發光裝置及其製備方法和使用該發光裝置的顯示器的製作方法
2023-08-10 00:37:31 2
專利名稱：發光裝置及其製備方法和使用該發光裝置的顯示器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種發光裝置及其製備方法和使用該發光裝置的顯示器，特別地，該發光裝置是一種有機電致發光(EL)裝置，其發射從藍色到紅色的寬範圍波長的光。
由於Eastman Kodak Co的C.W.Tang等發表了採用多層結構的低壓驅動有機EL裝置的報告(C.W.Tang，S.A.VanSlyke，Applied Physics Letters，51卷，913頁(1987))，對有機EL裝置，即採用有機材料的EL裝置進行了廣泛的研究。
在上述報告中，在玻璃基質上製造有機EL裝置，該裝置將三(8-羥基喹啉)鋁複合物用於發光層，並將三苯基二胺衍生物用於空穴傳輸層。多層結構具有這樣的一些優點改良對發光層的空穴注入；提高由空穴-電子再結合產生的激子的生產效率(通過阻塞從陰極注入的電子的路徑來實現)；以及限制在發光層中產生的激子。
對於有機EL裝置，眾所周知的有兩層型(包括空穴傳輸(和注入)層和電子傳輸發光層)和三層型(包括空穴傳輸(和注入)層，發光層和電子傳輸層)。為了提高注入的空穴和電子的再結合效率，對這種多層裝置已提出了對裝置結構或製造方法的各種改進。
此外，有機EL裝置在載流子再結合時產生發光材料分子的單線激發態的概率方面受到某些局限，這是因為載流子的再結合依賴於自旋統計，由此發光概率必然存在上限。已知上限為約25％。
圖1是常規的有機EL裝置的截面圖。在圖1中，常規的有機EL裝置具有這樣的結構在基質1上使陽極2、發光層3和陰極4成層。如圖1所示，在常規的有機EL裝置中，由於全反射，出射角(發光層的離開)大於臨界角(取決於發光材料的折射率)的光線不能離開發光層。因此，當發光材料的折射率為1.6時，所有發射光中僅有約20％能夠到外面，考慮到單線激發態的產生概率，能量轉換率的上限變為低至約5％(Tetsuo Tsutsui「有機電致發光的現狀和趨勢(Present situation and trends in organic electroluminescence)」，Display(月刊)，1卷，第3期，11頁(1995年9月)。在對發光概率有嚴格限制的有機EL裝置中，低光引出率(將光從有機EL裝置中引到外面的低效率)導致對(總)發光效率的致命破壞。
為了使光引出率變高，在發光裝置方面研究了很多方法，例如與有機EL裝置具有類似結構的常規無機EL裝置。例如，日本專利申請公開No.SHO 63-314795公開了一種薄膜EL裝置。在該專利申請中，通過在基質上形成或粘附光會聚光學裝置使該效率變高。而日本專利申請公開No.HEI 1-220394公開了一種高發光EL裝置。在該專利申請中，通過在裝置的一側形成反射鏡使該效率變高。這些方法對具有較大發光面積的裝置是有效的。但是，對於像素麵積教小的裝置，例如點矩陣顯示器，很難在裝置的一側形成會聚光的透鏡或形成反射鏡。此外，對於有機EL裝置，發光層的厚度低於幾微米，因此，以目前的精細加工工藝，難以通過逐漸削減側面而在裝置的一側形成反射鏡。如果要實現該目的，則成本將極大地增加。
日本專利申請公開No.SHO 62-172691公開了一種薄膜EL裝置。在該專利申請中，反射率介於玻璃基質和發光層之間的扁平層被置於玻璃基質和發光層之間，並且該扁平層被製成抗反射層。該方法能改善向外的光引出率，但不能防止全內反射。因此，雖然對無機EL裝置(包括高反射率的材料)是有效的，但該方法不能有效地改善有機EL裝置(包括折射率相對較低的發光材料)的光引出率。
如果在顯示器中使用有機EL裝置，則要求有機EL裝置發出多種顏色。下面的三種方法可使有機EL裝置發出多種顏色。
在第一種方法中，通過每種顏色使用一種不同的發光材料，或通過每種顏色攙雜一種不同的螢光染料來形成有機EL裝置。在第二種方法中，通過使用濾色器(濾色器法)，從有機EL裝置發出的包含所需顏色的光中除去不必要顏色的光而得到具有所需發光顏色的光。在第三種方法中，有色光被引出通過濾光器(光轉換層)，該濾光器含有一種螢光染料，其吸收從有機EL裝置發射的光並發射有色光(光轉換方法)。
在用於顯示例如自然圖象的彩色顯示器中，排列R，G和B像素。在日本專利申請公開No.HEI 5-275172，HEI 5-258859和HEI 5-258860中公開了通過使用第一種方法形成的具有RGB像素的實例。在這些申請中，要求用於RGB的每種像素是分別形成的，因此，該形成方法是非常複雜的，其不利於大規模生產。
在第二或第三種方法中，使用了應用圖案形成法的濾色器或應用圖案形成法的光轉換層。因此，用於有機EL裝置的圖案形成不是必要的；因此，彩色顯示器易於實現。在日本專利申請公開No.HEI 7-220871中公開了通過使用第二種方法實現的彩色顯示器的實例。在該專利申請中，濾色器與發射白光的有機EL裝置結合。而在日本專利申請公開No.HEI 3-152897和HEI 11-121164中公開了通過使用第三種方法實現的彩色顯示器的實例。
但是，為了形成濾色器或光轉換層，圖片平板印刷法需要一些時間，並且該方法變得相當複雜。而且，它們的表面變得不平。如果將有機EL裝置置於接近或非常接近濾色器或光轉換層的位置，即使當通過形成扁平化層應用平整化作用時，會經常發生像素的短路。此外，為了避免從濾色器或光轉換層放出的化合物的影響，應該插入保護層。因此，有機EL裝置的性能降低，並且生產成本提高，即，在其大規模生產中存在很多問題。
為了解決這些問題，有一種方法，其中濾色器或光轉換層被置於與有機EL裝置有一定距離的位置，例如基質的背面。但是，在這種方法中，由有機EL裝置(相應於像素區域)發出的光趨向到達臨近的像素區域，由此會出現漏光的問題(假定來自像素區域的光發射不發光)。為了解決該漏光問題，日本專利公開No.HEI11-8070公開了一種方法，其中在基質和有機EL裝置之間形成了黑底和光散射層。然而，由於部分由有機EL裝置發出的光被黑底吸收，該方法會降低光引出率。
如上所述，在採用有機EL裝置的發光裝置中，漏光的防止和光引出率的改善都還不充分。因此，一直在尋找能夠滿足這兩項要求的技術，並且這種技術的發展是有機EL裝置實際應用的本質所在。
為實現上述目的，根據本發明的第一個方面，這裡提供了一種發光裝置。該發光裝置是由下列部分構成的有機電致發光(EL)裝置，其在陽極和陰極之間具有一層或多層包括發光層的有機薄膜層；在有機EL裝置中或臨近有機EL裝置安置的衍射光柵或波帶片；和安置在有機EL裝置和衍射光柵或波帶片外側的濾光器。從發光層發出的光經過濾光器傳輸，那些與從發光層發出光的色調和色度不同的光被引出。
根據本發明第二個方面，在第一方面中，在包含像素的有機EL裝置的陽極和陰極中，一個電極在可見光區域是透明的，並且光經過該電極被引出，而另一個電極反射可見光，並且在該反射可見光的電極上形成衍射光柵或波帶片。
根據本發明第三個方面，在第一方面中，在包含像素的有機EL裝置的陽極和陰極中，一個電極在可見光區域是透明的，並且光經過該電極被引出，而另一個電極反射可見光，並且在所述為透明的電極上形成所述衍射光柵或波帶片。
根據本發明第四個方面，在第三方面中，衍射光柵或波帶片具有光傳輸性質。
根據本發明第五個方面，在第一方面中，衍射光柵或波帶片具有二維環。
根據本發明第六個方面，在第一方面中，在具有光傳輸性質的基質的一個表面上，形成電極、一層或多層有機薄膜層和衍射光柵或波帶片，在具有光傳輸性質的基質的另一個表面上，安置濾光器。
根據本發明第七個方面，在第一方面中，在基質的一個表面上形成電極、一層或多層有機薄膜層和衍射光柵或波帶片，並在基質上形成有電極、一層或多層有機薄膜層和衍射光柵或波帶片的同一側上安置濾光器，使所述濾光器不直接接觸電極、一層或多層有機薄膜層和衍射光柵或波帶片。
根據本發明第八個方面，在第一方面中，濾光器含有螢光材料或磷光材料，其吸收從發光層發出的光，並發射與從發光層發出的光波長不同的光。
根據本發明第九個方面，在第一方面中，在濾光器的發光表面上，該濾光器具有光散射功能。
根據本發明第十個方面，這裡提供一種顯示器。該顯示器包含排列的多個在第一、第二、第五、第七、第八和第九方面中提到的發光裝置。
根據本發明第十一個方面，這裡提供一種顯示器。該顯示器包含排列的多個在第一、第三、第四、第五、第六、第八和第九方面中提到的發光裝置。
根據本發明的第十二個方面，這裡提供一種發光裝置的製造方法。在發光裝置的製造方法中，在第一、第二、第五和第七方面中提到的有機EL裝置和衍射光柵或波帶片及在第一、第七、第八和第九方面中提到的濾光器是獨立形成的，並彼此粘附。
根據本發明的第十三個方面，這裡提供一種發光裝置的製造方法。在發光裝置的製造方法中，在第一、第三、第四、第五和第六方面中提到的有機EL裝置和衍射光柵或波帶片及在第一、第六、第八和第九方面中提到的濾光器是獨立形成的，並彼此粘附。
根據本發明的第十四個方面，這裡提供一種顯示器的製造方法。在顯示器的製造方法中，發光裝置是這樣形成的在第一、第二、第五和第七方面中提到的有機EL裝置和衍射光柵或波帶片及在第一、第七、第八和第九方面中提到的濾光器是獨立形成的，並彼此粘附。而顯示器是通過排列多個發光裝置而形成的。
根據本發明的第十五個方面，這裡提供一種顯示器的製造方法。在顯示器的製造方法中，發光裝置是這樣形成的獨立地形成在第一、第三、第四、第五和第六方面中提到的有機EL裝置和衍射光柵或波帶片及在第一、第七、第八和第九方面中提到的濾光器，並彼此粘附。而顯示器是通過排列多個發光裝置而形成的。
在本發明的實施方案中，當功能幾乎與常規技術相同中的相同時，使用相同的參考數字。
對於本發明實施方案的衍射光柵，可以使用反射型和傳輸型這兩種類型。圖2是在本發明實施方案中使用反射型衍射光柵的發光裝置的截面圖。如圖2所示，反射型的衍射光柵5是在基質1的表面上形成的，衍射光柵5也起陰極4的作用。由有機發光材料製得的發光層3是在衍射光柵5(陰極4)上形成的。透明的陽極2形成於發光層3上。濾光器6粘附到陽極2上。
如果衍射光柵5具有其特有的功能，則反射型的衍射光柵5可以是任何形狀的。即，橫截面為矩形的薄片型光柵或橫截面為錐形的葉片形光柵形成於基質1上，而陰極4形成於該光柵上，並且也起反射表面的作用。可以使用這些結構。也可以通過使用反射係數彼此不同的兩種陰極材料形成條紋形的陰極4(衍射光柵5)。或者也可以將陰極4本身形成為條形圖案，並將其製成衍射光柵5。
圖3是在本發明實施方案中使用傳輸型衍射光柵的發光裝置的截面圖。如圖3所示，傳輸型衍射光柵5形成於基質1的表面上。之後，將陽極2、發光層3(有機層)和陰極4按照這個順序層疊在衍射光柵5上，並將濾光器6粘附到基質1上。這樣就形成了發光裝置。
在這種情況下，對於傳輸類型的衍射光柵，可以使用振幅型或相位型這兩種類型，並且該衍射光柵5可以是任何形狀的。例如，如果傳輸型的衍射光柵5是相位型的，在基質1的表面上形成凹槽，之後，在基質1上形成與基質1的折射率不同的透明材料層，並且該透明層是扁平的並被製成衍射光柵5。在衍射光柵5形成之後，將陽極2、發光層3(有機層)和陰極4按照這個順序層疊在衍射光柵5上。
如果傳輸型的衍射光柵5是振幅型的，可以用在基質1表面上不傳輸光的條紋形材料製造衍射光柵5。或者可將陽極2本身形成條紋形，陽極2也起衍射光柵5的作用。在這種情況下，陽極2的材料可以是透明的或不透明的。例如，使用金電極作為陽極2並且該金電極是以條紋狀形成的，其也起到衍射光柵5的作用。之後，在陽極2上形成發光層3和陰極4，這樣就形成了發光裝置。
如果使用傳輸型的衍射光柵5，輸入到衍射光柵5中的光被分成傳輸光和被反射的光。但是，在衍射光柵5中反射光的反射角變小，並且在陰極4中反射光被反射，並以小角度再次輸入到衍射光柵5中。因此，如同在反射型中一樣，在衍射光柵5中首次反射的光可最終被引出到外面。
確定衍射光柵5中光柵節距的大小，該節距大小使從有機EL裝置發出的光的波長帶的光引出率增加，並使從發光裝置中引出光的角度在幾度以內。因此，在衍射光柵5中的光柵節距的大小優選為希望引出的光的波長的光程的約0.5倍。
在普通衍射光柵的情況下，在與條紋平行的方向不會出現衍射效應，因此，不會增加在該平行方向的光引出率，但不能限制漏光。為了改善該問題，可以使用二維衍射光柵。或者可以使用其中凹槽圖案具有同心圓的衍射光柵。在這種情況下，在同心圓之間的間隔(節距)可以是常數。圖4是顯示波帶片實例的簡圖，所述波帶片是衍射光柵中的一種。在本發明的實施方案中，作為一種衍射光柵的波帶片可基於圖4中所示的間隔(節距)規律形成。與衍射光柵5的形成相同，可通過在基質1中形成凹槽來形成波帶片，或者可對一個電極應用圖案形成法，該應用圖案形成法的電極也起波帶片的作用。當形成凹槽時，凹槽的形狀可以是任何形狀。
通過使用衍射光柵5或波帶片，來自發光層3的光可以在幾度的輸出角度內被引出。在具有這種結構的情況下，如果使用傳輸型的衍射光柵5，即使將濾光器6置於濾光器6不直接接觸衍射光柵5或波帶片、陽極2、發光層3(薄有機EL層)和陰極4的位置，也不會出現漏光現象。如果將濾光器6置於能傳輸光的基質1上，在形成發光裝置之後，該濾光器6能粘附到基質1上，因此，製造方法變得非常簡單。
如果使用反射型的衍射光柵5，即使將濾光器6以與基質有一段距離的形式置於基質1上的陽極2、發光層3和衍射光柵5(陰極4)或波帶片的一側，也不會出現漏光現象。如果將濾光器6置於基質1上的陽極2、發光層3和衍射光柵5(陰極4)或波帶片的一側，該濾光器可被當作封帽，因此，可進一步簡化製造方法。
此外，在濾光器6和功能元件之間的安置了陽極2、發光層3和衍射光柵5或波帶片的地方，可以用傳輸材料進行填充。這種材料可以是氣體、液體或固體。
當發射光經過濾光器6進行傳輸時，該濾光器6具有這樣的功能，其將從發光層3發出的光轉換為與從發光層3發出的光的色調或色度不同的光。濾光器6可由有色材料本身、或者溶解或分散在合適粘合劑中的有色材料製成。可以使用任何能吸收所需波長的光或能發射所需波長的光的材料作為用於濾光器的有色材料。
可以使用顏料，酞菁染料，如酞菁藍、酞菁綠，偶氮染料，如雙偶氮黃，多環醌染料，如二溴蒽酮(dibromoantoanthrone)，二噁烷，如二噁烷紫作為有色材料。除了上述顏料，可以使用諸如茋染料，香豆素染料，萘醯亞胺染料，花青染料，吡啶染料，若丹明染料，噁嗪染料，單偶氮染料，蒽醌染料作為有色材料。
茋染料的例子有「1，4-二(2-甲基苯乙烯基)苯」，「反式-4，4』-二苯基芪」。香豆素染料的例子有「7-羥基-4-甲基香豆素」，「2，3，5，6-1H，4H-四氫-8-三氟甲基quinorizino(9，9a，1-gh)香豆素」，「3-(2』-苯並噻唑基)-7-二乙基氨基香豆素」和「3-(2』-苯並咪唑基)-7-N，N-二乙基氨基香豆素」。
萘醯亞胺染料的例子有鹼性黃51，溶劑黃11和溶劑黃116。若丹明染料的例子有「2-(6-(二乙基氨基)-3-(二乙基亞氨基)-3H-呫噸-9-基)苯羧酸」，若丹明B，和若丹明6G。花青染料的例子有「4-二氰基亞甲基-2-甲基-6-(對-二甲基氨基stilyl)-4H-吡喃」。吡啶染料料的例子有「1-乙基-2-(4-(對-二甲基氨基苯基)-1，3-丁間二烯基)-吡啶鎓-高氯酸鹽」。
除了上述有機有色材料，可以使用無機有色材料如Fe2O3顏料、CoO-Al2O3-TiO2-Cr2O3顏料和CoO-Al2O3顏料作為有色材料。可以使用上述一種有色材料與樹脂混合製成顏料的材料，作為有色材料。並且，作為符合需要的有色材料，可能是使用這些有色材料和顏料的一種作為單一材料，也可能是使用若干個這些有色材料和顏料混合成的材料。
優選透明材料作為粘合劑。例如，透明材料(聚合物)如聚甲基甲基丙烯酸酯，聚丙烯酸酯，聚碳酸酯，聚乙烯醇，聚乙烯吡咯烷酮，羥乙基纖維素，羧甲基纖維素可以用作粘合劑。並且，可以使用透明光敏樹脂，應用光石印術方法可以使濾光器6形成圖案。具有反應性乙烯基團的光固化型光刻膠材料的例子有丙烯酸光刻膠，甲基丙烯酸光刻膠，聚乙烯肉桂酸酯，和橡膠光刻膠。如果通過印刷方法形成圖案，印刷油墨由透明樹脂製成，如聚氯乙烯樹脂，三聚氰胺樹脂，酚醛樹脂，醇酸樹脂，環氧樹脂，聚氨酯樹脂，聚酯樹脂，順丁烯二酸樹脂，聚醯胺樹脂的單體和低聚物和多聚物，聚甲基甲基丙烯酸酯，聚丙烯酸酯，聚碳酸酯，聚乙烯醇，聚乙烯吡咯烷酮，羥乙基纖維素，羧甲基纖維素。形成濾光器6的方法不限於特殊的方法。可以使用常規的方法如真空澱積法、分子束外延(MBE)法、噴射法、應用溶液的浸漬法、旋塗法、澆鑄法、棒塗層(barcoating)法、輥塗法、和絲網印刷法形成濾光器6。如果濾光器6也可以被製成用作密封材料，可以用諸如氮化矽製成的氣障層處理濾光器6。
有機薄膜EL裝置的陽極具有將空穴注入空穴傳輸層的功能，因此如果陽極的功函數為4.5eV或更高，其能有效發揮功能。可以使用諸如銦-錫-氧化物(ITO)、錫氧化物(NESA)和金、銀、鉑和銅的金屬本身或氧化物，以及它們的混合材料的材料作為陽極2的材料。有機薄膜EL裝置的陰極具有將電子注入電子傳輸層的功能，因此優選陰極具有小的功函數。陰極4的材料不限於特殊的材料，但是，可以使用銦、鋁、鎂、鎂-銦合金、鎂-鋁合金、鋁-鋰合金、鋁-鈧-鋰合金、鎂-銀合金以及它們的混合材料。形成陽極2和陰極4的方法不限於特殊的方法。可以使用常規的方法如真空澱積法、MBE法、應用溶液的浸漬法、旋塗法、澆鑄法、棒塗層(barcoating)法、輥塗法、和塗覆熱裂(coating heat cracking)法形成陽極2和陰極4。在陽極2和陰極4組成的電極中，一個電極是透明的，另一個電極在可見光區具有高的反射因子。如果電極能很好地工作，其厚度不限於特殊的厚度，但實際上，優選的厚度在0.02-2.0μm之間。
本發明的有機EL裝置的結構具有這樣的結構一層或多層有機層夾層於上述電極之間，但是其不限於特殊的結構。也就是說，有幾種結構，如陽極、發光層(有機層)和陰極成層的結構，陽極、空穴傳輸層、發光層、電子傳輸層和陰極成層的結構，陽極、空穴傳輸層、發光層和陰極成層的結構，和陽極、發光層、電子傳輸層和陰極成層的結構。在這裡，空穴傳輸層和電子傳輸層為有機層。
在有機層之間或有機層與電極之間的界面上，可以插入組成為無機絕緣材料或絕緣體(氟化鋰、氟化鎂、一氧化矽、二氧化矽、氮化矽等)的薄層，組成為有機材料(用於有機層)和金屬(或電極材料)混合物的混合層，或聚合有機薄層(聚苯胺、聚乙炔衍生物、聚丁二炔衍生物、聚乙烯咔唑衍生物、聚-對-苯乙烯衍生物等)，以改善電荷注入性質，防止電擊穿，或改善發光效率。
用於本發明的發光材料不限於任何材料，只要是該材料通常被用作有機發光材料。例如，如下列分子結構所示，「三(8-羥基喹啉)鋁複合物(A1q3)」[1]、「二(二苯基乙烯基)二苯基(BDPVBi)」[2]、「1，3-二(對-叔-丁基苯基-1，3，4-噁二唑基)苯基(OXD-7)」[3]、「N，N』-二(2，5-二-叔-丁基苯基)苝四酚鹽二醯亞胺(BPPC)」[4]、和「1，4-二(N-對-甲苯基-N-對-甲基苯乙烯基苯基氨基)萘」[5]可以用作發光材料。
還可能使用摻雜螢光材料的電荷遷移材料作為發光材料。例如，可以使用摻雜4-二氰基亞甲基-2-甲基-6-(對-二甲基氨基苯乙烯基)-4H-吡喃(DCM)[式6]的羥基喹啉-金屬複合物(如上述的Alq3[式1])，摻雜喹吖啶酮衍生物如2，3-喹吖啶酮[式7]的羥基喹啉-金屬複合物，和摻雜香豆素衍生物如3-(2』-苯並噻唑)-7-二乙基氨基香豆素[式8]的羥基喹啉-金屬複合物。例子還包括摻雜濃縮的多環芳香化合物如苝[式10]的電子傳輸材料二(2-甲基-8-羥基喹啉)-4-苯基酚-鋁複合物[式9]；和摻雜紅熒烯[式12]的空穴傳輸材料4，4』-二(間-甲苯基苯基氨基)二苯基(TPD)[式11]。 本發明的空穴傳輸材料不限於任何材料，只要是該材料通常被用作空穴傳輸材料。例如，分子結構如下所示的材料和上述材料可以被用作空穴傳輸材料。也就是說，三苯基二胺如「二(二(對-甲苯基)氨基苯基)-1，1-環己烷」[13]、TPD[11]、「N，N』-二苯基-N，N』-二(1-naphthil)-1，1』-二苯基)-4，4』-二胺(NPB)」[14]、和星爆式(star burst type)胺[15]-[17]可以被用作空穴傳輸材料。 在本發明中的電子傳輸材料不限於任何材料，只要是該材料通常被用作電子傳輸材料。例如，分子結構如下所示的材料和上述材料可以被用作電子傳輸材料。也就是說，噁二唑衍生物如「2-(4-二苯基)-5-(4-叔-丁基苯基)-1，3，4-噁二唑(Bu-PBD)」[18]和OXD-7[3]，三唑衍生物[19]和[20]，和羥基喹啉金屬複合物[1]、[9]、和[21]-[24]可以被用作電子傳輸材料。 按照本發明的有機EL裝置的每層的形成方法不限於任何特殊的方法。常規的方法如真空澱積法和旋塗法可以用於形成每一層。
但是，特別地，含有化合物的有機薄層通過眾所周知的方法如真空澱積法、MBE法、或應用溶液的浸漬法、或一種塗覆方法如旋塗法、澆鑄法、棒塗層(bar coating)法、輥塗法形成。
本發明的有機EL裝置的每層有機薄膜層的厚度不限於特殊的厚度，但是，通常優選的厚度大約是10nm-1μm。
下面，詳細解釋本發明的發光裝置(有機EL裝置)的第一個實施方案。首先，將G-線光刻膠(Clariant(Japan)Co.的產品，AZTFP650F5)通過旋塗法塗覆到50mm×25mm玻璃基質上(HOYA Co.的產品，NA45，1.1mm厚度)，通過雷射幹涉曝光方法形成具有280nm節距的線(line)和空間(space)圖案。也就是說，280nm節距是衍射光柵的圖案的節距。通過應用反應性氣體蝕刻在玻璃基質上形成凹槽。除去光刻膠後，通過噴射方法在凹槽上形成具有500nm厚度的由氧化鈦製成的高折射率層，通過光學拋光使其變平。這樣形成衍射光柵。在該衍射光柵上，形成由陽極、空穴傳輸層、發光層、電子傳輸層和陰極組成的有機EL裝置。
在拋光變平的表面上，通過噴射方法層疊100nm厚度的ITO，由此形成陽極。這時，應用金屬掩膜形成ITO，以使ITO成為具有200μm線寬和100μm間隙寬度的條紋圖案。ITO膜的薄層電阻為20Ω/。
通過應用真空澱積法形成有機薄膜層(空穴傳輸層、發光層和電子傳輸層)。對於在真空容器上安置的基質，在基質下250mm安置由鉬製成的舟皿(boat)，該基質的入射角被設定到38度，基質的旋轉被設定到30rpm。當壓力達到5×10-7託，開始真空澱積，通過附在基質側面的晶體諧振器型厚度控制儀控制真空澱積速度。真空澱積的速度被設定到0.15nm/秒。
在上述條件下形成的具有40nm厚度的化學化合物[14]薄膜作為空穴傳輸層。依次在上述相同條件下，通過真空澱積化學化合物[2]形成70nm厚度的發光層，通過真空澱積化學化合物[1]形成40nm厚度的電子傳輸層。
之後，同時從分別獨立的舟皿(boat)通過澱積鎂和銀形成鎂-銀合金的陰極。此時，通過晶體諧振器型厚度控制儀將鎂和銀的澱積速度分別控制在1.0nm和0.2nm/秒，陰極的厚度製成200nm。此時，通過應用金屬掩膜形成陰極，以使陰極成為具有200μm線寬和100μm間隙寬度的條紋圖案，並且設置陰極的條紋圖案，使其垂直於ITO(陽極)的條紋圖案。在與衍射光柵表面相反表面的玻璃基質的表面上，形成陽極、有機薄膜層和陰極，並且緊緊附著濾光器。
圖5是在本發明發光裝置中的濾光器6的平面圖。在圖5中，該濾光器6被顯示為放大圖。如圖5所示，濾光器6由嵌入在聚乙烯醇膜中的濾光器6A、濾光器6B和濾光器6C組成，並且依次排列。濾光器6A、6B和6C的線寬為200μm，濾光器6A和6B間和濾光器6B和6C間的間隙寬度為100μm，也就是說，濾光器6形成200μm線寬和100μm間隙的條紋外形。
該濾光器6A由「3-(2-苯並噻唑基)-7-二乙基氨基香豆素」和聚氯乙烯樹脂的混合物製成。濾光器6B由含有若丹明的顏料和聚氯乙烯樹脂的混合物製成。濾光器6C由含有銅-酞菁的光固化型光刻膠材料製成。圖6為圖5所示的濾光器6C的截面圖。如圖6所示，濾光器6C的表面，即與濾光器6附著到基質的表面相反的表面，通過使表面粗糙將其製成光散射部分8。並且，將濾光器6固定到每個濾光器6A、6B和6C符合ITO線的位置。
當8V DC電壓應用到通過上述方法形成的本發明第一個實施方案的發光裝置(有機EL裝置)上時，分別從濾光器6A、6B和6C發射出亮度分別為180、45、53cd/m2的綠、紅-橙和藍色光，沒有觀察到漏光。
然後，解釋本發明的發光裝置(有機EL裝置)的第二個實施方案。在第二個實施方案中，形成節距為275nm的衍射光柵圖案，而不是第一個實施方案280nm的節距，形成的其餘部分與第一個實施方案相同。當8VDC電壓應用到本發明第二個實施方案的發光裝置時，分別從濾光器6A、6B和6C發射出亮度分別為240、60、70cd/m2的綠、紅-橙和藍色光，沒有觀察到漏光。
然後，解釋本發明的發光裝置(有機EL裝置)的第三個實施方案。在第三個實施方案中，在玻璃基質上形成與第一個實施方案相同的280nm的衍射光柵圖案。此後，通過應用反應性氣體刻蝕，在玻璃基質上形成凹槽。除去表面形成的該凹槽上的光刻膠後，通過在與第一個實施方案相同的條件下通過澱積鎂和銀形成厚度200nm的鎂-銀合金的陰極。陰極也製成用作衍射光柵。此後，在與第一個實施方案相同的條件下依次成層電子傳輸層、發光層、空穴傳輸層、和ITO(陽極)。通過在它們之間的邊緣放置隔離物，將第一個實施方案中使用的濾光器6附著到ITO上，並使在濾光器6和ITO間形成0.1mm的空間。這時，每個濾光器6A、6B和6C緊緊固定，以符合ITO的每個線。當8V DC電壓應用到本發明第三個實施方案的發光裝置上時，分別從濾光器6A、6B和6C發射出亮度分別為160、40、47cd/m2的綠、紅-橙和藍色光，沒有觀察到漏光。
然後，解釋本發明的發光裝置(有機EL裝置)的第四個實施方案。在第四個實施方案中，形成節距275nm的衍射光柵圖案，而不是第三個實施方案280nm的節距，形成的其餘部分與第三個實施方案相同。當8V DC電壓應用到本發明第四個實施方案的發光裝置時，分別從濾光器6A、6B和6C發射出亮度分別為220、55、67cd/m2的綠、紅-橙和藍色光，沒有觀察到漏光。
然後，解釋本發明的發光裝置(有機EL裝置)的第五個實施方案。圖7是在本發明實施方案中衍射光柵圖案的平面圖。在圖7中，衍射光柵圖案以二維圖案顯示。在第五個實施方案中，使用如圖7所示的衍射光柵圖案，並且形成與第二個實施方案相同的其餘部分。當8V DC電壓應用到本發明第五個實施方案的發光裝置時，分別從濾光器6A、6B和6C發射出亮度分別為280、70、80cd/m2的綠、紅-橙和藍色光，沒有觀察到漏光。
然後，解釋本發明的發光裝置(有機EL裝置)的第六個實施方案。在第六個實施方案中，使用如圖7所示的衍射光柵圖案，並且形成與第四個實施方案相同的其餘部分。當8V DC電壓應用到本發明第六個實施方案的發光裝置時，分別從濾光器6A、6B和6C發射出亮度分別為300、75、90cd/m2的綠、紅-橙和藍色光，沒有觀察到漏光。
如上所述，按照本發明的發光裝置和該發光裝置的製備方法和使用該發光裝置的顯示器，發光裝置中的精細圖形是通過簡單的方法實現的，並且可防止漏光和提高引出光的效率。
儘管本發明參照具體的舉例性的實施方案進行描述，但本發明不受那些實施方案的限制，只是通過後附的權利要求限制本發明。可以理解，在不偏離本發明的範圍和精神條件下，本領域普通技術人員可以對這些實施方案進行改變和修飾。
權利要求
1.一種發光裝置，包含有機電致發光(EL)裝置，其在陽極和陰極之間具有一層或多層包括發光層的有機薄膜層；在所述有機EL裝置中或臨近所述有機EL裝置安置的衍射光柵或波帶片；和安置在所述有機EL裝置和所述衍射光柵或所述波帶片外側的濾光器，其中從所述發光層發出的光經過所述濾光器傳輸，那些與從所述發光層發出光的色調和色度不同的光被引出。
2.根據權利要求1的發光裝置，其中在包含像素的所述有機EL裝置的陽極和陰極中，所述電極中的一個電極在可見光區域是透明的，並且光經過該電極被引出，並且另一個電極反射可見光，並且在該反射可見光的電極上形成所述的衍射光柵或波帶片。
3.根據權利要求1的發光裝置，其中在包含像素的所述有機EL裝置的陽極和陰極中，所述電極中的一個電極在可見光區域是透明的，並且光經過該電極被引出，並且另一個電極反射可見光，並且在所述為透明的電極上形成所述衍射光柵或波帶片。
4.根據權利要求3的發光裝置，其中所述衍射光柵或波帶片具有光傳輸性質。
5.根據權利要求1的發光裝置，其中所述衍射光柵或波帶片具有二維環。
6.根據權利要求1的發光裝置，其中在具有光傳輸性質的基質的一個表面上，形成所述的電極、所述的一層或多層有機EL層和所述的衍射光柵或所述的波帶片，並且在所述的具有光傳輸性質的基質的另一個表面上，安置所述的濾光器。
7.根據權利要求1的發光裝置，其中在基質的一個表面上形成所述的電極、所述的一層或多層有機EL層和所述的衍射光柵或所述的波帶片，並且在所述基質上形成有所述電極、所述一層或多層有機EL層和所述衍射光柵或所述波帶片的同一側上安置所述的濾光器，使該濾光器不直接接觸所述電極、所述一層或多層有機EL層和所述衍射光柵或所述波帶片。
8.根據權利要求1的發光裝置，其中所述濾光器含有螢光材料或磷光材料，其吸收從所述發光層發出的光，並發射與從所述發光層發出的光波長不同的光。
9.根據權利要求1的發光裝置，其中在所述濾光器的發光表面上，所述濾光器具有光散射功能。
10.一種顯示器，包含排列的多個權利要求1，2，5，7，8和9中的發光裝置。
11.一種顯示器，包含排列的多個權利要求1，3，4，5，6，8和9中的發光裝置。
12.一種製造發光裝置的方法，其中權利要求1，2，5，7中的有機EL裝置和衍射光柵或波帶片及權利要求1，7，8和9中的濾光器是獨立形成的，並彼此粘附。
13.一種製造發光裝置的方法，其中權利要求1，3，4，5，6中的有機EL裝置和衍射光柵或波帶片及權利要求1，6，8和9中的濾光器是獨立形成的，並彼此粘附。
14.一種製造顯示器的方法，其中發光裝置是這樣形成的獨立地形成在權利要求1，2，5，7中的有機EL裝置和衍射光柵或波帶片及在權利要求1，7，8和9中的濾光器，並彼此粘附，並且顯示器是通過排列多個所述的發光裝置而形成的。
15.一種製造顯示器的方法，其中發光裝置是這樣形成的獨立地形成在權利要求1，3，4，5，6中的有機EL裝置和衍射光柵或波帶片及權利要求1，6，8和9中的濾光器，並彼此粘附，並且顯示器是通過排列多個所述的發光裝置而形成的。
全文摘要
本發明提供了一種發光裝置及其製備方法和使用該發光裝置的顯示器，其中用於發光裝置的精細圖形是通過簡單的方法實現的，並且可防止漏光和提高引出光的效率。該發光裝置提供其中形成有電極和發光層的有機電致發光(EL)裝置，衍射光柵或波帶片，和濾光器。從發光層發出的光經過以指定光柵節距形成的衍射光柵或波帶片傳輸，或者在衍射光柵或波帶片中被反射。在這種情況下，將傳輸光或反射光控制在指定的角度範圍內。當經過濾光器傳輸時，那些與從發光層發出光的色調和色度不同的光被引出。
文檔編號H05B33/12GK1411325SQ0214573
公開日2003年4月16日 申請日期2002年10月8日 優先權日2001年10月3日
發明者東口達, 石川仁志, 小田敦 申請人:日本電氣株式會社