CN1761370A - 自发光显示装置及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明可防止长期使用时的色差而提高显示装置的显示质量，此时，不会有损基板的通用性，也不会使制造工序繁杂化。在将不同发光颜色的自发光元件并列或层叠配置，通过多种颜色的混色进行彩色显示的自发光显示装置中，对自发光元件(1C1)的发光功能层(12C1)和自发光元件(1C2)的发光功能层(12C3)进行C1’→C1和C2’→C2的向下调整，使得针对各发光颜色而不同的亮度衰减一致。
Description
技术领域
本发明涉及自发光显示装置及其制造方法。
背景技术
由于把有机EL元件等自发光元件作为显示要素的自发光显示装置能实现平板显示，并且与需要背光的液晶显示器相比，该自发光显示装置可进行低电耗且高亮度的显示，因而受到期待。
而且，在使用该自发光显示装置进行彩色(全色或多色)显示时，在一个显示单位(像素)上并列或层叠配置不同发光颜色的自发光元件，通过多种颜色的混色来进行彩色显示。一般在进行全色显示时，通过以合适的亮度对R(红)、G(绿)、B(蓝)3种颜色进行混色，可获得期望的色度，特别是通过使3种颜色均以大致相同等级的亮度发光，可获得白色。并且，不限于3种颜色，也能通过2种颜色的混色进行多色显示，在下述专利文献1中作了以下描述：用2种颜色的有机EL元件形成有机EL面板的像素，通过该2种颜色的混色，能显现CIExy色度图的白区域或者以(x，y)＝(0.31，0.316)为中心、半径为0.1的圆区域内的颜色。
在这种进行彩色显示的自发光显示装置中，存在的问题是，由于发光材料的特性等使得自发光元件针对每种颜色的寿命或亮度衰减程度不同，因而当在长期的累积时间内进行显示时，发生色差，不能获得期望的色度。特别是在画面的底层部分等显示白色的情况下，在长期使用时，存在着白色显示部分染上颜色的问题。
为了应对该问题，提出了下述专利文献2、3所述的现有技术。在下述专利文献2中公开了以下技术：通过使形成呈矩阵状排列的各种颜色的显示像素的EL元件的发光层的发光效率最佳的绿色发光区域的发光面积与其它的红色或蓝色发光区域的发光面积相比为最小，从而确保长期使用时的白平衡，在下述专利文献3中公开了以下技术：测定显示装置的亮灯时间，在控制部设置对显示装置的各种颜色的发光材料的亮度进行调整的亮度调整部，即使长时间使用，也不会发生色差。
[专利文献1]特开2004-103532号公报
[专利文献2]特开2001-290441号公报
[专利文献3]特开2003-195817号公报
然而，在专利文献2所述的现有技术中，存在的问题是，由于实际上针对各显示装置的产品型号，面板设计是不同的，因而每次都必须进行规定发光区域的发光面积的开口部的构图，制造工序繁杂，难以进行批量生产，并且还存在的问题是，由于根据成膜工序前的绝缘膜图形来形成前述开口部，因而成膜工序前的基板的通用性较差。并且，在专利文献3所述的现有技术中，存在的问题是，由于必须组装亮度调整部的电路等，因而导致产品的成本上升。
发明内容
本发明把应对该问题作为课题的一例。即，本发明的目的是，在将不同发光颜色的自发光元件并列或层叠配置，通过多种颜色的混色进行彩色显示的自发光显示装置中，防止长期使用时的色差以提高显示装置的显示质量，并且此时，不会有损于基板的通用性，不会使制造工序繁杂化，不会导致产品的成本上升等。
为了达到该目的，基于本发明的自发光显示装置及其制造方法至少具备基于以下各技术方案的构成。
一种自发光显示装置，将不同发光颜色的自发光元件并列或层叠配置，通过多种颜色的混色进行彩色显示，其特征在于，前述多种颜色内的至少一种发光颜色的前述自发光元件具有发光功能层，该发光功能层对电流亮度效率针对于驱动时间的下降比例进行向下调整，以便使因各发光颜色而不同的亮度衰减一致。
一种自发光显示装置的制造方法，该自发光显示装置将不同发光颜色的自发光元件并列或层叠配置，通过多种颜色的混色进行彩色显示，其特征在于，在前述多种颜色内的至少一种发光颜色的前述自发光元件的发光功能层的成膜中，将电流亮度效率针对于驱动时间的下降比例进行向下调整，以便使因各发光颜色而不同的亮度衰减一致。
附图说明
图1是示出根据本发明的实施方式的自发光显示装置的基本构成例的说明图。
图2是对本发明的实施方式进行说明的说明图(针对各发光颜色对自发光元件的亮度衰减特性进行了图形化)。
图3是示出根据本发明的实施方式的自发光显示装置的制造方法的说明图。
图4是对本发明的实施例进行说明的说明图(示出电流亮度效率相对驱动时间的变化(各元件的寿命)的曲线图)。
符号说明
1C1、1C2、1C3：自发光元件；10：基板；11：下部电极；12：层构造；12C1、12C2、12C3：发光功能层；13：上部电极。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1是示出根据本发明的实施方式的自发光显示装置的基本构成例的说明图。该自发光显示装置将不同的发光颜色的自发光元件1C1、1C2、1C3并列配置在基板10上，通过多种颜色的混色进行彩色显示。在图例中，示出通过C1色(例如红(R))、C2色(例如绿(G))、C3色(例如蓝(B))3种颜色的混色进行彩色显示，然而不限于此，也可以通过2种或4种颜色的混色进行彩色显示，并且，在图例中示出将各自发光元件1C1、1C2、1C3并列配置，然而不限于此，也可以将各自发光元件层叠配置。
各自发光元件1C1(1C2、1C3)的结构是在基板10上的一对电极(下部电极11和上部电极13)之间夹持包含发光功能层12C1(12C2、12C3)的层结构12来形成层叠结构，通过在下部电极11和上部电极13之间所施加的电压，从一个电极把空穴注入并输送到元件内，从另一电极把电子注入并输送到元件内，在包含发光层的发光功能层12C1(12C2、12C3)重新结合该空穴和电子以获得各种颜色的发光。此时，由于通过前述的重新结合而在下部电极11和上部电极13之间有电流流动，因而根据该电流得到各自发光元件的亮度。下部电极11和上部电极13的射出光的一侧由透明导电膜形成，把从下部电极11侧射出光的情况称为底部发光方式，把从上部电极13侧射出光的情况称为顶部发光方式。在设该自发光元件1C1(1C2、1C3)为低分子型有机EL元件的情况下，一般在一对电极间形成由空穴输送层、发光层、电子输送层等有机层构成的层结构。并且，该自发光元件1C1(1C2、1C3)如高分子型有机EL元件那样，有时也采用单层或多层层叠双极性材料的结构来形成。
在这种结构的自发光显示装置中，一般在不同发光颜色的自发光元件中，发生针对各发光颜色亮度衰减程度不同的现象。在使用有机EL元件形成RGB 3种颜色的自发光元件的情况下，一般公知的是，亮度衰减相对驱动时间的程度顺次为，B色最高，其次是R色和G色。因此，如果没有特别调整，则当长期使用所累积的驱动时间增大时，发生色差，例如发生虽然要显示白色却变成被染上颜色的状态的问题，然而在本发明的实施方式中，由于多种颜色内的至少一种发光颜色的自发光元件具有发光功能层，该发光功能层将电流亮度效率针对于驱动时间的下降比例进行向下调整，以便使针对各发光颜色而不同的亮度衰减一致，因而即使在长期使用时，也不会发生色差。
根据图2对此进行说明。图2是针对各发光颜色将自发光元件的亮度衰减特性进行了图形化的图。在自发光元件1C1、1C2、1C3不进行调整的情况下，如C1’(波纹线)、C2’(波纹线)、C3(实线)所示，电流亮度效率针对于驱动时间的下降比例存在差异。为了使其与下降比例最大的C3一致，对自发光元件1C1的发光功能层12C1和自发光元件1C2的发光功能层12C2进行C1’→C1和C2’→C2的向下调整，使得针对各发光颜色而不同的亮度衰减一致。在本发明的实施方式中，由于可在发光功能层12C1、12C2的成膜工序中进行该向下调整，因而不会对成膜前的基板的通用性产生影响，并且，也不会发生由控制部的变更等引起的成本上升。
根据图3对这种根据本发明的实施方式的自发光显示装置的制造方法的一例进行说明。形成自发光显示装置中的自发光元件时，首先是准备基板10(基板准备工序：Sa)，在该基板10上直接或介着其它的层形成下部电极11(下部电极形成工序：Sb)。然后，在该下部电极11上直接或介着其它的层进行C1颜色的发光功能层的成膜(C1颜色发光功能层成膜工序：Sc)，然后，在下部电极11上直接或介着其它的层进行C2颜色的发光功能层的成膜(C2颜色发光功能层成膜工序：Sd)，并且，在下部电极11上直接或介着其它的层进行C3颜色的发光功能层的成膜(C3颜色发光功能层成膜工序：Se)，然而在该成膜工序中，在C1颜色的发光功能层的成膜时进行前述向下调整T1(电流亮度效率针对于驱动时间的下降比例的向下调整)，并且同样，在C2颜色的发光功能层的成膜时也进行前述向下调整T2。当然，Sc、Sd、Se各工序的顺序不限于上面所述。然后，在这些发光功能层上直接或介着其它的层形成上部电极13。在设自发光元件为有机EL元件的情况下，可使用通过低分子有机材料的真空蒸镀来进行的成膜、通过高分子有机材料的喷墨所进行的涂敷或印刷而进行的成膜、使低分子有机材料预先在薄膜上成膜而利用激光的热转写转写到基板上的成膜等来执行前述成膜工序。
以下对前述向下调整的具体例进行说明。
[通过发光添加材料的浓度调整进行的向下调整]在设自发光元件为有机EL元件的情况下，可以通过对添加到发光功能层12C1、12C2的主材中的辅材(发光添加材料：掺杂剂)的浓度进行调整，进行前述向下调整。即，通过针对发光功能层12C1、12C2下调掺杂剂浓度，可进一步降低电流亮度效率针对于驱动时间的下降比例。并且，该电流亮度衰减不仅仅是降低掺杂剂浓度。即使进行浓度调整以设定成大于主-客(host-guest)系的发光功能层的掺杂剂浓度的最佳值，也能获得相同效果。通过对亮度衰减程度小的颜色的发光功能层12C1、12C2进行这种掺杂剂浓度调整，使得针对各发光颜色而不同的亮度衰减一致。作为该掺杂剂，可以是添加到发光层或电荷输送层的发光中心材料，也可以是电荷输送材料。
[通过添加使发光性能下降的杂质进行的向下调整]在设自发光元件为有机EL元件的情况下，可以通过把使发光性能下降的杂质添加到发光功能层12C1、12C2，进行前述向下调整。即，通过强行添加成为固有衰减因子的杂质，可进一步降低电流亮度效率针对于驱动时间的下降比例。通过对亮度衰减程度小的颜色的发光功能层12C1、12C2进行这种杂质添加，使得针对各发光颜色而不同的亮度衰减一致。
[通过发光功能层的膜厚调整或者层结构的设定进行的向下调整]在设自发光元件为有机EL元件的情况下，可以通过使发光功能层的膜厚或者层结构的设定偏移最佳值，进行前述向下调整。即，针对电流亮度效率高的自发光元件进行强行使利用反射干涉现象的射出效率下降的设定，实质上进一步降低电流亮度效率针对于驱动时间的下降比例。通过对亮度衰减程度小的颜色的发光功能层12C1、12C2进行该设定，使得针对各发光颜色而不同的亮度衰减一致。
采用根据本发明的实施方式的自发光显示装置及其制造方法，通过具备这样的特征，在将不同发光颜色的自发光元件并列或层叠配置，通过多种颜色的混色进行彩色显示的自发光显示装置中，获得以下优点：可防止长期使用时的色差而提高显示装置的显示质量，此时，不会有损于基板的通用性，也不会使制造工序繁杂化，并且不会导致产品的成本上升。
[实施例]
以下，以作为自发光元件的有机EL元件为例对本发明的实施例进行说明，然而本发明并不特别限定于该实施例。
在该实施例中，针对在具有R(红)、G(绿)、B(蓝)各种颜色的发光功能层的有机EL元件中，把各种颜色的发光亮度效率设定成最大的比较例，示出了如下2个示例：通过对添加到发光功能层中的发光添加材料(掺杂剂)的浓度进行调整，可进行前述向下调整的示例(实施例1)；以及除此之外通过对发光功能层的膜厚进行调整，来进行前述向下调整的示例(实施例2)。
[比较例]
在图1所示的结构中，有机EL元件具有如下结构：在玻璃制的基板10上形成由ITO形成的阳极作为下部电极11，在该下部电极11上形成由空穴注入层、空穴输送层、发光层、电子输送层以及电子注入层构成的层叠结构12，在该层叠结构12上形成由Al形成的阴极作为上部电极13(下述表1示出了层叠结构的材料和膜厚(括弧内表示膜厚))，把按如下所述制造的有机EL元件作为比较例。以下所述的掺杂剂之浓度为重量％(重量百分比)，但也可以表示为体积％(体积百分比)。
在形成有膜厚为110nm的由ITO形成的阳极的玻璃制的基板10上，在真空度为5.0×10-4Pa的各成膜室内通过真空蒸镀法使层叠结构12成膜。此时，首先在ITO上形成膜厚为30nm的酞菁铜(CuPc)膜作为空穴注入层，然后在空穴注入层上形成膜厚为50nm的α-NPD膜作为空穴输送层。
然后，在空穴输送层上使用分涂用蒸镀掩模使R发光层的成膜区域开口，通过使用不同蒸镀源对Alq3(主材料)和DCJTB(掺杂剂)进行共蒸镀，形成膜厚为40nm的R发光层膜。此时的DCJTB(掺杂剂)浓度是6.0％。然后，在空穴输送层上使用分涂用蒸镀掩模使G发光层的成膜区域开口，通过使用不同蒸镀源对Alq3(主材料)和香豆素6(掺杂剂)进行共蒸镀，形成膜厚为40nm的G发光层膜。此时的香豆素6(掺杂剂)浓度是0.2％。并且，在空穴输送层上使用分涂用蒸镀掩模使B发光层的成膜区域开口，通过使用不同蒸镀源对BH-140(主材料)和BD-052(掺杂剂)进行共蒸镀，形成膜厚为30nm的B发光层膜。此时的BD-052(掺杂剂)浓度是5.0％。这里，BH-140和BD-052都是出光兴产(株)制造的有机EL蓝色发光层材料的产品名称。
之后，使Alq3形成厚度为30nm的膜作为电子输送层，并且在电子输送层上使氟化锂(LiF)形成厚度为1nm的膜作为电子注入层。并且，最后在电子注入层上使铝(Al)形成厚度为200nm的膜作为阴极。
[表1]
表1：层叠结构材料和膜厚(括弧内数字单位nm)
| 层结构 | R(红) | G(绿) | B(蓝) |
| 电子注入层 | LiF(1) | ||
| 电子输送层 | Alq3(30) | ||
| 发光层 | Alq3+DCJTB(40) | Alq3+香豆素6(40) | BH-140+BD-052(30) |
| 空穴输送层 | α-NPD(50) | ||
| 空穴注入层 | CuPc(30) |
图4(a)的曲线示出了在恒定的驱动条件下对这种有机EL元件的RGB各元件进行恒流驱动的情况下的电流亮度效率相对驱动时间的变化(各元件的寿命)。这里，电流亮度效率的变化利用规定驱动时间时的发光亮度L与驱动开始时的发光亮度L0的比(L/L0)来表示。
在比较例中，从图4(a)的曲线可知，对于RGB各色元件，半衰期寿命(L/L0＝0.5的驱动时间)大不相同(B约为1700h，G约为2790h，R约为4900h)，对于RGB各色元件，随着驱动时间的流经，电流亮度效率变成B＜G＜R的关系。这样，即使在驱动开始时调整了白平衡，也会因长期驱动而发生色差。
[实施例1]
采用与前述比较例相同的材料和制造工序，使层叠结构12的各层的膜厚与比较例相同，形成将R发光层和G发光层的掺杂剂浓度按表2所示进行了改变的有机EL元件，表2示出了在恒定驱动条件下对该RGB各元件进行恒流驱动的情况下的半衰期寿命。
[表2]
表2：实施例1
| 颜色 | 膜厚[nm] | 浓度[％] | 半衰期寿命[h] | 比较例/实施例 |
| R | 40 | 0.1 | 3350 | |
| 0.3 | 3350 | |||
| 0.6 | 4900 | 比较例 | ||
| 1.5 | 3350 | |||
| 3.0 | 1550 | 实施例 | ||
| 6.0 | 650 | |||
| G | 40 | 0.2 | 2790 | 比较例 |
| 0.7 | 1490 | 实施例 | ||
| 1.5 | 1100 | |||
| 3.0 | 490 | |||
| B | 30 | 5.0 | 1610 | 比较例/实施例 |
从该表2可知，相对于比较例，通过把R发光层的掺杂剂浓度从0.6％变更为3.0％，将半衰期寿命从4900h向下调整为1550h，通过把G发光层的掺杂剂浓度从0.2％变更为0.7％，将半衰期寿命从2790h向下调整为1490h，从而可使RBG各色元件的半衰期寿命均保持为1500h左右。
图4(b)的曲线示出了如上述那样将掺杂剂浓度进行了向下调整的有机EL元件中的各色元件(R：膜厚40nm，掺杂剂浓度3.0％，G：膜厚40nm，掺杂剂浓度0.7％，B：膜厚30nm，掺杂剂浓度5.0％)的电流亮度效率相对驱动时间的变化(各元件的寿命)。这样，只要在驱动开始时调整白平衡，即使进行了长期驱动，也几乎不会发生各RGB的电流亮度效率的不同。因此，可解决因长期驱动而产生的色差的问题。
[实施例2]
采用与前述比较例相同的材料和制造工序，改变R发光层和G发光层的掺杂剂浓度和膜厚。这里，把R发光层的掺杂剂浓度调整为0.3％，并把G发光层的掺杂剂浓度调整为0.7％，使R发光层和G发光层的膜厚在10～40nm的范围内变化。表3示出了在恒定驱动条件下对该RGB各元件进行恒流驱动的情况下的半衰期寿命。
[表3]
表3：实施例2
| 颜色 | 膜厚[nm] | 浓度[％] | 半衰期寿命[h] | 比较例/实施例 |
| R | 10 | 0.3 | 1480 | 实施例 |
| 25 | 2620 | |||
| 40 | 3350 | |||
| 40 | 0.6 | 4900 | 比较例 | |
| G | 10 | 0.7 | 956 | |
| 25 | 1326 | |||
| 40 | 1490 | 实施例 | ||
| 40 | 0.2 | 2790 | 比较例 | |
| B | 30 | 5.0 | 1610 | 比较例/实施例 |
从该表3可知，相对于比较例，通过变更R发光层的掺杂剂浓度和膜厚，将半衰期寿命从4900h向下调整为1480h，通过变更G发光层的掺杂剂浓度，将半衰期寿命从2790h向下调整为1490h，从而可使RBG各色元件的半衰期寿命均保持为1500h左右。
图4(c)的曲线示出了如上述那样将掺杂剂浓度或膜厚进行了向下调整的有机EL元件中的各色元件(R：膜厚10nm，掺杂剂浓度0.3％，G：膜厚40nm，掺杂剂浓度0.7％，B：膜厚30nm，掺杂剂浓度5.0％)的电流亮度效率相对驱动时间的变化(各元件的寿命)。这样，只要在驱动开始时调整白平衡，即使进行了长期驱动，也几乎不会发生各RGB的电流亮度效率的不同。因此，可解决因长期驱动而产生的色差的问题。
Claims (10)
1.一种自发光显示装置，将不同发光颜色的自发光元件并列或层叠配置，通过多种颜色的混色进行彩色显示，其特征在于，
前述多种颜色内的至少一种发光颜色的前述自发光元件具有发光功能层，该发光功能层对电流亮度效率针对于驱动时间的下降比例进行向下调整，以便使因各发光颜色而不同的亮度衰减一致。
2.根据权利要求1所述的自发光显示装置，其特征在于，前述向下调整通过被添加到前述发光功能层的发光添加材料的浓度调整来进行。
3.根据权利要求1所述的自发光显示装置，其特征在于，前述向下调整通过把使发光性能下降的杂质添加到前述发光功能层来进行。
4.根据权利要求1所述的自发光显示装置，其特征在于，前述向下调整通过前述发光功能层的膜厚调整或者层结构的设定来进行。
5.根据权利要求1～4中的任何一项所述的自发光显示装置，其特征在于，前述自发光元件是在一对电极间夹持包含前述发光功能层的有机层而构成的有机EL元件。
6.一种自发光显示装置的制造方法，该自发光显示装置将不同发光颜色的自发光元件并列或层叠配置，通过多种颜色的混色进行彩色显示，其特征在于，
在前述多种颜色内的至少一种发光颜色的前述自发光元件的发光功能层的成膜过程中，对电流亮度效率针对于驱动时间的下降比例进行向下调整，以便使因各发光颜色而不同的亮度衰减一致。
7.根据权利要求6所述的自发光显示装置的制造方法，其特征在于，前述向下调整通过对被添加到前述发光功能层的发光添加材料的浓度调整来进行。
8.根据权利要求6所述的自发光显示装置的制造方法，其特征在于，前述向下调整通过把使发光性能下降的杂质添加到前述发光功能层来进行。
9.根据权利要求6所述的自发光显示装置的制造方法，其特征在于，前述向下调整通过前述发光功能层的膜厚调整或者层结构的设定来进行。
10.根据权利要求6～9中的任何一项所述的自发光显示装置的制造方法，其特征在于，前述自发光元件的形成包括：在基板上直接或通过其它的层形成下部电极的工序；使前述发光功能层在该下部电极上直接或通过其它的层成膜的工序；以及在该发光功能层上直接或通过其它的层形成上部电极的工序。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |