专利名称：显示器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种显示器件，尤其涉及一种自发发射式显示器件，比如有机场致发光器件。
背景技术：
一种利用有机材料的场致发光的器件(以下称为“有机EL器件”)包括了一层有机层，该有机层是通过在第一电极与第二电极之间堆叠有机空穴传送层或有机发光层所形成的，并且这种器件被认为是一种自发发射式显示器件，它能通过低电压直流驱动进行高亮度发射。
图1示出了作为这种有机EL器件之一的传输式有机EL器件的主要部分的横截面结构。图1中所示的有机EL器件是这样构成的在透明衬底1上从底部到顶部依次堆叠了透明电极2、有机缓冲层3、有机空穴传送层4、有机发光层5和金属电极6，这样，有机发光层5中所发出的光h可以透过衬底1。
然而，在图1中所示的有机EL器件中，有机发光层5中所发出并透出的光h中的具有不同发射色的各种色彩的光谱具有如图2中所示的宽峰宽度，尤其是红光h，其峰波长偏离到较低波长。因此，如果用使用这种有机EL器件的显示装置进行色彩显示，那么将不可能获得足以显示例如TV图象的足够的色彩重现范围。
为了克服这一问题，提出了在衬底1与透明电极2之间插入一层电介质镜像层(未示出)，这样，电介质镜像层、透明电极2、有机缓冲层3、有机空穴传送层4、有机发光层5和金属电极6构成了一种腔结构。在具有这种腔结构的有机EL器件中，有机发光层5中所发出的光h在电介质镜像层与金属电极6之间往复，而只有一部分具有谐振波长的光透过衬底1。因此，峰强度高且光谱窄的光h可以透出，并且可以扩大使用这种有机EL器件的显示装置的色彩重现范围。
然而，由于所透出的光h的光谱的峰宽度变窄，因此，尽管它在具有上述腔结构的有机EL器件内，但发射性能对视角的相关性增大了。例如，当斜视发射表面时，光h的波长有很大的偏移，并且发射强度也减小了。因此，重要的是，从有机EL器件中透出的光的光谱宽度不能太窄。然而，上述有机EL器件在其设计中并没有考虑到对视角的相关性，并且不可能在宽视角范围内保持足够的色彩重现范围。
这种对视角的相关性尤其对视觉上很敏感的白光而言是个严重的问题。图3示出了白光色度的视角相关性的计算的一个例子。对于液晶或其他类型的显示器，屏幕上色偏的容许范围约在Δuv＝0.015范围内。如图3中所示，当视角为30°时，色偏当然较小，只有Δuv＝0.006。然而，当视角为60°时，色偏却较大，为Δuv＝0.0178。也就是说，色偏太大，明显超出了容许范围。这一计算是在图4中所示的多重干扰滤波光谱的峰波长和图5中虚线所示的内部发射光谱(发光层所发出的且没有多重干扰时所透出的光的光谱)的峰波长(具体地说，这些峰波长是那些充分利用光能的峰波长)的情况下得出的。在这种情况下，可使光能透出效率最高。内部发射光谱和多重干扰滤波光谱的乘积得到了具有图5中实线所示的光谱的透出光。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种自发发射式显示器件，它在有视角相关性时能按亮度可变量来调节RGB均衡并能减轻白光的视角相关性。
根据本发明的第一方面，提供了一种显示器件，其中，发光层介于第一电极与第二电极之间，而发光层与从中透出光的第一和第二电极之一中的至少之一作为用于使发光层中所发出的光谐振的腔结构中的腔体，其特征在于，通过腔体彼此相对地改变发光层内的内部发射光谱的峰波长和多重干扰滤波光谱的峰波长。
根据本发明的第二方面，提供了一种显示器件，其中，发光层介于光反射材料的第一电极与透明材料的第二电极之间，而第二电极与发光层中的至少之一作为用于使发光层中所发出的光谐振的腔结构中的腔体，其特征在于，通过腔体彼此相对地改变发光层内的内部发射光谱的峰波长和多重干扰滤波光谱的峰波长。
根据本发明的第三方面，提供了一种显示器件，其中，光反射材料的第一电极、发光层和透明材料的第二电极依次堆叠在一种衬底上，而第二电极与发光层中的至少之一作为用于使发光层中所发出的光谐振的腔结构中的腔体，其特征在于，通过腔体彼此相对地改变发光层内的内部发射光谱的峰波长和多重干扰滤波光谱的峰波长。
在本发明的这些方面的任一方面中，如果，发光层中所发出的光在腔的相对两端处因反射所产生的相移为Φ弧度，腔的光学距离为L，而发光层中所发出的光中所要透出的光的光谱的峰波长为λmax，那么，显示器件可以满足以下公式(1)2L/λmax+Φ/2π＝m(m为整数)(1)在具有这种结构的显示器件中，由于腔的光学距离L满足公式(1)，因此，波长λmax附近的光在腔中导致多重干扰。
在本发明中，通过腔体彼此相对地改变发光层内的内部发射光谱的峰波长和多重干扰滤波光谱的峰波长，可以保持当视角为60°时白光的色偏Δuv不超过0.015。
具有上述结构的本发明，在有视角相关性时，利用多重干扰滤波光谱的峰波长相对于内部发射光谱的峰波长的偏差，能按亮度可变量来调节RGB均衡。
从以下将要阅读的结合附图的详述中，可以清楚地看到本发明的上述以及其他目的、特征和优点。
图1是常规有机EL器件的主要部分的横截面图；图2是表示从有机EL器件中透出的各种色彩的光谱的示意图；图3是表示常规有机EL器件的UV色度图解的示意图；
图4是表示常规有机EL器件中的多重干扰滤波光谱的示意图；图5是表示常规有机EL器件中的内部发射光谱的示意图；图6是根据本发明的第一实施方式的有机EL器件的主要部分的横截面图；图7是表示作为根据本发明的第一实施方式的有机EL器件的一个相当的例子的有机EL器件(G发射)的视角相关性的示意图；图8是表示根据本发明的第一实施方式的有机EL器件的视角相关性的示意图；图9是表示根据本发明的第一实施方式的有机EL器件中的内部发射光谱和透出光的光谱的示意图；图10是表示根据本发明的第一实施方式的有机EL器件的UV色度图解的示意图；图11是根据本发明的第二实施方式的有机EL器件的主要部分的横截面图；和图12是根据本发明的第三实施方式的有机EL器件的主要部分的横截面图。
具体实施例方式
下面将参照附图来说明本发明的一些实施方式。根据这里所述的实施方式的显示器件是本发明针对有机EL器件的一些应用。在说明这些实施方式的所有图中，共同或等效的部分其标记相同。
图6示出了根据本发明的第一实施方式的有机EL器件。图6中所示的有机EL器件是所谓的顶部发射式有机EL器件，它在衬底11上从底部到顶部依次堆叠了第一电极12、有机层13、半透明反射层14和第二电极15。
衬底11例如是一种透明玻璃衬底、半透明衬底等，并且可以是软性的。
第一电极12作为阳极电极，它也起反射层作用，并且该电极由诸如铂(Pt)、金(Au)、铬(Cr)、钨(W)之类的光反射材料构成。第一电极12其厚度最好在100nm至300nm范围内。
有机层13其构成是从下到上依次堆叠了例如缓冲层13a、空穴传送层13b和同时起到电子传送层作用的有机发光层13c。电子传送层可以从有机发光层13c中单独提供。缓冲层13a是防渗漏层，可以由例如m-MTDATA[4，4’，4”-3(3-甲基苯基苯氨基)三苯胺]、2-TNATA[4，4’，4”-3(2-萘基苯氨基)三苯胺]等构成。如果渗漏处于可接受的水平，那么缓冲层13a可以省去。空穴传送层13b可以由例如α-NPD[N，N’-2(1-萘基)-N，n’-二苯基-[1，1’-二苯基]-4，4’-二胺]构成。有机发光层13c由发射色为红(R)、绿(G)和蓝(B)的不同的发光材料构成。例如，当发光材料具有G发射色时，可以使用Alq3(3-8羟基喹啉铝配合物)。
形成有机层13的这些层最好在特定的厚度范围内，即各层分别为缓冲层13a为15nm至300nm，空穴传送层13b为15nm至100nm，而有机发光层13c为15nm至100nm。然而，有机层13以及其各构成层的厚度在被确定时，应使它们的光学薄膜层厚度成为稍后所述的值。
半透明反射层14构成了阴极电极，它由例如镁(Mg)、银(Ag)或它们的合金构成。半透明反射层14其厚度最好在5nm至50nm范围内。
第二电极15由一种通常作为透明电极的材料比如铟锡氧化物(ITO)或铟和锌的氧化物构成。假设第二电极15其厚度在30nm至1000nm范围内。由透明电介质构成的钝化薄膜层(未示出)覆盖在第二电极15上面。透明电介质其折射率最好与构成第二电极15的材料的折射率基本相等。这种材料可以采用氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiN)等，并可以被堆叠到例如500nm至10000nm的厚度。
在这种EL器件中，光反射材料的第一电极12、有机层13和半透明反射层14构成了一个腔结构，而有机层13作为腔体。如果L为第一电极12与半透明反射层14之间的光学距离，即有机层13所构成的腔体的光学厚度；有机发光层13c中所发出的光h在第一电极12和半透明反射层14处因反射所产生的相移为Φ弧度；而λ为有机发光层13c中所发出的光h的波长；那么，多重干扰的每个单一过程中的相位延时δ为δ＝2π·2L/λ+Φ(2)将公式(2)简化成δ＝2π·m (m为整数)(3)的λ的值是多重干扰滤波(是一种窄带滤波)的峰波长。如果这一波长为λmax，那么公式(2)和(3)给出2L/λmax+Φ/2π＝m (4)确定L以满足公式(4)。
确定构成有机层13的各层的厚度以满足该公式。根据有机层13的各层(第一实施方式中的缓冲层13a、空穴传送层13b和有机发光层13c)的折射率n1，n2，...，nk和厚度d1，d2，...，dk，利用以下公式(5)可以确定腔体的光学距离L。
L＝n1×d1+n2×d2+...nk×dk (5)这里说明了L的计算的一个例子。如果缓冲层13a由2-TNATA构成，空穴传送层13b由α-NPD构成，有机发光层13c由Alq3构成，它们的厚度分别为d1＝32nm，d2＝30nm，d3＝50nm，而λ＝535nm，那么n1＝1.9，n2＝1.8，而n3＝1.7。因此L＝1.9×32+1.8×30+1.7×50＝200nmΦ按以下方式得出。即，堆叠在衬底(例如，Si衬底)上的第一层是厚度不小于200nm的反射层(Cr等)或半透明反射层(Mg，Ag，Mg-Ag合金等)。于是，利用光谱椭圆测量装置(例如厂商SOPRA的产品)，可以确定反射层或半透明反射层的折射率n和吸收系数k。
反射层的相移可以根据其n和k以及与反射层接触的有机层的折射率n计算出(参见例如Max Born和Emil Wolf的“光学原理”，1974年(PERGAMON出版社))。
半透明反射层的相移同样可以利用其n和k以及与半透明反射层接触的有机层的折射率n、半透明反射层的厚度、它上面的各透明薄膜层的折射率和厚度计算出。此外，利用光谱椭圆测量装置还可以测量出有机层和各透明薄膜层的折射率。
这两项相移量的和为Φ。
作为Φ的一个举例值，当λ＝535nm时，Φ＝-4.7弧度。
图7示出了内部发射光谱的峰波长与多重干扰滤波光谱的峰波长之间相一致时所计算出的从绿色发射中透出的光的光谱的视角相关性。这里m＝0。从图7中可以看出，随着视角变大，所透出的光的光谱的峰移向较短波长，且峰强度也减小。另一方面，图8示出了当多重干扰滤波光谱的峰比内部发射光谱的峰移向较长波长多出25nm时所计算出的透出的光的光谱的视角相关性。这里m＝0。从图8中可以看出，随着视角变大，峰强度一度增大而后逐渐减小。
表1示出了在这种情况下所计算出的亮度变化。可以知道，这里，随着视角增大，没有峰偏移的光谱其亮度减小，而峰偏移为移向较长波长25nm的光谱其亮度一度增大而后减小。偏移量不同，亮度变化的情况可以不同。
表1
另一方面，当给出RGB的单色色度和白光亮度均衡时，可以确定白光的色度。即，如果RGB的单色色度为R(xr，yr)、G(xg，yg)和B(xb，yb)，而白光亮度均衡为YrYgYb(Yr+Yg+Yb＝1)，那么，可按下式计算出白光色度(xw，yw)xw＝xw’/(xw’+1+zw’)yw＝1/(yw’+1+zw’)其中，xw’＝xr×Yr/yr+xg×Yg/yg+xb×Yb/ybZw’＝(1-xr-yr)×Yr/yr+(1-xg-yg)×Yg/yg+(1-xb-yb)×Yb/yb当视角变化时，单色色度(xr，yr)、(xg，yg)和(xb，yb)移向较短波长。同时，亮度也变化，白光亮度均衡Yr∶Yg∶Yb也改变，且白光的色度也根据上述公式而偏移。
因此，通过改变内部发射光谱的峰波长和多重干扰滤波光谱的峰波长可以改善白光的色偏，从而在有视角时可以改变亮度的偏差并调节白光亮度均衡的改变量。
以下将说明这种改进的结果。即，在如图9所示的内部发射光谱和透出光的光谱的情况下，与图4中所示的常规例子相比，通过将红(R)的多重干扰滤波光谱的峰波长偏移+10nm，将绿(G)的多重干扰滤波光谱的峰波长偏移+4nm，而将蓝(B)的多重干扰滤波光谱的峰波长偏移-10nm，可以大大减小白光的色偏，如图10中所示，在30°时为Δuv＝0.002，而在60°时为Δuv＝0.0043。
如上所述，用于将多重干扰滤波光谱的峰波长移离内部发射光谱的峰波长的第一实施方式可以按亮度改变量来调节RGB均衡，从而可以大大减小白光的视角相关性。此外，通过将R的多重干扰滤波光谱的峰波长偏移至较长波长，而将B的多重干扰滤波光谱的峰波长偏移至较短波长，可以更深地调节这些色彩的色度。
图11示出了根据本发明的第二实施方式的有机EL器件。图11中所示的有机EL器件与图6中所示的第一实施方式的有机EL器件的不同之处在于，腔结构由透明反射层14、第二电极15和第二电极15的顶端界面(例如，与大气层的界面)构成。第二电极15的端面与大气层之间的界面的反射系数大小约为10％，并且此处用到使透明材料的第二电极15作为其腔体的效果。
因此，大气层与半透明反射层14之间的距离即由第二电极15所构成的腔体的光学距离成为L(为了区别于第一实施方式，这里用L2来表示)。
如果具有与第二电极15等同的折射率的透明电介质材料的钝化薄膜层覆盖在第二电极15上面，那么，钝化薄膜层和第二电极15一同作为腔体。
在其他方面，这一实施方式与第一实施方式情况相同，因此，在此不再作详细说明。
第二实施方式同样可以确保与第一实施方式的那些优点相同的优点。
图12示出了根据本发明的第三实施方式的有机EL器件。在图12中所示的有机EL器件中，第一电极12是光反射材料的阴极电极，第二电极15是透明电极材料的阳极电极，而有机发光层13c、空穴传送层13b和缓冲层13a从靠近第一电极12处开始依次堆叠。在这种情况下，有机层13和第二电极15一同构成了腔体，用以在有机层13的下端处(与第一电极12的界面)和第二电极14的上端处(与大气层的界面)对有机发光层13c中所发出的光进行反射。有机层13与第二电极15之间的光学距离为L。
如果具有与第二电极15等同的折射率的透明电介质材料的钝化薄膜层覆盖在第二电极15上面，那么，钝化薄膜层和第二电极15一同作为腔体。
在其他方面，这一实施方式与第一实施方式情况相同，因此，在此不再作详细说明。
第三实施方式同样可以确保与第一实施方式的那些优点相同的优点。
尽管这里参照附图描述了本发明的一些特定的优选实施方式，应当理解，本发明并不局限于这些明确的实施方式，在不违背附属权利要求书中所述的本发明的范围或精神的前提下，熟练技术人员可以作出各种变化和修改。
例如，上述实施方式中所示的数值、结构、形状、材料等等只不过是一些例子，也可以使用其他合适的数值、结构、形状、材料等。
具体地说，在第一实施方式中，阳极电极是工作功能很强的金属薄膜形式的第一电极12。然而，阳极电极也可以以一种双层的结构构成，在这种结构中，透明导电薄膜层堆叠在由电介质多层薄膜或者例如铝(Al)构成的反射薄膜电介质多层薄膜层上。在这种情况下，反射薄膜层在本发明中起第一电极作用，而透明导电薄膜层构成了腔体的一部分。
在第三实施方式中，由工作功能很强的材料比如Pt、Au或Cr构成的半透明反射层(未示出)可以介于有机层13与第二电极15之间。在这种情况下，腔体的结构与第一实施方式和第二实施方式中的腔体的结构相同。
以上将本发明应用于表面发射式有机EL器件，说明了第一至第三实施方式。然而，本发明还可以应用于采用半透明衬底11的传输式有机EL器件。此外，本发明还可以应用于与衬底11上的薄膜晶体管连接的有机EL器件。
必要时，可以通过将这些实施方式相结合来构成有机EL器件。例如，可以将第二实施方式与第一实施方式相结合来构成有机EL器件。结合第二实施方式所述的腔体的结构也可以应用于由有机层13构成的腔体。然而，考虑到结合第二实施方式所述的腔体采用了相对较厚的腔体，因此它还适用于这样一种结构，在这种结构中，腔体是对于更厚厚度相对较自由的第二电极15。结合第一实施方式所述的腔体的结构也可以应用于由第二电极15(和覆盖钝化薄膜层)构成的腔体。
如上所述，根据本发明，在有视角相关性的情况下，通过利用峰波长之间的偏移量，彼此相对地改变发光层内的发射光谱的峰波长和多重干扰滤波光谱的峰波长可以按亮度偏差来调节RGB均衡，从而可以减小白光的视角相关性。
权利要求
1.一种显示器件，其中，发光层介于第一电极与第二电极之间，而所述发光层与从中透出光的所述第一和第二电极之一中的至少之一作为用于使所述发光层中所发出的光谐振的腔结构中的腔体，其特征在于，通过所述腔体彼此相对地改变所述发光层内的内部发射光谱的峰波长和多重干扰滤波光谱的峰波长。
2.如权利要求1所述的显示器件，其中，通过所述腔体彼此相对地改变发光层内的内部发射光谱的所述峰波长和多重干扰滤波光谱的所述峰波长，可以调节当视角为60°时白光的色偏Δuv不超过0.015。
3.一种显示器件，其中，发光层介于光反射材料的第一电极与透明材料的第二电极之间，而所述第二电极与所述发光层中的至少之一作为用于使所述发光层中所发出的光谐振的腔结构中的腔体，其特征在于，通过所述腔体彼此相对地改变所述发光层内的内部发射光谱的峰波长和多重干扰滤波光谱的峰波长。
4.如权利要求3所述的显示器件，其中，通过所述腔体彼此相对地改变发光层内的内部发射光谱的所述峰波长和多重干扰滤波光谱的所述峰波长，可以调节当视角为60°时白光的色偏Δuv不超过0.015。
5.一种显示器件，其中，光反射材料的第一电极、发光层和透明材料的第二电极依次堆叠在一种衬底上，而所述第二电极与所述发光层中的至少之一作为用于使所述发光层中所发出的光谐振的腔结构中的腔体，其特征在于，通过所述腔体彼此相对地改变所述发光层内的内部发射光谱的峰波长和多重干扰滤波光谱的峰波长。
6.如权利要求5所述的显示器件，其中，通过所述腔体彼此相对地改变发光层内的内部发射光谱的所述峰波长和多重干扰滤波光谱的所述峰波长，可以调节当视角为60°时白光的色偏Δuv不超过0.015。
7.如权利要求1、3或5所述的显示器件，其中，如果，所述发光层中所发出的光在所述腔的相对两端处因反射所产生的相移为Φ弧度，所述腔的光学距离为L，而从所述发光层中所发出的光中所要透出的光的光谱的峰波长为λmax，那么，满足以下公式(1)2L/λmax+Φ/2π＝m (m为整数) (1)
全文摘要
在一种显示器件中，其中，发光层介于第一电极与第二电极之间，而发光层与从中透出光的第一和第二电极之一中的至少之一作为用于使发光层中所发出的光谐振的腔结构中的腔体，通过腔体彼此相对地改变发光层内的内部发射光谱的峰波长和多重干扰滤波光谱的峰波长，以便在有视角时按亮度偏差通过调节偏移值来调节RGB均衡。
文档编号G02B5/28GK1396791SQ02122408
公开日2003年2月12日 申请日期2002年6月5日 优先权日2001年6月5日
发明者山田二郎 申请人:索尼株式会社