专利名称：显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有红色发光、绿色发光和蓝色发光的三色的有机EL(电致发光)元件的全色显示的显示装置。
背景技术：
作为使采用红色发光(R)、绿色发光(G)和蓝色发光(B)的三色的有机EL元件的显示装置的发光效率提高的技术，日本专利公开N0.2000-323277公开了对于每种发射色使有机EL元件的发光层以外的功能层的膜厚度改变的技术。这是通过对于每种发射色增强发射光谱的峰值波长的光学干涉结构来增加发光效率的技术。此外，日本专利公开N0.2008-288201公开了通过如下方式已实现了高效率和长寿命的有机EL元件:在红色发光和绿色发光的有机EL元件的每个的发光层和空穴注入层之间设置辅助层，该辅助层含有不同于空穴注入层的材料并且具有比空穴注入层的材料高的空穴迁移率。但是，日本专利公开N0.2008-288201中公开的显示装置具有如下可能性:取决于空穴注入层、发光层和辅助层的构成材料，驱动电压变高。
发明内容
根据本发明的方面，显示装置通过共振结构提高红色发光、绿色发光和蓝色发光的三色的有机EL元件的发光效率的同时使这些有机EL元件的驱动电压降低。根据本发明的另一方面，显示装置具有红色发光的有机EL元件、绿色发光的有机EL元件和蓝色发光的有机EL元件，其中各有机`EL元件均至少具有有金属层的阳极、空穴传输层、发光层和阴极，各有机EL元件共用(common)地设置该空穴传输层，各有机EL元件中调节各发光层的发光位置与阳极的反射面之间的光学距离L以满足式(I)，( λ /8) X (-1-(2 Φ / )) < L < ( λ /8) X (1- (2 Φ / π ))...(I)[式I中，Φ为阳极的金属层中的相移，λ为从各色的有机EL元件发出的光谱的峰值波长。]，蓝色发光的有机EL兀件的发光层含有主体材料和发光材料,空穴传输层的最低未占分子轨道(LUMO)值小于蓝色发光的有机EL元件的发光层的主体材料的LUMO值，通过从蓝色发光的有机EL元件的发光层的主体材料的HOMO值减去空穴传输层的最高占有分子轨道(HOMO)值所得到的值为0.5eV或更低，在红色发光的有机EL元件的发光层和绿色发光的有机EL元件的发光层的至少一者与空穴传输层之间设置膜厚度调节层，膜厚度调节层的空穴迁移率大于设置有膜厚度调节层的有机EL元件的发光层的载流子迁移率，膜厚度调节层的HOMO值等于或低于空穴传输层的HOMO值并且等于或高于设置有膜厚度调节层的有机EL元件的发光层中含有的发光材料的HOMO值。根据本发明的另一方面，在具有红色发光、绿色发光和蓝色发光的三色的有机EL元件的显示装置中，通过光学干涉结构来增加发光效率的同时能够降低驱动电压。由以下参照附图对例示实施方案的说明，本发明进一步的特点将变得清楚。
图1是本发明的实施方案的显示装置的透视图。图2是本发明的实施方案的显示装置的一个像素的轮廓的横截面图。图3是表示通过从蓝色有机EL元件的蓝色发光层的主体材料的HOMO值减去空穴传输层的HOMO值而得到的值EHbh_EHht与驱动电压之间的关系的图。
具体实施例方式以下参照附图对本发明的显示装置的各种实施方案进行说明。对于本说明书中未图示或记载的部分，适用技术领域中公知或已知的技术。本发明并不限于下述的实施方案。用基于真空能级的绝对值表示与构成本发明中记载的有机EL元件的层相关的最低未占分子轨道(LUMO)的值和最高占有分子轨道(HOMO)的值。图1是示意地表示本发明的显示装置的一个实施方案的构成的透视图。图1包括显示区域1、像素2以及有机EL元件3R、3G和3B。本发明的显示装置具有多个像素2，并且该像素2含有一组分别发红光、绿光和蓝光的有机EL元件3R、3G和3B。显示装置中，以矩阵状设置多个像素2。图2为沿图1的I1-1I线的像素2的轮廓的横截面图。像素2具有红色发光的有机EL元件3R、绿色发光的有机EL元件3G和蓝色发光的有机EL元件3B。每个有机EL元件从阳极5依次具有空穴传输层6、发光层(7R、7G和7B的任一个)和阴极11，每个有机EL元件共用地设置空穴传输层6。基板4用玻璃、塑料、硅等形成。在基板上可形成开关元件(未图示)例如TFT。在基板4上，形成含有金属层的阳极5。形成阳极用于反射从有机EL元件的发光层发出的光以形成光学干涉结构以由此增加发光效率。以对应于红色、绿色和蓝色有机EL元件每一个的方式将阳极5图案化。优选用具有高反射率的金属或其合金形成阳极5的金属层并且特别优选材料例如Al、Ag、Pt、Au、Cu、Pd、Ni和Mo。阳极5可以是在该金属层上层叠具有高功函数的透明导电材料例如ITO和IZO的层叠体。在对应于红色、绿色和蓝色有机EL元件3R、3G和3B的每一个的阳极5的边缘可进一步形成绝缘膜(未图示)。在红色发光、绿色发光和蓝色发光的有机EL元件3R、3G和3B每一个的阳极5上，共用地形成含有空穴传输材料的空穴传输层6。在阳极5与空穴传输层6之间,可各有机EL元件3R、3G和3B共用地形成空穴注入层等。以与空穴传输层6接触的方式在空穴传输层6上的与蓝色有机EL元件的阳极5对应的区域中形成蓝色发光层7B。用至少主体材料和发光材料形成蓝色发光层7B。空穴传输层6的LUMO值小于蓝色发光层7B的主体材料的LUMO值。通过形成这样的构成，防止蓝色发光层7B中的电子流入空穴传输层6中并且蓝色发光层7B中的再结合率增加，以致能够使蓝色有机EL元件3B的发光效率增加。通过由蓝色发光的有机EL元件3B的蓝色发光层7B的主体材料的HOMO值(EHbh)减去空穴传输层6的HOMO值(EHht)所得的值EHbh-EHht为0.5eV或更低。图3表示改变空穴传输层6的材料时通过由蓝色发光层7B的主体材料的HOMO值减去空穴传输层6的HOMO值所得的值EHbh-EHht与蓝色发光的有机EL元件3B的驱动电压的关系。图3表示EHbh-EHht为OeV或更低时，驱动电压不存在差异，但随着EHbh-EHht从OeV增加，驱动电压变大。EHbh-EHht的增加意味着在空穴传输层6与蓝色发光层7B之间的界面空穴的注入势垒增加。在界面的注入势垒的增加使有机EL元件的驱动电压增加。优选驱动电压的增加尽可能小，但优选
0.5V或更低作为最小值。因此，由图3可知，EHbh-EHht优选为0.5eV或更低。光学干涉结构中发光位置与反射面之间的光学距离L由下式A表示。式A中，m为O或更大的整数。L= ( λ /4) X (2m-(Φ/ π )) …(A)φ:阳极的金属层中的相移λ:由各色的有机EL元件发出的光谱的峰值波长调节从蓝色发光层7Β的发光位置到阳极5的反射面的光学距离L以由式(A)建立m = O。考虑与正面的发光效率存在折衷关系的视角特性等，在实际的有机EL元件中未必总严格地与该膜厚度一致。具体地，可存在光学距离L满足式A的值土 λ/8内的误差。有利地，根据本发明，有机EL元件中，能够以满足式I的方式来调节光学距离L。由于光学距离L满足式I的事实，通过光学干涉结构能够增加蓝色发光的有机EL元件3Β的发光效率。通过改变空穴传输层6的膜厚度或者蓝色发光层7Β的膜厚度来实现光学距离L的调节。( λ /8) X (-1-(2 Φ / )) < L < ( λ /8) X (1- (2 Φ / π ))...(I)更优选地，光学距离L的误差在光学距离L满足式A的值土 λ /16内。有利地，根据本发明，有机EL元件中，能够以满足下式II的方式调节光学距离L。(λ/16) X (-1-(4Φ/3 ))彡 L彡(λ/16) X (1-(4 Φ / π ))...(II)此外，由于Φ约为-π，因此有机EL元件能够满足下述关系(Γ )或(ΙΓ )。λ /8 < L < 3 λ /8...(Γ )3λ/16 < L < 5λ/16...(ΙΓ )在红色发光的有机EL元件3R的发光层7R和绿色有机EL元件3G的发光层7G的至少一者与空穴传输层6之间设置膜厚度调节层8。在红色发光的有机EL元件3R和/或绿色发光的有机EL元件3G的对应于阳极5和/或阳极5的区域中形成膜厚度调节层8。在红色发光的有机EL元件3R和绿色发光的有机EL元件3G中，设置了膜厚度调节层8的有机EL元件中，在膜厚度调节层8上形成至少含有发光材料的发光层。图1表示只在红色发光的有机EL元件3R中设置膜厚度调节层8的构成。从设置有膜厚度调节层8的红色发光的有机EL元件3R的发光层7R和/或绿色发光的有机EL元件3G的发光层7G的发光位置到阳极5的反射面的光学距离L也与蓝色发光的有机EL元件3Β同样地，以满足上述式1、I1、I'或ΙΓ的方式调节。由于光学距离L满足式1、I1、I'或ΙΓ的事实，因此通过光学干涉结构能够增加红色发光的有机EL元件3R和绿色发光的有机EL元件3G的发光效率。设置有膜厚度调节层8的有机EL元件中，通过改变膜厚度调节层8的膜厚度来实现光学距离L的调节。
用如下材料形成膜厚度调节层8，该材料具有比空穴传输层6的空穴迁移率和设置有膜厚度调节层8的有机EL元件的发光层的载流子迁移率高的空穴迁移率。因此，通过由用具有高空穴迁移率的材料形成的膜厚度调节层8调节光学距离L，而不是通过由空穴传输层6或发光层调节光学距离L，能够进一步使有机EL元件的驱动电压降低。
膜厚度调节层8的HOMO值等于或低于空穴传输层6的HOMO值并且等于或高于膜厚度调节层8上的发光层中含有的发光材料的HOMO值。通过形成这样的元件构成，在空穴传输层6与膜厚度调节层8之间的界面和膜厚度调节层8与发光层之间的界面的两个界面，空穴的注入势垒消失。因此，由于在各层之间的界面空穴的注入势垒的消失，能够防止驱动电压的增加。由于红色发光的有机EL元件3R的光谱的峰值波长大，因此所需的光学距离L变大。由于所需的膜厚度随着光学距离L的增加而增加，因此具有高空穴迁移率的膜厚度调节层8的效果变大。因此，更优选至少在红色发光的有机EL元件3R中形成膜厚度调节层8。膜厚度调节层8能够用具有较高空穴迁移率的材料构成。特别优选地，膜厚度调节层8用具有高空穴迁移率的含有两个或更多个三芳基胺结构的材料构成。红色发光的有机EL元件3R和绿色发光的有机EL元件3G中，在没有设置有膜厚度调节层8的有机EL元件中，在空穴传输层6上的、与没有设置膜厚度调节层8的有机EL元件的阳极对应的区域中形成至少含有发光材料的发光层。从发光层的发光位置到阳极5的反射面的光学距离L，也与蓝色发光的有机EL元件同样地，以满足式I的方式调节。由于光学距离L满足式I的事实，在没有设置膜厚度调节层8的有机EL元件中通过光学干涉结构能够使发光效率增加。通过改变发光层的膜厚度来实现光学距离L的调节。在各色的发光层7R、7G和7B的上方设置阴极11，并且能够使用透明导电材料或者半透明金属薄膜。对于透明导电材料，能够使用ITO、IZO等，作为半透明金属薄膜，使用与阳极5相同的金属。吸收为50%或更低的膜厚度的情况下，能够与透过和反射的比例无关地使用。在各发光层7R、7G和7B与阴极11之间，可设置功能层，例如空穴阻挡层(未图示)、电子传输层9、电子注入层10等。这些功能层可红色发光、绿色发光和蓝色发光的有机EL元件共用地设置，对于每种发射色，功能层的膜厚度可不同或者形成功能层的材料可不同。对于功能层，能够使用已知的有机EL材料。优选地，红色发光的有机EL元件3R和绿色发光的有机EL元件3G中，设置有膜厚度调节层8的有机EL元件的发光层含有形成膜厚度调节层8的材料。膜厚度调节层8的空穴迁移率高于发光层的载流子迁移率。因此，通过在发光层7中配合形成膜厚度调节层8的材料，能够进一步降低驱动电压。优选地，红色发光的有机EL元件3R和绿色发光的有机EL元件3G中，设置有膜厚度调节层8的有机EL兀件的发光层含有磷光发光材料。对荧光发光材料和磷光发光材料的发光过程进行比较时，荧光发光材料从激发单重态Si发光并且磷光发光材料从激发三重态Tl发光。SI具有高于Tl的能级。由SI确定发光的发光材料的驱动电压。因此，存在如下问题:突光发光材料和磷光发光材料发出具有相同波长的光时，具有高于突光发光材料的SI的磷光发光材料的驱动电压变高。因此，该显示装置的构成能够降低发光层中含有磷光发光材料的红色发光的有机EL元件3R或绿色发光的有机EL元件3G的驱动电压。以下示出用作膜厚度调节层8、发光层主体和发光掺杂剂的材料的典型结构式。但是，本发明并不限于此。
作为膜厚度调节层8的材料，可提及下述结构式的材料作为实例。
权利要求
1.示装置，包括: 红色发光的有机EL元件、绿色发光的有机EL元件和蓝色发光的有机EL元件， 各有机EL元件各自至少具有有金属层的阳极、空穴传输层、发光层和阴极， 各有机EL元件共有地设置该空穴传输层， 每个各有机EL元件中，每个发光层的发光位置与阳极的反射面之间的光学距离L满足下式，(λ /8) X (-1-(2 Φ / )) < L < ( λ /8) X (1- (2 Φ / )) 其中，Φ为阳极的金属层中的相移，λ为由各有机EL元件发出的光谱的峰值波长， 该蓝色发光的有机EL兀件的发光层含有主体材料和发光材料， 该空穴传输层的LUMO值小于该蓝色发光的有机EL元件的发光层的主体材料的LUMO值， 从该蓝色发光的有机EL元件的发光层的主体材料的HOMO值减去该空穴传输层的HOMO值所得到的值为0.5eV以下， 在该红色发光的有机EL兀件的发光层和该绿色发光的有机EL兀件的发光层的至少一者与该空穴传输层之间设置膜厚度调节层， 该膜厚度调节层的空穴迁移率高于设置该膜厚度调节层的有机EL元件的发光层的载流子迁移率，并且 该膜厚度调节层的HOMO值等于或低于该空穴传输层的HOMO值并且等于或高于设置该膜厚度调节层的有机EL元件的发光层中含有的发光材料的HOMO值。
2.根据权利要求1的显示装置，其中该红色发光的有机EL元件的发光层和该绿色发光的有机EL元件的发光层中，设置有该膜厚度调节层的有机EL元件的发光层含有形成该膜厚度调节层的材料。
3.根据权利要求1的显示装置，其中该红色发光的有机EL元件的发光层和该绿色发光的有机EL元件的发光层中，设置有该膜厚度调节层的有机EL元件的发光层含有磷光发光材料。
全文摘要
显示装置，其具有有机EL元件，每个有机EL元件具有光学干涉结构，包括含有主体材料和发光材料的蓝色发光层，其中空穴传输层的LUMO小于该主体材料的LUMO并且该主体材料的HOMO比该空穴传输层的HOMO大0.5eV以下；和在红色发光EL元件和绿色发光EL元件的至少一者的发光层和空穴传输层之间设置的膜厚度调节层，其中该调节层的空穴迁移率高于具有该调节层的EL元件的发光层的载流子迁移率，该调节层的HOMO不高于该空穴传输层的HOMO并且不低于其发光层中含有的发光材料的HOMO。
文档编号H01L51/50GK103094311SQ20121043770
公开日2013年5月8日 申请日期2012年10月31日 优先权日2011年10月31日
发明者石津谷幸司 申请人:佳能株式会社