CN101047203A - 多色有机发光装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供在基板上设置多个有机EL元件的多色有机EL显示装置。多色有机发光装置包括基板；配置在该基板上的多个有机发光元件，包括第一发射色光的第一有机发光元件和与第一发射色光不同的第二发射色光的第二有机发光元件，其中，第一有机发光元件具有由第一材料构成的第一电极、至少包括发光层的有机化合物层、具有透光性的第二电极，从基板侧按上述顺序依次配置；和第二有机发光元件具有由与第一材料的反射率和相移不同的第二材料构成的第一电极、至少包括发光层的有机化合物层和第二电极，从基板侧按上述顺序依次配置。
Description
技术领域
本发明涉及通过在基板上配置多个有机发光元件(以下，有时简称为“发光元件”)而构成的多色有机发光装置(以下，有时称作“显示装置”)。
背景技术
近来，采用发光元件的显示装置已经引起人们的注意。该显示装置具有自发光、宽视角和低功耗的特性，并且还具有高的响应速度，从而对应高速画面显示。
这里，发光元件的一例在图1所示。采用具有形成在其上的第一电极的基板11。该元件具有在基板11上按顺序堆叠第一电极12、包括发光层的多个有机化合物层13和第二电极14的结构。另外，有机化合物层13具有发光层132以及根据情况作为功能层的在第一电极12上的第一功能层131(例如，空穴注入层或者空穴传输层)和在第二电极14上的第二功能层133(例如，电子注入层或者电子传输层)。
通过配置多个这种发光元件来构成显示装置。尤其是，可以通过配置多个发射色光彼此不同的发光元件来构成全色显示装置。
在日本专利申请公开No.2000-323277中披露的显示装置通过将有机化合物层的功能层的膜厚设置为适合用于每个发光元件的发射色光的值来使发光增强并取出(extract)光。
在日本专利申请公开No.2005-116516中披露的显示装置通过将透明阳极的厚度设置为适合用于要从每个发光元件取出的发射色光来使发光增强并取出光。
然而，在日本专利申请公开No.2000-323277的显示装置中，不仅必须改变发光层的膜厚，而且还必须改变用于每个具有不同发射色光的发光元件的诸如空穴传输层、电子传输层或者电子注入层等功能层的膜厚。因此，当采用金属掩模通过蒸镀来形成膜，掩模交换的频率提高，从而降低了生产性。采用这种方式，当采用金属掩模通过蒸镀形成膜时，希望需要分开涂层的除发光层以外的膜厚是彼此共同的。
采用日本专利申请公开No.2005-116516的显示装置，成膜工艺变得容易。然而，因为在各个发光元件上形成相同的发光层，所以存在必须采用发白光的发光层的限制。
发明内容
本发明提供一种多色有机发光装置，其制造方法相对容易并且效率很高。
为了解决上述背景技术提到的问题，本发明提供多色有机发光装置，包括基板；配置在该基板上的多个有机发光元件，包括第一发射色光的第一有机发光元件和不同于第一发射色光的第二发射色光的第二有机发光元件，
其中，第一有机发光元件具有由第一材料构成的第一电极、至少包括发光层的有机化合物层和具有透光性的第二电极，从基板侧以上述顺序依次配置，和
第二有机发光元件具有由反射率或相移不同于第一材料的第二材料构成的第一电极、至少包括发光层的有机化合物层和该第二电极，从基板侧以上述顺序依次配置。
根据本发明的多色有机发光装置，即使当各发光元件的发光层以外的功能层相同时，只通过改变第一电极的反射率或者相移，就能从每个发光元件高效率地取出所需的发射色光的光。
从以下参考附图对示例性实施方式的描述，发明的进一步特征将变得明显。
附图说明
图1是一般的有机发光元件的横截面图。
图2是本发明的其中配置有机发光元件的显示装置的横截面图。
图3是本发明的其中配置有机发光元件的另一显示装置的横截面图。
图4是表示在实施例和比较例中所采用的有机材料的图。
图5是表示在实施例和比较例中所采用的有机化合物层的组成的图。
具体实施方式
现在将参考实施方式来描述本发明，很容易理解本发明并不限于这些实施方式。
实施方式1
图2所示的多色有机发光装置是配置有不同发射色光的发光元件2G和2B的多色有机发光装置的一例。在基板21上，形成具有堆叠在基板21上的第一电极22G；由第一功能层231、发光层232G和第二功能层233组成的有机化合物层；以及第二电极24，并且由透明保护层25封装的有机发光元件2G。同样地形成具有堆叠在基板21上的第一电极22B；由第一功能层231、发光层232B和第二功能层233组成的有机化合物层；以及第二电极24，并且由透明保护层25封装的有机发光元件2B。附带地，通过在5×10-4Pa的真空下的真空蒸镀来形成本发明的有机化合物层。根据情况采用金属掩模来进行蒸镀并形成图案。至于各个有机化合物层，构建发光层232G和发光层232B，以便分别发出绿光和蓝光。
第一电极22G和22B在光反射的反射率或者相移方面彼此不同。一般来讲，第一电极22G和22B的反射率和相移的每一个取决于反射界面的材料的折射率n和消光系数k。这是因为当第一电极22G和22B的材料不同时，n和k的值也不同。
通过选择由有机发光元件2G和2B发出的光的波长来设置反射率。例如，根据有机发光元件2G的发光峰值的波长来设置有机发光元件2G的第一电极22G的反射率，和根据有机发光元件2B的发光峰值的波长来设置有机发光元件2B的第一电极22B的反射率。这里，由于存在于反射时在较短波长区域内的光在吸收、相位改变等方面更容易受影响的许多情况，优先选择具有最短波长的发光峰值波长。另外，希望第一电极22G和22B的反射率为高，特别是需要在从有机发光元件2G(2B)取出的光的波长区域中，在发光峰值点或该峰值周围的反射率为高。
作为第一电极22G和22B，可以采用Ag、Al、Au、Cr、Cu等金属层。例如，可以采用Ag用于发光元件2G的第一电极22G，而采用Al用于有机发光元件2B的第一电极22B。另外，当将发射红光的有机发光元件2R配置在稍后描述的基板21上时，可以采用在600nm波长或更长波长处的反射率为高而在小于600nm波长处的反射率为低的Au，用于有机发光元件2R的第一电极22R，这可以实现抑制从有机发光元件2R的外部入射的蓝光和绿光的反射的效果。
所述金属不限于以上几种，也可以采用将合适的反射率或者相移提供给各有机发光元件2G、2B(和2R)的其它金属或合金。另外，即使当采用相同的材料时，也存在由于在第一电极22G、22B(和22R)的表面形状或膜质量的不同而可以获得不同反射率或相移的情况。
每个第一电极22G和22B可以由光反射性金属层和透明电极层堆叠而构成。对于第一电极22G和22B，有必要将空穴或电子的载体注入有机化合物层。但是，当采用由金属层和透明电极层构成的第一电极时，即使在金属层没有载体注入特性的情况下，通过采用具有载体注入特性的透明电极层，可以将载体注入有机化合物层。例如，可以通过在Al金属膜或Ag金属膜上形成IZO膜作为透明导体膜而得到具有这种堆叠结构的第一电极。将在Al金属膜上提供IZO膜以制备第一电极的情况与在Ag金属膜上提供IZO膜以制备第一电极的情况进行比较，在480nm附近反射时具有大约0.15π的相位差。
用于每个有机发光元件2G和2B，在第一电极22G和22B上配置的功能层231的材料或膜厚可以不同。但是，当用于每个有机发光元件2G和2B的功能层231的材料或膜厚改变时，有必要在改变用于每个有机发光元件2G和2B的金属掩模的同时进行蒸镀，从而使制造工艺变得复杂。因此，希望各个有机发光元件2G和2B的功能层231是相同的。
同时，假设当发光层232G(232B)发射的光被第一电极22G(22B)反射时所产生的相移是Φ1弧度，并且假设从发光层232G(232B)的发光区域的中心到第一电极22G(22B)的光路是L1。另外，当假设想要取出的上述光的波长是λ时，通过具有满足由以下方程(a)表示的条件的光路L1而获得高效率：
2L1＝nλ+(Φ1/2π)λ(n是整数)……(a)。
其中，光路L1是传输光的介质的折射率与距离的乘积。
因此，通过分别采用对于不同发光峰值的有机发光元件2G和2B分别具有不同Φ1的合适的第一电极22G和22B，即使当功能层231具有相同的膜厚时，可以满足上述条件或者可以减少与最佳L1的偏差。另外，当发光层232G和232B的发光区域取决于发光层232G和232B的组成或掺杂浓度时，也可以适当地设置组成或者膜厚，从而满足上述方程(a)。
也可以将本发明应用到具有多个发光峰值的发白光的层的情况。通过对于各发光元件2G和2B设置具有不同Φ1的第一电极22G和22B，即使当用于有机发光元件2G和2B的功能层231和发白光的层分别相同时，也可以改变发光光谱的形状，从而从相同的发白光的层取出多种不同的颜色。另外，通过采用滤色器等，可以从相同的发光层取出具有高色纯度的蓝光和绿光。
当有机发光元件2G(2B)的第二电极24具有光反射性时，通过允许由发光层232G(232B)发出的光在第一电极22G(22B)和第二电极24之间的共振来作为共振部，可以获得高的效率和所需的色度。作为第二电极24，可以采用诸如Ag和Al的金属薄膜等具有高反射率的金属。另外，也可以将具有低于第二电极24的折射率的材料配置于第二电极24的外侧，从而利用在界面出现的反射。例如，当将氮气等气体配置于诸如ITO膜或者IZO膜等透明电极的上部时，在透明电极和气体之间的界面出现反射，从而可以使第二电极24具有光反射性。
当第二电极24具有光反射性时，假设当由发光层232G(232B)发出的光被第一电极22G(22B)和第二电极24反射时，产生的相移的总和是Φ2弧度，而且上述共振部的光路是L2。另外，当想要取出的上述光的波长由λ表示，可以通过设置满足由以下方程(b)表示的条件的光路L2来获得高效率：
2L2＝mλ+(Φ2/2π)λ(m是整数)……(b)。
一般来讲，在发光层232G(232B)的发光波长峰值附近设定λ是有效的。当设定光路L2以便满足上述方程(b)时，不仅可以改变各发光元件2G和2B的第一电极22G和22B的相移，也可以改变功能层231或者发光层232G和232B的膜厚。但是，当用于各有机发光元件2G和2B的有机化合物层的膜厚不同时，制造工艺变得更加复杂。因此，需要执行该制造工艺使各有机发光元件2G和2B的每个发光层232G和232B的膜厚满足上述方程(b)，并且希望发光层232G和232B以外的用于各个有机发光元件2G和2B的有机化合物层相同。
如上所述，根据本发明的显示装置，即使当发光层以外的用于各有机发光元件的功能层相同时，只要通过允许第一电极的反射率或相移彼此不同，就可以高效率从每个有机发光元件取出所需的发射色光。
实施方式2
顺便说一下，在实施方式1中，将发射绿光的有机发光元件2G和发射蓝光的有机发光元件2B设置在基板21上。但是，如图3所示，也可以提供通过进一步增加发射红光的有机发光元件2R和通过在基板上排列多个有机发光元件组而构成的全色显示装置，其中，每个有机发光元件组由有机红、绿和蓝发光元件2R、2G和2B构成。
在全色显示装置的情况下，与全国电视系统委员会(NTSC)标准相比的颜色再现范围成为确定图像质量的因素之一。当通过采用有机红、绿和蓝发光元件2R、2G和2B来执行全色显示时，作为发光元件2R，具有色度坐标(0.67，0.33)附近的发射色光的有机发光元件具有高色纯度并且优选用于全色显示。作为发光元件2G，具有色度坐标(0.21，0.71)附近的发射色光的有机发光元件具有高色纯度并且优选用于全色显示。作为发光元件2B，具有色度坐标(0.14，0.08)附近的发射色光的有机发光元件具有高色纯度并且优选用于全色显示。通过设置与需要的发射色光相应的L1和L2，可以改变发光波谱的形状以便调整发射色光，从而提供具有宽的颜色再现范围的显示装置。
在本发明中，尽管不特别限制形成第一电极与其不同的电极图案的方法，但是可以采用诸如采用照相平板印刷和蚀刻的方法或者采用在蒸镀/溅射期间使用金属掩模形成图案等常用的方法。
在本发明中，第二电极可以是通过溅射等形成的IZO膜、ITO膜等，并且可以通过诸如Ag等金属的蒸镀或溅射形成。当在第二电极上提供防潮层时，需要采用透明的、不渗透水/气的材料。例如，通过CVD或溅射可以形成氮化硅薄膜。
实施例
实施例1
如图2所示，制备多色有机发光装置，其中，在玻璃基板21上设置由第一电极22G和22B、第一功能层231、发光层232G和232B、第二功能层233、第二电极24和透明保护层25构成的有机发光元件2G和2B。
具体来讲，在玻璃基板21上形成厚度为100nm的Ag层和厚度为20nm的IZO膜，从而形成第一电极22G。类似地在玻璃基板21上形成厚度为100nm的Al层和厚度为20nm的IZO膜，从而形成第一电极22B。在第一电极22G(22B)上，通常将厚度为20nm的空穴传输层形成为发光元件2G和2B的第一功能层231。在有机发光元件2G的第一功能层231上形成厚度为30nm的发光层232G，并且在有机发光元件2B的第一功能层231上形成厚度为30nm的发光层232B。另外，通常将厚度为20nm的电子传输层形成为有机发光元件2G和2B的第二功能层233。作为第二电极24，通过溅射在其上形成作为透明电极的厚度为60nm的IZO膜。在第二电极24上通过CVD法形成厚度为6μm的作为透明保护层25的氮化硅膜。
当将电压施加到多色有机发光装置从而导致发光时，在这时的有机发光元件2B的色度是(0.14，0.11)，并且效率是2.0cd/A。另外，有机发光元件2G的色度是(0.29，0.63)，并且效率是9.7cd/A。
比较例1
除了形成厚度为100nm的Ag膜的第一电极22G和22B之外，通过与实施例1中相同的步骤来制造多色有机发光装置。当将电压施加到显示装置从而导致发光时，发光元件2G与实施例1中的发光元件具有相同的色度和效率。但是，有机发光元件2B的色度是(0.15，0.14)，并且效率是2.5cd/A，从而有机发光元件2B的色纯度降低。当用于有机发光元件2G和2B的第一电极和第一功能层分别相同时，在蓝光波长处或附近不满足上述方程(a)，并且有机发光元件2B的色纯度降低。
比较例2
除了第一功能层231的膜厚不是20nm而是10nm之外，通过以下与比较例1中相同的步骤来制造多色有机发光装置。当将电压施加到多色有机发光装置从而导致发光时，有机发光元件2B的色度是(0.14，0.11)，并且效率是2.1cd/A，其与实施例1的色度和效率是相同的。但是，有机发光元件2G的色度是(0.28，0.63)，并且效率是9.0cd/A，从而有机发光元件2G的效率降低。
如在实施例1和比较例1和2中所详细描述的，在第一电极22B具有Al层和第一电极22G具有Ag层的情况下，即使当第一功能层相同时，发光元件2G和2B都能满足方程(a)并能得到良好的色度和效率。
另一方面，在第一电极22G和22B的每一个都具有Ag层的情况下，当调整第一功能层231的厚度以便满足上述方程(a)的有机发光元件2B具有高的色纯度时，有机发光元件2G的效率降低。
实施例2
如图3所示，制备多色有机发光装置，其中，在玻璃基板21上设置由第一电极22R(22G、22B)、第一功能层231、发光层232R(232G、232B)、第二功能层233、第二电极24构成的有机发光元件2R、2G和2B。
具体来讲，在玻璃基板21上形成厚度为100nm的Ag层和厚度为20nm的IZO膜，从而形成每个第一电极22R和22G。类似地在玻璃基板21上形成厚度为100nm的Al层和厚度为20nm的IZO膜，从而形成第一电极22B。在第一电极22R(22G、22B)上，通常将厚度为20nm的空穴传输层形成为发光元件2R、2G和2B的第一功能层231。在有机发光元件2R的第一功能层231上形成厚度为70nm的发光层232R，在有机发光元件2G的第一功能层231上形成厚度为30nm的发光层232G，并且在有机发光元件2B的第一功能层231上形成厚度为20nm的发光层232B。另外，通常将厚度为50nm的电子传输层形成为有机发光元件2R、2G和2B的第二功能层233。作为第二电极24，通过溅射在其上形成作为透明电极的厚度为60nm的IZO膜。在第二电极24上不配置透明保护层而采用在氮气氛下用玻璃盖密封，从而第二电极24与氮气(未示出)形成接触。由于在第二电极24和氮气之间的界面具有相对较大的折射率差，在第二电极24和氮气之间的界面出现反射，因此第二电极24具有光反射性。当将电压施加到该显示装置从而导致发光时，这时有机发光元件2R的色度是(0.65，0.35)，并且效率是10.5cd/A。另外，有机发光元件2G的色度是(0.26，0.68)，并且效率是4.3cd/A。此外，有机发光元件2B的色度是(0.15，0.12)，并且效率是2.3cd/A。由于每个有机发光元件2R、2G和2B具有光学路径L1和L2，从而与发射色光相对应(几乎满足上述方程(a)和(b))，获得了良好色度的高效率。
比较例3
除了与实施例2的第一电极22G的情况相同，形成厚度为100nm的Ag层和厚度为20nm的IZO膜的第一电极22B之外，通过以下与实施例2中相同的步骤来制造多色有机发光装置。当将电压施加到显示装置从而导致发光时，发红光和绿光的元件的每一个都具有与实施例2相同的色度和效率。但是，有机发光元件2B的色度是(0.15，0.20)，并且效率是3.8cd/A，从而有机发光元件2B的色纯度降低。当第一电极和第一功能层分别相同时，不能得到与有机发光元件2B的发光相应的光路L1和L2(不满足上述方程(a)和(b))，蓝色的色纯度降低。
根据上述实施例和比较例，应该确认，本发明的显示装置与比较例的显示装置相比，能提供具有每种颜色的高色纯度的多色有机发光装置。
顺便说一下，在上述实施例和比较例中所使用的术语“效率”是指在亮度100cd/cm2测量的发光效率，和术语“色度”是指CIE色度坐标。另外，在实施例和比较例中所用的有机材料如图4所示，并且各个有机化合物层的组成如图5所示。另外，在实施例和比较例中所使用的IZO膜的折射率是大约1.9，有机化合物层的折射率是大约1.8，防潮层的折射率是大约2.0，和氮气的折射率是大约1.0。
尽管已经参考示例性实施方式描述了本发明，应该理解，本发明并不限于所公开的示例性实施方式。将以下权利要求的范围进行最大范围的解释，以便包含各种变更以及等同结构和功能。
Claims (8)
1.多色有机发光装置，包括：
基板；
配置在该基板上的多个有机发光元件，包括第一发射色光的第一有机发光元件和与第一发射色光不同的第二发射色光的第二有机发光元件，
其中，第一有机发光元件具有由第一材料构成的第一电极、至少包括发光层的有机化合物层、具有透光性的第二电极，从基板侧按上述顺序依次配置，和
第二有机发光元件具有由与第一材料的反射率和相移不同的第二材料构成的第一电极、至少包括发光层的有机化合物层、和第二电极，从基板侧按上述顺序依次配置。
2.根据权利要求1的多色有机发光装置，其中，第一有机发光元件的有机化合物层的厚度和第二有机发光元件的有机化合物层的厚度彼此相同。
3.根据权利要求1的多色有机发光装置，其中，在每个第一有机发光元件和第二有机发光元件中，调整在发光层的发光区域中心和第一电极的反射表面之间的光路L1和第一电极的相移Φ1，从而满足由发光层发出的光彼此增强的条件。
4.根据权利要求3的多色有机发光装置，其中，所述条件是：光路L1和相移Φ1满足方程1：
2L1＝nλ+(Φ1/2π)λ
其中，n是正整数，λ是要取出的光的波长。
5.根据权利要求1的多色有机发光装置，其中，第二电极是半透射性反射电极，以及
其中，在第一有机发光元件和第二有机发光元件的每一个中，调整在第一电极的反射面和第二电极的反射面之间的光路L2以及第一电极的相移和第二电极的相移之和Φ2，以便满足由发光层发射的光共振的条件。
6.根据权利要求5的多色有机发光装置，其中，该条件是光路L2和相移之和Φ2满足方程2：
2L2＝mλ+(Φ2/2π)λ
其中，m是正整数，λ是要取出的光的波长。
7.根据权利要求1的多色有机发光装置，其中，该多个有机发光元件包括第三有机发光元件，该第三有机发光元件发射不同于第一发射色光和第二发射色光的第三发射色光的光，以及
其中，第三有机发光元件具有由不同于第一材料和第二材料的反射率或相移的第三材料构成的第一电极、至少包括发光层的有机化合物层和第二电极。
8.根据权利要求7的多色有机发光装置，其中，该发光层以外的有机化合物层包括沿该第一有机发光元件、该第二有机发光元件和该第三有机发光元件伸展而连续形成的膜，以及
其中，该发光层以外的该有机化合物层的膜厚相同，与发射色光无关。
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