專利名稱：改進(jìn)了光耦合輸出的電致發(fā)光顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電致發(fā)光顯示器，它包含共同的基質(zhì)和配置在該基質(zhì)上的電致發(fā)光器件陣列。此外，本發(fā)明涉及一種電致發(fā)光器件。
認(rèn)識(shí)有機(jī)發(fā)光二極管(“OLED”)已有大約20年了。所有的OLED均是按照同樣的原理工作的。在二個(gè)電極之間夾著一層或更多層半導(dǎo)體有機(jī)材料。將電壓施加在該器件上，從而將帶負(fù)電荷的電子從陰極往有機(jī)材料上移動(dòng)。正電荷，通常稱謂空穴，則從陽極往有機(jī)材料上移動(dòng)。這些正，負(fù)電荷在中間層(亦即半導(dǎo)體有機(jī)材料)上相遇，并結(jié)合，從而產(chǎn)生光子。發(fā)射的光的波長——因而其顏色——取決于會(huì)在其中產(chǎn)生光子的有機(jī)材料的電子特性。這種有機(jī)材料可以包含有機(jī)電致發(fā)光聚合物或低電致發(fā)光分子。包含有機(jī)電致發(fā)光聚合物的OLED也稱謂高分子發(fā)光二極管(聚LED或PLED)。包含低電致發(fā)光分子的OLED又稱謂低分子有機(jī)發(fā)光二極管(SMOLED)。
有機(jī)發(fā)光器件通常是形成在基質(zhì)例如玻璃上的一種層壓制件。電致發(fā)光層以及相鄰的半導(dǎo)體層被夾在陰極和陽極之間。這半導(dǎo)體層可以是空穴——注入層和電子——注入層。在“飛利浦公司科學(xué)研究期刊1998，51，467”中講述了一種典型的疊層塊。
在典型的電致發(fā)光顯示器中，眾多的電致發(fā)光器件形成在單一的基質(zhì)上并按正方格型式對其進(jìn)行分組排列。各個(gè)電致發(fā)光器件可以按無源模式或有源模式進(jìn)行編址。在無源矩陣電致發(fā)光顯示器中，形成縱向方格的一些電致發(fā)光器件可以共有一個(gè)共同的陰極，而形成橫向方格的一些電致發(fā)光器件可以共有一個(gè)共同的陽極。在一給定組中的各個(gè)電致發(fā)光器件，當(dāng)它們的陰極和陽極同時(shí)被激活時(shí)便發(fā)射光線。在有源矩陣電致發(fā)光顯示器中，各個(gè)電致發(fā)光器件包含各自的陽極和/或陰極極片并被分別編址。
在全色電致發(fā)光顯示器中，每個(gè)電致發(fā)光器件形成顯示器的子像素。相鄰的發(fā)射綠色，紅色和藍(lán)色光的三個(gè)子像素形成了電致發(fā)光顯示器的像素。獲得全色電致發(fā)光顯示器的一些已知方法包括，例如，一種能使發(fā)射的藍(lán)色光改變顏色的方法。在上述電致發(fā)光顯示器中，在所有的電致發(fā)光器件的電致發(fā)光層中只使用了發(fā)射藍(lán)色光的材料。對于藍(lán)色子像素，光線通過電致發(fā)光器件后沒有改變，而對于紅色或綠色子像素，利用一種有效彩色轉(zhuǎn)換材料，例如熒光材料，藍(lán)色光便分別變換成紅色或綠色光。
無源矩陣電致發(fā)光顯示器通常使所產(chǎn)生的可見光透過透光基質(zhì)，而有源矩陣電致發(fā)光顯示器使光線透過透光陰極。
基于效率的考慮，只有金屬是合適的陰極材料。為了獲得足夠高的導(dǎo)電性，這金屬層必須具有10～30nm的層厚，以便在有源矩陣電致發(fā)光顯示器中對所產(chǎn)生的可見光具有低的透光度。
本發(fā)明的一個(gè)目的是要提供一種電致發(fā)光顯示器，它包含改進(jìn)了透過透光陰極的光耦合輸出的電致發(fā)光器件陣列。
這一目的通過包含共同基質(zhì)和配置在該基質(zhì)上的電致發(fā)光器件陣列的電致發(fā)光顯示器而得以實(shí)現(xiàn)，其中每個(gè)所述的電致發(fā)光器件包含夾在第一和第二電極之間的電致發(fā)光層，能使由電致發(fā)光層發(fā)射的光轉(zhuǎn)換成具有較長波長的光的彩色轉(zhuǎn)換材料和由2n+1層透光電介質(zhì)層形成的疊層塊，其中n＝0，1，2，3，......，所述透光電介質(zhì)層具有高折射率n＞1.7或具有低折射率n≤1.7，具有高折射率n的所述透光電介質(zhì)層與具有低折射率n的所述透光電介質(zhì)層以交錯(cuò)方式排列，由2n+1層透光電介質(zhì)層形成的所述疊層塊是這樣排列的，與電極之一鄰接，且鄰接著所述電極的是一層具有高折射率n的透光電介質(zhì)層。
因?yàn)猷徑拥诙姌O的電介質(zhì)層具有高折射率n，所以在電致發(fā)光層中產(chǎn)生的可見光在這金屬制的第二電極上的反射被減弱了，而更多的光線則穿過這第二電極。借助于由透光電介質(zhì)層形成的疊層塊，可制得布拉格狀濾光片。借助于這濾光片可以調(diào)整電致發(fā)光器件的透射性能。尤其是光的透射或光的反射能用波長選擇方法加以調(diào)整。
權(quán)利要求2和3的優(yōu)選透光材料表明對可見光有高的透光度。
由包含權(quán)利要求4的透光電介質(zhì)材料構(gòu)成的透光電介質(zhì)層形成的疊層塊起著濾光片作用?？蓪⑺O(shè)計(jì)成對藍(lán)色光具有高的透光度和對紅色光和綠色光具有高的反射率，并從而增強(qiáng)了將來自彩色轉(zhuǎn)換材料的光轉(zhuǎn)變成前向發(fā)射。
權(quán)利要求5的優(yōu)選實(shí)施方案允許制造包含大型寬屏幕的電致發(fā)光顯示器。
在權(quán)利要求6的優(yōu)選實(shí)施方案的情況下，彩色轉(zhuǎn)換材料被放置得與電致發(fā)光層靠得非常近，但又不與其處于電接觸狀態(tài)。這種接近度使得光學(xué)交叉干擾很小。電致發(fā)光層發(fā)射半球形光線(弗雷爾分布)。由于彩色轉(zhuǎn)換材料放置得靠近發(fā)射極，所以位于這半球的外邊緣處的更多的光線仍被彩色轉(zhuǎn)換材料吸收，而不會(huì)到達(dá)相鄰的子像素組件。
權(quán)利要求7中已申請專利的材料有效地使藍(lán)色光轉(zhuǎn)變成具有較長波長的光，例如紅色光，綠色光，橙黃色光或黃色光。
本發(fā)明還涉及一種電致發(fā)光器件，這種電致發(fā)光器件包含夾在第一和第二電極之間的電致發(fā)光層，能將由電致發(fā)光層發(fā)射的光轉(zhuǎn)換成具有較長波長的彩色轉(zhuǎn)換材料，和由2n+1層透光電介質(zhì)層形成的疊層塊，其中n＝0，1，2，3，......，所述透光電介質(zhì)層具有高折射率n＞1.7或具有低折射率n≤1.7，具有高折射率n的所述透光電介質(zhì)層與具有低折射率n的所述透光電介質(zhì)層以交錯(cuò)方式排列，由2n+1層透光電介質(zhì)層形成的所述疊層塊是這樣排列的，與電極之一鄰接，且鄰接著所述電極的是一層具有高折射率n的透光電介質(zhì)層。
為進(jìn)一步理解本發(fā)明而提供的附圖用來闡明本發(fā)明的一些實(shí)施方案并和本講述內(nèi)容一起用來解釋本發(fā)明的原理。
在這些附圖中

圖1闡明了在按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案形成的全色電致發(fā)光顯示器中一些子像素的側(cè)向剖視圖。
圖2闡明了在按照本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方案形成的全色電致發(fā)光顯示器中一些子像素的側(cè)向剖視圖。
圖1闡明了在按照本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案形成的全色電致發(fā)光顯示器中一些子像素的側(cè)向剖視圖。這全色電致發(fā)光顯示器包括基質(zhì)1。因?yàn)檫@電致發(fā)光顯示器是一種向上發(fā)射器件，所以，基質(zhì)1優(yōu)選采用不透光的材料。最優(yōu)選的不透光基質(zhì)1包含硅。具有像素化(Pixelated)電極的有源矩陣尋址系統(tǒng)在不透光基質(zhì)1上形成。有源矩陣尋址系統(tǒng)的像素化電極形成電致發(fā)光器件的第一電極2。電致發(fā)光層3形成在基質(zhì)1和第一電極2上。電致發(fā)光層3優(yōu)選發(fā)射藍(lán)色光。第二透光電極4在電致發(fā)光層3上形成。由2n+1層，其中n＝0，1，2，3，......∞的透光電介質(zhì)層形成的疊層塊5，在第二電極4的上端形成。透光電介質(zhì)層具有交錯(cuò)折射率。第一組透光電介質(zhì)層9具有高的折射率n＞1.7和第二組透光電介質(zhì)層10具有低的折射率n≤1.7。與第二電極4相鄰的電介質(zhì)層具有的折射率n＞1.7。第一組透光電介質(zhì)層9可以由選自TiO2，ZnS和SnO2的材料組成。第二組透光電介質(zhì)層10可以由選自SiO2，MgF2和硅鋁酸鹽的材料組成。
封頂層6形成在由透光電介質(zhì)層構(gòu)成的疊層塊5的上端，它是透光的和防潮的和/或是有機(jī)溶劑。封頂層6可以由高分子材料組成，例如聚甲基丙烯酸甲酯，聚苯乙烯，硅氧烷，環(huán)氧樹脂或聚四氟乙烯。此外，封頂層6可以由SiO2溶膠-凝膠層組成。將能使藍(lán)色光轉(zhuǎn)變成綠色或紅色光的彩色轉(zhuǎn)換材料7，按像素圖案埋置在封頂層6中。這像素圖案與基質(zhì)1中的第一電極2的像素圖案對準(zhǔn)。在發(fā)射藍(lán)色光的子像素中，封頂層6不含有彩色轉(zhuǎn)換材料7，它僅由高分子材料或SiO2組成。
為了使彩色混雜降至最低，可優(yōu)選電致發(fā)光顯示器包含一排平行壁8，以便橫向地將每個(gè)子像素單元隔開。這平行壁8可以由玻璃組成?？梢詢?yōu)選采用石墨顆粒對平行壁8進(jìn)行染色。
圖2表明另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，在該方案中，彩色轉(zhuǎn)換材料7以像素化方式配置在封頂層6上。此外，發(fā)射藍(lán)色光的子像素不包含彩色轉(zhuǎn)換材料7。在本優(yōu)選實(shí)施方案中，一些子像素共用共同的第二電極4。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，在發(fā)射紅色光的子像素或發(fā)射綠色光的子像素中，彩色轉(zhuǎn)換材料7的陶瓷半透明層形成封頂層6。發(fā)射藍(lán)色光的子像素包含作為封頂層6的玻璃板。通常，有可能的是電致發(fā)光顯示器不僅包含紅色，綠色和藍(lán)色子像素，而且包含黃色或橙黃色子像素。
彩色轉(zhuǎn)換材料7表明對波長350～500nm有強(qiáng)的吸收作用，和發(fā)射520～550nm的綠色光或發(fā)射600～650nm的紅色光。此外，這彩色轉(zhuǎn)換材料7具有高(＞90％)的螢光量子效率。適用的彩色轉(zhuǎn)換材料7可以包含無機(jī)發(fā)光材料。無機(jī)發(fā)光材料主要適用于高光通量和/或較高溫度的場合。適用的彩色轉(zhuǎn)換材料7也可以包含有機(jī)熒光材料。有機(jī)熒光材料主要適用于低光通量和低環(huán)境溫度的場合。此外，量子點(diǎn)，如CdS，CdSe或InP可以應(yīng)用。量子點(diǎn)的發(fā)射光譜可通過它們的尺寸加以控制和調(diào)整。表1列舉了用于藍(lán)色光降頻變換的適用的彩色轉(zhuǎn)換材料7。
表1適用于藍(lán)色光降頻變換的彩色轉(zhuǎn)換材料
利用墨水噴射印刷術(shù)，可以將彩色轉(zhuǎn)換材料7印刷到圖2的電致發(fā)光顯示器中的封頂層6上。這方法主要適用于有機(jī)熒光材料和無機(jī)發(fā)光材料，只要后者的晶粒尺寸足夠小就行。氣相沉積法對有些無機(jī)發(fā)光材料也適用。通常，利用微模版噴刷是所有材料均可選用的一種方法。
在彩色轉(zhuǎn)換材料7被埋置在封頂層6中的情況下，用于封頂層6的材料的單體前體與彩色轉(zhuǎn)換材料7相混合。在相混合之后，所得到的混合物通過熱引發(fā)或光化引發(fā)使其聚合。
圖3表示由透光層形成的疊層塊5的放大視圖。如前所述，第一組透光電介質(zhì)層形成的疊層9與第二組透光電介質(zhì)層形成的疊層10交錯(cuò)排列。
圖4表示15nm厚的銀層的透射曲線，在這銀層上覆蓋著由ZnS和MgF2以交錯(cuò)方式形成的共19層的疊層塊5。這個(gè)由透光電介質(zhì)層形成的疊層塊5表明，在可見光譜的藍(lán)色段具有高的透光度，而對可見光的綠色和紅色段具有高的反射率。這一測定增強(qiáng)了將來自彩色轉(zhuǎn)換材料的光變成正向發(fā)射。借助于由透光電介質(zhì)層形成的疊層塊5，紅色和綠色光立即被反射，以致它不會(huì)再進(jìn)入器件中。相反，激發(fā)的藍(lán)色光能幾乎毫無損失地穿過由透光電介質(zhì)層形成的疊層塊5。
權(quán)利要求
1.一種電致發(fā)光顯示器，它包含共同基質(zhì)和配置在該基質(zhì)上的電致發(fā)光器件陣列，其中每個(gè)所述的電致發(fā)光器件包含夾在第一和第二電極之間的電致發(fā)光層，能使由電致發(fā)光層發(fā)射的光轉(zhuǎn)換成具有較長波長的光的彩色轉(zhuǎn)換材料和由2n+1層透光電介質(zhì)層形成的疊層塊，其中n＝0，1，2，3，……，所述透光電介質(zhì)層具有高折射率n＞1.7或具有低折射率n≤1.7，具有高折射率n的所述透光電介質(zhì)層與具有低折射率n的所述透光電介質(zhì)層以交錯(cuò)方式排列，由2n+1層透光電介質(zhì)層形成的所述疊層塊的排列是與電極之一鄰接，且鄰接著所述電極的是一層具有高折射率n的透光電介質(zhì)層。
2.權(quán)利要求1的電致發(fā)光顯示器，其中具有折射率n＞1.7的所述透光電介質(zhì)層選自TiO2、ZnS和SnO2。
3.權(quán)利要求1的電致發(fā)光顯示器，其中具有折射率n≤1.7的所述透光電介質(zhì)層選自SiO2、MgF2和硅鋁酸鹽。
4.權(quán)利要求1的電致發(fā)光顯示器，其中具有高折射率n的所述透光電介質(zhì)層是ZnS，具有低折射率n的所述透光電介質(zhì)層是MgF2。
5.權(quán)利要求1的電致發(fā)光顯示器，其中所述的電致發(fā)光器件是具有像素化第一電極的有源矩陣器件。
6.權(quán)利要求1的電致發(fā)光顯示器，其中封頂層放置得與第二電極相鄰，其中彩色轉(zhuǎn)換材料被埋置或放置在封頂層的上端。
7.權(quán)利要求1～6中任一項(xiàng)的電致發(fā)光顯示器，其中彩色轉(zhuǎn)換材料選自(Ba，Sr)2SiO4:Eu，SrGa2S4:Eu，CaS:Ce，Ba2ZnS3:Ce，K，路瑪近黃ED206，(Sr，Ca)2SiO4:Eu，(Y，Gd)3(Al，Ga)5O12:Ce，Y3Al5O12:Ce，路瑪近F橙黃240，SrGa2S4:Pb，Sr2Si5N8:Eu，SrS:Eu，路瑪近F紅300，Ba2Si5N8:Eu，Ca2Si5N8:Eu，CaSiN2:Eu，和CaS:Eu。
8.一種電致發(fā)光器件，它包含夾在第一和第二電極之間的電致發(fā)光層，能使由電致發(fā)光層發(fā)射的光轉(zhuǎn)換成具有較長波長的光的彩色轉(zhuǎn)換材料和由2n+1層透光電介質(zhì)層形成的疊層塊，其中n＝0，1，2，3，……，所述透光電介質(zhì)層具有高折射率n＞1.7或具有低折射率n≤1.7，具有高折射率n的所述透光電介質(zhì)層與具有低折射率n的所述透光電介質(zhì)層以交錯(cuò)方式排列，由2n+1層透光電介質(zhì)層形成的所述疊層塊排列是與電極之一鄰接，且鄰接著所述電極的是一層具有高折射率n的透光電介質(zhì)層。
全文摘要
公開了一種全色電致發(fā)光顯示器，該顯示器包括共同基質(zhì)和配置在該基質(zhì)上的電致發(fā)光器件陣列，其中每個(gè)所述電致發(fā)光器件包含夾在第一和第二電極之間的電致發(fā)光層，能使由電致發(fā)光層發(fā)射的光轉(zhuǎn)換成具有較長波長的光的彩色轉(zhuǎn)換材料和由2n+1層透光電介質(zhì)層形成的疊層塊，其中n＝0，1，2，3，......，和所述透光電介質(zhì)層表明具有交錯(cuò)折射率n。這種電致發(fā)光顯示器表明具有改進(jìn)了的光耦合輸出。
文檔編號(hào)H01L33/00GK1685770SQ03823449
公開日2005年10月19日 申請日期2003年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月1日
發(fā)明者H·F·博爾納, T·于斯特爾 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司