专利名称：光电显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及显示器和显示驱动器，更具体地涉及根据荧光猝熄原理提供显示的装置和方法。
背景技术：
已知的光电显示设备十分广泛，从白炽灯和光发射二极管到液晶显示器和等离子体显示器和阴极射线管。特别重要的一类显示器是像素化显示器，其中对于低功率应用，通常选择液晶显示器(LCD)。已知的液晶显示器(LCD)工作于传输模式，例如应用背光，反射模式。例如，用日光照射和传输反射模式，其中像素既有反射单元，也有传输单元。但是，不论它们如何普及，LCD显示器仍存在不少问题，这些问题在经过多年研究之后，仍未完全解决。例如，通常所述的LCD显示器比较慢，其开关时间为毫秒级，并且其视角比较小。LCD显示器还有视觉赝像问题，例如在某些视角显示例置，与发射显示技术相比还有相对单调的表现。此外，因为LCD显示器是由阻塞传输或反射光操作的被动显示，其效率有一上限，在需要采用彩色滤波器的彩色显示器中，这一效率就降低了。
发射显示技术克服了上述许多问题，并能提供宽视角范围和明亮，有色彩且很少有赝像的显示器。已知的发射显示技术包括阴极射线管、等离子体显示屏，或薄膜场致发光显示器，和有机光发射二极管(OLEO)。但是，发射显示器的一般问题是功耗比较大，这使它们不适合于多数应用，特别是许多便携式应用。
因此，需要对传统的显示器进行改进并克服上述问题，特别是功耗和观察能力问题。
有机光发射二极管(OLED)比已知的显示技术有许多优点，包括容易制造和设计新显示材料的灵活性方面。已知有机LED已有约十年的时间，它可以基于共扼的聚合物或更小的分子，一般说来，基于这两种材料的器件的主要性能是相同的。
典型的有机LED包括一个基底，其上沉积了多层，包括一对电极层作为阴极和阴极，其间是一层场致发光有机材料。在阳极与场致发光层之间有一附加的孔穴传输层，和/或在场致发光层与阴极之间有一附加的电子传输层。一般用于无机LED的异质结构也适合于有机LED。
在聚合物为基础的器件中，像PPV(聚对亚苯基亚乙烯基(poly(p-phenylenevinylene)))这种材料可用于场致发光层，而在更小的分子器件中，场致发光层可包括像铝三喹啉这样的材料。空穴传输层可以包括PEDOT(掺杂的聚乙烯二氧噻吩(doped polyethylene dioxythiophene))在聚合物为基础的器件中，或三烷基胺在更小的分子器件中。电子传输层可包括噁二唑在更小的分子器件中；在聚合物器件中，通常没有电子传输层。阳极典型地比阴极有更高的功函数，且通常是透明的，允许光从电致发光层放出；ITO(铟锡氧化物)经常用作阳极。
有机LED开关比LCD快得多，典型地小于一个微秒。比起无机LED来，有机化学的灵活性也使它能比较容易合成新的活性材料用于有机LED，例如允许协调有机材料的半导体带隙。聚合物LED的另一优点是它们比较容易制造，因为活性层的沉积可在室温下进行，例如用旋转涂覆。有机LED也可做在可塑的基层上，并用一个电极的像素化来简单布图。
更多基于有机LED的器件的详细情况可在下列专利资料中找到W090/13148，W098/59529，W099/48160，W095/06400，GB2,312,326A，和US 5,965,901，并结合于此作为参考。
虽然有机LED提供了比传统显示技术许多重要的优点，但仍然有要求更低功耗和较长寿命的需要。
本发明源自对有机光发射二极管作的研究工作，但在光电子显示方面根据完全新的原理。特别是，本申请人认识到通常用于有机光发射二极管的场致发光材料也常是光致发光材料，并且为其结合到合适的结构中时，这种光致发光可借助于把电场作用于光效发光材料而减少或猝熄。合适的结构包括传统的OLED结构，需要猝熄光致发光的电场可简单地借助于反置OLED器件的偏压作用于光致(或场致)发光材料上，虽然在普通环境下很难观察到这一光致发光猝熄现象。本申请人还认识到，用光致发光猝熄来显示信息的思想，从原理上不限于有机LED的器件结构和材料，也能用于无机LED器件结构和材料。
W098/41065公开了把激励电压的极性用到场致发光聚合物基的显示器上用来或者从聚合物的界面激励出红光发射，或者从聚合物体中激励出绿光发射。但是，在这两种情况下，发光射半导体为正偏压(器件包含两个背靠背的二极管)。US 6,201,520描述了像素化OLED显示器中对非选择的像素应用反向偏压以避免交扰现象，后者是由非选择像素的(电的)半激活状态引起。US 5,965,901描述了用脉冲激励方法于有机光发射聚合物器件，来改善器件的寿命，其中正脉冲被负脉冲(反向偏置)隔开。U.Lemmer等，在合成金属，67(1994)169-172中描述了在ITO/PPV/AI结构中场致发光猝熄的实验观察。但是这些现有技术文件都没有公开基于光致发光猝熄原理的显示器，或用光致发光猝熄提供显示器。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用光致发光猝熄显示信息的方法，光电显示器件包括在一对电极之间的光致发光材料；提供用于光致发光材料使其发光的照射；和给电极加偏压使至少部分猝熄光致发光。
用光致发光显示信息结合了发射显示技术的长寿命与反射和传输LCD显示的低功耗的优点。因为该方法依赖于控制或调制光致发光，因而是一类最好的发射技术，且能提供与这类技术有关的优点，即鲜亮的饱和色和兰佰特发射剖面，后者是一种在角度范围内基本不变的光输出强度，它有助于获得宽视角。但是，因为猝熄光致发光只要很小的电流，因此，这种显示信息的方法引起的功耗很低。
尽管需要照射源，但这种照射可由环境照射提供，例如日光，因而这一方法提供了另一优点，即在明亮条件下很好的显示视觉能力。此外，在与光电显示有关的光源用于提供照射的情况，这一光源本身可选择为高效率。对许多材料来说，这两种情况的光致发光效率都远远高于场致发光效率，典型地，前者为高于80％，后者为1-5％。用于光致发光材料的照射可以是可见光，例如兰光，或不可见光，例如紫外光，但是其波长应小于或等于光致发光的波长。因而绿光照射适合于黄或红色显示。
就有机光致发光材料而言，至少还有另一优点，即增加器件寿命的潜能。在常规的场致发光OLED显示器中，电迁移是有机场致发光器完全退化的重要因素，相反，在本方法中，当有机光致发光材料加以偏压使猝熄光致发光只流过很少的电流，这种退化机理就变得不重要了。另一结果就是比传统的电致发光显示有更多的材料可用于用光致发光猝熄来显示信息，因为在正偏压情况下相对短寿命的材料，当加偏猝熄光致发光时，仍然具有可接受的长寿命。
本方法可使用任何光致发光材料，或者有机(大分子或小分子)，或者有机金属或无机材料，如砷化镓或一些III-V或II-VI材料。但是，当使用有机材料时，上述OLED技术关于材料合成和器件制造方面的优点也能实现。
在本方法的实施例中，光电显示器是有源矩阵显示器，例如薄膜晶体管(TFT)激励的显示器，或直流激励的显示器。用TFT激励的显示器简化了界面，并且因为光致发光猝熄打开非常快，适合获得很好的显示对比度。
光致发光材料包括有机光致发光材料，如小分子或半导体共扼有机聚合物。氟基的有机材料特别好，因为它的光致发光效率高。
在实施例中，电极对包括阴极和阳极，阴极的功函数低于阳极。阳极可用ITO或像银或银之类的金属制成，阳极可用像铝，钙或锂这样的金属制成。器件优先加反向偏压，使阳极比阴极处于更负的电位。当这样加反向偏压时，功耗几乎与传导光激励的空穴和电子来猝熄光致发光所需的功耗一样。在改型的实施例中，光电显示也包括空穴传输材料，它在光致发光材料和阳极之间，以增加光致发光猝熄的效率。
至少一个电极是至少部分透明的，以简化设备的结构，并能提供相对大的显示表面。但是，侧面发射的实例也是可能的。在至少一个电极是至少部分透明的情况下，这一电极也可用来照射光致发光材料，尽管该材料也可被直接照射。电极并不需要覆盖整个光致发光材料的表面，一个电极可局限于器件的一个点或区域，但光致发光猝熄将只发生在阳极和阴极重叠的地方。
在本方法的一个实施例中，环境或背景光，例如日光或室内光，可提供作照射用。另外，照射也可用专用光源提供，如背面或更好为正面光。在本方法的其它实施例中，这两种照射方法都可使用，和/或根据环境或背景照射的电平采用专用光源。在采用背面或正面光的情况下，更希望两个电极至少都是部分透明，但在采用侧面照射的情况下这不需要。在采用人工照射的情况下，这可作为高效率和/或在激励光致发光的波长的高输出选择。在某些实施例中，光吸收材料可结合在光电显示器中，以至少部分吸收照射，因而增加光致发光与任何背景或该照射的散射光之间的反差。
在光电显示器延续的区域，照射通常可布置成垂直于显示面，例如从(到)照射器件或从器件的正面或背面的一侧照射器件。但是，在本发明的一个特殊实施例中，包括用通过安装器件的基底的导波光照射光致发光材料。例如在光致发光层夹在基本透明并反射的电极之间的情况下，照射光可在反射电极与基底正面(向着观察者)之间波导照射，器件安装在该基底的背面。基底可用玻璃或塑料制成，照射光可从器件的一个或多个侧面导入。
用波导照射具有能把照射基本上限制在波导区内的优点，使观察者看到光致发光而没有任何来自该照射的很多可见的背景光。这有助于增加显示中的对比度。照射优先采用波长小于或等于光致发光波长的光，例如波长短于500纳米，或短于450纳米，或短于400纳米，或短于350纳米的光。
可以理解，在使用任何形式的专用光或人工光照射光致发光材料的地方，可用采色光或人眼比较不敏感的波长的光照射来改善对比度。因此，例如人眼的敏感性在低于450纳米时急剧下降，用这一区域内的波长或峰值波长照射，任何背景或散射光对光致发光显示的影响都可减少。
本方法的一个实施例中，使用了在光致发光被猝熄时变成基本无彩色的光致发光材料。实际上，尽管光致发光可以不完全猝熄，使用光致发光被猝熄或不存在时变成无彩色或基本无彩色的材料，任何光致发光材料的本征彩色对显示的影响可减少。这样，例如在光致发光材料有很强彩色的情况下，当光致发光减少或断开时，在环境光或照射光下，这种影响可很明显，这就可能引起在光致发光的“接通”状态与减少光致发光的“断开”状态之间显示色彩的明显改变，这对某些应用可能是不希望的，因此，通常宁可采用至少对人眼来说基本上无本征彩色的光致发光材料。
在一个实施例中使用的光致发光材料包括有不同荧光颜色的混合材料，这就使显示的“彩色”并不相应于纯单一波长的发射。于是在一个实施例中，使用基本上为白“彩色”的混合材料。这适合于黑白显示，有利于字处理。
在一个实施例中，本方法使用了一组光致发光显示单元，每一单元具有一对有关的电极，电极之间放置光致发光材料。因而，例如可采用x-y的电极矩阵或对每一显示单元采用同一个公共阳极对各个阴极。这种布置允许象素化显示，并且在采用有不同颜色荧光的两种或更多种光致发光材料时，可提供多种颜色显示。例如，可照射象素化OLED型显示器件结构并反向偏置以提供彩色荧光猝熄型显示。在可选择性上，宁愿每一象素有一个或多个相关的晶体管和/或一个或多个电容器，以使在其它象素被访问时，该象素能保持光致发光的猝熄状态。
在本方法的另一实施例中，其中光致发光材料也是场致发光材料，光电显示可工作于双模式，即当显示处于“接通”状态时，光致/电致发光材料加正偏压时。以增强从显示器发射的光。但在这种情况下，宁愿使用有有效长电致发光寿命的光致发光材料。
在一个实施例中，本方法进一步包括以光学结构提供光电显示，该结构用来收集并向光致发光材料提供光照。在照射包括环境光照射的情况下，这特别有用。光学结构优先包括像微透镜阵之类的微结构，在这种选择时微结构中，透镜或零件的尺寸通常小于1毫米，且经常小于0.1毫米，小于10微米或基至小于1微米。
本发明的另一目的在于提供光电显示的应用，包括在一对电极之间有一层光致发光材料来显示信息，这种应用包括照射光致发光材料来激励光致发光和把电压作用于电极来猝熄光致发光以显示信息。
这种显示器包括二极管且给二级管加反向偏压。没有附加的专门照射，可采用只是环境光或者采用专门照射来激励光致发光，或根据环境光电平选择这两种照射方法的一种。
在相关方面，本发明提供显示器驱动器的应用，来激励光发射显示以显示信息，光发射显示包括在一对电极间的光致发光材料，显示器驱动器以第一极性作用电压于电极，以减少来自材料的光致发光，断开光发射，并减少第一极性的电压，或实质上以零电压作用于电极，接通光发射。该电压可用来减少或基本猝熄光致发光。可以理解，根据应用，光发射的“断开”只是与强发射的“接通”状态相比，且断开显示光发射并不需要意味着把光致发光发射减至零。
这种应用进一步包括调制或改变作用电压的脉冲宽度或占空比，来控制光致发光。这样，作用的反向偏压可以是脉宽调制以调节光致发光猝熄电平。在这种布置中，作用电压在第一电平与第二电平之间开关以提供可调节标记空间比的脉冲串。第一电压电平可对应于基本上为零的作用电压，第二电压电平为反向偏压，例如用来减少或基本猝熄光致发光。
电压在这两个电平之间以这样的速率开关，即对人眼来说，开关并不明显，代替的效应是依照脉冲串的标记空间比改变光致发光的明显程度。开关频率为25赫芝或更高，优先60或100赫芝或更高就足够了。这里“空间”对应于基本猝熄光致发光。“标记”对应于基本充分显示，标记空号比(mark space ratio)为50％提供半接通显示，且显示可在完全接通和完全断开之间改变，其相应的标记空号比为100％和0％。以这样的方法可获得灰度电平的显示。
另一方面，本发明提供操作光致发光器件的方法，该器件包括有机光致发光材料薄膜形式的半导体层，第一电接触层紧贴半导体层的第一表面，第二电接触层紧贴半导体层的第二表面，该方法包括照射器件并通过半导体层作用电场于第一和第二接触层之间，使第二接触层相对于第一接触层为负压，以把由照射光激励产生的被激子分成它们构成的空穴和电子，并把空穴和电子导出光致发光薄膜，以抑制薄膜光致发光。
借助于把光激励的激子导出光致发光材料薄膜，避免了空穴和电子的复合。于是光致发光被衰减。在有机光致发光材料为共扼聚合物的情况下，典型的半导体带隙在1电子伏特至3.5电子伏特范围内。
如上所述，本方法可进一步包括用第一和第二接触层之间引导的光照射器件。优先从侧面照射器件，它近似垂直显示表面，特别优先的是光在基底内引导，该基底在照射和光致发光波长是透射的。照射的波长必须比所要的光致发光波长短，因此，优先选用光谱的兰光端，以适合产生光致发光彩色的范围。紫外照射也可采用，其优点是这种照射是不可见的，尽管紫外照射源在价格、效率和安全性方面存在缺点。通常照射源可根据价格、功耗和所要的光致发光发射的波长来选择。
第一接触层比第二接触层的功函数低，这样，相对来说，第一接触层为更好的电子注入材料，第二接触层为更好的空穴注入材料(在正向偏压下)。当器件加负偏压来减少或猝熄光致发光时，这就适合把电荷载流子从光致发光层移走。
在实施例中，有机材料膜包括薄、密的聚合物膜，即聚合物膜并不是小纤维且基本上无空隙。这种薄膜也不应有作为非辐射复合中心的缺陷，因为这些缺陷会倾向于减少整个光致发光的效率。一个或两个接触层可包括附加的空穴或电子传导层，优先为有机材料。聚合物可包括单一的共扼聚合物或单一的共聚物，它包含多个共扼聚合物部分或共扼聚合物的混合或与其它合适的聚合物共聚合物。
有机材料的其它优点是物理和化学稳定性和可处理性。
因为第一和第二接触层的目的是给器件加电场，因而并不需要在这些层和有机光致发光材料本身之间直接电连接。只要由光激励的激励子产生的空穴和电子能避免复合而消失，这就足够提供光致发光减少或猝熄。因此，例如，空穴和电子各自漏掉或流掉，以避免辐射复合。但直接的电接触从优，以减少所需的激励电压。
另一方面，本发明提供光电显示设备，包括有机光致发光材料薄膜形式的半导体层，紧贴半导体层第一表面的第一电接触层，和紧贴半导体层第二表面的第二电接触层；和照射光致发光材料的光源，以激励材料的光致发光。
本发明也提供光电显示器，包括显示通状态的光致发光显示器件，其中显示器在无电压作用于器件的情况下由光照射荧光，和显示开状态的光致发光显示器件，其中光致发光至少部分被猝熄；和器件激励电路，它有接收显示信号的输入和激励显示器件的输出，显示信号具有通状态，指示接通，和开状态，指示显示器断开；光致发光显示设备包括有机光致发光材料薄膜形式的半导体层，紧贴半导体层第一表面的第一电接触层，和紧贴半导体层第二表面的第二电接触层；和其中的器件激励电路构成半导体层两面的第一和第二接触层之间的电场，以使第二电接触层保持对第一电接触层的负压，来分开由照射光激励产生的激励子为各自的空穴和电子，并把空穴和电子导出光致发光薄膜，抑制来自薄膜相应于显示信号为断面状态的光致发光；显示器件和器件激励器的结合主要用来操作由光致发光猝熄显示的信息。
在一个实施例中，器件的激励器电路进一步构成减少，但不是反转，相应于“通”状态显示信号的电场。光致发光猝熄并不需要完全，因为在某些情况下，只有部分光致发光猝熄导致对比度显示的减少是可接受的。光致发光猝熄的程度既可由改变电场改变，即对显示器件提供可变的负偏压，亦可由改变作用电压的波形来改变。器件激励器电路既可提供单一值也可提供不同的输出，用来激励光致发光显示。
器件激励电路也可结合用脉冲调制信号激励一个或多个显示像素的手段来提供可调节的光致发光猝熄电平。这样，器件激励电路可结合接收规定光致发光所需电平的输入信号的手段和响应输入信号以标记空号比的脉冲串激励显示器像素的手段。
再一方面，本发明提供光电显示器，包括有机光致发光材料薄膜形式的半导体层，紧贴半导体层第一表面的第一电接触层，和紧贴半导体层第二表面的第二电接触层；和从用内部反射的光源至通导照射的区域。来照射光致发光材料。
照射用总的内部反射分成通道，或者用步阶，或者用分级指引的波导。显示也可结合像圆柱透镜这样的装置，把光耦合到波导区。
另一方面，本发明提供光电显示器，包括有机光致发光材料薄膜形式的半导体层，紧贴半导体层第一表面的第一电接触层和紧贴半导体层第二表面的第二电接触层，装载半导体层和第一及第二电接触层的基底；和收集光并把光从光致发光材料传到显示观察者的光学结构。
该光学结构包括一组微透镜。这有助于收集环境光并把光致发光发射的光导向显示器的观察者。
另一方面，本发明提供像素化光电显示，包括一组光致发光显示器件，每一个与显示的像素相关并有一对电极，用来访问该器件，器件的激励器电路用来激励电极，控制显示，显示的像素有电极需偏压下正常接通的光致发光发射状态，显示器驱动器电路构成能应用偏压来抑制从选择的显示像素的光致发光发射，从而显示信息。
本发明也提供如上描述的光电器件激励器电路。
再一方面，本发明提供基于猝熄光致发光原理工作的光电显示器，该显示器包括第一电极，第二电极；和位于第一和第二电极之间的可见显示单元，该显示单元包括光致发光材料，器件被布置成根据第一和第二电极之间电压的应用，至少部分猝熄来自光致发光材料的光致发光，从而从光致发光发射状态明显地改变到减少发射状态，以提供视觉显示。
本发明进一步提供光电显示器件与器件所用的指令的结合，显示设备包括有机光致发光材料薄膜形式的半导体层，紧贴半导体第一表面的第一电接触层，和紧贴半导体层第二表面的第二电接触层，指令包括把电场加到半导体层两面的第一和第二接触层间，以使第二接触层保持相对于第一接触层的负电位，抑制来自光致发光膜的光致发光。
本发明的各个方面将结合实施例和附图作进一步说明，其中图1a和1b表示光致发光猝熄器件的结构；图2a和2b表示光致发光材料的光谱，说明光致发光猝熄。
图3a和3b分别表示来自反射和透明的阴极器件的光致发光的说明；图4a和4b表示用于光致发光猝熄的照射布置，图4c表示用于光致发光猝熄器件的微光结构；图5a和5b分别表示用于光致发光器件波导照射的照明装置横截面图和平面图，和在光致发光层内的波导细节；图6a和6b分别表示像素化光致发光猝熄显示，像素化彩色光致发光猝熄显示和显示器驱动器，用于光致发光猝熄显示的脉冲调制波形，和有源矩阵像素激励器电路；图7表示用来说明光致发光猝熄的实验装置；图8a和8b表示用于两种用图7装置测量的器件的光致发光猝熄信号；图9表示光致发光强度作为图8a器件的照射波长的函数；和图10表示光致发光猝熄可能的理论机理。
具体实施例方式
首先参考图1a，它表示适用于光致发光猝熄显示器的基本器件100总结构的截面。该结构与已知的有机光发射二极管相同，后者描述在本申请背景技术部分提到的现有技术文件中。一般来说，这是因为大多数有机LED当其反向偏置时作为光致发光猝熄显示器。但是实际上更原意根据一组稍不同于一般OLED所用的参数来选择用于光致发光猝熄显示的材料，这在下面有详细解说。通常用于OLED的制造技术也适合于光致发光猝熄显示器。
在图1a的基本器件中，玻璃基底102支撑阳极层104，典型地包括铟锡氧化物(ITO)，它具有很好的透明度，低的电阻和已建立起来的加工流程。光致发光材料层106沉积在阳极层104上，光致发光材料包括共扼的有机聚合物，或聚合物混合，或掺杂光致发光材料的共扼聚合物。因为实际上所有场致发光材料也是光致发光，一般用有机LED的场致发光材料也可用于层106。这样，例如层106可包括PPV(聚对亚苯基亚乙烯基)。阴极层108沉积在光致发光材料层106上，连接线112连到阴极，例如用含有胶态银的银粉(电传导喷涂)。用连接线116与阳极104连接(未画出)。阳极层104具有比较高的功函数，例如在4电子伏特与5.2电子伏特之间。而阴极108具有比较低的功函数，例如小于3.5电子伏特。由电池114表示的电源对这一传统的OLED结构加反向偏压，把正电压加到阴极108，负电压加到阳极104。
光致发光层106由通过透明基底102和透明阳极104的光118照射，或者专用光源或者背光或日光都可用于照射。在静止条件下，不作用电压，光118使光致发光层106发光，且这一光致发光通过基底102和阳极104可见。这样，在这一实例中，基底102形成显示器的正面，显示器的静止条件为“通”或光发射。实际上，显示的出现既与光致发光的颜色和强度有关，也与光致发光层106的本征色有关，后者是不存在光致发光时该层呈现的颜色。光致发光层106的本征色对显示色的贡献部分依赖有多少入射光向显示器观察者方向散射。
如图1a所示，当传统的OLED结构加反向偏压时，从层106的光致发光至少部分被猝熄，导致显示暗淡，而在完全猝熄的地方，显示被断开。但是，当断开有一些残留时，显示并不一定是无色或黑色，由于从阴极108或器件其它层的残余反射可能出现光致发光层106的本征色。
图1a表示简单的光致发光猝熄器件的截面图，但是，实际上，如图1b所示截面的复杂结构却是经常希望采用的。在图1b中，在阳极层104和光致发光层106之间有附加的空穴传导层128，这一空穴传导层帮助光致发光层的空穴能级与阳极层的能级相匹配。以类似的方法，可提供一组这样的空穴传导层，在阴极和光致发光层之间提供一个或多个电子传导层。在图1b中，阴极122包括两层，第一层124为低功函数，例如像镁或铝这样的金属，第二层126仍为低功函数，例如像钙，锂或钯或金属氟化物。也可采用金属的组合，例如LiAl组合。这就帮助阴极中的电子能级与光致发光层的匹配。
任何或所有空穴和电子传导层和多个阴极和阳极都可采用。
阳极最好具有高于4.3电子伏特的功函数，且可包括铟氧化物或铟锡氧化物或薄的部分发射的高功函数金属阳极，例如金或银的薄膜。其它金属，如涂氟锡氧化物和涂铝锌氧化物，都可使用，尽管优先的是阳极薄层电阻要低，最好小于100欧姆/平方，更优先小于30欧姆/平方。发现20纳米厚度的金属层，通常小于50-100纳米的金属层足够光学透明。但是，像铝这样的其它金属也可使用，且在某些实施例中，例如阴极而不是阳极要至少部分透明的情况，阳极并不需要透明。
阴极的功函数小于3.5电子伏特，且包括，钡，钙，锂，钐，镱，铽，铝或包括一种或多种这些金属与其它金属的合金，或没有其它金属的合金。像阳极一样，阴极借助于只涂覆一层金属薄膜也能制成至少可部分光传输。
虽然金属和以金属为基础的复合物适合用于阳极和阴极，但其它材料，如导电聚合物和涂覆的半导体也可使用。优先地，电极材料的电阻率应小于10000欧姆厘米，或更好小于1000欧姆厘米。阳极和阴极材料也优先选择那种当器件作用反向偏压时，电子和空穴不会注入到光致发光层106中，因为这会引起场致发光发射和击穿。
空穴传输层128可包括聚苯乙烯-磺酸盐-掺杂的聚乙烯二氧噻吩(PEDOTPSS-聚乙烯二氧噻吩(poly(ethylenedioxythiophene))聚苯乙烯磺酸(poly(styrenesulphonic acid)))如英国专利NO.9703172.8中所说明的。但是，其它材料也可使用，特别是其它聚合物，像聚(2，7-(9，9-二-正辛基芴-(1，4-亚苯基-(4-亚氨基(苯甲酸))-1，4-亚苯基-(4-亚氨基(苯甲酸))-1，4-亚苯基))(“BFA”)和/或聚苯胺(涂覆的，不涂覆的或部分涂覆的)和/或PPV。
光致发光层106可包括光致发光共扼有机聚合物或聚合物混合或用光致发光材料涂覆的共扼聚合物。另外，所谓的小分子，如专利US4,539,507中所描述的三-(8-羟基喹啉并铝)(“Alq3”)也可使用。合适的聚合物材料包括PPV，聚(2-甲氧基-5-(2’-乙基)己基氧基亚苯基-亚乙烯基)(“MEH-PPV”)，PPV的导出物(例如双烷氧基或双烷氧基导出物)，聚合芴和/或结合聚合芴材料的复合聚合物，PPVs和/或有关的复合聚合物，聚(2，7-(9，9-二-正辛基芴-(1，4-亚苯基-((4-仲丁基苯基)亚氨基-1，4-亚苯基))(“TFB”)，(“PFB”)聚(2，7-(9，9-二-正辛基芴-(1，4-亚苯基-((4-仲丁基苯基)亚氨基-1，4-亚苯基-((4-甲基苯基)亚氨基-1，4-亚苯基))(“PFM”)，聚(2，7-(9，9-二-正辛基芴-(1，4-亚苯基-((4-甲氧基苯基)亚氨基-1，4-亚苯基-((4-甲基苯基)亚氨基-1，4-亚苯基))(“PFMO”)，聚(2，7-(9，9-二-正辛基芴-)(“F8”)或聚(2，7-(9，9-二-正辛基芴-3，6-苯并噻二唑(“F8BT”)。其它合适的材料和对其选择的参数，参考图5在下面描述。
基底102提供对阳极104机械支撑和电绝缘，且在图1a和1b的实施例中是透明的，使可以看到光致发光层106。合适的基底材料包括玻璃和透明的塑料，如聚乙烯或PET。其它合适的基底材料包括聚乙二烯氟化物和聚酰亚胺。
照射光118可以是红，绿，兰，紫外，或基本上的白光，但必须包括足够的波长成分，以激励所需颜色的光致发光发射。通常，光致发光发射在比激励照射更长的波长，因此不同显示色需要不同的照射光波长-对于兰光光致发光需要兰光或更短波长的光，而对红光光致发射，绿光照射就足够了。
传统的有机LED制造技术可用来构建图1a和1b的器件。这样，阳极和阴极层可用蒸发和射频和直流溅射来沉积，而有机光致发光层106和选择的空穴传导层128可用旋转喷涂或对于更大的面积，拉涂(draw-coating)或其它技术，如浸涂、刮涂、miniscus coating和自身组装来沉积。最后的像素约100纳米厚。所谓“小分子”也可用升华来沉积。
有机层也可用喷墨打印来沉积，其优点是容易绘制光致发光层的图型。采用一般的喷墨打印加工聚合物可给出必要的表面张力和粘度的控制。合适的喷墨打印喷射周期为每秒14400点，点的体积为30pl。喷墨打印特别适合于多彩色显示。在导电聚合物用作电极的地方，也可用喷墨打印方法来沉积。
现参考图2，它表示图2a和2b中两种不同类型的光致发光材料的光谱。图2a的光谱是既有比较高的光致发光效率，也有强的本征色的材料的典型光谱。这种材料的一个例子是聚合物的混合物F8BT-TFB，它的光致发光效率高于80％，在白光下光致发光黄色，但也有本征的淡黄色，所以，即使光致发光被猝熄时，该材料看起来为黄色。这一残留的或本征的颜色是由于材料本身吸收一组给出黄色的波长而产生。当这一材料作为薄膜沉积时，其黄色也很明显，因为材料的吸收仍是一个重要的因素。
图2a表示三种光谱200，说明F8BT-TFB这种有本征色的材料的光强与波长的变化。光谱204代表图1a或1b中的材料零偏压时的光发射光谱。正偏压时的光谱移至光谱20b，增强了场致发光发射，并且其峰值向更长(更红)的方向移。当反向偏压作用于含有这种材料的器件时，光谱移到光谱202，光致发光的光发射的强度减小了，且峰值波长移向兰光。
相反，图2b表示含有无本征色的光致发光材料的器件的一组光谱210。光谱214代表无偏压时的器件，光谱216代表加正向偏压时的光谱，其发射由于光致发光而增强，光谱212代表加反向偏压基本猝熄光致发光时的光谱。如从图2b看到的，光谱212，214和216的峰值位置基本不变，因为只有来自发射的光致/场致发光对器件颜色的贡献，且如图2a所示，没有来自光致发光层本征色的任何贡献。
可以知道，图2a和2b中的Y轴代表图1a或1b所示器件发射光的强度，因而包括两个分量。第一分量是层106的场致或光致发光发射，第二分量是投射到层106的光的反射或散射。这样，在阴极为吸收或透明且光致发光层本身的散射光很小的器件中，图2a的光谱接近图2b的光谱。尽管如此，对于某些应用，宁愿使用本征无色的材料，而不是本征有色的材料，这样可简化设计。
选择合适的光致发光材料时，主要的准侧是高光致发光效率，它有助于提高很好的对比度的显示。业内人士知道，虽然光致发光效率和场致发光效率有关，但高的场致发光效率并不必须意味着高的光致发光效率。材料选择中的第二个重要考虑是材料的固有色寿命的处理性能和稳定性。在场致发光材料中主要的衰变途径包括内部的光降低，激发物的产生和电迁移。对于光致发光材料来说，在反向偏置器件的情况下，这些可望不重要，因而，实际上使用光致发光材料于这种器件中，在场致发光器件中，它们被忽视，因为在正向偏压下其寿命很短。这样，潜在地有很宽范围的材料可选择。
红、绿和兰本征地无色的光致发光聚合物，作为下面的举例，用于光致发光猝熄显示器是有效的。这就允许像黑和白显示器一样产生彩色显示，其中白色照明是由红，绿和兰发射光致发光的聚合物混合产生的。可以理解，因为光致发光猝熄显示器是一种发射显示技术，虽然依赖于发射的猝熄而不是发射的电子激发，但为提供宽的彩色范围，需要红、绿和兰的发射材料。但对于某些应用，只用两种发射不同彩色的材料就可提供足够宽的彩色空间。人眼的视觉灵敏度随波长而变化，且不仅与峰值位置有关，还有效地与人眼灵敏度峰值下整个面积的卷积有关。这意味着黄色辐射光通常感觉比兰色辐射光更亮，当设计彩色显示时，应加以考虑。
有兰色光致发光又无本征色的聚合物的例子是聚氟类聚合物，如PFB或TFB。
本征无色光致发光为红色的聚合物的例子是此类中的聚合物，如在WO01/42331中所揭示的。本征棕红色光致发光为红色的聚合物可借助于F8BT中掺杂聚(2，7-(9，9-二-正辛基芴)-共-(2，5-亚噻吩基-3，6-苯并噻二唑-2，5-亚噻吩基)而获得。
本征无色光致发光为绿色的聚合物的例子是聚喹喔啉，如WO01/55927中所揭示的。
本征无色光致发光为白色的聚合物可借助于本征无色光致发光为红、绿和兰色的上述聚合物混合成适当特性而获得。
图3a和3b表示图1b中所示的器件的截面放大示意图；特别是光致发光层106并不按比例。图3a表示包含反射阴极层310的实施例，而图3b表示透明阴极层322的实施例，在其后面，可选择地放有附加光吸收层324。在图3a和3b的简化图中，对阳极和阴极的连接没有画出，但如图1所描述的布置可被采用。同样阴极310和322可包括像图21b所描述的一层或多层，尽管阴极包含金属，阳极层310也应足够厚，使光被反射(典型地大于250纳米)，而阴极层322应足够薄，使在光谱可见区的光传输。
现在参考图3a，或者从正面或者从背面或者从环境光入射的白、兰或紫外照明302通过基底102，透明阳极104，和空穴传导层128投射到光致发光材料层106，被其吸收产生激发子，即受约束的电子-空穴对，如示意说明的激发子304。在别的结构中，光致发光层106通过阴极照射，而不是通过阳极。
没有外加电场，这些光激发的激发子迅速地辐射衰减，并根据材料或材料构成层106的光致发光谱产生光。这种光致发光，示于图3c中108，基本上是各向同性的，因而其显示接近于朗伯发射器。激发子迅速辐射衰减的份额与材料的光致发光效率和外加电场有关。当由器件构成的二极管为断开状态时-典型地，但并非必须，当阳极和阴极处同一电位时-其显示为静止的光发射或接通状态。
在图3a的布置中，阴极层310反射光致发光308的部分和入射照射302的部分。入射照射302的另一部分被光致发光层106直接反射或散射。这样，当观察显示时，观察者看到发射的光致发光308和入射照射302的反射和/或散射分量之组合。这一散射光会减少显示对比度，但用下面描述的侧面照射能使其实质性地减小。
在图3b中，阴极层322是透明的，因而，虽然向器件背部发射的光致发光有效地消失了，反射/散射的光分量很小或没有。当显示为断开(不是光致发光)时，观察者通过透明阴极322看到其后面的东西。因而能吸收的或光学上黑色的层324可有选择地做在透明阴极322的后面，或在另一实施例中，阴极本身可以是黑的。以图3b的布置，光致发光层106的背面照射也是可能的，但在这种情况下，根据光致发光效率和背光的波长，观察者通常一起看到背光照射与光致发光，这再一次减少了有效对比度。
当由阳极、阴极和光致发光层106构成的二极管反向偏置时，即当阳极保持比阴极低的电位，部分激发子分裂成它们组成的空穴和电子，然后在外加电场帮助下，从结构中导出。这样，激发子的这一部分避免了辐射衰减，因而发射光致发光。以这样的方法分离出的激发子部分是由作用于器件的反向偏压决定的，因而光致发光的电平可以控制，从没有施加电压时的最大值减小到与反向偏压度有关的值。
可以理解，器件的功耗非常低，因为基本上所需的功率只是把分裂的激发子的电子和空穴导出，这依入射照射度和光致发光效率而变。也能理解，因为对调光显示需要较大的反向偏压，功耗在某种程度上所要求的对比度有关。进一步可理解，因为用于显示器的主要能源由入射照射提供，因而在高环境光条件下，如明亮的日光，显示器工作的更好，传统显示器很难克服这种条件。在选择既是很好的光致发光材料，又是很好的场致发光材料的情况下，可能制成双模器件，其中，在亮条件下，显示器工作于光致发光猝熄模式，而在不亮的情况下或没有环境光照射的情况下，器件加正向偏压来场致发光。既有高光致发光效率，又有高场致发光效率的材料例是F8BT-TFB，用这一材料可制成双模式器件。
现在参考图4，这是上面描述的光致发光猝熄器件的示意例图。在图4a中，显示器件400包括在背光402的光致发光猝熄显示102，104，106，122，128。背光可包括，例如，任何传统LCD的背光。器件的阳极层104包括透明的铟锡氧化物，阴极122为金属薄层，如50纳米的钙层。
当背光照射而无反向偏压作用于显示器件时，显示器的颜色为光致发光色和光致发光层106的本征色的混合。例如，层106为本征无色，光致发光为兰色，用白色背光，则该显示将呈兰-白色(无偏压时)和白色(有反向偏压时)。在白色环境光照射下，同样的显示器将出现兰色(无偏压时)和无色(或为阴极的颜色)(有反向偏压时)。
在图4a的器件中，选择颜色的强度随外加偏压而变而没有颜色偏移的材料是可能的。这可借助于选择光致发光颜色接近材料本征色的材料来实现，即用有一组比图2b更接近图2a的光谱的材料。这种材料的一个例子是黄色发射体F8BT-TFB。以这样的结构就可能使用背光402来补偿环境照射的缺乏，而没有任何显示的重要变化，为来自正面的环境光降低的增加背光照射。
图4b的布置表示一种方法，其中显示器可人为地从正面照射，采用隔板416和圆柱透镜412和414，把来自光源(未画出)的光引到显示器的两侧面送到显示器表面的正面。优先地，这种照射布置成通过照射显示器整个表面且进入显示器。而不是向外朝着观察者。这一布置最适合于有图2b所示光谱的光致发光材料，即本征无色的材料。图4b器件中的阴极层122或者是反射的或者是传输的，如参考图3所说明的那样。
对于数多应用，图4b的布置优先于图4a的，因为有反射阴极正面点亮的设备比背面点亮的设备通常用得更好。此外，在图4b的布置中，光致发光材料并不需要无色，允许在更宽的材料范围内选择，作为一类，它趋向于比无色的材料有更高的光致发光效率，因为它们能吸收更大部分有效照射。
图4c表示用于20的光学结构，它可形成在基底102的正面，以改善环境光的吸收，并把发射的光引向显示的观察者。在优先例中，这种光学结构包括微透镜阵列，那是一种小透镜422的规则排列。这种阵列可在传统技术范围内制备，包括在像硅、玻璃，和塑料基底上印刷或复印。透镜的大小典型地从20微米至约1毫米直径范围，焦点比从F1至F4。英国国家物理实验室按用户要求制造这处阵列。可用来增强显示器显示的光学结构包括“蛾眼”防反射结构。
图5表示一种特别先进的照射方法，其中光导波在基底102内。用这样的方法，照射能基本上限制在显示器件内，所以，显示器发射的光基本上只有来自光致发光，因而增加了潜在的对比度。
图5a表示光致发光猝熄器500的截面图，其照射装置501位于器件的一边。
图5b表示光致发光器件500的平面图，其照射装置501在器件相对的两边。照射装置501包括纵向照射源502和圆柱透镜504，它收集来自光源的光并以这样的方式把它引向基底102，即光导波在基底内。其它把光耦合到基底波导模式的传统装置，例如棱镜或光栅也可使用。
如从图5a能看到的，在基底内光的传输是由基底正面103的全部内部反射和反射阴极122的反射导波，可以理解，照射也可以由其它表面的反射导波。例如，基底的正面103可以配有反射照射而不反射光致发光的层。若器件结构在基底上倒置，反射阳极可代替反射阴极。但是，不论选择什么样照射布置，能量总是必须从照射源502耦合到光致发光层106。
当射线506与表面法线之间的夹角θ为sinθ＝n2/n1时，可获得基底正面103的全部内部反射。这里n1为基底的折射系数，n2为空气的折射系数。对大于θ的入射角，光全部内反射，因此，基本上限于器件内。投射光学(这里为圆柱透镜)设计来保护照射只定向于基底的波导模式，且对于观察者是不可见的。
图5c表示放大的光致发光猝熄器件500，其中层122，106，128和104集合于层512中，它的背面是反射面。图5c也示意画出了光致发光猝熄器件500的单个象素。当无偏压作用于这一象素时，光致发光如图示发射(为了说明的目的，假定从层106其它部分的光致发光被猝熄)。照射光基本上限制在基底内，所以，观察者看到的全部光是来自象素的光致发光514；当反偏压加到象素时，这种光致发光就被关掉了。
如图5a所示，在阴极122反射的情况下，当象素接通时，更多的光致发光定向从显示器正面出来(因为在反方向发射的光向正面反射)，虽然有选择的阴极，或当象素关断或反射偏压时光致发光材料的本征色可见，(依赖于光致发光材料是否有本征色)。在器件中采用无光的黑色阴极或透明阴极和吸收层的情况下，观察者或者看到光致发光或者看到黑色象素。一个可选滤波器508可配在显示器的正面，以滤除任何环境光的较短波长的分量，来减小光致发光材料任何本征色的贡献，其中阴极是反射的。
在图5的布置中，光致发光层106的非照射边缘可制成反射，以增加光506通过基底的次数。光致发光材料中的吸收很强和/或光致发光效率较高或显示面大时，光源可配置在多于一个侧面或显示器500的所有侧面。虽然理论上把照射光引导在只有有源器件层之内(全不是基底)照射的强吸收这种可能不实际。
图6a表示象素化显示结构600的例子，除了光致发光层106象素化之外，它大致与上面描述的显示结构相应，象素化结构即把显示器分成一组分开的显示单元602。同样，阴极层或层122分成一组分开的阴极604，每个都有其自己的接头。但基底102，阳极104，和空穴传导层128对所有象素是公共的。这样，独立的象素可借助于在公共阳极104和适当的阴极连接之间加反射偏压来关掉。在其它象素化显示中，可用行和列的电极对x-y象素寻址。
在图6a的布置中，独立的光致发光显示单元602或可有完全相同的颜色，或可有不同的颜色以提供彩色显示。另外，彩色显示可用发射白色的聚合物混合物用作单元602的光致发光材料并对该显示单元作适当的滤波以提供红、绿和兰象素来获得。象用于LCD显示器的传统滤波器可用于这一目的，或者在象素化器件600的结构内包括附加的滤波层。适合的滤波材料描述在WO98/59529中，那里提到的作为滤波器的材料结合在这里作为专门的参考。当采用其它白色和有色光致发光材料的组合时，有色的象素用来直接产生所要的颜色，而白色象素滤波提供其它的彩色。例如，兰色象素可用兰色光致发光材料提供，红色和绿色象素可用白色光致发光的发射经滤波提供。
还有一个器件结构的例子，它可用反射激励提供多种彩色的显示，出现在WO95/06400(图1和相关说明)和WO98/59529(图1和相关说明，和发明陈述)中，这些文件专门提到的部分作参考都包括在本申请中。
图6b表示包括彩色象素化显示器612的显示设备610，显示器驱动电路614和由电池616表示的电源。显示器612包括一组排列成图形的红色618、绿色620和兰色622的象素，它能提供可变彩色显示器的性能。除了帮助减少视觉赝像的出现之外，象素图型是可以改变的。例如可采用四个象素，红，绿，绿和兰重复的图型。
显示器驱动器614接收显示信号输入624，并输出给图6a的激励电极104和604。如图6b所示，公共阳极连接104、电源的负端和电池616都接到地。显示器驱动器根据线624上的显示输入信号从电源给选择的阴极连接606加正电压。显示信号可包括单个象素的开/关信号，或可包括模拟或数字象素亮度信号、指示在开和关状态之间象素亮度所要的电平。在如图6b所示的彩色显示器中，宁愿对每一红、绿和兰象素提供分开的信号，以给出可变彩色象素的显示。
当显示信号指示象素开时，显示器驱动器614或者不给合适的象素加偏压(零偏压)，或者加正偏压，或者加负偏压，以提供光致发光猝熄的程度来控制象素到预定的最大亮度。当显示信号指示象素为关时，显示器驱动器给象素加反偏压，以部分或完全猝熄该象素的光致发光，例如，把象素的亮度降到预定的关亮度电平。当显示信号指示所要的象素亮度为最大和最小亮度之间值时，显示电路614把合适电平的反偏压加到选择的象素，用于所要的象素亮度。
显示器驱动器614也可结合提供可调占空比的脉冲宽度调制的激励信号给每一象素的装置来响应线624上显示信号的输入。脉冲调制激励信号可有另或正向偏压第一电压电平和反向偏压第二电压电平，频率为60赫芝或更高。借于选择，例如，由脉冲产生器提供的一组标记一空号比中的一个就可控制象素的亮度电平，且在彩色显示中，可控制颜色和照明或亮度。
现在参考图6c，它表示脉冲宽度调制(PWM)波形630的例子，用于控制象素亮度。该波形表示用于象素的电压与时间的关系，电压在第一电平632，在示例中为零伏，和第二电平634，示例中相应于作用于象素的满反向偏压之间变化。波形在电压632的部分称为“标记”，在电压634的部分称为“空号”。在波形的标记部分期间，象素光致发光，在波形的空号期间，光致发光基本猝熄。
波形630的频率这样选择，使象素不出现闪烁，从象素的发射基本上是连续的，但亮度正比于波形的开或传导周期。为此，通常所需要的频率至少为25赫芝至50赫芝。从图6c可看到，当标记至空号如图示过渡时，象素出现于其满亮度的25％，过渡位置638和640分别相应于象素亮度为50％和75％，100％亮度相应于100％标记空号比时的稳态零电压(在示例中)。也可采用不同于图6c所示的波形，例如，激励波形并不需要有矩形边缘。
用脉冲宽度调制的优点是占空比与视在象素亮度之间的线性关系。在象素亮度由改变反向偏置电压来改变的情况下，各独立象素的特征需要比较紧密的匹配，且某种直线化形式，如查找表，也可能是必需的。附加的或替代的亮度控制形式包括把每个象素按以2的幂次(20，21，22等等)表示的面积比分成n个亚象素，这样，根据选择哪些亚象素点亮就可提供2n个不同的亮度电平。
原则上，显示器中的每一象素可能有不同于别的象素的亮度，因此图6b的显示器驱动器应能以适合于其选择的亮度的脉冲宽度调制波形激励每一象素。获得这种结果的一种方法是提供分开的，可变脉冲宽度的脉冲产生器用于每一象素或显示器中每一行或列的象素。从clare micronixsubsidaoy of clare，inc，california，USA可得到完成这一任何合适的集成电路，并包括MXED 101，MXED 102，和MXED 202。例如，MXED 102是240通道可级联的列激励器，提供240独立可调脉冲宽度调制的输出。这些器件的数据表可在clare micronix website上找到并结合于此作为参考。
光致发光猝熄效应的开关非常迅速，通常是很有利的，但也使无源矩阵扫描型显示器的使用比较困难。在无源矩阵显示中，一个电极放在图型的行中，其它电极放在列中，每个象素的寻址是由在行与交叉的列电极之间作用一个合适的电压来进行的。在LCD显示中，较慢的响应意味着象素在后面的时间激活，象素的状态基本不变。但是，在光致发光猝熄显示中，这种扫描布置导致反向偏压只在总时间的小部分作用，因而减少了对比度。为此，宁愿使用有源矩阵型显示器。在有源矩阵显示中，电路就这样设计，使每个象素能停留在或者发射状态或非发射状态，而其它象素被寻址。
有源矩阵象素激励器电路的例子示于图6d。光致发光猝熄显示象素由连在另电压总线651和开关晶体管656之间的二极管652示意说明，依次接到正电压电源总线658。当开关晶体管接通时，二极管652由总线654与658之间的电压反向偏置。存储电容器660储存电荷，以保持开关晶体管656为选择状态，在优先例中，或者完全导通，或者完全断开。电荷借助于连到行(或列)的信号线664和列(或行)的扫描线666的第二晶体管662储存在电容660上。当电压作用于扫描线使开关晶体管662接通时，在信号线664上的电压作用于储存电容660，当晶体管662随后断开时，它保持其电荷状态。
光致发光猝熄器件的基底102可包括，例如，或者玻璃或者塑料，象素激励电路650可用非晶硅或有机导体、电容器和晶体管构成。有源矩阵电子线路，当与显示象素集成时，可放在反射阴极之后或在光致发光层106与基底102之间，在这种情况下，光致发光猝熄结构而不是基底放在显示器的正面(向着观察者)。
光致发光猝熄象素，当它加反向偏压时(它适合用有机薄膜晶体管)，实际上不拉电流，有机器件给出了材料兼容性，容易制造，可塑性等由光致发光猝熄显示单元提供的附加优点。适合器件的制造描述在下列文中SID 2001 Symposinm in San Jose，California of June 2001，′A1 ViLCD UsingOrganic Thin-Film Transistors on Polyester Substrates′，M.G.Kane，LG.I-Iill J.Campi，M.S.Hammond，B.Greening(all of gamoffCorp)，C.D.fheraw，J.A.Nichols，D.J.Gundlach，J.P，_Huang，C.C.Kuo，L. Jia，T.N.3ackson(PennState Univ)，J.L.West，JFrancl (Kent State Un/v)，SID Symposium Digest，VoL 32 pp 57-59，and in′All，Polymer Thin Film Transistors Fabricated byHigh-Resolution Ink-Jet Printing′T.Kawase，(Univ of Cambridge andSeiko-Epson Corp.)，H.Sirringhaus，R_H_Friend(Univ.of Cambridge)，T.Shimoda(Seiko-Epson Corp.)，SID Symposium Digest，VoL 32，pp 40-43。所有这些论述都结合于此作为参考。
适用于光致发光猝熄显示的象素激励布置的细节描述在结合本申请的WO99/42983中，还描述在US 5,828,429，US 5,903,246和US 5,684,365中，所有这些都作为这里的参考。
现在参考图7，这里实验装置700用于测量由光致发光猝熄显示器件在反向偏置时发射的强度。
氙灯702被透镜704耦合到单色仪706，以允许选择窄的照射波长范围。然后，从单色仪706的输出，通过一对透镜708，710聚焦在被测的显示器件上。透镜708，710允许单色仪的输出被机械遮光轮712驱动的锁定放大器724调制。由单色仪706照射激发的被测器件的光致发光被透镜716收集，并定向到光二极管702上，也耦合到锁定放大器724。被收集的光由低通滤波器718滤波，它排斥来自单色仪706散射的光，而允许光致发光通过。电压源722用来提供可变的反向偏置电压给被测器件714。锁定放大器724提供指示器件714光致发光电平的输出。
实施例这里给出两个实施例器件的结果。第一包括80∶20的F8BT∶TFB的聚合物混合，有两层钙/铝阴极。第二例包括79∶20∶1的F8BT∶TFB∶聚(2，7-(9，9-二-正辛基芴)-共-(2，5-亚噻吩基-3，6-苯并噻二唑-2，5-亚噻吩基)的聚合物混合，有三层锂氟化物/钙/铝的阴极。这两种器件光致发光为黄色，且其本征色为黄色。
图8a和8b分别表示第一和第二器件光致发光发射随偏压的变化关系。在每一种情况下，该器件都用来自单色仪706，波长为466纳米的光激发，滤波器718和光二极管720布置或收集波长大于570纳米的光。这两张图都以零偏压时的最大光致发光为100％归一化。
这两张图表示，约20伏的反向偏压使光致发光减少到其起始值的一半。一旦反偏压取消，光致发光回到其原始的强度。
图9表示第一器件的光致发光强度随单色仪706的照射波长的变化。当激发波长大于约570纳米时，光致发光载止；图9中图形的拖尾是由于激发源的数射光所致。可看到，最大光致发光是当激发源波长在400纳米与500纳米之间时。这一特征有助于选择合适的照射源。图9器件中570纳米的光致发光门限相应于最小光子能量，它仍能在光致发光材料中产生激发子。因而，在需要避免由环境光或背景光激励光致发光的器件中，把波长高于570纳米截止的滤波器放置在器件的正面将减少环境光激励的光致发光，而仍然允许高于570纳米的光致发光发射通过。这在图5a所示类型的设备中是有帮助的。
图10表示理论机理，它被认为用于光致发光猝熄是可靠的。入射照射在光致发光聚合混合物，F8BT的一层聚合物中引起π-π*的过渡，产生激发子，即约束的空穴一电子对。这一激发子可被大于激发子约束能Eb的热能分解。在电场中，需要分解激发子的能量被减少到接近Eb-Xed，这里X是电极，e为电子的电荷，d为实现完全分解电子与空穴必须分开的距离。
再参考图10，它分别表示TFB和F8BT的真空能级1000和最低未满的分子轨道(LVMO)能带1002和1004。图10也分别表示了TFB和F8BT最高已满的分子轨道(HOMO)能带1006和1008。在简单的描述中，如果由传递到TFB聚合物的HOMO的空穴获得的能量(0.56电子伏特)超过F8BT聚合物中激发子的约束能，那么F8BT中的激发子将分解。同样，如果传递电子到F8BT聚合物的LUMO获得的能量超过TFB聚合物中激发子的约束能，那么TFB聚合物中形成的激发子将分解。可相信，借助于作用应用反向偏置电场，需要分解F8BT和TFB聚合物中的激发子的能量减少了，因而这一空穴/电子传递过程被激活，即只需较少的能量用于这一传递过程，这样，在给定的温度，这一过程很可能发生。分解必须比辐射复合更快地发生。测量已经确定，估计约束能的减少与需要分开空穴电子对的距离(约等于TFB和F8BT聚合物链之间分开的距离)所需能量一致。
对于本领域技术人员来说，可有许多其它有效的方法，且应能理解，本发明并必限于描述的实施例，在本发明权利要求书的精神和范围之内包括很多改型。
权利要求
1.一种用光致发光猝熄显示信息的方法，方法包括提供光电显示，包括一对电极之间的光致发光材料；提供对光致发光材料的照射，以使光致发光材料光致发光；给电极加偏压，以使至少部分猝熄光致发光。
2.根据权利要求1所述显示信息的方法，其特征在于光致发光材料包括有机光致发光材料。
3.根据权利要求2所述显示信息的方法，其特征在于有机光致发光材料包括半导电共扼有机聚合物。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述的一对电极包括阴极和阳极，阳极比阴极有更高的功函数，其中，所述的光致发光材料夹在所述的一对电极之间，其中，所述的加偏压包括反向偏置，使阳极相对于阴极为负电压。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于还包括提供在光致发光材料与阳极之间的空穴传导材料。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于光电显示器在电极间正向偏置电流流动方向比反向偏置方向有更大的导电性，其中，所说偏置包括给电极加反向偏压。
7.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于至少一个电极是部分透明的，且所述方法进一步包括通过至少部分透明的电极显示光致发光材料。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于所述照明是通过至少部分透明的电极提供的。
9.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于还包括用环境光提供照射。
10.根据权利要求7、8或9所述的方法，其特征在于光电显示器包括在光致发光材料对面的光吸收材料到至少部分透明的电极，该方法进一步包括在光吸收材料中至少部分吸收通过光致发光材料发射照射的部分。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于光吸收材料至少构成器件的其它部分。
12.根据权利要求7所述的方法，其特征在于两种所述电极至少部分透明，该方法进一步包括用背光提供照射。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于光电显示器的光致发光材料在两维方向的伸展比电极对间量度的第三维提供更多的显示面积，该方法进一步包括用通常垂直于显示面传播的光照射光致发光材料。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于光电显示器包括安装光电发光材料的基底，该方法进一步包括用通过基底的导波光照射光致发光材料。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于光致发光材料夹在两电极之间，一个电极对照射和光致发光是传输的，另一电极至少对照射是反射的，构成的光电显示通过基底正面观察，光致发光材料安装在基底背面，传输电极比反射电极放在更近正面的地方，其中所述的导波包括在基底正面与反射电极之间的导波区内导波。
16.根据权利要求2所述的方法，其特征在于光致发光材料，当光致发光被猝熄时，基本上成为无色的。
17.根据权利要求2所述的方法，其特征在于光致发光材料包括具有不同光致发光色的材料的混合。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于混合材料的光致发光基本上为白色。
19.根据权利要求1所述的方法，其特征在于还包括提供一组光致发光显示单元，每个单元都有有关的电极对，光致发光材料放置在电极对之间，给一个或更多个电极对加偏压以显示信息。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于显示单元包括有不同颜色的光致发光材料的光致发光，用于显示两种或多种颜色的信息。
21.根据权利要求1所述的方法，其特征在于光电显示包括象素化显示，它至少有两种不同颜色互相邻接的象素，该象素包括至少两种以不同颜色光致发光的光致发光材料，每一象素有相关的电极，该方法进一步包括对不同颜色的象素电极加偏压，来至少部分猝熄不同彩色的光致发光，以提供多色、象素化的显示。
22.根据权利要求1所述的方法，其特征在于光致发光材料也是场致发光材料，该方法进一步包括给偏置电极加正极性偏置，以至少部分猝熄光致发光，来引起光致发光的场致发光。
23.根据权利要求1所述的方法，其特征在于还包括具有光学结构的光电显示器，用于收集和传输光到光致发光材料。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于光学结构包括一组微透镜。
25.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述偏置包括把电压波形作用于电极，该方法进一步包括控制波形的占空比来调节光致发光的猝熄。
26.一种光电显示器的应用，包括在一对电极间的光致发光材料来显示信息，该应用包括照射光致发光材料，来激励光致发光；并将电压加到电极来猝熄光致发光以显示信息。
27.根据权利要求26所述的应用，其特征在于显示器包括二极管和给二极管加反向偏置电压。
28.根据权利要求26或27所述的应用，在环境光中，只用环境光激励显示器中的光致发光。
29.根据权利要求26或27所述显示器的应用，用专用照射光源来激励光致发光。
30.一种用显示器驱动器激励光发射显示器来显示信息，光发射显示器包括在一对电极之间的光致发光材料，显示器驱动器把第一极性电压加到电极以减少材料的光致发光来关断光发射，并在第一极性或基本上零电压时，将减少的电压加到电极以接通光发射。
31.根据权利要求26或30所述的显示器或显示器驱动器的应用，其特征在于还包括使用电压的脉冲宽度调制来控制光致发光。
32.一种操作光致发光器件的方法，器件包括有机光致发光材料薄膜形式的半导体层，紧贴半导体层第一表面的第一电接触层，和紧贴半导体层第二表面的第二电接触层，方法包括照射器件和在第一和第二接触层之间通过半导体层加电压，使第二接触层相对于第一接触层为负，以分裂由照射产生的光激发子成为构成空穴的电子，并把空穴和电子导出光致发光膜以阻止薄膜的光致发光。
33.根据权利要求32所述的方法，其特征在于有机光致发光材料膜由空穴传递层耦合到第二接触层。
34.根据权利要求32或33所述的方法，其特征在于至少第一和第二接触层之一为部分透明，用于观察光致发光材料。
35.根据权利要求34所述的方法，包括器件通过至少部分透明的电极照射。
36.根据权利要求35所述的方法，包括用环境光照射器件。
37.根据权利要求34所述的方法，包括用含有半导体层的区域内的导波光照射器件。
38.根据权利要求37所述的方法，其特征在于半导体层和第一和第二电接触层安装在基底上，且其中所述的区域限于基底的正面与离基底正面最远的第一和第二接触层之一。
39.根据权利要求32至38中任一所述的方法，其特征在于第一接触层的功函数低于第二接触层。
40.根据权利要求32至34中任一所述的方法，其特征在于有机光致发光材料包括至少一种共扼聚合物。
41.根据权利要求40所述的方法，其特征在于有机材料膜包括足够低非固有电荷载流子浓度的薄、密聚合物膜，用作适合场致发光器件的材料。
42.根据权利要求40所述的方法，其特征在于当光致发光基本上完全阻断时，选择的光致发光材料为基本无色的材料。
43.一种光电显示器件，包括以有机光致发光材料薄膜形式的半导体层，紧贴半导体层第一表面的第一电接触层，和紧贴半导体层第二表面的第二电接触层；和照射光致发光材料的光源，以激励该材料的光致发光。
44.一种光电显示器，包括光致发光显示器件，它有显示通状态，其中，在没有电压加到器件时，显示器发射光致发光，和显示器断开状态，其中，光致发光至少部分被猝熄器件激励器电路，它有接收显示信号的输入和激励显示器件的输出，显示信号具有通状态，指示显示器接通，和断状态，指示显示器断开；光致发光显示器件包括有机光致发光材料薄膜形式的半导体层，紧贴半导体层第一表面的第一接触层，和紧贴半导体层第二表面的第二电接触层；其中，器件激励器电路能在半导体层两面的第一和第二接触层之间加电场，使第二接触层相对于第一接触层为负电压，以把由照射产生的光激发子分裂成它们构成的空穴和电子，并把空穴和电子传导出光致发光膜以阻止薄膜响应断开状态的显示信号的光致发光；显示器件和显示器驱动器的组合主要操作由光致发光猝熄来显示信息。
45.根据权利要求43或44所述的光电显示器，其特征在于有机光致发光材料膜通过空穴传导层连到第二接触层。
46.根据权利要求43至45中任一所述的光电显示器，其特征在于有机光致发光材料包括至少一种共扼聚合物。
47.根据权利要求46所述的光电显示器，其特征在于有机材料膜包括薄、密的聚合物膜，其中，半导体层的聚合物膜有足够低的非固有电荷载流子浓度，通过在半导体层两面的第一和第二接触层之间作用电场，使第二接触层相对于第一接触层为正电位，这些电荷载流子注入到半导体层并半导体层发射辐射。
48.根据权利要求46所述的光电显示器，其特征在于当光致发光被基本上完全阻断时，选择的光致发光材料是无色的材料。
49.根据权利要求43至48中任一所述的光电显示器，其特征在于至少第一和第二接触层之一是部分透明的，用于观察光致发光材料。
50.根据权利要求49所述的光电显示器，其特征在于器件通过至少部分透明的电极照射。
51.根据权利要求44所述的光电显示器，其特征在于显示器的光致发光可在显示通状态和显示断状态之间改变，其中，显示信号可在显示信号通状态和断状态之间改变，其中，器件激励器电路依据可变的显示信号提供可变的波形电压输出，以改变第一和第二接触层之间的平均电平，因而改变显示器的光致发光。
52.根据权利要求44所述的光电显示器，其特征在于为响应显示信号的通状态，器件激励器电路进一步减小但不反转电场。
53.根据权利要求44所述的光电显示器，进一步包括照射光致发光材料的光源，以激励材料的光致发光。
54.根据权利要求43或53所述的光电显示器，其特征在于第一和第二接触层都至少是部分透明的，其中，当从正面观察显示器时，光源位于光致发光材料膜的后面。
55.根据权利要求43或53所述的光电显示器，其特征在于显示器件包括用内部反射光源的通道照射区来照射光致发光材料。
56.一种光电显示器，包括有机光致发光材料薄膜形式的半导体层，紧贴半导体层第一表面的第一电接触层，和紧贴半导体层第二表面的第二电接触层；和用内部反射光源的通道照射区，来照射光致发光材料。
57.根据权利要求55或56所述的光电显示器，其特征在于半导体层和第一，第二电接触层都安装在基底上，且其中照射通道区包括基底。
58.根据权利要求57所述的光电显示器，其特征在于光源的照射基本上限制在基底正面和第一与第二电接触层中离基底正面最远的一层之间。
59.根据权利要求57所述的光电显示器，其特征在于照射被基底内部正面全反射。
60.一种光电显示器，包括有机光致发光材料薄膜形式的半导体层，紧贴半导体层第一表面的第一电接触层，和紧贴半导体层第二表面的第二电接触层；基底承载半导体层和第一，第二接触层；基底上的光学结构来收集光并把光从光致发光材料传送到显示器的观察者。
61.根据权利要求60所述的光电器件，其特征在于光学结构包括一组微透镜。
62.一种象素化光电显示器，包括一组光致发光显示器件，每个器件与显示器的象素有关，并有一对用于寻址器件的电极，器件激励器电路用来激励电极控制显示器，显示器的象素具有正常的通状态，电极间零偏压时的光致发光发射状态，显示器驱动器电路能应用偏压来抑制从选择的象素的光致发光发射，从而显示信息。
63.根据权利要求62所述的象素化光电显示器，其特征在于光致发光显示器件包括光致发光二极管，和对该二极管加反向偏置电压，以抑制光致发光发射。
64.根据权利要求62或63所述的象素化光电显示器，其特征在于偏置电压是可变的，以可变地抑制光致发光发射。
65.根据权利要求62、63或64所述的象素化光电显示器，包括有一组不同色彩的光致发光器件，显示器的不同象素能显示不同的颜色。
66.根据权利要求62至65中任一所述的象素化光电显示器，其特征在于施加的偏压具有可变占空比的波形，器件激励器电路具有显示数据的输入端，用来控制象素的相对亮度，器件激励器电路包括至少一个相应于显示数据输入的可变占空比的波形产生器，用来改变作用于象素的偏置电压波形。
67.根据权利要求44、51、52和62至66中的任何一个权利要求所述的光电器激励器电路。
68.一种工作于猝熄光致发光原理的光电显示器，显示器包括第一电极；第二电极；位于第一与第二电极之间的可见显示单元，显示单元包括光致发光材料，器件依靠在第一和第二电极间作用的电压至少部分猝熄光致发光材料的光致发光，因而可见地改变从光致发光发射状态到减少的发射率状态，以提供视觉显示。
69.根据权利要求68所述的光电显示器，其特征在于减少的发射率状态是这样的状态，它与光致发光发射状态比，光致发光材料的可见光致发光发射率基本上为零。
70.根据权利要求68或69所述的光电显示器，其特征在于光致发光材料在减少的发射率状态，基本上为无视觉颜色。
71.根据权利要求70所述的光电显示器，包括一组可见的显示单元和相应的一组至少有一个第一和第二电极的电极组，可见显示单元的第一子组包括在光致发光发射状态有第一颜色的第一光致发光材料，可见显示单元的第二子组包括在光致发光状态有第二颜色和第二光致发光材料，第一子组的可见显示单元挨着第二子组的可见显示单元布置，借此产生可变彩色显示。
72.根据权利要求71所述的光电显示器，其特征在于可见显示单元的第三子组包括有第三颜色的第三光致发光材料，可见显示的第三子组挨着第二子组的可见显示单元布置。
73.根据权利要求68或69所述的光电显示器，其特征在于第一和第二电极之一至少部分视觉透明。
74.根据权利要求73所述的光电显示器，其特征在于第一和第二电极都至少部分视觉透明。
75.根据权利要求68所述的光电显示器，其特征在于第一电极，第二电极和光致发光材料这样选择，当第一电极相对于第二电极为正时，使电极之间的导电率更大，其中，第二电极是显示器的正电极，第一电极是显示器的负电极。
76.根据权利要求68所述的光电显示器，进一步包括连到第一电极的第一连线和连到第二电极的第二连线，其中，当光致发光材料被照射时，显示器光致发光，当第一电极相对于第二电极为负时，光致发光至少部分猝熄，其中，至少第一和第二连线之一被标志，以指示第二连线相对于第一连线为正来驱动显示单元断开。
77.根据权利要求68所述的光电显示器，进一步包括第二连线相对于第一连线为正的指令，以驱动显示单元断开。
78.一种光致发光显示器件与指令的组合，显示器件包括有机光致发光材料薄膜形式的半导体层，紧贴半导体层第一表面的第一电接触层，和紧贴半导体层第二表面的第二电接触层；指令包括把电场加到穿过半导体层的第一和第二接触层之间，使第二接触层相对于第一接触层为负电压，以抑制光致发光膜的光致发光。
全文摘要
一种基于光致发光猝熄原理提供显示器的装置和方法。本发明包括用光致发光猝熄显示信息的方法，该方法包括提供包括在一对电极间的光致发光材料的光电显示器；提供对光致发光材料的照明，以引起光致发光材料光致发光；给电极加偏置电压，使至少部分猝熄光致发光。
文档编号H01L51/40GK1698088SQ02821412
公开日2005年11月16日 申请日期2002年8月29日 优先权日2001年8月30日
发明者尤安·克里斯托弗·史密斯, 亚历克·戈登·贡纳, 乔纳森·J·M·霍尔 申请人:剑桥显示技术公司