能够减小电压下降过程中功耗的浪费。
附图说明
图1是根据本发明实施例的显示单元的示意性截面图；和
图2A至2H是根据本发明另一个实施例的显示单元制造方法步骤的示意性截面视图。
具体实施方式
下面将参考附图描述本发明的实施例。在每个实施例中，将描述显示单元，其中分别发出红色(R)、绿色(G)或蓝色(B)光的有机场致发光器件排列在衬底上以进行全色显示。
显示单元
图1是根据实施例的显示单元的大致视图。参考图1，在显示单元1中，分别发出红色(R)、绿色(G)或蓝色(B)光的有机场致发光器件5r，5g，5b，即红色发光器件5r，绿色发光器件5g，蓝色发光器件5b排列在衬底3上，显示单元1设计成顶端发射型，其中从每个发光器件5r，5g和5b发射出的光从相对于衬底3的一侧进行提取。
衬底3是TFT衬底，其中薄膜晶体管(TFTs)(未图示)排列在玻璃基、硅基和塑料基等的表面层上。衬底3的表面覆盖有平面化绝缘膜。
在每个发光器件5r，5g和5b中，阳极7、有机层部分9、电子注入层11和阴极13依次地设置在衬底3上。在每个发光器件5r，5g和5b中，阳极7是反射镜(光反射层)，阴极13是半反射镜(半透射层)。设计一种微谐振结构，其中在每个发光器件5r，5g和5b中产生的具有特定波长的光进行谐振，并从阴极(半反射镜)13侧提取。
也就是说，在红色发光器件5r中，调节谐振部分的光距Lr使得红色波长范围中的光在阳极(反射镜)7和阴极(半反射镜)13之间的谐振部分中进行谐振以能最大化提取效率。在绿色发光器件5g中，调节谐振部分的光距Lg使得绿色波长范围中的光在阳极(反射镜)7和阴极(半反射镜)13之间的谐振部分中进行谐振以能最大化提取效率。在蓝色发光器件5b中，调节谐振部分的光距Lb使得蓝色波长范围中的光在阳极(反射镜)7和阴极(半反射镜)13之间的谐振部分中进行谐振以能最大化提取效率。因此，从发光器件5r，5g和5b中发出的不同颜色光能够以足够的强度进行提取。
这里，光距L(Lr，Lg或Lb)设定在满足表达式(1)的范围中：
(2L)/λ+φ/(2π)＝m
其中φ表示发光器件5r，5g或5b中发出的光在谐振部分两端进行反射时产生的相移(弧度角)，L是谐振部分的光距，λ是希望被提取的光谱的峰值波长，m是整数。
正如下面所述，光距Lr，Lg或Lb根据有机层部分9的厚度进行调节。光距Lr，Lg和Lb满足这样的关系：Lr>Lg>Lb。整数m对于每个光距相同。优选地是，m＝0，其中光距Lr，Lg和Lb是最小的正值。
下面描述构成具有微谐振结构的每个光发射器件5r，5g和5b的各个层。
阳极7通过构图形成以能对应于每个像素，并通过在覆盖TFT的层间绝缘膜中形成的接触孔(未显示)连接到设置在像素中的TFT。
阳极7通过使用高反射率材料形成为反射镜。阳极7由具有高反射率的导电材料组成，如银(Ag)、铝(Al)、铬(Cr)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、铜(Cu)、钽(Ta)、钨(W)、铂(Pt)、金(Au)或其合金。
阳极7可具有阻挡层设置在导电层上的结构。在此情况下，阻挡层由具有大的功函数的材料组成，其厚度大约为1-200nm。该阻挡层是由允许阳极7用作反射镜的材料组成。当导电层由高反射材料组成时，透光材料可用于阻挡层。当导电层具有较低的反射率时，高反射材料可用于阻挡层。
考虑到与导电层的结合，阻挡层的材料例如可适当地从透光材料中进行选择，透光材料至少包含一种从下面的组中所选择的金属，该组包括铟(In)、锡(Sn)、锌(Zn)、镉(Cd)、钛(Ti)、铬(Cr)、镓(Ga)和铝(Al)，上述金属的合金，金属氧化物，或金属氮化物。金属合金的例子包括铟锡合金和铟锌合金。金属氧化物的例子包括氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铟(In2O3)、氧化锡(SnO2)、氧化锌(ZnO)、氧化镉(CdO)、氧化钛(TiO2)和氧化铬(CrO2)。金属氮化物的例子包括氮化钛和氮化铬(CrN)。
通过每个像素构图形成的阳极(反射镜)7通过暴露中心的绝缘膜15在周边进行覆盖。绝缘膜15例如是由有机绝缘材料，如聚酰亚胺或光阻材料，或无机绝缘材料，如氧化硅构成的。
设置在阳极(反射镜)7上的有机层部分9包括依次设置的空穴注入层9-1、空穴传输层9-2、发光层9-3和电子传输层9-4。在这些层中，只有发光层9-3是通过每个发光器件5r、5g和5b的构图而形成的。其它层设置为发光器件5r、5g和5b的共用层。
下面从阳极(反射镜)7侧描述组成有机层部分9的每个层。
首先，设置空穴注入层9-1作为像素的共用层以覆盖阳极7和绝缘膜15。空穴注入层9-1由公知的空穴注入材料组成。例如，空穴注入层9-1使用m-MTDATA[4，4，4-三(3-甲基苯基苯胺)三苯胺](1，4，4-tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylamine)气相沉积15nm厚。
接着，在空穴注入层9-1上设置空穴传输层9-2作为像素的共用层。空穴传输层9-2使用公知的空穴传输材料形成，如对二氨基联苯衍生物、苯乙烯胺衍生物、三苯甲烷衍生物或腙衍生物。例如，空穴传输层9-2使用α-NPD[4，4-双(N-1-萘基-N-苯胺)联苯](4，4-bis(N-1-naphthyl-N-phenylamino)biphenyl)气相沉积10nm厚。
注意每个空穴注入层9-1和空穴传输层9-2可具有包括许多分层的层状结构。
如上所述，调节光距Lr，Lg和Lb使得特定波长的光在阳极(反射镜)7和阴极(半反射镜)13之间谐振。在本实施例中，光距Lr，Lg和Lb通过发光层9-3r，9-3g和9-3b之间的厚度差进行调节。
因此，设定每个发光层9-3r，9-3g和9-3b的光距Lt以满足这样的关系Lt＝L-Lf，其中L是每个发光器件5r，5g和5b谐振部分的光距(即，Lr，Lg或Lb)，Lf是除了发光层以外的共用功能层的光距。而且，如上所述，由于发光器件5r，5g和5b谐振部分的光距Lr，Lg和Lb满足这样的关系Lr>Lg>Lb，所以发光层9-3r，9-3g和9-3b的光距Lt(厚度)具有相同的大小关系。
此外，具有如上所述不同厚度(光距Lt)的每个发光层9-3r，9-3g和9-3b是由基质材料和发光客体(guest)材料组成。而且，有助于降低发光层9-3r，9-3g和9-3b电阻的有机材料以对应于其厚度的量添加到发光层中以使添加量随着厚度的增加而增加。因此，有机材料的组分满足关系9-3r>9-3g>9-3b。注意这样的有机材料可以不添加到蓝色发光器件5b的发光层9-3b中，该发光层具有最小的厚度。
有机材料由与构成空穴传输层9-2的空穴传输材料具有实质相同的HOMO能级的材料组成。对于与空穴传输材料实质相同的HOMO能级来说，如果有机材料和空穴传输材料之间HOMO能级的差值为+0.3eV或更小，那么在不影响每个发光层9-3r，9-3g和9-3b发光的情况下电阻能被充分降低。有机材料的HOMO能级优选尽可能接近于空穴传输材料的能级，因为降低电阻的影响增加。在与空穴传输材料具有实质相同的HOMO能级的有机材料用作基质材料时，该基质材料也可考虑为有机材料，该有机材料的总含量可以进行调节。
调节有机材料的含量使得形成的发光器件5r，5g和5b具有基本相同的驱动电压。
下面将描述发光层9-3r，9-3g和9-3b的结构。
红色发光器件5r的发光层9-3r由基质材料、客体材料和降低电阻的有机材料组成。在这些材料中，作为基质材料，至少使用空穴传输基质材料、电子传输基质材料和空穴及电子传输基质材料其中之一。例如，使用蒽二萘基(ADN)作为电子传输基质材料。作为客体材料，使用荧光或磷光红色发光材料。例如，使用2，6-双[(4’-甲氧二苯胺)苯乙烯基]-1，5-氰基萘(2，6-bis((4’-methoxydiphenylamino)styryl)-1，5-dicyanonaphthalene，BSN)。客体材料的含量例如大约占基质材料和客体材料总重量的30％。作为有助于降低发光层9-3r电阻的有机材料，使用与组成空穴传输层9-2相同的材料，例如，α-NPD。在发光层9-3r中，包含按体积来说50％含量的有机材料。具有这样结构的发光层9-3r的厚度例如为60nm。
绿色发光器件5g的发光层9-3g由基质材料、客体材料和降低电阻的有机材料组成。在这些材料中，作为基质材料，使用与红色发光层9-3r的基质材料相同的材料，例如，使用蒽二萘基(ADN)。作为客体材料，使用荧光或磷光绿色发光材料。例如，使用香豆素6。例如，客体材料的含量相对于基质材料和客体材料总重量大约占5％。作为有助于降低发光层9-3g电阻的有机材料，使用与组成空穴传输层9-2相同的材料，例如，α-NPD。在发光层9-3g中，包含按体积来说33％含量的有机材料。具有这样结构的发光层9-3g的厚度例如为45nm。
蓝色发光器件5b的发光层9-3b由基质材料和客体材料组成，不包含用于降低电压的有机材料。在这些材料中，作为基质材料，使用与红色发光层9-3r或绿色发光层9-3g的基质材料相同的材料，例如，使用蒽二萘基(ADN)。作为客体材料，使用荧光或磷光蓝色发光材料。例如，使用4，4’-双[2-{4-(N，N-二苯胺)苯基}乙烯基]联苯(4，4’-bis(2-(4-(N，N-diphenylamino)phenyl)vinyl)biphenyl，DPAVBi)。例如，客体材料的含量相对于基质材料和客体材料总重量大约占2.2％。具有这样结构的发光层9-3b的厚度例如为20nm。
设置在发光层9-3r，9-3g和9-3b上的电子传输层9-4作为各个像素的共用层。电子传输层9-4由公知的电子传输材料组成。例如，电子传输层9-4使用8-羟基喹啉铝(Alq3)气相沉积大约20nm厚度。
空穴注入层9-1，空穴传输层9-2，发光层9-3r，9-3g和9-3b以及电子传输层9-4组成有机层部分9。
设置在有机层部分9上的电子注入层11设置为各个像素的共用层。电子注入层11由公知的电子注入材料组成。例如，电子注入层11使用LiF气相沉积大约0.3nm厚度。
设置在电子注入层11上的阴极13作为各个像素的共用层。阴极13由具有较小功函数的导电材料组成。可以使用的这样导电材料的例子包括活泼金属如Li，Mg或Ca和金属如Ag，Al或In的合金，以及这些金属的叠层。由于阴极13用作半反射镜，其厚度根据所使用的材料进行调节以使反射率介于0.1％或以上到小于50％的范围中。作为阴极13，例如，使用厚度为10nm的MgAg。而且，在与电子注入层11的分界面上，可以插入薄混合层，该混合层由活泼金属如Li，Mg或Ca和卤素如氟或溴或氧组成。
在阴极13用作上述的各个像素的共用电极时，可以使用这样的一种结构，其中辅助电极(未图示)形成在与阳极7相同的层上，通过将阴极13与辅助电极相连接，可防止阴极13的电压下降。在此情况下，沉积在辅助电极上的有机层部分在即将形成阴极13前通过激光烧蚀等进行去除。
具有上述结构的发光器件5r，5g和5b覆盖有保护膜(未图示)。密封衬底用粘合剂粘接于保护膜上以能构成固态的显示单元1。
设置保护膜的目的是防止湿气进入有机层部分9，保护膜用较低透水性和较低吸水性的材料形成足够厚度。在本实施例中，由于所制造的显示单元1是顶端发射型，保护膜由透射在发光器件5r，5g和5b中产生的光的材料形成，可获得例如大约为80％的透射率。保护膜可由绝缘材料或导电材料构成。在保护膜由绝缘材料构成时，可适当地使用无机非晶体绝缘材料，如非晶硅(α-Si)，非晶碳化硅(α-SiC)，非晶氮化硅(α-Si1-XNX)或非晶碳(α-C)。由于这样的无机非晶绝缘材料不会形成晶粒，具有较低的透水性，因此它能够形成满意的保护膜。在保护膜由导电材料形成时，可使用透明的导电材料，如ITO或IZO。
作为粘合剂，例如，使用UV可固化树脂。作为密封衬底，例如，使用玻璃衬底。注意粘合剂和密封衬底由光透射材料形成。
而且，滤色器可设置在阴极(半反射镜)13(在光提取侧)上面，滤色器透射在谐振器部中进行谐振和提取的波长范围的光。因此，可进一步提高从每个发光器件5r，5g和5b中提取的光的色纯度。
在具有上述结构的显示单元1中，允许具有不同厚度的发光层9-3r，9-3g和9-3b包含构成空穴传输层9-2(用于降低电阻的有机材料)的空穴传输材料，其总量由其厚度决定。即，在发光器件(有机场致发光器件)5r，5g和5b中，通过允许发光层9-3r，9-3g和9-3b包含这样的有机材料，每个发光层9-3r，9-3g和9-3b的电阻可以减小，因此器件的驱动电压可以下降。因此。通过允许具有较大厚度和较高电阻的红色发光层9-3r和绿色发光层9-3g包含大量的有机材料，发光器件5r，5g和5b的驱动电压就能达到同等水平的较低值。
结果是，不必单独地降低作用于显示单元1上的电源电压就能满足单个器件所需的驱动电压。因此，就能够在全色显示单元中方便地设定白色平衡，并提高色彩再现性。还能够在电压下降的过程中减少能耗的浪费，并实现较低的能耗。
而且，在红色发光器件5r和绿色发光器件5g中，驱动电压下降了，能够延长发光寿命。在包含发光器件5r，5g和5b的显示单元1中，能够实现较长的寿命。
显示单元的制造方法
现在参考图2A至2H描述具有上述结构的显示单元1的制造方法，图2A至2H是表示制造步骤的示意性截面图。在下面所示的各层中，已经参考图1在上面作了描述的有关层的重复描述将会被省略。
首先，如图2A所示，阳极(反射镜)7通过构图在衬底3上形成，然后绝缘膜15通过构图形成以暴露每个阳极(反射镜)7的中心。随后，空穴注入层9-1气相沉积在衬底3的整个表面上以覆盖阳极(反射镜)7和绝缘膜15，然后通过气相沉积在其上面形成空穴传输层9-2。
接着，进行使用热传输方法在空穴传输层9-2上形成各个颜色发光层的步骤，该步骤是本实施例的关键步骤。
首先，如图2B所示，准备传输衬底30r。传输衬底30r包括与制造显示单元用的衬底3具有大致相同形状的玻璃基底31，和传输层(红色传输层)35r，该传输层35r用于形成设置在玻璃基底31的整个表面上的红色发光层，光吸收层33设置在它们之间。
作为光吸收层33的材料，优选地使用对于用作后面热传输步骤中的热源的激光波长范围中的光具有较低反射率的材料。例如，在使用固态激光源的波长大约为800nm的激光时，优选地使用较低反射率和高熔点的材料，如铬(Cr)或钼(Mo)，但是在此不局限于此。这里，例如，Cr通过溅射沉积200nm厚度以形成光吸收层33。
红色传输层35r使用包含在参考图1所述的红色发光层(9-3r)中的材料形成。即，红色传输层35r由基质材料，发光客体材料和降低电阻的有机材料形成。
由上述材料形成的红色传输层35r具有双层结构，它包括由基质材料和客体材料形成的发光材料层35r-1，和由降低电阻的有机材料形成的降阻层35r-2，发光材料层35r-1和降阻层35r-2依次地设置在光吸收层33上。
发光材料层35r-1例如由通过将重量占30％的2，6-双[(4’-甲氧二苯胺)苯乙烯基]-1，5-氰基萘(2，6-bis((4’-methoxydiphenylamino)styryl)-1，5-dicyanonaphthalene，BSN)混合到蒽二萘(ADN)中形成的材料组成的，并且气相沉积大约30nm厚度，其中2，6-双[(4’-甲氧二苯胺)苯乙烯基]-1，5-氰基萘(2，6-bis((4’-methoxydiphenylamino)styryl)-1，5-dicyanonaphthalene，BSN)是红色的发光客体材料，蒽二萘(ADN)是电子传输基质材料。
降阻层35r-2例如使用空穴传输材料α-NPD气相沉积大约30nm厚度。
随后，如图2C所示，放置具有上述结构的传输衬底30r以面对衬底3，在该衬底3上已经形成直到空穴传输层9-2的层。在此阶段，设置传输衬底30r和衬底3使得红色传输层35r和空穴传输层9-2相互面对。如果绝缘膜15具有足够的高度，那么衬底3和传输衬底30r就可以形成相互紧密接触以使对应于衬底3侧上的顶层的空穴传输层9-2接触对应于传输衬底30r侧上的顶层的红色传输层35r。即使在此情况下，传输衬底30也会受到衬底3侧上的绝缘膜15的支撑，传输衬底30r不会接触位于阳极7上的部分空穴传输层9-2。
接着，如上所述放置得面对衬底3的传输衬底30r，例如，用800nm波长的激光hr进行照射。在此阶段，激光hr的光斑照射在对应于红色发光器件形成区域的部分上有选择地进行。
因此，光吸收层33被允许吸收激光hr，并通过使用其热量，红色传输层35r热传输到衬底3侧上。红色发光层9-3r是用高定位精度进行热传输的部分红色传输层35r，它是通过在设置于衬底3上的空穴传输层9-2上进行构图形成的。
在这样的热传输步骤中，例如，构成传输衬底30r侧上的红色传输层35r的各个材料的浓度梯度通过激光hr的照射能量进行调节。更具体地说，通过设定高水平的照射能量，红色发光层9-3r就可形成为混合层，其中构成红色传输层35r的材料大致进行均匀地混合。另一种可选方案是，调节照射能量使得混合构成红色传输层35r的材料的混合层设置在红色发光层9-3r中。
而且，执行激光hr的照射是非常重要的，这样使得从红色发光器件形成区域(像素区)中的绝缘膜15暴露的阳极7上的部分完全被红色发光层9-3r所覆盖。
通过重复上述的热传输步骤，依次形成绿色发光层和蓝色发光层。
即，如图2D所示，准备传输衬底30g，该传输衬底30g包括玻璃基底31和传输层(绿色传输层)35g，其中玻璃基底31具有与形成显示单元的衬底基本相同的形状，传输层35g形成位于玻璃基底31整个表面上的绿色发光层，光吸收层33位于其间。绿色传输层35g可具有与参考图2B所述的红色传输层35r相同的双层结构，除了绿色发光客体材料用作发光客体材料外。
即，发光材料层35g-1例如由通过将占5％重量的香豆素6混合到蒽二萘(ADN)中而制备的材料构成，并气相沉积大约30nm厚度，其中香豆素6是绿色发光客体材料，蒽二萘(ADN)是电子传输基质材料。
发光材料层35g-1上的降阻层35g-2使用α-NPD气相沉积大约15nm厚度。
随后，如图2E所示，放置传输衬底30g以面对设有空穴传输层9-2的衬底3，并进行激光hr的光斑照射，从传输衬底30g侧有选择地在对应于绿色发光器件形成区域的部分上进行。
因此，绿色发光层9-3g，是有选择地经过热传输的绿色传输层35g，它通过构图形成在位于衬底3上的空穴传输层9-2上。在这样的热传输步骤中，与参考图2C所述的通过构图形成红色发光层9-3r时一样，绿色发光层9-3g形成为混合层，其中构成绿色传输层35g的材料基本上进行均匀地混合。
而且，如图2F所示，制备传输衬底30b。该传输衬底30b包括玻璃基底31和传输层(蓝色传输层)35b，其中玻璃基底31具有与形成显示单元的衬底基本相同的形状，传输层35b用于在玻璃基底31整个表面上形成蓝色发光层，光吸收层33位于其间。蓝色传输层35b具有单层结构，它包括由基质材料和用作发光客体材料的蓝色发光客体材料组成的发光材料层35b-1。发光材料层35b-1，例如，是通过将占2.5％重量的4，4’-双[2-{4-(N，N-二苯胺)苯基}乙烯基]联苯(DPAVBi)混合到ADN中形成的材料组成的，并气相沉积大约20nm厚度，其中4，4’-双[2-{4-(N，N-二苯胺)苯基}乙烯基]联苯(DPAVBi)是蓝色发光客体材料，蒽二萘(ADN)是电子传输基质材料。
随后，如图2G所示，传输衬放置底30b以面对设有空穴传输层9-2的衬底3，进行激光hr的光斑照射，从传输衬底30b侧有选择地在对应于蓝色发光器件形成区域的部分上进行。
因此，蓝色发光层9-3b是有选择地经过热传输的蓝色传输层35b，它通过构图形成在位于衬底3上的空穴传输层9-2上。在这样的热传输步骤中，与参考图2C所述的通过构图形成红色发光层9-3r时一样，蓝色发光层9-3b形成为混合层，其中构成蓝色传输层35b的材料基本上进行均匀地混合。
上述参考图2B至2G的热传输步骤的顺序没有受到特别的限制。热传输步骤可以从发光层9-3r，9-3b和9-3g任何一层中执行。
而且，重复进行的热传输步骤可以在空气中执行，但是优选地是在真空中执行。通过在真空中执行热传输，可能使用较低能量的激光执行传输，因此可以消除对将被传输的发光层的热不利影响。而且，通过在真空中执行热传输步骤，衬底之间的粘合性增强了，并提高了传输图案的精确度，这是所希望的。此外，通过在真空中执行全部过程，就能够防止器件受到损坏。
在执行激光hr的光斑照射的步骤中，当激光照射设备的激光头的驱动部件具有精确的校准机构时，合适的光斑直径的激光hr沿着阳极7施加到传输衬底(30r，30g，或30b)上。在此情况下，不需要精确对准衬底3与传输衬底(30r、30g或30b)。另一方面，当激光照射设备的激光头的驱动部件没有精确的校准机构时，就必须形成遮光膜以限定激光hr照射在传输衬底侧上的区域。更具体地说，遮光膜形成在传输衬底31的后表面上，该遮光膜是由反射激光的高反射金属层组成的，并设有开口。低反射金属层也可设置在其上。在此情况下，就必须精确地使衬底3和传输衬底(30r，30g，或30b)对准。
然后，如图2H所示，电子传输层9-4通过气相沉积形成以覆盖设有发光层9-3r，9-3g和9-3b的衬底3的整个表面，电子注入层11和阴极13进一步形成在其上。优选地是，阴极13是通过沉积方法形成的，其中所沉积的粒子能量比较小以致于不能对低层的有机层部分9带来不利的影响，例如通过气相沉积方法或化学气相沉积(CVD)方法。
在有机发光器件5r，5g和5b如上所述形成后，就形成保护膜(未图示)。优选地是，保护膜在正常温度下形成以防止由于有机层部分9的损坏导致亮度的下降，并在保护膜的应力最小化的条件下形成以防止保护膜的分离。随后，密封衬底使用粘合剂粘接到保护膜上从而完成显示单元1的制造过程。
在上述的制造方法中，例如，参考图2C所示，由空穴传输材料与电荷传输基质材料和发光客体材料组成的红色传输层35r被热传输，成为红色发光层9-3r。因此，通过热传输形成的红色发光层9-3r由三重混合物组成，其中发光客体材料和空穴传输材料(即，降低电阻的有机材料)混合在电荷传输基质材料中。在此情况下，红色发光层9-3r的厚度和红色发光层9-3r中的空穴传输材料(即，降低电阻的有机材料)的含量能够通过构成红色传输层35r的发光材料层35r-1和降阻层35r-2的厚度高精度地调节。
因此，就能够以较高厚度精度和较高组分精度形成各个发光层9-3r，9-3g和9-3b，这些发光层9-3r，9-3g和9-3b被允许包含总量随厚度增加的用于降低电阻的有机材料。
在上述的每个实施例中，已经描述了显示单元1是有源矩阵型的例子。本发明也可适用于无源矩阵型的显示单元。在此情况下，例如，条状的阳极7和条状的阴极13设置得相互相交，在相交点，红色发光器件5r，绿色发光器件5g或蓝色发光器件5b设置在插入了包含发光层9-3r，9-3g和9-3b的有机层部分9的区域中。
在上述的无源矩阵型的显示单元中，由于每个像素的驱动电路没有设置在衬底3侧上，即使显示单元设计成发出的光从衬底3侧提取的底端发射型，也能保持像素的开口比。
在这种底端发射型的显示单元中，位于衬底3上的阳极7形成为半反射镜，阴极13形成为反射镜。因此，谐振波长通过阳极7从衬底3侧提取。在此情况下，为衬底3，阳极7和阴极13选择具有合适光反射和透射特性的材料。而且，在底端发射型的情况下，上述实施例中从阳极7到阴极13的层叠顺序是可以颠倒的。
而且，根据本发明的另一个实施例，在有源矩阵型的显示单元中，上述实施例中从阳极7到阴极13的层叠顺序是可以颠倒的。在有源矩阵型的显示单元中，由于每个像素的驱动电路设置在衬底3侧，因此从像素的开口比增大的观点来看，将显示单元设计成发出的光从与衬底3相对的侧端提取的顶端发射型是有利的。在此情况下，适当地选择材料以使位于衬底3侧上的阴极13用作反射镜，位于光提取侧上的阳极7用作半反射镜。
而且，本发明还可适用于透射型的显示单元，它既可以是有源矩阵也可以是无源矩阵型，即，所发出的光能够从衬底3侧和相对的衬底侧进行提取。
在上述的每个实施例中，作为分别包括具有不同厚度的发光层9-3r，9-3g和9-3b的发光器件5r，5g和5b，已经描述了分别具有谐振结构的发光器件5r，5g和5b。在本发明中，只要发光层9-3r，9-3g和9-3b具有不同的厚度，该结构不局限于谐振结构。例如，即使在发光层9-3r，9-3g和9-3b中产生的光被反射一次从而在被提取前产生干涉的结构中，由于发光层9-3r，9-3g和9-3b具有不同的厚度，因此驱动电压就会产生变化。即使在具有这样结构的显示单元中，通过将降低电阻的有机材料依据厚度添加到发光层中，也可能使驱动电压达到同等水平。
在上述的每个实施例中，已经描述了发光器件的使用，其中谐振部分中的光距仅仅通过发光层进行调节。但是，本发明可广泛地适用于包括发光层具有不同厚度的发光器件的显示单元。例如，本发明适用于包括光距通过发光层的厚度和导电层的厚度一起进行调节的发光器件的显示单元，也能够获得同样的效果。
而且，本发明也适用于具有有机场致发光元件的显示设备，该有机场致发光元件包括具有层叠的发光层(发光单元)的有机层单元，如在日本未经审查的专利申请公开No.2003-272860中所揭示的那样，能够获得同样的效果。
实例
下面参考图2A至2H描述根据本发明一个实施例的例子和比较的例子。在每个例子和比较例子中，制造了构成全色显示单元的有机场致发光器件。下面还将描述评估结果。
例子1
构成显示单元的红色发光器件5r的制造过程如下。
步骤1：首先，在玻璃衬底3即制造器件的衬底上，APC(Ag-Pd-Cu)层，即银合金层，(厚度为120nm)形成为阳极(反射镜)7。然后，由氧化硅构成的绝缘膜15通过溅射形成大约2μm厚度以覆盖阳极7，该阳极7使用光刻暴露。作为空穴注入层9-1，m-MTDATA气相沉积在其上面，厚度为15nm。然后，作为空穴传输层9-2，α-NPD气相沉积在其上面，厚度为10nm。
步骤2：下面，制备传输衬底30r的过程如下。首先，在形成在玻璃衬底31上的光吸收层33上，通过将由BSN构成的占30％重量的红色发光客体材料混合到由α-NPD构成的基质材料中获得的发光材料层35r-1通过真空沉积形成为30nm厚度，由α-NPD构成的降阻层35r-2通过真空沉积在其上面形成为30nm厚度。在此情况下，发光材料层与降阻层的厚度比为50∶50。
步骤3：在步骤(2)中制备的传输衬底30r放置在制造器件的衬底3上以使沉积的有机层相互面对。因为绝缘膜15的厚度而在衬底之间保持大约为2μm的较小空间。在附图中，绝缘膜15的高度低于实际值。在此情况下，800nm波长的激光提供到传输衬底30r的后侧对应于制造衬底3的衬底3的红色像素区的位置。因此，红色传输层35r就从传输衬底30r进行热传输以形成红色发光层9-3r。激光的光斑大小为300μm×10μm。在垂直于长度方向的方向上执行激光扫描。能量密度为2.6E-3mJ/μm2。用于降低红色发光层9-3r中电阻的有机材料(α-NPD)的含量按体积来说占50％。
步骤4：在传输红色发光层9-3r后，形成电子传输层9-4。作为电子传输层9-4，8-羟基喹啉铝(Alq3)气相沉积大约20nm厚度。随后，作为电子注入层11，LiF气相沉积大约0.3nm厚度(气相沉积的速率为0.01nm/sec)。然后，作为阴极(半反射镜)，MgAg气相沉积10nm厚度。因此，获得红色发光器件5r。
比较例子1
红色发光器件的制造过程如例子1中一样，除了在步骤2中制备传输衬底30r外，仅发光材料层35r-1形成60nm厚度，不形成降阻层35r-2。
例子2
绿色发光器件5g的制造过程如例子1中一样，除了在步骤2中制备传输衬底30r外，改变发光材料层的材料以形成传输衬底30g。
即，在制备传输衬底30g时，在玻璃基底31上形成的光吸收层33上，通过将由香豆素6组成的绿色发光客体材料以5％的重量混合到由ADN组成的基质材料中获得的发光材料层35g-1通过真空沉积形成30nm厚度，由α-NPD构成的降阻层35g-2通过真空沉积形成在其上面，厚度为15nm。在此情况下，发光材料层35g-1与降阻层35g-2的厚度比为30：15。
随后，使用由此制备备的传输衬底，与例子1中的步骤3和4一样制造绿色发光器件5g。注意用于降低绿色发光层9-3g中电阻的有机材料(α-NPD)的含量按体积来说占33％。
比较例子2
绿色发光器件的制造过程如例子2中一样，除了在步骤2中制备传输衬底30g外，仅发光材料层35g-1形成45nm厚度，没有形成降阻层35g-2。
例子3
蓝色发光器件5b的制造过程如例子1中一样，除了在步骤2中制备传输衬底30r外，发光材料层的材料被改变了，在没有形成降阻层35g-2的情况下制备传输衬底30b。
即，在步骤2中制备传输衬底30b时，在玻璃基底31上形成的光吸收层33上，通过将由DPAVBi构成的蓝色发光客体材料以2.5％的重量混合到由ADN构成的基质材料中获得的发光材料层35b-1通过真空沉积形成20nm厚度。
随后，使用由此制备的传输衬底30b，与例子1中的步骤3和4一样制造蓝色发光器件5b。注意用于降低蓝色发光层9-3b中电阻的有机材料(α-NPD)的含量按体积来说占0％。
评估结果
就上述制造的各色有机场致发光器件来说，在存在施加的10mA/cm2的恒定电流密度的情况下，使用光谱辐射仪测量色度和发光效率。而且，在施加电流的条件下测量驱动电压，从而使用相同发光客体材料制造的器件发出相同亮度的光。而且，执行寿命测试以测量经过100小时后相对亮度的减小。其结果如下表1所示。
表1
Figure C200610137518D00191
Figure C200610137518D00201
当把例子1和2中制造的发光器件的评估结果和比较例1和2中制造的发光器件的评估结果分别进行比较时，表明例子1和2的发光器件与比较例子1和2的发光器件相比具有降低驱动电压的效果，同时基本上保持相同的发光效率和亮度的减少，其中在例子1和2的发光器件中，包括发光材料层和降阻层的传输层被热传输以形成发光层，该发光层是构成发光材料层和降阻层的材料的混合层。而且，表明例子1和2的发光器件分别与比较例子1和2的发光器件具有基本上相同的色度。
特别是，在比较例子1中制造的红色发光器件的评估结果与没有包括降阻层的比较例子1中制造的红色发光器件的评估结果时，表明通过使用合适量的降阻层形成传输层，在不改变形成的红色发光器件的发出颜色的情况下驱动电压能被适当地降低，亮度的减小小于比较例子中的亮度减小。
就红色发光器件来说，如例子1所示，基本上没有观察到由于使用了降阻层而引起的发光效率下降。就绿色发光器件来说，如例子2所示，观察到由于使用了降阻层而引起的发光效率轻微下降。产生这种现象的原因就在于与短波长发射，如蓝色或绿色光发射相比，初始低能对于红色光发射来说是足够的，通过加入降阻层对电阻的降低基本不产生影响。
就例子1，2和3的发光器件来说，由于降低发光层中电阻的有机材料的含量是根据降阻层的厚度进行适当地调节，(更具体地说，对于发射较长波长的器件含量较高)，尽管发光层的厚度随着各个色彩的发光层的发光波长而增加，但是驱动电压基本上处于相同的等级。
正如上述结果表明，通过允许发光层9-3r，9-3g和9-3b包含对应于其厚度的量的降低电阻的有机材料，即使发光器件5r，5g和5b中的发光层9-3r，9-3g和9-3b由于使用了谐振结构而具有显著不同的厚度，其驱动电压也会达到同等水平。因此，本发明能够减小全色显示单元中的功耗。
而且，可以确定在不降低色度和不降低发光效率或降低亮度的情况下能够获得这样的效果。
应该明白：本领域的技术人员根据设计要求和其它因素可对本发明作出不同的修改、组合、分组合和变换，这些变化和修改落在所附权利要求或其等效范围中。

Claims (7)

1、一种显示单元，包括多个有机场致发光器件，每个器件包括:
有机层部分，其至少包括相互叠加的空穴传输层和发光层，该空穴传输层包含空穴传输材料，该发光层包含有机材料；和
两个电极，夹置所述有机层部分，
其中各个有机场致发光器件的发光层具有不同的厚度；和
所述空穴传输材料和所述有机材料之间的最高被占用分子轨道(HOMO)能级的差值为0.3eV或更小。
2、如权利要求1所述的显示单元，其中向每个有机场致发光器件提供由光反射材料构成的反射镜和半反射镜以夹置空穴传输层和发光层，所述反射镜和半反射镜之间光距根据发光层的厚度进行调节以便形成谐振结构，在该谐振结构中从发光层发出的具有特定波长的光在反射镜和半反射镜之间进行谐振，并从半反射镜侧提取。
3、如权利要求2所述的显示单元，其中每个有机场致发光器件中的发光层发出蓝色、绿色或红色波长范围的光，且每个有机场致发光器件设计为使得蓝色、绿色或红色波长范围中光的提取达到最大化，反射镜和半反射镜之间的光距随着发出光的波长增加而增加。
4、如权利要求2所述的显示单元，其中所述反射镜和半反射镜用作电极。
5、如权利要求1所述的显示单元，其中在构成有机层部分的多层中，仅通过每个有机场致发光器件的构图而形成发光层，其它层设置为各个有机场致发光器件的共用层。
6、一种包括多个有机场致发光器件的显示单元的制造方法，每个器件包括:
有机层部分，它包括至少相互叠加的空穴传输层和发光层，该空穴传输层包含空穴传输材料，该发光层包含有机材料；和夹置有机层部分的两个电极，
其中各个有机场致发光器件的发光层具有不同的厚度；所述空穴传输材料和所述有机材料之间的最高被占用分子轨道(HOMO)能级的差值为0.3eV或更小，
该方法包括通过从传输衬底热传输传输层进行构图形成每个发光层的步骤，该传输层包含电荷传输基质材料和发光客体材料，
其中形成至少一些发光层的传输层包含预定数量的有机材料以及基质材料和客体材料。
7、如权利要求6所述的显示单元的制造方法，其中包含有机层的传输层具有这样的结构，其中包含基质材料和客体材料的发光材料层和包含有机材料的降阻层被叠加。
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