专利名称：显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及显示装置，且特别地涉及发光效率的提高。
背景技术：
有机电致发光元件包括彼此堆叠的、布置在衬底上的第一电极、包括发光层的有机化合物层和第二电极。对于有机电致发光元件，要求提高发光效率。为了解决此问题，专利文献1描述了通过具有堆叠在有机电致发光元件上部中的有机盖帽(capping)层而获得高效率的有机电致发光元件。有机电致发光元件易于腐蚀和氧化。因此，必须密封有机电致发光元件。密封配置被分类为两种类型。在一种类型的配置中，有机电致发光元件用干燥空气填充并用密封帽(cap)密封。在另一种类型的配置中，用不能透过水和氧的保护层覆盖有机电致发光元件。专利文献2描述了覆盖有由氮氧化硅(SiON)/有机材料/氮氧化硅(SiON)制成的保护层的有机电致发光元件。当具有保护层的密封配置被用于专利文献1中描述的在其中有机盖帽层被堆叠在有机电致发光元件的上部中的有机电致发光元件中时，在有机盖帽层和保护层之间的界面处的折射率的差别不大。因此，在使用具有保护层的密封配置时难以产生在专利文献1 中描述的效果。引用文献列表专利文献专利文献1 日本专利公开No. 2006-156390专利文献2 日本专利公开No. 2002-032576
发明内容
技术问题本发明的一个目的是提供使用具有保护层的密封配置的显示装置，利用该显示装置提高了发光效率。问题的解决方案根据本发明，一种显示装置包括多个有机电致发光元件和保护层，多个有机电致发光元件中的每一个有机电致发光元件包括第一电极、有机化合物层和第二电极，有机化合物层包括发光层，保护层覆盖多个有机电致发光元件，且多个有机电致发光元件包括发射蓝色光的有机电致发光元件、发射绿色光的有机电致发光元件和发射红色光的有机电致发光元件，且该显示装置包括布置在第二电极和保护层之间的第一光学调整层和第二光学调整层，第一光学调整层与第二电极接触，且第二光学调整层与第一光学调整层接触，其中第一光学调整层和第二光学调整层具有彼此不同的折射率，延伸遍及多个有机电致发光元件，且第一光学调整层和第二光学调整层中的每一个具有一致的厚度，该厚度被确定为使得，对于由发射蓝色光的有机电致发光元件的发光层发射的光，在该光由第二电极和第一光学调整层之间的界面反射时该光的相位、在该光由第一光学调整层和第二光学调整层之间的界面反射时该光的相位以及在该光由第二光学调整层的保护层侧的界面反射时该光的相位是相同的。本发明的有利效果本发明提供了使用具有保护层的密封配置的显示装置，利用该显示装置提高了发光效率。
图1是本发明的实施例的示意图。图2是针对两种密封配置类型示出了有机盖帽层的厚度和发光效率之间的关系的图。图3是示出了薄银膜的反射率的波长分散的图。图4是示出了根据本发明的实施例的在第一光学调整层的厚度和发光效率之间的关系的图。
具体实施例方式在下文中，将参考附图描述根据本发明实施例的有机电致发光元件和显示装置。 在本说明书中没有示出或描述的部分中，使用本技术领域中众所周知或已知的技术。本发明不局限于下面描述的实施例。图1 (a)是根据本发明的显示装置的示意性截面图。显示装置包括衬底1、发射蓝色光的有机电致发光元件11、发射绿色光的有机电致发光元件12和发射红色光的有机电致发光元件13。有机电致发光元件被布置在衬底1上。每一个有机电致发光元件顺序地包括第一电极2、包含发光层的有机化合物层3和第二电极4。保护层6被布置在有机电致发光元件上。由有机电致发光元件发射的光是从第二电极4侧发射的。隔墙7被布置在有机电致发光元件之间。光学调整层5被布置在沿与衬底1垂直的方向被堆叠的第二电极4和保护层6之间。光学调整层5包括多个层，且相邻层具有彼此不同的折射率。通过如下所述的密封配置间的比较而发现此结构。具体而言，对于包括堆叠在第二电极4的上部中的有机盖帽层的有机电致发光元件，将使用密封帽来密封的配置与使用保护层来密封的配置进行对比。将参考图2描述该对比。图2示出了有机盖帽层的厚度和发射蓝色光的有机电致发光元件的发光效率之间的关系。当密封帽用于密封时(在图2中由圆圈显示)，有机盖帽层和干燥空气的折射率之间的差较大。因此，在有机盖帽层和干燥空气之间的界面处的反射率高，且由于增强了有机盖帽层中的蓝色光的光学干涉的效果，效率变化。与之对比，当保护层用于密封时(在图2中由正方形显示)，有机盖帽层的厚度对发光效率仅有较小的影响。这是因为有机盖帽层和保护层的折射率之间的差较小，使得在有机盖帽层和保护层之间的界面处的反射率低，由此没有充分地产生增强有机盖帽层中的蓝色光的光学干涉效果。各材料的折射率对于有机盖帽层(Alq3)大约为1. 8，对于干燥空气(空气)为1. 0，而对于保护层(SiN)为1. 8。保护层的折射率根据沉积方法、沉积条件和沉积气氛而在1. 6到2. 1的范围内变化。然而，有机盖帽层和保护层的折射率之间的差小于有机盖帽层和干燥空气的折射率之间的差。因此，本发明使用包括在相邻层之间具有不同折射率的多个层的光学调整层。用这种结构，在光学调整层中形成多个反射面，且可以通过使用在由反射面反射的光和由有机电致发光元件的发光层发射的光之间的光学干涉来提高发光效率。在此情况下，所期望的是相邻层的折射率之间的差等于或大于0. 2。光学调整层5和保护层6延伸遍及多个有机电致发光元件(有机电致发光元件 11、有机电致发光元件12和有机电致发光元件1 ，且光学调整层5和保护层6中的每一个具有一致的厚度。用此结构，不必针对由有机电致发光元件发射的每一种颜色的光执行图案化，由此简化了工艺。包括在光学调整层5中的层的厚度被确定为使得层具有高的蓝色光(在400nm到500nm的波长范围内)的反射率。具体地说，对于在发射蓝色光的有机电致发光元件的发光层中发射的光，通过使在光由包括在光学调整层5中的层之间的界面反射时的光的相位与在光由光学调整层5和第二电极4之间的界面反射时的光的相位相同， 增大光学调整层的总反射率。当相位之间的差等于或小于η/4时，假定两个相位相同。设置光学调整层5以便增大在蓝色波长带中的光的反射率的一个理由是，与发射其它颜色光的发光材料相比，发射蓝色光的发光材料的开发没有充分进展。因此，蓝色光的发光效率低于绿色光的发光效率，用于绿色光的磷光材料的开发有所进展。此外，发蓝光的材料的寿命短于用于其它颜色的材料的寿命。通过使用由于光学调整层而引起的光学干涉来提高光发射效率，可以降低驱动电流，并由此可以增加发蓝光的材料的寿命。另一个理由是，当用作光发射电极的第二电极由具有从5nm到20nm的范围内的厚度的薄金属膜制成时，第二电极的反射率在短波长带内较低。图3是示出了具有IOnm厚度的薄银膜的反射率的波长分散的图。如从该图可以看出的，短波长范围内的反射率低于长波长范围内的反射率。因此，对于发射蓝色光的有机电致发光元件，干涉效果较小，由此光发射效率相对低于对于其它颜色的光发射效率。当使用包括银的薄金属膜时，此现象显著。 然而，薄金属膜不局限于薄银膜或包括银的金属膜，因为，具有从5nm到20nm的范围内的厚度的薄金属膜一般在较短的波长范围内有较低的反射率。根据本发明的有机电致发光元件还可以被用于在其中通过使用发生在由包括在有机化合物层3中的发光层发射的并由第一电极2的反射面反射的光和由发光层发射的并由第二电极4的反射面反射的光之间的光学干涉来增强光的情况。在此情况下，在第一电极2的反射面和第二电极4的反射面之间的光学长度L被设置为满足以下表达式1。在表达式1中，λ是从有机电致发光元件发射的光的光谱的最大峰值波长，θ是在第一电极2 的反射面处的相移量和在第二电极4的反射面处的相移量的和，而N是自然数。光学长度是层厚度和折射率的差的乘积。2L/ λ + θ /2 Ji = N…表达式 1然而，由于在沉积有机化合物层3时可能发生的沉积误差，可能不满足表达式1。 然而，即使光学长度L偏离满足表达式1的位置约士 λ /8，发生在第一电极2的反射面和第二电极4的反射面之间的光学干涉也是在波长λ处增强光的干涉。因此，在第一电极2的反射面和第二电极4的反射面之间的光学长度L满足以下表达式1'是足够的。在下文中， 满足表达式1'的有机电致发光元件将被称为具有谐振器结构的有机电致发光元件。对于具有谐振器结构的有机电致发光元件，优选的是根据发射光谱确定有机层的厚度。
(4N-2 θ / Ji -1) λ /8 < L < (4Ν-2 θ / ji+1) λ /8 …表达式 1 ‘更加优选的是光学长度L在偏离由表达式1表示的范围士 λ/16之内。衬底1是由玻璃、塑料等制成的绝缘衬底，且TFT或其它切换元件(未示出)被形成于其上。作为第一电极2，可以使用由金属(诸如Al、Cr或Ag)或其合金制成的金属层。可替代地，透明导电氧化物层(诸如由氧化铟和氧化锡的复合物制成的层或由氧化铟和氧化锌的复合物制成的层)可以被堆叠在金属层上。如果第一电极2仅包括金属层，则第一电极2的反射面是金属层(第一电极幻和有机化合物层3之间的界面。如果第一电极2包括金属层和透明导电氧化物层，第一电极2的反射面是金属层和透明导电氧化物层之间的界面。优选的是，第一电极2的厚度在从50nm到200nm的范围内。术语“透明”意指在可见光范围(波长在400nm到780nm的范围内)内透光率等于或高于50%。有机化合物层3至少包括发光层。根据需要，有机化合物层3可以包括电荷传输层(诸如空穴传输层或电子传输层)、空穴阻挡层等。各层可以由已知材料制成。各层可以通过使用已知沉积方法(诸如气相沉积和转录(transcription))来形成。通过针对每一种颜色的发射光优化有机化合物层的厚度，可以增大用于每一种颜色的有机电致发光元件的发光效率。作为第二电极4，可以使用透明导电氧化物层(诸如氧化铟和氧化锡的复合物层以及氧化铟和氧化锌的复合物层)或者由金属(诸如Al、Cr和Ag)或其合金制成的薄金属膜。特别地，优选的是，第二电极4为包括银的薄金属膜，因为这种膜具有低吸收率和低电阻率。当薄金属膜用作第二电极4时，优选的是厚度在从5nm到20nm的范围内。当第二电极4是金属层时，第二电极4的反射面是金属层(第二电极4)和有机化合物层3之间的界面。当第二电极4是透明导电氧化物层时，第一电极2的反射面是透明导电氧化物层和光学调整层5之间的界面。保护层6可以通过使用已知的沉积方法由已知材料制成。例如，保护层6可以通过使用CVD系统沉积硅氮化物(SiN)而制成。可替代地，可以使用氧化钛。通常，保护层6 的厚度为微米量级，使得执行密封功能且不产生光学干涉效果。光学调整层5的材料没有特别限制，且可以是有机材料或无机材料。例如，可以使用Si02、Ti02、LiF、MgF2、CFx或有机化合物层3的材料之一。然而，优选的是，相邻光学调整层的折射率之间的差较大(折射率之间的差等于或大于0. 2)，因为，在这种情况下，反射率高且可以容易地执行光学调整。在具有折射率nA的介质和具有折射率nB的介质之间的界面处的光的反射率R由表达式2表示。R= (nA-nB)2/(nA+nB)2 …表达式 2所期望的是，光学调整层包括交替堆叠的高折射率层(具有高于1. 7的折射率) 和低折射率层(具有等于或低于1.7的折射率)。优选的是，光学调整层的与保护层6接触的层的折射率高于保护层6的折射率而且其折射率的差等于或大于0. 5。(第一实施例)将参考图1(b)来描述第一实施例。图1(b)是有机电致发光元件的详细截面图。 有机电致发光元件依次包括第一电极2、包含发光层31的有机化合物层3和第二电极4。光学调整层5和保护层6被布置在第二电极4上。光学调整层5和保护层6延伸遍及多个有机电致发光元件，且层5和6中的每一个具有一致的厚度。如图1(b)中示出的，光学调整层5包括与第二电极4接触的第一光学调整层51、 与第一光学调整层51接触的第二光学调整层52以及与第二光学调整层52和保护层6接触的第三光学调整层。第一光学调整层51、第二光学调整层52和第三光学调整层53延伸遍及多个有机电致发光元件，且层51到53中的每一个具有一致的厚度。第一光学调整层 51和第二光学调整层52具有彼此不同的折射率，且第二光学调整层52和第三光学调整层 53具有彼此不同的折射率。优选的是，第一光学调整层51和第二光学调整层52的折射率之间的差等于或大于0. 2。优选的是，第二光学调整层52和第三光学调整层53的折射率之间的差等于或大于0. 2。优选的是，第一光学调整层51和第三光学调整层53的折射率高于 1. 5且第二光学调整层52的折射率等于或低于1. 5。优选的是，折射率如上所述，因为光学调整层的各层可以在各层之间或在各层和保护层之间形成具有较高反射率的反射面。优选的是，光学调整层5包括交替堆叠的低折射率层(具有等于或低于1. 5的折射率)和高折射率层(具有等于或高于1.7的折射率)，使得可以容易地增大反射率。在此情况下，考虑界面的反射和由于透射而引起的相移量，第二光学调整层52和第三光学调整层53的厚度(12和(13分别满足表达式3和表达式4。在这些表达式中，λ是从发射蓝色光的有机电致发光元件发射的光的光谱的最大峰值波长，而η2和η3分别是第二光学调整层和第三光学调整层在最大峰值波长λ处的折射率。是自然数。取决于发光材料的从蓝色有机电致发光元件发射的光的最大峰值波长在大约430nm到480nm的范围内。d2 = (2m2-l) λ /4η2 …表达式 3d3 = (2m3-l) λ /4n3 …表达式 4根据本发明，即使厚度d2和d3偏离满足表达式3和表达式4的值大约士 λ /8，光学调整层的反射率也可以被提高。因此，第二光学调整层52和第三光学调整层53的厚度 (12和(13分别满足表达式3'和表达式4'是足够的。(4m2-3) λ / (8n2) < d2 < (4m2_l) λ / (8n2) …表达式 3'(4ms-3) λ /(8n3) < d3 < (4m3_l) λ /(8n3) …表达式 4'更加优选的是，厚度d2和d3在偏离满足表达式3和表达式4的值约士 λ /16的范围内。第一光学调整层51的厚度为允许由第一光学调整层51和第二光学调整层52之间的界面的反射适当地起作用的厚度是足够的。具体地说，从发射蓝色光的有机电致发光元件发射的光的光谱的最大峰值波长λ以及在第一光学调整层51和第二光学调整层52 之间的界面与发光层31中的发光点之间的光学长度、满足表达式5是足够的。Ct1是当由发射蓝色光的有机电致发光元件发射的光被第一光学调整层51和第二光学调整层52之间的界面反射时发生的相移的量，而Hl1是自然数。如果有机电致发光元件的发射具有一个分布，则发光点是光强分布的极大点。2、/λ+Φ1;/2 π = Iii1 ...表达式 5根据本发明，即使光学长度、偏离表达式5约士 λ /8，光学调整层的反射率也可以被提高。因此，光学长度、满足表达式5'是足够的。(4m「2 Φ ^ π _1) λ /8 <、< (4m「2 Φ ^ π +1) λ /8 …表达式 5 ‘在具有谐振器结构的有机电致发光元件中，如果第二电极由薄金属膜制成，有机电致发光元件和第一光学调整层51可以被分离为不同的光学干涉。因此，在具有谐振器结构的有机电致发光元件中，第一光学调整层的厚度Cl1满足下面的表达式6。这里，λ是从发射蓝色光的有机电致发光元件发射的光的光谱的最大峰值波长，而H1是第一光学调整层 51在最大峰值波长λ处的折射率。2ΠΑ/λ + Φ 夕2 π = Iii1 · · ·表达式 6即使存在约士 λ/8的与表达式6的偏离，光学调整层的反射率也可以被提高。因此，第一光学调整层51的厚度Cl1满足表达式6'是足够的。(4m「2 φ Ji -1) λ / (Sn1) < Cl1 < (4m「2 Φ/ji+I) λ/ (8叫) …表达式 6 ‘更加优选的是，厚度Cl1在偏离满足表达式6的值约士 λ /16的范围内。当第一光学调整层51的厚度Cl1和第二光学调整层52的厚度d2分别满足表达式 6'和表达式3'时，以下适用。也就是说，对于由蓝色有机电致发光元件的发光层产生的光，当光由第二电极4和第一光学调整层51之间的界面反射时的光的相位与当光由第一光学调整层51和第二光学调整层52之间的界面反射时的光的相位是相同的。此外，对于由蓝色有机电致发光元件的发光层产生的光，上述相位与由第二光学调整层52和第三光学调整层53之间的界面(第二光学调整层52的保护层侧的界面)反射的光的相位是相同的。 因此，增大了光学调整层反射由蓝色有机电致发光元件的发光层31产生的光的总反射率， 由此提高了发光效率。特别地，当满足表达式6'和表达式3'时，提高了光学调整层对于波长λ的反射率，由此可以提高发光效率。此外，当第三光学调整层53的厚度d3满足表达式4'时，对于由蓝色有机电致发光元件的发光层向保护层发射的光，当光由如上所述的界面反射时的光的相位和当光由第三光学调整层53和保护层6之间的界面反射时的光的相位是相同的。因此，进一步提高了蓝色有机电致发光元件的发光效率。相移量φ ,取决于第一光学调整层51和第二光学调整层52的折射率。也就是说， 如果第一光学调整层51的折射率高于第二光学调整层52的折射率，相移量Ct1为π，且在相反的情况下相移量为零。当光学调整层的各层满足如上所述的表达式时，使得当光由各层之间的界面反射时的光的相位、当光由光学调整层和第二电极之间的界面反射时的光的相位以及当光由光学调整层和保护层之间的界面反射时的光的相位是相同的。以下将描述本实施例的示例。在示例中，调整第一光学调整层51的厚度以便增大具有在460nm处有最大峰值波长的发射光谱的蓝色有机电致发光元件的发光效率。第一光学调整层51、第二光学调整层52和第三光学调整层53分别由Alq3、Si&和氧化铟锌制成， 而保护层6由SiN制成。表1示出了光学调整层和保护层在460nm波长处的折射率。可以通过使用光学设备(诸如椭圆偏振光谱仪(spectroscopic ellipsometry))来计算折射率。如在表1中示出的，设置第二光学调整层52的厚度以便满足在m2 = 1时的表达式3 ’， 且设置第三光学调整层53的厚度以便满足在m3 = 2时的表达式4'。根据第一光学调整层51的折射率和第二光学调整层52的折射率之间的关系，Φ ！ =0。因此，发光点与第一光学调整层51和第二光学调整层52间的界面之间的约230nm的光学长度、满足在自然数HI1 = 1时的表达式5是足够的。在本实施例中，考虑光学干涉， 发光点(在此示例中为发光层31的在第一电极2侧的界面)与第二电极4和第一光学调整层51间的界面之间的光学长度被设置为大约122nm，使得第一光学调整层51的光学长度大约为108nm。在本实施例中，第一光学调整层的折射率为1. 8，使得层厚度大约为60nm，以便使光学长度大约为108nm。层厚度满足表达式6'。[表 1]
权利要求
1.一种包括保护层和多个有机电致发光元件的显示装置，该多个有机电致发光元件中的每一个有机电致发光元件包括第一电极、有机化合物层和第二电极，该有机化合物层包括发光层，该保护层覆盖该多个有机电致发光元件，而且该多个有机电致发光元件包括发射蓝色光的有机电致发光元件、发射绿色光的有机电致发光元件和发射红色光的有机电致发光元件，该显示装置包括布置在第二电极和保护层之间的第一光学调整层和第二光学调整层，第一光学调整层与第二电极接触，且第二光学调整层与第一光学调整层接触，其中第一光学调整层和第二光学调整层具有彼此不同的折射率，延伸遍及该多个有机电致发光元件，且第一光学调整层和第二光学调整层中的每一个具有一致的厚度，该厚度被确定为使得，对于由发射蓝色光的有机电致发光元件的发光层发射的光，在该光由第二电极和第一光学调整层之间的界面反射时该光的相位、在该光由第一光学调整层和第二光学调整层之间的界面反射时该光的相位以及在该光由第二光学调整层的保护层侧的界面反射时该光的相位是相同的。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其中第一光学调整层的厚度Cl1满足(4m「2 φ 夕 π -1) λ / (Sn1) < Cl1 < (4m「2 Φ^π+Ι) λ/ (Sn1)，其中λ是从发射蓝色光的有机电致发光元件发射出的光的光谱的最大峰值波长，&是第一光学调整层在最大峰值波长λ处的折射率，Ct1是当从发射蓝色光的有机电致发光元件发射出的光由第一光学调整层和第二光学调整层之间的界面反射时的相移量，而Hl1是自然数，以及其中第二光学调整层的厚度d2满足(4m2-l) λ / (8n2) < d2 < (4m2+l) λ / (8n2)，其中λ是该最大峰值波长，η2是第二光学调整层在最大峰值波长λ处的折射率，而叫是自然数。
3.根据权利要求1或2所述的显示装置，其中第二电极是具有5nm到20nm的范围内的厚度的金属电极。
4.根据权利要求3所述的显示装置，其中第二电极包括银。
5.根据权利要求1到4中的任何一个所述的显示装置，其中第二光学调整层与保护层接触，且第二光学调整层的折射率高于保护层的折射率。
6.根据权利要求5所述的显示装置，其中第二光学调整层的折射率和保护层的折射率之间的差等于或大于1.0。
7.根据权利要求1到6中的任何一个所述的显示装置，其中第一光学调整层的折射率高于1. 5，且第二光学调整层的折射率等于或低于1. 5。
8.根据权利要求1到7中的任何一个所述的显示装置，还包括与第二光学调整层和保护层接触的第三光学调整层，其中第三光学调整层具有与第二光学调整层的折射率不同的折射率，且第三光学调整层的厚度d3满足(4m3-l) λ / (8n3) < d3 < (4m3+l) λ / (8n3)，其中λ为该最大峰值波长，η3为第三光学调整层在最大峰值波长λ处的折射率，而!113是自然数。
9.根据权利要求8所述的显示装置，其中第三光学调整层的折射率高于保护层的折射率。
10.根据权利要求9所述的显示装置，其中第三光学调整层的折射率和保护层的折射率之间的差等于或大于1.0。
11.根据权利要求8到10中的任何一个所述的显示装置，其中第一光学调整层的折射率等于或低于1. 5，第二光学调整层的折射率高于1. 5，且第三光学调整层的折射率等于或低于1. 5。
12.根据权利要求1到11中的任何一个所述的显示装置，其中第一光学调整层的折射率和第二光学调整层的折射率之间的差等于或大于0. 2。
13.根据权利要求8到12中的任何一个所述的显示装置，其中第二光学调整层的折射率和第三光学调整层的折射率之间的差等于或大于0. 2。
全文摘要
公开了有机电致发光元件，其中，在采用保护层密封形式时，提高了发射蓝色光的有机电致发光元件的发光效率。显示装置包括多个有机电致发光元件(11、12、13)、覆盖多个有机电致发光元件的保护层(6)、以及设置在有机电致发光元件的第二电极(4)和保护层(6)之间的光学调整层(5)。光学调整层(5)包括与第二电极(4)接触的第一光学调整层和与第一光学调整层接触的第二光学调整层。第一光学调整层和第二光学调整层具有彼此不同的折射率，跨越多个有机电致发光元件地在具有共同的膜厚的情况下布置每一个光学调整层。每一个膜厚被配置为使得，对于由蓝光有机电致发光元件的发光层发射的光，在第二电极和第一光学调整层之间的界面处发生反射时的相位、在第一光学调整层和第二光学调整层之间的界面处发生反射时的相位和在第二光学调整层的保护层侧的界面处发生反射时的相位是相同的。
文档编号H05B33/04GK102598864SQ200980162215
公开日2012年7月18日 申请日期2009年11月5日 优先权日2009年11月5日
发明者水野信贵 申请人:佳能株式会社