顯示裝置和攝像裝置的製作方法
2023-10-09 08:07:59 2
專利名稱：顯示裝置和攝像裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及設置有有機電致發光元件的顯示裝置。
背景技術：
有機電致發光元件具有如下構成，其中將陽極、含有有機化合物的發光層和陰極層疊。關於包括三色，即紅色、綠色和藍色的有機電致發光元件的顯示裝置，通過使用根據各色的像素形狀的用於圖案化的金屬掩模來真空蒸鍍各色的發光層。近年來，隨著顯示裝置的精度的改進，已使各色像素尺寸減小，關於根據像素形狀的用於圖案化的金屬掩模，已要求高度的精度。因此，顯示裝置的生產成本中金屬掩模成本的比例已增加，由此金屬掩模的製備和維護已變得困難。 日本專利公開No. 2007-066862公開了一種技術，其中將具有低發光效率的藍色發光層設置在整個像素區域並且在與藍色發光層相比更靠近取出電極的一側層疊紅色發光層和綠色發光層。其記載在整個像素區域形成具有低發光效率的藍色發光層以增加藍色像素麵積，由此減少用於圖案化的金屬掩模的使用數目並且能夠改善顯示裝置的壽命。
發明內容
上述構成中，關於紅色和綠色發光有機電致發光元件，通過在藍色發光層上層疊來設置紅色發光層和綠色發光層的每一個。因此，必須只使紅色和綠色發光層發光。但是，一些情況下，取決於紅色發光層和綠色發光層的構成，電子通過紅色發光層和綠色發光層，使電子洩漏到藍色發光層，使藍色發光層發光，由此變得難以使紅色發光層和綠色發光層高效地發光。而且，日本專利公開No. 2007-066862公開了電子阻擋層可設置在紅色發光層與藍色發光層之間和綠色發光層與藍色發光層之間。但是，關於這種構成，元件的驅動電壓增加。本發明的方面提供顯示裝置，包括發出不同顏色的有機電致發光元件共用地設置的發光層，其中在發光層之間沒有設置電子阻擋層的情況下使各有機電致發光元件高效率地發光。根據本發明方面的顯示裝置包括發出第一種顏色的第一有機電致發光元件和發出不同於上述第一種顏色的第二種顏色的第二有機電致發光元件，上述有機電致發光元件設置有陽極、陰極和設置在上述陽極和上述陰極之間的發光層，其中與上述第二有機電致發光元件共用地設置上述第一有機電致發光元件的第一發光層，與上述第一發光層接觸地並且在比上述第一發光層更接近上述陰極的一側設置上述第二有機電致發光元件的第二發光層，並且上述第一發光層含有主體材料和發光摻雜劑材料並且經構成以滿足下述式
(I)和⑵，I LUMOdi I > I LUMOhi | (I)I LUMOdi I -1 LUMOhi | > | HOMOhi | -1 HOMOm | (2 )
其中LUMOm和HOMOm分別表示上述第一發光層中含有的上述主體材料的LUMO能級能量和HOMO能級能量，LUMOm和HOMOdi分別表示上述第一發光層中含有的上述發光摻雜劑材料的LUMO能級能量和HOMO能級能量。根據本發明的方面，關於包括發出不同顏色的有機電致發光元件共用地設置的發光層的顯示裝置，在發光層之間沒有設置電子阻擋層的情況下使各有機電致發光元件高效率地發光。由以下參照附圖對例示實施方案的說明，本發明進一步的特點將變得清楚。
圖IA和IB是示意地表示根據本發明的實施方案的顯示裝置的構成的圖。圖2A-2C是根據本發明的顯示裝置的藍色發光、紅色發光和綠色發光有機電致發光元件的典型的能帶圖。·
具體實施例方式以下參照附圖基於實施方案對根據本發明方面的顯示裝置進行說明。關於沒有具體在圖中示出或者在本說明書中記載的部分，適用現有技術中眾所周知或公知的技術。下述的實施方案只是實例，並且本發明並不限於它們。特別地，下述實施方案中，將第一種顏色、第二種顏色和第三種顏色分別規定為綠色、紅色和藍色。將第一有機電致發光元件、第二有機電致發光元件和第三有機電致發光元件分別規定為綠色有機電致發光元件、紅色有機電致發光元件和藍色有機電致發光元件。將第一發光層、第二發光層和第三發光層分別規定為綠色發光層、紅色發光層和藍色發光層。但是，本發明並不限於該構成。圖IA是表示根據本發明的實施方案的顯示裝置的構成的透視示意圖。根據本發明方面的顯示裝置包括多個設置有有機電致發光元件的像素I。將多個像素I配置為矩陣狀以構成顯示區域2。在這方面，像素是指對應於一個有機電致發光元件的發光區域的區域。根據本實施方案的顯示裝置中，在每個像素I中設置一色的有機電致發光元件。每個有機電致發光元件發出紅光、綠光和藍光的任一種。除了這三色的有機電致發光元件以外，可包括各自發出黃色、青色和白色的任一種的有機電致發光元件。根據本實施方案的顯示裝置中，配置多個由具有不同發射色的多個像素(例如，發紅色的像素、發綠色的像素和發藍色的像素)形成的像素單元。像素單元是指通過各像素的混色能夠發出預定顏色的最小單元。圖IB是沿圖IA中所示的線IB-IB的部分截面示意圖。每個像素I包括有機電致發光兀件，該有機電致發光兀件在基板10上設置有陽極11、空穴傳輸層12、含有有機化合物的發光層、電子傳輸層14和陰極15。在這方面，3R、3G和3B分別表不紅色發光有機電致發光元件、綠色發光有機電致發光元件和藍色發光有機電致發光元件。紅色、綠色和藍色發光有機電致發光元件3R、3G和3B分別包括紅色發光層13R、綠色發光層13G和藍色發光層13B。遍及紅色發光有機電致發光元件3R和綠色發光有機電致發光元件3G設置藍色發光層13B,因此,藍色發光層13B用作所謂的共用發光層(共發光層，common light-emittinglayer)。即，紅色發光有機電致發光元件3R和綠色發光有機電致發光元件3G的每一個包括具有與藍色發光有機電致發光元件3B中的藍色發光層13B的那些相同的組成和相同的膜厚度的藍色發光層13B。而且，與藍色發光層13B接觸地並且在藍色發光層13B的陰極15側設置紅色發光層13R。與藍色發光層13B接觸地並且在藍色發光層13B的陰極15側設置綠色發光層13G。即，該構成中，在紅色發光層13R與藍色發光層13B之間沒有設置電子阻擋層，在綠色發光層13G與藍色發光層13B之間也沒有設置電子阻擋層。以外部氧氣和水分不進入的方式用密封膜30將各有機電致發光元件密封。關於密封膜30，可使用無機材料，例如氮化矽、氧化矽或氧化鋁。密封膜可由至少兩層無機材料的層疊膜形成或者由無機材料和樹脂材料的層疊膜形成。可採用任何密封有機電致發光元件的構成。關於構成，可代替密封膜30而設置由玻璃、塑料等製成的密封帽。密封帽可由例如板狀部件例如玻璃板和為了將該部件與基板 10粘結而設置在顯示區域2周圍的密封劑形成。可將氣體例如氮氣或氬氣密封在密封帽與有機電致發光元件的陰極15之間的空間中，或者可用樹脂材料例如丙烯酸系樹脂將該空間填充。沒有使用用於分開塗布的金屬掩模而形成藍色發光層13B，通過使用用於分開塗布的金屬掩模而將紅色發光層13R和綠色發光層13G形成為像素的形狀。如上所述，沒有使用用於分開塗布的金屬掩模而形成藍色發光層13B的情況下，與對於全部色的發光層都採用分開塗布的情形相比，能夠將用於分開塗布的金屬掩模的使用數目減少。將陽極11與相鄰像素(有機電致發光元件)的陽極11分離地設置，為了防止起因於異物的與陰極15的短路的發生，在像素(更具體地，陽極11)之間設置像素分離層20。空穴傳輸層12、電子傳輸層14和陰極15可如圖IB中所示與相鄰像素共用地設置，或者通過圖案化基於像素而設置。本實施方案中，陽極11為反射電極和陰極15為透明發光側電極。關於陽極11，可採用金屬層與透明導電層的層疊。在上述陽極11上可設置由有機化合物製成的空穴傳輸層。在電子傳輸層14上可設置電子注入層。關於空穴傳輸層，可使用先前已知的材料例如芳基胺。可通過層疊不同的材料例如空穴注入層材料來形成空穴傳輸層，並且為了增加光的取出效率，可通過分開塗布改變基於顏色的膜厚度來調節光學幹涉。通過在藍色發光層13B的用作反射電極的陽極11的一側層疊紅色發光層13R和綠色發光層13G，可減少用於分開塗布的金屬掩模的使用。但是，沒有有利地調節光學幹涉。因此，本發明的方面中，紅色發光層13R和綠色發光層13G設置在藍色發光層13B的用作發光側電極的陰極15的一側。空穴傳輸層12、發光層13R、13G和13B、電子傳輸層14和根據需要使用的空穴注入層和電子注入層的層疊體稱為有機化合物層。如上所述，本發明的方面提供由其中將陽極11、含有發光層13R、13G和13B的有機化合物層和陰極15依次層疊的三色即紅色、綠色和藍色的有機電致發光元件3R、3G和3B形成的顯示裝置。遍及像素區域設置藍色發光層13B並且與藍色發光層13B接觸地且在陰極15側設置紅色和綠色發光層13R和13G。為了即使在兩個層疊的發光層13之間沒有設置電子阻擋層的構成中也使紅色有機電致發光元件3R和藍色有機電致發光元件3B高效率地發光，設計藍色發光層13B的構成。即，藍色發光層13B含有主體材料和發光摻雜劑材料並且經構成以滿足下述的式(I)和(2)，I LUMOdi | > | LUMOhi | (I)I LUMOdi | -1 LUMOhi | > | HOMOhi | -1 HOMOm | (2 )。其中，LUMOhi和HOMOm分別表示藍色發光層13B中含有的主體材料的最低未佔分子軌道(LUMO)能級能量和最高佔有分子軌道(HOMO)能級能量，LUMOdi和HOMOdi分別表示藍色發光層13B中含有的發光摻雜劑材料的LUMO能級能量和HOMO能級能量。通常，如果藍色發光層中含有的發光摻雜劑材料的濃度大於10質量％，發生稱為濃度猝滅的發光效率的降低。因此，本發明的方面中，將藍色發光層13B的發光摻雜劑材料的濃度規定為10重量％以下。 圖2A表示藍色發光有機電致發光元件3B的能帶圖。將電子注入滿足式(I)和(2 )的藍色發光層13B時，在發光摻雜劑材料的LUMO能級將電子捕集。發光摻雜劑材料為藍色發光層13B的總質量的10%以下，以致不易傳導電子。注入空穴時，將空穴注入主體材料的HOMO能級。主體材料構成藍色發光層13B的體積的最大部分，因此，在該能級傳導。因此，藍色發光層13B具有與電子相比容易傳導空穴的空穴傳輸性(電子捕集性)。上述的式(2)包括關係I HOMOhi | > | HOMOm |可成立。這種情況下，在發光摻雜劑材料的HOMO能級容易將空穴捕集。但是，上述的式(2)表示表示發光摻雜劑材料的電子捕集的強度的能量差I LUMOdi I -1 LUMOhi |大於表示空穴捕集的強度的能量差I HOMOhi | -1 HOMOdi |。因此，藍色發光層13B中，不易傳導電子，空穴容易移動，以致顯示空穴傳輸性(電子捕集性)。可以是如下情形藍色發光層13B經構成以滿足Ihomodi|>IHOMOmI。根據本構成，更容易傳導空穴。即，特別地，能夠滿足下述式(3)。I HOMOdi | > | HOMOhi | > | LUMOm | > | LUMOhi | (3 )關於監色發光層13B的主體材料,有利地使用花衍生物等。關於發光慘雜劑材料，有利地使用熒蒽衍生物等。圖2B和2C分別表示紅色發光和綠色發光有機電致發光元件3R和3G的典型的能帶圖。圖2B和2C是有利的能帶結構，儘管紅色和綠色發光層13R和13G的能帶結構未必限於它們。在與滿足式(I)、( 2 )和(3 )並且具有空穴傳輸性的藍色發光層13B接觸的同時在陰極15側將紅色發光層13R或綠色發光層13G層疊的情況下，空穴容易通過藍色發光層13B。因此，能夠抑制藍色發光層13B的發光，只使紅色和綠色發光層13R和13G發光而沒有使紅色和綠色發光有機電致發光元件3R和3G的電壓增加。而且，關於紅色和綠色發光有機電致發光元件3R和3G，藍色發光層13B的發光得到抑制，由此不必使用電子阻擋層。關於藍色發光有機電致發光元件3B，電子注入沒有受到抑制，並且沒有帶來電壓的增加。而且，沒有阻止電子注入藍色發光層13B，因此，在藍色發光層13B中再結合的可能性得到改善。因此，不產生由於空穴通過藍色發光層13B而使效率降低的問題。紅色發光層13R和綠色發光層13G能夠以如下方式構成紅色發光層13R的HOMO能級能量HOMO2和上述HOMOhi滿足IHOMO21〈 I HOMOhi I (4)並且綠色發光層13G的HOMO能級能量HOMO3和上述HOMOhi滿足IHOMO31〈 I HOMOhi I (5)。其中，關於上述HOMO2 (HOMO3),在紅色發光層13R (綠色發光層13G)只由發光材料製成的情況下，紅色發光層13R (綠色發光層13G)的HOMO能級能量是指該發光材料的HOMO能級能量。紅色發光層13R (綠色發光層13G)含有主體材料和發光摻雜劑材料的情況下，上述HOMO2 (HOMO3)可以是該主體材料或該發光摻雜劑材料的HOMO能級能量。這些是比藍色發光層13B的主體材料的HOMO能級能量淺的能級，因此，容易將通過藍色發光層13B的空穴注入紅色和綠色發光層13R和13G。
滿足上述式(4)和(5)時，容易將通過藍色發光層13B的空穴注入紅色和綠色發光層13R和13G。因此，能夠顯現抑制藍色發光層13B的發光並且只使紅色和綠色發光層13R和13G發光的效果。而且，特別地，紅色和綠色有機電致發光元件3R和3G能夠具有如下構成，其中不易將電子從紅色和綠色發光層13R和13G注入藍色發光層13B。例如，可以是如下情形每個發光層以在紅色和綠色發光層13R和13G與藍色發光層13B之間設置電子注入勢壘的方式構成。根據上述構成，本發明的方面能夠提供顯示裝置，其中即使在為了減少用於分開塗布的掩模的使用而遍及像素區域設置藍色發光層13B的情況下，藍色發光有機電致發光元件顯示良好的發光效率而沒有使施加於有機電致發光元件的電壓增加。同時，本發明中，術語「HOMO」定義為最高佔有分子軌道，通過在空氣中使用光電子分光法(AC-2，由RIKEN KIKI CO.，LTD.生產)測定其HOMO能級能量。術語「LUM0」定義為最低未佔分子軌道，並且LUMO能級能量通過從採用上述方法測定的HOMO能級能量的值中減去由通過使用紫外和可見分光法(UV/VIS V-560，由JASCO Corporation生產)測定的吸收光譜的吸收邊緣確定的帶隙來計算。如上述的式(I)- (5)所示，基於絕對值來規定每個式中H0M0能級能量與LUMO能級能量之間的大小關係。本實施方案中，作為共用發光層(第一發光層)的實例，提及藍色發光層13B，作為第二發光層的實例，提及紅色發光層13R，儘管並不特別限於它們。關於共用發光層，也可應用其他色發光層，例如綠色發光層13G或紅色發光層13R。本實施方案的構成中，從基板10側依次層疊陽極11、空穴傳輸層12、發光層、電子傳輸層14和陰極15。但是，相反地，可從基板10側依次層疊陰極15、電子傳輸層14、發光層、空穴傳輸層12和陽極11。根據本發明方面的顯示裝置可以是底部發射型顯示裝置，其中有機電致發光元件的光從基板10側發出，或者是頂部發射型顯示裝置，其中有機電致發光元件的光從基板10的相反側發出。將根據本發明方面的顯示裝置用於電視系統和個人電腦的顯示部。此外，可將該顯示裝置用於攝像裝置，例如數位相機和數碼攝像機的顯示部和電子取景器。該攝像裝置還包括攝像的攝像兀件，例如攝像光學系統和CMOS傳感器。
根據本實施方案的顯示裝置可用於行動電話的顯示部、手持視頻遊戲機的顯示部等，而且可用於便攜音樂播放器的顯示部、個人數字助理(PDA)的顯示部和汽車導航系統的顯示部。實施例以下對根據本發明方面的實施例進行說明。實施例中使用的材料和元件構成只是實例並且本發明並不限於它們。製備顯示裝置，其具有圖IB中所示的構成，此外還具有如下構成，其中在電子傳輸層14與陰極15之間設置了電子注入層。由低溫多晶矽TFT在玻璃基板上形成了像素迴路。在其上依次形成由SiN製成的層間絕緣膜和由丙烯酸系樹脂製成的平坦化膜，以致製備圖IB中所示的基板10。通過在基板10上層疊用作金屬膜的銀(膜厚度200nm)和用作透明導電層的IZO (膜厚度20nm)而形成陽極11，並且進行UV/臭氧清潔。·將上述設置有電極的基板安裝到真空蒸鍍裝置(由ULVAC，Inc.生產)並且進行至多1.33X10_4Pa的抽空。然後，沒有使用用於分開塗布的掩模，在陽極11上形成具有20nm的厚度的N，N』 - a - 二萘基聯苯胺的膜，以形成空穴傳輸層12。通過使用由下述結構式(I)表示的芘衍生物作為藍色發光層13B的主體材料和由下述結構式(II)表示的熒蒽衍生物作為發光摻雜劑材料，從而形成具有20nm的厚度的藍色發光層13B。以2體積％的比例含有該發光摻雜劑材料。關於上述芘衍生物，I LUMOm I為2. 67eV並且| HOMOhi |為5. 61eV。關於熒蒽衍生物，結果IlumodiI為3.06ev並且IhomodiI為5.85ev。因此，滿足根據本發明方面的上述式(I)- (3)所示的關係。結構式(I)結構式(II)
通過使用用於分開塗布的金屬掩模，在藍色發光層13B上只在與紅色發光有機電致發光元件對應的區域中形成了具有50nm的厚度的紅色發光層13R。將由下述結構式(III)表示的芴衍生物用作紅色發光層13R的主體材料，將由下述結構式(IV)表示的Ir絡合物用作發光摻雜劑材料，並且以10體積％的比例含有該發光摻雜劑材料。關於上述用作發光摻雜劑材料的Ir絡合物，IlumoI為2.47ev並且I homo I為5. 13eV。關於用作主體材料的芴衍生物，結果LUMO為2. 75eV並且HOMO為5. 77eV。即，
HOMO2為5. 13eV，其為發光摻雜劑材料的HOMO能級能量。因此，藍色發光層13B的發光摻雜劑材料的Ir絡合物和用作主體材料的芘衍生物滿足根據本發明方面的由式(4)表示的關係。結構式(III)
結構式(IV)
權利要求
1.顯示裝置，包括 發出第一種顏色的第一有機電致發光兀件；和 發出不同於該第一種顏色的第二種顏色的第二有機電致發光元件， 該有機電致發光元件設置有陽極、陰極和設置在該陽極和該陰極之間的發光層， 其中與該第二有機電致發光元件共用地設置該第一有機電致發光元件的第一發光層，與該第一發光層接觸地並且在比該第一發光層更接近該陰極的一側設置該第二有機電致發光元件的第二發光層，並且 該第一發光層含有主體材料和發光摻雜劑材料並且經構成以滿足下述式(I)和(2 )， LUMOm I > I LUMOhi (I) LUMOm I -1 LUMOhi | > | HOMOm | -1 HOMOm | (2 ) 其中LUMOhi和HOMOm分別表示該第一發光層中含有的主體材料的LUMO能級能量和HOMO能級能量，LUMOdi和HOMOdi分別表示該第一發光層中含有的發光摻雜劑材料的LUMO能級能量和HOMO能級能量。
2.根據權利要求I的顯示裝置，其中該第一發光層經構成以滿足下述式(3)， HOMOdi I > I HOMOhi I (3)。
3.根據權利要求I的顯示裝置，其中該第二發光層經構成以具有滿足下述式(4)的HOMO 能級能量 HOMO2 和 HOMOhi,HOMO21〈 I HOMOm I ⑷。
4.根據權利要求I的顯示裝置，其中該第二有機電致發光元件中，只有該第二發光層發光。
5.根據權利要求I的顯不裝置，其中該第一發光層發藍光。
6.根據權利要求5的顯示裝置，其中在該第一發光層中該摻雜劑材料為10重量％以下。
7.根據權利要求I的顯示裝置，還包括發出不同於該第一種顏色和該第二種顏色的第三種顏色的第三有機電致發光元件， 其中也與該第三有機電致發光元件共用地設置該第一發光層，並且與該第一發光層接觸地並且在比該第一發光層更接近該陰極的一側設置該第三有機電致發光元件的第三發光層。
8.根據權利要求7的顯示裝置，其中該第三有機電致發光元件中，只有該第三發光層發光。
9.根據權利要求7的顯示裝置，其中該第三發光層經構成以具有滿足下述式(5)的HOMO 能級能量 HOMO3 和 HOMOhi,HOMO31〈 I HOMOm I (5)。
10.根據權利要求7的顯不裝置,其中該第一發光層發藍光,該第二發光層發紅光，並且該第三發光層發綠光。
11.攝像裝置，包括根據權利要求I的顯示裝置和攝像元件。
全文摘要
本發明涉及顯示裝置和攝像裝置。該顯示裝置中，與第二有機電致發光元件共用地設置第一有機電致發光元件的第一發光層，與該第一發光層接觸地並且在陰極側設置第二有機電致發光元件的第二發光層，並且第一發光層是具有電子捕集性的發光層。
文檔編號H01L27/32GK102969331SQ201210319089
公開日2013年3月13日 申請日期2012年8月31日 優先權日2011年8月31日
發明者高谷格 申請人:佳能株式會社