非像素化显示器的制作方法

专利名称：非像素化显示器的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及电致发光显示器，尤其涉及具有非像素化的至少一个图像的显示器。
背景技术：
有机电子器件出现在许多不同类型的电子设备中。在这些器件中，活性层夹在两个电接触层之间。电接触层中的至少之一是透光的，使得光可以透过该电接触层。一种电子器件是有机发光二极管(OLED)，由于其高功率转换效率和低处理成本它可望用于显示应用。OLED通常包含排列在阳极和阴极之间的电致发光(EL)层。
在许多OLED应用中，显示器被像素化以允许改变信息内容。像素化显示器由可被单独打开或关闭以创建不同图像的小图元(“像素”)的均匀点阵构成。在无源矩阵显示器中，单独像素区域由单个列或行的电极的交叉限定。各个像素通过向列或行电极施加适当偏压来寻址。在有源矩阵显示器中，单个的像素电路被用于寻址各个像素。
这些像素化显示器可能需要成本昂贵的复杂的精密加工技术。对于一些显示器，仅需要简单的静态图像，并且复杂的像素化是不必要的。例如，电子器件的控制面板常常具有点亮以指示不同子功能的图标。图像保持相同且可打开或关闭。这些显示器不需要像素化。然而，随着电子器件变得更小，相应的显示器也变得更小。虽然未像素化，但是显示器的确需要高分辨率。仍然需要较小、非像素化的分段显示器及其制作工艺。

发明内容
本发明涉及非像素化电致发光显示器，包括具有第一图案的第一电极，具有第二图案的绝缘层，
电致发光层，以及第二未图形化电极。
在另一实施方式中，本发明涉及制作具有观看区域和非观看区域的非像素化显示器的工艺，包括图形化观看区域中的第一电极层以形成第一电极图案；沉积绝缘层；图形化绝缘层以形成绝缘层图案；沉积有机电致发光材料；以及整体地沉积第二电极；在再一实施方式中，本发明涉及制作具有观看区域和非观看区域的非像素化显示器的工艺，包括在基板上至少在观看区域中沉积第一电极；沉积绝缘层；图形化绝缘层以形成绝缘层图案；沉积有机电致发光材料；沉积第二电极；以及图形化第二电极以形成第二电极图案，其中沉积第二电极和图形化第二电极可同时进行。
当在本文中使用时，术语“观看区域”是指在电子器件中可看到的显示器区域。
当在本文中使用时，术语“非观看区域”是指在电子器件中看不到的显示器区域。非观看区域通常与观看区域在同一基板上，且可包括电线、焊盘(bond pad)、电路等。
当在本文中使用时，涉及显示器时术语“非像素化”旨在表示该显示器不是由可单独寻址以形成不同图像的单独图元的有规则点阵组成。
当在本文中使用时，涉及显示器时术语“分段(segmented)”旨在表示显示器具有两个或以上的静态图像。
当在本文中使用时，术语“静态图像”旨在表示固定并可打开或关闭的图像。
当在本文中使用时，术语“显示器厚度”是指电极层和其间多个层的厚度之和。
当在本文中使用时，术语“扩展的显示器厚度”是指基板和覆盖层以及其间所有层的厚度之和。
当在本文中使用时，涉及层时术语“厚度”旨在表示在平行于显示器的平面内与该层的长度或宽度相对的通过该层的维度尺寸。
当在本文中使用时，涉及层中的图案时术语“宽度”旨在表示在平行于显示器的平面内图案的最小维度。
当在本文中使用时，术语“图像”和“图元”是指显示器中可被照明的单个图形。例如，图元可以是控制面板上的图标或指示功能的符号。
当在本文中使用时，术语“光刻技术”是指用于图形化材料的方法，其中该材料覆盖有光敏层；光敏层成像曝光在激活射线下；对成像曝光层进行显影以去除已曝光或未曝光区域；用湿刻蚀剂或干刻蚀剂处理该材料和剩余的光敏层，以去除未被剩余光敏层覆盖的材料区域。
对应于元素周期表内列的族号使用如第81版(2000年)的CRC Handbook ofChemistry and Physics中可见的“新标记”规定。
当在本文中使用时，术语“包含”、“包括”、“具有”或其任何其它变体旨在涵盖非排他性(non-exclusive)的包含。例如，包含一组要素的工艺、方法、项目或设备不必要仅受限于这些要素，而可包括为未明确列出或该过程、方法、项目或设备所固有的其它要素。此外，除非清晰地指明相反情形，否则“或”是指包括性而非排他性“或”。例如，条件A或B可由以下任何一个满足A是真(或出现)而B是假(或未出现)，A是假(或未出现)而B是真(或出现)，以及A和B两者都是真(或出现)。
而且，“一个”用于描述本发明的元件和部件。这仅仅是为了便利并给出本发明的概括认识。该描述应理解成包括一个或至少一个，且单数也包括复数除非它明显表示相反情形。
除非以其它方式定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域中普通技术人员的通常理解相同的含义。虽然与本文所述的相似或等效的方法和材料可用于实践或测试本发明，但是以下描述了合适的方法和材料。本文涉及的所有出版物、专利申请、专利和其它参考文献通过引用全部结合于此。在发生矛盾的情形中，包括定义的本说明书将进行控制。此外，材料、方法和示例仅仅是示例性的而并不旨在限制。


图1是本发明的非像素化显示器的横截面图。
图2是其上具有图形化第一电极的显示器基板的平面图。
图3是其上还具有金属迹线的图2中基板的平面图。
图4是在图2的图形化第一电极上具有图形化绝缘层的显示器基板的平面图。
具体实施例方式
本发明的电致发光显示器是非像素化的并具有一个或多个可被照明的静态图像。该显示器通常包含两个电极层，其中一个是透光的，且其间具有图形化绝缘材料层和电致发光材料层。至少在观看区域中，电极层之一图形化，而另一电极未图形化。该显示器也包括基板、附加功能层以及覆盖和/或密封层。
在本发明的显示器中，可将阳极或阴极图形化；阳极或阴极之一或两者都可以是透光的；该显示器可被构建成阳极或阴极较靠近基板。
图形化电极具有电隔离显示器的图像元素的图案。因此，该图案可以是简单的网格，其中各个图像元素包含在网格单元之一内。该图案可包括终端线和导线。因此，电极图案可延伸进入显示器的非观看区域。该图案也可包括一个或多个图像元素。在一实施方式中，阳极被图形化以形成所有图像元素和导线。在一实施方式中，阴极被图形化以形成与图像元素的每一个对应的接触片(contact pad)。
阳极是与阴极层相比更有效地注入空穴的电极。阳极可包括含有金属、混合金属、合金、金属氧化物或混合金属氧化物的金属。适当的金属包括11族金属、4、5和6族中的金属、以及8-10族的过渡金属。如果阳极层是透光的，则可使用诸如氧化铟锡的12、13和14族金属的混合金属氧化物。一些用于阳极层的非限制、特定材料示例包括氧化铟锡(ITO)、氧化铝锡、金、银、铜、镍和硒。阳极也可包括诸如聚苯胺的有机材料。
阴极是对注入电子或负载流子特别有效的电极。阴极层可以是具有比第一电接触层(在本情形中，是阳极层)更低的功函数的任何金属或非金属。第二电接触层的材料可从1族碱金属(例如Li、Na、K、Rb、Cs)、2族(碱土)金属、12族金属、稀土元素、镧系元素(例如Ce、Sm、Eu等)、以及锕类元素。可使用诸如铝、铟、钙、钡、钇和镁的材料及其组合。阴极层材料的特定非限制示例包括钡、锂、铈、铯、铕、铷、钇、镁和钐。
各个电极可通过化学或物理气相沉积工艺或液体沉积工艺形成。化学气相沉积可实现为等离子增强化学气相沉积(PECVD)或金属有机化学气相沉积(MOCVD)。物理气相沉积可包括所有溅射形式，包括离子束溅射、电子束蒸镀和电阻蒸镀。物理气相沉积的具体形式包括射频磁控溅射或感应耦合离子物理气相沉积(IMP-PVD)。这些沉积技术在半导体制造领域中是众所周知的。
图形化电极可被施加于期望图案中。例如，电极材料可通过定位在基板或底层上的图形化掩模进行气相沉积。或者，电极材料可施加为整体层(或者称为毡毯状沉积)，并随后使用例如图形化抗蚀层以及湿化学蚀刻技术或干蚀刻技术进行图形化。也可使用本领域中公知的其它图形化工艺。
图形化绝缘层可由任何电绝缘材料制成。在一实施方式中，绝缘材料是光刻胶。这些材料是电子学领域中、尤其是印刷电路板制造中公知的。光刻胶可以是膜或液体形式。膜可以通过挤压、层压或其它等效技术施加于电极层。液体可通过任何公知的液体沉积技术施加于电极层，这些技术包括但不限于诸如旋涂、照相凹版式涂敷(gravure coating)、帘式淋涂(curtain coating)、浸涂和槽模涂敷(slot-diecoating)的连续沉积技术；以及诸如喷墨印刷、凹版印刷、丝网印刷以及热转移方法的不连续沉积技术。
图案通过将光刻胶在光化学射线下进行成像曝光，例如通过掩模或相片底片的紫外曝光。曝光导致光刻胶的已曝光与未曝光区域之间的溶解性、膨胀性或分散性差异。使用显影剂对光刻胶进行显影以去除更易溶解、膨胀或分散的区域。对于负性光刻胶，未曝光区域可用显影剂去除。对于正性光刻胶，曝光区域可用显影剂去除。曝光时间和显影条件随光刻胶的化学成分变化，但是是众所周知的。通常，当光刻胶持久时，在显影后对其进行烘烤。
其它常规绝缘材料也可用于绝缘层。它们包括但不限于聚合物，诸如聚酰亚胺和含氟聚合物；金属氧化物，诸如二氧化硅；金属氮化物，诸如氮化硅；以及其组合。这些材料可施加在光敏合成物中，并如上所述对光刻胶进行图形化。或者，这些材料可通过液体沉积、化学沉积或气相沉积施加为整体层，并随后使用常规光刻技术进行图形化。
任何有机电致发光(EL)材料都可用于本发明的显示器，包括但不限于荧光染料、荧光和磷光金属络合物(complex)、共轭聚合物及其混合物。荧光染料的示例包括但不限于芘、苝、红荧烯、其衍生物及其混合物。金属络合物的示例包括，但不局限于金属螯合的羟基喹啉(oxinoid)化合物，诸如三(8-羟基喹啉合)铝(Alq3)；金属环化的(cyclometalated)铱和铂电致发光化合物，诸如Petrov等人在公开PCT申请WO 02/02714中公开的铱与苯基吡啶、苯基喹啉或苯基嘧啶配体的络合物；以及有机金属络合物，例如在申请US 2001/0019782、EP 1191612、WO 02/15645和EP 1191614中所公开的；以及它们的混合物。包括电荷承载宿主材料和金属络合物的电子发光层已经由Thompson等人在美国专利6,303,238中、以及由Burrows和Thompson在公开PCT申请WO 00/70655和WO 01/41512中描述。共轭聚合物的示例包括但不限于聚亚苯基亚乙烯基、聚芴(polyfluorenes)、聚螺二芴(poly(spirobifluorenes))、聚噻吩、聚(对亚苯基)、其共聚物和其混合物。
EL层可使用任何常规方法形成，包括诸如上述的所有液体沉积技术。该层也可通过热图形化或者化学或物理气相沉积施加。
该器件可包括可与阳极层或阴极层相邻的支撑体或基底。支撑体常常与阳极层相邻。如果支撑体在显示器的要观看图像的一侧，则该支撑体是透光的。支撑体可以是柔性或刚性的，有机或无机的。通常，玻璃或柔性有机膜可用作支撑体。当支撑体是有机膜时，它可包括一个或多个附加层以提供环境保护，诸如金属、陶瓷或玻璃的薄层。
该器件可在EL层与阳极之间包括一个层，该层便于空穴注入和/或输运。可便于空穴注入/输运的材料示例包括N，N-二苯基-二(3-甲基苯)-[1，1’-二苯基]-4，4’-双胺(TPD)和二[4-(N，N-二乙氨基)-2-甲基苯](4-甲基苯基)甲烷(MPMP)；空穴输运聚合物，诸如聚乙烯咔唑(PVK)、苯甲基聚硅烷、聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)(PEDOT)；以及聚苯胺(PANI)等；电子和空穴输运材料，诸如4，4’-N，N’-二咔唑联苯(BCP)；或者具有良好空穴输运性质的发光材料，诸如包括三(8-羟基喹啉合)铝(Alq3)等的螯合的羟基喹啉的化合物。
该器件可在EL层与阴极之间包括一个层，该层便于电子注入和/或输运。可便于电子注入/输运的材料示例包括金属螯合的羟基喹啉的化合物(例如Alq3等)；基于菲咯啉的化合物(例如2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-菲咯啉(DDPA)、4，7-二苯基-1，10-菲咯啉(DPA)等)；吡咯化合物(例如，2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑(PBD等)、3-(4-联苯基)-4-苯基-5-(4-叔丁基苯基)-1，2，4-三唑(TAZ等))；其它类似化合物；或其任何一个或多个组合。或者该层可以是无机的，并包括BaO、LiF、Li2O等。
空穴注入/输运层和电子注入/输运层可使用包括上述所有液体沉积技术的任何常规方法形成。该层也可通过热图形化或者化学或物理气相沉积施加。
该器件可具有外壳以提供物理和环境保护。该外壳可以由诸如玻璃、陶瓷或金属的任何相对不可渗透材料制成。或者，该外壳也可由诸如聚对苯二亚甲基或含氟聚合物的聚合物制成或者由聚合物与金属、玻璃或陶瓷的复合材料制成。可使用诸如可固化环氧树脂的常规技术将外壳密封到支撑体。在一实施方式中，外壳可附加有吸收或吸附水和/或氧气的吸气(getter)材料。在一实施方式中，该吸气材料是分子筛。在另一实施方式中，无机粘合剂中的吸气材料施加于玻璃外壳并加热以致密化并激活。该加热步骤在将外壳附加于显示器之前进行。
在其它实施方式中，(多个)附加层可在有机电子器件中出现。例如，空穴注入/输运层与EL层之间的一个层可便于正电荷输运、各层的带隙匹配、用作保护层等。类似地，EL层与电子注入/输运层之间的附加层可便于负电荷输运、各层之间的带隙匹配、用作保护层等。可使用本领域中公知的层。此外，任一上述层可由两个或多个层制成。各个组成层的材料选择可通过平衡提供具有高器件效率的器件的目标与制造成本、制造复杂度或潜在的其它因素而确定。
本发明显示器的一个实施方式在图1中示出。图形化阳极2在玻璃基板1上。在阳极上是图形化的绝缘层3。有机EL层4在绝缘体上。阴极层5是一整体层。
在本发明的一个实施方式中，制作非像素化显示器的工艺中的第一步包括图形化第一电极。在一实施方式中，第一电极在基板上。在一实施方式中，第一电极是透光支撑体上的透光阳极。在一实施方式中，第一电极包括玻璃支撑体上的氧化铟锡(ITO)。经ITO涂敷的玻璃基板是可购买的。对ITO进行光刻图形化以形成第一电极图案。第一电极图案在显示器的观看区域中并且也在非观看区域中。在一实施方式中，第一电极图案包括非观看区域中要连接于电线的电极终端。在一实施方式中，观看区域中的第一电极图案包括具有导线的图像元素。导线通向非观看区域中的终端。
或者，第一电极可以是阴极。与上述对阳极进行的一样，可对阴极进行图形化。
可任选地，可沉积导电金属以形成第二电极的迹线和/或接触片。导电金属被至少沉积在非显示区域中并光刻图形化。导电金属通常是诸如铬、铝等具有高导电性的金属。
该工艺中的下一步是沉积并图形化绝缘层。绝该缘层图案在图像区域具有开口区域从而图像区域中可被照明。绝缘层图案也可具有针对第二电极的任何接触片的开口区域。
该工艺的下一步是沉积器件的有机层。通常，使用聚合发光材料，该器件具有与阳极相邻的空穴输运层和之后的发光材料层。使用小分子发光材料，该器件也具有与阴极相邻的电子输运层。然而，其它层可如上所述地出现。沉积的方法也如上所述。对观看区域中的有机层不进行图形化。
在沉积有机材料之后，第二电极的接触片上可能存在有机材料。将该有机材料从接触片去除。这可通过使用任何湿蚀刻或干蚀刻技术实现，其中使用掩模保护显示器的其它区域。
该工艺的下一步是沉积第二电极。将第二电极沉积在整个显示器上。
为了保护显示器免受物理和/或环境损害，显示器可覆盖有氧气和湿气相对难渗透的材料。金属和/或聚合物材料的外壳可在第二电极之后通常通过化学或物理沉积直接沉积到显示器上。或者，外壳可以实现成适合显示区域上的玻璃基板的金属、玻璃或陶瓷盖结构。该盖子被密封到显示区域外的玻璃上。可使用任何已知的密封剂，诸如环氧树脂。
在另一实施方式中，制造非像素化显示器的工艺中的第一步包括在基板上沉积第一电极而在观看区域中不进行任何图形化。第一电极在非显示区域被图形化以形成终端和/或导线，但是在观看区域中第一电极是一连续层。
然后，可任选的导电金属层、绝缘层和有机层被如上所述地沉积并图形化。
该工艺中的下一步是沉积第二电极，然后图形化第二电极。将第二电极光刻图形化以形成第二电极图案。第二电极图案在显示器的观看区域中并且也可在非观看区域中。在一实施方式中，第二电极图案包括非观看区域中要连接于电线的电极终端。在一实施方式中，观看区域中的第二电极图案包括具有导线的图像元素。该导线通向非观看区域中的终端。
之后，如上所述地施加环境外壳。
虽然被描述成单个层，但是各个上述层可由具有相同或不同复合物的多个层制成。
示例示例1本示例示出非像素化分段电致发光显示器的形成。
涂敷有约1500的氧化铟锡(ITO)的厚0.7mm的玻璃基板用于形成第一电极图案。总尺寸是11.03mm×11.23mm，其中约5.5mm×3.1mm将成为观看区域。ITO层使用负性光刻胶旋涂而成，进行成像曝光并显影以在ITO上形成图案。然后，用刻蚀剂处理以去除未被光刻胶覆盖的区域中的ITO。然后，剥去剩余的光刻胶。这形成图2所示的图形化第一电极。显示器的观看区域被示为10，非观看区域示为20。图像区域30是分离的ITO片段。ITO图案在一个边缘处具有旨在与电源连接的终端40。
然后，Cr、Al和Cr的导电层被溅射沉积成约3000的总厚度。负性光刻胶被施加、成像曝光并显影以在导电金属上形成图案。然后用刻蚀剂处理以去除未被光刻胶覆盖的区域中的导电金属，然后剥除剩余的光刻剂。这形成如图3所示的非观看区域中的金属迹线50和阴极接触片60。
施加厚约1.5微米的负性光刻胶。光刻胶被成像曝光并显影以形成绝缘材料图案3，该绝缘材料图案3是图像区域中ITO图案的负像(negative)并完全覆盖非观看区域中的ITO终端，如图4所示。Cr/Al/Cr迹线50也覆盖有绝缘材料，而阴极接触片60未被覆盖。然后将剩余的光刻胶在170℃烘烤30分钟。
然后，通过旋涂施加有机层。通过旋涂添加有正丙醇和1-甲氧基-2-丙醇的Baytron P(H.C Starck GmbH，德国)的水溶液来施加厚约1700的聚(亚乙二氧基噻吩)/PSSA(PEDOT/PSSA)的缓冲层。这可在空气中100℃下干燥3分钟。然后，该缓冲层顶部涂敷有电致发光材料的甲苯溶液，该电致发光材料是超级黄(Super-yellow)PDY 131(Covion公司，法兰克福，德国)，即聚(取代的亚苯基亚乙烯基)。该电致发光(EL)层的厚度约为700。所有膜的厚度通过TENCOR500表面断面仪测量。
然后，通过激光烧蚀将有机材料从阴极接触片去除。
对于阴极，Ba和Al层可在1×10-6torr的真空下气相沉积于EL层顶部。Ba层的最终厚度是20；Al层的厚度是3500。
为了制备显示器的外壳，将0.75片未焙烧的DESIWAFER 300/20沸石材料在1ml水中的的浆液分散在水中，制成200ml的分散体。手动使用注射器将分散体以0.5ml的量逐次施加到玻璃盖板上的腔中。沸石材料通过在70℃置于真空烘箱中1小时而固化以基本上去除全部的水。在固化之后，沸石层通过在500℃下加热玻璃盖板2小时激活并致密化，以形成具有自附加吸气剂的玻璃盖子。在含有小于10ppm H2O和O2的的环境中，具有自附加吸气层的板被安装在显示层上并附加于具有紫外可固化环氧树脂的玻璃基板上。
当3.5的电压施加在电极之间时，图像区域被照亮。
权利要求
1.一种非像素化电致发光显示器，包括具有第一图案的第一电极，具有第二图案的绝缘层，电致发光层，以及第二未图形化电极。
2.如权利要求1所述的显示器，其特征在于，所述第一图案的至少一部分是所述第二图案的相应部分的负像。
3.如权利要求1所述的显示器，其特征在于，所述第二图案具有多个离散区域。
4.如权利要求1所述的显示器，其特征在于，所述第二图案具有宽度不超过20微米的至少一个片段。
5.如权利要求1所述的显示器，其特征在于，所述显示器具有不超过18mm×18mm的观看区域。
6.如权利要求1所述的显示器，其特征在于，所述显示器是分段的。
7.如权利要求1所述的显示器，其特征在于，还包括基板和外壳，所述外壳之上具有吸气材料。
8.如权利要求1所述的显示器，其特征在于，具有不超过5微米的显示器厚度。
9.如权利要求7所述的显示器，其特征在于，具有不超过2mm的扩展的显示器厚度。
10.一种用于制作具有观看区域和非观看区域的非像素化显示器的方法，包括图像化所述观看区域中的第一电极层以形成第一电极图案；沉积绝缘层；图形化所述绝缘层以形成绝缘层图案；沉积有机电致发光材料；以及整体地沉积第二电极。
11.一种用于制作具有观看区域和非观看区域的非像素化显示器的方法，包括在基板上至少在所述观看区域沉积第一电极；沉积绝缘层；图形化所述绝缘层以形成绝缘层图案；沉积有机电致发光材料；沉积第二电极；以及图形化所述第二电极以形成第二电极图案，其中沉积所述第二电极和图形化所述第二电极可同时进行。
12.如权利要求10或11所述的方法，还包括至少在所述非观看区域沉积导电金属；图形化所述导电金属以形成导电金属图案。
13.如权利要求10或11所述的方法，还包括在所述有机电致发光材料与所述第一电极之间沉积缓冲层。
14.如权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述绝缘材料是光刻胶，对所述光刻胶的图形化是通过成像曝光和显影实现的。
15.如权利要求14所述的方法，还包括在所述光刻胶显影之后烘烤。
16.如权利要求10或11所述的方法，还包括施加其上具有吸气材料的外壳。
17.如权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述显示器的所述活性区域不超过18mm×18mm。
18.如权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述显示器具有不超过5微米的显示器厚度。
19.如权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述显示器具有不超过2mm的扩展的显示器厚度。
20.一种非像素化电致发光显示器，其特征在于，所述显示器具有不超过18mm×18mm的观看区域。
21.一种非像素化电致发光显示器，其特征在于，所述显示器具有不超过5微米的显示器厚度。
22.一种非像素化电致发光显示器，其特征在于，所述显示器具有不超过2mm的扩展的显示器厚度。
23.如权利要求20、21或22所述的显示器，其特征在于，所述显示器是分段的。
全文摘要
公开了一种非像素化分段显示器。该显示器包括具有第一图案的第一电极、具有第二图案的绝缘层、电致发光层和第二未图形化电极。
文档编号H01L51/52GK101057334SQ200580038814
公开日2007年10月17日 申请日期2005年11月8日 优先权日2004年11月12日
发明者M·D·休伯特, A·沃德索普 申请人:E.I.内穆尔杜邦公司