專利名稱：多波長(zhǎng)發(fā)光裝置、電子設(shè)備以及干涉鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光裝置中的改進(jìn)，該發(fā)光裝置能夠發(fā)射出適合應(yīng)用在例如有機(jī)電致發(fā)光(＝EL)裝置中的多顏色光。
背景技術(shù)：
將反射層與多層電介質(zhì)薄膜結(jié)合并且反射特定波長(zhǎng)的光的技術(shù)是已知的，其中具有不同折射率的層交替地疊放在一起。在Shingaku Gihou，OME 94-79(1995年3月)，第7-12頁(yè)中披露了采用基于這些多層介質(zhì)薄膜的非常小的共振結(jié)構(gòu)來(lái)發(fā)射多種光顏色。根據(jù)該文獻(xiàn)，通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)光層和在這些非常小的共振結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)反射的反射表面的位置，從而可以輸出具有在由發(fā)射層輸出的光中所包含的任意波長(zhǎng)的共振光。
例如，在日本專利公開No.275381/1994中披露了一種具有在圖13中所示的層結(jié)構(gòu)的發(fā)光裝置。該發(fā)光裝置包括透明基片100、非常小的共振結(jié)構(gòu)102、正電極103、空穴傳輸層106、有機(jī)EL層104以及負(fù)電極105。通過(guò)改變每個(gè)正電極103的厚度來(lái)選擇波長(zhǎng)。
在J.Appl.Phys.80(12)，15/12/1996由貝爾實(shí)驗(yàn)室成員撰寫的文章中，披露了一種具有在圖14中所示層結(jié)構(gòu)的發(fā)光裝置。該發(fā)光裝置包括透明基片100、非常小的共振結(jié)構(gòu)102、SiO2薄膜108、正電極103、空穴傳輸層106、有機(jī)EL層104以及負(fù)電極105。負(fù)電極103的厚度是相同的，但是通過(guò)SiO2薄膜來(lái)分別改變光路長(zhǎng)度以選擇共振光波長(zhǎng)。
但是采用具有在上述公開文獻(xiàn)中所披露的結(jié)構(gòu)的發(fā)光裝置所存在的問(wèn)題在于，非常難以設(shè)計(jì)出對(duì)于所有多個(gè)波長(zhǎng)都優(yōu)化的發(fā)光裝置。換句話說(shuō)，非常小的共振結(jié)構(gòu)和間隙調(diào)整材料對(duì)于特定波長(zhǎng)色散來(lái)說(shuō)是優(yōu)化的。因此，采用被設(shè)計(jì)成與具有一定范圍波長(zhǎng)的多種光色中的一種相配的非常小的共振結(jié)構(gòu)時(shí)，相對(duì)于其它波長(zhǎng)色散而言就不能實(shí)現(xiàn)足夠的反射率。例如在彩色顯示設(shè)備中必須根據(jù)人類視覺(jué)的特性來(lái)平衡顏色R(紅色)、G(綠色)和B(藍(lán)色)中每一個(gè)的共振強(qiáng)度和色純度。普通的發(fā)光裝置難以實(shí)現(xiàn)這種平衡調(diào)節(jié)。
已經(jīng)說(shuō)過(guò)，在實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐中仍然非常難以制作出對(duì)于每個(gè)像素(發(fā)光區(qū)域)來(lái)說(shuō)是不同的多層介質(zhì)薄膜結(jié)構(gòu)，因此該方法在工業(yè)上難以實(shí)現(xiàn)，因此它是一種昂貴的工藝。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提供一種多波長(zhǎng)發(fā)光裝置，該裝置對(duì)于多種波長(zhǎng)來(lái)說(shuō)是平衡和優(yōu)化的。
本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提供一種多波長(zhǎng)發(fā)光裝置，用該裝置容易為多種波長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化并且也容易生產(chǎn)。
本發(fā)明的第三個(gè)目的在于提供一種能夠發(fā)射多種優(yōu)化波長(zhǎng)的光的電子設(shè)備。
本發(fā)明的第四個(gè)目的在于提供一種能夠銳化并發(fā)射一種多波長(zhǎng)光光譜的干涉鏡。
實(shí)現(xiàn)上述第一目的的發(fā)明是一種用于發(fā)射具有不同波長(zhǎng)的多光束的多波長(zhǎng)發(fā)光裝置，包括發(fā)光部件，用于發(fā)射包含所要輸出的波長(zhǎng)分量的光；放置在所述發(fā)光部件附近的反射層；與所述反射層相對(duì)的半反射層組，其中所述發(fā)光部件布置在所述反射層和所述半反射層組之間，具有半反射層的半反射層組反射從所述發(fā)光部件中發(fā)射出的具有特定波長(zhǎng)的一些光，并且以沿著光前進(jìn)的方向順序地疊在一起的方式，透射從所述發(fā)光部件發(fā)射的光的剩余部分，以便與所要輸出的光波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)；以及兩個(gè)或多個(gè)發(fā)光區(qū)，其中輸出光的波長(zhǎng)不同；其特征在于，對(duì)所述反射層和一個(gè)發(fā)光點(diǎn)之間的距離進(jìn)行調(diào)整，其中所述反射層用于來(lái)自部分地反射從發(fā)光區(qū)輸出的光的半反射層組的發(fā)光部件側(cè)的光，所述發(fā)光點(diǎn)存在于半反射層組側(cè)上的所述發(fā)光部件的端面到所述反射層的表面之間的間隔中，以便具有能夠使從所述發(fā)光區(qū)輸出的波長(zhǎng)的光諧振的光路長(zhǎng)度，其中在半反射層組側(cè)上的所述發(fā)光部件的端面到所述反射層的表面之間的所述點(diǎn)是所述發(fā)光部件中的發(fā)光點(diǎn)。
本發(fā)明還提供一種多波長(zhǎng)發(fā)光裝置，它包括至少兩個(gè)但是有可能更多個(gè)發(fā)光區(qū)，從而輸出光的波長(zhǎng)不同，這些發(fā)光區(qū)是這樣構(gòu)成的可以調(diào)節(jié)在用于來(lái)自反射從多個(gè)發(fā)光區(qū)中的一個(gè)中輸出的一些光的半反射層上的發(fā)光部件側(cè)的光的反射表面和從半反射層組側(cè)上的發(fā)光部件的端部到反射層以間隔形式存在的點(diǎn)之間的距離，從而使它能夠成為從那個(gè)發(fā)光區(qū)中輸出的波長(zhǎng)的光共振的光路長(zhǎng)度。
基于上述結(jié)構(gòu)，該半反射層組對(duì)于所要被發(fā)射的所有光波長(zhǎng)來(lái)說(shuō)在任何發(fā)光區(qū)中都是優(yōu)化的。通過(guò)根據(jù)所采用的發(fā)光部件和反射層來(lái)調(diào)節(jié)在用于來(lái)自發(fā)光部件側(cè)的光的半反射層的反射表面和從半反射層組側(cè)上的發(fā)光部件的端部到反射層以間隔形式存在的點(diǎn)之間的距離，優(yōu)選發(fā)光部件內(nèi)的發(fā)光點(diǎn)和反射層的發(fā)光部件側(cè)上的表面(反射表面)之間的距離，從而確定出輸出哪個(gè)被優(yōu)化的光。被優(yōu)化用于那些輸出之外的波長(zhǎng)的光的那些半反射層之外的半反射層一般主要用作具有特定衰減因數(shù)的半透明層，因此就有可能保持多波長(zhǎng)光之間的平衡。
在如這里所使用的“發(fā)光部件”上沒(méi)有任何限制，但是至少必要的是，產(chǎn)生出用于人們希望輸出的光的波長(zhǎng)分量?！胺瓷鋵印睉?yīng)該形成平面，但是它不必具有均勻的平面。術(shù)語(yǔ)“接近”包括與發(fā)光部件接觸的情況以及定位導(dǎo)致它們之間具有微小間隙的情況。只要具有反射作用，則可能有東西沒(méi)有緊密地和不可分地與發(fā)光部件相連。“發(fā)光區(qū)”是輸出具有一些波長(zhǎng)色散的光的區(qū)域，并且表示在每個(gè)發(fā)光區(qū)中輸出不同波長(zhǎng)的光。“波長(zhǎng)”包括大范圍的波長(zhǎng)，包括除了可見光區(qū)域中的波長(zhǎng)之外的紫外線和紅外線?！鞍敕瓷鋵印卑ǔ似渲蟹謩e具有不同折射率的多層薄膜層被一層層疊放在一起的干涉層狀結(jié)構(gòu)之外的結(jié)構(gòu)，例如半反射鏡或極化板。在一種非常小的基于電介質(zhì)的共振結(jié)構(gòu)的情況中，“反射表面”指的是在朝著發(fā)光部件的側(cè)面上的表面?！肮饴烽L(zhǎng)度”與介質(zhì)的折射率和厚度的乘積對(duì)應(yīng)。
“從半反射層組側(cè)上的發(fā)光部件的端部到反射層以間隔形式存在的點(diǎn)”的說(shuō)明其目的在于沿著厚度方向調(diào)節(jié)共振條件被發(fā)光部件結(jié)構(gòu)滿足的地方的位置。這里，沿著厚度方向(光軸)的位置關(guān)系被限定，并且發(fā)射光或反射光(在反射層的情況中)的平面由在整個(gè)發(fā)光部件中滿足共振條件的“點(diǎn)”組形成。這里，當(dāng)從半反射層組側(cè)上的發(fā)光部件的端部到反射層以間隔形式存在的點(diǎn)在反射層的反射表面上時(shí)，在其中輸出波長(zhǎng)λ光的發(fā)光區(qū)中調(diào)節(jié)在反射波長(zhǎng)λ光的多個(gè)半反射層中的發(fā)光部件側(cè)面上的反射表面和從半反射層組側(cè)上的發(fā)光部件的端部到反射層以間隔形式存在的點(diǎn)之間的距離L，以便滿足以下關(guān)系式等式1
L＝∑di∑(ni·di)+m1·(Φ/2π)·λ＝m2·λ/2其中ni為在半反射層和發(fā)光表面之間的第i個(gè)物質(zhì)的折射率，di為其厚度，Φ在反射層中的反射表面處出現(xiàn)的相位差，并且m1和m2為自然數(shù)。L與實(shí)際距離對(duì)應(yīng)，而∑(ni·di)對(duì)應(yīng)于光路長(zhǎng)度。半反射表面和位于其對(duì)面的側(cè)面上的反射表面之間的共振其必要條件是，光路長(zhǎng)度和相位差的總和是半波長(zhǎng)的自然數(shù)倍。
還有設(shè)定了共振條件的情況，從而將從半反射層組側(cè)上的發(fā)光部件的端部到反射層以間隔形式的點(diǎn)設(shè)定為在發(fā)光部件中的發(fā)光點(diǎn)。在象這樣的情況中，在其中輸出波長(zhǎng)λ光的發(fā)光區(qū)中調(diào)節(jié)反射波長(zhǎng)λ光的多個(gè)半反射層中的發(fā)光部件側(cè)面上的反射表面和從半反射層組側(cè)上的發(fā)光部件的端部到反射層以間隔形式存在的點(diǎn)之間的距離L，以便滿足下列關(guān)系等式2L＝∑di∑(ni·di)＝m2·λ/2+(2m3+1)·λ/4其中ni為在半反射層和發(fā)光表面之間的第I個(gè)物質(zhì)的折射率，di為其厚度，m2為自然數(shù)，m3為大于0的整數(shù)。
在這里半反射層組被均勻地安放，從而對(duì)應(yīng)于多種光波長(zhǎng)的具有不同波長(zhǎng)的多種類型的半反射層沒(méi)有被發(fā)光區(qū)分開。用于來(lái)自半反射層組中的半反射層的發(fā)光部件側(cè)面的光的反射表面對(duì)于具有不同光發(fā)射波長(zhǎng)的每個(gè)發(fā)光區(qū)來(lái)說(shuō)沿著厚度方向處于不同位置中。
優(yōu)選的是，半反射層組被設(shè)置成使得反射更長(zhǎng)波長(zhǎng)的半反射層位于更靠近發(fā)光裝置的側(cè)面上。這是因?yàn)閷?duì)于短波長(zhǎng)光來(lái)說(shuō)更難通過(guò)被優(yōu)化用于更長(zhǎng)波長(zhǎng)光的半反射層反射。
更具體地說(shuō)，組成半反射層組的半反射層被構(gòu)成為使得不同折射率的兩層交替地層疊在一起。例如，如果我們具有兩層具有不同折射率的半反射層并且把n1作為一層的折射率而把d2作為其厚度，當(dāng)在那個(gè)半反射層中反射的光的波長(zhǎng)為λ并且使m為0或自然數(shù)時(shí)，則進(jìn)行調(diào)節(jié)以滿足下列關(guān)系等式3n1·d1＝n2·d2＝(1/4+m/2)·λ
這是在該共振結(jié)構(gòu)中的干涉條件。它與兩層的一種組合中的半波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)。當(dāng)來(lái)自低折射率層的光入射在高折射率層上時(shí)出現(xiàn)反射，因此理想的布置是從發(fā)光裝置開始依次疊置高(折射率)層、低層、高層、低層等。
在實(shí)現(xiàn)上述第二個(gè)目的的發(fā)明中，根據(jù)所使用的發(fā)光部件和反射層在滿足等式1和2的光路長(zhǎng)度處維持從用于來(lái)自離發(fā)光部件最近的半反射層的發(fā)光部件側(cè)面的光的反射表面到從半反射層組側(cè)上的發(fā)光部件的端部到反射層以間隔形式存在的點(diǎn)的距離，優(yōu)選為從在發(fā)光部件中的發(fā)光點(diǎn)到反射層的發(fā)光部件側(cè)面上的表面的距離。在這些半反射層之間包含有間隙調(diào)節(jié)層，用來(lái)調(diào)節(jié)用于來(lái)自在離發(fā)光部件最近的半反射層之外的半反射層中的發(fā)光部件側(cè)面的光的反射表面和從半反射層組側(cè)上的發(fā)光部件的端部到反射層以間隔形式存在的點(diǎn)之間的距離。發(fā)光部件可以被設(shè)為平的，而且使得其高度沿著厚度方向不是不同的，因此在生產(chǎn)過(guò)程期間在每個(gè)發(fā)光區(qū)域中改變層厚度的復(fù)雜過(guò)程可以省掉?！伴g隙調(diào)節(jié)部件”只需要具有光透射性，并且可以從樹脂或電介質(zhì)材料中自由選擇。
而且在本發(fā)明中，根據(jù)所使用的發(fā)光部件和反射層在滿足上面等式1和2的長(zhǎng)度處維持從用于來(lái)自離發(fā)光部件最近的半反射層的發(fā)光部件側(cè)面的光的反射表面到從半反射層組側(cè)上的發(fā)光部件的端部到反射層以間隔形式存在的點(diǎn)的距離，優(yōu)選為從在發(fā)光部件中的發(fā)光點(diǎn)到反射層的發(fā)光部件側(cè)面上的表面的距離。并且，為了調(diào)節(jié)用于來(lái)自在離發(fā)光部件最近的半反射層之外的半反射層中的發(fā)光部件側(cè)面的光的反射表面和從半反射層組側(cè)上的發(fā)光部件的端部到反射層以間隔形式存在的點(diǎn)之間的距離，在構(gòu)成其中堆疊了不同折射率的層的半反射層的層狀結(jié)構(gòu)中，改變一層的厚度。調(diào)節(jié)在與半反射層交界處的層的間隙，因此所用的材料數(shù)量可以被砍掉，并且在構(gòu)造過(guò)程方面只需要在形成該層時(shí)調(diào)節(jié)其所要調(diào)節(jié)的厚度，因此可以省掉構(gòu)造過(guò)程。優(yōu)選的是，用于調(diào)節(jié)厚度的層是高折射率層，該層在這些半反射層中離發(fā)光部件最近。
在發(fā)光部件的一個(gè)方面中，設(shè)置發(fā)射相對(duì)較大數(shù)量的具有與發(fā)光區(qū)相關(guān)的波長(zhǎng)的光分量的多種類型發(fā)光部件，從而使它們與發(fā)光區(qū)相關(guān)。這應(yīng)用在使用含有用于在每個(gè)發(fā)光區(qū)中輸出的光的波長(zhǎng)分量的光學(xué)發(fā)光材料的情況中。
在發(fā)光部件的另一個(gè)方面中，設(shè)有與每個(gè)發(fā)光區(qū)共用的發(fā)光部件，它能夠發(fā)射包括與這些發(fā)光區(qū)相關(guān)的波長(zhǎng)的所有分量。如果可以使用包含所要輸出的光波長(zhǎng)分量中的全部的話，則就沒(méi)有必要在每個(gè)發(fā)光區(qū)中準(zhǔn)備不同的發(fā)光材料。
在具體的方面中，發(fā)光部件可以包括夾在電極層之間的有機(jī)電致發(fā)光層，其中設(shè)在其背面的電極與反射層對(duì)應(yīng)。在像這樣的有機(jī)電致發(fā)光層中，存在這樣的情況，其中在電極之間電場(chǎng)達(dá)到最大的點(diǎn)與發(fā)光層中的發(fā)光點(diǎn)一致。在這里優(yōu)選的是，發(fā)光部件在朝著正電極的側(cè)面上設(shè)有空穴傳輸層。
當(dāng)使用有機(jī)電致發(fā)光裝置時(shí)，通過(guò)設(shè)在發(fā)光部件的半反射層組側(cè)面上的正電極的厚度來(lái)調(diào)節(jié)用于來(lái)自半反射層的發(fā)光部件的光的反射表面和從半反射層組側(cè)上的發(fā)光部件的端部到反射層以間隔形式存在的點(diǎn)的距離。
而且當(dāng)使用有機(jī)電致發(fā)光裝置時(shí)，可以在朝著半反射層組的發(fā)光部件的側(cè)面上設(shè)有用于調(diào)節(jié)用于來(lái)自半反射層的發(fā)光部件的光的反射表面和從半反射層組側(cè)上的發(fā)光部件的端部到反射層(例如空穴傳輸層)以間隔形式存在的點(diǎn)之間的距離的層。
負(fù)電極由具有高反射率的材料構(gòu)成。如果具有某些程度的光反射性的話，則它就可以用作半反射層的反射表面。
當(dāng)使該結(jié)構(gòu)能夠通過(guò)發(fā)光區(qū)進(jìn)行發(fā)光時(shí)，夾著有機(jī)電致發(fā)光層的電極薄膜的至少一層與發(fā)光區(qū)相一致地單獨(dú)且獨(dú)立地形成。如果電極層的至少有一層被分開的話，則形成有效矩陣驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，而如果兩個(gè)電極都被分開的話，則形成無(wú)源矩陣驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)。
在具體的方面中，理想的是這些電極由分隔材料分開，并且在必要時(shí)，有機(jī)熒光層也被隔開。這種分隔材料可以由絕緣材料構(gòu)成。
在電極薄膜的另一個(gè)可能的方面中，使負(fù)電極對(duì)應(yīng)于發(fā)光區(qū)并隔開，同時(shí)為了調(diào)節(jié)從用于來(lái)自離發(fā)光部件最近的半反射層的發(fā)光部件的光的反射表面到從半反射層組側(cè)上的發(fā)光部件的端部到反射層以間隔形式存在的點(diǎn)的距離，正電極的厚度是變化的并且與發(fā)光區(qū)對(duì)應(yīng)。
在電極薄膜的再有另一個(gè)可能的方面中，使正電極對(duì)應(yīng)于發(fā)光區(qū)并隔開，并且為了調(diào)節(jié)從用于來(lái)自離發(fā)光部件最近的半反射層的發(fā)光部件的光的反射表面到從半反射層組側(cè)上的發(fā)光部件的端部到反射層以間隔形式存在的點(diǎn)的距離，該正電極的厚度是變化的并且對(duì)應(yīng)于發(fā)光區(qū)。
實(shí)現(xiàn)上述第三個(gè)目的的本發(fā)明是一種電子設(shè)備，該設(shè)備配備有如上所述的本發(fā)明的多波長(zhǎng)發(fā)光裝置。其一個(gè)可能的具體方面是一種用作顯示元件的電子設(shè)備，它如此被構(gòu)成，在多波長(zhǎng)發(fā)光裝置中的發(fā)光區(qū)被形成為顯示圖像的像素，并且這樣每個(gè)像素的驅(qū)動(dòng)就可以根據(jù)像素信息來(lái)控制。
實(shí)現(xiàn)上述第四個(gè)目的的發(fā)明是一種干涉鏡，它包括多個(gè)干涉反射層，其構(gòu)成使得波長(zhǎng)相互不同的一些光可以被反射，這些干涉反射層沿著光軸方向順序地放置；以及多個(gè)間隙相鄰層，每一層相對(duì)于其它層的厚度不同，所述多個(gè)間隙相鄰層沿著光軸方向放置在所述干涉反射層之間。


下面僅通過(guò)實(shí)施例并參考附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明；其中圖1為本發(fā)明第一實(shí)施方案中的多波長(zhǎng)發(fā)光裝置的層結(jié)構(gòu)的斷面圖；圖2為用于解釋半反射層中的干涉條件的圖表；圖3為本發(fā)明第二實(shí)施方案中的多波長(zhǎng)發(fā)光裝置的層結(jié)構(gòu)的斷面圖；圖4為本發(fā)明第三實(shí)施方案中的多波長(zhǎng)發(fā)光裝置的層結(jié)構(gòu)的斷面圖；圖5為本發(fā)明第四實(shí)施方案中的多波長(zhǎng)發(fā)光裝置的層結(jié)構(gòu)的斷面圖；圖6為本發(fā)明第五實(shí)施方案中的多波長(zhǎng)發(fā)光裝置的層結(jié)構(gòu)的斷面圖；圖7為本發(fā)明第六實(shí)施方案中的多波長(zhǎng)發(fā)光裝置的層結(jié)構(gòu)的斷面圖；圖8為本發(fā)明第七實(shí)施方案中的多波長(zhǎng)發(fā)光裝置的層結(jié)構(gòu)的斷面圖；圖9為本發(fā)明第八實(shí)施方案中的多波長(zhǎng)發(fā)光裝置的層結(jié)構(gòu)的斷面圖；圖10為本發(fā)明第九實(shí)施方案中的多波長(zhǎng)發(fā)光裝置的層結(jié)構(gòu)的斷面圖；圖11為本發(fā)明第十實(shí)施方案中的多波長(zhǎng)發(fā)光裝置的層結(jié)構(gòu)的斷面圖；圖12為本發(fā)明第十一實(shí)施方案中的多波長(zhǎng)發(fā)光裝置的層結(jié)構(gòu)的斷面圖；圖13為在裝有普通單一半反射層的正電極間隙調(diào)節(jié)類型的發(fā)光裝置中的層結(jié)構(gòu)的斷面圖；圖14為在裝有普通單一半反射層的電介質(zhì)間隙調(diào)節(jié)類型的發(fā)光裝置中的層結(jié)構(gòu)的斷面圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施方案1
本發(fā)明的第一實(shí)施方案涉及一種基本結(jié)構(gòu)，其中可以發(fā)射出彩色顯示所必須的三種基本顏色的光，并且用正電極進(jìn)行間隙調(diào)節(jié)。在圖1中顯示出第一實(shí)施方案中的多波長(zhǎng)發(fā)光裝置的層結(jié)構(gòu)，它包括基片1、半反射層2、正電極3、發(fā)光層4以及負(fù)電極5。
在制作期間用作基底的基片1由具有高透射率和特定機(jī)械強(qiáng)度的材料制成，并且所述材料能夠經(jīng)受住在制作期間的熱處理。這種材料例如玻璃、石英或樹脂適合用于該基片。
半反射層組2由一疊對(duì)于特定波長(zhǎng)的光來(lái)說(shuō)被優(yōu)化的半反射層2R、2G和2B構(gòu)成。半反射層2R被優(yōu)化以與發(fā)射紅光的波長(zhǎng)(在625nm附近)干涉。半反射層2G被優(yōu)化以與發(fā)射綠光的波長(zhǎng)(在525nm附近)干涉。并且半反射層2B被優(yōu)化以與發(fā)射藍(lán)光的波長(zhǎng)(在450nm附近)干涉。這些半反射層排列有與位于更接近發(fā)光層4的側(cè)面上的更長(zhǎng)波長(zhǎng)(紅色)的光共振的半反射層2R、與位于那個(gè)側(cè)面下面(圖中的下面)上的更短波長(zhǎng)(綠色)的光共振的半反射層2G以及與位于那個(gè)側(cè)面下面上的最短波長(zhǎng)(藍(lán)色)的光共振的半反射層2B。較短波長(zhǎng)的光難以被優(yōu)化用于更長(zhǎng)波長(zhǎng)的光的半反射測(cè)反射。因此，通過(guò)使這些層這樣順序排列，則可以構(gòu)造出更有效的發(fā)光裝置。
圖2為用于與半反射層中的層結(jié)構(gòu)的放大圖一起來(lái)解釋干涉條件的視圖。每個(gè)半反射層被構(gòu)成為具有不同折射率的兩層的交替疊，即第一層21和第二層22。在與折射率和厚度相關(guān)的干涉條件方面，進(jìn)行調(diào)節(jié)以便滿足下面關(guān)系等式3n1·d1＝n2·d2＝(1/4+m/2)·λ其中n1為第一層21的折射率，d1為其厚度，n2為第二層22的折射率，并且d2為其厚度。還有，λ為在那個(gè)半反射層中反射的光的波長(zhǎng)并且m為大于0的整數(shù)。這與一個(gè)兩層組合體中的光的波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)。在來(lái)自低折射率層的光入射在高折射率層中時(shí)出現(xiàn)反射。因此要求從該側(cè)面朝著發(fā)光裝置將這些層堆疊成為高(折射率)層、低層、高層、低層等；換句話說(shuō)，設(shè)定n1＞n2對(duì)于用于半反射層2R、2G和2B的特定材料來(lái)說(shuō)，將具有不同折射率的電介質(zhì)材料堆疊起來(lái)以便滿足等式3中所表示的關(guān)系。例如可以采用折射率為2.4的TiO2作為第一層21，采用折射率為1.44的SiO2作為第二層22?；蛘呖梢圆捎谜凵渎蕿?.37的ZnS作為第一層21，采用折射率為1.38的MgF2作為第二層22。但是構(gòu)成這些半反射層的層并不限于電介質(zhì)材料，例如可以采用如在日本專利公開No.H10-133222/1998中所披露的由樹脂或液晶形成的層狀結(jié)構(gòu)。在半反射層中，調(diào)節(jié)第一層和第二層的厚度以適應(yīng)在那個(gè)半反射層中的波長(zhǎng)。當(dāng)折射率中的差異在第一和第二層之間較小時(shí)，反射率將降低，因此要堆疊許多層。
設(shè)置正電極3以便具有光透射性。正電極的材料在有機(jī)EL元件中用作正電極，因此采用具有大功率函數(shù)(4eV或更大)的材料，例如金屬、合金、導(dǎo)電化合物或它們的混合物。ITO是一種優(yōu)選的選擇。如果將它做成薄得足以能夠確保光學(xué)透射性的程度的話，則可以采用其它材料，例如金、CuI、SnO2以及ZnO。這里，針對(duì)光學(xué)路徑長(zhǎng)度來(lái)調(diào)節(jié)正電極的厚度，從而光在每個(gè)發(fā)光區(qū)中共振并且具有光透射性。采用所述光學(xué)路徑長(zhǎng)度，則必須限定出兩個(gè)用于引起光共振的表面。一個(gè)表面是用于來(lái)自半反射層的發(fā)光層側(cè)面的光的反射表面，它局部地反射從那個(gè)發(fā)光區(qū)中輸出的光。另一個(gè)表面通過(guò)包含發(fā)光層的發(fā)光部件的形態(tài)而以不同方式變化。具體地說(shuō)，該表面可以是垂直于光軸并且包含從半反射層組側(cè)面上發(fā)光層的端部到負(fù)電極表面(該表面在下面被表示為(“發(fā)光表面”)或者負(fù)電極側(cè)上的反射表面以間隔形式的點(diǎn)。在每個(gè)圖面中，在負(fù)電極和發(fā)光層之間的干涉處顯示出另一個(gè)表面的位置。但是如上所述，這些位置可以從半反射層組側(cè)面上發(fā)光層(或者在設(shè)有空穴傳輸層的情況中的空穴傳輸層)到負(fù)電極(反射層)以間隔形式設(shè)定。在紅光反射區(qū)AR中，調(diào)節(jié)距離LR，從而發(fā)光層4R和負(fù)電極之間的邊界表面和半反射層2R的反射表面之間的光學(xué)路徑距離滿足紅光的共振條件。在綠光發(fā)光區(qū)AG中，調(diào)節(jié)LR，從而發(fā)光層4G和負(fù)電極之間的邊界表面和半反射層2G的反射表面之間的光學(xué)路徑距離滿足綠光的共振條件。并且在藍(lán)光發(fā)光區(qū)AB中，調(diào)節(jié)LB，從而發(fā)光層4B和負(fù)電極之間的邊界表面和半反射層2B的反射表面之間的光學(xué)路徑距離滿足綠色的共振條件。
回過(guò)來(lái)看這些共振條件，如圖2中所示，如果取λ作為在那個(gè)發(fā)光區(qū)中輸出的光的波長(zhǎng)，則調(diào)節(jié)在發(fā)光層和負(fù)電極之間的干涉面和用于來(lái)自具有反射那個(gè)波長(zhǎng)λ的光的結(jié)構(gòu)的半反射層的發(fā)光層的光的反射表面之間的距離L，以便滿足下面的關(guān)系
等式1(和上面一樣)L＝∑di∑(ni·di)+m1·(Φ/2π)·λ＝m2·λ/2其中ni為在那個(gè)半反射層的反射表面和發(fā)光表面之間的第i個(gè)物質(zhì)(包括在用于其它波長(zhǎng)的半反射層中的電介質(zhì)層)的折射率，di為其厚度，Φ在反射層中的反射表面處出現(xiàn)的相位差，并且m1和m2為自然數(shù)。當(dāng)在負(fù)電極表面處發(fā)生反射時(shí)，將在反射表面處的反射期間產(chǎn)生出的相位差給定為Φ。在發(fā)光區(qū)AR中的紅光不會(huì)通過(guò)其它半反射層或者沿著該路徑的層，因此進(jìn)行調(diào)節(jié)以使得正電極的厚度和折射率的乘積的數(shù)值成為半波長(zhǎng)的自然數(shù)倍。
對(duì)于共振條件而言，如上所述，當(dāng)將發(fā)光表面設(shè)定成在發(fā)光層4R、4G和4B中的一個(gè)點(diǎn)作為發(fā)光點(diǎn)時(shí)，調(diào)節(jié)在反射波長(zhǎng)λ光的波長(zhǎng)半反射層4R、4G和4B中的發(fā)光層側(cè)面上的反射表面與從波長(zhǎng)半反射層4R、4G和4B中的發(fā)光層側(cè)面的端部到反射層之間的距離(也就是說(shuō)，發(fā)光層4和負(fù)電極5之間的干涉)，以滿足下面的關(guān)系等式2(和上面一樣)L＝∑di∑(ni·di)＝m2·λ/2+(2m3+1)·λ/4其中ni為在半反射層和發(fā)光表面之間的第i個(gè)物質(zhì)的折射率，di為其厚度，m2為自然數(shù)，m3為大于0的整數(shù)。
分別形成有機(jī)EL材料的發(fā)光層4R、4G和4B。所使用的有機(jī)EL材料發(fā)射包含相對(duì)大量的其波長(zhǎng)與該發(fā)光區(qū)相關(guān)的光分量的光。該發(fā)光表面根據(jù)是否存在電荷傳輸層而改變，如結(jié)合下面的實(shí)施方案所描述的一樣。根據(jù)作為反射表面的負(fù)電極和發(fā)光波長(zhǎng)之間的關(guān)系來(lái)確定每個(gè)發(fā)光層的厚度。對(duì)于發(fā)光層的材料而言，有可能采用正在研究并且被發(fā)展作為有機(jī)電熒光裝置材料的材料，例如那些在日本專利公開No.163967/1998和日本專利公開No.248276/1996中所提到的材料。具體地說(shuō)，用作紅發(fā)光層的材料包括氰基聚亞苯基乙烯前體、2-1，3’，4’-二羥基苯基-3，5，7-三羥基-1-苯并polyrium高氯酸鹽或者摻雜有DCM1的PVK。用于綠發(fā)光層4G的材料包括聚亞苯基乙烯前體、2，3，6，7-四氫-11-氧代-1H，5H，11H-(1)苯并吡喃6，7，8-ij-亞喹啉(quinolidine)-10-碳酸酯，以及摻雜有季胺6的PVK。并且用于藍(lán)發(fā)光層的材料4B包括鋁喹啉醇復(fù)合物、吡唑啉二聚體、2，3，6，7-四氫-9-甲基-11-氧代-1H，5H，11H-(1)苯并吡喃6，7，8-ij-亞喹啉(quinolidine)、二苯乙烯衍生物以及摻雜有1，1，4，4-三苯基-1，3-丁二烯的PVK。
負(fù)電極5用作有機(jī)EL元件的負(fù)電極，因此可以采用具有小逸出功(4eV或更小)的金屬、合金、導(dǎo)電化合物或者它們的混合物。為了提高發(fā)光層的效率并且使光強(qiáng)烈地共振，最好采用高反射率的材料。具體地說(shuō)，這些物質(zhì)包括金剛石、氮化鋁、氮化硼、鈉、鈉鉀合金、鎂、鋰、鎂銅混合物、鎂銀混合物、鎂鋁混合物、鎂銦混合物、鋁-鋁氧化物混合物、銦、鋰鋁混合物以及稀土金屬鋰氟化物-鋁，即以雙層或合金的方式在氟化物中加入鋁。
在上述的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)在正電極3和負(fù)電極5上施加特定的電壓時(shí)，電流流向發(fā)光層，從而引起電熒光作用，因此在該層的兩側(cè)上發(fā)射出包含有在由發(fā)光材料所限定的光譜中的波長(zhǎng)分量的光。在負(fù)電極5側(cè)面上發(fā)出的光被反射，與來(lái)自發(fā)光表面的直接光或與在負(fù)電極側(cè)面上反射的光干涉，并且被反射到反射側(cè)面(圖1中的下面)上。此時(shí)，在構(gòu)成該半反射層的各個(gè)電介質(zhì)層中具有不同的折射率，因此在具有不同折射率的各個(gè)電介質(zhì)層的界面處出現(xiàn)反射。根據(jù)由這些電介質(zhì)層所具有的等式3的干涉條件，存在相互消滅或者相互加強(qiáng)的作用，并且只有具有在該電介質(zhì)材料中被優(yōu)化的波長(zhǎng)的光高效率地反射。這與來(lái)自發(fā)光層側(cè)面的光干涉，也就是說(shuō)與由負(fù)電極表面反射的光和來(lái)自發(fā)光層的光干涉，并且例如只有具有與上述在等式1或2中所表示的共振條件一致的波長(zhǎng)的光在反射表面和發(fā)光表面之間共振。對(duì)于具有其它波長(zhǎng)分量的光而言，當(dāng)來(lái)自發(fā)光層的光在與那些波長(zhǎng)分量對(duì)應(yīng)的半反射層上入射時(shí)，相位不會(huì)匹配并且共振不會(huì)出現(xiàn)，因此這些光相對(duì)地被削弱了。結(jié)果，波長(zhǎng)光譜被銳化，并且高強(qiáng)度光穿過(guò)半反射層并且被發(fā)射出。其它不符合共振條件的半反射層主要用作半透明薄膜，并且由此導(dǎo)致的光衰減和其它效果在每個(gè)波長(zhǎng)域中大致是相同的。為此，從每個(gè)發(fā)光區(qū)中將輸出在強(qiáng)度和色純度方面被均衡的多波長(zhǎng)光。
基于上面所述的第一實(shí)施方案，將用于三種基本顏色中的每一個(gè)的共振結(jié)構(gòu)層疊在一起，并且通過(guò)調(diào)節(jié)用于來(lái)自半反射層的發(fā)光部件側(cè)面的光的反射表面到從半反射層側(cè)面上發(fā)光層的端部到反射層以間隔形式存在的點(diǎn)的距離來(lái)確定共振條件，因此就有可能發(fā)射出多波長(zhǎng)的均衡的光。
基于該實(shí)施方案，在發(fā)光層側(cè)面上設(shè)有被優(yōu)化用于更長(zhǎng)波長(zhǎng)的半反射層，因此可以在不影響其它波長(zhǎng)的光的情況下反射出光。
還有基于該實(shí)施方案，采用有機(jī)EL元件作為發(fā)光部件，從而使得有可能從許多不同材料中選擇出具有合適波長(zhǎng)色散的材料。
而且基于該實(shí)施方案，在發(fā)光波長(zhǎng)單元中改變?cè)摪l(fā)光材料，因此可以輸出更高純度和強(qiáng)度的光。
還有基于該實(shí)施方案，負(fù)電極是由光反射材料形成的，因此使得它有可能有效地進(jìn)行共振。
實(shí)施方案2本發(fā)明的第二實(shí)施方案涉及一種結(jié)構(gòu)，其中空穴傳輸層被設(shè)置在第一實(shí)施方案的有機(jī)EL元件中。在圖3中顯示了第二實(shí)施方案的多波長(zhǎng)發(fā)光裝置的層結(jié)構(gòu)。如圖3所示，這種多波長(zhǎng)發(fā)光裝置包括基片1、半反射層組2、正電極3、空穴傳輸層6、發(fā)光層4和負(fù)電極5。
空穴傳輸層6也稱作空穴注入層，是由具有空穴注入功能或形成電子阻擋功能的有機(jī)或無(wú)機(jī)材料制成的。例如可以使用在日本專利公開163967/1988或日本專利公開248276/1996中披露的材料。更具體的說(shuō)，可以使用的物質(zhì)包括三唑衍生物、惡二唑衍生物、多芳基alcane衍生物、安替吡啉衍生物、吡唑啉酮衍生物、苯二胺衍生物、芳胺衍生物、胺基取代的查爾酮衍生物、惡唑衍生物、苯乙烯蒽衍生物、fluoronolene衍生物、腙衍生物、二苯乙烯衍生物、硅氮烷衍生物、聚硅烷共聚物、苯胺共聚物以及導(dǎo)電復(fù)合齊聚物。使得其厚度剛好足以支持空穴載流子功能。但是當(dāng)使用空穴傳輸層時(shí)，發(fā)光表面可以靠近空穴傳輸層6和發(fā)光層4之間的界面。因此為了有效地發(fā)光，針對(duì)發(fā)光層和空穴傳輸層而設(shè)定厚度條件，從而不會(huì)因負(fù)電極5的反射而引起相互消除。
除此之外，層結(jié)構(gòu)與實(shí)施方案1中的相同，因此不再詳細(xì)描述。當(dāng)設(shè)置了空穴傳輸層時(shí)，根據(jù)在發(fā)光層和空穴傳輸層中使用的材料，其厚度可以調(diào)整，以便最優(yōu)化地獲得所需的波長(zhǎng)特性。
基于第二實(shí)施方案，除了實(shí)現(xiàn)與第一實(shí)施方案相同的益處之外，空穴傳輸層的加入使得有機(jī)EL元件的發(fā)光效率被提高，從而得到更明亮的發(fā)光裝置。
實(shí)施方案3第三實(shí)施方案涉及這樣一種結(jié)構(gòu)，其中在第二實(shí)施方案的有機(jī)EL元件中設(shè)有電子傳輸層。在圖4中顯示了第三實(shí)施方案的多波長(zhǎng)發(fā)光裝置的層結(jié)構(gòu)。如圖4所示，這種多波長(zhǎng)發(fā)光裝置包括基片1、半反射層組2、正電極3、空穴傳輸層6、發(fā)光層4、電子傳輸層7和負(fù)電極5。
電子傳輸層也稱作電子注入層，它具有能從負(fù)電極提出注入的電子并將其有效的運(yùn)輸至發(fā)光層的功能。例如可以使用在日本專利公開163967/1988、日本專利公開248276/1996或日本專利公開194393中披露的材料。更具體的說(shuō)，可以使用的材料包括硝基取代的氟衍生物、蒽醌二甲烷衍生物、二苯醌衍生物、噻吩烷二氧化物衍生物、萘perilene和其它雜環(huán)四碳酸酯酸酐、碳化二亞胺、freolenidine甲烷衍生物、蒽醌二甲烷和anthrolone衍生物、惡二唑衍生物和喹啉衍生物。使得其厚度剛好足以支持電子載流子功能。
在其它方面，層結(jié)構(gòu)與上述的第二實(shí)施方案相同，因此不再說(shuō)明。但是可以設(shè)置空穴傳輸層或?qū)⑵涫÷裕脑O(shè)置與否是基于和有機(jī)EL材料的平衡考慮而作出的。
基于第三實(shí)施方案，除了實(shí)現(xiàn)與第二實(shí)施方案相同的益處之外，電子傳輸層的加入使得有機(jī)EL元件的發(fā)光效率被提高，從而得到更明亮的發(fā)光裝置。
實(shí)施方案4第四實(shí)施方案涉及這樣一種結(jié)構(gòu)，其中利用絕緣體調(diào)整是第一實(shí)施方案的有機(jī)EL元件中的共振條件的光路長(zhǎng)度。在圖5中顯示了第四實(shí)施方案的多波長(zhǎng)發(fā)光裝置的層結(jié)構(gòu)。如圖5所示，這種多波長(zhǎng)發(fā)光裝置包括基片1、半反射層2、正電極3、絕緣體8G和8B、發(fā)光層4、和負(fù)電極5。
在第四實(shí)施方案中，正電極3與紅發(fā)光區(qū)AR的共振條件相匹配，并以與其它發(fā)光區(qū)中相同的厚度來(lái)形成。但是另一方面，分別在綠發(fā)光區(qū)AG和藍(lán)發(fā)光區(qū)AB以不同的厚度設(shè)置絕緣體8G和8B，從而滿足等式1和2中的共振條件。但是，在該實(shí)施方案中，所做的一切都是為了調(diào)整光路長(zhǎng)度以在綠和藍(lán)發(fā)光區(qū)中引起共振，絕緣體可以設(shè)置在紅區(qū)。絕緣體8G和8B可以由具有光透射率的有機(jī)或無(wú)機(jī)材料制成。例如可以使用如SiO2，Si3N4或TiO2的介電材料。但是在介電材料和正電極之間折射率存在差異，因此半反射層2G和2B距離發(fā)光表面的距離LG和LB會(huì)與第一實(shí)施方案略有不同。在其它方面，層結(jié)構(gòu)與前述實(shí)施方案相同。并且當(dāng)發(fā)光層中的電荷載流子容量低，空穴傳輸層或電子傳輸層或兩者一起可以如第二和第三基于第四實(shí)施方案，除了實(shí)現(xiàn)與前述實(shí)施方案相同的益處之外，由于正電極可以以均勻的厚度來(lái)形成，因此可以提供在使用正電極材料時(shí)易于制造的發(fā)光裝置，因此難以形成厚度差異。
實(shí)施方案5在前述的實(shí)施方案中，在每個(gè)發(fā)光區(qū)設(shè)置不同的發(fā)光層。但是在本發(fā)明的第五實(shí)施方案中對(duì)所有的發(fā)光區(qū)都設(shè)置相同的發(fā)光層。在圖6中顯示了第五實(shí)施方案的多波長(zhǎng)發(fā)光裝置的層結(jié)構(gòu)。如圖6所示，這種多波長(zhǎng)發(fā)光裝置包括基片1、半反射層組2、正電極3、發(fā)光層4、和負(fù)電極5。
在該實(shí)施方案中，對(duì)所有發(fā)光層設(shè)置共同的發(fā)光層4。理想的是，發(fā)光層由以良好平衡含有在強(qiáng)度高于預(yù)定值的發(fā)光區(qū)提供的波長(zhǎng)分量的寬帶發(fā)光材料制成。用于此目的的材料包括，例如鋁螯合物(Alq3)和聚對(duì)亞苯基乙烯。半反射層的反射表面和發(fā)光表面之間的距離如實(shí)施方案1中一樣確定。但是當(dāng)發(fā)光層中的電荷載流子容量低時(shí)，空穴傳輸層或電子傳輸層或兩者一起可以如第二和第三實(shí)施方案中設(shè)置。也可以如同第四實(shí)施方案一樣利用絕緣體來(lái)調(diào)整光路長(zhǎng)度。二胺衍生物(TAD)可以用于和Alq3一同使用的空穴傳輸層。
在這種結(jié)構(gòu)中，要被輸出的含有所有波長(zhǎng)成分的光從發(fā)光層4發(fā)出。因此，在任何半反射層中，具有為反射層而優(yōu)化的波長(zhǎng)的光會(huì)被反射。但是半反射層反射表面和發(fā)光層中的發(fā)光點(diǎn)(發(fā)光表面)或與負(fù)電極反射表面之間的距離被優(yōu)化，從而與各發(fā)光區(qū)相關(guān)的波長(zhǎng)的共振條件相匹配，因此只有具有這些共振條件之內(nèi)的波長(zhǎng)的光才能以銳化的光譜發(fā)出。
基于第五實(shí)施方案，除了實(shí)現(xiàn)與其它實(shí)施方案相同的益處之外，不需要為每個(gè)發(fā)光區(qū)分別制造發(fā)光層，因此制造工藝簡(jiǎn)化。
實(shí)施方案6在前述的實(shí)施方案中，利用正電極或絕緣體對(duì)每個(gè)發(fā)光區(qū)設(shè)定不同的共振條件。但是在第六實(shí)施方案中，共振條件被改變，同時(shí)仍然保持隔層厚度的均勻。在圖7中顯示了第六實(shí)施方案的多波長(zhǎng)發(fā)光裝置的層結(jié)構(gòu)。如圖7所示，這種多波長(zhǎng)發(fā)光裝置包括基片1、設(shè)有隔離器9G和9B的半反射層組2、正電極3、發(fā)光層4、和負(fù)電極5。
隔離器9G和9B是設(shè)置用來(lái)調(diào)整半反射層之間間隙的層。這些隔離器可以由例如具有高透光率并于半反射層粘結(jié)良好的的樹脂或介電物質(zhì)的材料制成。如果可以保持半反射層之間的距離，那么無(wú)需說(shuō)明，這些層可以由氣體、液體或液晶等構(gòu)成。隔離器9G和9B可以由具有不同折射率的不同材料制成。對(duì)用于發(fā)光層的材料進(jìn)行選擇而使得在紅發(fā)光區(qū)AR中的發(fā)光層2R內(nèi)有更多的紅光波長(zhǎng)成份，使得在綠發(fā)光區(qū)AG中的發(fā)光層2G內(nèi)有更多的綠光波長(zhǎng)成份，使得在藍(lán)發(fā)光區(qū)AB中的發(fā)光層2B內(nèi)有更多的藍(lán)光波長(zhǎng)成份，并且存在相當(dāng)少其它波長(zhǎng)成分。在該實(shí)施方案中，層結(jié)構(gòu)在每個(gè)發(fā)光區(qū)中是相同的，必須通過(guò)發(fā)光層自身的特性來(lái)限定發(fā)光波長(zhǎng)。就共振條件而言，所有的發(fā)光區(qū)以均勻的厚度設(shè)有正電極5。即發(fā)光層4R的發(fā)光表面以及最接近該發(fā)光層的半反射層2R中的反射表面之間光路長(zhǎng)度被保持，從而對(duì)應(yīng)于在那個(gè)半反射層中反射的自然數(shù)多個(gè)半波長(zhǎng)光(紅光)。調(diào)整隔離器9G和9B的厚度，從而半反射層9G或9B中的反射表面和發(fā)光部件的發(fā)光表面之間的光路厚度滿足等式2中的共振條件。更具體的說(shuō)，對(duì)于綠發(fā)光區(qū)AG，對(duì)應(yīng)于隔離器9G的折射率n9G和厚度d9G的乘積的光路長(zhǎng)度被加入到等式2中，并且具有折射率以滿足共振條件的材料被選定，厚度被設(shè)定。對(duì)于藍(lán)發(fā)光區(qū)AB，隔離器9B和隔離器9G兩者的光路長(zhǎng)度(n9G·d9G+n9B·d9B)被加入到等式2中，并且具有折射率以滿足共振條件的材料被選定，厚度被設(shè)定。但是當(dāng)發(fā)光層中的電荷載流子容量低時(shí)，空穴傳輸層或電子傳輸層或兩者一起可以如第二和第三實(shí)施方案中設(shè)置。
在前述的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)光從發(fā)光層中發(fā)出時(shí)，對(duì)于最靠近該發(fā)光層的紅光半反射層2R，如同第一實(shí)施方案一樣發(fā)生共振和發(fā)光。對(duì)于其它發(fā)光區(qū)，由于其光路長(zhǎng)度被調(diào)整，以與自然數(shù)多個(gè)半波長(zhǎng)相一致，因此發(fā)生共振，并輸出共振波長(zhǎng)的銳化光譜。
基于第六實(shí)施方案，除了實(shí)現(xiàn)與其它實(shí)施方案相同的益處之外，包括正電極和發(fā)光層的層可以都形成為平的和均勻的厚度，因此例如形成圖案的復(fù)雜步驟就可以省略，因此制造成本就降低了。
實(shí)施方案7第七實(shí)施方案涉及到第六實(shí)施方案中所采用的間隙調(diào)整方法的改進(jìn)。在圖8中顯示了第七實(shí)施方案的多波長(zhǎng)發(fā)光裝置的層結(jié)構(gòu)。如圖8所示，這種多波長(zhǎng)發(fā)光裝置包括基片1、設(shè)有間隙調(diào)整層21G和21B的半反射層組2、正電極3、發(fā)光層4和負(fù)電極5。
間隙調(diào)整層21G是用于調(diào)整半反射層之間的間隙的層，并改變最靠近綠半反射層2G的發(fā)光層的第一層21的厚度。間隙調(diào)整層21B是用于調(diào)整半反射層之間的間隙的層，并改變最靠近藍(lán)半反射層2B的發(fā)光層的第一層21的厚度。因?yàn)闃?gòu)成半反射層的層其自身是電介質(zhì)材料，因此當(dāng)一層的厚度有差異時(shí)，該層就不再是產(chǎn)生干涉的層，并且由于它的折射率和厚度，它會(huì)有助于提高給定的光路長(zhǎng)度。更具體的說(shuō)，相對(duì)于綠發(fā)光區(qū)AG，對(duì)應(yīng)于間隙調(diào)整層21G的折射率n1和厚度d21G的乘積的光路長(zhǎng)度被加入到等式2中，并且其折射率滿足共振條件的材料被選定，其厚度被設(shè)定。相對(duì)于發(fā)光區(qū)AB，對(duì)間隙調(diào)整層21B和21G兩者的光路長(zhǎng)度n1·(d21G+d21B)被加入到等式2中，并且其折射率滿足共振條件的材料被選定，其厚度被設(shè)定。
在其它方面，該結(jié)構(gòu)與實(shí)施方案6相同。
基于第七實(shí)施方案，利用在半反射層界面處的層來(lái)調(diào)整間隙，因此可以節(jié)省材料，并且當(dāng)在制造半反射層的過(guò)程中形成該間隙調(diào)整層時(shí)，只需控制膜厚度，因此可以減少制造步驟。
實(shí)施方案8第八實(shí)施方案涉及這樣一種結(jié)構(gòu)，其中可以使得發(fā)光層在每個(gè)發(fā)光區(qū)發(fā)光。在圖9中顯示了第八實(shí)施方案的多波長(zhǎng)發(fā)光裝置的層結(jié)構(gòu)。如圖9所示，這種多波長(zhǎng)發(fā)光裝置包括基片1、半反射層組2、正電極3、發(fā)光層4、電分開的負(fù)電極5、基片11和觸排10。也設(shè)有驅(qū)動(dòng)電路(未顯示)連同內(nèi)聯(lián)的線路來(lái)單獨(dú)和獨(dú)立的向被觸排10電分開的電極5R，5G和5B提供控制電壓VR、VG和VB。
在該實(shí)施方案中，在發(fā)光區(qū)的界面處設(shè)置觸排10，并帶有形成的負(fù)電極，從而它們?cè)诒挥|排劃分的區(qū)內(nèi)被電分開。也設(shè)有基片11用于形成觸排10和負(fù)電極圖案。用于觸排10的適合的材料可以例如是聚酰亞胺，或者其它的是絕緣體并且能夠形成圖案并形成為與發(fā)光區(qū)相匹配的固定高度的有機(jī)或無(wú)機(jī)材料。另外為了電分開負(fù)電極，如圖所示，也可以形成觸排而使得它們電分開發(fā)光區(qū)連同負(fù)電極。當(dāng)如此構(gòu)成時(shí)，對(duì)應(yīng)于有機(jī)EL元件的層結(jié)構(gòu)就在基片11提供的基底上順次形成。基片11只需具有機(jī)械強(qiáng)度和熱強(qiáng)度。驅(qū)動(dòng)電路可以用TFT等構(gòu)成，從而它們可以驅(qū)動(dòng)每個(gè)發(fā)光區(qū)。由于正電極是一個(gè)公共基片，因此它形成有源矩陣型驅(qū)動(dòng)方案。但是當(dāng)發(fā)光層中的電荷載流子容量低時(shí)，空穴傳輸層或電子傳輸層或兩者一起可以如第二和第三實(shí)施方案中設(shè)置。正電極可以包括其中絕緣體疊置的結(jié)構(gòu)，如實(shí)施方案4所示。所有的發(fā)光層可以共同設(shè)有，如實(shí)施方案5所述。
在前述的實(shí)施方案中，當(dāng)施加電壓VR、VG和VB來(lái)控制每個(gè)發(fā)光區(qū)內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電路時(shí)，電流只在對(duì)應(yīng)的發(fā)光層中流動(dòng)，并且只有發(fā)光區(qū)的色調(diào)被輸出。如果發(fā)光區(qū)被形成而使得它們與彩色顯示設(shè)備中的彩色像素相聯(lián)系，并且每個(gè)發(fā)光區(qū)內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電壓由用在彩色圖像數(shù)據(jù)中的RGB信號(hào)建立的對(duì)應(yīng)值來(lái)控制，那么該整體就起到彩色顯示設(shè)備的功能。另外，該結(jié)構(gòu)使得它即使在用作發(fā)光設(shè)備時(shí)，也允許發(fā)光顏色自由變換。
基于前述的實(shí)施方案8，該結(jié)構(gòu)使得負(fù)電極被電分開成為能夠分別驅(qū)動(dòng)的單元。因此除了實(shí)現(xiàn)前述其他實(shí)施方案的益處之外，可以使得本發(fā)明的多波長(zhǎng)發(fā)光裝置用作顯示設(shè)備或其他電子設(shè)備。
實(shí)施方案9第九實(shí)施方案涉及到第八實(shí)施方案的改進(jìn)，其中負(fù)電極因?yàn)樾纬蓤D案而被分開。在圖10中顯示了第九實(shí)施方案的多波長(zhǎng)發(fā)光裝置的層結(jié)構(gòu)。如圖10所示，這種多波長(zhǎng)發(fā)光裝置包括基片1、半反射層組2、正電極3、發(fā)光層4、有圖案的負(fù)電極5和基片11。也設(shè)有驅(qū)動(dòng)電路(未顯示)連同內(nèi)聯(lián)的線路來(lái)單獨(dú)和獨(dú)立的向電分開的電極5R，5G和5B提供控制電壓VR、VG和VB。
在該實(shí)施方案中，負(fù)電極5被與發(fā)光區(qū)相關(guān)的形成圖案。對(duì)所有的發(fā)光區(qū)共同設(shè)置發(fā)光層4，如同實(shí)施方案4所述。用于發(fā)光層的材料與實(shí)施方案4的相同。基片11在通過(guò)形成圖案而構(gòu)成負(fù)電極的時(shí)侯是需要的，從而它被電分開。在該實(shí)施方案中，也優(yōu)選由基片11開始進(jìn)行制造。驅(qū)動(dòng)電路可以單獨(dú)和獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電分開的電極5R，5G和5B。在其它方面，該結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施方案相同。如果正電極3也被形成圖案并成形從而構(gòu)成負(fù)電極5和矩陣線路，那么這個(gè)發(fā)光設(shè)備可以被驅(qū)動(dòng)為無(wú)源矩陣型顯示設(shè)備。
在該結(jié)構(gòu)中，當(dāng)施加電壓VR、VG和VB來(lái)控制每個(gè)發(fā)光區(qū)的驅(qū)動(dòng)電路時(shí)，電流只在對(duì)應(yīng)的發(fā)光層中流動(dòng)，并且只有發(fā)光區(qū)的色調(diào)被輸出。如果發(fā)光區(qū)被形成而使得它們關(guān)系到彩色顯示設(shè)備中的彩色像素，并且每個(gè)發(fā)光區(qū)內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電壓由用在彩色圖像數(shù)據(jù)中的RGB信號(hào)建立的對(duì)應(yīng)值來(lái)控制，那么該整體就起到彩色顯示設(shè)備的功能。另外，該結(jié)構(gòu)使得它即使在用作發(fā)光設(shè)備時(shí)，也允許發(fā)光顏色自由變換。
基于前述的實(shí)施方案9，該結(jié)構(gòu)使得負(fù)電極被電分開成為能夠分別驅(qū)動(dòng)的單元。因此除了實(shí)現(xiàn)前述其他實(shí)施方案的益處之外，可以提供易于制造的具有較簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的多波長(zhǎng)發(fā)光裝置。
實(shí)施方案10第十實(shí)施方案涉及到一種結(jié)構(gòu)，它與第八實(shí)施方案相反，正電極被觸排分開。在圖11中顯示了第十實(shí)施方案的多波長(zhǎng)發(fā)光裝置的層結(jié)構(gòu)。如圖11所示，這種多波長(zhǎng)發(fā)光裝置包括基片1、半反射層組2、被觸排10分開的正電極3、發(fā)光層4、負(fù)電極5、基片11。也設(shè)有驅(qū)動(dòng)電路(未顯示)連同內(nèi)聯(lián)的線路來(lái)單獨(dú)和獨(dú)立的向被觸排10電分開的正電極3R，3G和3B提供控制電壓VR、VG和VB。
在該實(shí)施方案中，設(shè)有觸排10來(lái)分開每個(gè)發(fā)光區(qū)內(nèi)的發(fā)光層和正電極。可以使用與前述實(shí)施方案8相同的用于觸排10和基片11的材料和形成方法。特別理想的是在日本專利公開平10-153967/1998的噴墨方法可以用作在基片上形成觸排和電極和發(fā)光層形成圖案的制造方法。至于驅(qū)動(dòng)方案，當(dāng)負(fù)電極5形成為該實(shí)施方案中的公共電極時(shí)，可以在正電極3側(cè)面上設(shè)置TFT，由此允許按照有源矩陣驅(qū)動(dòng)方案進(jìn)行操作。而且通過(guò)利用觸排和形成圖案也電分開負(fù)電極側(cè)面，并且在發(fā)光層上下形成矩陣形式的電板結(jié)構(gòu)，就可以按照簡(jiǎn)單的矩陣驅(qū)動(dòng)方案進(jìn)行操作。
但是當(dāng)發(fā)光層中的電荷載流子容量低時(shí)，空穴傳輸層或電子傳輸層或兩者一起可以如第二和第三實(shí)施方案中設(shè)置。正電極可以包括其中絕緣體疊置的結(jié)構(gòu)，如實(shí)施方案4所示。所有的發(fā)光層可以共同設(shè)有，如實(shí)施方案5所述。
在該結(jié)構(gòu)中，當(dāng)施加電壓VR、VG和VB來(lái)控制每個(gè)發(fā)光區(qū)的驅(qū)動(dòng)電路時(shí)，電流只在對(duì)應(yīng)的發(fā)光層中流動(dòng)，并且只有發(fā)光區(qū)的色調(diào)被輸出。如果發(fā)光區(qū)被形成而使得它們關(guān)系到彩色顯示設(shè)備中的彩色像素，并且每個(gè)發(fā)光區(qū)內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電壓由用在彩色圖像數(shù)據(jù)中的RGB信號(hào)建立的對(duì)應(yīng)值來(lái)控制，那么該整體就起到彩色顯示設(shè)備的功能。另外，該結(jié)構(gòu)使得它即使在用作發(fā)光設(shè)備時(shí)，也允許發(fā)光顏色自由變換。
基于前述的實(shí)施方案10，該結(jié)構(gòu)使得正電極被電分開成為能夠分別驅(qū)動(dòng)的單元。因此除了實(shí)現(xiàn)前述其他實(shí)施方案的益處之外，可以使得本發(fā)明的多波長(zhǎng)發(fā)光裝置用作顯示設(shè)備或其他電子設(shè)備。
實(shí)施方案11第十一實(shí)施方案涉及到第十實(shí)施方案的改進(jìn)，其中正電極通過(guò)圖案形成而被分開。在圖12中顯示了第十一實(shí)施方案的多波長(zhǎng)發(fā)光裝置的層結(jié)構(gòu)。如圖12所示，這種多波長(zhǎng)發(fā)光裝置包括基片1、半反射層組2、形成圖案的正電極3、發(fā)光層4、負(fù)電極5、基片11。也設(shè)有驅(qū)動(dòng)電路(未顯示)連同內(nèi)聯(lián)的線路來(lái)單獨(dú)和獨(dú)立的向被觸排10電分開的正電極3R，3G和3B提供控制電壓VR、VG和VB。
在該實(shí)施方案中，正電極3被與發(fā)光區(qū)相關(guān)地形成圖案。驅(qū)動(dòng)電路的極性與前述第8和第9實(shí)施方案中的極性相反。并且該驅(qū)動(dòng)電路的形式使得它們可以單獨(dú)和獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)電分開的正電極3R，3G和3B。在其它方面該結(jié)構(gòu)與第八實(shí)施方案相同。在這個(gè)實(shí)施方案中，由于負(fù)電極側(cè)面沒(méi)有被形成為是分開和獨(dú)立的，所以可以從半反射層組2的側(cè)面形成層狀結(jié)構(gòu)。當(dāng)形成正電極3時(shí)，只需進(jìn)行與發(fā)光區(qū)相一致地來(lái)形成圖案。
在該結(jié)構(gòu)中，當(dāng)施加電壓VR、VG和VB來(lái)控制每個(gè)發(fā)光區(qū)的驅(qū)動(dòng)電路時(shí)，電流只在對(duì)應(yīng)的發(fā)光層中流動(dòng)，并且只有發(fā)光區(qū)的色調(diào)被輸出。如果發(fā)光區(qū)被形成而使得它們關(guān)系到彩色顯示設(shè)備中的彩色像素，并且每個(gè)發(fā)光區(qū)內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電壓由用在彩色圖像數(shù)據(jù)中的RGB信號(hào)建立的對(duì)應(yīng)值來(lái)控制，那么該整體就起到彩色顯示設(shè)備的功能。另外，該結(jié)構(gòu)使得它即使在用作發(fā)光設(shè)備時(shí)，也允許發(fā)光顏色自由變換。
基于前述的實(shí)施方案9，該結(jié)構(gòu)使得正電極被電分開成為能夠分別驅(qū)動(dòng)的單元。因此除了實(shí)現(xiàn)前述其他實(shí)施方案的益處之外，可以提供易于制造的具有較簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的多波長(zhǎng)發(fā)光裝置。
其它改進(jìn)本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方案，而是可以被構(gòu)成為各種合適的改進(jìn)，只要不超過(guò)其基本概念的范圍。例如有機(jī)EL層主要用作發(fā)光部件，但是可以采用其它已知的具有不同結(jié)構(gòu)的發(fā)光部件。而且對(duì)于發(fā)光的效果來(lái)說(shuō)，在電場(chǎng)發(fā)光之外可以采用光學(xué)發(fā)光。
對(duì)于這些半反射層來(lái)說(shuō)，在上述實(shí)施方案中采用多層電介質(zhì)薄膜，但是這不是一種限定。還允許的是，安裝用作能夠滿足共振條件的半反射鏡的薄膜或光學(xué)元件或者使用極化板作為半反射層同時(shí)控制極化作用。
在其中可以應(yīng)用本發(fā)明的多波長(zhǎng)發(fā)光裝置的電子設(shè)備上也沒(méi)有任何限制。它可以應(yīng)用在手表、計(jì)算器、移動(dòng)電話、尋呼機(jī)、電腦記事本、筆記本電腦和其它移動(dòng)信息終端設(shè)備的顯示器或發(fā)光裝置中以及在照相機(jī)取景器和大顯示器中。
基于本發(fā)明，其結(jié)構(gòu)被構(gòu)成為使得能夠通過(guò)調(diào)節(jié)在用于來(lái)自局部地反射從發(fā)光區(qū)輸出的光的半反射層的發(fā)光部件側(cè)面的光的反射表面和從半反射層組側(cè)面上的發(fā)光部件的端部到反射層以間隔的形式存在的點(diǎn)之間的距離來(lái)選擇波長(zhǎng)輸出，因此可以設(shè)有多波長(zhǎng)發(fā)光裝置，通過(guò)該裝置可以反射被優(yōu)化用于多個(gè)波長(zhǎng)中任何一個(gè)的光。
基于本發(fā)明，其結(jié)構(gòu)被構(gòu)成為使得離發(fā)光部件的距離可以通過(guò)這些半反射層之間的間隙來(lái)調(diào)節(jié)。因此可以提供一種多波長(zhǎng)發(fā)光裝置，用該裝置容易對(duì)多個(gè)波長(zhǎng)進(jìn)行優(yōu)化并且該裝置容易制造。
基于本發(fā)明，提供一種多波長(zhǎng)發(fā)光裝置，該裝置輸出多種被優(yōu)化的波長(zhǎng)的光，因此可以提供一種電子設(shè)備，其中可以完美地調(diào)節(jié)光發(fā)射顏色之間的平衡。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光裝置，其特征在于，包括多個(gè)第一發(fā)光元件，每個(gè)所述第一發(fā)光元件發(fā)射具有第一波長(zhǎng)譜的第一光；多個(gè)第二發(fā)光元件，每個(gè)所述第二發(fā)光元件發(fā)射具有第二波長(zhǎng)譜的第二光，所述第二波長(zhǎng)譜不同于所述第一波長(zhǎng)譜；和半反射層組，從所述發(fā)光裝置輸出的第三光，從所述發(fā)光裝置輸出的第四光，所述第三光具有第三波長(zhǎng)譜，所述第三波長(zhǎng)譜是由所述半反射層組通過(guò)銳化所述第一波長(zhǎng)譜而獲得，和所述第四光具有第四波長(zhǎng)譜，所述第四波長(zhǎng)譜是由所述半反射層組通過(guò)銳化所述第二波長(zhǎng)譜而獲得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)光裝置，其特征在于，多個(gè)所述第一發(fā)光元件和多個(gè)所述第二發(fā)光元件在所述半反射層組之上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)光裝置，其特征在于，所述半反射層組包括第一半反射層單元和第二半反射層單元，所述第一半反射層單元干擾所述第一光，所述第二半反射層單元干擾所述第二光。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的發(fā)光裝置，其特征在于，所述第二光通過(guò)所述第一半反射層單元進(jìn)入所述第二半反射層單元。
5.一種發(fā)光裝置，其特征在于，包括多個(gè)第一發(fā)光元件，每個(gè)所述第一發(fā)光元件發(fā)射具有第一波長(zhǎng)譜的第一光；多個(gè)第二發(fā)光元件，每個(gè)所述第二發(fā)光元件發(fā)射具有第二波長(zhǎng)譜的第二光，所述第二波長(zhǎng)譜不同于所述第一波長(zhǎng)譜；和半反射層組，包括第一半反射層單元和第二半反射層單元，所述第一半反射層單元干擾所述第一光，所述第二半反射層單元干擾所述第二光，所述第二光通過(guò)所述第一半反射層單元進(jìn)入所述第二半反射層單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的發(fā)光裝置，其特征在于，通過(guò)向所述第一半反射層單元輸入所述第一光，從所述發(fā)光裝置輸出第三光，和通過(guò)向所述第二半反射層單元輸入所述第二光，從所述發(fā)光裝置輸出第四光。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的發(fā)光裝置，其特征在于，所述第一半反射層單元包括第一層和第二層，所述第二層與所述第一層接觸，并且具有不同于所述第一層的折射率，和所述第二半反射層單元包括第三層和第四層，所述第四層與所述第三層接觸，并且具有不同于所述第三層的折射率。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的發(fā)光裝置，其特征在于，所述第一層和所述第二層的總厚度不同于所述第三層和所述第四層的總厚度。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的發(fā)光裝置，其特征在于，所述第一層和所述第二層的總厚度實(shí)質(zhì)上與所述第三層和所述第四層的總厚度相同。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的發(fā)光裝置，其特征在于，半反射層組還包括置于所述第一半反射層單元和第二半反射層單元之間的第一隔離片。
11.根據(jù)權(quán)利要求7的發(fā)光裝置，其特征在于還包括多個(gè)第三發(fā)光元件，每個(gè)所述第三發(fā)光元件發(fā)射具有第三波長(zhǎng)譜的第三光，所述第三波長(zhǎng)譜不同于所述第一波長(zhǎng)譜和所述第二波長(zhǎng)譜，半反射層組還包括第三半反射層單元，所述第三半反射層單元包括第五層和第六層，所述第六層與所述第五層接觸，并且具有不同于所述第五層的折射率。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的發(fā)光裝置，其特征在于，所述第五層和所述第六層的總厚度不同于所述第一層和所述第二層的總厚度，和所述第五層和所述第六層的總厚度不同于所述第三層和所述第四層的總厚度。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的發(fā)光裝置，其特征在于，所述第五層和所述第六層的總厚度實(shí)質(zhì)上與所述第一層和所述第二層的總厚度相同。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的發(fā)光裝置，其特征在于，半反射層組還包括置于所述第二半反射層單元和第三半反射層單元之間的第二隔離片。
全文摘要
一種發(fā)光裝置，其特征在于，包括多個(gè)第一發(fā)光元件，每個(gè)所述第一發(fā)光元件發(fā)射具有第一波長(zhǎng)譜的第一光；多個(gè)第二發(fā)光元件，每個(gè)所述第二發(fā)光元件發(fā)射具有第二波長(zhǎng)譜的第二光，所述第二波長(zhǎng)譜不同于所述第一波長(zhǎng)譜；和半反射層組，從所述發(fā)光裝置輸出的第三光，從所述發(fā)光裝置輸出的第四光，所述第三光具有第三波長(zhǎng)譜，所述第三波長(zhǎng)譜是由所述半反射層組通過(guò)銳化所述第一波長(zhǎng)譜而獲得，和所述第四光具有第四波長(zhǎng)譜，所述第四波長(zhǎng)譜是由所述半反射層組通過(guò)銳化所述第二波長(zhǎng)譜而獲得。
文檔編號(hào)H05B33/12GK1700487SQ20051006897
公開日2005年11月23日 申請(qǐng)日期2000年6月2日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月2日
發(fā)明者下田達(dá)也, 小山智子, 金子丈夫, J·H·巴勒斯 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社, 劍橋顯示技術(shù)有限公司