專(zhuān)利名稱(chēng)：場(chǎng)致發(fā)光顯示器和包括這種顯示器的電子裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及場(chǎng)致發(fā)光顯示器，它至少包括在襯底上形成的第一顯示像素和第二顯示像素，所述第一和第二顯示像素至少包括-淀積在所述襯底上或者橫跨所述襯底淀積的第一電極；-場(chǎng)致發(fā)光層；以及-第二反射電極，其中所述第一顯示像素和第二顯示像素由包括至少一個(gè)絕緣結(jié)構(gòu)的區(qū)域分隔開(kāi)。此外，本發(fā)明還涉及包括這種顯示器的電子裝置。
美國(guó)專(zhuān)利5,989,785公開(kāi)了一種場(chǎng)致發(fā)光器件，它包括形成在襯底上的顯示像素，所述襯底包括夾在兩個(gè)電極之間的發(fā)光區(qū)域。一個(gè)發(fā)光區(qū)域的光輸出可以受另一發(fā)光區(qū)域的光輸出的影響，即光串?dāng)_?？梢酝ㄟ^(guò)用介質(zhì)薄膜隔離發(fā)光區(qū)域來(lái)減少發(fā)光區(qū)域之間的光串?dāng)_。薄膜的折射率選擇為能將從發(fā)光區(qū)域入射的光全部反射回同一發(fā)光區(qū)域中。
但在許多實(shí)例中，在先有技術(shù)的場(chǎng)致發(fā)光顯示器中顯示像素之間的光串?dāng)_還是很明顯的。光串?dāng)_最終會(huì)導(dǎo)致場(chǎng)致發(fā)光顯示器上呈現(xiàn)重像，即，一些顯示像素看上去”接通”(”on”)而它們并未由顯示器控制裝置所激活。此外，試圖通過(guò)修改顯示像素的結(jié)構(gòu)來(lái)將串?dāng)_減至最小導(dǎo)致許多附加的制造步驟。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種場(chǎng)致發(fā)光顯示器，它顯著地降低了由從鄰近顯像素發(fā)出的光和/或來(lái)自顯示器外的環(huán)境光引起的顯示像素之間的光串?dāng)_。
此目的通過(guò)提供一種場(chǎng)致發(fā)光顯示器來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述顯示器的特征在于所述絕緣結(jié)構(gòu)適合于抑制由所述第二反射電極反射的所述第二顯示像素的光輸出，所述光線是從至少所述第一顯示像素和/或所述襯底入射的。
這種絕緣結(jié)構(gòu)抑制、減少或甚至消除了因第二反射電極的反射而引起的顯示像素之間的光串?dāng)_，從而減小了場(chǎng)致發(fā)光顯示器上出現(xiàn)重影的可能性。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，絕緣結(jié)構(gòu)包括所述第二顯示像素附近或沿著所述第二顯示像素的至少一個(gè)邊緣。這樣的邊緣可以例如通過(guò)將顯示像素容納在絕緣層中形成的孔中來(lái)形成。此實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于形成這樣的絕緣結(jié)構(gòu)不會(huì)導(dǎo)致場(chǎng)致發(fā)光顯示器的制造過(guò)程中附加的步驟。所述絕緣結(jié)構(gòu)可以呈現(xiàn)相對(duì)于所述各顯示像素中至少一個(gè)顯示像素的傾斜側(cè)壁，所述傾斜側(cè)壁具有相對(duì)于顯示像素的角度φ。仔細(xì)選擇所述傾斜側(cè)壁與襯底構(gòu)成的角度，可以隨所需的視角而定地有效地抑制各顯示像素之間的經(jīng)由第二電極的光串?dāng)_。在優(yōu)選實(shí)施例中，角度φ大于40°，因?yàn)樵诖饲闆r下，對(duì)于每個(gè)視角都可有效地抑制光串?dāng)_。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，絕緣結(jié)構(gòu)至少部分由折射率高的材料制成。絕緣結(jié)構(gòu)最好用TiO2或SnO2制成。用這種折射率較高的介質(zhì)絕緣層來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的介質(zhì)層不會(huì)導(dǎo)致這種場(chǎng)致發(fā)光器件的附加的制造步驟，同時(shí)可以抑制顯示像素之間的光串?dāng)_。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，所述絕緣結(jié)構(gòu)的傾斜側(cè)壁包括變粗糙的表面或彎曲表面。這種結(jié)構(gòu)可以很容易獲得，并可提供一種有效的方式來(lái)減少場(chǎng)致發(fā)光顯示器顯示像素之間的光串?dāng)_。
除了修改所述絕緣結(jié)構(gòu)的側(cè)壁的角度、材料或表面之外，也可以用吸光裝置來(lái)防止顯示像素之間的光串?dāng)_。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，絕緣結(jié)構(gòu)包括吸光顆粒。而且，可將吸光網(wǎng)格，例如黑色矩陣，淀積在絕緣層的傾斜側(cè)壁下方。同樣，可以部分去除第二電極并用吸光材料來(lái)代替。包括吸光材料的實(shí)施例制造簡(jiǎn)單并可以提供對(duì)場(chǎng)致發(fā)光顯示器的顯示像素之間的光串?dāng)_的有效的抑制。
US6,901,195公開(kāi)了一種場(chǎng)致發(fā)光顯示器，它包括用于降低場(chǎng)致發(fā)光顯示器各種器件之間的光串?dāng)_的反射器。與本發(fā)明的場(chǎng)致發(fā)光顯示器相比，這種場(chǎng)致發(fā)光顯示器的制造很復(fù)雜，需要附加的工藝步驟和組件。
應(yīng)當(dāng)指出，可以將本發(fā)明的上述實(shí)施例或上述實(shí)施例的一些方面組合起來(lái)。
以下將參閱附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作更詳細(xì)的說(shuō)明，附圖中

圖1是傳統(tǒng)的有源矩陣場(chǎng)致發(fā)光顯示器的截面圖。
圖2A-2G示出本發(fā)明的各種實(shí)施例。
圖3示出圖2A中所示的本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)例。
圖4A和4B示出對(duì)圖2A所示的本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行計(jì)算的結(jié)果。
圖1是傳統(tǒng)的有源矩陣場(chǎng)致發(fā)光顯示器的部分截面圖(未按比例)。有源矩陣顯示器包括承載第一電極2的襯底1；絕緣層3；有機(jī)發(fā)光層4；以及第二電極5。在此配置中，場(chǎng)致發(fā)光顯示器呈現(xiàn)排列成行和列的各顯示像素6、7。場(chǎng)致發(fā)光顯示器和/或顯示像素可以包括數(shù)個(gè)附加層、金屬層(例如用于形成電容器)、另外的絕緣層(例如用于形成交迭)以及半導(dǎo)體層(例如用于形成薄膜晶體管)。
襯底1最好用透明材料例如玻璃或塑料制成。襯底的厚度為例如700μm。透明襯底1至少在要容納顯示像素6、7的地方由第一電極2覆蓋。通過(guò)淀積過(guò)程，例如濺射，在襯底上形成第一電極2。第一電極2最好對(duì)于在發(fā)光層4中生成的光是透明的。通常，第一電極2由氧化銦錫(ITO)制成，但也可以使用不同的導(dǎo)電和透明材料，例如導(dǎo)電聚合物(聚苯胺(PANI)或poly-3，4-ethylenedioxythiophene(PEDOT)。制造場(chǎng)致發(fā)光顯示器時(shí)，將(介質(zhì))絕緣層3淀積在第一電極2上，隨后將要形成顯示像素6和7的位置上的絕緣層3去除。在此實(shí)例中，介質(zhì)絕緣層3由SiN制成，厚度為0.5μm。事實(shí)上，通過(guò)在絕緣層中形成呈現(xiàn)相對(duì)于顯示像素6和7的傾斜側(cè)壁8，9的孔洞，絕緣層3將顯示像素6和7分隔開(kāi)。顯示像素6、7的寬度例如為50μm，并且顯示像素由30μm距離的區(qū)域分隔開(kāi)，30μm距離中傾斜側(cè)壁8，9各占5μm。應(yīng)當(dāng)指出，假如可以建立與第一電極2的電接觸，那么，絕緣層3可以延伸到傾斜側(cè)壁8旁第一電極2的整個(gè)邊緣。在此情況下，絕緣層或結(jié)構(gòu)3的寬度就大于顯示像素6和7的區(qū)域分隔的寬度。第一電極2或絕緣層3由場(chǎng)致發(fā)光層4或包括場(chǎng)致發(fā)光材料(例如某些有機(jī)材料，像聚對(duì)苯撐亞乙烯(PPV)或其衍生物)的層覆蓋。場(chǎng)致發(fā)光層4可以利用真空淀積、化學(xué)汽相淀積或使用液體的技術(shù)(例如旋涂、浸涂或噴墨打印)等淀積。場(chǎng)致發(fā)光層4至少在要形成顯示像素6、7的位置上由第二電極5覆蓋。第二電極是金屬的并且是強(qiáng)反射的。
應(yīng)當(dāng)指出，雖然圖1是有源矩陣單色場(chǎng)致發(fā)光顯示器的截面圖，但是，本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)也同樣適用于無(wú)源矩陣場(chǎng)致發(fā)光顯示器、分段顯示器和彩色顯示器。在無(wú)源矩陣顯示器中，顯示像素通常由光致抗蝕劑層或結(jié)構(gòu)分隔。在下文中，將針對(duì)圖1所示的單色有源矩陣顯示器對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明。
在操作圖1所示的場(chǎng)致發(fā)光顯示器時(shí)，可以通過(guò)顯示器控制裝置(未示出)將電壓加到各顯示像素6、7上。如果沒(méi)有電壓加到電極2、5上，那么，發(fā)光層4中就不產(chǎn)生光，像素處于”off”(斷開(kāi))，如圖1中像素7的情況。如果電壓加到發(fā)光層4上，如圖1中像素6的情況，那么，層4中就產(chǎn)生光，即像素處于”on”(接通)。光離開(kāi)顯示像素6，穿過(guò)透明第一電極2和透明襯底1進(jìn)入大氣，產(chǎn)生用光線10表示的顯示像素6的直接圖像。
在顯示像素6產(chǎn)生的光是以朗伯方式發(fā)射的，即，光發(fā)射在各個(gè)方向上是同等分配的。所以有些光也橫穿襯底1，如用光線11表示的。這些光線11將在襯底-空氣界面產(chǎn)生內(nèi)部反射(TIR)，隨后傳輸(即串?dāng)_)到鄰近顯示像素7。如圖1所示，光線11’在起到這些光線11’的鏡面作用的第二反射電極5處被反射。然后由于第二反射電極5的傾斜，反射的光線11以光線11”的形式離開(kāi)顯示像素7，產(chǎn)生顯示像素7的圖像。第二反射電極5的傾斜是由容納顯示像素6、7的絕緣層3中孔的傾斜側(cè)壁8，9引起的。于是，雖然顯示像素7是”off”，但由于處于”on”的顯示像素產(chǎn)生的并在場(chǎng)致發(fā)光顯示器中反射的光串?dāng)_，就出現(xiàn)了所述像素的圖像。所述圖像在以下稱(chēng)為幻像。這種幻像也可以來(lái)源于來(lái)自場(chǎng)致發(fā)光顯示器外部的(即環(huán)境光)并被第二電極5反射的光。顯示像素6、7之間的光串?dāng)_產(chǎn)生隨視角而定的降低的對(duì)比度并可因混合了來(lái)自各種顏色(RGB)顯示像素的光而導(dǎo)致彩色顯示器變色。
圖2示出本發(fā)明的各種實(shí)施例，其中場(chǎng)致發(fā)光顯示器包括適合于抑制因光在第二電極5的反射而造成的顯示像素6、7之間的光串?dāng)_的絕緣結(jié)構(gòu)。應(yīng)當(dāng)指出，顯示像素不一定需要如圖1所示的那樣相互鄰近。光11’也可能或完全來(lái)自遠(yuǎn)處的顯示像素，即不鄰近的第二顯示像素7。
圖2A示出優(yōu)選的實(shí)施例，其中，絕緣層3的傾斜側(cè)壁8是根據(jù)由傾斜側(cè)壁8和襯底1的表面形成的角φ而適當(dāng)?shù)爻尚蔚摹Ｒ寻l(fā)現(xiàn)在下述實(shí)際情況下，大于40°的角φ基本上消除或減少了光線11’的來(lái)自第二電極5的不希望有的反射，這種反射會(huì)對(duì)所有視角產(chǎn)生來(lái)自顯示像素7的幻像。以下將對(duì)此實(shí)施例作更詳細(xì)的討論。
圖2B示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中絕緣層3具有足夠高的折射率。例如，TiO2(n＝2，5)或SnO2(n＝2)可以用作此介質(zhì)層。高折射率導(dǎo)致在襯底1和絕緣層3的界面處折射增加，從而有效地抑制了顯示像素6、7之間的光串?dāng)_。
圖2C示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中絕緣層3的傾斜側(cè)壁8的表面12已變粗糙。這種變粗糙用反應(yīng)離子刻蝕(RIE)法可容易獲得?；蛘撸梢酝ㄟ^(guò)淀積各種薄絕緣層，其平行于襯底1的寬度逐漸減小以獲得階梯形的絕緣層3來(lái)獲得粗糙表面12。這種途徑比之RIE的優(yōu)點(diǎn)在于可避免絕緣層3中的針孔。傾斜側(cè)壁8的粗糙表面12的作用在于來(lái)自襯底-空氣界面的全內(nèi)反射光線11’被散射而不是被第二電極5反射，結(jié)果用于顯示像素7的幻像的光量11’顯著減少。
圖2D示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中將絕緣層3的側(cè)壁8的表面13適當(dāng)彎曲，凹出，以便防止對(duì)顯示像素7的光串?dāng)_。可以通過(guò)對(duì)絕緣層3的各向同性蝕刻來(lái)獲得側(cè)壁13的曲率。
在圖2A到2D中，通過(guò)調(diào)節(jié)絕緣層3的(一部分)的形狀和材料來(lái)實(shí)現(xiàn)所述絕緣結(jié)構(gòu)。這些調(diào)節(jié)在場(chǎng)致發(fā)光顯示器的制造過(guò)程中很容易實(shí)現(xiàn)，因?yàn)椴恍枰騼H需要很少的附加工藝步驟。這些絕緣結(jié)構(gòu)對(duì)抑制因來(lái)自其它顯示像素6的光或環(huán)境光而出現(xiàn)顯示像素7的幻像提供了有效的途徑?？梢允癸@示像素6、7的對(duì)比度達(dá)到最佳并且消除了彩色顯示器中的變色。
有效消除各顯示像素之間的串?dāng)_或環(huán)境光效應(yīng)的第二有效途徑涉及使用吸光材料。這種方法的各種實(shí)施例示于圖2E-2G。
圖2E示出的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中絕緣層3包括吸光顆粒，例如碳顆粒。吸光顆?？捎行Х乐勾?dāng)_，因?yàn)槿珒?nèi)反射光線11’在第二電極5反射之前或之后被顆粒吸收，結(jié)果基本上沒(méi)有光線11’離開(kāi)絕緣層3。
圖2F示出本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中將吸收網(wǎng)格14，即黑色矩陣，加到絕緣層3的傾斜側(cè)壁8的下方。黑色矩陣14阻止全內(nèi)反射光線11’以光線11″的形式進(jìn)入或離開(kāi)絕緣層3，所以顯示像素6、7之間的串?dāng)_被抑制或最理想地被消除。
最后，圖2G示出本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中在絕緣層3的傾斜側(cè)壁上方，第二反射電極5部分地被去除。應(yīng)當(dāng)指出，向顯示像素6、7加電壓仍是可能的。最好，用吸收材料15覆蓋絕緣層的裸露部分。在此實(shí)施例中，第二電極5起鏡面作用的效應(yīng)顯著降低，因此減少了顯示像素6、7之間的串?dāng)_。
圖3示出三種情況A-C，參閱圖2A，其中，改變絕緣層3的傾斜側(cè)壁8的角度φ。θ2是在襯底1和絕緣層3的界面處全內(nèi)反射光線11’的折射角；角θ5是指相對(duì)于襯底1法線的視角。在A中，示出0＜φ＜θ2/2的情況且θ5＞0；在B中，示出θ2/2＜φ＜θ2的情況且θ5＜0；在C中，示出φ＞θ2的情況，此時(shí)沒(méi)有光輸出。
由于對(duì)于襯底-空氣界面處的全內(nèi)反射必需保持θ1lim＜θ1＜90°和θ4lim＜θ4＜90°，所以使用斯涅耳(Snell)定律得到，為防止各顯示像素6、7之間的光串?dāng)_，絕緣層3傾斜側(cè)壁的最小角度φ的表達(dá)式φ＞φl(shuí)im＝(θ2max+θ2min)/2。θ2mix和θ2min是在襯底1和絕緣層3的界面處分別對(duì)應(yīng)于光線11的最大和最小入射角θ1的最大和最小折射角。取n＝1作為空氣的折射率，由玻璃和SiO2構(gòu)成的襯底1的折射率為n＝1.5，絕緣層3的折射率為n＝2，得出傾斜側(cè)壁8的最小角度φl(shuí)im大約為39°。
對(duì)圖2A的實(shí)施例作進(jìn)一步的分析得出圖4A和4B所示的曲線圖。圖4A示出在某一特定視角θ5顯示器上會(huì)出現(xiàn)幻像的角度φ的范圍R。絕緣層3傾斜側(cè)壁的角度φ大于40°就足以避免在第二電極上不希望有的反射，這樣在任何視角都沒(méi)有幻像產(chǎn)生。圖4B示出此結(jié)果的另一種表示，其中曲線圖(A)、(B)和(C)對(duì)應(yīng)于圖3中的A-C。
為了說(shuō)明本發(fā)明，以上已就顯示器和包括這種顯示器的電子裝置的優(yōu)選實(shí)施例作了說(shuō)明。對(duì)于本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，顯然，可以設(shè)想本發(fā)明的其它可供選擇的和等效的實(shí)施例并將其付之實(shí)施而不會(huì)偏離本發(fā)明的真實(shí)精神，本發(fā)明的范圍僅受權(quán)利要求書(shū)的限制。
權(quán)利要求
1.一種場(chǎng)致發(fā)光顯示器，它至少包括在襯底1上形成的第一顯示像素(6)和第二顯示像素(7)，所述第一和第二顯示像素至少包括-淀積在所述襯底(1)上或橫跨所述襯底(1)淀積的第一電極(2)；-場(chǎng)致發(fā)光層(4)；以及-第二反射電極(5)，其中所述第一顯示像素(6)和所述第二顯示像素(7)由包括至少一個(gè)絕緣結(jié)構(gòu)(3)的區(qū)域分隔開(kāi)，其特征在于所述絕緣結(jié)構(gòu)(3)適合于抑制所述第二顯示像素(7)的在所述第二反射電極(5)反射的光輸出(11”)，光(11”)源自從至少所述第一顯示像素(6)和/或所述襯底(1)入射的光(11’)。
2.如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)致發(fā)光顯示器，其中所述絕緣結(jié)構(gòu)(3)包括所述第二顯示像素(7)附近或沿著所述第二顯示像素(7)的至少一個(gè)邊緣。
3.如權(quán)利要求2所述的場(chǎng)致發(fā)光顯示器，其中所述邊緣包括至少一個(gè)傾斜側(cè)壁(8)，所述傾斜側(cè)壁(8)相對(duì)于所述第二顯示像素(7)的角度為φ。
4.如權(quán)利要求3所述的場(chǎng)致發(fā)光顯示器，其中所述角度φ大于(θ2max+θ2min)/2，其中θ2max和θ2min分別是所述襯底(1)和所述絕緣結(jié)構(gòu)(3)的界面處的最大和最小折射角。
5.如權(quán)利要求3或4所述的場(chǎng)致發(fā)光顯示器，其中視按照?qǐng)D4A的所需的視角θ5而定地選擇所述角度φ。
6.如權(quán)利要求3、4或5所述的場(chǎng)致發(fā)光顯示器，其中所述角度φ大于40°。
7.如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)致發(fā)光顯示器，其中所述絕緣結(jié)構(gòu)(3)由折射率等于或大于2.0的材料制成。
8.如權(quán)利要求7所述的場(chǎng)致發(fā)光顯示器，其中所述絕緣結(jié)構(gòu)(3)包括TiO2或SnO2。
9.如權(quán)利要求3所述的場(chǎng)致發(fā)光顯示器，其中所述絕緣結(jié)構(gòu)(3)包括所述傾斜側(cè)壁(8)的變粗糙的表面(12)。
10.如權(quán)利要求3所述的場(chǎng)致發(fā)光顯示器，其中所述絕緣結(jié)構(gòu)(3)包括彎曲的側(cè)壁(13)。
11.如權(quán)利要求1或2所述的場(chǎng)致發(fā)光顯示器，其中所述絕緣結(jié)構(gòu)(3)包括吸光顆粒。
12.如權(quán)利要求3所述的場(chǎng)致發(fā)光顯示器，其中所述絕緣結(jié)構(gòu)(3)包括適當(dāng)?shù)矸e在所述傾斜側(cè)壁(8)下方的吸光網(wǎng)格(14)。
13.如權(quán)利要求1或2所述的場(chǎng)致發(fā)光顯示器，其中所述絕緣結(jié)構(gòu)(3)包括局部地取代所述第二反射電極(5)的吸光材料(15)。
14.如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)致發(fā)光顯示器，其中按照上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的組合適配所述絕緣結(jié)構(gòu)(3)。
15.一種包括上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的場(chǎng)致發(fā)光顯示器的電子裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種場(chǎng)致發(fā)光顯示器，它包括在襯底上形成的第一顯示像素和第二顯示像素。所述顯示像素包括淀積在襯底上的第一電極；場(chǎng)致發(fā)光層；以及第二反射電極。第一和第二顯示像素由包括至少一個(gè)絕緣結(jié)構(gòu)的區(qū)域分隔開(kāi)。絕緣結(jié)構(gòu)適合于抑制第二顯示像素的在第二反射電極反射的光輸出，所述光輸出源自從至少第一顯示像素和/或襯底入射的光。絕緣結(jié)構(gòu)減少了第一和第二顯示像素之間的光串?dāng)_并可很容易地結(jié)合到場(chǎng)致發(fā)光顯示器的制造過(guò)程中。
文檔編號(hào)H01L51/52GK1671817SQ03817534
公開(kāi)日2005年9月21日 申請(qǐng)日期2003年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月23日
發(fā)明者A·吉拉爾多, M·T·約翰遜 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司