CN103311268A - 发光装置、图像形成装置、显示装置和成像装置 - Google Patents
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Abstract
提供一种发光装置、图像形成装置、显示装置和成像装置，该发光装置在不使用用于分开像素的绝缘膜的情况下抑制相邻的像素之间的泄漏电流并且提供更高的分辨率。通过沿第一电极（2）的边缘在绝缘层（1）中设置沟槽，第一电荷传输层（3）的厚度减小以抑制相邻像素之间的泄漏电流。
Description
技术领域
本发明涉及使用有机电致发光（EL）元件的发光装置。
背景技术
在使用有机EL元件的发光装置中，通过依次在基板上形成多个第一电极、由包含发光层的多种有机材料形成的膜以及第二电极，形成像素。通过在第一电极与第二电极之间施加电压，从各电极注入电荷，并且，在发光层中生成空穴-电子再结合以发光。一般地，多个第一电极以相互电气独立的状态在基板上被形成，并且，第二电极被形成为覆盖多个第一电极。通过以这种方式将第一电极设置为相互电气独立，可以使任意选择的位置发光。
但是，随着近年来的发光装置中的像素数量增加，紧密布置的相邻像素之间的泄漏电流的问题变得明显。日本专利申请特开No.2009-277590提出通过使用用于分开像素的锥形（tapered shape）的绝缘膜来抑制相邻像素之间的这种泄漏电流的方法。
但是，在上述的使用用于分开像素的绝缘膜来抑制泄漏电流的方法中，必须形成用于分开像素的绝缘膜，这不适于更高分辨率的像素。
发明内容
本发明的一个目的是提供在不使用用于分开像素的绝缘膜的情况下抑制相邻像素之间的泄漏电流并且提供更高的分辨率的发光装置。
根据本发明的第一方面，提供一种发光装置，该发光装置包括在绝缘层上形成的多个有机EL元件，其中：所述多个有机EL元件中的每一个包含依次在绝缘层上形成的第一电极、第一电荷传输层、发光层、第二电荷传输层以及第二电极；第一电极是对于所述多个有机EL元件中的每一个形成的，第一电荷传输层、发光层、第二电荷传输层和第二电极是对于所述多个有机EL元件共同形成的，绝缘层中设置有至少沿第一电极的边缘的沟槽；沟槽的深度大于第一电荷传输层的厚度；并且，沟槽的深度和第一电极的厚度的和小于第一电荷传输层、发光层和第二电荷传输层的厚度的和。
根据本发明的第二方面，提供一种显示装置，该显示装置包括在绝缘层上形成的具有不同发光颜色的多个有机EL元件，其中：所述多个有机EL元件中的每一个包含依次在绝缘层上形成的第一电极、第一电荷传输层、发光层、与发光层对应的第二电荷传输层以及第二电极；第一电极是对于所述多个有机EL元件中的每一个形成的，第一电荷传输层、第二电荷传输层和第二电极是对于所述多个有机EL元件共同形成的；第一电荷传输层被形成为具有取决于所述多个有机EL元件中的每一个有机EL元件的发光颜色而改变的厚度；绝缘层中设置有至少沿第一电极的边缘的沟槽；沟槽的深度大于第一电荷传输层的最小厚度；并且，沟槽的深度和第一电极的厚度的和小于第一电荷传输层、发光层和第二电荷传输层的厚度的最小的和。
根据本发明，通过沿第一电极的边缘在绝缘层中设置沟槽，可以在第一电极的侧表面处以及在绝缘层中的沟槽的侧表面处减小第一电荷传输层的厚度，并且可有效地抑制相邻像素之间的泄漏电流。
参照附图阅读示例性实施例的以下描述，本发明的其它特征将变得清晰。
附图说明
图1是示意性地示出本发明的第一实施例的结构的截面图。
图2是图1所示的实施例的部分放大图。
图3是示意性地示出本发明的第二实施例的结构的截面图。
图4是示意性地示出本发明的另一实施例的结构的截面图。
具体实施方式
以下参照附图描述本发明的实施例，但是，本发明不限于这些实施例。注意，本领域中的众所周知或公知的技术适用于没有在这里特别图示或描述的部分。
（第一实施例）
图1是示意性地示出根据本发明的第一实施例的发光装置的两个像素（有机EL元件）的结构的截面图。
本发明涉及在绝缘层上包括多个有机EL元件的发光装置。在本实施例中，有机EL元件包含依次在绝缘层1上形成的第一电极2、第一电荷传输层3、发光层4、第二电荷传输层5和第二电极6。第一电极2是对于每个有机EL元件形成的，并且，第一电荷传输层3、发光层4、第二电荷传输层5和第二电极6是对于多个有机EL元件共同形成的。
在本实施例中，绝缘层1由玻璃、硅晶片或树脂等形成。晶体管等可以在绝缘层1的下部中形成，以控制第一电极2的电信号。
第一电极2由铝、银、铬、钛、钴、镍、钼、钨、铟或铂等的金属单质、合金或氧化物形成。
第一电荷传输层3具有从第一电极2有效率地注入第一电荷的功能和将第一电荷传输到在第一电荷传输层3上形成的发光层4的功能。第一电荷传输层3可以是包含用于从第一电极2注入第一电荷的第一电荷注入层和用于传输第一电荷的第一电荷传输层的层叠膜。此外，第一电荷传输层3可以是包含用于阻挡从发光层4泄漏的第二电荷的第一阻挡层的层叠膜。
发光层4被形成在第一电荷传输层3上，并且，第二电荷传输层5被形成在发光层4上。第二电荷传输层5具有从第二电极6有效率地注入第二电荷的功能和传输注入到发光层4中的第二电荷的功能。第二电荷传输层5可以是包含用于从第二电极6注入第二电荷的第二电荷注入层和用于传输第二电荷的第二电荷传输层的层叠膜。此外，第二电荷传输层5可以是包含用于阻挡从发光层4泄漏的第一电荷的第二阻挡层的层叠膜。
第二电极6被形成为覆盖多个第一电极2，并且注入与第一电极2的电荷不同的电荷。第二电极6的材料与第一电极2的材料类似，但是第一电极2和第二电极6中的一个是反射性电极，而另一个是透光性电极。因此，反射性电极是使用高度反射性金属形成的，或者是通过层叠透光性导电层和高度反射性金属层形成的。透光性电极是使用金属薄膜或透光性导电材料诸如铟锡氧化物（ITO）形成的。
根据本发明，至少沿第一电极2的边缘在绝缘层1中形成沟槽10。注意，这里所用的第一电极2的边缘是从第二电极6侧（从图中的上方）观看的平面图中的第一电极2的边缘。现在参照图2描述沟槽10的细节。图2是示出沟槽10的区域的放大图。沟槽10和第一电极2的形成沟槽10所沿的边缘在与图2的图面垂直的方向上延伸。注意，通过将第一电极2用作掩模来蚀刻绝缘层1，容易地形成沿第一电极2的边缘的沟槽10。
在图2中，在绝缘层1中形成的沟槽10的深度（d1）大于第一电荷传输层3的厚度（d3），并且，沟槽10的深度和第一电极2的厚度的和（d2）小于第一电荷传输层3、发光层4和第二电荷传输层5的厚度的和（d4）。
通过在绝缘层1中设置沟槽10，在沟槽10的侧表面处形成的第一电荷传输层3的厚度减小。因此，电流向与第一电极2的设置沟槽10所沿的边缘相邻的有机EL元件的第一电极2上的发光层4经由第一电荷传输层3所经过的路径可以变窄。作为结果，流向与第一电极2的设置沟槽10所沿的边缘相邻的有机EL元件的第一电极2上的发光层4的泄漏电流可被抑制。此外，设置在绝缘层1中的沟槽10沿着第一电极2的边缘，即，绝缘层1和第一电极2的图案是相同的。因此，与沟槽10不被设置为沿着第一电极2的边缘而是仅在绝缘层1中的情况相比，在沟槽10的侧表面处减薄第一电荷传输层3的效果更大，因此，抑制泄漏电流的效果更大。
此外，沟槽10的截面形状可以是顺锥形（forward tapered），但是，倒锥形（reverse tapered）具有更大的在沟槽10的侧表面处减薄第一电荷传输层3的效果，并且具有更大的抑制泄漏电流的效果，因而倒锥形是优选的。
当形成沟槽10时，存在这样一种担忧，即，由于沟槽10的不充分覆盖，因此，第一电极2和第二电极6会被短路。但是，根据本发明，通过将沟槽10的深度和第一电极2的厚度的和（d2）设为小于第一电荷传输层3、发光层4和第二电荷传输层5的厚度的和（d4），可以防止第一电极2与第二电极6之间的这种短路。
根据本实施例的发光装置可被应用于图像形成装置（诸如激光束打印机）。具体而言，图像形成装置包括要通过发光装置在其上形成潜像的感光部件和用于使感光部件带电的带电单元。此外，根据本发明的发光装置可包括用于发射不同颜色的光的多个有机EL元件。在这种情况下，可以在具有成像器件（诸如CMOS传感器）的成像装置（诸如数字照相机或数字摄像录像机）的显示器或电子取景器中使用发光装置。此外，发光装置也可被用于图像形成装置的显示器或个人数字助理（诸如移动电话或智能电话）的显示器中。此外，根据本发明的发光装置可包括多个单色有机EL元件以及红色、绿色和蓝色滤色片。
（第二实施例）
图3是示意性地示出本发明的第二实施例的结构的截面图。图3是示出两个像素A和B的端部以及它们之间的区域的放大图。注意，第二电极被省略。
在本实施例中，发光装置包括用于发射不同颜色的光的多个有机EL元件。此外，有机EL元件各依次包含第一电极2、第一电荷传输层3、与发光颜色对应的发光层4a或4b、第二电荷传输层5和第二电极（未示出）。第一电极2对于每个有机EL元件被形成，并且，第一电荷传输层3、第二电荷传输层5和第二电极（未示出）对于多个有机EL元件共同被形成。此外，第一电荷传输层被形成为取决于由有机EL元件发射的光的颜色而具有不同的厚度。
在图3中，像素A和像素B发射不同颜色的光。像素A的发光层4a和像素B的发光层4b由发射不同颜色的光的材料形成，并且，像素A的第一电荷传输层3的厚度（d3a）和像素B的第一电荷传输层3的厚度（d3b）相互不同。原因在于，由于不同的发光颜色，对光学长度的调整是必要的。
在像素B的沟槽10b中，第一电荷传输层3的厚度（d3b）大于绝缘层1中的沟槽的深度（d1），并且，没有获得通过形成沟槽而减薄第一电荷传输层3的效果。但是，在相邻像素A的沟槽10a中，第一电荷传输层3的厚度（d3a）小于绝缘层1中的沟槽的深度（d1），并且，获得通过形成沟槽而减薄第一电荷传输层3的效果。
在这种情况下，考虑像素A和像素B之间的泄漏电流。在沟槽10a中，要成为泄漏电流的路径的第一电荷传输层3变窄，因此，可以抑制泄漏电流。以这种方式，根据本实施例，即使当第一电荷传输层3的厚度取决于由有机EL元件发射的光的颜色而改变时，通过借助至少在第一电荷传输层3最薄的区域中形成沟槽来减薄第一电荷传输层3，可以抑制像素之间的泄漏电流。
此外，通过仅考虑第一电荷传输层3的厚度、与其对应的发光层4a或4b的厚度和第二电荷传输层5的厚度的和最小的区域，可以防止由于沟槽10a和10b的不充分覆盖导致的第一电极2和第二电极（未示出）之间的短路。
此外，当通过相邻的有机EL元件发射的光的颜色相互不同时，通过仅沿与相邻的有机EL元件的第一电极相对的边缘设置沟槽，防止泄漏电流的流动改变颜色的色调，并且可以减少对显示的影响。
在上述的第一和第二实施例中，在第一电极2的形成沟槽所沿的边缘处，第一电极2的侧表面和绝缘层1中的沟槽的侧表面彼此连续，但本发明不限于此。例如，如图4的示意性截面图所示，第一电极2可从绝缘层1中形成的沟槽10的侧表面向外突出。这种结构使得能够更有效地减薄在沟槽的侧表面处形成的第一电荷传输层3。各层的厚度的条件与第一实施例的类似。
本实施例的发光装置可被用于具有成像器件（诸如CMOS传感器）的成像装置（诸如数字照相机或数字摄像录像机）的显示器或电子取景器中。此外，发光装置也可被用于图像形成装置的显示器或个人数字助理（诸如移动电话或智能电话）的显示器中。
例子
制造了具有图1所示的结构的发光装置的样品。首先，在玻璃基板上制造了使用低温多晶硅的TFT驱动电路，并且，在其上形成聚酰亚胺树脂的绝缘层1。绝缘层1的厚度为1.5μm，并且，通过光刻法在绝缘层1中形成接触孔。
然后，作为第一电极2，通过溅射形成包含铝和ITO的层叠膜，并且实施其图案化。铝的厚度为30nm，并且，ITO的厚度为10nm。因此，第一电极2的厚度为40nm。第一电极2通过在绝缘层1中形成的接触孔与TFT驱动电路电连接，使得电信号仅被发送到希望的第一电极2。
制造均处于这种状态的三种样品A、B和C。关于样品A和样品B，通过实施氧等离子处理，将第一电极2用作掩模，绝缘层1被蚀刻30nm以形成沟槽10。关于样品C，不形成沟槽10。
然后，关于样品A、样品B和样品C，作为第一电荷传输层3，通过气相沉积形成厚度为20nm的α-NPD的膜。
然后，作为发光层4，通过气相沉积形成掺杂有香豆素6的Balq的膜。关于样品A和样品C，厚度为40nm，关于样品B，厚度为20nm。
然后，作为第二电荷传输层5，关于样品A和样品C以20nm的厚度，并且，关于样品B以10nm的厚度，形成Alq3和Cs2CO3的共蒸镀膜。
然后，作为第二电极6，通过溅射以50nm的厚度形成ITO的膜。样品A、B和C的结构示于下表1中。
表1
| 样品A | 样品B | 样品C | |
| d1 | 30nm | 30nm | 0nm |
| d2 | 70nm | 70nm | 40nm |
| d3 | 20nm | 20nm | 20nm |
| d4 | 80nm | 50nm | 80nm |
| 结果 | 满意 | 短路 | 产生泄漏电流 |
关于如上面描述的那样制造的样品A、B和C，仅使希望的第一电极2的区域通过TFT驱动电路发光。作为结果，关于样品A，只有希望的第一电极2的区域发光，而关于样品B，第一电极2和第二电极6被短路并且不发光，并且关于样品C，在与希望的第一电极2相邻的位置处观察到由于泄漏电流导致的轻微的发光。
虽然已参照示例性实施例描述了本发明，但应理解，本发明不限于公开的示例性实施例。以下的权利要求的范围应被赋予最宽的解释以包含所有这样的变更方式以及等同的结构和功能。
Claims (20)
1.一种发光装置，该发光装置包括在绝缘层上形成的多个有机EL元件，其中：
所述多个有机EL元件中的每一个包含依次在绝缘层上形成的第一电极、第一电荷传输层、发光层、第二电荷传输层和第二电极；
第一电极是对于所述多个有机EL元件中的每一个形成的；
第一电荷传输层、发光层、第二电荷传输层和第二电极是对于所述多个有机EL元件共同形成的；
绝缘层中设置有至少沿第一电极的边缘的沟槽；
沟槽的深度大于第一电荷传输层的厚度；以及
沟槽的深度和第一电极的厚度的和小于第一电荷传输层、发光层和第二电荷传输层的厚度的和。
2.根据权利要求1的发光装置，其中，绝缘层包含玻璃、硅晶片和树脂中的一种。
3.根据权利要求1的发光装置，其中，沟槽是倒锥形的。
4.根据权利要求1的发光装置，其中，在形成沟槽所沿的边缘处，第一电极的侧表面从绝缘层的侧表面向外突出。
5.根据权利要求1的发光装置，其中，在形成沟槽所沿的边缘处，第一电极的侧表面和绝缘层的侧表面彼此连续。
6.一种图像形成装置，包括：
根据权利要求1的发光装置；
感光部件，要在所述感光部件上通过发光装置形成潜像；以及
带电单元，用于使感光部件带电。
7.一种显示装置，该显示装置包括在绝缘层上形成的具有不同发光颜色的多个有机EL元件，其中：
所述多个有机EL元件中的每一个包含依次在绝缘层上形成的第一电极、第一电荷传输层、发光层、第二电荷传输层和第二电极；
第一电极是对于所述多个有机EL元件中的每一个形成的；
第一电荷传输层、发光层、第二电荷传输层和第二电极是对于所述多个有机EL元件共同形成的；
绝缘层中设置有至少沿第一电极的边缘的沟槽；
沟槽的深度大于第一电荷传输层的厚度；以及
沟槽的深度和第一电极的厚度的和小于第一电荷传输层、发光层和第二电荷传输层的厚度的和。
8.根据权利要求7的显示装置，其中，所述多个有机EL元件中的每一个包含滤色片。
9.根据权利要求7的显示装置，其中，绝缘层包含玻璃、硅晶片和树脂中的一种。
10.根据权利要求7的显示装置，其中，沟槽是倒锥形的。
11.根据权利要求7的显示装置，其中，在形成沟槽所沿的边缘处，第一电极的侧表面从绝缘层的侧表面向外突出。
12.根据权利要求7的显示装置，其中，在形成沟槽所沿的边缘处，第一电极的侧表面和绝缘层的侧表面彼此连续。
13.一种成像装置，包括：
根据权利要求7的显示装置；以及
成像器件。
14.一种显示装置，该显示装置包括在绝缘层上形成的具有不同发光颜色的多个有机EL元件，其中：
所述多个有机EL元件中的每一个包含依次在绝缘层上形成的第一电极、第一电荷传输层、发光层、与发光层对应的第二电荷传输层以及第二电极；
第一电极是对于所述多个有机EL元件中的每一个形成的；
第一电荷传输层、第二电荷传输层和第二电极是对于所述多个有机EL元件共同形成的；
第一电荷传输层被形成为具有取决于所述多个有机EL元件中的每一个有机EL元件的发光颜色而改变的厚度；
绝缘层中设置有至少沿第一电极的边缘的沟槽；
沟槽的深度大于所述多个有机EL元件中所包含的第一电荷传输层的最小厚度；以及
沟槽的深度和第一电极的厚度的和小于所述多个有机EL元件中的第一电荷传输层、发光层和第二电荷传输层的厚度的最小的和。
15.根据权利要求14的显示装置，其中，所述多个有机EL元件中的每一个包含滤色片。
16.根据权利要求14的显示装置，其中，绝缘层包含玻璃、硅晶片和树脂中的一种。
17.根据权利要求14的显示装置，其中，沟槽是倒锥形的。
18.根据权利要求14的显示装置，其中，在形成沟槽所沿的边缘处，第一电极的侧表面从绝缘层的侧表面向外突出。
19.根据权利要求14的显示装置，其中，在形成沟槽所沿的边缘处，第一电极的侧表面和绝缘层的侧表面彼此连续。
20.一种成像装置，包括：
根据权利要求14的显示装置；以及
成像器件。
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