發光顯示裝置的製作方法
2023-11-09 22:17:57 3
專利名稱：發光顯示裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及發光顯示裝置，特別是涉及提高色再現性的技術。
背景技術：
近年來，作為具有高效率、高精細、低消耗電力和高速響應性的顯示裝置，使用薄膜電晶體(以下稱為TFT)驅動自發光型元件的發光顯示裝置引入注意。
其中，使層疊在TFT基板上的有機發光元件進行發光，將該光從與形成有TFT和線路等的基板相反的方向的所謂頂側高效率地取出光的結構即頂側發射型的有機電致發光板(以下稱為「有機EL板」)的開發正在積極地進行(例如，專利文獻1)。
通常，有機EL板具有下述一般特徵，即，通過合成補色關係的二種光而得到白色光，將由有機發光元件發出的白色光，放射至上述頂側，通過設置在其前端的濾色器，有選擇地透過三原色並進行分離，顯示彩色，可以作到很薄和視野角廣等，除此之外，還具有發光效率高，顯示畫面明亮等特徵(專利文獻2)。
另外，在這種頂側發射型的有機EL板中，採用使共振頻率的位置與光的波長峰位置一致、增強特定波長光的共振器結構，(專利文獻3). 特開2003-257622號公報[專利文獻2]特開平06-207170號公報[專利文獻3]特開平07-78689號公報然而，如上所述，有機EL板由於通過合成補色關係的二個光，得到上述白色，因此，雖然大致是白色光，但三原色成分的各種光的強度不均勻，難以將上述的白色光設定成目的色度。
例如，在分別發出藍色光和作為該藍色光的補色的橙色光並進行合成的情況下，當測量這些光中含有的三原色成分的光的發光強度時，如圖4所示，在不透過濾色器的狀態下，藍色區域和紅色區域光的強度大，而位於這些區域中間的綠色區域的光的強度小。
在這種情況下，即使透過濾色器後，紅色光和藍色光的強度仍比綠色光的強度大。
即，即使合成這種狀態的三原色的各種色，所得到的白色也是例如帶有紫的白色，因此得不到目的色度的白色即純粹的白色。在以這種白色光的基礎進行彩色顯示時，色再現性差。
例如，透過紅色濾色器後得到的紅色，由於上述白色中含有的紅色成分的光源光不是單波長光，是由合成光得出的光，所以作為紅色的再現性差。
發明內容
本發明是鑑於上述問題而提出的，其目的在於提供一種色再現性良好的發光顯示裝置。
為了達到上述目的，本發明的發光顯示裝置的特徵如下(1)一種發光顯示裝置，它包括發出含有三原色的各色成分的光的有機發光層，在放射白色光的有機發光元件上配置分別有選擇地透過固有波長的光的多個濾色器，其特徵在於上述有機發光層通過發出互為補色關係的二個以上的補色光並進行合成，得到上述白色光，上述有機發光元件具有共振器結構，該共振器結構使上述補色光中所含有的三原色成分之中在得到上述白色光的基礎上發光強度最不足的成分的光的波長與共振波長大致一致。
(2)在上述(1)的發光顯示裝置中，上述補色光是藍色光和橙色光，在得到上述白色光的基礎上，發光強度最不足的成分是綠色，上述共振波長存在於綠色波長區域內。
(3)在上述(2)的發光顯示裝置中，上述綠色波長區域是520nm以上且560nm以下的波長帶。
(4)上述補色光是藍色光和橙色光，在得到上述白色光的基礎上，發光強度最不足的成分是紅色，上述共振波長存在於紅色波長區域內。
(5)上述紅色波長區域是560nm以上且650nm以下的波長帶。
(6)在上述(1)～(5)中任一個發光顯示裝置中，上述多個濾色器由分別透過藍色、綠色和紅色的光的三種濾色器組成。
發明的效果利用上述(1)的結構，可達到以下的效果。
三原色中的各成分的光強度不均勻，可通過利用共振使發光強度增大而減輕，可以得到上述各成分平衡取出的白色光。
即，通過以該白色光為基礎、使用上述濾色器、進行彩色顯示，可以得到良好的色再現性。
另外，利用上述(2)的結構，在以藍色光和橙色光作為上述補色光的情況下，當綠色光的強度不足時，通過上述共振，可提高綠色光的強度，接近藍色光和橙色光的強度水平，因此可減輕三原色中的各成分的光強度的不均勻，可以得到三原色中的各成分平衡取出的白色光，同時可以提高綠色的再現性。
另外，利用上述(3)的結構，通過將上述共振波長設定為520nm以上且560nm以下這樣的具有某一寬度的波長帶中，可以提高綠色波長區域內的光的強度。
即，共振波長設定的容許範圍增大，可以降低製造管理成本。
另外，利用上述(4)的結構，在將藍色光和橙色光作為上述補色光的情況下，當紅色光的強度不足時，利用上述共振可提高紅色光的強度，接近其他的原色光的強度水平，因此，可以減輕三原色中的各成分的光強度不均勻，可以得到三原色中的各種成分平衡取出的白色光，同時可提高紅色的再現性。
另外，利用上述(5)的結構，通過將上述共振波長設定為560nm以上且650nm以下這樣的具有某一寬度的波長帶中，可以提高紅色波長區域內的光的強度。
即，共振波長設定的容許範圍增大，可以降低製造管理成本。
另外，利用上述(6)的結構，通過以目的色度的白色光為基礎、使用上述濾色器、進行彩色顯示，可以得到良好的色再現性。
圖1是本發明實施方式的有機EL顯示器的概略剖面圖。
圖2是本發明實施方式的有機層和陰極的詳細剖面圖。
圖3是表示在本發明實施方式的有機EL顯示器中、提高三原色成分之中的綠色成分的光強度時的光強度特性的圖。
圖4是表示在現有的有機EL顯示器中、三原色的各色成分之中的綠色成分的光強度很小時的光強度特性的圖。
圖5是表示在現有的有機EL顯示器中、三原色的各色成分之中的紅色成分的光強度很小時的光強度特性的圖。
圖6是表示在本發明實施方式的有機EL顯示器中、提高三原色成分之中的紅色成分的光強度時的光強度特性的圖。
符號說明100有機EL顯示器，101有機發光元件，102濾色器，102密封層，103濾色基板，104 TFT基板，105絕緣層，106陽極，107有機層，108陰極，109保護層，110透明基板，111黑底，112濾色器組，112r濾色器，112g濾色器，112b濾色器，201空穴輸送層，202有機發光層，202a藍色發光層，202b橙色發光層，203電子輸送層，211半透明電極，212透明電極。
具體實施例方式
實施方式結構
圖1是作為本發明實施方式的發光顯示裝置的一個例子的有機EL顯示器的概略剖面圖。
如圖1所示，本實施方式的有機EL顯示器100是自發光的有機發光元件101與設置有分別只使特定波長的光透過的濾色器組112的濾色基板103隔著密封層102相對向地配置的顯示器。
濾色基板103是在透明基板110的表面上並列地設置多個濾色器組112，在各濾色器組112彼此之間設置黑底111。
透明基板110由厚度為0.5mm～1.0mm左右的玻璃構成，但使用塑料薄膜也可以。
濾色器組112分別由只可使三原色的各成分透過的濾色器112r、112g、112b構成，其厚度大約為1μm以上10μm以下。
各濾色器112r、112g、112b的圖案形狀，可以是與各色分離的條形圖案，也可以是與各像素的子像素分離的圖案。
黑底111是厚度為1～6μm左右的黑色膜，具有防止光向相鄰的子像素洩漏的功能，可以得到沒有洇感的螢光變換色。
密封層102充填由濾色基板103和有機發光元件101夾住的內部空間，可抑制氧和水分等從外部進入，抑制在有機發光元件101的界面上的反射，使從有機發光元件101放射的光高效率地透過濾色器組112。
作為密封層102的材料來說，可以舉出具有可視光透過性、折射率為1.3～2.5的材料，例如透明矽橡膠、透明矽凝膠、環氧樹脂、丙烯酸樹脂之類的有機材料。
有機發光元件101是在由平坦化絕緣膜(未圖出)覆蓋的多個TFT分散配置在一個主面上而成的TFT基板104上、呈格子狀地形成圍繞上述TFT的絕緣層105，再在該各格子內形成膜狀的陽極106，然後以覆蓋這些形成物的方式依次層疊含有發光層的有機層107、陰極108和保護層109而成。
陽極106由於高效率地進行空穴的注入，可由功函數大的材料、具體地說是ITO(銦錫氧化物)構成的透明性的導電性金屬氧化物層(以下稱為「ITO層」)製成，在其下方形成反射率高的金屬層、例如鉻、銀、鉑或含有它們的合金等。
上述導電性金屬氧化物層，除了上述的ITO外，還可使用IZO(銦鋅氧化物)。
在形成上述金屬層的情況下，該金屬層和上述導電性金屬氧化物層相交的界面，構成共振器結構中的第一反射面。
另一方面，在沒有該金屬層的情況下，與陽極106連接的TFT基板104由於可按某一比例反射光，所以陽極106和TFT基板104相交的界面成為上述第一反射面。
以下，以沒有上述金屬層的結構為前提進行說明。
如圖2所示，陰極108是由半透明電極211和透明電極212構成的二層結構。
透明電極212在半透明電極211上形成，它由ITO或IZO等光透過性的金屬製成。
半透明電極212在有機層107上形成，具有使從有機層107來到的光的一部分透過、並且反射一部分的性質。
半透明電極211是功函數低、厚度在200埃以下的金屬薄膜等。作為其材料的具體例子來說，可以舉出鋁、鈣、鎂、銀、金等金屬或這些金屬與鋰金屬等的合金、或鎂和銀的合金等。
順便提一下，該半透明電極211和有機層107相交的邊界面構成共振器結構中的第二反射面。
保護層109是覆蓋保護透明電極212表面的薄膜層，可以用可視區域的透明性高、具有電氣絕緣性、對於水、氧等具有屏障性的材料例如SiOx、SiNx、AlOx等、利用濺射法、蒸鍍法、CVD法等來形成。
有機層107由依次層疊空穴輸送層201、有機發光層202和電子輸送層203構成。
空穴輸送層201是由下述材料製成的膜體，通過在陽極106和陰極108之間施加電壓，成為從陽極106注入的空穴向有機發光層202移動時的路徑。
作為上述空穴輸送層201的材料來說，可以舉出N，N』-二(萘-1-基)-N，N』-二苯基-聯苯胺(N，N』-Di(naphthalene-1-yl)-N，N』-diphenyl-benzidineNPB)、4，4』，4」-三(3-甲基苯基苯胺基)三苯基胺(4，4』，4」-tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylamineMTDATA)、N，N』-二苯基-N，N』-二(3-甲基苯基)-1，1』-聯苯基-4，4』-二胺(N，N』-diphenyl-N，N』-di(3-methylphenyl)-1，1』-biphenyl-4，4』-diamineTPD)等。
電子輸送層203是由下述材料製成的膜體，通過在陽極106和陰極108之間施加電壓，成為從陰極108注入的電子向有機發光層202移動時的路徑。
作為電子輸送層203的材料來說，可以舉出喹啉鋁配位化合物(Alq3)或二(苯並喹啉)鈹配位化合物(bis(10-hydroxybenzo[h]quinolinato)berylliumBebq2)等。
有機發光層202是當到來的電子和空穴在其與空穴輸送層201或電子輸送層203相交的界面或其內部再結合時、由此時發出的能量使在內部存在的有機分子的電子激發、然後激發的電子進行鬆弛時發出白色光的層。更具體地說，由發出藍色光的藍色發光層202a和發出橙色光的橙色發光層202b的二層結構構成。
上述白色光可通過合成藍色光和橙色光得到。
作為有機發光層202的材料來說，可以舉出喹啉鋁配位化合物(Alq3)或包含喹吖酮介電質的二(苯並喹啉)鈹配位化合物(bis(10-hydroxybenzo[h]quinolinato)berylliumBebq2)等。
(設計方法)本實施方式的有機EL顯示器100，不是如目前這樣不考慮共振波長地來進行設計，而是設計成使共振波長存在於綠色區域內。
一般地，由於在共振波長λ0、共振部的光學距離L0和相位位移之間，數學式1的關係成立，因此，為了將有機發光元件101的共振波長設定在綠色區域內(520nm～560nm)，可以將共振波長λ0的目標值定為該區域內的值，進行設計，使得成為滿足下式的共振部的光學距離L0和相位位移的值即可。
2L0/λ0+/(2π)＝mL0共振部的光學距離λ0共振波長(nm)相位位移(Rad)m整數更具體地說，共振波長λ0和整數m是設計決定的值，作為上述共振波長λ0，設定為作為綠色區域內的波長範圍的520nm以上560nm以下的範圍內的值。
另外，作為整數m來說，通常設定為0或1。
相位位移是有機層107發生的光在共振部的兩端反射時產生的相位位移的值，它是由構成光路的部件的材料和界面的表面性狀等決定的值。
順便提一下，相位位移也可以如以下這樣求出。
首先，在TFT基板104上進行成膜，形成反射率高的陽極106，利用分光偏振光分析測定裝置，求出陽極106的折射率n1和吸收係數k。
其次，利用分光偏振光分析測定裝置，求出與陽極106連接的空穴輸送層201的折射率n2。
然後，使用折射率n1、吸收係數k折射率n2，利用與公知的文獻(Journal of Applied Physics，vol.80(1996)P6954)記載的計算方法相同的方法、即分別求出在形成共振器結構的二個界面上的相位位移，再將它們綜合起來，可以求出。
光學距離L0不是物理距離，它是上述第一反射面和第二反射面間的光學距離，即，在本實施方式中，可用(1)ITO層、(2)空穴輸層201、(3)有機發光層202、(4)電子輸層203的各膜厚和各層的折射率的積來表示。
例如，當上述(1)～(4)各層的厚度分別為(1)800埃、(2)750埃、(3)700埃、(4)100埃，而各層的折射率分別為(1)2.2、(2)1.8、(3)1.8、(4)1.8時，光學距離L0可用以下的計算式求出。
L0＝800×2.2+750×1.8+300×1.8+400×1.8+100×1.8…(2)即，由這個計算式求出的上述L值為455nm。
另外，(/2π)的值為-0.7。
因此，共振波長λ為535nm，可以按照目標，將共振波長設定在綠色區域中。
如果考慮製造精度，上述(1)～(4)各層的厚度有偏差，因此共振波長也有偏差。
現實中，如果將共振波長λ設定在520～560nm的範圍內，則由於三原色光的強度可以看作平衡，因此優選將共振波長λ設定在這個範圍內。
在這種情況下，有機層膜厚為1450nm～1700nm。這時，共振波長λ0根據目標，存在於綠色區域內。當共振波長λ0不存在於綠色區域內時，可以變更上述光學距離L0的值、即各層的厚度和折射率或相位位移等，使共振波長接近目的波長。
這樣，最初決定共振波長λ0的目標值，調整共振部的光學距離L0和相位位移的值即可。
如果最終共振波長λ0的值為目的值，則怎樣調整共振部的光學距離L0和相位位移的值也無妨。通常在數學式1中，調整與共振波長λ0存在於同一項中的共振部的光學距離L0更現實。
(共振波長設定的效果)在有機發光層202中，發出互為補色關係的藍色光和橙色光，存在於其中間波長帶中的綠色成分的光的發光強度有比藍色成分的光和紅色成分的光小的傾向。
本實施方式的有機EL顯示器100，不是如目前那樣不特別考慮共振波長地進行設定，而是設計為共振波長存在於綠色區域內，因此，綠色成分的光在上述的第一反射面和第二反射面之間進行共振，由此，透過半透明電極211後向外部輸出的光強度(以下稱為「綠色輸出強度」)比上述綠色光的發光強度提高。
(效果的驗證)如圖3所示，將上述共振波長設定在綠色波長區域內的結果是，透過濾色器112r、112g、112b之前的綠色光的強度，較如圖4所示的現有例子那樣共振波長不在綠色區域內的情況高，與紅色光及藍色光的強度之差縮小。
又由於濾色器112r和112b各自的紅色光及藍色光的透過率比濾色器112g的綠色光的透過率小，所以在透過濾色器後，最終向外部放射的三原色的各色的強度成為均勻的狀態。
另外，在本實施方式中，有機發光層202由發出藍色光的藍色發光層201a和發出橙色光的橙色發光層201b的二層結構構成，通過將藍色光和橙色光合成，得到白色光，但不是僅限於此，如果是互為補色關係的光，則對發出光的波長和發光層的數目沒有限制。
(綠色成分的光以外的光強度不足的情況)以上說明了綠色成分的光的強度不足的情況，但即使在綠色成分的光以外的光強度不足的情況下，通過使光強度不足的成分的光的波長與共振波長一致，可以提高不足的光的強度。
例如，如圖5所示，在有機發光層202中，有時發出的藍色光和橙色光之中，橙色光中含有的紅色成分的光的強度小。
在這種情況下，在透過濾色器後，有對紅色的色再現性帶來障礙的可能性。
如圖6所示，通過將共振波長設定在紅色區域中，可提高紅色成分的光的強度，三原色的各色成分的光強度均勻。
更具體地說，當各層的膜厚是，ITO層為800，空穴輸送層為1100，橙色發光層為300，藍色發光層為400，電子注入層為100，ITO層的折射率為2.2，有機層的折射率全為1.8時，如上述那樣，光學距離L0可由以下的計算式求出。
L0＝800×2.2+1100×1.8+300×1.8+400×1.8+100×1.8 …(3)即，由這個計算式求出的上述L值為518nm。
這種情況下的/2π為-0.7。
這樣，共振長λ為609nm，將共振波長設定在紅色區域中。
另外，以上所述，如果考慮製造精度的偏差，由於共振波長有偏差，實質上，作為紅色區域，將共振波長設定在560～650nm的範圍內，由於紅色光的強度與藍色光和綠色光的強度同等，因此優選將共振波長λ設定在該範圍內。
在這種情況下，有機層的膜厚為1750nm～2100nm。
產業上的可利用性本發明的發光顯示裝置可以在行動電話和PDA等希望高效率而薄的顯示裝置的設備上利用。
權利要求
1.一種發光顯示裝置，它包括發出含有三原色的各色成分的光的有機發光層，在放射白色光的有機發光元件上配置分別有選擇地透過固有波長的光的多個濾色器，其特徵在於所述有機發光層通過發出互為補色關係的二個以上的補色光並進行合成，得到所述白色光，所述有機發光元件具有共振器結構，該共振器結構使所述補色光中所含有的三原色成分之中在得到所述白色光的基礎上發光強度最不足的成分的光的波長與共振波長大致一致。
2.如權利要求1所述的發光顯示裝置，其特徵在於所述補色光是藍色光和橙色光，在得到所述白色光的基礎上，發光強度最不足的成分是綠色，所述共振波長存在於綠色波長區域內。
3.如權利要求2所述的發光顯示裝置，其特徵在於所述綠色波長區域是520nm以上且560nm以下的波長帶。
4.如權利要求1所述的發光顯示裝置，其特徵在於所述補色光是藍色光和橙色光，在得到所述白色光的基礎上，發光強度最不足的成分是紅色，所述共振波長存在於紅色波長區域內。
5.如權利要求4所述的發光顯示裝置，其特徵在於所述紅色波長區域是560nm以上且650nm以下的波長帶。
6.如權利要求1～5中任何一條所述的發光顯示裝置，其特徵在於所述多個濾色器由分別透過藍色、綠色和紅色的光的三種濾色器組成。
全文摘要
本發明提供一種色再現性良好的頂部發射型的發光顯示裝置。本發明的發光顯示裝置，它包括發出含有三原色的各色成分的光的有機發光層(107)，在放射白色光的有機發光元件(101)上配置分別有選擇地透過固有波長的光的多個濾色器(112r、112g、112b)，其特徵在於有機發光元件(101)通過發出互為補色關係的二個以上的補色光並進行合成，得到上述白色光，有機發光元件(101)具有共振器結構，該共振器結構使上述補色光中所含有的三原色成分之中在得到上述白色光的基礎上發光強度最不足的成分的光的波長與共振波長大致一致。
文檔編號H05B33/12GK1674752SQ20051005692
公開日2005年9月28日 申請日期2005年3月23日 優先權日2004年3月24日
發明者松末哲徵 申請人:三洋電機株式會社