DE102009010646A1

DE102009010646A1 - Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-Elektrolumineszenzvorrichtung und organische Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung, die diese verwendet

Info

Publication number: DE102009010646A1
Application number: DE102009010646A
Authority: DE
Inventors: Yutaka Hino Terao
Original assignee: Fuji Electric Holdings Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2008-02-27
Filing date: 2009-02-26
Publication date: 2009-09-03
Also published as: KR101380869B1; US7863808B2; CN101521263A; US20090212696A1; KR20090092698A; JP2009205928A; TW200950579A

Abstract

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein organisches Farbumwandlungs-EL-Element, bei dem die Intensität von umgewandeltem Licht aus einer Farbumwandlungsschicht erhöht wird, und eine organische EL-Anzeigevorrichtung zur Verfügung zu stellen, bei der die Abhängigkeit des Betrachtungswinkels von dem Farbton gering ist und der Herstellungsprozess einfach ist. Ein Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Element umfasst mindestens: ein Elektrodenpaar; eine Funktionsschicht, die eine Lichtemissionsschicht hat und zwischen das Elektrodenpaar geschichtet ist; eine Farbumwandlungsschicht, die von der Lichtemissionsschicht emittiertes Licht absorbiert und Licht mit einer anderen Wellenlänge emittiert; und ein Lichtreflexionsschichten-Paar, wobei die Lichtemissionsschicht und die Farbumwandlungsschicht zwischen dem Lichtreflexionsschichten-Paar angeordnet sind, das Lichtreflexionsschichten-Paar aus einer nicht-transparenten Reflexionsschicht und einer halbtransparenten Reflexionsschicht gebildet wird und ein Abstand zwischen der nicht-transparenten Reflexionsschicht und der halbtransparenten Reflexionsschicht auf einen solchen optischen Abstand eingestellt ist, dass ein Mikrohohlraum entsteht, der die Intensität von Licht mit einer spezifischen Wellenlänge erhöht, das von der Farbumwandlungsschicht emittiert wird. Es wird auch eine organische EL-Anzeigevorrichtung beschrieben, die das Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Element verwendet.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beruht auf der am 27. Februar 2008 eingereichten Japanischen Patentanmeldung Nr. 2008-046826 , deren Inhalt hiermit im Rahmen dieser Anmeldung vollumfänglich durch Bezugnahme aufgenommen wird, und nimmt deren Priorität in Anspruch.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mehrfarben-Lichtemissions-Elektrolumineszenzvorrichtung. Eine erfindungsgemäße Mehrfarben-Lichtemissions-Elektrolumineszenzvorrichtung kann in Geräten wie Personal Computers, Textverarbeitungsgeräten, Fernsehgeräten, Faxgeräten, Tongeräten, Videogeräten, Fahrzeugnavigationsgeräten, elektronischen Rechenmaschinen, Telefonen, tragbaren Endgeräten und industriellen Instrumenten verwendet werden.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Wegen des Bedarfs an Diversität und Platzeinsparung bei Informationsgeräten sind umfangreiche Entwicklungsanstrengungen für Flachbildschirme im Gange, die einen niedrigeren Energieverbrauch und einen geringeren Platzbedarf als Kathodenstrahlröhren haben. Insbesondere steigen die Erwartungen an Elektrolumineszenz(EL)-Anzeigevorrichtungen wegen ihres Selbstemissionsvermögens und ihres hohen Auflösungsvermögens.
Zu den EL-Vorrichtungen sind zahlreiche Untersuchungen durchgeführt worden, die sich auf die Verbesserung der Lichtemissionseffizienz und Energie-Umwandlungseffizienz konzentrieren. Es ist bekannt, dass einer der Gründe für die Begrenzung der Lichtemissionseffizienz eines EL- Elements der Umstand ist, dass mehr als die Hälfte des in der Lichtemissionsschicht erzeugten Lichts in dem Element oder einem transparenten Substrat eingeschlossen ist (siehe zum Beispiel das Nicht-Patent-Dokument 1).
Zum Gewinnen des in dem Element oder dem transparenten Substrat eingeschlossenen Lichts zum Verbessern der Lichtemissionseffizienz ist eine Mikrohohlraum- oder Hohlraumresonator-Struktur bekannt (siehe zum Beispiel das Nicht-Patent-Dokument 2). Es ist eine organische EL-Vorrichtung vorgeschlagen worden, die dieses Prinzip verwendet (siehe zum Beispiel die Patentdokumente 1 und 2).
Die Verwendung der Hohlraumresonator-Struktur verleiht den in der Lichtemissionsschicht erzeugten Photonen eine Richtwirkung. Darüber hinaus wird die Energieverteilung der Photonen oder des Emissionsspektrums scharf, und die maximale Lichtintensität steigt auf ein Vielfaches bis ein mehreres Zehnfaches („Zigfaches”). Somit erzielt die Hohlraumresonator-Struktur die Wirkung, die Intensität des emittierten Lichts zu erhöhen, und verleiht dem in der Lichtemissionsschicht erhaltenen Licht monochromatische Eigenschaften.

Patent-Dokument 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Nr. H06-283271
Patent-Dokument 2: WO 94/7344
Patent-Dokument 3: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Nr. H03-152897
Patent-Dokument 4: Japanisches Patent Nr. 2838063
Patent-Dokument 5: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Nr. 2002-359076 und entsprechendes US-Patent Nr. 6,903,506
Patent-Dokument 6: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Nr. 2004-115441
Patent-Dokument 7: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Nr. 2003-212875
Patent-Dokument 8: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Nr. 2003-238516
Patent-Dokument 9: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Nr. 2003-081924
Patent-Dokument 10: WO 2003/048268
Nicht-Patent-Dokument 1: Advanced Materials, Bd. 6 (1994), S. 491
Nicht-Patent-Dokument 2: Applied Physics Letters, Bd. 64 (1994), S. 2486
Nicht-Patent-Dokument 3: Max Born, Emil Wolf: „Principles of Optics" („Grundlagen der Optik"), Zweite Auflage, 1964, Pergamon Press
Nicht-Patent-Dokument 4: O. S. Heavens: „Optical Properties of Thin Solid Films" („Optische Eigenschaften fester Dünnschichten"), 1991, Dover Publishing Inc.

Um dieses Hohlraumresonator-EL-Element für eine Farbanzeigevorrichtung zu verwenden, muss jedoch der optische Abstand zwischen einem Spiegelpaar, das den Resonator bildet, für jedes Pixel eingestellt werden, das der Farbe Rot, Blau oder Grün entspricht. Daher ist der Herstellungsprozess kompliziert. Es wäre möglich, Lichtemissionsschichten, die der roten, blauen und grünen Farbe entsprechen, für die Pixel der einzelnen Farben zu verwenden und die Dicken der Lichtemissionsschichten zum Einstellen des optischen Abstands zwischen den Spiegeln zu ändern. Jedoch ändern sich beispielsweise die Lichtemissionseffizienz und die Verschlechterungsrate von Farbe zu Farbe, wodurch sich die Ansteuereigenschaften zwischen Pixeln in starker Maße ändern. Es ist daher schwierig, eine vollkommene Anzeigevorrichtung herzustellen.
Es ist ein Verfahren zur Herstellung eines Mehrfarben-EL-Elements in einem einfacheren Herstellungsprozess als bei dem Verfahren vorgeschlagen worden, bei dem ein Mehrfarben-EL-Element unter Verwendung von Lichtemissionsschichten erhalten wird, die der roten (R), grünen (G) und blauen (B) Farbe für Teilpixel der einzelnen Farben entsprechen. Dieses Verfahren (Patent-Dokument 3), ein Fluoreszenzumwandlungsverfahren, verwendet Farbumwandlungsschichten, die Licht absorbieren, das von der Lichtemissionsschicht emittiert wird, und Licht mit einer anderen Wellenlänge emittieren. Beschrieben wird außerdem eine Technologie zum Kombinieren dieses Verfahrens mit dem Hohlraumresonator-EL-Element (Patent-Dokumente 4 und 5). Die 1(a) und 1(b) zeigen ein Beispiel für ein organisches Hohlraumresonator-EL- Element des Standes der Technik. Das organische Hohlraumresonator-EL-Element von 1(a) weist eine Farbumwandlungsschicht 540, eine Abflachungsschicht 560, eine halbtransparente Reflexionsschicht 552, eine transparente Elektrode 522, eine Funktionsschicht 530 mit einer Lichtemissionsschicht 532 und eine Reflexionselektrode 521 auf; alle Schichten sind auf einem transparenten Substrat 510 laminiert. 1(a) zeigt ein Beispiel für ein organisches Hohlraumresonator-EL-Element, das eine Funktionsschicht 530 hat, die aus einer Lochinjektions-/-transportschicht 531, einer Lichtemissionsschicht 532 und einer Elektroneninjektions-/-transportschicht 533 besteht. Ein Hohlraumresonator wird von der halbtransparenten Reflexionsschicht 552 und der Reflexionselektrode 521 gebildet, die auch als nicht-transparente Reflexionsschicht 551 fungiert. Eine effektive optische Weglänge 600 wird von der halbtransparenten Reflexionsschicht 552 und der Reflexionselektrode 521 (551) bestimmt und wird entsprechend der Wellenlänge des von der Lichtemissionsschicht 532 emittierten Lichts optimiert. Die Farbumwandlungsschicht 540 befindet sich außerhalb der Hohlraumresonator-Struktur.
Wie in 1(b) gezeigt ist, sendet zum Herstellen einer EL-Farbanzeigevorrichtung mit RGB-Teilpixeln unter Verwendung von Hohlraumresonator-Strukturen und Fluoreszenzumwandlungsschichten ein Teilpixel in der Farbe Blau (B) blaues Licht aus, das von dem Hohlraumresonator-EL-Element emittiert wird, und ein Teilpixel in der Farbe Grün (G) und ein Teilpixel in der Farbe Rot senden grünes bzw. rotes Licht aus, das mit einer Rot-Umwandlungsschicht 540R bzw. einer Grün-Umwandlungsschicht 540G erhalten wird, in denen die Wellenlänge des von dem Hohlraumresonator-EL-Element emittierten Lichts umgewandelt wird. Wie vorstehend dargelegt worden ist, zeigt das von dem Hohlraumresonator-EL-Element emittierte Licht, das ein Ausgangslicht blauer Farbe ist, eine relativ starke Richtwirkung. Hingegen hat das umgewandelte Licht, das von den Farbumwandlungsschichten 540R und 540G (rotes Ausgangslicht und grünes Ausgangslicht) ausgesendet wird, eine isotrope Strahlungsorientierung. Daher hängt der Farbton der Anzeigevorrichtung in 1(b) stark vom Betrachtungswinkel ab; zum Beispiel wird Weiß senkrecht zur Anzeigefläche in einer schrägen Richtung gelblich. Daher ist die Vorrichtung von 1(b) kaum für die praktische Anwendung geeignet.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist entwickelt worden, um diese Probleme zu lösen, die bei der praktischen Anwendung des Hohlraumresonator-EL-Elements und des Fluoreszenzumwandlungs verfahrens für eine Farbanzeigevorrichtung entstehen, und sie stellt eine Farbanzeigevorrichtung mit hoher Leuchtdichte, die Hochleistungs-EL-Elemente implementiert, unter Verwendung eines einfachen Herstellungsverfahrens zur Verfügung.
Ein Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Element gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung umfasst mindestens ein Elektrodenpaar; eine Funktionsschicht, die eine Lichtemissionsschicht hat und zwischen das Elektrodenpaar geschichtet ist; eine Farbumwandlungsschicht, die von der Lichtemissionsschicht emittiertes Licht absorbiert und Licht mit einer anderen Wellenlänge emittiert; und ein Lichtreflexionsschichten-Paar, wobei die Lichtemissionsschicht und die Farbumwandlungsschicht zwischen dem Lichtreflexionsschichten-Paar angeordnet sind, das Lichtreflexionsschichten-Paar aus einer nicht-transparenten Reflexionsschicht und einer halbtransparenten Reflexionsschicht besteht und ein Abstand zwischen der nicht-transparenten Reflexionsschicht und der halbtransparenten Reflexionsschicht auf einen solchen optischen Abstand eingestellt ist, dass ein Mikrohohlraum entsteht, der die Intensität von Licht mit einer spezifischen Wellenlänge erhöht, das von der Farbumwandlungsschicht emittiert wird.
Bei dieser Ausführungsform kann das Elektrodenpaar aus einer transparenten Elektrode und einer Lichtreflexionselektrode bestehen, und die Lichtreflexionselektrode dient auch als nichttransparente Reflexionsschicht. Die Lichtreflexionselektrode kann aus einem Metall bestehen oder kann eine Mehrschichtstruktur aus einem Metall und einer transparenten leitfähigen Schicht haben. Insbesondere kann das Metall aus der Gruppe der elementaren Metalle Al, Ag, Mg, Zn, Ta und aus Legierungen dieser elementaren Metalle gewählt sein. Oder das Metall zum Herstellen der Lichtreflexionselektrode kann eine Legierung sein, die aus mindestens einem Element aus der Gruppe Al, Ag, Mg, Zn und Ta und aus mindestens einem Element aus der Gruppe Li, Na, K, Rb, Cs und Ca besteht.
Eine Farbumwandlungsschicht kann bei dieser Ausführungsform zwischen der Lichtemissionsschicht und der halbtransparenten Reflexionsschicht angeordnet sein. Die Farbumwandlungsschicht besteht vorzugsweise aus nur einem oder mehreren Arten von organischen Farbstoffen.
Die halbtransparente Reflexionsschicht kann eine Metallschicht sein. Insbesondere kann die Metallschicht, die die halbtransparente Reflexionsschicht bildet, aus einem Metall aus der Gruppe Ag, Au, Cu, Mg und Li und einer Legierung bestehen, die hauptsächlich aus diesen Elementen besteht.
Bei dieser Ausführungsform sollte eine Brechungsindex-Differenz für einen Wellenlängenbereich von Licht, das von der Lichtemissionsschicht emittiert wird, maximal 0,35 an jeder Grenzfläche zwischen benachbarten Schichten betragen, die sich zwischen dem Lichtreflexionsschichten-Paar befinden.
Eine organische Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung umfasst: das Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Element, das von der ersten Ausführungsform definiert wird; und ein Hohlraumresonator-EL-Element, umfassend mindestens ein Elektrodenpaar, eine Funktionsschicht, die eine Lichtemissionsschicht hat und zwischen das Elektrodenpaar geschichtet ist, und ein Lichtreflexionsschichten-Paar, wobei die Lichtemissionsschicht zwischen dem Lichtreflexionsschichten-Paar angeordnet ist, und ein Abstand zwischen dem Lichtreflexionsschichten-Paar auf einen solchen optischen Abstand eingestellt ist, dass ein Mikrohohlraum entsteht, der die Intensität von Licht mit einer spezifischen Wellenlänge erhöht, das von der Lichtemissionsschicht emittiert wird, wobei ein Teilpixel in der Farbe Blau, ein Teilpixel in der Farbe Grün und ein Teilpixel in der Farbe Rot aus dem Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Element oder dem Hohlraumresonator-EL-Element aufgebaut sind.
Zum Beispiel kann das Teilpixel in der Farbe Blau aus dem Hohlraumresonator-EL-Element aufgebaut sein, und das Teilpixel in der Farbe Grün und das Teilpixel in der Farbe Rot können aus dem Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Element aufgebaut sein. Außerdem können das Teilpixel in der Farbe Blau und das Teilpixel in der Farbe Rot aus dem Hohlraumresonator-EL-Element aufgebaut sein, und das Teilpixel in der Farbe Grün kann aus dem Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Element aufgebaut sein. Darüber hinaus können das Teilpixel in der Farbe Blau und das Teilpixel in der Farbe Grün aus dem Hohlraumresonator-EL-Element aufgebaut sein, und das Teilpixel in der Farbe Rot kann aus dem Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Element aufgebaut sein.
Bei dem Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Element kann eine Elektrode des Elektrodenpaars eine transparente Elektrode sein, und die Farbumwandlungsschicht kann zwischen der transparenten Elektrode und der halbtransparenten Reflexionsschicht angeordnet sein.
Die organische EL-Anzeigevorrichtung dieser Ausführungsform kann weiterhin eine oder mehrere Farbumwandlungsschichten für eine oder mehrere Farben des Teilpixels in der Farbe Blau, des Teilpixels in der Farbe Grün oder des Teilpixels in der Farbe Rot an einer Lichtabstrahlenden Seite des Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Elements oder des Hohlraumresonator-EL-Elements in jedem Teilpixel aufweisen.
Bei dem organischen Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Element mit der vorstehend beschriebenen Struktur ist die Farbumwandlungsschicht zwischen einem Reflexionsschichtenpaar angeordnet, das eine Mikrohohlraum-Struktur bildet, und die optische Weglänge der Mikrohohlraum-Struktur ist so eingestellt, dass sie dem Resonanzzustand des von der Farbumwandlungsschicht emittierten Lichts mit einer spezifischen Wellenlänge entspricht, wodurch das umgewandelte Licht von der Farbumwandlungsschicht verstärkt wird. Wenn die Farbumwandlungsschicht aus nur einem oder mehreren Arten von organischen Farbstoffen besteht, kann insbesondere der Brechungsindex der Farbumwandlungsschicht so eingestellt werden, dass er fast genauso groß wie der Brechungsindex der Dünnschichtmaterialien ist, die das EL-Element bilden. Dadurch absorbiert die Farbumwandlungsschicht den größten Teil des von der Lichtemissionsschicht emittierten Lichts und führt eine Fluoreszenzumwandlung durch, wodurch das umgewandelte Licht von der Farbumwandlungsschicht weiter verstärkt wird.
Durch Kombinieren des Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Elements der Erfindung mit einem Hohlraumresonator-EL-Element zu einer Farbanzeigevorrichtung wird eine organische EL-Hochleistungsanzeigevorrichtung, die keine Betrachtungswinkel-Abhängigkeit des Farbtons zeigt, mittels eines einfachen Herstellungsprozesses bereitgestellt. Das ist darauf zurückzuführen, dass dem umgewandelten Licht, das von dem Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL- Element ausgestrahlt wird, von der vorhandenen Mikrohohlraum-Struktur eine Richtwirkung verliehen wird, und die Richtwirkung ungefähr der Richtwirkung des Lichts entspricht, das von dem Hohlraumresonator-EL-Element ausstrahlt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die 1(a) und 1(b) zeigen ein Hohlraumresonator-EL-Element und eine Anzeigevorrichtung, die das EL-Element des Standes der Technik verwendet, wobei 1(a) ein Hohlraumresonator-EL-Element zeigt und 1(b) eine Anzeigevorrichtung zeigt.
Die 2(a) und 2(b) zeigen Beispiele für Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Vorrichtungen gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung, wobei 2(a) ein Beispiel mit einer Reflexionselektrode mit einer Einschichtstruktur zeigt und 2(b) ein Beispiel mit einer Reflexionselektrode mit einer Mehrschichtstruktur aus einer Metallschicht und einer transparenten leitfähigen Schicht zeigt.
3 zeigt ein weiteres Beispiel für ein Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Element gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
4 zeigt ein weiteres Beispiel für ein Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Element gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
5 zeigt ein Beispiel für eine organische EL-Anzeigevorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung.
6 ist ein Diagramm, das Emissionsspektren von EL-Elementen aus Beispiel 1, Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 1 zeigt.
7 ist ein Diagramm, das ein Emissionsspektrum von dem EL-Element aus Beispiel 3 zeigt.
8 ist ein Diagramm, das Emissionsspektren von Teilpixeln für drei Farben der Anzeigevorrichtung von Beispiel 4 zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Element
Ein Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Element gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung hat eine Mikrohohlraum-Struktur, die aus einem Lichtreflexionsschichten-Paar mit einer Lichtemissionsschicht und einer Farbumwandlungsschicht gebildet wird. Die effektive optische Weglänge des Mikrohohlraums, die der Abstand zwischen dem Lichtreflexionsschichten-Paar ist, wird so eingestellt, dass eine spezifische Wellenlänge des von der Farbumwandlungsschicht emittierten Lichts verstärkt wird.
Insbesondere umfasst ein Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Element mindestens ein Elektrodenpaar; eine Funktionsschicht, die zwischen das Elektrodenpaar geschichtet ist und eine Lichtemissionsschicht hat; eine Farbumwandlungsschicht, die von der Lichtemissionsschicht emittiertes Licht absorbiert und Licht mit einer anderen Wellenlänge emittiert; und ein Lichtreflexionsschichten-Paar, wobei das Lichtreflexionsschichten-Paar aus einer nicht-transparenten Reflexionsschicht und einer halbtransparenten Reflexionsschicht besteht und die Lichtemissionsschicht und die Farbumwandlungsschicht zwischen dem Lichtreflexionsschichten-Paar angeordnet sind.
Die Formulierung „wird so eingestellt, dass eine spezifische Wellenlänge des von der Farbumwandlungsschicht emittierten Lichts verstärkt wird” bedeutet eine Bedingung zum Induzieren einer Resonanz und zum Verstärken des Lichts mit einer Wellenlänge λ_CCM, das von der Farbumwandlungsschicht senkrecht zu der Oberfläche des Elements emittiert wird, und bedeutet eine Bedingung zum Erfüllen der Ungleichung der Formel (1): 0.9 λCCM ≤ 4π Σnidi/(2mπ – δ) ≤ 1.1 λCCM (1) wobei Σ die Summierung über alle Schichten ist, die sich zwischen dem Lichtreflexionsschichten-Paar befinden; n_i und d_i einen Brechungsindex bzw. eine Dicke einer Schicht i darstellen, die sich zwischen dem Lichtreflexionsschichten-Paar befindet; δ eine Phasenverschiebung bei einer Lichtreflexion an dem Lichtreflexionsschichten-Paar darstellt und m eine ganze Zahl ist.
Die Phasenverschiebung δ bei einer Lichtreflexion ist die Summe einer Phasenverschiebung bei einer Reflexion an der halbtransparenten Reflexionsschicht und einer Phasenverschiebung bei einer Reflexion an der nicht-transparenten Reflexionsschicht. Die Phasenverschiebung δ kann nach einem bekannten Verfahren ermittelt werden, das in den Literaturquellen (z. B. den Nicht-Patent-Dokumenten 3 und 4) beschrieben ist.
Die Bedingung der Formel (1) unterstellt, dass die Brechungsindizes jeder Schicht in der Mikrohohlraum-Struktur (jeder Schicht zwischen dem Lichtreflexionsschichten-Paar) ungefähr gleichgroß sind, sodass keine Reflexion an den Grenzflächen dieser Schichten erfolgt, und dass die Reflexion von Licht nur an der halbtransparenten Reflexionsschicht und an der nicht-transparenten Reflexionsschicht auftritt. Bei der vorliegenden Erfindung werden jedoch Materialien der Schichten in der Mikrohohlraum-Struktur so gewählt, dass eine Differenz der Brechungsindizes von benachbarten Schichten in dem Wellenlängenbereich des von der Lichtemissionsschicht emittierten Lichts vorzugsweise maximal 0,35, bevorzugter maximal 0,25 an jeder Grenzfläche zwischen den Schichten in der Mikrohohlraum-Struktur beträgt. Daher ist die Annahme, dass keine Reflexion an den Grenzflächen zwischen den Schichten in der Mikrohohlraum-Struktur auftritt, hinreichend berechtigt, und die Bedingung der Formel (1) ist zum Ermitteln der Schichtdicken in der Mikrohohlraum-Struktur bei dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung hinreichend sinnvoll.
In dem Fall, dass die Reflexion an einer oder mehreren Grenzflächen in der Mikrohohlraum-Struktur nicht ignoriert werden kann, kann zum Ermitteln der Schichtdicken in der Mikrohohlraum-Struktur ein alternatives Verfahren verwendet werden, bei dem eine Bedingung für die Resonanz des Lichts mit der Wellenlänge λ_CCM theoretisch durch sequentielle Berechnung erhalten wird, die einen komplexen Brechungsindex jeder Schicht unter Berücksichtigung der Reflexion an der Grenzfläche verwendet.
Stattdessen werden die Schichtdicken einmal unter Verwendung der Formel (1) ermittelt, und dann werden verschiedene Elemente erzeugt, die eine Gesamtdicke von fast der Summe der ermittelten Dicken haben, wobei jedoch eine der Schichten eine Dicke hat, die beispielsweise um 10 nm geändert worden ist. Aus diesen Elementen kann eine Bedingung für die Dicken zum Verstärken der Wellenlänge λ_CCM ermittelt werden.
Die 2(a) und 2(b) zeigen ein Beispiel für eine Struktur eines Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Elements gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung. Das Element von 2(a) umfasst eine Reflexionselektrode 21, eine Funktionsschicht 30, eine transparente Elektrode 22, eine Farbumwandlungsschicht 40 und eine halbtransparente Reflexionsschicht 52, die auf einem Substrat 10 laminiert sind. Die Reflexionselektrode 21 und die transparente Elektrode 22 bilden ein Elektrodenpaar. Die Reflexionselektrode 21 dient auch als nicht-transparente Reflexionsschicht 51 und bildet zusammen mit der halbtransparenten Reflexionsschicht 52 ein Lichtreflexionsschichten-Paar. Das Beispiel von 2(a) hat eine Funktionsschicht 30, die aus einer Elektroneninjektions-/-transportschicht 31, einer Lichtemissionsschicht 32 und einer Lochinjektions-/-transportschicht 33 besteht.
Bei dem in 2(a) gezeigten Element umfasst ein Mikrohohlraum die Reflexionselektrode 21 und die halbtransparente Reflexionsschicht 52, die die effektive optische Weglänge 100 des Mikrohohlraums definieren. Die Gegenstände der Formel (1) bei diesem Element sind die Schichten, die die Funktionsschicht 30, die transparente Elektrode 22 und die Farbumwandlungsschicht 40 umfassen. Die Materialien und Dicken dieser Schichten werden so festgelegt, dass sie die Bedingung der Formel (1) erfüllen.
2(b) zeigt eine Abwandlung des Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Elements. Das Element von 2(b) ist dem Element von 2(a) ähnlich, mit der Ausnahme, dass die Reflexionselektrode 21 eine Mehrschichtstruktur aus einer Metallschicht 21a und einer transparenten leitfähigen Schicht 21b ist. Die Metallschicht 21a dient bei dieser Abwandlung als nicht-transparente Reflexionsschicht 51. Somit umfasst ein Mikrohohlraum die Metallschicht 21a und die halbtransparente Reflexionsschicht 52, die die effektive optische Weglänge 100 des Mikrohohlraums definieren. Die Gegenstände der Formel (1) bei diesem Element sind die Schichten, die die Funktionsschicht 30, die transparente Elektrode 22 und die Farbumwandlungsschicht 40 sowie die transparente leitfähige Schicht 21b umfassen. Die Materialien und Dicken dieser Schichten werden so festgelegt, dass sie die Formel (1) erfüllen. Die Vorzüge der Mehrsschichtstruktur der Reflexionselektrode 21, die aus der Metallschicht 21 und der transparenten leitfähigen Schicht 21b besteht, liegen darin, dass die optische Weglänge der Mikrohohlraum-Struktur mittels der transparenten leitfähigen Schicht 21b eingestellt werden kann und dass eine gute Lochinjektionsleistung gewährleistet werden kann, wenn die Funktionsschichten umgekehrt werden, sodass die Lochinjektions-/-transportschicht 33 an die Reflexionselektrode 21 angrenzt.
3 zeigt ein weiteres Beispiel für eine Struktur eines Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Elements gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung. Das Element von 3 umfasst eine Reflexionselektrode 21, eine Funktionsschicht 30 und eine halbtransparente Elektrode 23 auf, die auf einem Substrat 10 laminiert sind. Die Reflexionselektrode 21 und die halbtransparente Elektrode 23 bilden ein Elektrodenpaar. Die Reflexionselektrode 21 dient als nicht-transparente Reflexionsschicht 51, und die halbtransparente Elektrode 23 dient als halbtransparente Reflexionsschicht 52. Die Reflexionselektrode 21 und die halbtransparente Elektrode 23 bilden ein Lichtreflexionsschichten-Paar.
Das in 3 gezeigte Beispiel hat eine Funktionsschicht 30, die aus einer Elektroneninjektions-/-transportschicht 31, einer Lichtemissionsschicht 32, einer Lochinjektions-/-transportschicht 33 und einer Trägertransport-/Farbumwandlungsschicht 34 (40) besteht. In dem Beispiel von 3 hat die Trägertransport-/Farbumwandlungsschicht 34 (40) eine Lochtransporteigenschaft und ist in Kontakt mit der halbtransparenten Elektrode 23. Es ist aber auch eine Struktur möglich, bei der die Trägertransport-/Farbumwandlungsschicht 34 (40) eine Elektronentransporteigenschaft hat und in Kontakt mit der Reflexionselektrode 21 angeordnet ist.
Bei dem in 3 gezeigten Element bilden die Reflexionselektrode 21 und die halbtransparente Elektrode 23 einen Mikrohohlraum und definieren eine effektive optische Weglänge 100 des Mikrohohlraums. Die Gegenstände der Bedingung der Formel (1) bei diesem Element sind die Elektroneninjektions-/-transportschicht 31, die Lichtemissionsschicht 32, die Lochinjektions-/-transportschicht 33, die die Funktionsschicht 30 bilden, und die Trägertransport-/Farbumwandlungsschicht 34 (40). Die Materialien und Dicken dieser Schichten werden so festgelegt, dass sie die Formel (1) erfüllen. Die Reflexionselektrode 21 kann auch bei diesem Beispiel eine laminierte Struktur aus einer Metallschicht und einer transparenten leitfähigen Schicht sein. In diesem Fall wird die effektive optische Weglänge des Mikrohohlraums ähnlich wie bei der Struktur von 2(b) definiert.
4 zeigt ein weiteres Beispiel für eine Struktur eines Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Elements gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung. Das Element von 4 weist eine Reflexionselektrode 21, eine Funktionsschicht 30, eine transparente Elektrode 22 und eine halbtransparente Elektrode 52 auf, die auf einem Substrat 10 laminiert sind. Die Reflexionselektrode 21 und die transparente Elektrode 22 bilden ein Elektrodenpaar. Die Reflexionselektrode 21 dient auch als nicht-transparente Reflexionsschicht 51. Die Reflexionselektrode 21 und die halbtransparente Reflexionselektrode 52 bilden ein Lichtreflexionsschichten-Paar.
Das in 4 gezeigte Beispiel hat eine Funktionsschicht 30, die aus einer Elektroneninjektions-/-transportschicht 31, einer Lichtemissionsschicht 32, einer Lochinjektions-/-transportschicht 33 und einer Trägertransport-/Farbumwandlungsschicht 34 (40) besteht.
Bei dem in 4 gezeigten Element bilden die Reflexionselektrode 21 und die halbtransparente Reflexionselektrode 52 einen Mikrohohlraum und definieren eine effektive optische Weglänge 100 des Mikrohohlraums. Die Gegenstände der Bedingung der Formel (1) bei diesem Element sind die Schichten, die die Funktionsschicht 30 und die transparente Elektrode 22 bilden. Die Materialien und Dicken dieser Schichten werden so festgelegt, dass sie die Formel (1) erfüllen. Die Reflexionselektrode 21 kann auch in diesem Beispiel eine Mehrschichtstruktur aus einer Metallschicht und einer transparenten leitfähigen Schicht haben. In diesem Fall wird die effektive optische Weglänge des Mikrohohlraums ähnlich wie bei der Struktur von 2(b) definiert.
Bei den Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Elementen, die in den 2(a), 2(b), 3 und 4 gezeigt sind, wird die Lichtreflexionselektrode 21 als Kathode verwendet, und die transparente Elektrode 22 oder die halbtransparente Elektrode 23 wird als Anode verwendet. Bei dieser Ausführungsform ist es jedoch auch möglich, die Lichtreflexionselektrode 21 als Anode zu verwenden und die transparente Elektrode 22 oder die halbtransparente 23 als Kathode zu verwenden. In diesem Fall besteht die Funktionsschicht 30, von der Seite der Lichtreflexionselektrode 21 her, aus einer Lochinjektions-/-transportschicht 33, einer Lichtemissionsschicht 32 und einer Elektroneninjektions-/-transportschicht 31, und wenn vorhanden, einer Trägertransport-/Farbumwandlungsschicht 34.
Von den Schichten, die die Funktionsschicht 30 in dem Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Element bilden, das in den 2(a), 2(b), 3 und 4 gezeigt ist, können die Elektroneninjektions-/-transportschicht 31 und die Lochinjektions-/-transportschicht 33 optional vorgesehen sein. Die Elektroneninjektions-/-transportschicht 31 und die Lochinjektions-/-transportschicht 33 können jeweils eine einzelne Schicht oder eine aus mehreren Schichten bestehende Mehrschichtstruktur („laminated structure”) sein. Beispielsweise kann die Elektroneninjektions/-transportschicht 31 aus einer Elektroneninjektionsschicht und einer Elektronentransportschicht bestehen, und die Lochinjektions-/-transportschicht kann aus einer Lochinjektionsschicht und einer Lochtransportschicht bestehen.
Nachstehend werden die Komponenten der EL-Elemente näher beschrieben.
Substrat 10
Ein Substrat 10 der vorliegenden Erfindung kann unter Verwendung von Materialien hergestellt werden, die normalerweise für ein Substrat bei Flachbildschirmgeräten verwendet werden. Beispielsweise können Glas (nicht-alkalisches oder alkalisches) und Kunststoffe, wie etwa Polycarbonat, zum Herstellen des Substrats 10 verwendet werden. Licht wird von der Lichtemissionsschicht 32 in den in den 2(a), 2(b), 3 und 4 gezeigten organischen EL-Elementen emittiert, ohne dass es durch das Substrat geht, sodass das Substrat nicht unbedingt transparent sein muss. Daher kann das Substrat 10 unter Verwendung von lichtundurchlässigen Materialien, wie etwa Silicium oder Keramik, hergestellt werden. Es ist auch möglich, ein Siliciumsubstrat mit mehreren Schaltelementen (wie etwa Dünnschichttransistoren („TFTs”)) für das Substrat 10 zu verwenden.
Reflexionsschichten-Paar
Nicht-transparente Reflexionsschicht 51
Eine nicht-transparente Reflexionsschicht 51 in der Erfindung kann unter Verwendung eines Metalls, einer amorphen Legierung oder einer mikrokristallinen Legierung hergestellt werden, die ein hohes Reflexionsvermögen zeigen. Zu den Metallen mit einem hohen Reflexionsvermögen gehören Al, Ag, Mg, Ta, Zn, Mo, W, Ni und Cr. Zu den amorphen Legierungen mit einem hohen Reflexionsvermögen gehören NiP, NiB, CrP und CiB. Zu den mikrokristallinen Legierungen mit einem hohen Reflexionsvermögen gehören NiAl- und Ag-Legierungen. Die Dicke der nicht-transparenten Reflexionsschicht 51 wird unter Berücksichtigung des Flächenwiderstands, des Reflexionsvermögens und der Oberflächen-Ebenheit festgelegt und liegt in der Regel in dem Bereich von 50 bis 200 nm. Eine Schicht mit einer Dicke in diesem Bereich reflektiert ausreichend Licht von einer Lichtemissionsschicht 32 und umgewandeltes Licht von einer Farbumwandlungsschicht 40, wodurch sie die Wirkung eines Mikrohohlraums hat.
Halbtransparente Reflexionsschicht 52
Eine halbtransparente Reflexionsschicht 52 in der Erfindung wird unter Verwendung eines eindimensionalen photonischen Kristalls („photonic crystal”) hergestellt, wie etwa eines dielektrischen Mehrschichtfilms, der nur Licht in einem spezifischen Wellenlängenbereich durchlässt. Die Herstellung des eindimensionalen photonischen Kristalls erfordert jedoch einen komplizierten Prozess, der mehrere Abscheidungsschritte und eine exakte Kontrolle der Schichtdicke benötigt. Im Hinblick auf die Vereinfachung des Herstellungsprozesses wird für die halbtransparente Reflexionsschicht 52 in der Erfindung vorzugsweise eine dünne Metallschicht verwendet.
Ein metallisches Material zum Herstellen der halbtransparenten Reflexionsschicht 52 zeigt vorzugsweise eine geringe Absorption von sichtbarem Licht. Bevorzugte metallische Materialien in der Erfindung sind unter anderem Ag, Au, Cu, Li, Mg und Legierungen mit einem Hauptbestandteil dieser Metalle. Die Formulierung „Hauptbestandteil” bedeutet, dass 50 oder mehr Atom-% in der Legierung die Metalle der vorstehenden Aufzählung sind.
Die Dicke der halbtransparenten Reflexionsschicht 52 bei ihrer Herstellung mit einer dünnen Metallschicht ist ein wichtiger Faktor zum Ermitteln des Emissionsspektrums und der Lichtintensität eines Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Elements bei dieser Ausführungsform der Erfindung. Die Dicke der halbtransparenten Reflexionsschicht 52 wird vorzugsweise in dem Bereich von 5 nm bis 50 nm in Abhängigkeit von dem verwendeten metallischen Material und von dem erforderlichen Emissionsspektrum und der erforderlichen Lichtintensität eingestellt. Eine halbtransparente Reflexionsschicht 52, die eine Dicke in diesem Bereich hat, kann zwei entgegengesetzte Anforderungen gleichzeitig erfüllen: ein ausreichendes Reflexionsvermögen für das Licht von der Farbumwandlungsschicht zum Erzielen eines entsprechenden Mikrohohlraum-Effekts und eine ausreichende Durchlässigkeit für das umgewandelte Licht, das von der Farbumwandlungsschicht 40 emittiert wird, zur Vermeidung einer signifikanten Abschwächung des von dem Element ausgestrahlten Lichts.
Elektrodenpaar
Lichtreflexionselektrode 21
Eine Lichtreflexionselektrode 21 in der Erfindung kann wie die nicht-transparente Reflexionsschicht 51 unter Verwendung eines Metalls, einer amorphen Legierung oder einer mikrokristallinen Legierung hergestellt werden, die ein hohes Reflexionsvermögen haben. Eine Lichtreflexionselektrode 21, die aus diesen Materialien gebildet wird, hat eine Dicke vorzugsweise in dem Bereich von 50 bis 200 nm, um ein ausreichendes Reflexionsvermögen zu zeigen.
Eine Lichtreflexionselektrode 21 in der Erfindung kann auch eine Mehrschichtstruktur aus einer Metallschicht 21a, die aus den vorgenannten Metallen und Legierungen besteht, und einer transparenten leitfähigen Schicht 21b sein. In diesem Fall hat die Metallschicht 21a vorzugsweise eine Dicke in dem Bereich von 50 bis 200 nm, um ein ausreichendes Reflexionsvermögen zu zeigen. Die transparente leitfähige Schicht 21b kann unter Verwendung eines allgemein bekannten transparenten leitfähigen Oxids hergestellt werden, wie etwa ITO (Indium-Zinnoxid), IZO (Indium-Zinkoxid), IWO (Indium-Wolframoxid) oder AZO (aluminiumdotiertes Zinkoxid). Die transparente leitfähige Schicht 21b kann auch unter Verwendung eines Polymermaterials mit hoher Leitfähigkeit hergestellt werden, wie etwa Poly(3,4-ethylendioxythiophen):Poly(styrensulfonat) (PEDOT:PSS).
Es ist möglich, als die nicht-transparente Reflexionsschicht 51 die aus einem Metall oder einer Legierung hergestellte Lichtreflexionselektrode 21 oder die Metallschicht 21a in der Struktur Metallschicht/transparente leitfähige Schicht zu verwenden.
Transparente Elektrode 22
Eine transparente Elektrode 22 in der Erfindung kann unter Verwendung eines allgemein bekannten transparenten leitfähigen Oxids hergestellt werden, wie etwa ITO (Indium-Zinnoxid), IZO (Indium-Zinkoxid), IWO (Indium-Wolframoxid) oder AZO (Aluminium-dotiertes Zinkoxid). Die transparente Elektrode 22 kann auch unter Verwendung eines Polymermaterials mit hoher Leitfähigkeit hergestellt werden, wie etwa Poly(3,4-ethylendioxythiophen):Poly(styrensulfonat) (PEDOT:PSS).
Halbtransparente Elektrode 23
Eine halbtransparente Elektrode 23 in der Erfindung kann wie die halbtransparente Reflexionsschicht 52 unter Verwendung eines metallischen Materials hergestellt werden, das eine geringe Absorption von sichtbarem Licht zeigt. Geeignete metallische Materialien sind unter anderem Ag, Au, Cu, Li, Mg und Legierungen, die hauptsächlich aus diesen Metallen zusammengesetzt sind. Die halbtransparente Elektrode 23 hat eine Dicke in dem Bereich von 5 nm bis 50 nm in Abhängigkeit von dem verwendeten metallischen Material und von dem erforderlichen Emissionsspektrum und der erforderlichen Lichtintensität. Eine halbtransparente Elektrode 23, die eine Dicke in diesem Bereich hat, erfüllt zwei entgegengesetzte Anforderungen gleichzeitig: ein ausreichendes Reflexionsvermögen zum Erzielen einer Resonanz des umgewandelten Lichts, das von der Farbumwandlungsschicht 40 emittiert wird, und eine ausreichende Durchlässigkeit zur Vermeidung einer signifikanten Abschwächung des umgewandelten Lichts durch die halbtransparente Elektrode.
Funktionsschicht 30
Elektroneninjektions-transportschicht 31
Eine Elektroneninjektions-/-transportschicht 31 kann eine einzelne Schicht sein, die aus einem Material gebildet ist, das ein gutes Elektroneninjektionsvermögen von eine Kathode und ein hohes Elektronentransportvermögen zeigt. In der Regel sollte sie jedoch aus zwei getrennten Schichten gebildet sein, und zwar einer Elektroneninjektionsschicht zum Fördern der Elektroneninjektion von einer Kathode in die organische Schicht, und einer Elektronentransportschicht zum Transportieren von Elektronen zu der Lichtemissionsschicht 32. Eine Elektroneninjektions-/-transportschicht 31 mit dem zweischichtigen Aufbau nimmt vorzugsweise eine Struktur an, bei der die Elektroneninjektionsschicht in Kontakt mit der Kathode ist und die Elektronentransportschicht in Kontakt mit der Lichtemissionsschicht 32 ist.
Die Elektronentransportschicht kann unter Verwendung eines speziellen Materials hergestellt werden, das ausgewählt wird aus: Triazol-Derivaten, wie etwa 3-Phenyl-4-(1'-naphthyl)-5- phenyl-1,2,4-triazol (TAZ); Oxadiazol-Derivaten, wie etwa 1,3-bis[(4-t-Butylphenyl)-1,3,4-oxadiazol]phenylen (OXD-7), 2-[4-Biphenylyl)-5-(4-t-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazol (PBD) und 1,3,5-tris(4-t-Butylphenyl-1,3,4-oxadiazolyl)benzol (TPOB); Thiophen-Derivaten, wie etwa 5,5'-bis(Dimesitylboryl)-2,2'-bithiophen (BMB-2T) und 5,5'-bis(dimesitylboryl)-2,2':5',2'-Terthiophen (BMB-3T); Aluminiumkomplexen, wie etwa tris(8-Chinolinolato)aluminium (Alq₃); Phenanthrolin-Derivaten, wie etwa 4,7-Diphenyl-1,10-phenanthrolin (BPhen) und 2,9-Dimetyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthrolin (BCP); Silol-Derivaten, wie etwa 2,5-di-(3-Biphenyl)-1,1-dimethyl-3,4-diphenylsilacyclopentadien (PPSPP), 1,2-bis(1-Methyl-2,3,4,5-tetraphenylsilacyclopentadienyl)ethan (2PSP) und 2,5-bis-(2,2-Bipyridin-6-yl)-1,1-dimethyl-3,4-diphenylsilacyclopentadien (PyPySPyPy).
Die Elektroneninjektionsschicht kann hergestellt werden unter Verwendung von Alkalimetall-Chalkogeniden, wie etwa Li₂O, LiO, Na₂S, Na₂Se und NaO; Erdalkalimetall-Chalkogeniden, wie etwa CaO, BaO, SrO, BeO, BaS und CaSe; Alkalimetall-Halogeniden, wie etwa LiF, NaF, KF, CsF, LiCl, KCl und NaCl; Erdalkalimetall-Halogeniden, wie etwa CaF₂, BaF₂, SrF₂, MgF₂ und BeF₂; und Alkalimetallcarbonaten, wie etwa Cs₂CO₃. Eine Elektroneninjektionsschicht, die aus diesen Materialien gebildet ist, hat vorzugsweise eine Dicke in dem Bereich von 0,5 bis 1,0 nm.
Stattdessen kann die Elektroneninjektionsschicht auch aus einer dünnen Schicht (mit eine Dicke von 1,0 bis 5,0 nm) aus einem Alkalimetall, wie etwa Li, Na, K oder Cs, oder einem Erdalkalimetall, wie etwa Ca, Ba, Sr oder Mg, gebildet werden.
Alternativ kann die Elektroneninjektionsschicht zum Fördern der Elektroneninjektion aus der Kathode unter Verwendung einer der vorgenannten Elektronentransportschicht-Materialien hergestellt werden, die dotiert sind mit einem Material, ausgewählt aus den Alkalimetallen, wie etwa Li, Na, K und Cs; den Alkalimetallhalogeniden, wie etwa LiF, NaF, KF und CsF; und den Alkalimetallcarbonaten, wie etwa Cs₂CO₃.
Lichtemissionsschicht 32
Das Material für eine Lichtemissionsschicht 32 kann entsprechend dem gewünschten Farbton gewählt werden. Für eine effektive Lichtanregung und -emission in der Farbumwandlungsschicht 40 wird die Lichtemissionsschicht 32 vorzugsweise unter Verwendung eines Materials gebildet, das eine Lichtemission in den Farben Blau bis Blaugrün zeigt. Materialien, die Licht in den Farben Blau bis Blaugrün emittieren, sind unter anderem fluoreszierende optische Aufhellungsmittel, wie etwa Benzothiazol-, Benzoimidazol- und Benzoxazol-Verbindungen; Styrylbenzen-Verbindungen und aromatische Dimethylidyn-Verbindungen. Zu den bevorzugten speziellen Materialien zum Bilden der Lichtemissionsschicht 32 gehören 9,10-di(2-Naphthyl)anthracen (ADN), 4,4'-bis(2,2'-Diphenylvinyl)biphenyl (DPvBi), 2-Methyl-9,10-di(2-naphthyl)anthracen (MADN), 9,10-bis-(9,9-di(n-Propyl)fluoren-2-yl)anthracen (ADF) und 9-(2-Naphthyl)-10-(9,9-di(n-propyl)-fluoren-2-yl)anthracen (ANF).
Lochinjektions-/-transportschicht 33
Die Lochinjektions-/-transportschicht 33 kann eine Einschichtstruktur aus einem Material haben, das ein gutes Lochinjektionsvermögen von der Anode und ein hohes Lochtransportvermögen zeigt. In der Regel sollte die Lochinjektions-/-transportschicht jedoch durch Laminieren von zwei getrennten Schichten hergestellt werden, und zwar einer Lochinjektionsschicht zum Fördern der Lochinjektion von der Anode zu der organischen Schicht, und einer Lochtransportschicht zum Transportieren von Löchern in die Lichtemissionsschicht 32. Eine Lochinjektions-/-transportschicht 33 mit dem zweischichtigen Aufbau nimmt vorzugsweise eine Struktur an, bei der die Lochinjektionsschicht in Kontakt mit der Anode ist und die Lochtransportschicht in Kontakt mit der Lichtemissionsschicht 32 ist.
Die Materialien zum Herstellen der Lochinjektions-/-transportschicht 33 können ausgewählt werden aus Materialien mit einer partiellen Triarylamin-Struktur, Materialien mit einer partiellen Carbazol-Struktur und Materialien mit einer partiellen Oxadiazol-Struktur, die Lochtransportmaterialien sind, die häufig in organischen EL-Anordnungen zum Einsatz kommen. Zu geeigneten speziellen Materialien zum Herstellen einer Lochinjektions-/-transportschicht 33 gehören unter anderem N,N'-Diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamin (TPD), N,N,N',N'-tetrakis(4-Methoxyphenyl)-benzidin (MeO-TPD), 4,4'4''-tris{1-Naphthyl(phenyl)amino}triphenylamin (1-TNATA), 4,4'4'-tris{2-Naphthyl(phenyl)amino}triphenylamin (2-TNATA), 4,4'4''-tris(3-methylphenyl-phenylamino)triphenylamin (m-MTDATA), 4,4'-bis{N-(1-Naphthyl)-N-phenylamino}biphenyl (NPB), 2,2',7,7'-tetrakis(N,N-Diphenylamino)-9,9'-spiro-bifluoren (Spiro-TAD), N,N'-di(Biphenyl-4-yl)-N,N'-diphenyl-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamin (p-BPD), tri(o-Terphenyl-4-yl)amin (o-TTA), tri(p-Terphenyl-4-yl)amin (p-TTA), 1,3,5-tris[4-(3-Methylphenyl-phenylamino)phenyl]benzen (m-MTDAPB) und 4,4',4''-tris-9-Carbazolyltriphenylamin (TCTA).
Eine Lochinjektionsschicht kann aus einem der vorgenannten Lochtransportmaterialien hergestellt werden, in das ein Elektronenakzeptor dotiert wird (p-Dotierung). Geeignete Elektronenakzeptoren sind unter anderem organische Halbleiter, wie etwa Tetracyano-Chinodimethan-Derivate. Eines der typischen Tetracyano-Chinodimethan-Derivate ist 2,3,5,6-Tetrafluor-7,7,8,8-tetracyano-chinodimethan (F₄-TCNQ). Weitere geeignete Elektronenakzeptordotanden sind anorganische Halbleiter, wie etwa Molybdäntrioxid (MoO₃), Wolframtrioxid (WO₃) und Vanadiumpentoxid (V₂O₅).
Trägertransport-/Farbumwandlungsschicht 34
Eine Trägertransport-/Farbumwandlungsschicht 34 hat ein Elektroneninjektions-/-transport- oder Lochinjektions-/-transportvermögen und hat gleichzeitig eine Funktion zur Farbumwandlung. Die Trägertransport-/Farbumwandlungsschicht 34 hat eine Wirtssubstanz und eine oder mehrere Arten von Farbumwandlungs-Farbstoffen. Die Wirtssubstanz hat vorzugsweise ein Trägertransportvermögen und die Fähigkeit, Licht zu absorbieren, das von der Lichtemissionsschicht 32 emittiert wird, und Singulett-Excitonen zu erzeugen.
Geeignete Wirtssubstanzen für die Trägertransport-/Farbumwandlungsschicht 34, die ein Elektroneninjektions-/-transportvermögen haben, sind unter anderem Znsq₂ und Alq₃. Der Farbumwandlungs-Farbstoff ist entweder (a) ein Farbstoff, der Licht, das von der Lichtemissionsschicht emittiert wird (einfallendes Licht), direkt absorbiert, die Wellenlängen-Verteilung umwandelt und Licht mit einer anderen Wellenlängen-Verteilung (umgewandeltes Licht) emittiert, oder (b) ein Farbstoff, der Energie von Excitonen in der Wirtssubstanz, die Licht absorbiert hat, das von der Lichtemissionsschicht emittiert wurde, empfängt und Licht mit einer anderen Wellenlängen-Verteilung als der des Lichts emittiert, das von der Lichtemissionsschicht emittiert wird. Der in der Erfindung verwendete Farbumwandlungs-Farbstoff kann ein Farbstoff sein, der Licht in dem Farbbereich Blau bis Blaugrün absorbiert und Licht in den Farben Rot oder Grün emittiert. Geeignete Materialien für einen Farbumwandlungs-Farbstoff, der Licht in dem Farbbereich Blau bis Blaugrün absorbiert und Licht in der Farbe Rot emittiert, sind unter anderem Dicyanin-Farbstoffe, wie etwa 4-Dicyanomethylen-2-methyl-6-(p-dimethylaminostyryl)-4H-pyran (DCM-1, eine Substanz, die durch die später angegebene chemische Formel I dargestellt wird), DCM-2 (II) und DCJTB (III); Pyridin-Materialien, wie etwa 1-Ethyl-2-(4-(p-dimethylaminophenyl)-1,3-butadienyl)-pyridium-perchlorat (Pyridin 1); Xanthen-Materialien aus Rhodamin-Verbindungen; Oxadin-Materialien; Cumarin-Farbstoffe; Acridin-Farbstoffe und andere Materialien mit kondensiert aromatischen Ringen, wie etwa Diketopyrrolo[3,4-c]pyrrol-Derivate, Benzoimidazol-Verbindungen, die mit einem Analogon des Thiadiazol-Heterocyclus kondensiert sind, Verbindungen von Porphyrin-Derivaten, Chinacridon-Verbindungen und bis(Aminostyryl)naphthalen-Verbindungen.
Zu den Farbumwandlungs-Farbstoffen, die Licht in dem Farbbereich Blau bis Blaugrün absorbieren und Licht in der Farbe Grün emittieren, gehören zum Beispiel Cumarin-Farbstoffe, wie etwa 3-(2'-Benzthiazolyl)-7-diethylaminocumarin (Cumarin 6), 3-(2'-Benzimidazolyl)-7-diethylaminocumann (Cumarin 7), 3-(2'-N-Methylbenzimidazolyl)-7-diethylamino-cumarin (Cumarin 30) und 2,3,5,6-1H,4H-Tetrahydro-8-trifluormethylchinolidin(9,9a,1-gh)-cumarin (Cumarin 153); Basis-Gelb 51, das eine Art Cumarin-Farbstoff ist; und Naphthalimid-Farbstoffe, wie etwa Lösungsmittelgelb 11 und Lösungsmittelgelb 116 („solvent yellow 11 and solvent yellow 116”).
Wirtssubstanzen zur Verwendung in der Trägertransport-/Farbumwandlungsschicht 34, die ein Lochinjektions-/-transportvermögen haben, können aus den Lochtransportmaterialien Perylenverbindungen mit niedriger relativer Molekülmasse („low molecular weight”), wie etwa BAPP und BABP, und Perylenverbindungen mit hoher relativer Molekülmasse, wie etwa CzPP und CzBP, gewählt werden (Patent-Dokument 6). Weitere geeignete Wirtssubstanzen sind Fluoreszenzverbindungen mit Lochtransportvermögen, wie etwa azaaromatische Verbindungen mit einem Azafluoranthen-Skelett, das mit einer Arylaminogruppe verbunden ist (Patent-Dokument 7), kondensierte aromatische Verbindungen mit einem Fluoranthen-Skelett, das mit einer oder mehreren Aminogruppen verbunden ist (Patent-Dokument 8), aromatische Triphenylenverbindungen mit einer oder mehreren Aminogruppen (Patent-Dokument 9) und aromatische Perylenverbindungen mit einer oder mehreren Aminogruppen (Patent-Dokument 10). Die Farbumwandlungs-Farbstoffe in der Trägertransport-/Farbumwandlungsschicht, die ein Lochinjektions-/-transportvermögen zeigen, können dieselben Materialien wie die bereits genannten Materialien in der Trägertransport-/Farbumwandlungsschicht sein, die ein Elektroneninjektions-/-transportvermögen zeigen.
Farbumwandlungsschicht 40
Die Farbumwandlungsschicht 40 in der Erfindung wird durch Abscheiden mindestens eines Fluoreszenz-Farbstofftyps mit einem Trockenverfahren, wie etwa einem Aufdampfverfahren, oder einer Drucktechnik hergestellt, wie etwa Tintenstrahldruck oder Tiefdruck. Die Farbumwandlungsschicht 40 in der Erfindung hat eine Dicke von nicht mehr als 2000 nm (2 μm), vorzugsweise in dem Bereich von 100 bis 2000 nm, bevorzugter in dem Bereich von 100 bis 1000 nm.
Zu den geeigneten Fluoreszenz-Farbstoffen in der Erfindung gehören organische Fluoreszenz-Farbstoffe mit einer geringen relativen Molekülmasse, die Aluminiumchelat-Farbstoffe, wie etwa Alq₃; Cumarin-Farbstoffe, wie etwa 3-(2-Benzthiazolyl)-7-diethylaminocumarin (Cumarin 6), 3-(2-Benzimidazolyl)-7-diethylaminocumarin (Cumarin 7) und Cumarin 135; und Naphthalimid-Farbstoffe sein können, wie etwa Lösungsmittelgelb 43 und Lösungsmittelgelb 44. Zu den geeigneten Fluoreszenz-Farbstoffen gehören auch verschiedene Arten von Lichtemittierenden Polymer-Materialien, beispielhaft veranschaulicht durch Polyphenylen-, Polyarylen- und Polyfluoren-Verbindungen.
Bei einem anderen Verfahren wird eine Farbumwandlungsschicht aus einem Gemisch aus zwei Arten von Fluoreszenz-Farbstoffen hergestellt, und zwar einem Fluoreszenz-Farbstoff, der aus den vorgenannten Fluoreszenz-Farbstoffen ausgewählt wird, und einem zweiten Fluoreszenz-Farbstoff, der zu dem erstgenannten hinzugefügt wird. Bei dieser Zusammensetzung absorbiert der erstgenannte Fluoreszenz-Farbstoff, der aus den vorgenannten Fluoreszenz-Farbstoffen ausgewählt wird, Licht, das auf die Farbumwandlungsschicht 40 auffällt, vorzugsweise blaues bis blaugrünes Licht, das von einem organischen EL-Element emittiert wird, und überträgt die Energie des absorbierten Lichts auf den zweiten Fluoreszenz-Farbstoff, der wiederum Licht mit einer gewünschten Wellenlänge emittiert. Bevorzugte Fluoreszenz-Farbstoffe, die als der zweite Fluoreszenz-Farbstoff geeignet sind, sind unter anderem Chinacridon-Derivate, wie etwa Diethylchinacridon (DEQ); Cyanin-Farbstoffe, wie etwa DCM-1 (I), DCM-2 (II) und DCJTB (III); Xanthen-Farbstoffe, wie etwa Rhodamin B und Rhodamin 6G; Pyridin-Farbstoffe, wie etwa Pyridin 1; 4,4-Difluor-1,3,5,7-tetraphenyl-4-bora-3a,4a-diaza-s-indacen (IV); Lumogen F Rot; und Nil-Rot (V).
Chemische Formel 1:
Es ist wichtig, dass der zweite Fluoreszenz-Farbstoff keine Konzentrationslöschung verursacht, da der zweite Fluoreszenz-Farbstoff das Material ist, das das gewünschte Licht ausstrahlen soll, und eine Konzentrationslöschung zu einer Verringerung der Farbumwandlungseffizienz führt. Die obere Grenze der Konzentration des zweiten Fluoreszenz-Farbstoffs in der Farbumwandlungsschicht 40 in der Erfindung ändert sich in Abhängigkeit von dem verwendeten Material. Die bevorzugte Konzentration des zweiten Fluoreszenz-Farbstoffs in der Farbumwandlungsschicht 40 in der Erfindung ist nicht größer als 10 Mol-% und liegt vorzugsweise in dem Bereich von 0,01 bis 10 Mol-%, bevorzugter in dem Bereich von 0,1 bis 5 Mol-%, in Bezug auf die Gesamtanzahl von konstituierenden Molekülen in der Farbumwandlungsschicht 40. Durch Verwenden des zweiten Fluoreszenz-Farbstoffs mit einer Konzentration in diesem Bereich wird eine Konzentrationslöschung vermieden und es wird eine ausreichende Intensität des umgewandelten Lichts erhalten.
Die Zusammensetzung mit dem Zusatz des zweiten Fluoreszenz-Farbstoffs ist bei einer signifikanten Wellenlängen-Verschiebung, wie etwa einer Umwandlung von der Farbe Blau in die Farbe Rot, effektiv, da eine große Differenz zwischen der maximalen Wellenlänge des absorbierten einfallenden Lichts und der maximalen Wellenlänge des durch Farbumwandlung emittierten Lichts erhalten werden kann. Darüber hinaus wird, da die Funktionen getrennt sind, der Bereich für die Auswahl der Fluoreszenz-Farbstoffe erweitert.
Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine organische EL-Anzeigevorrichtung. Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist die organische EL-Anzeigevorrichtung ein oder mehrere Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Elemente nach der ersten Ausführungsform der Erfindung und ein oder mehrere Hohlraumresonator-EL-Elemente auf, umfassend mindestens ein Elektrodenpaar; eine Funktionsschicht, die eine Lichtemissionsschicht hat und zwischen das Elektrodenpaar geschichtet ist; und ein Lichtreflexionsschichten-Paar, wobei die Lichtemissionsschicht zwischen dem Lichtreflexionsschichten-Paar angeordnet ist, und ein Abstand zwischen dem Lichtreflexionsschichten-Paar auf einen optischen Abstand eingestellt ist, bei dem ein Mikrohohlraum entsteht, der die Intensität von Licht mit einer spezifischen Wellenlänge erhöht, das von der Lichtemissionsschicht emittiert wird, wobei jedes der Teilpixel in den Farben Blau, Grün und Rot aus dem Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Element oder dem Hohlraumresonator-EL-Element gebildet wird.
Ein Hohlraumresonator-EL-Element in der Erfindung kann die gleiche Struktur wie das bei der ersten Ausführungsform angegebene Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Element haben, mit der Ausnahme, dass das Hohlraumresonator-EL-Element keine Schicht aufweist, die eine Farbumwandlung durchführt (keine Farbumwandlungsschicht oder Trägertransport-/Farbumwandlungsschicht), und dass der Abstand zwischen dem Lichtreflexionsschichten-Paar auf einen optischen Abstand eingestellt ist, der die Intensität des von der Lichtemissionsschicht emittierten Lichts mit einer spezifischen Wellenlänge erhöht.
5 zeigt ein Beispiel für eine organische EL-Anzeigevorrichtung nach der zweiten Ausführungsform der Erfindung. Die in 5 gezeigte organische EL-Anzeigevorrichtung umfasst Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Elemente, die die in 2 gezeigte Struktur für Teilpixel in den Farben Rot und Grün haben, und ein organisches Hohlraumresonator-EL-Element für ein Teilpixel in der Farbe Blau. Die Dicken einer roten Farbumwandlungsschicht 40R und einer grünen Farbumwandlungsschicht 40G sind entsprechend so eingestellt, dass sie einen Abstand 100R bzw. einen Abstand 100G definieren, der für das Teilpixel in der Farbe Rot bzw. Grün zwischen einer halbtransparenten Reflexionsschicht 52, die die gesamte Anzeigefläche bedeckt, und entsprechenden Reflexionselektroden 21 eingestellt ist, die als nicht-transparente Reflexionsschicht 51 fungieren. Bei dem Teilpixel in der Farbe Blau ist ein Abstand 100B zwischen der halbtransparenten Reflexionsschicht 52, die auf der transparenten Elektrode 22 ausgebildet ist, und der Reflexionselektrode 21 auf einen solchen optischen Abstand eingestellt, dass die Intensität des blauen Lichts erhöht wird, das von der Lichtemissionsschicht 32 emittiert wird. Bei den Teilpixeln in den Farben Grün und Rot sind hingegen die Abstände 100G und 100R zwischen der halbtransparenten Reflexionsschicht 52, die auf den Farbumwandlungsschichten 40G bzw. 40R ausgebildet ist, und den Reflexionselektroden 21 auf einen solchen optischen Abstand eingestellt, dass die Intensität des grünen und des roten Lichts erhöht wird, das von den Farbumwandlungsschichten 40G bzw. 40R emittiert wird.
Bei dieser Ausführungsform ist es vorteilhaft, das Elektrodenpaar 21, 22 und eine Funktionsschicht 30 für das organische Hohlraumresonator-EL-Element und das organische Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Element gemeinsam zu verwenden, wie in 5 gezeigt ist. Diese Struktur gestattet passive und aktive Matrixansteuergestaltungen wie bei normalen organischen EL-Anzeigevorrichtungen.
Außerdem ist es bei dieser Ausführungsform vorteilhaft, die Farbumwandlungsschichten 40 (G, R) der organischen Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Elemente zwischen der transparenten Elektrode 22, die eine Elektrode des Elektrodenpaars ist, und der halbtransparenten Reflexionsschicht 52 auszubilden. Diese Gestaltung erleichtert die Herstellung der Farbumwandlungsschicht 40 (G, R) entsprechend der jeweiligen Farbe und gestattet es, durch entsprechendes Einstellen der Dicke der Farbumwandlungsschicht 40 (G, R) den Abstand zwischen dem Reflexionsschichten-Paar auf den gewünschten optischen Abstand einzustellen.
Bei einer organischen EL-Anzeigevorrichtung nach dieser Ausführungsform der Erfindung können auf der Lichtausstrahlungsseite des Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Elements und des Hohlraumresonator-EL-Elements optional ein oder mehrere Farbfilter vorgesehen werden, die Licht in einem spezifischen Wellenlängenbereich durchlassen. Beispielsweise können Farbfilter für die Farben Blau, Grün und Rot auf der Lichtausstrahlungsseite (auf der Seite der halbtransparenten Reflexionsschicht 52 in der Struktur von 5) des Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Elements oder des Hohlraumresonator-EL-Elements für Teilpixel in den Farben Blau, Grün und Rot vorgesehen werden. Durch Vorsehen eines Farbfilters wird die Farbreinheit des von jedem Pixel ausgestrahlten Lichts verbessert, wodurch eine Anzeige hoher Qualität erzielt wird. Die Farbfilterschicht kann unter Verwendung eines handelsüblichen Farbfiltermaterials für Flachbildschirmgeräte hergestellt werden. Die Farbfilterschicht kann durch direktes Abscheiden auf die halbtransparente Reflexionsschicht 52 oder über eine Passivierungsschicht hergestellt werden, die aus einem anorganischen Oxid, wie etwa SiO_x, AlO_x, TiO_x, TaO_x oder ZnO_x, einem anorganischen Nitrid wie SiN_x oder einem anorganischen Oxinitrid wie SiN_xO_y bestehen kann. Alternativ kann ein Farbfilter, das eine Farbfilterschicht auf einem anderen transparenten Substrat als dem Substrat 10 hat, an der Lichtausstrahlungsseite der organischen EL-Anzeigevorrichtung durch Kleben befestigt werden und kann gegenüber dem entsprechenden Teilpixel angeordnet werden.
In dem Beispiel von 5 wird ein Teilpixel in der Farbe Blau aus einem organischen Hohlraumresonator-EL-Element gebildet, und Teilpixel in den Farben Rot und Grün werden aus organischen Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Elementen gebildet. Eine organische EL-Anzeigevorrichtung dieser Ausführungsform der Erfindung kann so gestaltet sein, dass beispielsweise das Teilpixel in der Farbe Blau und das Teilpixel in der Farbe Rot aus einem Hohlraumresonator-EL-Element gebildet werden und das Teilpixel in der Farbe Grün aus einem Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Element gebildet wird. Oder das Teilpixel in der Farbe Blau und das Teilpixel in der Farbe Grün werden aus einem Hohlraumresonator-EL-Element gebildet, und das Teilpixel in der Farbe Rot wird aus einem Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Element gebildet.
Wenn mehrere Teilpixeltypen aus organischen Hohlraumresonator-EL-Elementen gebildet werden, kann hierbei das organische Hohlraumresonator-EL-Element mit einer transparenten Schicht (in den Figuren nicht dargestellt) zum Einstellen der effektiven optischen Weglänge zwischen dem Reflexionsschichten-Paar versehen werden. Wenn beispielsweise das Teilpixel in der Farbe Blau und das Teilpixel in der Farbe Rot jeweils aus organischen Hohlraumresonator-EL-Elementen gebildet werden, sind entweder das organische Hohlraumresonator-EL-Element für das Teilpixel in der Farbe Blau oder das organische Hohlraumresonator-EL-Element für das Teilpixel in der Farbe Rot oder beide mit einer transparenten Schicht zum Einstellen des optischen Abstands zwischen dem oder den Reflexionsschichten-Paar(en) versehen. Geeignete Materialien zum Herstellen der transparenten Schicht sind unter anderem anorganische Oxide, wie etwa SiO_x, AlO_x, TiO_x, TaO_x oder ZnO_x, anorganische Nitride wie SiN_x oder anorganische Oxinitride wie SiN_xO_y. Die transparente Schicht kann mittels eines auf dem Fachgebiet bekannten geeigneten Verfahrens hergestellt werden, unter anderem mittels eines Zerstäubungsverfahren („sputtering”), eines CVD-Verfahrens und eines Vakuumbedampfungsverfahrens. Die transparente Schicht kann beispielsweise zwischen einer Elektrode (vorzugsweise einer transparenten Elektrode) und einer halbtransparenten Reflexionsschicht (das heißt, an der Position der Farbumwandlungsschicht 40 in der Struktur von 5) angeordnet werden.
Mehrere Arten von Teilpixeln können ohne die transparente Schicht und stattdessen unter Verwendung eines organischen Multimodus-Hohlraumresonator-EL-Elements hergestellt werden, das die Intensität des emittierten Lichts in den Wellenlängenbereichen der Farben Blau und Rot erhöht. Die optische Weglänge des organischen Hohlraumresonator-EL-Elements mit dieser Gestaltung kann mittels der Dicken der Funktionsschicht 30 und der transparenten Elektrode 22 eingestellt werden.
Wie vorstehend dargelegt worden ist, ermöglicht die Verwendung einer Mikrohohlraum-Struktur in jedem Teilpixel eine organische EL-Anzeigevorrichtung, die keine Betrachtungswinkel-abhängige Farbtonschwankung und nur eine geringe Betrachtungswinkel-Abhängigkeit zeigt. Das ist darauf zurückzuführen, dass im Gegensatz zu der Anzeigevorrichtung mit der in 1(b) gezeigten herkömmlichen Struktur, bei der das Licht von den Farbumwandlungsschichten isotrop ausgestrahlt wird, bei der in 5 gezeigten Anzeigevorrichtung der Erfindung das von den Farbumwandlungsschichten ausgestrahlte Licht in dem roten und dem grünen Teilpixel eine Richtwirkung aufgrund der Mikrohohlräume wie bei dem blauen Teilpixel zeigt.
Beispiele
Beispiel 1: Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Element, das Licht in der Farbe Rot ausstrahlt
Es wurde ein Substrat aus Corning 1737-Glas mit den Abmessungen Länge 50 mm, Breite 50 mm und Dicke 0,7 mm hergestellt, dieses wurde mit Alkali-Reinigungsmittel gereinigt und dann gründlich mit entionisiertem Wasser abgespült. Auf das gereinigte Substrat wurde eine Silberlegierung (ACP-TR, ein Erzeugnis von Furuya Metal Co., Ltd.) durch Gleichstrom-Magnetron-Sputtern zu einer Silberlegierungsschicht mit einer Dicke von 100 nm abgeschieden. Die Silberlegierungsschicht wurde mit einer Schicht aus Fotoresist (TFR-1250, ein Erzeugnis von Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) in einer Dicke von 1,3 μm schleuderbeschichtet und in einem staubfreien Ofen 15 min bei 80°C getrocknet. Die Fotoresistschicht wurde mittels einer Hochdruck-Quecksilberdampflampe durch eine Fotomaske mit einem Streifenmuster mit einer Breite von 2 mm mit ultraviolettem Licht belichtet. Durch Entwickeln mit einem Entwickler (NMD-3, ein Erzeugnis von Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) wurde auf der Silberlegierungs-Dünnschicht eine Fotoresist-Struktur mit einer Breite von 2 mm erzeugt. Nach dem Ätzen mit einem Ätzmittel für Silber (SEA2, ein Erzeugnis von Kanto Chemical Inc.) wurde die Fotoresist-Struktur unter Verwendung eines Ablösungsmittels (Stripper 106, ein Erzeugnis von Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) abgelöst, um eine Metallschicht herzustellen, die aus Streifen mit einer Linienbreite von 2 mm gebildet war. Auf der Metallschicht wurde ein transparenter leitfähiger Film aus Indium-Zinkoxid (IZO) in einer Dicke von 100 nm durch Gleichstrom-Magnetron-Sputtern abgeschieden, und die transparente leitfähige Schicht wurde wie bei der Silberlegierungs-Dünnschicht mit dem fotolithografischen Verfahren zu einer transparenten leitfähigen Schicht strukturiert, die aus Streifen gebildet wurde, die mit der Struktur der leitfähigen Schicht übereinstimmten. Auf diese Weise wurde eine Reflexionselektrode erhalten. Das IZO wurde mit Oxalsäure geätzt. Das Substrat mit der darauf ausgebildeten Reflexionselektrode wurde in einer mit einer Niederdruck-Quecksilberdampflampe ausgestatteten UV/O₃-Reinigungsvorrichtung 10 min bei Raumtemperatur behandelt.
Nach der Reinigungsbehandlung wurde das Substrat in einen Vakuum-Thermoverdampfer gegeben, um organische EL-Schichten herzustellen. In dem Prozess des Herstellens der organischen EL-Schichten wurde der Druck in der Vakuumkammer auf unter 1 × 10^–4 Pa heruntergepumpt. Zunächst wurden Alq₃ und metallisches Lithium mit einem Molverhältnis von 1:1 gemeinsam verdampft, um eine Elektroneninjektionsschicht mit einer Schichtdicke von 20 nm herzustellen. Dann wurde Alq₃ abgeschieden, um eine Elektronentransportschicht mit einer Dicke von 10 nm herzustellen. Dann wurde die Wirtssubstanz ADN gemeinsam mit dem Lichtemissionsdotanden 4,4'-bis(2-(4-(N,N-Diphenylamino)phenyl)vinyl)biphenyl (DPAVBi) verdampft, um eine Lichtemissionsschicht mit einer Dicke von 30 nm herzustellen. Die Abscheidungsgeschwindigkeit von ADN betrug 1 Å/s, und die von DPAVBi betrug 0,03 Å/s. Dann wurde NPB abgeschieden, um eine Lochtransportschicht mit einer Dicke von 20 nm herzustellen. Schließlich wurden 2-TNATA und F₄-TCNQ mit einer solchen Abscheidungsgeschwindigkeit gemeinsam verdampft, dass ein Schichtdickenverhältnis von 2-TNATA zu F₄-TCNQ von 100:2 entstand, um eine Lochinjektionsschicht mit einer Schichtdicke von 30 nm zu erhalten.
Das Substrat mit der darauf ausgebildeten organischen EL-Schicht wurde ohne Unterbrechung des Vakuums zu einer Gegentarget-Zerstäubungsvorrichtung gebracht, und IZO wurde auf der Lochinjektionsschicht zu einer transparenten Elektrode mit einer Schichtdicke von 50 nm abgeschieden. Die in dem Zerstäubungsprozess verwendete Metallmaske hatte eine Streifenstruktur mit einer Breite von 1 mm unter Berücksichtigung der Unschärfe der Struktur durch die seitliche Streuung der zerstäubten Teilchen. Die erhaltene transparente Elektrode bestand aus mehreren Streifen von Elektrodenelementen mit einer Breite von 2 mm, die senkrecht zu der Reflexionselektrode verliefen.
Das Substrat mit der darauf ausgebildeten transparenten Elektrode wurde ohne Unterbrechung des Vakuums erneut in den Vakuum-Thermoverdampfer überführt. Auf der transparenten Elektrode wurden Alq₃ und DCM-2 mit einer solchen Abscheidungsgeschwindigkeit gemeinsam verdampft, dass ein Dickenverhältnis von Alq₃ zu DCM-2 von 100:3 entstand, um eine Farbumwandlungsschicht mit einer Dicke von 320 nm zu erhalten. Anschließend wurde Silber auf der Farbumwandlungsschicht zu einer halbtransparenten Reflexionsschicht mit einer Dicke von 10 nm abgeschieden.
Dann wurde das Substrat mit der darauf ausgebildeten halbtransparenten Reflexionsschicht unter Verwendung eines geschlossenen Transportbehälters, in dem eine Umgebung mit einem Feuchtegehalt und einer Sauerstoffkonzentration von weniger als jeweils 10 ppm aufrechterhalten wurde, in eine Plasma-unterstützte Chemische-Aufdampfungs-Vorrichtung (PECVD-Vorrichtung) überführt. Auf der halbtransparenten Reflexionsschicht wurde mit dem PECVD-Verfahren SiN abgeschieden, um eine Kapselungsschicht mit einer Schichtdicke von 1 μm herzustellen.
Schließlich wurde ein Dichtungsglassubstrat (OA-10, ein Erzeugnis von Nippon Electric Glass Co., Ltd.) mit den Abmessungen Länge 41 mm, Breite 41 mm und Dicke 1,1 mm hergestellt, und auf die gesamte Oberfläche wurde ein hitzehärtbarer Epoxidharzklebstoff aufgebracht. Das Substrat mit dem Klebstoff wurde auf die Kapselungsschicht geklebt, um den organischen EL-Lichtemissionsteil abzudichten. Auf diese Weise wurde ein Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Element für die Emission von rotem Licht erhalten. Bei der Struktur von Beispiel 1 war die Grenzfläche, die die größte Brechungsindex-Differenz in der Mikrohohlraum-Struktur zeigte, die Grenzfläche zwischen der Elektroneninjektionsschicht (Lithium-dotiertes Alq₃, Brechungsindex 1,73 bei 610 nm) und der transparenten leitfähigen Schicht (IZO, Brechungsindex 2,01 bei 610 nm), wobei die Brechungsindex-Differenz 0,28 betrug.
Beispiel 2: Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Element zur Emission von Licht in der Farbe Rot
Ein Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Element zur Emission von Licht in der Farbe Rot wurde nach dem gleichen Verfahren wie im Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass die Dicke der Farbumwandlungsschicht auf 330 nm geändert wurde und die Dicke der halbtransparenten Reflexionsschicht auf 20 nm geändert wurde.
Vergleichsbeispiel 1: Farbumwandlungs-EL-Element zur Emission von Licht in der Farbe Rot
Ein Farbumwandlungs-EL-Element zur Emission von Licht in der Farbe Rot wurde nach dem gleichen Verfahren wie im Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass keine halbtransparente Reflexionsschicht hergestellt wurde.

6 zeigt Emissionsspektren der Elemente, die in den Beispielen 1 und 2 und dem Vergleichsbeispiel 1 hergestellt wurden. Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse der Beurteilung der Farbart und -sättigung („chromaticity”), der Stromausbeute (bei einer Stromdichte von 10 mA/cm²) und des Leuchtdichteverhältnisses (relative Werte zu denen des Elements von Vergleichsbeispiel 1) der Elemente. Wie aus 6 hervorgeht, ist die maximale Intensität des EL-Spektrums der Beispiele 1 und 2 viel höher als die des Vergleichsbeispiels 1. Das heißt, die Leuchtdichte-Effizienz der Beispiele 1 und 2, die eine Mikrohohlraum-Struktur hatten, war um einen Faktor 1,7 bzw. 1,4 besser als bei dem Vergleichsbeispiel 1. Tabelle 1: Beurteilung der Elemente der Beispiele 1 und 2 und des Vergleichsbeispiels 1

	Farbart und -sättigung (CIE-xy-Koordinate		Stromausbeute (cd/A)	Leuchtdichteverhältnis
	x	y	Stromausbeute (cd/A)	Leuchtdichteverhältnis
Beispiel 1	0,656	0,344	3,7	1,7
Beispiel 2	0,661	0,339	3,0	1,4
Vergleichsbsp. 1	0,660	0,340	2,2	1

Beispiel 3: Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Element zur Emission von Licht in der Farbe Grün
Ein Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Element zur Emission von Licht in der Farbe Grün wurde nach dem gleichen Verfahren wie im Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass eine Farbumwandlungsschicht durch Abscheiden nur von Alq₃ hergestellt wurde und die Dicke der Farbumwandlungsschicht auf 230 nm geändert wurde. 7 zeigt ein Emissionsspektrum des erhaltenen Elements. Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse der Beurteilung der Farbart und -sättigung und der elektrischen Stromausbeute (bei einer Stromdichte von 10 mA/cm²). Die Ergebnisse von 7 und Tabelle 2 zeigen, dass die Einführung einer Mikrohohlraum-Struktur in der vorliegenden Erfindung grünes Licht mit einer hervorragenden Farbreinheit auch bei Verwendung von Alq₃ ergibt, das ein breites Emissionsspektrum für einen grünen Farbumwandlungs-Farbstoff zeigt. Bei der Mikrohohlraum-Struktur in diesem Beispiel 3 war die Grenzfläche, die die größte Brechungsindex-Differenz zeigte, ebenfalls die Grenzfläche zwischen der Elektroneninjektionsschicht (Lithium-dotiertes Alq₃, Brechungsindex 1,73 bei 530 nm) und der transparenten leitfähigen Schicht (IZO, Brechungsindex 2,06 bei 530 nm). Die Brechungsindex-Differenz betrug 0,33. Tabelle 2: Beurteilung des Elements des Beispiels 3

Farbart und -sättigung (CIE-xy-Koordinate Stromausbeute (cd/A)

x y

Beispiel 3 0,213 0,667 8,4
Beispiel 4: Organische-EL-Anzeigevorrichtung
Dieses Beispiel 4 stellt eine Organische-EL-Anzeigevorrichtung mit dem in 5 gezeigten schematischen Querschnitt bereit.
Es wurde ein Substrat 10, und zwar ein Substrat aus nicht-alkalischem Glas (Eagle 2000, ein Erzeugnis von Corning Inc.) mit den Abmessungen Länge 50 mm, Breite 50 mm und Dicke 0,7 mm, hergestellt, das mehrere Schaltelemente (TFTs; Dünnschichttransistoren, nicht dargestellt) hatte, die auf der Substrat-Oberfläche zum Steuern von Teilpixeln angeordnet waren. Die TFT-Elemente wurden unter Verwendung von amorphem Silicium hergestellt. Achtzig Schaltele mente wurden in Längsrichtung mit einem Abstand von 330 μm angeordnet, und 240 Schaltelemente wurden in Querrichtung mit einem Abstand von 110 μm angeordnet. Diese Konfiguration entspricht der Anordnung von Pixeln, die aus drei RGB-Teilpixeln bestehen, die 80 Pixel in Querrichtung und 80 Pixel in Längsrichtung ausrichten. Die Schaltelemente wurden mit einer Harzschicht (nicht dargestellt) mit einer Dicke von etwa 2 μm zum Ausgleichen von Unebenheiten bedeckt. Die Harzschicht hatte mehrere Kontaktlöcher zum Verbinden des Schaltelements mit der Lichtreflexionselektrode.
Ähnlich wie bei Beispiel 1 wurde eine Silberlegierung (ACP-TR, ein Erzeugnis von Furuya Metal Co., Ltd.) durch Gleichstrom-Magnetron-Sputtern in einer Dicke von 100 nm auf der Harzschicht abgeschieden und entsprechend den Positionen der Kontaktlöcher in der Harzschicht strukturiert, wodurch eine Silberlegierungsstruktur (eine Metallschicht) erhalten wurde, die aus rechteckigen Teilen jeweils mit einer Länge von 300 μm und einer Breite von 95 μm mit einem Abstand von 330 μm in Längsrichtung und von 100 μm in Querrichtung bestand. Dann wurde IZO durch Gleichstrom-Magnetron-Sputtern („DC magnetron sputtering”) in einer Dicke von 100 nm abgeschieden und entsprechend der Silberlegierungsstruktur strukturiert, wodurch eine Struktur mit einer transparenten leitfähigen Schicht erhalten wurde, die aus rechteckigen Teilen jeweils mit einer Länge von 310 μm und einer Breite von 100 μm mit einem Abstand von 330 μm in Längsrichtung und von 110 μm in Querrichtung bestand. Auf diese Weise wurde eine Reflexionselektrode 21 erhalten, die eine Mehrschichtstruktur aus einer Silberlegierung und einer transparenten leitfähigen Schicht hatte und aus mehreren Elektrodenelementen bestand. Diese Reflexionselektrode 21 dient auch als nicht-transparente Reflexionsschicht 51. Jedes der Elektrodenelemente, die die Reflexionselektrode 21 bilden, wurde in einer Eins-zu-eins-Entsprechung mit dem Schaltelement verbunden.
Dann wurde ein lichtempfindliches Harzmaterial (JEM-700-R2, eine Erzeugnis von JSR Corporation) durch Schleuderbeschichtung auf das Substrat aufgebracht, um eine Schicht mit einer Dicke von 1 μm zu erhalten, die dann mit dem Licht einer Hochdruck-Quecksilberdampflampe durch eine Fotomaske belichtet wurde, woran sich das Entwickeln unter Verwendung eines Entwicklers (NMD-3, ein Erzeugnis von Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) anschloss. Die resultierende Schicht wurde 20 min auf einer Heizplatte bei 200°C erhitzt, um eine Isolierschicht (nicht dargestellt) zu erhalten, die mehrere Öffnungen hatte, die jeweils eine Länge von 300 μm und eine Breite von 80 μm hatten und entsprechend jedem Teilpixel angeordnet waren.
Dann wurde das Substrat mit der darauf ausgebildeten Isolierschicht in den Vakuum-Thermoverdampfer überführt, und es wurde ein Prozess zum Herstellen einer organischen EL-Schicht 30 durch eine Metallmaske mit Öffnungen in den Anzeigebereichen (wo die Elektrodenelemente für die Reflexionselektrode 21 ausgebildet waren) durchgeführt. In dem Prozess zum Herstellen der organischen EL-Schicht 30 wurde der Druck in der Vakuumkammer auf unter 1 × 10^–4 Pa heruntergepumpt. Zunächst wurden Alg₃ und metallisches Lithium in einem Molverhältnis von 1:1 gemeinsam verdampft, um eine Elektroneninjektionsschicht mit einer Dicke von 20 nm herzustellen. Dann wurde Alq₃ abgeschieden, um eine Elektronentransportschicht mit einer Dicke von 10 nm herzustellen. Anschließend wurde die Wirtssubstanz ADN gemeinsam mit dem Lichtemissionsdotanden 4,4'-bis(2-(4-(N,N-Diphenylamino)phenyl)vinyl)biphenyl (DPAVBi) verdampft, um eine Lichtemissionsschicht 32 mit einer Dicke von 30 nm herzustellen. Hierbei betrug die Abscheidungsgeschwindigkeit für ADN 1 Å/s, und die für DPAVBi betrug 0,03 Å/s. Dann wurde NPB abgeschieden, um eine Lochtransportschicht mit einer Dicke von 20 nm herzustellen. Schließlich wurden 2-TNATA und F₄-TCNQ mit einer solchen Abscheidungsgeschwindigkeit gemeinsam verdampft, dass ein Schichtdickenverhältnis von 2-TNATA zu F₄-TCNQ von 100:2 entstand, um eine Lochinjektionsschicht mit einer Schichtdicke von 60 nm zu erhalten. Die Mehrschichtstruktur der Elektroneninjektionsschicht und der Elektronentransportschicht entspricht der Elektroneninjektions-/-transportschicht 31, und die Mehrschichtstruktur der Lochtransportschicht und der Lochinjektionsschicht entspricht der Lochinjektions-/-transportschicht 33.
Dann wurde das Substrat mit der darauf ausgebildeten organischen EL-Schicht 30 ohne Unterbrechung des Vakuums in eine Gegentarget-Zerstäubungsvorrichtung überführt, und IZO wurde durch eine Metallmaske mit größeren Öffnungen als die in der Metallmaske, die zum Herstellen der organischen EL-Schicht 30 verwendet worden war, auf der organischen EL-Schicht 30 abgeschieden, um eine transparente Elektrode 22 mit einer Dicke von 50 nm herzustellen. Die transparente Elektrode 22 war eine gemeinsame Elektrode, die, aufgrund der Verwendung einer Metallmaske mit größeren Öffnungen, in dem gesamten Bereich der Anzeigebereiche ausgebildet war und Teile zum Verbinden mit Anschlüssen zum Anschließen an eine externe Treiberschaltung hatte.
Dann wurde das Substrat mit der darauf ausgebildeten transparenten Elektrode 22 ohne Unterbrechung des Vakuums erneut in den Vakuum-Thermoverdampfer überführt. Es wurde eine Metallmaske hergestellt, die mehrere streifenförmige Öffnungen hatte, die in Längsrichtung ver liefen. Die Öffnungen der Metallmaske, die jeweils eine Breite von 90 μm hatten, wurden mit einem Abstand von 330 μm angeordnet. Durch diese Metallmaske wurde Alq₃ auf der transparenten Elektrode 22 abgeschieden, um eine grüne Farbumwandlungsschicht 40G mit einer Dicke von 230 nm an den Positionen herzustellen, die Teilpixeln in der Farbe Grün entsprechen.
Nachdem die Position der Metallmaske verschoben worden war, wurden Alq₃ und DCM-2 durch die Metallmaske mit einer solchen Abscheidungsgeschwindigkeit gemeinsam verdampft, dass ein Dickenverhältnis von Alq₃ zu DCM-2 von 100:3 entstand, um eine rote Farbumwandlungsschicht 40R mit einer Dicke von 320 nm an den Positionen herzustellen, die Teilpixeln in der Farbe Rot entsprechen.
Anschließend wurde auf dem Substrat, auf dem die grüne Farbumwandlungsschicht 40G und die rote Farbumwandlungsschicht 40R ausgebildet waren, durch die Metallmaske, die in dem Prozess zur Herstellung der transparenten Elektrode 22 verwendet worden war, Silber abgeschieden, um eine halbtransparente Reflexionsschicht 52 mit eine Dicke von 10 nm herzustellen.
Dann wurde das Substrat mit der darauf ausgebildeten halbtransparenten Reflexionsschicht unter Verwendung eines geschlossenen Transportbehälters, in dem eine Umgebung mit einem Feuchtegehalt und einer Sauerstoffkonzentration von jeweils weniger als 10 ppm aufrechterhalten wurde, in eine PECVD-Vorrichtung überführt. Auf der halbtransparenten Reflexionsschicht wurde mit dem PECVD-Verfahren SiN abgeschieden, um eine Kapselungsschicht (nicht dargestellt) mit einer Schichtdicke von 1 μm herzustellen. Auf diese Weise wurde das Substrat der EL-Vorrichtung erhalten.
Es wurde ein Glassubstrat (OA-10, ein Erzeugnis von Nippon Electric Glass Co., Ltd.) mit den Abmessungen Länge 41 mm, Breite 41 mm und Dicke 1,1 mm hergestellt. Dann wurde ein Farbfilter (nicht dargestellt) mit Farbfilterschichten für die Farben Rot, Grün und Blau mit einer Dicke von 0,8 μm auf dem Glassubstrat an den Positionen hergestellt, die den Teilpixeln für die einzelnen Farben entsprechen. Die Filterschichten wurden unter Verwendung der Materialien Color Mosaic CR-7001 (Rot), CG-7001 (Grün) und CB-7001 (Blau) (alle von Fujifilm Electronic Materials Co., Ltd. erhältlich) und mit einem Verfahren mit den bekannten Schritten Schleuderbeschichtung, Strukturierungsbelichtung, Entwicklung und thermisches Härten hergestellt. Nach dem Auftragen eines hitzehärtbaren Epoxyklebstoffs auf den gesamten Oberflächenbereich der Farbfilterschichten wurde der Farbfilter auf die Kapselungsschicht des Substrats der EL- Vorrichtung geklebt, um den organischen EL-Lichtemissionsteil abzudichten. Auf diese Weise wurde eine organische EL-Anzeigevorrichtung hergestellt.
Bei den Teilpixeln in der Farbe Rot und den Teilpixeln in der Farbe Grün in der Anzeigevorrichtung dieses Beispiels 4 war, wie es im Beispiel 1 und im Beispiel 3 angegeben worden war, die Grenzfläche, die die größte Brechungsindex-Differenz in der Mikrohohlraum-Struktur zeigte, die Grenzfläche zwischen der Elektroneninjektionsschicht und der transparenten leitfähigen Schicht, und die Brechungsindex-Differenz betrug 0,28 für die Teilpixel in der Farbe Rot und 0,33 für die Teilpixel in der Farbe Grün. Bei den Teilpixeln in der Farbe Blau in der Anzeigevorrichtung dieses Beispiels 4 war die Grenzfläche, die die größte Brechungsindex-Differenz in der Mikrohohlraum-Struktur zeigte, die Grenzfläche zwischen der Elektroneninjektionsschicht (Lithium-dotiertes Alq₃, Brechungsindex 1,80 bei 470 nm) und der transparenten leitfähigen Schicht (IZO, Brechungsindex 2,12 bei 470 nm), und die Brechungsindex-Differenz betrug 0,32.

8 zeigt Emissionsspektren von Teilpixeln in drei Farben der hergestellten organischen EL-Anzeigevorrichtung. Tabelle 3 zeigt die Farbart und -sättigung („chromaticity”) und die Leuchtdichte-Effizienz der Lichtemission von den Teilpixeln in den drei Farben, die mit einer Stromdichte von 10 mA/cm² arbeiten. Tabelle 3: Beurteilung der Anzeigevorrichtung des Beispiels 4

	Farbart und -sättigung (CIE-xy-Koordinate		Stromausbeute (cd/A)
	x	y	Stromausbeute (cd/A)
Teilpixel in der Farbe Blau	0,119	0,099	3,4
Teilpixel in der Farbe Grün	0,223	0,733	7,6
Teilpixel in der Farbe Rot	0,664	0,336	4,6

Es wurde ein Vergleich zwischen einer Betrachtung an der Anzeigevorrichtung aus der Richtung senkrecht zu der Anzeigefläche (in einem Betrachtungswinkel von 0°) und einer Betrachtung aus einer schrägen Richtung mit einem Betrachtungswinkel von 70° zur Senkrechten zu der Anzeigefläche angestellt. Die Farbton-Differenz wurde als gering angesehen. Dieses Ergebnis ist auf die ähnlichen Mikrohohlraum-Strukturen in den Teilpixeln in den Farben Rot, Blau und Grün zurückzuführen, die keine Winkelabhängigkeit der Lichtemission zeigten.
Wie vorstehend dargelegt worden ist, ist nachgewiesen worden, dass organische EL-Elemente der Erfindung in der Kombination aus einer Farbumwandlungsschicht und einer Mikrohohlraum-Struktur eine organische EL-Anzeigevorrichtung liefern, die eine hervorragende Farbwiedergabe und eine hohe Lichtemissionseffizienz zeigt.

10: Substrat
21: Reflexionselektrode
21a: Metallschicht
21b: Transparente leitfähige Schicht
22: Transparente Elektrode
23: Halbtransparente Elektrode
30: Funktionsschicht (Organische-EL-Schicht)
31: Elektroneninjektions-/-transportschicht
32: Lichtemissionsschicht
33: Lochinjektions-/-transportschicht
34: Trägertransport-Farbumwandlungsschicht
40, 40R, 40G: Farbumwandlungsschicht
51: Nicht-transparente Reflexionsschicht
52: Halbtransparente Reflexionsschicht
100: Effektive optische Weglänge eines Mikrohohlraums

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2008-046826 [0001]
- JP 06-283271 [0006]
- WO 94/7344 [0006]
- JP 03-152897 [0006]
- JP 2838063 [0006]
- JP 2002-359076 [0006]
- US 6903506 [0006]
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- JP 2003-212875 [0006]
- JP 2003-238516 [0006]
- JP 2003-081924 [0006]
- WO 2003/048268 [0006]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

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- Max Born, Emil Wolf: „Principles of Optics” („Grundlagen der Optik”), Zweite Auflage, 1964, Pergamon Press [0006]
- O. S. Heavens: „Optical Properties of Thin Solid Films” („Optische Eigenschaften fester Dünnschichten”), 1991, Dover Publishing Inc [0006]

Claims

Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Element, umfassend mindestens: ein Elektrodenpaar; eine Funktionsschicht, die eine Lichtemissionsschicht hat und zwischen das Elektrodenpaar geschichtet ist; eine Farbumwandlungsschicht, die von der Lichtemissionsschicht emittiertes Licht absorbiert und Licht mit einer anderen Wellenlänge emittiert; und ein Lichtreflexionsschichten-Paar, wobei die Lichtemissionsschicht und die Farbumwandlungsschicht zwischen dem Lichtreffe xionsschichten-Paar angeordnet sind, das Lichtreflexionsschichten-Paar aus einer nicht-transparenten Reflexionsschicht und einer halbtransparenten Reflexionsschicht gebildet wird, und ein Abstand zwischen der nicht-transparenten Reflexionsschicht und der halbtransparenten Reflexionsschicht auf einen solchen optischen Abstand eingestellt ist, dass ein Mikrohohlraum entsteht, der die Intensität von Licht mit einer spezifischen Wellenlänge erhöht, das von der Farbumwandlungsschicht emittiert wird.
Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrodenpaar aus einer transparenten Elektrode und einer Lichtreflexionselektrode gebildet wird und die Lichtreflexionselektrode auch als die nicht-transparente Reflexionsschicht dient.
Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Element nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtreflexionselektrode aus einem Metall gebildet wird.
Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Element nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtreflexionselektrode eine Mehrschichtstruktur aus einem Metall und einer transparenten leitfähigen Schicht hat.
Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Element nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall aus der Gruppe der elementaren Metalle Al, Ag, Mg, Zn, Ta und aus Legierungen dieser elementaren Metalle gewählt ist.
Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Element nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall eine Legierung ist, die aus mindestens einem Element aus der Gruppe Al, Ag, Mg, Zn und Ta und mindestens einem Element aus der Gruppe Li, Na, K, Rb, Cs und Ca gebildet wird.
Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbumwandlungsschicht zwischen der Lichtemissionsschicht und der halbtransparenten Reflexionsschicht angeordnet ist.
Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die halbtransparente Reflexionsschicht eine Metallschicht ist.
Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Element nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschicht, die die halbtransparente Reflexionsschicht bildet, aus einem Metall aus der Gruppe Ag, Au, Cu, Mg und Li und einer Legierung hergestellt ist, die hauptsächlich aus diesen Elementen besteht.
Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Brechungsindex-Differenz für einen Wellenlängenbereich von Licht, das von der Lichtemissionsschicht emittiert wird, maximal 0,35 an jeder Grenzfläche zwischen benachbarten Schichten beträgt, die sich zwischen dem Lichtreflexionsschichten-Paar befinden.
Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbumwandlungsschicht aus einer einzigen oder mehreren Arten von organischen Farbstoffen besteht.
Organische EL-Anzeigevorrichtung mit: dem Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Element nach Anspruch 1 und einem Hohlraumresonator-EL-Element, umfassend mindestens: ein Elektrodenpaar; eine Funktionsschicht, die eine Lichtemissionsschicht hat und zwischen das Elektrodenpaar geschichtet ist; und ein Lichtreflexionsschichten-Paar, wobei die Lichtemissionsschicht zwischen dem Lichtreflexionsschichten-Paar angeordnet ist, und ein Abstand zwischen dem Lichtreflexionsschichten-Paar auf einen solchen optischen Abstand eingestellt ist, dass ein Mikrohohlraum entsteht, der die Intensität von Licht mit einer spezifischen Wellenlänge erhöht, das von der Lichtemissionsschicht emittiert wird, wobei ein Teilpixel in der Farbe Blau, ein Teilpixel in der Farbe Grün und ein Teilpixel in der Farbe Rot aus dem Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Element oder dem Hohlraumresonator-EL-Element gebildet werden.
Organische EL-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Teilpixel in der Farbe Blau aus dem Hohlraumresonator-EL-Element gebildet wird und das Teilpixel in der Farbe Grün und das Teilpixel in der Farbe Rot aus dem Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Element gebildet werden.
Organische EL-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Teilpixel in der Farbe Blau und das Teilpixel in der Farbe Rot aus dem Hohlraumresonator-EL-Element gebildet werden und das Teilpixel in der Farbe Grün aus dem Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Element gebildet wird.
Organische EL-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Teilpixel in der Farbe Blau und das Teilpixel in der Farbe Grün aus dem Hohlraumresonator-EL-Element gebildet werden und das Teilpixel in der Farbe Rot aus dem Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Element gebildet wird.
Organische EL-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Elektrode des Elektrodenpaars eine transparente Elektrode ist und die Farbumwandlungsschicht zwischen der transparenten Elektrode und der halbtransparenten Reflexionsschicht in dem Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Element angeordnet ist.
Organische EL-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 12, die weiterhin eine oder mehrere Farbfilterschichten für eine oder mehrere Farben des Teilpixels in der Farbe Blau, des Teilpixels in der Farbe Grün oder des Teilpixels in der Farbe Rot auf einer Lichtausstrahlenden Seite des Hohlraumresonator-Farbumwandlungs-EL-Elements oder des Hohlraumresonator-EL-Elements in jedem Teilpixel aufweist.