CN100336240C - 有机发光器件和显示器及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于彩色视频显示的有机发光器件(OLED)。该OLED(10)是一个在基片(100)上形成的层叠结构。一个有机发光材料层(300)夹在两个导电层(200，250)之间并位于基片(100)之上。覆盖在导体(200，250)和有机层(300)上面的是透明保护层(500)。本发明的OLED(10)包括一个创新的微型空腔增强结构(400)，该结构在与基片(100)平行的方向上限制光发射并向观看者提供增大的光输出。

Description

有机发光器件和显示器及其制作方法
有关专利申请的相互参照
本申请涉及美国临时申请号为60/050,459、申请日为1997年6月23日的、题为“使用有机发光二极管的发射显示器”的申请，并请求享有该申请的优先权。
技术领域
本发明涉及一种用于彩色视频显示或高亮度单色显示的有机发光器件(OLED)视频显示装置。更具体地说，本发明涉及一种具有用于提高光发射的微型空腔结构的OLED。
背景技术
有机发光器件已经周知近二十年。OLED根据某些一般原理工作。OLED通常是在例如碱石灰玻璃或硅的基片上形成的层制品。有机发光固体的发光层以及相邻的半导体层夹在一个阴极和一个阳极之间。该半导体层可以是空穴注入或电子注入层。该发光层可从任何众多发荧光的有机固体中选择。该发光层可由多个子层或单个混合层组成。
当将电位差加在该器件上时，带负电荷的电子从阴极移向电子注入层并最终到达有机材料层。与此同时，通常称为空穴的正电荷从阳极移向空穴注入层并最终到达同一有机发光层。当正电荷和负电荷在有机材料层中相遇时，它们复合并产生光子。
光子的波长和相应的颜色取决于产生光子的有机材料的特性。通过选择有机材料，或通过选择掺杂剂，或通过已有技术公知的其它技术能控制由OLED发出的光的颜色。通过混合由不同的OLED发射的光可以产生不同颜色的光。例如，通过同时混合蓝色、红色和绿色光产生白色光。
在典型的OLED中，或阳极或阴极是透明的以便使发射的光通过阳极或阴极而能提供给观察者。阴极通常由低逸出功的材料构成。通常从阳极注入的空穴，经空穴运动层进入有机材料中，阳极为高逸出功的材料。
典型情况下，OLED用2至30伏的直流偏压工作。通过调整施加到阳极和阴极上的电压或电流来控制OLED的亮度。所产生的相对光量通常称为“灰度级”。通常以直流方式工作时OLED工作最好。恒定电流驱动的光输出比恒定电压驱动的光输出更加稳定。这与通常以电压方式工作的许多其它显示技术相反。其结果是，使用OLED技术的有源矩阵显示器需要为电流工作方式提供特殊的象素结构。
在典型的矩阵寻址OLED器件中，在单一基片上形成数个OLED并且按有规则的网栅图案来分组设置OLED。形成一列网栅的几组OLED可以共享一共同的阴极或阴极线。形成一行网栅的几组OLED可以共享一共同的阳极或阳极线。当同时驱动一给定组中的各个OLED的阴极线和阳极线时，一给定组中的各个OLED发光。在矩阵内的一组OLED可形成显示的一个象素，每一个OLED通常起一个子象素或象素单元的作用。
OLED具有许多有益的特性。这些特性包括：低驱动电压(大约5伏)；当由薄发光层制成时响应速度快；与被注入电流成比例的高亮度；由于自发射所带来的高可见度；较好的耐撞击性；容易操作使用OLED的固体器件。OLED已实际应用在电视、图象显示系统以及数字打印中。尽管至目前为止OLED的发展已经取得了实质性的进步，但是仍然存在其它挑战。例如，OLED继续面临着与其长期稳定性相关的一系列问题。特别是，在操作期间有机膜层可能经受再结晶或对该器件的发射特性具有不利影响的其它结构变化。
暴露于空气或湿气是OLED面临的特殊问题。将常规的OLED暴露于大气中可缩短其寿命。光发射层中的有机材料与水蒸气、氧等起反应。对于蒸发膜已获得5,000至35,000小时的寿命，对于聚合物已获得大于5,000小时的寿命。然而，这些值通常是工作在没有水蒸气和氧气的室温下记录的数据。不在这些条件下工作的寿命要短的多。
低选出功的阴极通过水蒸气或氧气容易氧化。来自氧化区域的电致发光通常低于其它区域。氧化也对阳极产生影响。氧气和湿气透入OLED的内部可导致在金属-有机材料界面上形成金属氧化物杂质。这些金属氧化物杂质可使阴极或阳极与有机材料分离。在分离的区域由于没有电流流动而可能出现暗的非发射点。例如Mg-Ag或Al-Li之类的阴极材料特别容易氧化。
为了获得实际使用的OLED，必须保护该器件以便水、氧等不会渗入发光层或氧化其电极。保护或密封无机电致发光器件的常用方法通常对密封OLED无效。例如使用密封无机电致发光器件的“硅油方法”，硅油能渗入OLED的发光层、电极、以及任何空穴注入或电子注入层。这将改变有机发光层，减少或消除其光发射特性。类似地，已经用于保护无机场致发光(EL)器件的树脂涂层不适合于OLED。用在树脂涂层的溶液中的溶剂会渗入OLED的发光层，使该器件的光发射特性变坏。
可以使用保护膜密封OLED。例如，可以将电绝缘的聚合物沉积在OLED的外表面上。也可用类似的方式使用蒸发的金属膜来密封OLED。蒸发的金属和聚合物膜都对针孔敏感。为了避免针孔，这些膜必须相当厚并由此导致差的光传输。因此，仍然需要一种不会使器件的光发射变坏的密封OLED的方法。
阴极和阳极层之间的边缘短路是最影响常规OLED器件的另一问题。边缘短路会减少显示器的发光能。边缘短路是有机层内的光沟道作用。由于沟道作用，光不射向观看者。而且，当以所有的前方位角发光时，即以郎伯方式发光时，有可能驱动相邻OLED而减少对比度或者色纯度。因此，需要研制一种能限制边缘短路和增加发射的微型空腔结构。
为了获得适度的总亮度，一种无源的OLED矩阵以高象素亮度脉冲地发光。持续在阳极和阴极之间施加电压的有源矩阵能用低得多的象素亮度产生同样的亮度。然而，为了得到与无源矩阵相同的外观，有源矩阵必须连续刷新(refresh)。因而，需要提供在有机层受到在阴极和阳极之间的电位作用的时间期间刷新OLED显示的方法。
典型的OLED矩阵碰到了一些问题。如上所述，位于矩阵内的OLED碰到了沟道作用问题。在一个OLED或子象素中的光沟道作用可引起误驱动相邻的子象素。此外，矩阵中的子象素的贴近能引起矩阵上环境光的对比度减少。需要有一种具有改进色纯度和环境先对比度的矩阵设计。
本发明可满足上述要求并且还提供其它好处。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种使有机光器件的峰值亮度最大的有源矩阵方案。
本发明的另一目的是减少有机发光器件中的边缘短路。
本发明的另一目的是提供一种具有改善亮度的有机发光器件。
提供一种具有改善光的方向性的有机发光器件是本发明的又一目的。
本发明的另一目的是提供一种密封有机发光器件的方法和结构，该方法和结构能提供一种不降低光发射的基本无湿气的OLED。
提供一种在持续工作的时间期间照明相对不减少的有机发光器件是本发明的另一目的。
本发明的另一目的是提供一种具有改进色纯度的有机发光器件的矩阵。
提供一种具有高环境光对比度的有机发光器件的矩阵是本发明的又一目的。
本发明的其它目的和优点，一部分在下面的描述中提出，一部分通过说明和/或实施本发明对本领域的普通技术人员来说将是显然的。
为了接受这一挑战，申请人已经开发了一种新颖的、经济的有机发光器件，其包括：一个基片；一个覆盖在该基片上的第一导体；一个覆盖在第一导体上的有机发光材料层；一个覆盖在发光材料层上的第二导体；以及一个在与基片平行的方向上限制光发射的机构。该器件的基片实际上是平面的并且包括一硅片。该器件可进一步包括将硅片与第一导体相连的机构。限制光发射的机构可以覆盖在有机发光材料层上面。限制光发射的机构可包括一个绝缘材料层或多个绝缘材料层。限制光发射的机构还可包括一透明的导体层和覆盖在第一导体上并位于有机发光材料下的多个透明的导体材料层。可以使第一导体平面化。多个绝缘材料的每一层都具有不同于其任一相邻层的折射率。与基片表面成一角度沉积或蒸发绝缘材料层。另外，在旋转基片时构成绝缘材料层。该器件可进一步包括一位于第一导体下的过渡层和一覆盖在第二导体上的阻挡层。
该阻挡层包括金刚石之类的碳材料并可用作一电子注入器。本发明的器件可进一步包括一覆盖在第二导体上面并位于所述阻挡层下面的吸气层，以及一覆盖在阻挡层上的密封层。该密封层包括热粘合密封。该器件可进一步包括一覆盖在所述有机发光材料层上面并位于所述第二导体下面的吸气层。该器件还可进一步包括一覆盖在所述阻挡层上面的顶盖。
本发明包括一个新颖的有机发光显示器，该有机发光显示器包括：一平面基片，该平面基片具有一周边和多个有机发光器件，其中通过多个驱动器使所述多个有机发光器件中的每一个都能处于不同的电流或电压状态；所述的多个有机发光器件包括能够接收来自多个驱动器的信号的第一和第二导体，并且在所述多个有机发光器件之间存在许多空隙；一覆盖在所述基片上面并位于多个有机发光器件之间的空隙中和围绕每一所述多个有机发光器件的黑色矩阵；以及一覆盖在所述多个有机发光器件上的顶盖。所述多个驱动器可以是所述平面基片的主要部分或与所述平面基片的周边相连。该显示器的发光器件可包括一使所述第一导体与所述平面基片相连接的导电插头(conductive plug)。所述的导电插头可被平面化。该显示器的有机发光器件中的每一个都包括一在与平面基片平行的方向上限制光发射的机构。所述限制光发射的机构包括多个绝缘材料层。
本发明包括一种制作有机发光器件的方法，该方法包括如下步骤：提供一平面基片；在所述平面基片上构制一第一导体；构制一覆盖在所述第一导体上的有机发光材料层；构制一覆盖在所述有机发光材料层上的第二导体；以及在所述第二导体上构制用于在与所述平面基片平行的方向上限制光发射的多个绝缘材料层。所述构制第一导体的步骤可包括使第一导体平面化。所述构制第一导体的步骤可包括斜削第一导体的边缘。所述平面化第一导体的步骤包括：形成第一导体；在第一导体上沉积一绝缘材料层；以及化学-机械抛光绝缘材料的表面，产生一包括导体和绝缘材料的平面化的平表面。该制作有机发光器件的方法可进一步包括在构制多个绝缘材料层的步骤期间离子轰击绝缘材料的步骤。该新颖的方法可进一步包括构制一覆盖在所述第二导体上的吸气材料层的步骤。构制多个绝缘材料层的步骤可包括与基片表面成一角度蒸发或沉积材料的步骤。该方法可进一步包括在所述第二导体上构制一阻挡层的步骤。该阻挡层包括金刚石之类的碳材料。
具体地说，本发明要求保护的方面如下：
一种有机发光器件，它包括：一个基片；一个覆盖在所述平面基片上的第一导体；一个覆盖在所述第一导体上的有机发光材料层，一个覆盖在所述发光材料层上的第二导体；以及一个在与所述基片平行的方向上限制光发射的机构。
根据上述器件的一个实施例，其特征在于所述的基片包括一硅片。
根据上述器件的一个实施例，进一步包括将所述硅片与所述第一导体相连的机构。
根据上述器件的一个实施例，其特征在于使所述第一导体平面化。
根据上述器件的一个实施例，其特征在于所述限制光发射的机构包括一绝缘材料层。
根据上述器件的一个实施例，其特征在于所述限制光发射的机构包括多个绝缘材料层。
根据上述器件的一个实施例，其特征在于每一所述绝缘材料层都具有不同于其任一相邻层的折射率。
根据上述器件的一个实施例，其特征在于沉积的所述多个绝缘材料层中的至少一个与所述基片成一角度。
根据上述器件的一个实施例，其特征在于与所述基片成一角度蒸发所述多个绝缘材料层中的至少一个。
根据上述器件的一个实施例，其特征在于，在构成所述多个绝缘材料层中的至少一个时旋转所述基片。
根据上述器件的一个实施例，其特征在于所述限制光发射的机构包括一透明的导体材料层。
根据上述器件的一个实施例，其特征在于所述限制光发射的机构包括覆盖在所述第一导体上和位于所述有机发光材料下的多个透明的导体材料层。
根据上述器件的一个实施例，其特征在于所述限制光发射的机构覆盖所述的有机发光材料层。
根据上述器件的一个实施例，进一步包括一位于所述第一导体下的过渡层。
根据上述器件的一个实施例，进一步包括一覆盖在所述第二导体上的阻挡层。
根据上述器件的一个实施例，其特征在于所述阻挡层包括金刚石类碳材料。
根据上述器件的一个实施例，其特征在于所述阻挡层是一电子注入器。
根据上述器件的一个实施例，进一步包括一覆盖在所述第二导体上面并位于所述阻挡层下面的吸气层。
根据上述器件的一个实施例，进一步包括一覆盖在所述阻挡层上面的密封层。
根据上述器件的一个实施例，进一步包括一覆盖在所述有机发光材料层上面并位于所述第二导体下面的吸气层。
根据上述器件的一个实施例，其特征在于所述密封层包括热粘合密封。
根据上述器件的一个实施例，进一步包括覆盖在所述阻挡层上面的顶盖。
根据上述器件的一个实施例，其特征在于所述的基片是平面的。
一种有机发光器件，它包括：一平面基片，该平面基片包括一个硅片和一个导电插头，其中所述硅片进一步包括集成电路，而且所述导电插头使该集成电路与一导电垫相连接，其中所述的导电垫覆盖在所述平面基片上；一覆盖在所述导电垫上面的有机发光材料层；一能与水起反应的并覆盖在所述有机发光材料层上面的吸气材料层；一覆盖在所述吸气层上的透明的导体层；多个绝缘材料层，其中所述的每一多个绝缘材料层都具有与任一相邻层不同的折射率；一覆盖在所述绝缘材料层上的阻挡层，其中由金刚石类碳形成所述阻挡层；以及一覆盖在所述阻挡层上面的透明顶盖。
一种有机发光显示器，它包括：一平面基片，该平面基片进一步包括一周边和多个有机发光器件，其中通过多个驱动器使所述多个有机发光器件中的每一个都能处于不同的电流或电压状态，所述的多个有机发光器件包括能够接收来自多个驱动器的信号的第一和第二导体，并且在所述多个有机发光器件之间存在许多空隙；一覆盖在所述基片上面并位于多个有机发光器件之间的空隙中和围绕每一所述多个有机发光器件的黑色矩阵；以及一覆盖在所述多个有机发光器件上的顶盖。
根据上述显示器的一个实施例，其特征在于每一所述的多个驱动器是所述平面基片的主要部分。
根据上述显示器的一个实施例，其特征在于每一所述多个驱动器与所述平面基片的周边相连接。
根据上述显示器的一个实施例，其特征在于，每一所述多个发光器件进一步包括一导电插塞，所述导电插塞使所述第一导体与所述平面基片相连接。
根据上述显示器的一个实施例，其特征在于所述的导电插塞被平面化。
根据上述显示器的一个实施例，其特征在于每一所述多个有机发光器件都包括一在与平面基片平行的方向上限制光发射的机构。
根据上述显示器的一个实施例，其特征在于所述限制光的发射的机构包括多个绝缘材料层。
一种制作有机发光器件的方法，包括如下步骤：提供一平面基片；在所述平面基片上构制一第一导体；构制一覆盖在所述第一导体上的有机发光材料层；构制一覆盖在所述有机发光材料层上的第二导体；以及在所述第二导体上构制用于在与所述平面基片平行的方向上限制光发射的多个绝缘材料层。
根据上述方法的一个实施例，其特征在于所述构制第一导体的步骤包括使第一导体平面化。
根据上述方法的一个实施例，其特征在于所述构制第一导体的步骤包括斜削第一导体的边缘。
根据上述方法的一个实施例，其特征在于所述平面化的步骤包括：形成第一导体；在第一导体上沉积一绝缘材料层；以及化学-机械抛光绝缘材料的表面，产生一包括导体和绝缘材料的平面化的平表面。
根据上述方法的一个实施例，进一步包括在所述的构制多个绝缘材料层的步骤期间离子轰击绝缘材料的步骤。
根据上述方法的一个实施例，进一步包括构制一覆盖在所述第二导体上的吸气材料层的步骤。
根据上述方法的一个实施例，其特征在于所述构制多个绝缘材料层的步骤包括与基片表面成一角度蒸发或沉积材料的步骤。
根据上述方法的一个实施例，进一步包括在所述第二导体上构制一阻挡层的步骤。
根据上述方法的一个实施例，其特征在于所述阻挡层包括金刚石类碳材料。
应该理解，上面的概述和下面的详细描述只是示范性的和解释性的，并非所请求的本发明的限制性的描述。在此引入作为参考的、构成本说明书一部分的附图，描述了本发明的一些实施例，它与详细的描述一起用于解释本发明的原理。
附图说明
图1是根据本发明的有机发光显示器的侧视图。
图2是根据本发明另一实施例的有机发光显示器的侧视图。
图3是根据本发明另一实施例的有机发光显示器的侧视图。
图4是根据本发明另一实施例的有机发光显示器的侧视图。
图5是根据本发明一实施例的有机发光显示器某些层的部分横截面。
图6是根据本发明一实施例的有机发光显示器的某些层的部分横截面。
图7是根据本发明一实施例的有机发光显示器的某些层的部分横截面。
图8是根据本发明的矩阵布置的简化示意图。
具体实施方式
图1公开了根据本发明构制的有机发光显示器件(“OLED”)。正如在此所描述的，图1中示出的本发明的OLED10包括一个基片100。在基片100的上面是第一导体200。第二导体250在第一导体200的上面。夹在导体层之间的是一层有机发光材料300。顶保护层500在导体和有机材料的上面。位于第二导体250和顶保护层500之间的是微型空腔堆叠层400。
基片100基本上是平面的，位于整个OLED结构的下面并对整个OLED结构起支撑作用。第一和第二导体200、250用作电子注入层或者用作空穴注入层。当正负电荷在有机材料层300中相遇时，发射光。本发明的OLED10可发射通过顶保护层500和基片100的光。微型空腔堆叠层400限制沿与基片100平行方向的光发射，并在与基片垂直的方向上向观看者提供增强的光发射。顶保护层500通常是透明的并为整个OLED提供密封和保护。
微型空腔堆叠层400限制在与平面基片100平行的方向上的光发射，并使射向观看者方向的光发射增加。微型空腔堆叠层400使在有机材料中300的光通道最小。微型空腔堆叠层400还使已经用接近朗伯方式发射的光向上射出。微型空腔堆叠层400减少相邻象素之间的驱动，并增加对比度和色纯度。在本发明的优选实施例中，微型空腔堆叠层400位于有机层300之上。然而，包括在有机材料300上方和在有机材料300下方的微型空腔堆叠层也都在本发明的范围内。尽管图1表示微型空腔堆叠层400为一个独立层，但也可将叠层的光限制功能掺合到OLED的其它单元(例如，导体层)中，也在本发明的范围之内。
微型空腔堆叠层400可包括一个沉积在另一个上面的绝缘材料的交替层。可根据其折射率来选择每一绝缘材料层。能使用可为本领域普通技术人员通用的公式来计算每一绝缘材料层的厚度。每一层的厚度取决于微型空腔堆叠层400中包含的层的数量和类型，并取决于有机发光材料层300中包含的有机材料的类型。微型空腔堆叠层400和有机材料发光层300中可将发射的光组合为一窄带。微型空腔堆叠层400可使光发射最佳，以便发射光的大部分落在光谱的近紫外光或蓝光范围内。发射光的较窄范围因其范围较窄而使彩色变换更有效。
可以小角度将绝缘材料蒸发到平面基片100上，以便使该绝缘材料层中针孔的密度最小。约30至50度的蒸发角度为最佳。作为可以代替蒸发的一个方案是，还可利用溅射沉积来减少针孔密度。为了得到较好的结果，在旋转OLED结构时进行沉积。小角度的蒸发和溅射沉积使微型空腔堆叠层400的密度低于用常规90度沉积方法获得的通常的值。也可将透明导体层散置在微型空腔堆叠层400中。例如，可以将一ITO层混杂在绝缘材料层之中。
氧化锆、碳化硅、二氧化硅、氧化硅和氟化锂对包含微型空腔堆叠层400的层是合适的绝缘材料。沉积绝缘材料的最佳方法是溅射或离子束沉积，因为这些方法导致增密并且绝缘层之间的折射率相差较大。也可利用蒸发或低温化学汽相沉积作为替换的方法。在沉积绝缘材料层期间使用离子轰击有许多优点。例如，离子轰击时允许整个微型空腔堆叠层400可用单一材料。微型空腔堆叠层400可包括交替的密实和非密实的绝缘材料(例如，SiO2)。另外，通过离子轰击可使透明导电材料(例如，In2O3)密实并散置在非密实绝缘材料(例如，ZnO)的层之间。离子轰击还使薄层用在包括交替的密实的ZrO2或非密实的SiO2的微型空腔堆叠层400中。
基片100可位于多个不同子象素或单元10的下面。如果需要向下的光发射，基片100可以是透明的。基片100可以是在玻璃上的一个平面薄膜晶体管阵列(与常用在IFT-LCD笔记本显示器中的类似)。可将薄膜晶体管阵列放在箔或陶瓷上。可由硅集成电路晶片来形成平面基片来代替薄膜晶体管阵列。如图2所示，硅基片层130可包括集成电路120。集成电路120通过插头或通路140与第一导体200相连。在绝缘体110(例如，SiO2)中包含有插头140。用化学蒸发沉积(“CVD”)的热铝或钨填充通路或插头140并且可使用化学-机械抛光(“CMP”)用周围的绝缘体使通路或插头140平面化。
平面基片100可包括如图8所示的矩阵800。矩阵800包括能传送所选幅度的电流或电压脉冲的矩阵线801或802。通过驱动器(没有示出)给矩阵线801、802提供脉冲。来自驱动器的信号通过一体矩阵线801和802、集成电路120和插头140传到导体200、205。来自驱动器的可变幅度的信号电流流到导体，从而决定是否每一OLED或象素单元为通、断或在某一中间灰度级。
使矩阵地址线801、802有序，以便光发射恒定地变化。观察者的眼睛汇集发射的光而看到图象。最好使驱动器位于基片100中以便节约空间和使连线的数量最少。然而，使用TAB自动粘合其它众所周知技术可将驱动器与基片的周边相连。对于某些应用，例如文字处理或电子数据表，驱动器可以仅提供通/断信号。但是，多数软件主要取决于给观看者提供附加信息的不同灰度，因此，驱动器必须提供可变幅度的脉冲。
驱动器为有源矩阵800产生编码脉冲。可使用幅度调制或脉宽调制来对脉冲进行编码。对于本发明的电致发光显示器，优选脉宽调制，因为转移函数的锐度限制了其它方法的使用。脉宽调制信号以时间片为基础操作，而灰度与信号施加到子象素或单元上的时间量成比例。脉宽调制对矩阵上的不同单元或OLED之间的非均匀性相当不敏感。这种不敏感是响应曲线上两极值点之间的信号转换的结果。其结果是，使用脉宽调制的驱动器信号可减少均匀性的要求并提高了产量。
理想地是，单元应该是几乎连续有源的并且每一循环用新的信号刷新(例如，通常每一秒刷新单元10-75次)。将较短的负电流脉冲加到矩阵线上，以便刷新与该线相连的单元。这种刷新处理对于施加到导体上的任何给定电压有可能产生最亮的光。为了实现此目的，最好是每一OLED10在其电路120内包括一对晶体管和一个电容器，即使有许多可采纳的基片电路方案。通常，除单元正被刷新的短暂时间以外，图象总是呈现给观察者。除了改进OLED的亮度外，刷新处理还能改进OLED图象保持抗扰性(retention immunity)。
图3公开了可用作阴极或阳极的第一导体200。第一导体200可由例如MoSI2、WSI2、Mo、Al之类的材料或例如Al-2％Cu或Al+5％Ti之类的铝合金来形成。第一导体200包括一个导体垫202，用周围的绝缘材料201使导体垫平面化。二氧化硅是用作绝缘材料201的最佳材料。在平面化以前，形成的导体垫202比要求的要厚。紧接在沉积1000nm厚的二氧化硅之后沉积500nm数量级的导体。用化学、机械方式抛光所合成的表面，以便留下混合的导体和绝缘体的平表面。使用平面化的导体垫能在制作过程中避免边缘台阶，此边缘台阶能导致有机材料的磨削和击穿失败或断开导体。
如图4所示，第一导体200包括一具有至少30°或更多的斜侧面壁的导体垫202。由能注入空穴或电子的过渡层203围住倾斜的导体垫202。过渡层203可包括钛酸钡或其它高介电常数的材料。过渡层203还可包括含5-60％的Cr和SiO、具有或不具有低逸出功杂质的绝缘材料，所述的低逸出功杂质包括碱或例如Cs、Mg、Ba、Sc或Li之类的碱金属或合金或这些材料的混合物。过渡层还可包括其它有机或无机的注入材料，例如CuPC。垫202的斜面通过从下部切开边缘而获得。通过抗蚀剂或双层粘着衰减实现下部切开。另外，也可在RIE期间通过抗蚀剂边缘脱落来实现从下部切开。如图5所示，第一导体200可包括过渡层203和绝缘层201。当注入增强层(没有示出)包括Al+Li、Mg+Ag、或Pd时，在过渡阻挡层203上可包括Pt或Au。注入增强层可增进空穴或电子注入有机材料层300。
图5公开了有机发光材料层300，该有机发光材料层300包括三层310、320和330。由电子注入有机层堆叠层300的方向确定层的布置。当从堆叠层300的底部注入电子时，层330最好是掺入Balq的二萘嵌苯，层320最好是NPB，层310最好是CuPc。在顶部电子注入的情况下，层310和330的成分将转换。CuPc层、NPB层和掺入Balq的二萘嵌苯层的优选厚度分别为15nm、60nm和70nm。掺入Balq的二萘嵌苯层发蓝光。优选蓝光至紫外光，以便使用彩色变换获得全色显示。由镝掺杂剂或一混合层发射器能获得白色光发射器。也可将其它颜色，例如绿色或白色和黑色，用于单色或彩色显示。可代替的另一方案是，有机发光材料层300可包括一个单一混合层，而不是分开的种类不同的多层。
在有机发光材料300上面的是第二导体层250。如图3所示，第二导体层250包括一导体层251和一过渡层253。过渡层253最好由LiF或钡来形成，其厚度约为10nm。为了简化制造，过渡层253和203通常都用相同的材料构成。使用长喷射距离S-枪溅射来沉积厚度大约为150nm的ITO而形成导体层251。S-枪溅射沉积处理将隔离导体层中的针孔。在电子工业中通常使用的荫罩也可被用来使透明导体不沉积在显示器周边附近露出的引线上并且不使所述引线短路。
一种可选择的吸气层252可位于导体层251和过渡层253之间。吸气层252最好包括各自大约为1nm的氧化锌和铝的交替层。最好以较小的角度(例如，30°)蒸发构成吸气层252的层。通过较小角度的蒸发能减少吸气层252中的针孔。
在第二导体层250上面是顶保护层500。该顶保护层500包括一个保护盖玻璃510、一个色彩变换层520和一个阻挡层540。透明的盖玻璃510最好由硅来形成并且具有大约2nm的厚度。盖玻璃510可以覆盖整个矩阵800。
如图2所示，阻挡层540覆盖微型空腔堆叠层400。阻挡层540包括金刚石之类的非晶碳(“DLC”)或碳化硅(SiC)，或者在上注入OLED的情况下包括掺有铯的金刚石之类碳化物的复合物(CsC，按克分子比，大约10％的Cs和90％的C)。DLC是由非晶碳构成的一层膜，可以包括氢，它是透明的并且具有高折射率(＞2)。通常由例如有少量氧的甲烷之类的气体通过石墨或等离子体增强CVD经激光剥离来沉积这样的膜。阻挡层540作为对于在OLED内的残留水分的阻挡层。阻挡层540还可作在光发射期间产生的热的散热片。阻挡层也可作为空穴或电子注入器。当阻挡层540用作注入器时，阻挡层540通常分别掺有与电子或空穴注入对应的锂或钯。
如图4所示，阻挡层540在密封层530的下面并在微型空腔堆叠层400的上面。可以使用浅蒸发或等离子增强化学汽相沉积(“PECVD”)来形成阻挡层540。例如，PECVD处理包括使用甲烷和淡CF4源加氩源的电感耦合的等离子体。透明的电感耦合的等离子体DLC膜具有较低的针孔密度和高折射率，当与PECVD蒸发或溅射沉积的二氧化硅层相互组合时使得它们可以容易地被使用。可使用由PECVD或蒸发形成的碳化硅代替DLC高折射率层。
如图7所示，阻挡层540可包括上DLC层541和下DLC层542。在顶层541内可以形成吸气材料的多层545和546。交替由钙、镁、钛或铝与DLC或其它绝缘材料S3N4、SiO或SiO2形成吸气材料层。可以使用例如ZnO之类的透明导体代替透明绝缘材料以增加导电率。尽管上面所述的结构和材料是优选的，但是，本发明包括使用具有能除去水分的任何透明材料的吸气层。
在阻挡层540和彩色变换层520之间可以包括一密封层530。密封层530密封OLED以保护器件免受氧气和湿气。密封层530通常由市场上买得到的散热凝胶材料形成。通过在高真空中加热或通过与干燥剂(例如，BaO)混合，凝胶材料是相当干燥的。另一可替代的方案是，可以使用紫外线固化环氧树脂，例如丙烯酸盐。不推荐包含粘合剂的溶剂，除非形成了一个完全没有针孔的覆保护层。密封层530可进一步包括除去水分的化学活性材料，例如细粉状的铝、钙、镁或钛。金属密封也可用作密封层530。通常将这些金属密封用于密封包装电子设备。
密封层530可以覆盖包含在显示器内的多个OLED。显示器均匀地涂上密封层530以保证无氧气和湿气密封在显示器内。最好在真空环境下形成密封层530。如果没有可用的真空环境，可在例如氮气或氩气的惰性气体环境中形成密封层530。通过选择合适的密封条件可以产生密封层530中的粘着力。例如，将根据本发明制作的显示器暴露于温度为100℃、压力为50磅/吋2的环境中，通常将在密封凝胶和周围层之间产生粘着力。如果在真空中密封OLED，则当空气压力返回到OLED的外部压力时可消除所引起的间隙。
密封层530可以包括一热粘着的周边密封(没有示出)。可以单独地使用周边密封或与横过整个显示器延伸的密封层530结合起来使用周边密封。可以将例如细粉状的Mg、Ba、Ca、Al或Ti混入周边密封中，用于额外的蒸气收集。周边密封通常包括紫外线光固化的环氧树脂。
通过在阻挡层540之上提供色彩变换染料可形成色彩变换层520。色彩变换染料与发射短波长光(例如蓝光、近紫外光或紫外光)的OLED一起工作。该染料通常包括PPV基化合物或其它荧光材料并且可由许多出处(例如，Idemitsu Kosan Corporation)在市场上买得到这些染料。该染料吸收短波长的光和再发射特征颜色(例如红色或绿色)的光或发射较长波长的特征颜色的荧光。可选择这些色彩变换染料并使用常规的平面印刷设备在覆盖玻璃510上制作这些色彩变换染料的图案。可以使用该染料来产生具有红、绿和蓝象素全色的类似CRT显示。由周边驱动器和有源矩阵可获得的可变灰度被用于产生三基色的强度混合并得到类似TV的图象。如果使用近紫外发光层，则可以使用蓝色变换染料。
可以使用滤色器代替变换器染料显示全色图象。滤色器可以和白光发射有机层300一起使用。发蓝光的有机材料可以和滤色器一起使用或不和滤色器一起使用。色彩变换层520的另一实施例是利用市场上买得到的用于色变换的色轮或pi-单元。所有这些技术在工业领域都是公知的。
本发明也包括使用环绕每一子象素或OLED10的黑色矩阵或反射金属沟道803。黑色矩阵或反射金属沟道803，如图8所示，有助于使小间距的象素中的沟道效应最小并且改善色纯度。黑色矩阵最好包括共蒸发的40-80％的铬和氧化硅的混合物。如果OLED要用在可配戴在头上的场合，例如医用成象、夜视或虚拟实际应用中，最好使用铬或铝反射阻挡层。铬或铝阻挡层在控制沟道效应的同时能提供更多的光输出。
在不脱离本发明的范围和实质的情况下，能在本发明的结构、形状和/或操作方面做出各种修改和变换，这对本领域的普通技术人员来说是显而易见的。例如，在上述的实施例中，在不脱离本发明的范围和实质的情况下，可对有机材料层的组份做出各种改变。另外，在不脱离本发明范围的情况下，可以对微型空腔结构作一些修改和改变。因而，这意味着本发明覆盖落在所附权利要求和其等同物范围内的修改和变化。

Claims (38)

1.一种有机发光器件，它包括：一个平面基片；一个覆盖在所述平面基片上的第一导体；一个覆盖在所述第一导体上的有机发光材料层；一个覆盖在所述发光材料层上的第二导体；以及一个在与所述平面基片平行的方向上限制光发射的机构。
2.如权利要求1所述的器件，其特征在于所述的基片包括一硅片。
3.如权利要求2所述的器件，进一步包括将所述硅片与所述第一导体相连的机构。
4.如权利要求1所述的器件，其特征在于使所述第一导体平面化。
5.如权利要求1所述的器件，其特征在于所述限制光发射的机构包括一绝缘材料层。
6.如权利要求1所述的器件，其特征在于所述限制光发射的机构包括多个绝缘材料层。
7.如权利要求6所述的器件，其特征在于每一所述绝缘材料层都具有不同于其任一相邻层的折射率。
8.如权利要求6所述的器件，其特征在于沉积的所述多个绝缘材料层中的至少一个与所述基片成一角度。
9.如权利要求6所述的器件，其特征在于与所述基片成一角度蒸发所述多个绝缘材料层中的至少一个。
10.如权利要求6所述的器件，其特征在于，在构成所述多个绝缘材料层中的至少一个时旋转所述基片。
11.如权利要求1所述的器件，其特征在于所述限制光发射的机构包括一透明的导体材料层。
12.如权利要求1所述的器件，其特征在于所述限制光发射的机构包括覆盖在所述第一导体上和位于所述有机发光材料下的多个透明的导体材料层。
13.如权利要求1所述的器件，其特征在于所述限制光发射的机构覆盖所述的有机发光材料层。
14.如权利要求1所述的器件，进一步包括一位于所述第一导体下的过渡层。
15.如权利要求1所述的器件，进一步包括一覆盖在所述第二导体上的阻挡层。
16.如权利要求15所述的器件，其特征在于所述阻挡层包括金刚石类碳材料。
17.如权利要求15所述的器件，其特征在于所述阻挡层是一电子注入器。
18.如权利要求15所述的器件，进一步包括一覆盖在所述第二导体上面并位于所述阻挡层下面的吸气层。
19.如权利要求15所述的器件，进一步包括一覆盖在所述阻挡层上面的密封层。
20.如权利要求1所述的器件，进一步包括一覆盖在所述有机发光材料层上面并位于所述第二导体下面的吸气层。
21.如权利要求19所述的器件，其特征在于所述密封层包括热粘合密封。
22.如权利要求15所述的器件，进一步包括覆盖在所述阻挡层上面的顶盖。
23.一种有机发光器件，它包括：一平面基片，该平面基片包括一个硅片和一个导电插头，其中所述硅片进一步包括集成电路，而且所述导电插头使该集成电路与一导电垫相连接，其中所述的导电垫覆盖在所述平面基片上；一覆盖在所述导电垫上面的有机发光材料层；一能与水起反应的并覆盖在所述有机发光材料层上面的吸气材料层；一覆盖在所述吸气层上的透明的导体层；多个绝缘材料层，其中所述的每一多个绝缘材料层都具有与任一相邻层不同的折射率；一覆盖在所述绝缘材料层上的阻挡层，其中由金刚石类碳形成所述阻挡层；以及一覆盖在所述阻挡层上面的透明顶盖。
24.一种有机发光显示器，它包括：
一平面基片，该平面基片进一步包括一周边和多个有机发光器件，其中通过多个驱动器使所述多个有机发光器件中的每一个都能处于不同的电流或电压状态，所述的多个有机发光器件的每一个包括在所述平面基片上的第一导体、覆盖在所述第一导体上的有机发光材料层、覆盖在所述有机发光材料层上的第二导体、以及在与所述平面基片平行的方向上限制光发射的机构，其中所述第一导体和第二导体能够接收来自多个驱动器的信号，并且在所述多个有机发光器件之间存在许多空隙；
一覆盖在所述基片上面并位于多个有机发光器件之间的空隙中和围绕每一所述多个有机发光器件的黑色矩阵；以及
一覆盖在所述多个有机发光器件上的顶盖。
25.如权利要求24所述的显示器，其特征在于每一所述的多个驱动器是所述平面基片的主要部分。
26.如权利要求24所述的显示器，其特征在于每一所述多个驱动器与所述平面基片的周边相连接。
27.如权利要求24所述的显示器，其特征在于，每一所述多个发光器件进一步包括一导电插塞，所述导电插塞使所述第一导体与所述平面基片相连接。
28.如权利要求27所述的显示器，其特征在于所述的导电插塞被平面化。
29.如权利要求24所述的显示器，其特征在于所述限制光的发射的机构包括多个绝缘材料层。
30.一种制作有机发光器件的方法，包括如下步骤：提供一平面基片；在所述平面基片上构制一第一导体；构制一覆盖在所述第一导体上的有机发光材料层；构制一覆盖在所述有机发光材料层上的第二导体；以及在所述第二导体上构制用于在与所述平面基片平行的方向上限制光发射的多个绝缘材料层。
31.如权利要求30所述的方法，其特征在于所述构制第一导体的步骤包括使第一导体平面化。
32.如权利要求30所述的方法，其特征在于所述构制第一导体的步骤包括斜削第一导体的边缘。
33.如权利要求31所述的方法，其特征在于所述平面化的步骤包括：形成第一导体；在第一导体上沉积一绝缘材料层；以及化学-机械抛光绝缘材料的表面，产生一包括导体和绝缘材料的平面化的平表面。
34.如权利要求30所述的方法，进一步包括在所述的构制多个绝缘材料层的步骤期间离子轰击绝缘材料的步骤。
35.如权利要求30所述的方法，进一步包括构制一覆盖在所述第二导体上的吸气材料层的步骤。
36.如权利要求30所述的方法，其特征在于所述构制多个绝缘材料层的步骤包括与基片表面成一角度蒸发或沉积材料的步骤。
37.如权利要求30所述的方法，进一步包括在所述第二导体上构制一阻挡层的步骤。
38.如权利要求30所述的方法，其特征在于所述阻挡层包括金刚石类碳材料。
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