CN101262724A - 发光装置及其制造方法以及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种发光装置(10)。发光装置(10)具有多个像素(P)。各像素(P)具有四个子像素(1)。各像素(P)的子像素(1)分别是红子像素(1R)、绿子像素(1G)、蓝子像素(1B)和白子像素(1W)。红子像素(1R)具有:由红发光材料形成的红发光层(16R);和与红发光层(16R)重叠的红滤色器(192R)。绿子像素(1G)具有:由白发光材料形成的白发光层(16W);和与发光层(16W)重叠的绿滤色器(192G)。蓝子像素(1B)具有:由蓝发光材料形成的蓝发光层(16B);和与蓝发光层(16B)重叠的蓝滤色器(192B)。白子像素(1W)具有白发光层(16W)。由此,在发光装置中,能不使制造工序复杂地以低耗电获得充分高的显示品质。
Description
技术领域
本发明涉及发光装置及其制造方法以及电子设备。
背景技术
作为发光装置(全色显示装置)正在开发如下产品,其中具有构成画面的多个像素,各像素具有多个子像素,各子像素具有有机EL(ElectroLuminescent)元件或无机EL元件等EL元件,在画面上显示彩色图像。作为这种发光装置可列举:各像素具有红子像素、绿子像素和蓝子像素的RGB发光装置;各像素具有红子像素、绿子像素、蓝子像素和白子像素的RGBW发光装置。
作为RGB发光装置可列举:各子像素的发光层由发出该子像素的颜色的光的EL材料形成的第一装置;各子像素的发光层由发出白色光的EL材料形成、且各子像素具有与其颜色相应的特性的滤色器的第二装置(参照专利文献1);和各子像素的发光层由发出蓝色光的EL材料形成、且各像素的红子像素和绿子像素具有与其颜色相应的特性的色变换层的第三装置。
作为RGBW发光装置可列举:各子像素的发光层由发出白色光的EL材料形成、且各像素中红子像素、绿子像素和蓝子像素的每一个具有与其颜色相应的特性的滤色器的第四装置。第四装置通过在第二装置中添加白色像素而获得,其各像素中,在该子像素要表现白色时,利用其白子像素的发光层的发光。
专利文献1:特开2001-57290号公报
第一装置中,为了防止外部光线反射而需要偏振片,因此发光的利用效率被抑制得较低。第二装置中,由于发光的滤色器引起的损耗大,因此发光的利用效率被抑制得较低。第三装置中,为了遮断不需要的光而需要利用滤色器,在色变换层和滤色器中发生发光的损耗,因此发光的利用效率被抑制得较低。这样,第一~第三装置中,存在为了获得充分高的显示品质必须提高耗电的问题。
第四装置中,在像素要表现白色时,将其白子像素的发光直接射出即可,因此发光的利用效率非常高。但是,在像素要表现红色、绿色或蓝色时,第四装置中的发光的利用效率与第二装置同样。可是,与绿色相比,红色和蓝色不易被人识别。因此,通常,像素表现红色或蓝色时的耗电比像素表现绿色时的耗电高。所以,为了降低耗电,提高像素表现红色或蓝色时的发光的利用效率尤为重要。但是,如上所述,第四装置中,像素表示红色或蓝色时的发光的利用效率被抑制得如30%或10%那样非常低。因此,第四装置中,也存在为了获得充分高的显示品质必须提高耗电的问题。
这里,设想对第四装置进行变形而获得的第五装置。第五装置其各子像素的发光层由发出该子像素的颜色的光的EL材料形成。根据第五装置,充分提高了各子像素中的发光的利用效率,能实现低耗电。但是,在第五装置的制造工序中,需要分别涂敷四种EL材料。与第一装置的制造工序(分别涂敷三种EL材料)相比较可知,第五装置的制造工序过于复杂。
发明内容
本发明的解决课题是提供一种能不使制造工序复杂地以低耗电获得充分高的显示品质的发光装置及其制造方法、以及电子设备。
本发明提供一种发光装置,该发光装置具有构成画面的多个像素,所述多个像素的每一个具有构成所述画面的四个子像素,所述多个像素各自的所述四个子像素是红子像素、绿子像素、蓝子像素和白子像素,在所述多个像素的每一个中,红子像素具有:由发红色光的红发光材料形成并沿所述画面扩展的发光层;和与该发光层重叠并使红色光透过的滤色器;绿子像素具有:由发白色光的白发光材料形成并沿所述画面扩展的发光层;和与该发光层重叠并使绿色光透过的滤色器;蓝子像素具有:由发蓝色光的蓝发光材料形成并沿所述画面扩展的发光层;和与该发光层重叠并使蓝色光透过的滤色器;白子像素具有由所述白发光材料形成并沿所述画面扩展的发光层。各子像素包括一个发光元件(例如,有机EL元件等的EL元件)。
该发光装置中,在白子像素、红子像素和蓝子像素的每一个中,发光层的发光的利用效率充分提高。因此,根据该发光装置,能以低耗电获得充分高的显示品质。而且,该发光装置中,绿子像素的发光层和白子像素的发光层由同种材料形成,在其制造过程中应对发光层分别涂敷的材料为三种即可。因此,根据该发光装置,制造工序并未复杂化。因此,根据该发光装置,能不使制造工序复杂地以低耗电获得充分高的显示品质。
在上述发光装置中,也可以是:具有平板状的元件基板,在所述多个像素的每一个中,所述四个子像素各自的发光层形成在所述元件基板上,红子像素、绿子像素和蓝子像素各自的发光层被夹持在其滤色器与所述元件基板之间,所述四个子像素的每一个在其发光层与所述元件基板之间具有透光性的透过层,所述多个像素各自的红子像素、绿子像素和蓝子像素的每一个在其透过层与所述元件基板之间具有光反射性的反射层。
该方式是发光层的发光从元件基板的相反侧射出的顶部发射型。根据该方式,通过考虑光的干涉来适当设计透过层的厚度,在红子像素、绿子像素和蓝子像素中的至少一个中能提高其亮度。而且,根据该方式,通过按照在红子像素、绿子像素和蓝子像素中相互不同的方式考虑光的干涉来适当设计透过层的厚度,在红子像素、绿子像素和蓝子像素的每一个中都能提高其亮度。即,根据该方式,通过考虑光的干涉来适当设计透过层的厚度,能实现耗电的进一步降低和显示品质的进一步提高。
在上述发光装置中,也可以是:具有平板状的元件基板,在所述多个像素的每一个中,所述四个子像素各自的发光层形成在所述元件基板上,红子像素、绿子像素和蓝子像素各自的发光层被夹持在其滤色器与所述元件基板之间,具有形成在所述元件基板下并对光进行吸收的光吸收层。该方式是发光层的发光从元件基板的相反侧射出的顶部发射型。该方式中存在光吸收层,因此具有即使利用透光性的元件基板对比度也不会降低的优点。
在上述发光装置中,也可以是:具有平板状的元件基板,在所述多个像素的每一个中,所述四个子像素各自的发光层形成在所述元件基板上,红子像素、绿子像素和蓝子像素各自的发光层被夹持在其滤色器与所述元件基板之间,所述四个子像素的每一个在其发光层与所述元件基板之间具有透光性的透过层,所述多个像素各自的白子像素在其透过层与所述元件基板之间具有光反射性的反射层,所述多个像素各自的白子像素的透过层具有厚度相互不同的多个部分。
该方式是发光层的发光从元件基板的相反侧射出的顶部发射型。该方式中,在白子像素的发光层与元件基板之间存在反射层。因此,若考虑光的干涉来适当设计发光层与元件基板之间的透过层的厚度,则可提高白子像素的亮度。其中,通常,在白子像素中,其发光层的发光光谱扩展为宽频带,因此,若该发光层的发光中仅一个波长的光因干涉而被加强,则白子像素有可能表现白色以外的颜色。即,白子像素的颜色纯度有可能降低。相对于此,根据该方式,在白子像素中,由于透过层的多个部分的厚度相互不同,因此,多个波长的光因干涉而被加强。因此,根据该方式,能抑制白子像素的颜色纯度降低,且能提高白子像素的亮度。
在该方式中,也可以是:所述白发光材料的发光光谱中存在多个峰值,在所述多个像素的每一个中,白子像素的透过层的多个部分的各自的厚度是所述多个峰值的任一个波长的光因干涉而被加强的厚度。根据该方式,能进一步抑制白子像素的颜色纯度降低且提高白子像素的亮度。
在该方式中,也可以是:在所述多个像素的每一个中,白子像素的透过层的所述部分为三个,所述白发光材料的发光光谱的所述峰值为三个,在所述白发光材料的发光光谱的所述三个峰值中,第一峰值的波长的光是红色光,第二峰值的波长的光是绿色光,第三峰值的波长的光是蓝色光。根据该方式,还可获得绿子像素中的发光的利用效率进一步提高的效果。
在上述发光装置中,也可以是:具有平板状的元件基板,在所述多个像素的每一个中,所述四个子像素各自的发光层形成在所述元件基板上,红子像素、绿子像素和蓝子像素各自的滤色器被夹持在其发光层与所述元件基板之间,红子像素、绿子像素和蓝子像素的每一个在其发光层与其滤色器之间具备具有光透过性和光反射性的半反射层。该方式是发光层的发光透过元件基板后射出的底部发射型。根据该方式,能不使制造工序复杂地以低耗电获得高显示品质。在该方式中,也可以是在多个像素各自的红子像素、绿子像素和蓝子像素的每一个中,其半反射层作为其电极发挥功能。
在上述发光装置或各方式中,也可以是:在所述多个像素的每一个中,绿子像素与白子像素相邻配置,绿子像素的发光层是公共层的一部分,白子像素的发光层是所述公共层的另一部分。根据该方式,在该制造工序中,对于各像素而言,能容易地一并形成其绿子像素的发光层和其白子像素的发光层。
本发明提供具有上述发光装置或各方式所涉及的发光装置的电子设备。根据该电子设备,可获得由该电子设备所具有的发光装置获得的效果同样的效果。
本发明提供一种发光装置的制造方法,所述发光装置具有构成画面的多个像素,所述多个像素的每一个具有构成所述画面的四个子像素,所述多个像素各自的所述四个子像素是红子像素、绿子像素、蓝子像素和白子像素,在所述多个像素的每一个中,红子像素具有:由发红色光的红发光材料形成并沿所述画面扩展的发光层;和与该发光层重叠并使红色光透过的滤色器;绿子像素具有:由发白色光的白发光材料形成并沿所述画面扩展的发光层;和与该发光层重叠并使绿色光透过的滤色器;蓝子像素具有:由发蓝色光的蓝发光材料形成并沿所述画面扩展的发光层;和与该发光层重叠并使蓝色光透过的滤色器;白子像素具有由所述白发光材料形成并沿所述画面扩展的发光层,绿子像素与白子像素相邻配置,在该发光装置的制造方法中,在沿所述画面延伸的元件基板上,对所述多个像素的每一个以所述白发光材料一并形成绿子像素的发光层和白子像素的发光层。
由该制造方法制造的发光装置中,在白子像素、红子像素和蓝子像素的每一个中,发光层的发光的利用效率充分提高。而且,该制造方法中,对于各像素一并形成其绿子像素的发光层和其白子像素的发光层。因此,根据该制造方法,能提供不使制造工序复杂地以低耗电获得充分高的显示品质的发光装置。
本发明提供一种发光装置的制造方法,所述发光装置具有构成画面的多个像素,所述多个像素的每一个具有构成所述画面的四个子像素,所述多个像素各自的所述四个子像素是红子像素、绿子像素、蓝子像素和白子像素,在所述多个像素的每一个中,红子像素具有:由发红色光的红发光材料形成并沿所述画面扩展的发光层;和与该发光层重叠并使红色光透过的滤色器;绿子像素具有:由发白色光的白发光材料形成并沿所述画面扩展的发光层;和与该发光层重叠并使绿色光透过的滤色器;蓝子像素具有:由发蓝色光的蓝发光材料形成并沿所述画面扩展的发光层;和与该发光层重叠并使蓝色光透过的滤色器;白子像素具有由所述白发光材料形成并沿所述画面扩展的发光层,该发光装置具有平板状的元件基板,在所述多个像素的每一个中,所述四个子像素各自的发光层形成在所述元件基板上,红子像素、绿子像素和蓝子像素各自的发光层被夹持在其滤色器与所述元件基板之间,所述四个子像素的每一个在其发光层与所述元件基板之间具有透光性的透过层,所述多个像素各自的白子像素在其透过层与所述元件基板之间具有光反射性的反射层,所述多个像素各自的白子像素的透过层具有厚度相互不同的多个部分,在该发光装置的制造方法中,对所述多个像素的每一个反复进行:由透光性的材料形成对白子像素的与所述元件基板平行的剖面进行覆盖的子透过层的形成步骤;和将所述形成步骤中形成的子透过层的一部分除去的除去步骤。
由该制造方法制造的发光装置中,在白子像素、红子像素和蓝子像素的每一个中,发光层的发光的利用效率充分提高。进而,根据该制造方法,可采用蚀刻,能形成在蒸镀掩模中难以形成的微细构造,具体而言,能形成白子像素的透过层中的厚度相互不同的多个部分。即,由该制造方法制造的发光装置中,能抑制白子像素的颜色纯度降低且能提高白子像素的亮度。由此,根据该制造方法,能提供不使制造工序复杂地以低耗电获得充分高的显示品质的发光装置。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的发光装置10的俯视图。
图2是构成发光装置10的像素P的俯视图。
图3是像素P的剖视图。
图4是表示发光装置10的红子像素1R和蓝子像素1B中的发光的利用效率的曲线图。
图5是表示发光装置10的绿子像素1G中的发光的利用效率的曲线图。
图6是表示发光装置10的最初的制造工序的剖视图。
图7是表示图6的接下来的制造工序的剖视图。
图8是表示图7的接下来的制造工序的剖视图。
图9是表示图8的接下来的制造工序的剖视图。
图10是表示图9的接下来的制造工序的剖视图。
图11是本发明的第二实施方式的发光装置的像素P2的剖视图。
图12是本发明的第三实施方式的发光装置的像素P3的剖视图。
图13是像素P3的俯视图。
图14是本发明的第三实施方式的发光装置的像素P3的剖视图。
图15是表示图14的接下来的制造工序的剖视图。
图16是表示图15的接下来的制造工序的剖视图。
图17是表示图16的接下来的制造工序的剖视图。
图18是本发明的第四实施方式的发光装置的像素P4的剖视图。
图19是表示像素P4的变形例的像素P5的示意图。
图20是本发明的第五实施方式的发光装置的像素P6的剖视图。
图21是本发明的第六实施方式的发光装置的像素P7的剖视图。
图22是用于说明本发明的各实施方式的变形例的一例的图。
图23是用于说明本发明的各实施方式的变形例的另一例的图。
图24是表示采用发光装置10作为显示装置的便携式个人计算机的构成的图。
图25是表示采用发光装置10作为显示装置的移动电话机的构成的图。
图26是表示采用发光装置10作为显示装置的便携式信息终端的构成的图。
图中:1~7-子像素;1R~7R-红子像素;1G~7G-绿子像素;1B~7B-蓝子像素;1W~7W-白子像素;10-发光装置;11-元件基板;12-反射层;13、23、33、43、53、63-透明电极;13R、73R-红透明电极;13G、73G-绿透明电极;13B、73B-蓝透明电极;13W、23W、33W、43W、53W、63W-白透明电极;16-发光层;16R-红发光层;16G-绿发光层;16B-蓝发光层;16W-白发光层;192-滤色器;192R-红滤色器;192G-绿滤色器;192B-蓝滤色器;192W-白滤色器;24-光吸收层;331W、332W、333W、431W、432W-部分;E-发光元件;ER-红发光元件;EG-绿发光元件;EB-蓝发光元件;EW-白发光元件;P、P2~P7-像素;TW-透明窗。
具体实施方式
下面,参照附图,对本发明的实施方式进行说明。这些附图中,各层或各部件的尺寸的比率与实际尺寸的比例有所不同。
<第一实施方式>
图1是本发明的第一实施方式的发光装置10的俯视图。发光装置10是具有构成长方形画面S的多个像素P的全色显示装置。多个像素P沿着画面S排列成矩阵状。像素P具有构成画面S的四个子像素1。这四个子像素1分别是:射出红色光表现红色的红子像素1R、射出绿色光表现绿色的绿子像素1G、射出蓝色光表现蓝色的蓝子像素1B、射出白色光表现白色的白子像素1W,沿着画面S排列成竖条状。还有,像素P中,绿子像素1G与白子像素1W邻接配置,两者之间未配置其他子像素1。
图2是构成发光装置10的像素P的俯视图,图3是像素P的剖视图。这些图中,对公共的主要部分使用了相同的阴影线。如图3所示,发光装置10具有元件基板11。元件基板11是形成有多个发光元件E的平板状的基板。发光元件E具体而言是有机EL元件。发光元件E与子像素1一一对应,各发光元件E包含于对应的子像素1中。具体而言,红子像素1R中包含红发光元件ER、绿子像素1G中包含绿发光元件EG、蓝子像素1B中包含蓝发光元件EB、白子像素1W中包含白发光元件EW。
元件基板11其上可形成TFT(Thin Film Transistor)等有源元件,例如由玻璃、陶瓷或金属形成。元件基板11上按每个子像素1形成有对光进行全反射的反射层12。反射层12的形成材料例如可以是银,也可以是铝,还可以是包含银或铝的一方或者包含双方的合金。虽然省略了图示,但在元件基板11和反射层12上形成有未图示的钝化(passivation)层。该钝化层其层厚例如为200nm,例如由氮化硅形成。还有,在元件基板11和反射层12上(即钝化层上),按每个子像素1形成有发光元件E。下面,进行具体描述。
在元件基板11和反射层12上(即钝化层上),按每个子像素1以覆盖反射层12的方式形成有ITO(Indium Tin Oxide)等的光透过性的透明电极(透过层)13。像素P具有四个透明电极13。这四个透明电极13是红透明电极13R、绿透明电极13G、蓝透明电极13B、白透明电极13W。红透明电极13R的厚度例如是130nm、绿透明电极13G的厚度例如是110nm、蓝透明电极13B的厚度例如是85nm、白透明电极13W的厚度例如是在70nm以上130nm以下的范围内的任意长度。此外,透明电极13作为发光元件E的阳极发挥功能,但也可对本实施方式进行变形,使透明电极13作为发光元件E的阴极发挥功能。
在元件基板11和透明电极13上(即钝化层和透明电极13上),与透明电极13协动,针对所有的发光元件E形成划分有机层区域的隔壁14。像素P中的有机层区域的数量为三个,这三个有机层区域中,在红发光元件ER的有机层区域中,红透明电极13R上形成有红空穴注入层15R,其上形成有红发光层16R,再上形成有红电子注入层(省略图示),在蓝发光元件EB的有机层区域中,蓝透明电极13B上形成有蓝空穴注入层15B,其上形成有蓝发光层16B,再上形成有蓝电子注入层(省略图示),在绿发光元件EG和白发光元件EW公用的有机层区域中,元件基板11、绿透明电极13G和白透明电极13W上形成有白空穴注入层15,其上形成有白发光层16W,再上形成有白电子注入层(省略图示)。
在像素P中,白发光层16W是绿子像素1G和白子像素1W公用的公用层。因此,在像素P中,作为公用层的白发光层16W的一部分成为绿子像素1G的发光层,作为公用层的白发光层16W的另一部分成为白子像素1W的发光层。发光层16沿画面S(元件基板11)扩展,其厚度例如为30nm。另外,空穴注入层15的厚度例如为80nm,电子注入层的厚度例如为20nm。也可在整个像素中公共地形成空穴注入层和空穴输送层等不直接发光的有机功能层。
如上所述,像素P的四个子像素1的每一个在其发光层与元件基板11之间具有光透过性的透过层(透明电极13),像素P的各子像素1在其透过层(透明电极13)与元件基板11之间具有反射层12。另外,红发光层16R由发出红色光的有机EL材料(以后称为“红发光材料”)形成,蓝发光层16B由发出蓝色光的有机EL材料(以后称为“蓝发光材料”)形成,白发光层16W由发出白色光的有机EL材料(以后称为“白发光材料”)形成。白发光材料的发光光谱的峰值为三个,这三个峰值中第一峰值的波长的光为红色光,第二峰值的光为绿色光,第三峰值的波长的光为蓝色光。
在电子注入层上形成有对于所有发光元件E公用的公用电极17。公用电极17是具有光透过性和光反射性的半反射层,其厚度例如为10nm,例如由镁银形成。从以上说明可知,在元件基板11上,按每个子像素1形成有反射层12和红发光元件E。而且,所述的透明电极13的厚度在各发光元件E中被设定为:使得其正下方的反射层12与公共电极17的光学距离成为该发光层16所发出的光中该子像素1所表现的颜色的光通过光的干涉而被加强的距离。
在元件基板11和公共电极17上,按照覆盖所有发光元件E的方式形成有密封层18。密封层18是用于对发光元件E进行密封保护的层,由光透过性的材料(例如,氮氧化硅或氧化硅)形成。密封层18上贴附有滤色器基板19。滤色器基板19具有平板状且光透过性的透明基板191、与子像素一一对应的滤色器192、和遮光性的黑矩阵193。
滤色器192是在透明基板191上形成的层,基本上仅使特定颜色的光透过。例如,红滤色器192R仅使红色光透过,绿滤色器192G仅使绿色光透过,蓝滤色器192B仅使蓝色光透过。另一方面,白滤色器192W是使所有光透过的透光层,例如由光透过性树脂形成。黑矩阵193是形成在透明基板191上的层,配置为埋入于滤色器192之间的间隙中。
密封层18与滤色器基板19的滤色器192侧的面接触。像素P中,红滤色器192R与红发光层16R重叠,蓝滤色器192B与蓝发光层16B重叠,绿滤色器192G和白滤色器192W与分别与白发光层16W重叠。即,像素P中,各子像素1的发光层16形成在元件基板11上,夹持在对应的滤色器192与元件基板11之间。
即,像素P中,红子像素1R具有红发光层16R和与红发光层16R重叠的红滤色器192R,蓝子像素1B具有蓝发光层16B和与蓝发光层16B重叠的蓝滤色器192B,绿子像素1G具有白发光层16W的一部分(绿发光元件EG的发光层)和与该一部分重叠的绿滤色器192G,白子像素1G具有白发光层16W的另一部分(白发光元件EW的发光层)和与该另一部分重叠的白滤色器192W。
根据以上的说明可知,发光装置10是顶部发射型的有机EL装置。因此,发光层16的发光从元件基板11的相反侧、即滤色器基板19侧射出。由于在射出光的光路上存在滤色器192,因此,红子像素1R的射出光(R光)为红色,蓝子像素1B的射出光(B光)为蓝色,绿子像素1G的射出光(G光)为绿色。而且,滤色器192W为透光层,因此,白子像素1W的射出光(W光)为白色。
如上所述,发光装置10具有多个像素P,各像素P具有四个像素1,各像素P的子像素1分别是红子像素1R、绿子像素1G、蓝子像素1B和白子像素1W,各像素中,红子像素1R具有由红发光材料形成的红发光层16R和与红发光层16R重叠的红滤色器192R,绿子像素1G具有由白发光材料形成的白发光层16W的一部分和与发光层16W重叠的绿滤色器192G,蓝子像素1B具有由蓝发光材料形成的蓝发光层16B和与蓝发光层16B重叠的蓝滤色器192B,白子像素1W具有白发光层16W的另一部分。因此,根据发光装置10,在白子像素1W、红子像素1R和蓝子像素1B的每一个中,由于发光层16的发光的利用效率充分高,因此能以低耗电获得充分高的显示品质。还有,发光装置10中,绿子像素1G的发光层和白子像素1W的发光层由同种材料(白发光材料)形成,其制造中需要对发光层16分别涂敷的材料为三种(红发光材料、蓝发光材料和白发光材料)即可。因此,根据发光装置10,制造工序不会复杂化。因此,根据发光装置10,能在不使制造工序复杂化的情况下以低耗电获得充分高的显示品质。
如上所述,发光装置10是顶部发射型的有机EL装置,具有元件基板11,各像素P中,各子像素1的发光层形成在元件基板11上,并被夹持在滤色器192与元件基板11之间,各子像素1在其发光层与元件基板11之间具有光透过性的透过层(透明电极13),各子像素1在其透过层与元件基板11之间具有反射层12。而且,如上所述,在发光装置10中,各发光元件E中,正下方的反射层12与公共电极17的光学距离成为该发光层16所发出的光中该子像素1所表现的颜色的光通过光的干涉而被加强的距离。因此,根据发光装置10,在各子像素1中可提高其亮度。
图4是表示发光装置10的红子像素1R和蓝子像素1B中的发光的利用效率的曲线图。该曲线图中,对红子像素1R和蓝子像素1B分别表示了其发光层16的发光光谱、其滤色器192的透过特性、其射出光(R光或B光)的光谱。根据该曲线图可知,在红子像素1R和蓝子像素1B中,发光的利用效率为60~80%左右,即获得充分高的利用效率。红色和蓝色与绿色相比是人类不易识别的颜色,因此,对于红色和蓝色而言发光的利用效率充分高直接关系到降低耗电。
图5是表示发光装置10的绿子像素1G中的发光的利用效率的曲线图。该曲线图中,对绿子像素1G表示了其发光层的发光光谱、其绿色滤色器192G的透过特性、其射出光(G光)的光谱。根据该曲线图可知,在绿子像素1G中,发光的利用效率为50%左右,即获得充分高的利用效率。这也有助于形成绿子像素1G的发光层的白发光材料的发光光谱在绿色光的波长处具有峰值。
接着,对发光装置10的制造方法进行说明。
首先,如图6所示,在元件基板11上按每个子像素1形成反射层12,在元件基板11和反射层12上形成钝化层(省略图示),其上按每个子像素1以覆盖反射层12的方式形成透明电极13,在钝化层(省略图示)和透明电极13上形成隔壁14后,对所有发光元件E形成有机层区域,在各有机层区域内通过蒸镀或涂敷形成空穴注入层15。根据需要在空穴注入层上形成空穴输送层。
在形成透明电极13的工序中,需要使所形成的透明电极13的厚度成为与子像素1的种类对应的厚度。这样的厚度的控制例如可通过反复进行利用了掩模的蒸镀来实现。而且,在形成空穴注入层15的工序中,分别涂敷三种材料,在红发光元件ER的有机层区域形成红空穴注入层15R、在蓝发光元件EB的有机层区域形成蓝空穴注入层15B、在绿发光元件EG与白发光元件EW公共的有机层区域形成白空穴注入层15W。通常,大多情况下空穴注入层是公共的为好,因此也可在所有发光像素公共地制膜。
接着,如图7所示,对各像素P在红发光元件ER的有机层区域内通过蒸镀或涂敷红发光材料来形成红发光层16R。然后,如图8所示,对各像素P在蓝发光元件EB的有机层区域内通过蒸镀或涂敷蓝发光材料来形成蓝发光层16B。接着,如图9所示,对各像素P在绿发光元件EG与白发光元件EW公共的有机层区域内通过蒸镀或涂敷白发光材料来形成白发光层16W。即,在形成发光层16的工序中,分别涂敷三种材料,在形成白发光层16W的工序中,对各像素P用白发光材料一并形成绿子像素1G的发光层和白子像素1W的发光层。
接着,如图10所示,在各有机层区域内通过蒸镀或涂敷来形成电子注入层(省略图示),在所形成的电子注入层和隔壁14上形成公共电极17,在公共电极17和元件基板11上形成密封层18,其上贴附滤色器基板19。这样,完成图3所示的发光装置10。根据以上说明可知制造工序并未复杂化。
<第二实施方式>
图11是本发明的第二实施方式的发光装置的像素P2的剖视图。像素P2相当于发光装置10中的像素P。该图所示的发光装置与发光装置10的不同之处在于:取代白子像素1W而具有白子像素2W;在元件基板11下形成有对光进行吸收的光吸收层24;元件基板11的形成材料限于光透过性的材料(例如玻璃)。白子像素2W与白子像素1W的不同之处在于:不具备反射层12;取代白透明电极13W而具备白透明电极23W。白透明电极23W与白透明电极13W的不同之处仅在于因不存在反射层12而引起的形状不同。此外,白透明电极23W也可由遮光性的材料形成。
在该发光装置中,由于白子像素2W不具备反射层12,因此,不易发生白子像素2W的发光层所发光中特定波长的光因干涉而被加强导致色调变化的情况。因此,根据该发光装置,能不降低白子像素2W所表现的颜色的纯度。而且,根据该发光装置,由光吸收层24吸收不需要的光,因此,虽然使用了光透过性的元件基板11,也不会降低白子像素2W的对比度。此外,在第二实施方式中,也可使用发光光谱中峰值的数量为1或0的白发光材料。
<第三实施方式>
图12是本发明的第三实施方式的发光装置的像素P3的剖视图,图13是像素P3的俯视图。像素P3相当于发光装置10中的像素P。该图所示的发光装置与发光装置10的不同之处在于:取代红子像素1R、蓝子像素1B、绿子像素1G和白子像素1W而具有红子像素3R、蓝子像素3B、绿子像素3G和白子像素3W。
绿子像素3G和白子像素3W与绿子像素1G和白子像素1W差异较大之处为白子像素3W具备白透明电极33(透过层)W来取代白透明电极13W。部分331W、部分332W和部分333W的厚度分别是白发光材料的发光光谱的三个峰值中的任一个波长的光因干涉而被加强的厚度。具体而言,部分331W的厚度是红色光因干涉而被加强的厚度,部分332W的厚度是绿色光因干涉而被加强的厚度,部分333W的厚度是蓝色光因干涉而被加强的厚度。
白透明电极33W的形状与白透明电极13W的形状不同,因而,在本实施方式中,白空穴注入层、白发光层、电子注入层(省略图示)、公共电极和密封层的形状与第一实施方式中的形状不同。这是由于取代红子像素1R、蓝子像素1B、绿子像素1G而具有红子像素3R、蓝子像素3B、绿子像素3G。
该发光装置中,在白子像素3W中,白子像素3W的发光层所发光中特定波长的光因干涉而被加强。因此,根据该发光装置,可提高白子像素3W的亮度。而且,在白子像素3W中,其发光层的发光光谱的三个峰值波长中全部的峰值波长的光(红色光、绿色光和蓝色光)因光的干涉而被加强,因此,不易发生特定波长的光因干涉而被加强导致色调变化的情况。因此,根据该发光装置,不会降低白子像素3W所表现的颜色的纯度。
接着,对该发光装置的制造方法进行说明。
首先,如图14所示,在元件基板11上按每个子像素3形成反射层12,在元件基板11和反射层12上形成钝化层(省略图示)。接着,如图15~图17所示,在钝化层(省略图示)上按每个子像素3以覆盖反射层12的方式形成透明电极33。
透明电极33的形成工序如下。
首先,如图15所示,用透明电极33的形成材料(透明材料)在钝化层(省略图示)上一并形成子透过层A1和子透过层A2。具体而言,首先,按照覆盖所有反射层12的方式形成厚度为A的子透过层(形成步骤),接着,通过蚀刻除去该子透过层的不需要的部分(除去步骤)。剩余的部分成为子透过层A1和子透过层A2。子透过层A1覆盖红子像素3R的反射层12,子透过层A2覆盖白子像素3W的反射层12的一部分(白子像素3W的与元件基板11平行的剖面)。
其上,如图16所示,用透明电极33的形成材料一并形成子透过层B1~B3。具体而言,首先,按照覆盖所有反射层12的方式形成厚度为B的子透过层,接着,通过蚀刻除去该子透过层的不需要的部分。剩余的部分成为子透过层B1~B3。子透过层B1覆盖红子像素3R的反射层12,子透过层B2覆盖白子像素3W的反射层12的一部分(白子像素3W的与元件基板11平行的剖面),子透过层B3覆盖绿子像素3G的反射层12。
其上,如图17所示,用透明电极33的形成材料一并形成子透过层C1~C4。具体而言,首先,按照覆盖所有反射层12的方式形成厚度为C的子透过层,接着,通过蚀刻除去该子透过层的不需要的部分。剩余的部分成为子透过层C1~C4。透过层C1覆盖红子像素3R的反射层12,子透过层C2覆盖白子像素3W的反射层12的一部分(白子像素3W的与元件基板11平行的剖面),子透过层C3覆盖绿子像素3G的反射层12,子透过层C4覆盖蓝子像素3B的反射层12。
这样,形成所有的透明电极33。
从以上的说明可明确,红透明电极33R的厚度为A+B+C,绿透明电极33G的厚度为B+C,蓝透明电极33B的厚度为C。而且,在白透明电极33W中,部分331W的厚度为A+B+C,部分332W的厚度为B+C,部分333W的厚度为C。因此,在子透过层的形成工序中,在设红透明电极33R的理想的厚度为X,绿透明电极33G的理想的厚度为Y,蓝透明电极33B的理想的厚度为C时,A、B和C被确定为A=X-Y、B=Y-Z、C=Z-0=Z。即,第n个形成的子透过层的厚度与第n厚透明电极33的厚度和第n+1厚的透明电极33的厚度的差分一致。其中,将不存在的子透过层的厚度作为0处理。
在本实施方式的发光装置的制造方法中,反复进行:以透光性材料形成覆盖白子像素3W的与元件基板11平行的剖面的子透过层的步骤;将该形成步骤中形成的子透过层的一部分除去的除去步骤。因此,根据该发光装置,可形成在蒸镀掩模中难以形成的微细构造,具体而言,可形成白子像素3W的白透明电极33W中厚度相互不同的多个部分331W、332W和333W。
<第四实施方式>
图18是本发明的第四实施方式的发光装置的像素P4的剖视图。像素P4相当于发光装置10中的像素P。该图所示的发光装置与发光装置10的不同之处在于:取代红子像素1R、蓝子像素1B、绿子像素1G和白子像素1W而具有红子像素4R、蓝子像素4B、绿子像素4G和白子像素4W。
绿子像素4G和白子像素4W与绿子像素1G和白子像素1W差异较大之处在于:白子像素4W具备白透明电极43(透过层)W来取代白透明电极13W;具有白发光层46W来取代白发光层16W。白透明电极43W与白透明电极13W的不同之处在于具有厚度相互不同的部分431W和部分432W。
白发光层46W与白发光层16W差异较大之处在于其形成材料。白发光层16W的形成材料的发光光谱中的峰值的数量为3,相对于此,白发光层46W的形成材料(白发光材料)的发光光谱的峰值的数量为2。这两个峰值中的第一峰值的波长的光为橙色光,第二峰值的波长的光是天蓝色光。
另一方面,部分431W、部分432W的厚度分别是白发光材料的发光光谱的两个峰值中的任一个波长的光因干涉而被加强的厚度。具体而言,部分431W的厚度是橙色光因干涉而被加强的厚度,部分432W的厚度是天蓝色光因干涉而被加强的厚度。
白透明电极43W的形状与白透明电极13W的形状不同,因而,在本实施方式中,白空穴注入层、白发光层、电子注入层(省略图示)、公共电极和密封层的形状与第一实施方式中的形状不同。这是由于取代红子像素1R、蓝子像素1B而具有红子像素4R、蓝子像素4B。
根据该发光装置,可提高白子像素4W的亮度。而且,根据该发光装置,不会降低白子像素4W所表现的颜色的纯度。
根据第三实施方式和第四实施方式可明确,在本发明中,可使用在发光光谱中具有多个峰值的任意的白发光材料。优选在白透明电极中厚度相互不同的部分的数量与所使用的白发光材料的发光光谱中的峰值的数量相同。因此,当峰值的数量多时,最终如图19中示意表示的像素P5那样,白透明电极的形状接近于锥状。此外,图19的像素P5、红子像素5R、蓝子像素5B、绿子像素5G、白子像素5W、白透明电极53W、白空穴注入层55W、白发光层56、公共电极57和密封层58分别相当于图18的像素P4、红子像素4R、蓝子像素4B、绿子像素4G、白子像素4W、白透明电极43W、白空穴注入层45W、白发光层46、公共电极47和密封层48。
<第五实施方式>
图20是本发明的第五实施方式的发光装置的像素P6的剖视图。像素P6相当于图12的像素P3。像素P6与像素P3的不同之处在于:取代红子像素3R、蓝子像素3B、绿子像素3G和白子像素3W而具有红子像素6R、蓝子像素6B、绿子像素6G和白子像素6W。
白子像素6W和白子像素3W差异较大之处在于:具备白透明电极63(透过层)W来取代白透明电极33W。白透明电极63W具有与部分332W等厚的部分631W、与部分331W等厚的部分632W、和与部分333W等厚的部分633W。白透明电极33W中,在最厚的部分331W与最薄的部分333W之间夹设有部分332W,相对于此,在白透明电极63W中,最厚的部分632W夹设于其他两个部分631W与633W之间。
白透明电极63W的形状与白透明电极33W的形状不同,因而,在本实施方式中,白空穴注入层、白发光层、电子注入层(省略图示)、公共电极和密封层的形状与第三实施方式中的形状不同。这是由于取代红子像素3R、蓝子像素3B和绿子像素3G而具有红子像素6R、蓝子像素6B和绿子像素6G。
该发光装置也能获得与第三实施方式同样的效果。由此可明确,本发明中,白透明电极的剖面形状并不限定于图示的形状。例如,在厚度相互不同的部分为三个时,可以是最薄的部分夹设于另外两个部分之间的形状,也可以是三个部分沿图20的纸面垂直方向排列的形状。
<第六实施方式>
图21是本发明的第六实施方式的发光装置的像素P7的剖视图。该发光装置是底部发射型的发光装置。因此,元件基板11的形成材料限定于透光性的材料(例如玻璃)。而且,由于该发光装置是底部发射型,因此,不具备反射层12和滤色器基板19,而是在元件基板11与透明电极13之间具备滤色器192和黑矩阵193。
即,对于各像素P7而言,各子像素7的发光层形成在元件基板11上,红子像素7R、绿子像素7G和蓝子像素7B各自的滤色器夹设于其发光层与元件基板11之间。此外,当采用在元件基板11上具有TFT(Thin FilmTransistor)等有源元件的形态时,这些有源元件应该按照隐藏其形体的方式形成在黑矩阵193上。
像素P7相当于图11的像素P2。像素P7与像素P2的不同之处在于:取代红子像素2R、蓝子像素2B、绿子像素2G和白子像素2W而具有红子像素7R、蓝子像素7B、绿子像素7G和白子像素7W。下面,对各子像素7与各子像素2的不同之处进行说明。其中,关于滤色器192和黑矩阵193省略说明。
白子像素7W和绿子像素7G与白子像素2W和绿子像素2G的不同之处在于:取代绿透明电极13G、白空穴注入层15W、白发光层16W、公共电极17和密封层18,而具备形状与这些部件不同的绿透明电极73G、白空穴注入层75W、白发光层76W、公共电极77和密封层78。本实施方式中,公共电极77和密封层78由与公共电极17和密封层18同样的透明材料形成,但也可对其进行变形,采用公共电极77和密封层78由遮光性材料形成的方式。
红子像素7R与红子像素1R的不同之处在于:取代红透明电极13R、公共电极17和密封层18,而具备形状与这些部件不同的红透明电极73R、公共电极77和密封层78。蓝子像素7B与蓝子像素1B的不同之处在于:取代蓝透明电极13B、公共电极17和密封层18,而具备形状与这些部件不同的蓝透明电极73B、公共电极77和密封层78。
这样,本发明也可应用于底部发射型的发光装置中。进而,也可对该发光装置进行变形,获得与第一~第五实施方式中获得的效果同样的效果。例如,可用光反射性的材料形成公共电极77,通过光的干涉来加强射出光,进而,也可例如用氮化硅在滤色器192和黑矩阵193上形成钝化层,在该钝化层上用银或铝等反射率高的材料形成5~15nm左右的薄膜层,作为具有光透过性和光反射性的半反射层(half mirror),也可在其上形成透明电极。该情况下,半反射层与反射层(公共电极)之间的光学距离可通过适当设定透明电极的厚度、或适当设定透明电极的厚度和有机层的厚度来调节。而且,例如,也可由金或银的薄膜形成透明电极来发挥半反射层的功能。该情况下,半反射层与反射层之间的光学距离可通过适当设定透明电极的厚度、或适当设定透明电极的厚度和有机层的厚度来调节。即,可以是红子像素、绿子像素和蓝子像素各自在其发光层与其滤色器之间具有半反射层。此外,该情况下,也可使用ITO作为辅助阳极。而且,例如,还可在白子像素中设置半反射层,透明电极可具有厚度相互不同的多个部分。
<其他变形>
如以下所述,可对上述各实施方式进行变形。这些变形例也包含于本发明的范围。
例如,当在反射层与半反射层之间存在由透明电极、氮化硅、氮氧化硅等的透明材料形成的钝化层时,反射层与半反射层之间的光学距离也可由透明电极的厚度和钝化层的厚度来调节。
还有,例如,如图22所示,也可取代滤色器192而设置透明窗TW。透明窗TW的实体为透明的气体(例如空气)。即,上述各实施方式中,也可采用在滤色器192W所占据的区域填充了透明气体的方式。
再有,例如,如图23(A)所示,也可将全部子像素排列成竖条状,并且,在绿子像素与白子像素之间存在其他子像素(图中为蓝子像素)。该情况下,绿子像素的发光层与白子像素的发光层相互独立,但两发光层由同一材料(白发光材料)形成,因此,发光装置的制造工序不会复杂化。而且,例如,如图23(B)所示,可将全部子像素排列成矩阵状,并且使绿子像素与白子像素邻接。还有,例如,可以如图23(C)所示,以破坏了图23(B)的排列图案后的排列图案来排列全部子像素。在该排列图案中,奇数行的子像素的位置与偶数行的子像素的位置在列方向上并不一致。也可对图23(B)和图23(C)的排列图案进行变形,使绿子像素与白子像素邻接。此外,在图23(A)~图23(C)中,R表示红子像素,G表示绿子像素,B表示蓝子像素,W表示白子像素。
而且,例如,也可将有机EL元件的一对电极中靠近元件基板的电极作为阴极,将远离元件基板的电极作为阴极。
还有,例如,作为发光元件也可采用有机EL元件以外的EL元件(即无机EL元件)。
<应用>
上述各种发光装置可应用于各种电子设备。图24~图26中例示具备发光装置10来作为显示装置的电子设备。
图24是表示采用发光装置10作为显示装置的便携式个人计算机的构成的图。个人计算机2000包括显示装置2003(发光装置10)和主体部2010。主体部2010中设置有电源开关2001和键盘2002。
图25是表示采用发光装置10作为显示装置的移动电话机的构成的图。移动电话机3000包括多个操作按钮3001、滚动按钮3002、和显示装置3003(发光装置10)。通过操作滚动按钮3002,从而发光装置10上显示的画面滚动。
图26是表示采用发光装置10作为显示装置的便携式信息终端(PDA:Personal Digital Assistant)的构成的图。便携式信息终端4000包括多个操作按钮4001、电源开关4002和显示装置4003(发光装置10)。在操作电源开关4002时,地址薄和日程表等各种信息显示在发光装置10上。
此外,作为应用上述各种发光装置的电子设备,除了图24~图26所示的设备之外,还可列举数码照相机、电视机、摄像机、汽车导航装置、寻呼机、电子记事本、电子纸、文字处理器、工作站、可视电话、POS终端、打印机、复印机、视频播放器、具备触摸屏的设备等。
Claims (11)
1、一种发光装置,具有构成画面的多个像素,
所述多个像素的每一个具有构成所述画面的四个子像素,
所述多个像素各自的所述四个子像素是红子像素、绿子像素、蓝子像素和白子像素,
在所述多个像素的每一个中,
红子像素具有:由发红色光的红发光材料形成并沿所述画面扩展的发光层;和与该发光层重叠并使红色光透过的滤色器;
绿子像素具有:由发白色光的白发光材料形成并沿所述画面扩展的发光层;和与该发光层重叠并使绿色光透过的滤色器;
蓝子像素具有:由发蓝色光的蓝发光材料形成并沿所述画面扩展的发光层;和与该发光层重叠并使蓝色光透过的滤色器;
白子像素具有由所述白发光材料形成并沿所述画面扩展的发光层。
2、根据权利要求1所述的发光装置,其特征在于,
具有平板状的元件基板,
在所述多个像素的每一个中,所述四个子像素各自的发光层形成在所述元件基板上,红子像素、绿子像素和蓝子像素各自的发光层被夹持于其滤色器与所述元件基板之间,所述四个子像素的每一个在其发光层与所述元件基板之间具有透光性的透过层,
所述多个像素各自的红子像素、绿子像素和蓝子像素的每一个在其透过层与所述元件基板之间具有光反射性的反射层。
3、根据权利要求1所述的发光装置,其特征在于,
具有平板状的元件基板,
在所述多个像素的每一个中,所述四个子像素各自的发光层形成在所述元件基板上,红子像素、绿子像素和蓝子像素各自的发光层被夹持在其滤色器与所述元件基板之间,
具有形成在所述元件基板下并对光进行吸收的光吸收层。
4、根据权利要求1所述的发光装置,其特征在于,
具有平板状的元件基板,
在所述多个像素的每一个中,所述四个子像素各自的发光层形成在所述元件基板上,红子像素、绿子像素和蓝子像素各自的发光层被夹持在其滤色器与所述元件基板之间,所述四个子像素的每一个在其发光层与所述元件基板之间具有透光性的透过层,
所述多个像素各自的白子像素在其透过层与所述元件基板之间具有光反射性的反射层,
所述多个像素各自的白子像素的透过层具有厚度相互不同的多个部分。
5、根据权利要求4所述的发光装置,其特征在于,
所述白发光材料的发光光谱中存在多个峰值,
在所述多个像素的每一个中,白子像素的透过层的多个部分各自的厚度是所述多个峰值的任一个波长的光因干涉而被加强的厚度。
6、根据权利要求5所述的发光装置,其特征在于,
在所述多个像素的每一个中,白子像素的透过层的所述部分为三个,
所述白发光材料的发光光谱的所述峰值为三个,
在所述白发光材料的发光光谱的所述三个峰值中,第一峰值的波长的光是红色光,第二峰值的波长的光是绿色光,第三峰值的波长的光是蓝色光。
7、根据权利要求1所述的发光装置,其特征在于,
具有平板状的元件基板,
在所述多个像素的每一个中,所述四个子像素各自的发光层形成在所述元件基板上,红子像素、绿子像素和蓝子像素各自的滤色器被夹持在其发光层与所述元件基板之间,红子像素、绿子像素和蓝子像素的每一个在其发光层与其滤色器之间具备具有光透过性和光反射性的半反射层。
8、根据权利要求1~7中任一项所述的发光装置,其特征在于,
在所述多个像素的每一个中,绿子像素与白子像素相邻配置,绿子像素的发光层是公共层的一部分,白子像素的发光层是所述公共层的另一部分。
9、一种电子设备,具有权利要求1~8中任一项所述的发光装置。
10、一种发光装置的制造方法,
所述发光装置具有构成画面的多个像素,所述多个像素的每一个具有构成所述画面的四个子像素,所述多个像素各自的所述四个子像素是红子像素、绿子像素、蓝子像素和白子像素,
在所述多个像素的每一个中,红子像素具有:由发红色光的红发光材料形成并沿所述画面扩展的发光层;和与该发光层重叠并使红色光透过的滤色器;绿子像素具有:由发白色光的白发光材料形成并沿所述画面扩展的发光层;和与该发光层重叠并使绿色光透过的滤色器;蓝子像素具有:由发蓝色光的蓝发光材料形成并沿所述画面扩展的发光层;和与该发光层重叠并使蓝色光透过的滤色器;白子像素具有由所述白发光材料形成并沿所述画面扩展的发光层,绿子像素与白子像素相邻配置,
在该发光装置的制造方法中,在沿所述画面延伸的元件基板上,对所述多个像素的每一个以所述白发光材料一并形成绿子像素的发光层和白子像素的发光层。
11、一种发光装置的制造方法,
所述发光装置具有构成画面的多个像素,所述多个像素的每一个具有构成所述画面的四个子像素,所述多个像素各自的所述四个子像素是红子像素、绿子像素、蓝子像素和白子像素,
在所述多个像素的每一个中,红子像素具有:由发红色光的红发光材料形成并沿所述画面扩展的发光层;和与该发光层重叠并使红色光透过的滤色器;绿子像素具有:由发白色光的白发光材料形成并沿所述画面扩展的发光层;和与该发光层重叠并使绿色光透过的滤色器;蓝子像素具有:由发蓝色光的蓝发光材料形成并沿所述画面扩展的发光层;和与该发光层重叠并使蓝色光透过的滤色器;白子像素具有由所述白发光材料形成并沿所述画面扩展的发光层,
该发光装置具有平板状的元件基板,
在所述多个像素的每一个中,所述四个子像素各自的发光层形成在所述元件基板上,红子像素、绿子像素和蓝子像素各自的发光层被夹持在其滤色器与所述元件基板之间,所述四个子像素的每一个在其发光层与所述元件基板之间具有透光性的透过层,
所述多个像素各自的白子像素在其透过层与所述元件基板之间具有光反射性的反射层,
所述多个像素各自的白子像素的透过层具有厚度相互不同的多个部分,
在该发光装置的制造方法中,对所述多个像素的每一个反复进行以下步骤,即由透光性的材料形成对白子像素的与所述元件基板平行的剖面进行覆盖的子透过层的形成步骤;和将所述形成步骤中形成的子透过层的一部分除去的除去步骤。
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