專利名稱：場致發光顯示器和包括這種顯示器的電子裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及場致發光顯示器，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；-場致發光層；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絕緣結構的區域分隔開。此外，本發明還涉及包括這種顯示器的電子裝置。
美國專利5,989,785公開了一種場致發光器件，它包括形成在襯底上的顯示像素，所述襯底包括夾在兩個電極之間的發光區域。一個發光區域的光輸出可以受另一發光區域的光輸出的影響，即光串擾。可以通過用介質薄膜隔離發光區域來減少發光區域之間的光串擾。薄膜的折射率選擇為能將從發光區域入射的光全部反射回同一發光區域中。
但在許多實例中，在先有技術的場致發光顯示器中顯示像素之間的光串擾還是很明顯的。光串擾最終會導致場致發光顯示器上呈現重像，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，試圖通過修改顯示像素的結構來將串擾減至最小導致許多附加的制造步驟。
本發明的一個目的是提供一種場致發光顯示器，它顯著地降低了由從鄰近顯像素發出的光和/或來自顯示器外的環境光引起的顯示像素之間的光串擾。
此目的通過提供一種場致發光顯示器來實現，所述顯示器的特征在于所述絕緣結構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。
這種絕緣結構抑制、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擾，從而減小了場致發光顯示器上出現重影的可能性。
在本發明的優選實施例中，絕緣結構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邊緣。這樣的邊緣可以例如通過將顯示像素容納在絕緣層中形成的孔中來形成。此實施例的優點在于形成這樣的絕緣結構不會導致場致發光顯示器的制造過程中附加的步驟。所述絕緣結構可以呈現相對于所述各顯示像素中至少一個顯示像素的傾斜側壁，所述傾斜側壁具有相對于顯示像素的角度φ。仔細選擇所述傾斜側壁與襯底構成的角度，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由第二電極的光串擾。在優選實施例中，角度φ大于40°，因為在此情況下，對于每個視角都可有效地抑制光串擾。
在本發明的優選實施例中，絕緣結構至少部分由折射率高的材料制成。絕緣結構最好用TiO2或SnO2制成。用這種折射率較高的介質絕緣層來代替傳統的介質層不會導致這種場致發光器件的附加的制造步驟，同時可以抑制顯示像素之間的光串擾。
在本發明的優選實施例中，所述絕緣結構的傾斜側壁包括變粗糙的表面或彎曲表面。這種結構可以很容易獲得，并可提供一種有效的方式來減少場致發光顯示器顯示像素之間的光串擾。
除了修改所述絕緣結構的側壁的角度、材料或表面之外，也可以用吸光裝置來防止顯示像素之間的光串擾。在本發明的優選實施例中，絕緣結構包括吸光顆粒。而且，可將吸光網格，例如黑色矩陣，淀積在絕緣層的傾斜側壁下方。同樣，可以部分去除第二電極并用吸光材料來代替。包括吸光材料的實施例制造簡單并可以提供對場致發光顯示器的顯示像素之間的光串擾的有效的抑制。
US6,901,195公開了一種場致發光顯示器，它包括用于降低場致發光顯示器各種器件之間的光串擾的反射器。與本發明的場致發光顯示器相比，這種場致發光顯示器的制造很復雜，需要附加的工藝步驟和組件。
應當指出，可以將本發明的上述實施例或上述實施例的一些方面組合起來。
以下將參閱附圖對本發明的實施例作更詳細的說明，附圖中
圖1是傳統的有源矩陣場致發光顯示器的截面圖。
圖2A-2G示出本發明的各種實施例。
圖3示出圖2A中所示的本發明實施例的實例。
圖4A和4B示出對圖2A所示的本發明實施例進行計算的結果。
圖1是傳統的有源矩陣場致發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；有機發光層4；以及第二電極5。在此配置中，場致發光顯示器呈現排列成行和列的各顯示像素6、7。場致發光顯示器和/或顯示像素可以包括數個附加層、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。通過淀積過程，例如濺射，在襯底上形成第一電極2。第一電極2最好對于在發光層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電和透明材料，例如導電聚合物(聚苯胺(PANI)或poly-3，4-ethylenedioxythiophene(PEDOT)。制造場致發光顯示器時，將(介質)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。在此實例中，介質絕緣層3由SiN制成，厚度為0.5μm。事實上，通過在絕緣層中形成呈現相對于顯示像素6和7的傾斜側壁8，9的孔洞，絕緣層3將顯示像素6和7分隔開。顯示像素6、7的寬度例如為50μm，并且顯示像素由30μm距離的區域分隔開，30μm距離中傾斜側壁8，9各占5μm。應當指出，假如可以建立與第一電極2的電接觸，那么，絕緣層3可以延伸到傾斜側壁8旁第一電極2的整個邊緣。在此情況下，絕緣層或結構3的寬度就大于顯示像素6和7的區域分隔的寬度。第一電極2或絕緣層3由場致發光層4或包括場致發光材料(例如某些有機材料，像聚對苯撐亞乙烯(PPV)或其衍生物)的層覆蓋。場致發光層4可以利用真空淀積、化學汽相淀積或使用液體的技術(例如旋涂、浸涂或噴墨打印)等淀積。場致發光層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反射的。
應當指出，雖然圖1是有源矩陣單色場致發光顯示器的截面圖，但是，本發明及其優點也同樣適用于無源矩陣場致發光顯示器、分段顯示器和彩色顯示器。在無源矩陣顯示器中，顯示像素通常由光致抗蝕劑層或結構分隔。在下文中，將針對圖1所示的單色有源矩陣顯示器對本發明的實施例作詳細說明。
在操作圖1所示的場致發光顯示器時，可以通過顯示器控制裝置(未示出)將電壓加到各顯示像素6、7上。如果沒有電壓加到電極2、5上，那么，發光層4中就不產生光，像素處于”off”(斷開)，如圖1中像素7的情況。如果電壓加到發光層4上，如圖1中像素6的情況，那么，層4中就產生光，即像素處于”on”(接通)。光離開顯示像素6，穿過透明第一電極2和透明襯底1進入大氣，產生用光線10表示的顯示像素6的直接圖像。
在顯示像素6產生的光是以朗伯方式發射的，即，光發射在各個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-空氣界面產生內部反射(TIR)，隨后傳輸(即串擾)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”的形式離開顯示像素7，產生顯示像素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”的顯示像素產生的并在場致發光顯示器中反射的光串擾，就出現了所述像素的圖像。所述圖像在以下稱為幻像。這種幻像也可以來源于來自場致發光顯示器外部的(即環境光)并被第二電極5反射的光。顯示像素6、7之間的光串擾產生隨視角而定的降低的對比度并可因混合了來自各種顏色(RGB)顯示像素的光而導致彩色顯示器變色。
圖2示出本發明的各種實施例，其中場致發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之間的光串擾的絕緣結構。應當指出，顯示像素不一定需要如圖1所示的那樣相互鄰近。光11’也可能或完全來自遠處的顯示像素，即不鄰近的第二顯示像素7。
圖2A示出優選的實施例，其中，絕緣層3的傾斜側壁8是根據由傾斜側壁8和襯底1的表面形成的角φ而適當地成形的。已發現在下述實際情況下，大于40°的角φ基本上消除或減少了光線11’的來自第二電極5的不希望有的反射，這種反射會對所有視角產生來自顯示像素7的幻像。以下將對此實施例作更詳細的討論。
圖2B示出本發明的一個實施例，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)可以用作此介質層。高折射率導致在襯底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之間的光串擾。
圖2C示出本發明的一個實施例，其中絕緣層3的傾斜側壁8的表面12已變粗糙。這種變粗糙用反應離子刻蝕(RIE)法可容易獲得。或者，可以通過淀積各種薄絕緣層，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來獲得粗糙表面12。這種途徑比之RIE的優點在于可避免絕緣層3中的針孔。傾斜側壁8的粗糙表面12的作用在于來自襯底-空氣界面的全內反射光線11’被散射而不是被第二電極5反射，結果用于顯示像素7的幻像的光量11’顯著減少。
圖2D示出本發明的一個實施例，其中將絕緣層3的側壁8的表面13適當彎曲，凹出，以便防止對顯示像素7的光串擾。可以通過對絕緣層3的各向同性蝕刻來獲得側壁13的曲率。
在圖2A到2D中，通過調節絕緣層3的(一部分)的形狀和材料來實現所述絕緣結構。這些調節在場致發光顯示器的制造過程中很容易實現，因為不需要或僅需要很少的附加工藝步驟。這些絕緣結構對抑制因來自其它顯示像素6的光或環境光而出現顯示像素7的幻像提供了有效的途徑。可以使顯示像素6、7的對比度達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擾或環境光效應的第二有效途徑涉及使用吸光材料。這種方法的各種實施例示于圖2E-2G。
圖2E示出的本發明的優選實施例，其中絕緣層3包括吸光顆粒，例如碳顆粒。吸光顆粒可有效防止串擾，因為全內反射光線11’在第二電極5反射之前或之后被顆粒吸收，結果基本上沒有光線11’離開絕緣層3。
圖2F示出本發明的優選實施例，其中將吸收網格14，即黑色矩陣，加到絕緣層3的傾斜側壁8的下方。黑色矩陣14阻止全內反射光線11’以光線11″的形式進入或離開絕緣層3，所以顯示像素6、7之間的串擾被抑制或最理想地被消除。
最后，圖2G示出本發明的優選實施例，其中在絕緣層3的傾斜側壁上方，第二反射電極5部分地被去除。應當指出，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。在此實施例中，第二電極5起鏡面作用的效應顯著降低，因此減少了顯示像素6、7之間的串擾。
圖3示出三種情況A-C，參閱圖2A，其中，改變絕緣層3的傾斜側壁8的角度φ。θ2是在襯底1和絕緣層3的界面處全內反射光線11’的折射角；角θ5是指相對于襯底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，此時沒有光輸出。
由于對于襯底-空氣界面處的全內反射必需保持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之間的光串擾，絕緣層3傾斜側壁的最小角度φ的表達式φ＞φlim＝(θ2max+θ2min)/2。θ2mix和θ2min是在襯底1和絕緣層3的界面處分別對應于光線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，得出傾斜側壁8的最小角度φlim大約為39°。
對圖2A的實施例作進一步的分析得出圖4A和4B所示的曲線圖。圖4A示出在某一特定視角θ5顯示器上會出現幻像的角度φ的范圍R。絕緣層3傾斜側壁的角度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有幻像產生。圖4B示出此結果的另一種表示，其中曲線圖(A)、(B)和(C)對應于圖3中的A-C。
為了說明本發明，以上已就顯示器和包括這種顯示器的電子裝置的優選實施例作了說明。對于本專業的技術人員來說，顯然，可以設想本發明的其它可供選擇的和等效的實施例并將其付之實施而不會偏離本發明的真實精神，本發明的范圍僅受權利要求書的限制。
權利要求
1.一種場致發光顯示器，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)；-場致發光層(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)由包括至少一個絕緣結構(3)的區域分隔開，其特征在于所述絕緣結構(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.如權利要求1所述的場致發光顯示器，其中所述絕緣結構(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)的至少一個邊緣。
3.如權利要求2所述的場致發光顯示器，其中所述邊緣包括至少一個傾斜側壁(8)，所述傾斜側壁(8)相對于所述第二顯示像素(7)的角度為φ。
4.如權利要求3所述的場致發光顯示器，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)和所述絕緣結構(3)的界面處的最大和最小折射角。
5.如權利要求3或4所述的場致發光顯示器，其中視按照圖4A的所需的視角θ5而定地選擇所述角度φ。
6.如權利要求3、4或5所述的場致發光顯示器，其中所述角度φ大于40°。
7.如權利要求1所述的場致發光顯示器，其中所述絕緣結構(3)由折射率等于或大于2.0的材料制成。
8.如權利要求7所述的場致發光顯示器，其中所述絕緣結構(3)包括TiO2或SnO2。
9.如權利要求3所述的場致發光顯示器，其中所述絕緣結構(3)包括所述傾斜側壁(8)的變粗糙的表面(12)。
10.如權利要求3所述的場致發光顯示器，其中所述絕緣結構(3)包括彎曲的側壁(13)。
11.如權利要求1或2所述的場致發光顯示器，其中所述絕緣結構(3)包括吸光顆粒。
12.如權利要求3所述的場致發光顯示器，其中所述絕緣結構(3)包括適當淀積在所述傾斜側壁(8)下方的吸光網格(14)。
13.如權利要求1或2所述的場致發光顯示器，其中所述絕緣結構(3)包括局部地取代所述第二反射電極(5)的吸光材料(15)。
14.如權利要求1所述的場致發光顯示器，其中按照上述權利要求中任一項的組合適配所述絕緣結構(3)。
15.一種包括上述權利要求中任一項所述的場致發光顯示器的電子裝置。
全文摘要
本發明涉及一種場致發光顯示器，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；場致發光層；以及第二反射電極。第一和第二顯示像素由包括至少一個絕緣結構的區域分隔開。絕緣結構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。絕緣結構減少了第一和第二顯示像素之間的光串擾并可很容易地結合到場致發光顯示器的制造過程中。
文檔編號H01L51/52GK1671817SQ03817534
公開日2005年9月21日 申請日期2003年7月8日 優先權日2002年7月23日
發明者A·吉拉爾多, M·T·約翰遜 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司