CN1838427A - 发光装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种发光装置以及具备该发光装置的电子设备。在有机EL装置(1)中，虽然多个像素(100)分别与红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)对应，但构成有机EL元件(10)的空穴输送层(13)以及发光层(14)等有机功能层的材质不管所对应的颜色如何，都是一样的。在各像素(100)中构成光谐振器(40)，根据阳极层(12)的厚度，将光谐振器(40)的光学长度设定成与红色光、绿色光、蓝色光的任一种对应的长度。在光谐振器(40)的下层侧的反射层(19)与阳极层(12)之间，形成由硅氮化膜等构成的绝缘保护层(18)。这样，即使在形成因像素不同而厚度不同的阳极时，位于阳极下层侧的光谐振器用的下层侧反射层也不会产生劣化。
Description
技术领域
本发明涉及具备有机EL元件等发光元件的发光装置以及电子设备。
背景技术
作为移动电话机、个人计算机或PDA(Personal Digital Assistants)等电子设备所使用的显示装置，或作为数字复印机、打印机等的图像形成装置中的曝光用头，有机电致发光(EL/Electroluminescence)装置等发光装置受到关注。当将这种发光装置构成为用于彩色时，以往，被构成为通过在每个像素中改变构成发光层的材料，而从各像素射出各色的光。
另一方面，提出了如下的技术，即：在形成于发光层的下层侧的下层侧反射层、和形成于发光层的上层侧的上层侧反射层之间形成光谐振器，并且通过改变由ITO(Indium Tin Oxide)等构成的阳极的厚度来改变每个像素中光谐振器的光学长度，从各发光元件的出射光提取各色的光(例如参照专利文献1)。
[专利文献1]特许第2797883号公报
利用上述专利文献1中记载的技术，在构成从发光层看、向基板侧射出光的底部发射型的有机EL装置时，由半透过反射膜构成下层侧反射层。另外，在构成从发光层看、向基板的相反一侧射出光的顶部发射型的有机EL装置时，由铝或银等反射率高的金属膜构成下层侧反射层。
另外，为了通过ITO膜形成阳极，在形成ITO膜之后，采用光刻技术在ITO膜的上层形成抗蚀剂掩膜，进行蚀刻。为此，为了使阳极的厚度在红色用的像素、绿色用的像素以及蓝色用的像素中不同，需要反复3次上述工序。其结果，产生了如下问题，即由蚀刻ITO膜时所使用的蚀刻液或蚀刻气体而使下层侧反射层被蚀刻，从而使下层侧反射层的反射特性降低或下层侧反射层脱落。所述下层侧反射层的蚀刻不限于下层侧反射层从ITO暴露的蚀刻末期，在ITO上开有微小的孔的情况下，有可能从蚀刻刚刚开始便发生。
发明内容
鉴于上述的问题点，本发明的课题在于提供一种即使在形成因像素不同而厚度不同的阳极时、位于阳极下层侧的光谐振器用的下层侧反射层也不会劣化的发光装置以及具备该发光装置的电子设备。
为了解决上述课题，在本发明中是一种发光装置，其在与基板上的红色、绿色、蓝色对应的多个像素的每一个中具备发光元件，所述发光元件通过层叠光透过性的阳极层、至少包括发光层的功能层以及阴极层而构成，其特征在于，
在所述发光元件中形成所述阳极层的下层侧具备下层侧反射层额光谐振器，
所述多个像素中包括所述阳极层的厚度不同的像素，
在所述阳极层和所述下层侧反射层的层间，形成有用于覆盖该下层侧反射层的光透过性的绝缘保护层。
在本发明中，由于所述多个像素中包括所述阳极层的厚度不同的像素，所以在形成这样的阳极层时，虽然进行多次蚀刻工序，但在本发明中，由于在阳极层和下层侧反射层的层间形成有用于覆盖该下层侧反射层的光透过性的绝缘保护层，所以在形成下层侧反射层以后，即使进行几次用于形成阴极层的蚀刻工序，也不会使下层侧反射层因该蚀刻而劣化。
在本发明中，所述下层侧反射层具备全反射性，由所述发光层产生的光从该发光层看、向与所述基板的相反一侧射出。在这样的情况下，要求下层侧反射层具有高的反射率，但根据本发明，由于下层侧反射层不会因形成阳极层时的蚀刻而劣化，所以可以构成反射率高的下层侧反射层。
另外，在提高下层侧反射层的反射率时，可以通过铝、铝合金、银或银合金来形成所述下层侧反射层。这样的金属层容易因为ITO膜的蚀刻时所使用蚀刻液或蚀刻气体而劣化，但根据本发明，下层侧反射层不会因形成阳极层时的蚀刻而劣化。
在本发明中，通过以使每个像素中所述光谐振器的光学长度成为与红色光、绿色光、蓝色光的某一种对应的长度的方式来设定所述阳极层的厚度，从而规定所述像素的对应的颜色。在这种结构的发光装置中，虽然多个像素分别与红色、绿色、蓝色对应，但构成发光元件的有机功能层的材质不管所对应的颜色都是一样的，到底对应于哪种颜色是由阳极层的厚度来决定的。即，在本发明中，在各像素中构成光谐振器，根据阳极层的厚度，而将光谐振器的光学长度设定成与红色光、绿色光、蓝色光的任一种对应的长度。因此，像素不管对应于哪种颜色，各发光元件的寿命大致相等，所以可以延长发光装置整体的寿命。另外，在制造发光装置时，由于在像素之间使用同一材料，所以可以提高生产率。
在这样的情况下，优选所述绝缘保护层的折射率比所述阳极层的折射率还小。若在下层侧反射层和阳极层之间形成绝缘保护层，则该绝缘保护层的光学长度(厚度×折射率)包含于光谐振器的光学长度内。在这里，由于光谐振器所要求的光学长度由像素对应的每个颜色来决定，所以若绝缘保护层的折射率大，则必须使阳极层的厚度变薄，从而阳极层的厚度精度降低。而且在本发明中，由于绝缘保护层的折射率小，所以可以增大阳极层的厚度，若阳极层的厚度增加，则具有可以提高厚度精度的优点。
在这样的情况下，优选所述绝缘保护层由硅氮化膜、硅氧化膜以及树脂中的任一种构成。若是这样的绝缘膜，则折射率低，所以是优选的。
在本发明中，优选在所述红色像素的光出射侧形成红色滤色器，在所述绿色像素的光出射侧形成绿色滤色器，对所述蓝色像素配有蓝色滤色器。可以进一步提高从按上述方式构成的各像素射出的光的色纯度。
在本发明中，所述发光元件例如是电致发光元件。
使用了本发明的发光装置，在移动电话机、个人计算机或PDA等各式各样的电子设备中，可以用作显示装置。另外，使用了本发明的发光装置也可以作为数字复印机和打印机等的成像装置(电子设备)中的曝光用头使用。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的第一实施方式的有机EL装置(发光装置)所使用的有机EL元件(发光元件)的结构的剖面图。
图2是示意性地表示本发明的第二实施方式的有机EL装置(发光装置)所使用的有机EL元件(发光元件)的结构的剖面图。
图3是表示在使用了本发明的有机EL装置中，使阳极层的厚度不相同的一个例子的说明图。
图4是表示有源矩阵型的有机EL装置的电气结构的框图。
图中：1-有机EL显示装置；10-有机EL元件；11-基板；12-阳极层；13-空穴输送层；14-发光层；15-电子输送层；16-阴极层；18-绝缘保护层；19-反射层(下层侧反射层)；21(R)、(G)、(B)-滤色器；40-光谐振器；100(R)、(G)、(B)-像素。
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。另外，在用于进行以下说明的各图中，由于将各层以及各部件做成在图面上可以辨识的程度的大小，所以对于各层以及各部件来说，其比例尺不同。
(实施方式1)
(发光装置的基本结构)
图1是示意性地表示本发明的第一实施方式的有机EL装置(发光装置)所使用的有机EL元件(发光元件)的结构的剖面图。
在图1中，本方式的有机EL装置1是朝向基板11的相反一侧输出显示光的顶部发射型的装置，在红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)的任一像素100(R)、(G)、(B)中，形成有有机EL元件10。有机EL元件10具有的结构是：在由玻璃等构成的基板11的上层侧，依次层叠了由ITO等构成的透明的阳极层12、空穴输送层13、发光层14、电子输送层15、由镁—银合金构成的具有半透过反射性的阴极层16。
另外，在基板11和阳极层12之间形成有由铝、铝合金、银或银合金构成的反射层19(全反射层)，在由该反射层19构成的下层侧反射层和由阴极层16构成的上层侧反射层之间构成光谐振器40。
在这里，用于有机EL元件10的空穴输送层13或发光层14，无论在任一像素100(R)、(G)、(B)中均是由同一材料构成，有机EL元件10射出白色光。
但是，在本方式中，阴极层12的厚度在各像素100(R)、(G)、(B)中各不相同，阳极层12的厚度是：像素100(B)＜像素100(G)＜像素100(R)。例如阳极层12的厚度，在各像素100(R)、(G)、(B)中被设定成以下的值：
像素100(B)的阳极层12的厚度＝20nm
像素100(G)的阳极层12的厚度＝50nm
像素100(R)的阳极层12的厚度＝90nm。因此，各像素100(R)、(G)、(B)中的光谐振器40的光学长度在各像素100(R)、(G)、(B)中各不相同。换言之，阳极层12的厚度被调整为，光谐振器的光学长度可使规定的色光从各像素100(R)、(G)、(B)射出。
在按照以上方式构成的有机EL元件10中，若电流从阳极层12，经过空穴输送层13以及发光层14而流入阴极层16，则发光层14根据此时的电流量发光。并且，发光层14射出的光透过阴极层16，向观测者一侧射出；另一方面，从发光层14向基板11射出的光被形成于阴极层12的下层的反射层19反射，透过阴极层16向观测者一侧射出。此时，从发光层14射出的光在光谐振器40的下层侧反射层(反射层19)和上层侧反射层(阴极层16)之间多重反射，可以提高光谐振器40的光学长度相当于1/4波长的整数倍的光的色度。因此，有机EL元件10可以在内部产生白色光，但从与红色(R)对应的像素100(R)射出红色光，从与绿色(G)对应的像素100(G)射出绿色光，与蓝色(B)对应的像素100(B)射出蓝色光。
(绝缘保护层的结构)
另外，在本方式中，在反射层19和阴极层12之间，形成光透过性的绝缘保护层18，以便覆盖反射层19的表面以及侧面。作为这样的绝缘保护层18，在本方式中，形成有厚度约为30nm、折射率为1.8的硅氮化膜。
(制造方法)
为了制造这样结构的有机EL装置1，首先，在基板11的表面上，通过溅射法或真空蒸镀法形成具有光反射性的金属膜(铝、铝合金、银或银合金)后，使用光刻技术进行图案形成，以形成反射层19。
接着，在反射层19的表面侧通过CVD法等形成由硅氮化膜构成的绝缘保护层18。
接着，在绝缘保护层18的表面侧形成了规定厚度的ITO膜之后，使用光刻技术在ITO膜的上层形成抗蚀剂掩膜，进行蚀刻。但是，在本方式中，阳极层12的厚度在各像素100(R)、(G)、(B)中不相同，所以反复3次这样的工序。
接着，利用被称作所谓喷墨法等的液滴喷出法等，顺次形成空穴输送层13以及发光层14。该液滴喷出法是如下的方法，即从液滴喷出头以液滴的方式喷出构成空穴输送层13或发光层14的材料的液状物后，使其干燥，并使其固定为空穴输送层13或发光层14。此时，优选在各像素100(R)、(G)、(B)的周围预先形成被称作围堰的隔壁(未图示)，以使喷出的液滴或液状物不向周围溅出。
当采用这样的方法时，空穴输送层13，例如使用作为聚烯烃衍生物的3，4-聚亚乙二氧基噻吩/聚苯乙烯磺酸(PEDOT/PSS)来作为空穴注入材料，将以有机溶剂为主溶媒并使它们分散而成的分散液向规定区域喷出后，通过使其干燥，从而可以形成所述空穴输送层13。另外，作为用于形成空穴输送层13的材料，并不限定于上述的物质，也可以使用聚合物前体为聚四氢苯硫基亚苯基的聚亚苯基亚乙烯基、1，1-双-(4-N，N-二甲苯基氨基苯基)环己烷等。
另外，关于形成发光层14的材料，优选使用高分子材料，例如分子量在1000以上的高分子材料。具体而言，可以使用聚芴衍生物、聚亚苯基衍生物、聚乙烯基咔唑、聚噻吩衍生物，或使用在这些高分子材料中掺杂了二萘嵌苯系色素、香豆素系色素、若丹明系色素、例如红荧烯、二萘嵌苯、9，10-二苯基蒽、四苯基丁二烯、尼罗红、香豆素6、喹吖啶等而得到的物质。另外，作为这样的高分子材料，双键结合的π电子在聚合物链上非定域化的π共轭系高分子材料也是导电性高分子，故发光性能出色，所以可以适当使用。尤其，更优选使用在其分子内具有芴骨架的化合物，即聚芴系化合物。另外，除了这样的材料以外，作为发光层形成材料，例如还可以使用特开平11-40358号公报中所示的有机EL元件用组成物，即包含共轭系高分子材料有机化合物的前驱体、和用于使发光特性变化的至少一种荧光色素的有机EL元件用组成物。
这样，在形成空穴输送层13以及发光层14后，顺次形成电子输送层15以及阴极层16。
(本方式的效果)
如以上说明所示，在本方式中，虽然多个像素100分别与红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)对应，但构成有机EL元件10的空穴输送层13以及发光层14等的有机功能层的材质不管所对应的颜色都是一样的，到底对应于哪种颜色是由阳极层12的厚度来决定的。即，在本方式中，在各像素100中构成光谐振器40，根据阳极层12的厚度，将光谐振器40的光学长度设定成与红色光、绿色光、蓝色光的任一种对应的长度。因此，像素100不管对应于哪种颜色，有机EL元件10的寿命都大致相等，所以可以延长有机EL装置1整体的寿命。另外，在制造有机EL装置1时，由于在像素100之间使用同一材料，所以可以提高生产率。
而且，在多个像素100中，由于包括阳极层12的厚度不同的像素，所以在形成这样的阳极层12时，进行多次蚀刻工序，但在本方式中，由于在阳极层12和反射层19的层间形成有覆盖反射层19的光透过性的绝缘保护层18，所以在形成反射层19以后，即使为了形成阳极层12而进行几次的蚀刻工序，也不会因该蚀刻而使反射层19劣化。尤其在本方式中，由发光层14产生的光从发光层14看，向基板11的相反一侧射出。在这种情况下，要求反射层19的反射率要高，但根据本方式，由于不会因形成阳极层12时的蚀刻而使反射层19劣化，所以可以构成反射率高的反射层19。在这里，当提高反射层19的反射率时，可以由铝、铝合金、银、或银合金来形成反射层19。这样的金属层容易因为ITO膜的蚀刻时所使用的蚀刻液或蚀刻气体而劣化，但根据本方式，由于反射层19不会因形成阳极层12时的蚀刻而劣化，所以反射层19可以由铝、铝合金、银、或银合金形成。
另外，在本方式中，由于绝缘保护层18介于反射层19与阳极层12之间，所以绝缘保护层18的光学长度(厚度×折射率)包含于光谐振器40的光学长度内。此时，若绝缘保护层18的折射率大，则由于光谐振器40所要求的光学长度由像素对应的每个颜色来决定，所以若绝缘保护层18的折射率大，则必须使阳极层12的厚度变薄，从而阳极层12的厚度精度降低。而且在本方式中，绝缘保护层18由硅氮化膜构成，由于其折射率小，为1.8，所以可以使阳极层12的厚度变厚，若增大阳极层12的厚度，则具有可以提高厚度精度的优点。
在这里，优选绝缘保护层18的折射率比阳极层12的折射率(＝1.95)小，作为这样的材料，除了硅氮化膜外，还有硅氧化膜或丙烯树脂等。
(实施方式2)
图2是示意性地表示本发明的第二实施方式的有机EL装置(发光装置)所使用的有机EL元件(发光元件)的结构的剖面图。
图2所示的有机EL装置1与第一实施方式同样，也是朝向基板11的相反一侧射出显示光的顶部发射型的装置，在红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)的任一像素100(R)、(G)、(B)中，也形成有有机EL元件10。有机EL元件10具有的结构是：在由玻璃等构成的基板11的上层侧，依次层叠了由ITO等构成的透明的阳极层12、空穴输送层13、发光层14、电子输送层15、由镁—银合金构成的具有半透过反射性的阴极层16。另外，在基板11和阳极层12之间，形成有由铝、铝合金、银、或银合金构成的反射层19(全反射层)，在由该反射层19构成的下层侧反射层和由阴极层16构成的上层侧反射层之间构成光谐振器40。而且，用于有机EL元件10的空穴输送层13或发光层14，不管在哪个像素100(R)、(G)、(B)中均是由同一材料构成，有机EL元件10射出白色光。
但是，在本方式中，阴极层12的厚度在各像素100(R)、(G)、(B)中各不相同，阳极层12的厚度是：像素100(B)＜像素100(G)＜像素100(R)。例如阳极层12的厚度，在各像素100(R)、(G)、(B)中被设定成以下的值：
像素100(B)的阳极层12的厚度＝40nm
像素100(G)的阳极层12的厚度＝70nm
像素100(R)的阳极层12的厚度＝110nm。即，阳极层12的厚度被调整为，光谐振器的光学长度可使规定的色光从各像素100(R)、(G)、(B)射出。
另外，在本方式中，在反射层19和阴极层12的层间，形成光透过性的绝缘保护层18，以便覆盖反射层19的表面以及侧面。作为这样的绝缘保护层18，在本方式中，形成有厚度约为30nm、折射率为1.5的硅氧化膜。
由于这样结构的有机EL装置1的制造方法与第一实施方式相同，所以省略说明，但在本方式中，由于在反射层19和阴极层12之间，形成覆盖反射层19的光透过性的绝缘保护层18，所以在形成了反射层19以后，即使进行几次用于形成阳极层12的蚀刻工序，也不会使反射层19因该蚀刻而劣化，起到与第一实施方式同样的效果。
而且，在本方式中，在阴极层16的上层侧，通过环氧树脂系的透明的粘接剂层30来粘接透明基板20，所述透明基板20在与各像素100(R)、(G)、(B)对应的位置形成了红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)的滤色器21(R)、(G)、(B)。因此，根据本方式，与第一实施方式相比，可以从各像素100(R)、(G)、(B)射出颜色纯度高的光。
(其他的实施方式)
在上述方式中，以朝向基板11的相反一侧射出显示光的顶部发射型为例进行了说明，但本发明可以适用于朝向基板侧射出显示光的底部发射型。即，在底部发射型的情况下，在阴极层的下层侧形成半透过反射性的下层侧反射层，但若预先在阳极层和半透过反射性的下层侧反射层的层间形成绝缘保护层的话，则在蚀刻形成阳极层时，可以防止下层侧反射层劣化。
另外，为了使阳极层12的厚度在各像素100(R)、(G)、(B)中互不相同，在形成ITO膜时，也可以在3次成膜处理中ITO膜的厚度各不相同，但例如，如图3所示，采用以下结构：在像素100(R)中，使用第一次形成的ITO膜121、第二次形成的ITO膜122、第三次形成的ITO膜123的三层结构，在像素100(G)中，使用第二次形成的ITO膜122、第三次形成的ITO膜123的两层结构，在像素100(B)中，仅使用第三次形成的ITO膜123。
(对于显示装置的适用例)
使用了本发明的有机EL装置1，可以作为无源矩阵型显示装置或有源矩阵型显示装置来使用。这些显示装置中的有源矩阵型显示装置被构成为具有图4所示的电气结构。
图4是表示有源矩阵型的有机EL装置的电气结构的框图。在图中，在有机EL装置1中，构成：多根扫描线63、在与该扫描线63的延伸设置方向交叉的方向上延伸设置的多根数据线64、与这些数据线64并联的多根共通供电线65、与数据线64和扫描线63的交叉点对应的像素100(发光区域)，像素100以矩阵状配置在像素显示区域。相对于数据线64，构成有具备移位寄存器、电平移动器、视频线和模拟开关的数据线驱动电路51。相对于扫描线63，构成有具备移位寄存器以及电平移动器的扫描线驱动电路54。另外，在像素100的每一个中构成：通过扫描线63将扫描信号供给到栅电极的像素切换用薄膜晶体管6；保持通过该薄膜晶体管6而从数据线64供给的图像信号的保持电容33；将由该保持电容33保持的图像信号供给到栅电极43的电流控制用薄膜晶体管7；在通过薄膜晶体管7而与共通供电线65电连接时从共通供电线65流入驱动电流的有机EL元件10。另外，在有机EL装置1中，各像素100与红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)中的任一种对应。
(其他的实施方式)
在上述方式中，虽然作为发光元件使用了有机EL元件，但本发明也可以适用于使用了其他发光元件的发光装置。在任意的情况下，本发明的技术范围不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内，可以进行各种变更。
(向电子设备装载的例子)
使用了本发明的发光装置，在移动电话机、个人计算机或PDA等各式各样的电子设备中，可以作为显示装置使用。另外，使用了本发明的发光装置也可以作为数字复印机和打印机等的图像形成装置中的曝光用头来使用。
Claims (9)
1.一种发光装置，其在与基板上的红色、绿色、蓝色对应的多个像素的每一个中具备发光元件，所述发光元件通过层叠光透过性的阳极层、至少包括发光层的功能层以及阴极层而构成，其中，
在所述发光元件中形成光谐振器，所述光谐振器在所述阳极层的下层侧具有下层侧反射层，
所述多个像素中包括所述阳极层的厚度不同的像素，
在所述阳极层和所述下层侧反射层的层间，形成有用于覆盖该下层侧反射层的光透过性的绝缘保护层。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，
所述下层侧反射层具备全反射性，
由所述发光层产生的光从该发光层看，向与所述基板的相反一侧射出。
3.根据权利要求2所述的发光装置，其特征在于，
所述下层侧反射层由铝、铝合金、银以及银合金中的任一种构成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的发光装置，其特征在于，
通过按照在每个像素中使所述光谐振器的光学长度成为与红色光、绿色光、蓝色光的任一种对应的长度的方式，设定所述阳极层的厚度，从而规定所述像素的对应的颜色。
5.根据权利要求4所述的发光装置，其特征在于，
所述绝缘保护层的折射率比所述阳极层的折射率小。
6.根据权利要求4所述的发光装置，其特征在于，
所述绝缘保护层由硅氮化膜、硅氧化膜以及树脂中的任一种构成。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的发光装置，其特征在于，
在所述红色像素的光出射侧形成红色滤色器，在所述绿色像素的光出射侧形成绿色滤色器，对所述蓝色的像素配置有蓝色滤色器。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的发光装置，其特征在于，
所述发光元件是电致发光元件。
9.一种电子设备，其中，
具备权利要求1至7中任一项所规定的发光装置。
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