专利名称：多波长发光装置、电子设备以及干涉镜的制作方法
技术领域：
本发明涉及发光装置中的改进，该发光装置能够发射出适合应用在例如有机电致发光(＝EL)装置中的多颜色光。
背景技术：
将反射层与多层电介质薄膜结合并且反射特定波长的光的技术是已知的，其中具有不同折射率的层交替地叠放在一起。在Shingaku Gihou，OME 94-79(1995年3月)，第7-12页中披露了采用基于这些多层介质薄膜的非常小的共振结构来发射多种光颜色。根据该文献，通过调节发光层和在这些非常小的共振结构中出现反射的反射表面的位置，从而可以输出具有在由发射层输出的光中所包含的任意波长的共振光。
例如，在日本专利公开No.275381/1994中披露了一种具有在图13中所示的层结构的发光装置。该发光装置包括透明基片100、非常小的共振结构102、正电极103、空穴传输层106、有机EL层104以及负电极105。通过改变每个正电极103的厚度来选择波长。
在J.Appl.Phys.80(12)，15/12/1996由贝尔实验室成员撰写的文章中，披露了一种具有在图14中所示层结构的发光装置。该发光装置包括透明基片100、非常小的共振结构102、SiO2薄膜108、正电极103、空穴传输层106、有机EL层104以及负电极105。负电极103的厚度是相同的，但是通过SiO2薄膜来分别改变光路长度以选择共振光波长。
但是采用具有在上述公开文献中所披露的结构的发光装置所存在的问题在于，非常难以设计出对于所有多个波长都优化的发光装置。换句话说，非常小的共振结构和间隙调整材料对于特定波长色散来说是优化的。因此，采用被设计成与具有一定范围波长的多种光色中的一种相配的非常小的共振结构时，相对于其它波长色散而言就不能实现足够的反射率。例如在彩色显示设备中必须根据人类视觉的特性来平衡颜色R(红色)、G(绿色)和B(蓝色)中每一个的共振强度和色纯度。普通的发光装置难以实现这种平衡调节。
已经说过，在实际生产实践中仍然非常难以制作出对于每个像素(发光区域)来说是不同的多层介质薄膜结构，因此该方法在工业上难以实现，因此它是一种昂贵的工艺。
发明内容
因此，本发明的第一个目的在于提供一种多波长发光装置，该装置对于多种波长来说是平衡和优化的。
本发明的第二个目的在于提供一种多波长发光装置，用该装置容易为多种波长实现优化并且也容易生产。
本发明的第三个目的在于提供一种能够发射多种优化波长的光的电子设备。
本发明的第四个目的在于提供一种能够锐化并发射一种多波长光光谱的干涉镜。
实现上述第一目的的发明是一种用于发射具有不同波长的多光束的多波长发光装置，包括发光部件，用于发射包含所要输出的波长分量的光；放置在所述发光部件附近的反射层；与所述反射层相对的半反射层组，其中所述发光部件布置在所述反射层和所述半反射层组之间，具有半反射层的半反射层组反射从所述发光部件中发射出的具有特定波长的一些光，并且以沿着光前进的方向顺序地叠在一起的方式，透射从所述发光部件发射的光的剩余部分，以便与所要输出的光波长对应；以及两个或多个发光区，其中输出光的波长不同；其特征在于，对所述反射层和一个发光点之间的距离进行调整，其中所述反射层用于来自部分地反射从发光区输出的光的半反射层组的发光部件侧的光，所述发光点存在于半反射层组侧上的所述发光部件的端面到所述反射层的表面之间的间隔中，以便具有能够使从所述发光区输出的波长的光谐振的光路长度，其中在半反射层组侧上的所述发光部件的端面到所述反射层的表面之间的所述点是所述发光部件中的发光点。
本发明还提供一种多波长发光装置，它包括至少两个但是有可能更多个发光区，从而输出光的波长不同，这些发光区是这样构成的可以调节在用于来自反射从多个发光区中的一个中输出的一些光的半反射层上的发光部件侧的光的反射表面和从半反射层组侧上的发光部件的端部到反射层以间隔形式存在的点之间的距离，从而使它能够成为从那个发光区中输出的波长的光共振的光路长度。
基于上述结构，该半反射层组对于所要被发射的所有光波长来说在任何发光区中都是优化的。通过根据所采用的发光部件和反射层来调节在用于来自发光部件侧的光的半反射层的反射表面和从半反射层组侧上的发光部件的端部到反射层以间隔形式存在的点之间的距离，优选发光部件内的发光点和反射层的发光部件侧上的表面(反射表面)之间的距离，从而确定出输出哪个被优化的光。被优化用于那些输出之外的波长的光的那些半反射层之外的半反射层一般主要用作具有特定衰减因数的半透明层，因此就有可能保持多波长光之间的平衡。
在如这里所使用的“发光部件”上没有任何限制，但是至少必要的是，产生出用于人们希望输出的光的波长分量。“反射层”应该形成平面，但是它不必具有均匀的平面。术语“接近”包括与发光部件接触的情况以及定位导致它们之间具有微小间隙的情况。只要具有反射作用，则可能有东西没有紧密地和不可分地与发光部件相连。“发光区”是输出具有一些波长色散的光的区域，并且表示在每个发光区中输出不同波长的光。“波长”包括大范围的波长，包括除了可见光区域中的波长之外的紫外线和红外线。“半反射层”包括除了其中分别具有不同折射率的多层薄膜层被一层层叠放在一起的干涉层状结构之外的结构，例如半反射镜或极化板。在一种非常小的基于电介质的共振结构的情况中，“反射表面”指的是在朝着发光部件的侧面上的表面。“光路长度”与介质的折射率和厚度的乘积对应。
“从半反射层组侧上的发光部件的端部到反射层以间隔形式存在的点”的说明其目的在于沿着厚度方向调节共振条件被发光部件结构满足的地方的位置。这里，沿着厚度方向(光轴)的位置关系被限定，并且发射光或反射光(在反射层的情况中)的平面由在整个发光部件中满足共振条件的“点”组形成。这里，当从半反射层组侧上的发光部件的端部到反射层以间隔形式存在的点在反射层的反射表面上时，在其中输出波长λ光的发光区中调节在反射波长λ光的多个半反射层中的发光部件侧面上的反射表面和从半反射层组侧上的发光部件的端部到反射层以间隔形式存在的点之间的距离L，以便满足以下关系式等式1
L＝∑di∑(ni·di)+m1·(Φ/2π)·λ＝m2·λ/2其中ni为在半反射层和发光表面之间的第i个物质的折射率，di为其厚度，Φ在反射层中的反射表面处出现的相位差，并且m1和m2为自然数。L与实际距离对应，而∑(ni·di)对应于光路长度。半反射表面和位于其对面的侧面上的反射表面之间的共振其必要条件是，光路长度和相位差的总和是半波长的自然数倍。
还有设定了共振条件的情况，从而将从半反射层组侧上的发光部件的端部到反射层以间隔形式的点设定为在发光部件中的发光点。在象这样的情况中，在其中输出波长λ光的发光区中调节反射波长λ光的多个半反射层中的发光部件侧面上的反射表面和从半反射层组侧上的发光部件的端部到反射层以间隔形式存在的点之间的距离L，以便满足下列关系等式2L＝∑di∑(ni·di)＝m2·λ/2+(2m3+1)·λ/4其中ni为在半反射层和发光表面之间的第I个物质的折射率，di为其厚度，m2为自然数，m3为大于0的整数。
在这里半反射层组被均匀地安放，从而对应于多种光波长的具有不同波长的多种类型的半反射层没有被发光区分开。用于来自半反射层组中的半反射层的发光部件侧面的光的反射表面对于具有不同光发射波长的每个发光区来说沿着厚度方向处于不同位置中。
优选的是，半反射层组被设置成使得反射更长波长的半反射层位于更靠近发光装置的侧面上。这是因为对于短波长光来说更难通过被优化用于更长波长光的半反射层反射。
更具体地说，组成半反射层组的半反射层被构成为使得不同折射率的两层交替地层叠在一起。例如，如果我们具有两层具有不同折射率的半反射层并且把n1作为一层的折射率而把d2作为其厚度，当在那个半反射层中反射的光的波长为λ并且使m为0或自然数时，则进行调节以满足下列关系等式3n1·d1＝n2·d2＝(1/4+m/2)·λ
这是在该共振结构中的干涉条件。它与两层的一种组合中的半波长对应。当来自低折射率层的光入射在高折射率层上时出现反射，因此理想的布置是从发光装置开始依次叠置高(折射率)层、低层、高层、低层等。
在实现上述第二个目的的发明中，根据所使用的发光部件和反射层在满足等式1和2的光路长度处维持从用于来自离发光部件最近的半反射层的发光部件侧面的光的反射表面到从半反射层组侧上的发光部件的端部到反射层以间隔形式存在的点的距离，优选为从在发光部件中的发光点到反射层的发光部件侧面上的表面的距离。在这些半反射层之间包含有间隙调节层，用来调节用于来自在离发光部件最近的半反射层之外的半反射层中的发光部件侧面的光的反射表面和从半反射层组侧上的发光部件的端部到反射层以间隔形式存在的点之间的距离。发光部件可以被设为平的，而且使得其高度沿着厚度方向不是不同的，因此在生产过程期间在每个发光区域中改变层厚度的复杂过程可以省掉。“间隙调节部件”只需要具有光透射性，并且可以从树脂或电介质材料中自由选择。
而且在本发明中，根据所使用的发光部件和反射层在满足上面等式1和2的长度处维持从用于来自离发光部件最近的半反射层的发光部件侧面的光的反射表面到从半反射层组侧上的发光部件的端部到反射层以间隔形式存在的点的距离，优选为从在发光部件中的发光点到反射层的发光部件侧面上的表面的距离。并且，为了调节用于来自在离发光部件最近的半反射层之外的半反射层中的发光部件侧面的光的反射表面和从半反射层组侧上的发光部件的端部到反射层以间隔形式存在的点之间的距离，在构成其中堆叠了不同折射率的层的半反射层的层状结构中，改变一层的厚度。调节在与半反射层交界处的层的间隙，因此所用的材料数量可以被砍掉，并且在构造过程方面只需要在形成该层时调节其所要调节的厚度，因此可以省掉构造过程。优选的是，用于调节厚度的层是高折射率层，该层在这些半反射层中离发光部件最近。
在发光部件的一个方面中，设置发射相对较大数量的具有与发光区相关的波长的光分量的多种类型发光部件，从而使它们与发光区相关。这应用在使用含有用于在每个发光区中输出的光的波长分量的光学发光材料的情况中。
在发光部件的另一个方面中，设有与每个发光区共用的发光部件，它能够发射包括与这些发光区相关的波长的所有分量。如果可以使用包含所要输出的光波长分量中的全部的话，则就没有必要在每个发光区中准备不同的发光材料。
在具体的方面中，发光部件可以包括夹在电极层之间的有机电致发光层，其中设在其背面的电极与反射层对应。在像这样的有机电致发光层中，存在这样的情况，其中在电极之间电场达到最大的点与发光层中的发光点一致。在这里优选的是，发光部件在朝着正电极的侧面上设有空穴传输层。
当使用有机电致发光装置时，通过设在发光部件的半反射层组侧面上的正电极的厚度来调节用于来自半反射层的发光部件的光的反射表面和从半反射层组侧上的发光部件的端部到反射层以间隔形式存在的点的距离。
而且当使用有机电致发光装置时，可以在朝着半反射层组的发光部件的侧面上设有用于调节用于来自半反射层的发光部件的光的反射表面和从半反射层组侧上的发光部件的端部到反射层(例如空穴传输层)以间隔形式存在的点之间的距离的层。
负电极由具有高反射率的材料构成。如果具有某些程度的光反射性的话，则它就可以用作半反射层的反射表面。
当使该结构能够通过发光区进行发光时，夹着有机电致发光层的电极薄膜的至少一层与发光区相一致地单独且独立地形成。如果电极层的至少有一层被分开的话，则形成有效矩阵驱动结构，而如果两个电极都被分开的话，则形成无源矩阵驱动结构。
在具体的方面中，理想的是这些电极由分隔材料分开，并且在必要时，有机荧光层也被隔开。这种分隔材料可以由绝缘材料构成。
在电极薄膜的另一个可能的方面中，使负电极对应于发光区并隔开，同时为了调节从用于来自离发光部件最近的半反射层的发光部件的光的反射表面到从半反射层组侧上的发光部件的端部到反射层以间隔形式存在的点的距离，正电极的厚度是变化的并且与发光区对应。
在电极薄膜的再有另一个可能的方面中，使正电极对应于发光区并隔开，并且为了调节从用于来自离发光部件最近的半反射层的发光部件的光的反射表面到从半反射层组侧上的发光部件的端部到反射层以间隔形式存在的点的距离，该正电极的厚度是变化的并且对应于发光区。
实现上述第三个目的的本发明是一种电子设备，该设备配备有如上所述的本发明的多波长发光装置。其一个可能的具体方面是一种用作显示元件的电子设备，它如此被构成，在多波长发光装置中的发光区被形成为显示图像的像素，并且这样每个像素的驱动就可以根据像素信息来控制。
实现上述第四个目的的发明是一种干涉镜，它包括多个干涉反射层，其构成使得波长相互不同的一些光可以被反射，这些干涉反射层沿着光轴方向顺序地放置；以及多个间隙相邻层，每一层相对于其它层的厚度不同，所述多个间隙相邻层沿着光轴方向放置在所述干涉反射层之间。
下面仅通过实施例并参考附图对本发明的实施方案进行详细说明；其中图1为本发明第一实施方案中的多波长发光装置的层结构的断面图；图2为用于解释半反射层中的干涉条件的图表；图3为本发明第二实施方案中的多波长发光装置的层结构的断面图；图4为本发明第三实施方案中的多波长发光装置的层结构的断面图；图5为本发明第四实施方案中的多波长发光装置的层结构的断面图；图6为本发明第五实施方案中的多波长发光装置的层结构的断面图；图7为本发明第六实施方案中的多波长发光装置的层结构的断面图；图8为本发明第七实施方案中的多波长发光装置的层结构的断面图；图9为本发明第八实施方案中的多波长发光装置的层结构的断面图；图10为本发明第九实施方案中的多波长发光装置的层结构的断面图；图11为本发明第十实施方案中的多波长发光装置的层结构的断面图；图12为本发明第十一实施方案中的多波长发光装置的层结构的断面图；图13为在装有普通单一半反射层的正电极间隙调节类型的发光装置中的层结构的断面图；图14为在装有普通单一半反射层的电介质间隙调节类型的发光装置中的层结构的断面图。
具体实施例方式
实施方案1
本发明的第一实施方案涉及一种基本结构，其中可以发射出彩色显示所必须的三种基本颜色的光，并且用正电极进行间隙调节。在图1中显示出第一实施方案中的多波长发光装置的层结构，它包括基片1、半反射层2、正电极3、发光层4以及负电极5。
在制作期间用作基底的基片1由具有高透射率和特定机械强度的材料制成，并且所述材料能够经受住在制作期间的热处理。这种材料例如玻璃、石英或树脂适合用于该基片。
半反射层组2由一叠对于特定波长的光来说被优化的半反射层2R、2G和2B构成。半反射层2R被优化以与发射红光的波长(在625nm附近)干涉。半反射层2G被优化以与发射绿光的波长(在525nm附近)干涉。并且半反射层2B被优化以与发射蓝光的波长(在450nm附近)干涉。这些半反射层排列有与位于更接近发光层4的侧面上的更长波长(红色)的光共振的半反射层2R、与位于那个侧面下面(图中的下面)上的更短波长(绿色)的光共振的半反射层2G以及与位于那个侧面下面上的最短波长(蓝色)的光共振的半反射层2B。较短波长的光难以被优化用于更长波长的光的半反射测反射。因此，通过使这些层这样顺序排列，则可以构造出更有效的发光装置。
图2为用于与半反射层中的层结构的放大图一起来解释干涉条件的视图。每个半反射层被构成为具有不同折射率的两层的交替叠，即第一层21和第二层22。在与折射率和厚度相关的干涉条件方面，进行调节以便满足下面关系等式3n1·d1＝n2·d2＝(1/4+m/2)·λ其中n1为第一层21的折射率，d1为其厚度，n2为第二层22的折射率，并且d2为其厚度。还有，λ为在那个半反射层中反射的光的波长并且m为大于0的整数。这与一个两层组合体中的光的波长对应。在来自低折射率层的光入射在高折射率层中时出现反射。因此要求从该侧面朝着发光装置将这些层堆叠成为高(折射率)层、低层、高层、低层等；换句话说，设定n1＞n2对于用于半反射层2R、2G和2B的特定材料来说，将具有不同折射率的电介质材料堆叠起来以便满足等式3中所表示的关系。例如可以采用折射率为2.4的TiO2作为第一层21，采用折射率为1.44的SiO2作为第二层22。或者可以采用折射率为2.37的ZnS作为第一层21，采用折射率为1.38的MgF2作为第二层22。但是构成这些半反射层的层并不限于电介质材料，例如可以采用如在日本专利公开No.H10-133222/1998中所披露的由树脂或液晶形成的层状结构。在半反射层中，调节第一层和第二层的厚度以适应在那个半反射层中的波长。当折射率中的差异在第一和第二层之间较小时，反射率将降低，因此要堆叠许多层。
设置正电极3以便具有光透射性。正电极的材料在有机EL元件中用作正电极，因此采用具有大功率函数(4eV或更大)的材料，例如金属、合金、导电化合物或它们的混合物。ITO是一种优选的选择。如果将它做成薄得足以能够确保光学透射性的程度的话，则可以采用其它材料，例如金、CuI、SnO2以及ZnO。这里，针对光学路径长度来调节正电极的厚度，从而光在每个发光区中共振并且具有光透射性。采用所述光学路径长度，则必须限定出两个用于引起光共振的表面。一个表面是用于来自半反射层的发光层侧面的光的反射表面，它局部地反射从那个发光区中输出的光。另一个表面通过包含发光层的发光部件的形态而以不同方式变化。具体地说，该表面可以是垂直于光轴并且包含从半反射层组侧面上发光层的端部到负电极表面(该表面在下面被表示为(“发光表面”)或者负电极侧上的反射表面以间隔形式的点。在每个图面中，在负电极和发光层之间的干涉处显示出另一个表面的位置。但是如上所述，这些位置可以从半反射层组侧面上发光层(或者在设有空穴传输层的情况中的空穴传输层)到负电极(反射层)以间隔形式设定。在红光反射区AR中，调节距离LR，从而发光层4R和负电极之间的边界表面和半反射层2R的反射表面之间的光学路径距离满足红光的共振条件。在绿光发光区AG中，调节LR，从而发光层4G和负电极之间的边界表面和半反射层2G的反射表面之间的光学路径距离满足绿光的共振条件。并且在蓝光发光区AB中，调节LB，从而发光层4B和负电极之间的边界表面和半反射层2B的反射表面之间的光学路径距离满足绿色的共振条件。
回过来看这些共振条件，如图2中所示，如果取λ作为在那个发光区中输出的光的波长，则调节在发光层和负电极之间的干涉面和用于来自具有反射那个波长λ的光的结构的半反射层的发光层的光的反射表面之间的距离L，以便满足下面的关系
等式1(和上面一样)L＝∑di∑(ni·di)+m1·(Φ/2π)·λ＝m2·λ/2其中ni为在那个半反射层的反射表面和发光表面之间的第i个物质(包括在用于其它波长的半反射层中的电介质层)的折射率，di为其厚度，Φ在反射层中的反射表面处出现的相位差，并且m1和m2为自然数。当在负电极表面处发生反射时，将在反射表面处的反射期间产生出的相位差给定为Φ。在发光区AR中的红光不会通过其它半反射层或者沿着该路径的层，因此进行调节以使得正电极的厚度和折射率的乘积的数值成为半波长的自然数倍。
对于共振条件而言，如上所述，当将发光表面设定成在发光层4R、4G和4B中的一个点作为发光点时，调节在反射波长λ光的波长半反射层4R、4G和4B中的发光层侧面上的反射表面与从波长半反射层4R、4G和4B中的发光层侧面的端部到反射层之间的距离(也就是说，发光层4和负电极5之间的干涉)，以满足下面的关系等式2(和上面一样)L＝∑di∑(ni·di)＝m2·λ/2+(2m3+1)·λ/4其中ni为在半反射层和发光表面之间的第i个物质的折射率，di为其厚度，m2为自然数，m3为大于0的整数。
分别形成有机EL材料的发光层4R、4G和4B。所使用的有机EL材料发射包含相对大量的其波长与该发光区相关的光分量的光。该发光表面根据是否存在电荷传输层而改变，如结合下面的实施方案所描述的一样。根据作为反射表面的负电极和发光波长之间的关系来确定每个发光层的厚度。对于发光层的材料而言，有可能采用正在研究并且被发展作为有机电荧光装置材料的材料，例如那些在日本专利公开No.163967/1998和日本专利公开No.248276/1996中所提到的材料。具体地说，用作红发光层的材料包括氰基聚亚苯基乙烯前体、2-1，3’，4’-二羟基苯基-3，5，7-三羟基-1-苯并polyrium高氯酸盐或者掺杂有DCM1的PVK。用于绿发光层4G的材料包括聚亚苯基乙烯前体、2，3，6，7-四氢-11-氧代-1H，5H，11H-(1)苯并吡喃6，7，8-ij-亚喹啉(quinolidine)-10-碳酸酯，以及掺杂有季胺6的PVK。并且用于蓝发光层的材料4B包括铝喹啉醇复合物、吡唑啉二聚体、2，3，6，7-四氢-9-甲基-11-氧代-1H，5H，11H-(1)苯并吡喃6，7，8-ij-亚喹啉(quinolidine)、二苯乙烯衍生物以及掺杂有1，1，4，4-三苯基-1，3-丁二烯的PVK。
负电极5用作有机EL元件的负电极，因此可以采用具有小逸出功(4eV或更小)的金属、合金、导电化合物或者它们的混合物。为了提高发光层的效率并且使光强烈地共振，最好采用高反射率的材料。具体地说，这些物质包括金刚石、氮化铝、氮化硼、钠、钠钾合金、镁、锂、镁铜混合物、镁银混合物、镁铝混合物、镁铟混合物、铝-铝氧化物混合物、铟、锂铝混合物以及稀土金属锂氟化物-铝，即以双层或合金的方式在氟化物中加入铝。
在上述的结构中，当在正电极3和负电极5上施加特定的电压时，电流流向发光层，从而引起电荧光作用，因此在该层的两侧上发射出包含有在由发光材料所限定的光谱中的波长分量的光。在负电极5侧面上发出的光被反射，与来自发光表面的直接光或与在负电极侧面上反射的光干涉，并且被反射到反射侧面(图1中的下面)上。此时，在构成该半反射层的各个电介质层中具有不同的折射率，因此在具有不同折射率的各个电介质层的界面处出现反射。根据由这些电介质层所具有的等式3的干涉条件，存在相互消灭或者相互加强的作用，并且只有具有在该电介质材料中被优化的波长的光高效率地反射。这与来自发光层侧面的光干涉，也就是说与由负电极表面反射的光和来自发光层的光干涉，并且例如只有具有与上述在等式1或2中所表示的共振条件一致的波长的光在反射表面和发光表面之间共振。对于具有其它波长分量的光而言，当来自发光层的光在与那些波长分量对应的半反射层上入射时，相位不会匹配并且共振不会出现，因此这些光相对地被削弱了。结果，波长光谱被锐化，并且高强度光穿过半反射层并且被发射出。其它不符合共振条件的半反射层主要用作半透明薄膜，并且由此导致的光衰减和其它效果在每个波长域中大致是相同的。为此，从每个发光区中将输出在强度和色纯度方面被均衡的多波长光。
基于上面所述的第一实施方案，将用于三种基本颜色中的每一个的共振结构层叠在一起，并且通过调节用于来自半反射层的发光部件侧面的光的反射表面到从半反射层侧面上发光层的端部到反射层以间隔形式存在的点的距离来确定共振条件，因此就有可能发射出多波长的均衡的光。
基于该实施方案，在发光层侧面上设有被优化用于更长波长的半反射层，因此可以在不影响其它波长的光的情况下反射出光。
还有基于该实施方案，采用有机EL元件作为发光部件，从而使得有可能从许多不同材料中选择出具有合适波长色散的材料。
而且基于该实施方案，在发光波长单元中改变该发光材料，因此可以输出更高纯度和强度的光。
还有基于该实施方案，负电极是由光反射材料形成的，因此使得它有可能有效地进行共振。
实施方案2本发明的第二实施方案涉及一种结构，其中空穴传输层被设置在第一实施方案的有机EL元件中。在图3中显示了第二实施方案的多波长发光装置的层结构。如图3所示，这种多波长发光装置包括基片1、半反射层组2、正电极3、空穴传输层6、发光层4和负电极5。
空穴传输层6也称作空穴注入层，是由具有空穴注入功能或形成电子阻挡功能的有机或无机材料制成的。例如可以使用在日本专利公开163967/1988或日本专利公开248276/1996中披露的材料。更具体的说，可以使用的物质包括三唑衍生物、恶二唑衍生物、多芳基alcane衍生物、安替吡啉衍生物、吡唑啉酮衍生物、苯二胺衍生物、芳胺衍生物、胺基取代的查尔酮衍生物、恶唑衍生物、苯乙烯蒽衍生物、fluoronolene衍生物、腙衍生物、二苯乙烯衍生物、硅氮烷衍生物、聚硅烷共聚物、苯胺共聚物以及导电复合齐聚物。使得其厚度刚好足以支持空穴载流子功能。但是当使用空穴传输层时，发光表面可以靠近空穴传输层6和发光层4之间的界面。因此为了有效地发光，针对发光层和空穴传输层而设定厚度条件，从而不会因负电极5的反射而引起相互消除。
除此之外，层结构与实施方案1中的相同，因此不再详细描述。当设置了空穴传输层时，根据在发光层和空穴传输层中使用的材料，其厚度可以调整，以便最优化地获得所需的波长特性。
基于第二实施方案，除了实现与第一实施方案相同的益处之外，空穴传输层的加入使得有机EL元件的发光效率被提高，从而得到更明亮的发光装置。
实施方案3第三实施方案涉及这样一种结构，其中在第二实施方案的有机EL元件中设有电子传输层。在图4中显示了第三实施方案的多波长发光装置的层结构。如图4所示，这种多波长发光装置包括基片1、半反射层组2、正电极3、空穴传输层6、发光层4、电子传输层7和负电极5。
电子传输层也称作电子注入层，它具有能从负电极提出注入的电子并将其有效的运输至发光层的功能。例如可以使用在日本专利公开163967/1988、日本专利公开248276/1996或日本专利公开194393中披露的材料。更具体的说，可以使用的材料包括硝基取代的氟衍生物、蒽醌二甲烷衍生物、二苯醌衍生物、噻吩烷二氧化物衍生物、萘perilene和其它杂环四碳酸酯酸酐、碳化二亚胺、freolenidine甲烷衍生物、蒽醌二甲烷和anthrolone衍生物、恶二唑衍生物和喹啉衍生物。使得其厚度刚好足以支持电子载流子功能。
在其它方面，层结构与上述的第二实施方案相同，因此不再说明。但是可以设置空穴传输层或将其省略，它的设置与否是基于和有机EL材料的平衡考虑而作出的。
基于第三实施方案，除了实现与第二实施方案相同的益处之外，电子传输层的加入使得有机EL元件的发光效率被提高，从而得到更明亮的发光装置。
实施方案4第四实施方案涉及这样一种结构，其中利用绝缘体调整是第一实施方案的有机EL元件中的共振条件的光路长度。在图5中显示了第四实施方案的多波长发光装置的层结构。如图5所示，这种多波长发光装置包括基片1、半反射层2、正电极3、绝缘体8G和8B、发光层4、和负电极5。
在第四实施方案中，正电极3与红发光区AR的共振条件相匹配，并以与其它发光区中相同的厚度来形成。但是另一方面，分别在绿发光区AG和蓝发光区AB以不同的厚度设置绝缘体8G和8B，从而满足等式1和2中的共振条件。但是，在该实施方案中，所做的一切都是为了调整光路长度以在绿和蓝发光区中引起共振，绝缘体可以设置在红区。绝缘体8G和8B可以由具有光透射率的有机或无机材料制成。例如可以使用如SiO2，Si3N4或TiO2的介电材料。但是在介电材料和正电极之间折射率存在差异，因此半反射层2G和2B距离发光表面的距离LG和LB会与第一实施方案略有不同。在其它方面，层结构与前述实施方案相同。并且当发光层中的电荷载流子容量低，空穴传输层或电子传输层或两者一起可以如第二和第三基于第四实施方案，除了实现与前述实施方案相同的益处之外，由于正电极可以以均匀的厚度来形成，因此可以提供在使用正电极材料时易于制造的发光装置，因此难以形成厚度差异。
实施方案5在前述的实施方案中，在每个发光区设置不同的发光层。但是在本发明的第五实施方案中对所有的发光区都设置相同的发光层。在图6中显示了第五实施方案的多波长发光装置的层结构。如图6所示，这种多波长发光装置包括基片1、半反射层组2、正电极3、发光层4、和负电极5。
在该实施方案中，对所有发光层设置共同的发光层4。理想的是，发光层由以良好平衡含有在强度高于预定值的发光区提供的波长分量的宽带发光材料制成。用于此目的的材料包括，例如铝螯合物(Alq3)和聚对亚苯基乙烯。半反射层的反射表面和发光表面之间的距离如实施方案1中一样确定。但是当发光层中的电荷载流子容量低时，空穴传输层或电子传输层或两者一起可以如第二和第三实施方案中设置。也可以如同第四实施方案一样利用绝缘体来调整光路长度。二胺衍生物(TAD)可以用于和Alq3一同使用的空穴传输层。
在这种结构中，要被输出的含有所有波长成分的光从发光层4发出。因此，在任何半反射层中，具有为反射层而优化的波长的光会被反射。但是半反射层反射表面和发光层中的发光点(发光表面)或与负电极反射表面之间的距离被优化，从而与各发光区相关的波长的共振条件相匹配，因此只有具有这些共振条件之内的波长的光才能以锐化的光谱发出。
基于第五实施方案，除了实现与其它实施方案相同的益处之外，不需要为每个发光区分别制造发光层，因此制造工艺简化。
实施方案6在前述的实施方案中，利用正电极或绝缘体对每个发光区设定不同的共振条件。但是在第六实施方案中，共振条件被改变，同时仍然保持隔层厚度的均匀。在图7中显示了第六实施方案的多波长发光装置的层结构。如图7所示，这种多波长发光装置包括基片1、设有隔离器9G和9B的半反射层组2、正电极3、发光层4、和负电极5。
隔离器9G和9B是设置用来调整半反射层之间间隙的层。这些隔离器可以由例如具有高透光率并于半反射层粘结良好的的树脂或介电物质的材料制成。如果可以保持半反射层之间的距离，那么无需说明，这些层可以由气体、液体或液晶等构成。隔离器9G和9B可以由具有不同折射率的不同材料制成。对用于发光层的材料进行选择而使得在红发光区AR中的发光层2R内有更多的红光波长成份，使得在绿发光区AG中的发光层2G内有更多的绿光波长成份，使得在蓝发光区AB中的发光层2B内有更多的蓝光波长成份，并且存在相当少其它波长成分。在该实施方案中，层结构在每个发光区中是相同的，必须通过发光层自身的特性来限定发光波长。就共振条件而言，所有的发光区以均匀的厚度设有正电极5。即发光层4R的发光表面以及最接近该发光层的半反射层2R中的反射表面之间光路长度被保持，从而对应于在那个半反射层中反射的自然数多个半波长光(红光)。调整隔离器9G和9B的厚度，从而半反射层9G或9B中的反射表面和发光部件的发光表面之间的光路厚度满足等式2中的共振条件。更具体的说，对于绿发光区AG，对应于隔离器9G的折射率n9G和厚度d9G的乘积的光路长度被加入到等式2中，并且具有折射率以满足共振条件的材料被选定，厚度被设定。对于蓝发光区AB，隔离器9B和隔离器9G两者的光路长度(n9G·d9G+n9B·d9B)被加入到等式2中，并且具有折射率以满足共振条件的材料被选定，厚度被设定。但是当发光层中的电荷载流子容量低时，空穴传输层或电子传输层或两者一起可以如第二和第三实施方案中设置。
在前述的结构中，当光从发光层中发出时，对于最靠近该发光层的红光半反射层2R，如同第一实施方案一样发生共振和发光。对于其它发光区，由于其光路长度被调整，以与自然数多个半波长相一致，因此发生共振，并输出共振波长的锐化光谱。
基于第六实施方案，除了实现与其它实施方案相同的益处之外，包括正电极和发光层的层可以都形成为平的和均匀的厚度，因此例如形成图案的复杂步骤就可以省略，因此制造成本就降低了。
实施方案7第七实施方案涉及到第六实施方案中所采用的间隙调整方法的改进。在图8中显示了第七实施方案的多波长发光装置的层结构。如图8所示，这种多波长发光装置包括基片1、设有间隙调整层21G和21B的半反射层组2、正电极3、发光层4和负电极5。
间隙调整层21G是用于调整半反射层之间的间隙的层，并改变最靠近绿半反射层2G的发光层的第一层21的厚度。间隙调整层21B是用于调整半反射层之间的间隙的层，并改变最靠近蓝半反射层2B的发光层的第一层21的厚度。因为构成半反射层的层其自身是电介质材料，因此当一层的厚度有差异时，该层就不再是产生干涉的层，并且由于它的折射率和厚度，它会有助于提高给定的光路长度。更具体的说，相对于绿发光区AG，对应于间隙调整层21G的折射率n1和厚度d21G的乘积的光路长度被加入到等式2中，并且其折射率满足共振条件的材料被选定，其厚度被设定。相对于发光区AB，对间隙调整层21B和21G两者的光路长度n1·(d21G+d21B)被加入到等式2中，并且其折射率满足共振条件的材料被选定，其厚度被设定。
在其它方面，该结构与实施方案6相同。
基于第七实施方案，利用在半反射层界面处的层来调整间隙，因此可以节省材料，并且当在制造半反射层的过程中形成该间隙调整层时，只需控制膜厚度，因此可以减少制造步骤。
实施方案8第八实施方案涉及这样一种结构，其中可以使得发光层在每个发光区发光。在图9中显示了第八实施方案的多波长发光装置的层结构。如图9所示，这种多波长发光装置包括基片1、半反射层组2、正电极3、发光层4、电分开的负电极5、基片11和触排10。也设有驱动电路(未显示)连同内联的线路来单独和独立的向被触排10电分开的电极5R，5G和5B提供控制电压VR、VG和VB。
在该实施方案中，在发光区的界面处设置触排10，并带有形成的负电极，从而它们在被触排划分的区内被电分开。也设有基片11用于形成触排10和负电极图案。用于触排10的适合的材料可以例如是聚酰亚胺，或者其它的是绝缘体并且能够形成图案并形成为与发光区相匹配的固定高度的有机或无机材料。另外为了电分开负电极，如图所示，也可以形成触排而使得它们电分开发光区连同负电极。当如此构成时，对应于有机EL元件的层结构就在基片11提供的基底上顺次形成。基片11只需具有机械强度和热强度。驱动电路可以用TFT等构成，从而它们可以驱动每个发光区。由于正电极是一个公共基片，因此它形成有源矩阵型驱动方案。但是当发光层中的电荷载流子容量低时，空穴传输层或电子传输层或两者一起可以如第二和第三实施方案中设置。正电极可以包括其中绝缘体叠置的结构，如实施方案4所示。所有的发光层可以共同设有，如实施方案5所述。
在前述的实施方案中，当施加电压VR、VG和VB来控制每个发光区内的驱动电路时，电流只在对应的发光层中流动，并且只有发光区的色调被输出。如果发光区被形成而使得它们与彩色显示设备中的彩色像素相联系，并且每个发光区内的驱动电压由用在彩色图像数据中的RGB信号建立的对应值来控制，那么该整体就起到彩色显示设备的功能。另外，该结构使得它即使在用作发光设备时，也允许发光颜色自由变换。
基于前述的实施方案8，该结构使得负电极被电分开成为能够分别驱动的单元。因此除了实现前述其他实施方案的益处之外，可以使得本发明的多波长发光装置用作显示设备或其他电子设备。
实施方案9第九实施方案涉及到第八实施方案的改进，其中负电极因为形成图案而被分开。在图10中显示了第九实施方案的多波长发光装置的层结构。如图10所示，这种多波长发光装置包括基片1、半反射层组2、正电极3、发光层4、有图案的负电极5和基片11。也设有驱动电路(未显示)连同内联的线路来单独和独立的向电分开的电极5R，5G和5B提供控制电压VR、VG和VB。
在该实施方案中，负电极5被与发光区相关的形成图案。对所有的发光区共同设置发光层4，如同实施方案4所述。用于发光层的材料与实施方案4的相同。基片11在通过形成图案而构成负电极的时侯是需要的，从而它被电分开。在该实施方案中，也优选由基片11开始进行制造。驱动电路可以单独和独立的驱动电分开的电极5R，5G和5B。在其它方面，该结构与第一实施方案相同。如果正电极3也被形成图案并成形从而构成负电极5和矩阵线路，那么这个发光设备可以被驱动为无源矩阵型显示设备。
在该结构中，当施加电压VR、VG和VB来控制每个发光区的驱动电路时，电流只在对应的发光层中流动，并且只有发光区的色调被输出。如果发光区被形成而使得它们关系到彩色显示设备中的彩色像素，并且每个发光区内的驱动电压由用在彩色图像数据中的RGB信号建立的对应值来控制，那么该整体就起到彩色显示设备的功能。另外，该结构使得它即使在用作发光设备时，也允许发光颜色自由变换。
基于前述的实施方案9，该结构使得负电极被电分开成为能够分别驱动的单元。因此除了实现前述其他实施方案的益处之外，可以提供易于制造的具有较简单结构的多波长发光装置。
实施方案10第十实施方案涉及到一种结构，它与第八实施方案相反，正电极被触排分开。在图11中显示了第十实施方案的多波长发光装置的层结构。如图11所示，这种多波长发光装置包括基片1、半反射层组2、被触排10分开的正电极3、发光层4、负电极5、基片11。也设有驱动电路(未显示)连同内联的线路来单独和独立的向被触排10电分开的正电极3R，3G和3B提供控制电压VR、VG和VB。
在该实施方案中，设有触排10来分开每个发光区内的发光层和正电极。可以使用与前述实施方案8相同的用于触排10和基片11的材料和形成方法。特别理想的是在日本专利公开平10-153967/1998的喷墨方法可以用作在基片上形成触排和电极和发光层形成图案的制造方法。至于驱动方案，当负电极5形成为该实施方案中的公共电极时，可以在正电极3侧面上设置TFT，由此允许按照有源矩阵驱动方案进行操作。而且通过利用触排和形成图案也电分开负电极侧面，并且在发光层上下形成矩阵形式的电板结构，就可以按照简单的矩阵驱动方案进行操作。
但是当发光层中的电荷载流子容量低时，空穴传输层或电子传输层或两者一起可以如第二和第三实施方案中设置。正电极可以包括其中绝缘体叠置的结构，如实施方案4所示。所有的发光层可以共同设有，如实施方案5所述。
在该结构中，当施加电压VR、VG和VB来控制每个发光区的驱动电路时，电流只在对应的发光层中流动，并且只有发光区的色调被输出。如果发光区被形成而使得它们关系到彩色显示设备中的彩色像素，并且每个发光区内的驱动电压由用在彩色图像数据中的RGB信号建立的对应值来控制，那么该整体就起到彩色显示设备的功能。另外，该结构使得它即使在用作发光设备时，也允许发光颜色自由变换。
基于前述的实施方案10，该结构使得正电极被电分开成为能够分别驱动的单元。因此除了实现前述其他实施方案的益处之外，可以使得本发明的多波长发光装置用作显示设备或其他电子设备。
实施方案11第十一实施方案涉及到第十实施方案的改进，其中正电极通过图案形成而被分开。在图12中显示了第十一实施方案的多波长发光装置的层结构。如图12所示，这种多波长发光装置包括基片1、半反射层组2、形成图案的正电极3、发光层4、负电极5、基片11。也设有驱动电路(未显示)连同内联的线路来单独和独立的向被触排10电分开的正电极3R，3G和3B提供控制电压VR、VG和VB。
在该实施方案中，正电极3被与发光区相关地形成图案。驱动电路的极性与前述第8和第9实施方案中的极性相反。并且该驱动电路的形式使得它们可以单独和独立地驱动电分开的正电极3R，3G和3B。在其它方面该结构与第八实施方案相同。在这个实施方案中，由于负电极侧面没有被形成为是分开和独立的，所以可以从半反射层组2的侧面形成层状结构。当形成正电极3时，只需进行与发光区相一致地来形成图案。
在该结构中，当施加电压VR、VG和VB来控制每个发光区的驱动电路时，电流只在对应的发光层中流动，并且只有发光区的色调被输出。如果发光区被形成而使得它们关系到彩色显示设备中的彩色像素，并且每个发光区内的驱动电压由用在彩色图像数据中的RGB信号建立的对应值来控制，那么该整体就起到彩色显示设备的功能。另外，该结构使得它即使在用作发光设备时，也允许发光颜色自由变换。
基于前述的实施方案9，该结构使得正电极被电分开成为能够分别驱动的单元。因此除了实现前述其他实施方案的益处之外，可以提供易于制造的具有较简单结构的多波长发光装置。
其它改进本发明并不限于上述实施方案，而是可以被构成为各种合适的改进，只要不超过其基本概念的范围。例如有机EL层主要用作发光部件，但是可以采用其它已知的具有不同结构的发光部件。而且对于发光的效果来说，在电场发光之外可以采用光学发光。
对于这些半反射层来说，在上述实施方案中采用多层电介质薄膜，但是这不是一种限定。还允许的是，安装用作能够满足共振条件的半反射镜的薄膜或光学元件或者使用极化板作为半反射层同时控制极化作用。
在其中可以应用本发明的多波长发光装置的电子设备上也没有任何限制。它可以应用在手表、计算器、移动电话、寻呼机、电脑记事本、笔记本电脑和其它移动信息终端设备的显示器或发光装置中以及在照相机取景器和大显示器中。
基于本发明，其结构被构成为使得能够通过调节在用于来自局部地反射从发光区输出的光的半反射层的发光部件侧面的光的反射表面和从半反射层组侧面上的发光部件的端部到反射层以间隔的形式存在的点之间的距离来选择波长输出，因此可以设有多波长发光装置，通过该装置可以反射被优化用于多个波长中任何一个的光。
基于本发明，其结构被构成为使得离发光部件的距离可以通过这些半反射层之间的间隙来调节。因此可以提供一种多波长发光装置，用该装置容易对多个波长进行优化并且该装置容易制造。
基于本发明，提供一种多波长发光装置，该装置输出多种被优化的波长的光，因此可以提供一种电子设备，其中可以完美地调节光发射颜色之间的平衡。
权利要求
1.一种发光装置，其特征在于，包括多个第一发光元件，每个所述第一发光元件发射具有第一波长谱的第一光；多个第二发光元件，每个所述第二发光元件发射具有第二波长谱的第二光，所述第二波长谱不同于所述第一波长谱；和半反射层组，从所述发光装置输出的第三光，从所述发光装置输出的第四光，所述第三光具有第三波长谱，所述第三波长谱是由所述半反射层组通过锐化所述第一波长谱而获得，和所述第四光具有第四波长谱，所述第四波长谱是由所述半反射层组通过锐化所述第二波长谱而获得。
2.根据权利要求1的发光装置，其特征在于，多个所述第一发光元件和多个所述第二发光元件在所述半反射层组之上。
3.根据权利要求1的发光装置，其特征在于，所述半反射层组包括第一半反射层单元和第二半反射层单元，所述第一半反射层单元干扰所述第一光，所述第二半反射层单元干扰所述第二光。
4.根据权利要求3的发光装置，其特征在于，所述第二光通过所述第一半反射层单元进入所述第二半反射层单元。
5.一种发光装置，其特征在于，包括多个第一发光元件，每个所述第一发光元件发射具有第一波长谱的第一光；多个第二发光元件，每个所述第二发光元件发射具有第二波长谱的第二光，所述第二波长谱不同于所述第一波长谱；和半反射层组，包括第一半反射层单元和第二半反射层单元，所述第一半反射层单元干扰所述第一光，所述第二半反射层单元干扰所述第二光，所述第二光通过所述第一半反射层单元进入所述第二半反射层单元。
6.根据权利要求5的发光装置，其特征在于，通过向所述第一半反射层单元输入所述第一光，从所述发光装置输出第三光，和通过向所述第二半反射层单元输入所述第二光，从所述发光装置输出第四光。
7.根据权利要求5的发光装置，其特征在于，所述第一半反射层单元包括第一层和第二层，所述第二层与所述第一层接触，并且具有不同于所述第一层的折射率，和所述第二半反射层单元包括第三层和第四层，所述第四层与所述第三层接触，并且具有不同于所述第三层的折射率。
8.根据权利要求7的发光装置，其特征在于，所述第一层和所述第二层的总厚度不同于所述第三层和所述第四层的总厚度。
9.根据权利要求7的发光装置，其特征在于，所述第一层和所述第二层的总厚度实质上与所述第三层和所述第四层的总厚度相同。
10.根据权利要求9的发光装置，其特征在于，半反射层组还包括置于所述第一半反射层单元和第二半反射层单元之间的第一隔离片。
11.根据权利要求7的发光装置，其特征在于还包括多个第三发光元件，每个所述第三发光元件发射具有第三波长谱的第三光，所述第三波长谱不同于所述第一波长谱和所述第二波长谱，半反射层组还包括第三半反射层单元，所述第三半反射层单元包括第五层和第六层，所述第六层与所述第五层接触，并且具有不同于所述第五层的折射率。
12.根据权利要求11的发光装置，其特征在于，所述第五层和所述第六层的总厚度不同于所述第一层和所述第二层的总厚度，和所述第五层和所述第六层的总厚度不同于所述第三层和所述第四层的总厚度。
13.根据权利要求11的发光装置，其特征在于，所述第五层和所述第六层的总厚度实质上与所述第一层和所述第二层的总厚度相同。
14.根据权利要求13的发光装置，其特征在于，半反射层组还包括置于所述第二半反射层单元和第三半反射层单元之间的第二隔离片。
全文摘要
一种发光装置，其特征在于，包括多个第一发光元件，每个所述第一发光元件发射具有第一波长谱的第一光；多个第二发光元件，每个所述第二发光元件发射具有第二波长谱的第二光，所述第二波长谱不同于所述第一波长谱；和半反射层组，从所述发光装置输出的第三光，从所述发光装置输出的第四光，所述第三光具有第三波长谱，所述第三波长谱是由所述半反射层组通过锐化所述第一波长谱而获得，和所述第四光具有第四波长谱，所述第四波长谱是由所述半反射层组通过锐化所述第二波长谱而获得。
文档编号H05B33/12GK1700487SQ20051006897
公开日2005年11月23日 申请日期2000年6月2日 优先权日1999年6月2日
发明者下田达也, 小山智子, 金子丈夫, J·H·巴勒斯 申请人:精工爱普生株式会社, 剑桥显示技术有限公司