专利名称：电致发光器件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及具有按所需图形设于基底上的至少两个电致发光元件的电致发光器件，每个所述元件包括第一和第二电极层以及设于其间的电致发光层，所述器件包括分隔凸起图形，所述分隔凸起图形包括由绝缘材料制成的分隔肋，分隔肋从所述基底凸出并形成用于容纳一液体层的围壁，由所述液体可获得按照所需图形的电致发光层。
本发明还涉及用于制造具有至少两个电致发光元件的电致发光器件的方法，其包括下述步骤在一基底上设置按照所需图形的第一电极层；提供包括分隔肋的分隔凸起图形，所述分隔肋从所述基底凸出并形成按照本发明的包围区域；在所述分隔凸起图形的包围区域内存积一液体层；将所述液体层转变成电致发光层；在所述电致发光层上设置按照所需图形的第二电极层。
一种根据本发明的电致发光器件，可优选地用作被动或主动类型的单色或多色静止图像显示器或矩阵显示器，用于显示各种静止或活动图像。
如前序部分所述的一种电致发光器件及其制造方法已在EP880303等专利中予以公开，其中所述电致发光层是通过喷墨印刷到基底上获得的。以助于将用于每个像素的喷墨印刷液体层限定在每个像素的边界内，在相邻的像素间形成分隔壁。这在包括两种或更多颜色的显示器中是尤其有利的，因为可以防止相邻像素之间的各电致发光颜色液体相混合，并且以这种方式可以提高显示图像的对比度和亮度。
然而，对于根据EP 880303所述的器件及方法，如果像素中填充有过多量的电致发光液体，无疑会出现一个像素内电致发光液体溢出并与相邻的像素内的电致发光液体混合的危险，这些像素例如可能是用于显示不同颜色的不同类型的像素。
从制造方面考虑，由于所述液体中的活性发光物质的浓度很低，经常具有的活性物质不到1％，使分隔肋尽可能低同时又使所述液体层具有足够的层厚是有利的。因此，在转变(例如，将液体层干燥或凝为胶体)过程中，剩余的电致发光层将大量减少，通常比液体层薄一百倍左右。从而，需要向像素中填充尽可能多的液体。这在专利申请EP 00/11706中作过进一步讨论。
而且，在制造过程中，最好利用具有多个喷嘴头而不是单个喷嘴头的喷墨印刷装置或类似装置。在多喷嘴头中，从每个喷嘴不可能获得完全相同的液体输出，对于喷墨印刷装置通常会认为存在约5-10％的变化。如果能以这样的方式调整所述喷墨头，即，以最低的输出量通过所述喷嘴达到所需的层厚，则无疑会有这样的危险，即以最高的输出量利用多个喷嘴填充电致发光元件，液体会溢出所述分隔肋，并且相邻的电致发光元件中的液体将会混合。
本发明的一个目的是提供一种电致发光器件，其中相邻的电致发光元件间的液体层之间发生混合的危险减小，从而可以为电致发光元件提供更厚、更均匀的电致发光层，在加工过程中采用多个喷嘴头使执行得到改善。这些目的至少是通过如前所述的电致发光器件实现的，其特征在于，分隔相邻电致发光元件的间隔凸起元件包括至少两个间隔肋，两间隔肋之间的区域内具有中间槽。
本发明还涉及一种以与上述电致发光器件基本相同的目的来加工电致发光器件的方法。这些目的至少是通过权利要求6所述的方法实现的。
本发明基于这样的认识，即上述目的可以通过电致发光器件及其制造方法来实现，其中每个电致发光元件或像素设有单独的间隔肋，其在两个相邻的像素之间的区域内对于两相邻的像素来说不是公共的。而是两像素之间具有至少两个间隔堤或间隔肋，各相邻像素的间隔肋之间具有槽。
对发光的电致发光层的一个要求是电致发光层设于两电极之间，一个是阳极，一个是阴极。因而，在一个优选实施例中，两相邻像素之间的间隔槽具有不多于一个电极，使得从一个像素溢出到所述槽中的任何电致发光液体不会被通电进而发光，这种发光会干扰由显示器产生的图像。
本发明适于单色和彩色显示器。对于这两种类型的显示器，本发明都会有利于形成均匀的电致发光层。本发明对于彩色显示器更为有利之处在于，它会有助于防止不同颜色之间的混淆。本发明的另一个优点是，借助本发明的方法，在将各种颜色干燥前并且在一个工艺过程中，可以利用一个印刷机印刷一种以上彼此相邻的颜色。
存在多种将电极和电致发光层设置在显示器中的方法。例如，如果所述器件只是用于照明或不可变的静止图像的显示，阳极和阴极对于整个器件可以是公共的，即其被以一连续导电层的形式施加到电致发光层各侧。另一方面，如果所述器件用于显示可变的或活动图像时，每个像素需要单独寻址。这基本上可以通过两种不同的方式实现。
首先，电极可按行和列设置，例如阳极按行电连接起来，而阴极按与阳极垂直的列电连接起来。这被称为被动矩阵显示器，像素的通电是通过在电压馈入阳极行和类似的电压馈入阴极列的交叉点处实现的。通常，成像是通过随后的阳极行电压馈入以及同时进行的阴极列电压馈入实现的，阴极列与阳极行的交叉点为所要发光的位置。因此，所述像素将会被间歇地通电。
其次，所述像素可以被单独和独立地寻址，例如通过利用薄膜晶体管控制每个像素。这被称为主动矩阵显示器，以这种方式在需要时像素可以被连续地通电，从而得到较亮的图像。
在本发明的一个优选实施例中，电致发光器件形成在适当的基底上，基底例如是透明合成树脂、石英、陶瓷或玻璃。所述第一电极(优选是阳极)被按照所需图形以薄层施加在基底上，并且其优选是金属合金例如氧化铟锡(ITO)，其是通过金属合金真空淀积施加的。随后，利用照相平版印刷等方法施加凸起图形。之后，电致发光液体层被以适当方式有选择地施加到由所述凸起图形形成的包围区域内，所述方式例如可以是通过喷墨打印或施予任何有机或无机电致发光液体。最后液体层例如通过干燥或凝胶化过程转变成电致发光层，并通过适当金属合金的真空淀积设置外部电极(优选是阴极)。应理解，除了上述内容，所述电致发光器件还可以包括几个其它的层和附加物，例如注入孔和/或输送孔层、电子注入和/或电子输送层、润湿剂、均化剂、保护层等。
所述电致发光层可大致由有机电致发光材料制成。合适的这类材料包括低或高分子量的有机光或电致发光、荧光和磷光化合物。优选的是包括具有大致共轭主干(主链)的电致发光聚合物，例如聚噻吩、聚亚苯基化合物、聚噻吩乙烯，或更优选的是聚对亚苯基乙烯。特别优选的是(发蓝光的)聚(烷基)芴和聚对亚苯基乙烯，其发出红、黄或绿光，以及位于2或2，5位置的聚对亚苯基乙烯，尤其是那些在2和/或2，5位置具有增加的溶解度的侧基如C1-C20烷基或烷氧基的。优选的侧基是甲基、甲氧基、3，7-二甲基辛氧基、2-甲基丙氧基。更特别优选的是聚合物，包括2-苯基-1，4-苯乙烯基重复单元，苯基可设有上述类型的烷基和/或烷氧基，特别是甲基、甲氧基、3，7-二甲基辛氧基，或更好是2-甲基丙氧基。所述材料可以包括一种或更多这样的化合物。
在本发明上范围内，术语“有机物”包括聚合成的物质，而术语“聚合物及其衍生附属物”包括单聚物、共聚物、三聚物和更高级同系物，以及低聚物。
可选地，所述有机电致发光材料实际上还包括其它物质、有机物或无机物，它们可以类似地分布在一个分子尺度内，或以粒子分布的形式存在。尤其是，可以存在可提高电子和/或孔的电荷注入和/或电荷改变能力的化合物、可提高和/或改变发出的光的强度和/或颜色的化合物、稳定剂等。
孔注入电极由适当的具有高的功函数的金属(合金)制成，例如金、铂、银等制成。优选地，可采用更容易透过的孔注入电极材料，例如氧化铟锡(ITO)。导电聚合物例如聚苯胺(PANI)和聚-3，4-乙烯二氧基噻吩(PEDOT)也适于透过孔注入电极材料。最好PANI层具有50-200nm的厚度，而PEDOT层具有100-300nm的厚度。如果采用ITO孔注入电极，所述第一电极优选地是孔注入电极。
凸起图形与流体层的相互作用决定了电致发光层的厚度轮廓。可用来调节该相互作用的另一个重要参数是流体层相对于凸起图形表面的可润湿性。可润湿性是由凸起图形表面相对流体层的疏水或亲水程度决定的。流体的可润湿性可通过传统方法调整，例如改变流体层的粘度、接触角或粘弹性或通过增加表面活性剂或其它可以影响流体层的流变和界面性质的制剂。凸起图形的可润湿性可以通过选择不同的凸起材料或通过使凸起图形经受表面处理(例如紫外线/臭氧处理)改变。如果流体相对于凸起图形的可润湿性可选择成使得流体层的表面大致呈平的弯面，则电致发光层的厚度如以上所述那样基本是均匀的。
对于像素可被单独寻址的电致发光器件的情况，例如被动或主动矩阵显示器，至少有一个电极层必须被以相邻的图形区域间不导电的方式被图形化。
在一主动矩阵显示器中，如果有一个电极被图形化就足够了。图形化过的电极的每个像素电极可以被单独地图形化并且与其余的像素电极电绝缘，它连接到一薄膜晶体管等控制装置并由其控制。在一个优选实施例中，最靠近基底的电极(优选为阳极)被图形化，而外部电极即阴极大致覆盖所述显示器的整个表面。
在一被动显示器中，两个电极都必须被图形化，一个呈像素电极行，另外一个呈与所述行垂直的像素电极列。外部电极(优选是阴极层)的图形化可以通过提供外形上呈具有带悬伸部分的屋顶状结构的辅助凸起图形来实现，使得当电极材料被淀积到显示器上时，凸起图形的悬伸部分将遮蔽所述显示器的一部分，而防止电极区域之间存在所述电连接。
在本发明的一个优选实施例中，所述像素形成为方形或矩形，因而每个像素的间隔肋是线型的并相互平行，在各像素之间形成线型槽。然而，也可以具有其它形状的像素，例如环形，在这种情况下，所述间隔肋以及其间的槽不必是线型的。在本发明的一个可选实施例中公开了这样的像素的例子。
相邻的像素之间的槽以及间隔肋制成尽可能地深而窄较有利。以这种方式，其可以容纳较大量的可能会溢出的液体，但同时其又呈现较小的显示器不发射光区。
关于现有技术状况，可以参照US 5701055以及相应的EP 938248。在这些文献中披露了像素间具有双阻挡元件的显示器件。然而，这些文献是关于具有蒸发到基底上而不是如本发明那样以液体形式施加到基底上的电致发光层的显示器件。因此，其所解决的技术问题以及所达到的优点与本发明完全不同。
本发明的这些以及其它方面将可从后面说明的实施例了解，并通过这些实施例阐明。
本发明将以举例方式结合附图予以说明，其中
图1是根据本发明第一实施例的主动矩阵显示器的一部分的局部剖开平面图2是沿图1中的A-A线所取的显示器的剖面图，其中每个像素已被填充电致发光液体层，但还未将所述液体层转变成电致发光层；图3是与图2相似的剖面图，但是在将所述液体层转变成电致发光层并在所述电致发光器件的外表面上设置一个电极层后截取的；图4是根据本发明第二实施例的被动矩阵显示器的一部分的局部剖开平面图；图5是沿图4中的A-A线所取的显示器的剖面图，其中每个像素已被填充电致发光液体层，但还未将所述液体层转变成电致发光层；图6是与图5相似的剖面图，但是在将所述液体层转变成电致发光层并在所述电致发光器件的外表面上设置一个电极层后截取的；图7是根据本发明第三实施例的被动矩阵显示器的局部剖开平面图；图8是根据本发明第四实施例的主动矩阵显示器的局部剖开平面图；图9是沿图8中的A-A线所取的显示器的剖面图，其中每个像素已被填充电致发光液体层，但还未将所述液体层转变成电致发光层；图10是与图9相似的剖面图，但是在将所述液体层转变成电致发光层并在所述电致发光器件的外表面上设置一个电极层后截取的。
首先参见图1-3，以一个平面图和两个剖面图大致示出了本发明的第一实施例。该实施例涉及一个主动矩阵显示器，其包括基底1，在其上以单独限定的矩形图形设置阳极层2，所述阳极层互相电绝缘并形成不同的单独像素的一部分。单独的薄膜晶体管(图中未示出)控制着每个阳极，这样可以单独地激励每个阳极。所述矩形阳极按行和列布置，各行及列之间具有间隔3。在阳极列之间的间隔内具有间隔元件，其呈间隔肋4的形式设置在每个阳极列的两侧，使得两个相邻的阳极列间隔肋4之间的间隔肋4形成一对具有限定于其间的槽5的间隔肋。
在形成凸起图形后，形成于所述阳极列每侧的间隔肋之间的包围区域被填充电致发光液体6，优选是通过喷墨印刷进行填充。所述印刷是沿图1所示箭头7的方向进行的，即沿与分隔肋4平行的方向。相邻的包围区域被适当地填充能发出不同颜色(例如蓝色，红色，绿色)光的电致发光液体，以显示彩色图像。
随后，电致发光器件经历干燥或凝胶化处理，将电致发光层从液相转变成固相或凝胶状态。在转变过程中，所述电致发光层减少，并变得更薄。这在图3中概略示出，但为了清楚并没有按照真实比例，因为通常采用的电致发光液体一般具有约1％的有效电致发光物质浓度，因而在转变过程之后，得到的电致发光层6具有大约是电致发光液体层1％的厚度。在图3中还示出了阴极层8，其覆盖在显示器的整个表面上，优选是通过金属气相真空淀积覆盖在所述显示器的整个表面上。
本发明可以使两个间隔肋之间的包围区中填充最大量的电致发光液体。如果所述液体无意地从一个间隔肋上溢出，其将积存在所述包围区域之间的槽5内，而不会影响显示器的功能和性能，因为它不会与相邻的包围区域中的液体混合。所述槽中的溢出液体也不能被激励从而通过发光影响显示器的显示，因为所述槽区域只包括一个电极层，即外部的阴极层8。
在根据图1-3的实施例中，也可以使所示电致发光器件设有与图中所示的肋方向垂直的分隔肋。所述组合的间隔肋将限定矩形的包围区域。
图4-6示出了本发明的第二实施例。该实施例是被动型的矩阵显示器。与前述实施例不同，所述阳极2呈连续的行的形式，各行之间有电绝缘间隙3，其与总的以9表示的间隔元件相交成直角。这些间隔元件与第一实施例相比具有很不相同的截面形状，如图5和6所示。取代两个间隔肋的是具有相对宽且低的形状的三个间隔肋4。在三个间隔肋中的中间一个上设有一个辅助间隔或遮蔽肋10，其截面呈楔形或蘑菇形，每侧具有悬伸部分11。
淀积电致发光层6(优选地是通过喷墨印刷)是沿箭头7所示方向进行的，即沿与间隔凸起元件9平行的方向设置在间隔元件之间的包围区域中。最后，在将电致发光层从液态转变成固态后，如图6所示，显示器的整个显示表面被阴极8所覆盖，阴极8优选地是通过金属气体的真空淀积而成的。遮蔽肋10的悬伸部分11具有这样的效果，即悬伸部分下面的表面被遮蔽，因而其上没有被淀积阴极材料。从而，间隔凸起元件9两侧的阴极层之间没有电连接，使得所述阴极层被分成与所述阳极行垂直的电绝缘的阴极列。从图5和6可明显看出，在各隔绝肋9之间的区域内设有辅助阻挡肋12。其功能是防止阴极和阳极直接接触，进而防止阴极和阳极间短路。因为阳极列的层在间隔元件9的下方是连续延伸的，如果没有电致发光液体6从外部的间隔肋4上溢出，就可能发生短路。
优选地具有间隔肋4的间隔元件9、遮蔽肋10和阻挡肋12是通过本领域公知的照相平板印刷方法适当地加工成的。所述肋的材料可以是有机材料和无机材料。
图7中示出了被动矩阵显示器的另一实施例，其中阳极成行设置，彼此由一对与图1-3所示实施例相似的间隔肋4电隔离，阴极成列设置，彼此由与图4-6所示实施例相似的间隔元件9电隔离。
阳极行与成对的间隔肋4平行并与图7所示的电致发光液体6的印刷方向平行。因而，电致发光层6通常只被印刷在限定于两对间隔肋4之间的包围区域内，只有当电致发光液体从所述肋4上溢出时才会印刷到两相邻的间隔肋4之间的槽5内。
所述阴极列由与图4-6所示第二实施例相似的方式由间隔元件9限定，即间隔元件包括三个形状宽且低的间隔肋4。在这三个间隔肋中的中间一个上设有辅助间隔或遮蔽肋10，其截面呈楔形或蘑菇形并且每侧具有悬伸部分11。虽然在本实施例中所述电致发光液体的印刷也可以连续的方式进行，如第一和第二实施例所示，但它是以一种称为“应请求滴落(drop on demand)”方式进行的，即当沿箭头7所示方向印刷时，印刷在通过一个间隔元件9后开始，而在到达后一间隔元件时停止。图7中沿A-A线所取的剖面图，在向像素中填充过电致发光液体后与图5的剖面图类似，在完成转变过程并将显示器覆盖一阴极层后与图6所示类似。当将显示器表面覆盖阴极层材料，遮蔽肋10的悬伸部分11具有这样的效应，即悬伸部分下方的表面被遮蔽，从而没有阴极材料被淀积在这些表面上。因而，在间隔凸起元件9的两侧阴极层之间没有电连接，使得阴极层被分成与阳极行2垂直的电绝缘的阴极列。辅助阻挡肋12被设在相邻的间隔肋4之间，因而消除了阳极层与阴极层接触从而引起短路的危险。
在图8-10中示出了本发明的第四实施例，其中像素具有平面图中所示的环形形状。环形阳极层2被设置在基底1上，以用于每个像素。阳极层由第一内间隔肋4包围，与第一间隔肋具有间隙或槽5设置了第二外间隔肋4’。随后每个像素被填充电致发光液体层6，如图9所示，优选地是以“应请求滴落”的方式填充，经过前述转变过程后，所述显示器被图10所示的阴极层8所覆盖。以这种方式布置的电致发光元件优选地是主动矩阵类型的，并由薄膜晶体管控制每个像素。
应理解，在本发明权利要求范围内，根据本发明的间隔元件可以多种不同方式设立和成形，例如间隔肋的数量和形状可以改变。为实现所述技术效果和优点，防止电致发光液体在从间隔肋上溢出时发生混合，在相邻的像素之间有至少两个间隔肋且其间具有槽是最重要的。
权利要求
1.一种电致发光器件，具有至少两个按照所需图形设于基底上的电致发光元件，每个元件包括第一和第二电极层以及设于其间的电致发光层，所述器件包括间隔凸起图形，间隔凸起图形包括绝缘材料制的间隔肋，所述间隔肋从所述基底凸起并形成用于容纳液体层的包围区域，可由所述液体层获得按照所需图形的电致发光层，其特征在于，分隔相邻的电致发光元件的间隔凸起元件包括至少两个间隔肋，间隔肋之间的区域内具有中间槽。
2.如权利要求1所述的电致发光器件，其特征在于，在成对设置两间隔肋之间的区域内的所述槽中设置至多一个电极层。
3.如权利要求2所述的电致发光器件，其特征在于，所述间隔元件包括具有悬伸部分的遮蔽肋。
4.如权利要求3所述的电致发光器件，其特征在于，所述遮蔽肋设置在间隔肋中的一个上。
5.如权利要求4所述的电致发光器件，其特征在于，所述间隔元件包括三个间隔肋，而所述遮蔽肋设置在中间的间隔肋上。
6.一种制造具有至少两个电致发光元件的电致发光器件的方法，包括下述步骤在基底上设置按照所需图形的第一电极层；设置包括间隔肋的间隔凸起图形，所述间隔肋从所述基底凸出并形成按照所需图形的包围区域，用于容纳液体层，可由所述液体层获得电致发光层；在间隔凸起图形的包围区域内存积液体层；将所述液体层转变成电致发光层；在所述电致发光层上设置按照所需图形的第二电极层；其中所述方法的特征在于，相邻的电致发光元件之间的间隔元件形成有至少两个带有中间槽的间隔肋。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括在两个相邻的一对间隔肋之间的槽区域至多设置一个电极层的步骤。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括形成具有遮蔽肋的间隔元件的步骤，所述遮蔽肋包括悬伸部分。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括在所述间隔肋中的一个上设置遮蔽肋的步骤。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括形成具有至少三个间隔肋的间隔元件并将所述遮蔽肋设置在中间的间隔肋上的步骤。
全文摘要
一种电致发光器件，具有至少两个按照所需图形设于基底上的电致发光元件，每个元件包括第一和第二电极层以及设于其间的电致发光层，该电致发光层是由液体层获得的。包括由从所述基底凸出的绝缘材料形成的间隔肋的间隔凸起图形按照所需图形形成容纳液体层的包围区域。为防止相邻的电致发光元件之间的液体相混合，以及可以在每个元件内充填最大量的液体，相邻元件之间的间隔元件是由至少两个间隔肋构成的，间隔肋之间的区域内具有中间槽。本发明还涉及制造所述电致发光器件的方法。
文档编号H01L51/50GK1462477SQ02801396
公开日2003年12月17日 申请日期2002年4月22日 优先权日2001年4月26日
发明者P·C·杜伊内维尔德, C·T·H·F·利登鲍姆, J·P·M·德科宁, I·G·J·坎普斯 申请人:皇家菲利浦电子有限公司