专利名称：使用反馈增强型发光二极管的显示器件的制作方法
技术领域：
本申请涉及显示器件，并且特定地，涉及使用反馈增强型发光二极管的显示器件。
背景技术：
现今使用的显示器件典型地使用液晶显示器(LCD)，并且最近使用有机光发射器件(OLED)。
图1a和1b简要地说明了显示器件的示例和它们的操作，诸如有源和无源矩阵显示器件。
矩阵显示器典型地包含小的图像元素的栅格(像素)，其可以被开关以形成字符和显示图形及视频图像。电极被构图为一系列的条带，在一个玻璃片上运行的条带11(12)与在另一个玻璃片上运行的条带12(11)垂直。该电极由透明传导材料制成，通常是氧化铟锡(ITO)。在条带重叠处形成了开关单元或像素10，如图1a所示。在液晶显示器中，像素包括夹在电极之间的液晶材料。在OLED中，一系列的有机半导体材料(在施加电流时该有机半导体材料之一发射光)夹在电极之间。
无源矩阵显示器使用简单的栅格向特定的像素提供电荷。即，当利用适当的显示驱动电压对特定的列或者行进行偏置时，该行或者列连接到进行控制的集成电路。为了开启像素，集成电路利用驱动电压信号使正确的列和正确的行偏置。该行和列在指定的像素处相交，并且该行和列偏置电压导致了该像素处的正确电压。
在有源矩阵显示器中，使用这样的驱动方案，即其在每个像素位置处使用存储电容器14和晶体管开关13，如图1b所示。有源矩阵显示器最经常使用的是薄膜晶体管(TFT)。通常尺寸很小的TFT排列在玻璃基片上的矩阵中，并且连接到行和列总线，如图1b所示。为了为特定的像素寻址，偏置适当的行，使得连接到该行的TFT的栅极接通。然后利用适当的驱动电压使正确的列偏置。由于与该列相交的所有其他行是切断的，因此仅有指定像素处的存储电容器接收电荷。该存储电容器14能够存储电荷，并且能够在TFT的栅极切断之后在像素15上保持偏置电压，直到下一个刷新周期。这意味着不必经常刷新信号，并且因此使得较大矩阵阵列成为可能。此外，通过在施加全开关电压时仅开启该像素，晶体管防止了串扰。
然而，包括上文所述的矩阵显示器件的显示器件具有与之相关的问题，诸如，例如在周围高亮度环境中的差的观察特性，在宽视角中的差的可视性，和/或高的功耗。因此，存在对更高效的显示器件的需要。
发明内容
提供了使用反馈增强型发光二极管的显示器件。在一个方面该显示器件包括发光器件，其包括至少一个安置在第一反馈层和第二反馈层之间的光发射材料层。第一反馈层和第二反馈层中的至少一个可以包括具有至少部分周期性变化的折射率分布的材料。在接近第二反馈层处提供了成像元件，用以允许向一定距离处投影所显示的图像。成像元件可以包括投影透镜、分光屏、散射屏或者某些其它类型的背投屏幕、或者任何其他的图像形成装置。
在另一方面，该显示器件包括发光器件，其包括至少一个安置在第一反馈层和第二反馈层之间的光发射材料层。第一反馈层和第二反馈层中的至少一个可以包括具有至少部分周期性和连续变化的折射率分布的材料。
通过参考附图，在下文中详细描述了另外的特征以及多种实施例的结构和操作。在附图中，相似的参考数字表相同或者功能相似的元件。
附图简述图1a和1b说明了现有技术的矩阵显示器件的示例。
图2说明了在一个实施例中可以用于本公开内容的显示器件的发射器件。
图3说明了用于本公开内容的显示器件的一个实施例中的反馈增强型发光二极管。
图4说明了一个实施例中的彩色无源矩阵显示器的示例。
图5说明了使用反馈增强型OLED的有源矩阵显示器的示例。
图6说明了一个实施例中的包括死区余度的反馈增强型有源矩阵OLED的示例。
图7和8说明了本公开内容的数个实施例中的有源矩阵驱动的示例。
图9说明了一个实施例中包括OLED的投影系统。
图10说明了有源矩阵器件中的激光投影图像，其激发OLED阵列并且立刻进入在背投屏幕的屏幕前表面上产生图像的屏幕结构。
图11说明了无源矩阵器件中的激光投影图像，其激发OLED阵列并且立刻进入在背投屏幕的屏幕前表面上产生图像的屏幕结构。
具体实施例方式
公开了使用反馈增强型发光二极管的显示器件。显示器件包括，但不限于，有源和无源矩阵显示器和投影系统。在2003年5月8日提交的题为“FEEDBACK ENHANCED LIGHT EMITTING DEVICE”的共同未决的美国专利申请Serial No.＿＿中完整地公开了反馈增强型发光二极管的结构和操作。例如，图2和3说明了用于本公开内容的显示器件中的一个实施例中的反馈增强型发光二极管。
图2说明了一个实施例中的发射器件。器件1包括发射层2和反馈元件4。反馈元件4可以是具有至少部分周期性折射率变化的层，其允许某些光透射通过反馈元件4。在另一方面，反馈元件4可以是具有周期性和连续折射率变化的层。在题为“FEEDBACK ENHANCEDLIGHT EMITTING DEVICE”的共同未决的美国专利申请SerialNo.＿＿中详细描述了具有周期性和连续折射率变化的反馈元件层。
还可以包括第二反馈元件6，使得发射层位于两个反馈元件4、6之间。第二反馈元件6可以允许某些光透射通过第二反馈元件6，或者基本上反射入射到其上的光。在一个实施例中，可以将具有周期性折射率变化的结构、平面镜、分布布拉格反射体(DBR)或者另外的反射体用作第二反馈元件6。
在一个方面，该器件还可以包括其他的元件，诸如位于反馈层和发射层之间的透明缓冲层、扩散体、阳极、阴极或者其他元件。图3说明了具有额外元件的发射器件300。例如，诸如阴极102和阳极104的电极对可以分别安置在发射层2与反馈层4、6之间。
阴极102可以包括与发射层2相邻的具有低功函数表面的透明传导结构，使得其能够将电子注入到发射层2中。在一个方面，为了使阴极102具有所需透明度，提供了双层阴极。该双层阴极可以包括非常薄(例如，5纳米(nm))的金属阴极，使得该金属是基本透明的。然后该金属可以通过类似氧化铟锡(ITO)的透明导体支撑到例如反馈层侧上，用于产生足够高的传导率以得到低阻抗器件。阳极104可以包括透明传导材料，选择该透明传导材料使其具有高的功函数，使得其能够将空穴注入到发射层2中。
发射层2可以包括电致发光材料，其光谱发射带与反馈层4和6的反射带重叠。在一个方面中，发射层2还可以是荧光或者磷光发射材料、无机半导体发射材料(诸如GaAs、AlGaAs或者InGaN)、有机金属材料、合成有机/无机材料、或者液晶材料。
反馈层4和6可以包括具有周期性变化的折射率的不吸光材料。反馈层4和6可以用作光子晶体，其反射沿标注为“光输出”110的轴线传播的给定波长频带的光。光子晶体是这样一种材料，即由于沿一个或者多个轴线周期性地改变的折射率，所以其不能支持特定频率的光沿这些轴线传播。这样，在具有足够的厚度时，其在沿这些轴线的方向上变成某些光谱反射带上的完美的反射体，并且被称为在其不能够支持的光能量中具有光子带隙。反馈层4和6示出了一维光子带隙。
在另一视角是，沿层的垂直轴线进入反馈层材料的光在每当其通过折射率振荡的一个周期时会经历小的折射。当反馈元件足够厚时，反馈元件在谐振波长2d处可以用作近似完美的反射体，其中d是折射率空间振荡的间距。
在一个方面该反馈层可以通过平面波全息图制造，其具有处于所需发射波长处的峰值反射率。
在一个方面，图3中所示的器件300可以倒转。即，阴极102和阳极104的位置可以互换。
器件300还可以包括基片106，其与诸如反馈层6的反馈层相邻安置。基片106用作可以使该器件300建构于其上的层。在一个方面，基片106可以由透明材料构成。在一个方面，可以将该材料粘附于该器件300上以用作封盖108。例如，封盖108用于密封封装以抵御周围的水和氧，或者另外用以保护器件300不受化学作用或者其他降解作用的影响。
该器件300的其他元件可以包括在阳极104和发射层2之间的空穴输运层。该空穴输运层可以用于允许更多的电子/空穴复合出现在发射层2中。例如，在具有不平衡的电子和空穴迁移率的发射层中，其通常具有低的空穴迁移率，电子/空穴复合趋向于出现在阳极。相似地，具有直接的阳极/发射体界面的器件趋向于是低效率的，这是因为许多陷阱，即发生了发射体的非辐射去激发的位置，存在于发射体/阳极界面处。例如，使用具有高的空穴迁移率的空穴输运层使出现在阳极处的电子/空穴复合的问题减到最小。还可以选择空穴输运层以使得空穴的导带位于阳极104的导带和发射层2的导带的中间，由此提供了从阳极到发射体的更加有效的空穴注入。
还可以在阳极104和空穴输运层之间提供空穴注入层。例如，如果使用了类似于缺乏良好定义的带结构的氧化铟锡(ITO)的阳极材料(其可能导致对器件的低效率的空穴注入)，则可以提供类似铜酞菁的空穴注入层用以通过位于ITO和空穴输运材料中间的能级较好地定义带结构。因此提供该额外的空穴注入层可以有助于空穴注入，并且产生了更加有效率的器件。
在另一个实施例中，额外的空穴输运层可以插入在空穴注入层和发射体之间，用以进一步消除该带的能量差别。如果与发射体相邻的空穴输运层具有处于近似与发射体相同的能级处的电子导带，则电子可能“超越”该发射体，且在输运层中发生复合而不是在发射体中。通过在发射体和输运层之间插入具有高能量和良好空穴传导性的电子导带的电子阻挡层，可以消除该超越。
在另一个实施例中，可以在阴极102和发射层2之间提供电子输运层。电子输运层针对电子执行与空穴输运层针对空穴而执行的功能相似的功能。如同空穴输运层，可以添加另外的电子输运层以帮助带能量匹配。
在另一实施例中，可以在阴极102和电子输运层之间提供电子注入层。理想的是，所需的是使尽可能低的功函数材料用于阴极，使得能量不会被消耗于将电子注入到器件中。例如，可以使用诸如钙的具有非常低的功函数的金属。但是钙可能是易起化学反应的并且对湿气和氧是非常敏感的。还可以使用铝。尽管铝具有较高功函数，但已发现给铝涂敷非常薄的类似于氟化锂或者氟化镁材料的膜提供了“带偏移”效应，其有助于缓解带能量失配。
在另一实施例中，可以在发射体和空穴输运层之间提供空穴阻挡层以消除“超越”发射体的空穴。上文所述的载流子输运层、注入层和阻挡层还典型地用于传统的OLED器件。因此，此处将不再描述这些元件的进一步的特征。
在一个实施例中，器件300还可以包括缓冲层，例如，置于电极和反馈层之间的纯净电介质。当缓冲层安置在阴极102和反馈层4之间时，其可以用作阴极同外部环境之间的密封势垒，特别是在随后的工艺过程中。缓冲层还提供了正确尺寸间隔，使得在该两个反馈层之间的该间隙中的有害的光干涉不会发生。为了获得该功能，缓冲层可以插入到反馈层和电极之间以调节器件的光学厚度。缓冲层还可以用于维持该两个反馈层中的折射率分布之间的适当相位关系。此外，缓冲层可以用于调节反馈层之间的间隙厚度，由此调节在该间隙中谐振的光模的波长。
图1和2中所示器件基本上减小或者消除了由于全内反射引起的光损耗，该全内反射可能出现于边界处的折射率失配处。通过基本上消除器件内部的光吸收损耗，可以使从器件中提取的光近似成倍增加。
在一个方面，回来参考图2，位于发射层2两侧的反馈元件4、6形成了谐振腔。反馈元件4、6将光反射回发射层2的材料中，并且允许在足够的光反射到发射层2中时发生受激发射。例如，光子和激子之间相互作用态的数目调节了受激发射的速率。这样，通过将光定位于谐振腔中，并且由此在发射层2中引发了高密度的光子，可以产生非常迅速的受激发射转换。
典型地，在没有引入受激发射的情况中，自发发射在发生材料中主导发光过程，该自发发射是相对慢的并且是纯粹的统计过程。通过受激发射使激发能量迅速转换光使得自发发射过程具有很少的或者不具有激发态能量以转换为光。甚至更慢的过程，即非辐射去激发，将激发态能量转换为热。这样，由于热形成的机制在数量级上慢于受激发射，因此受激发射取代了激发态能量到热的转换。因此，器件1的激发态能量主要被转换为光，而不是热。随之而来的发热的减少还可以导致器件中降低的温度，其允许更长的寿命和器件中更高的效率。
在反馈增强型光发射显示器的一个实施例中，一个或者多个器件阴极和一个或者多个阳极在图形上相互重叠，使得重叠区域在进行适当地供电时显示视频信息。
在使用发光二极管(例如，有机发光二极管)的矩阵显示器中，有机光发射层通常分为独立的像素。该像素通常布置为正交的行和列，并且可以通过改变流经它们的电流使它们在发射和非发射状态之间进行切换。通常通过无源或者有源矩阵布置来控制像素。在无源矩阵器件中，电极之一被构图为行，而另一个电极被构图为列。通过在行和列电极之间在其交点所处的位置施加适当的电压，可以引起每个像素发光。有源矩阵器件在每个像素位置处使用至少一个电容器和至少一个晶体管。
图4说明了一个实施例中的彩色无源矩阵显示器的示例。所示显示器是使用全息反馈层的有机发光二极管(OLED)显示器。通过在玻璃基片102上粘附约10微米厚的全息记录材料层101，可以产生全息反馈层。在该示例中，然后通过例如三个分立的光掩膜，使该材料三次暴露于所需的平面波干涉图形，用以产生具有红光(660nm)区域103、绿光(515nm)区域104和蓝光(440nm)区域105的反馈全息图。随后可以固定全息介质，使得不会发生另外的光化学修改。下一步，使铝真空蒸发到全息介质的表面上，并且使其构图为阳极总线106。在一个实施例中，基准元件106可以是金属化物质，其在条带状ITO阳极的末端形成了输出引脚，并且还提供了沿阳极条带的一个边缘使每个该阳极条带纵向延伸的窄的总线，用以提供低阻抗连接。然后，诸如氧化铟锡(ITO)的透明导体层107被真空淀积在全息反馈层上面。该ITO通过光刻构图为条带状阳极，其位于条带状红、绿和蓝反馈区域上面并且与之平行。在一个实施例中，使ITO尽可能的薄，例如，约为500埃()，以便于使激光层叠中的光吸收最小化。使用金属阳极总线106，用以使经过ITO的电压降最小化。
在该示例中，随后在阳极结构上面对OLED材料进行构图。OLED可以由1～5个或者更多的层组成，例如有机半导体层109～115。该OLED材料可以是低分子量的材料、聚合的材料或者其他适当的材料，或者是这些材料的组合。低分子量的材料可以进行真空淀积，并且通过使用遮蔽掩膜或者通过使用构图的抗蚀剂作为遮蔽掩膜的mushroom工艺来进行构图。在Society for Information Display InternationalSymposium，May 2000，Seminar Lecture Notes，Volume 1，P.m-3/40中描述了该mushroom工艺。聚合物和某些低分子量的材料可以通过溶剂浇铸来进行淀积。在该情况中，可以使用喷墨打印对该材料进行构图。
在该示例中，首先粘附抗蚀剂，随后对其进行构图以形成交叉绝缘体108。下一步，非常薄地，例如约50铀酞菁铜的空穴注入层109通过遮蔽掩膜均匀地淀积在红、绿和蓝阳极上。不移除该掩膜，350的N，N’-联二萘-1-基-N，N’-二苯基联苯胺(NPB)层的空穴输运层110淀积在阳极上。下一步对六苯基(PHP)发射层的200层111通过遮蔽掩膜仅淀积在蓝阳极上。通过遮蔽掩膜仅在绿阳极上淀积200的三-(8-羟基喹啉)铝(Alq3)层，形成了绿发射层。通过遮蔽掩膜仅在红阳极上淀积200的5，10，14，20-四羟基卟吩(TPP)层，形成了红发射层。
下一步，450的2-(二联苯-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑(PBD)的电子输运层114通过遮蔽掩膜真空淀积在红、绿和蓝子像素上。在不移除用于淀积电子输运层的掩膜的情况下，淀积50的氟化锂的电子注入层115。下一步，通过遮蔽掩膜淀积约50的铝层123用以形成阴极。可替换地，可以形成无金属阴极结构，用以避免即使是非常薄的阴极金属层的光吸收，其对于器件的光激射行为是有害的。该无金属阴极层可以包括50的浴铜灵或者某些其他的透明传导有机材料。在G.Gu等人的Applied Physics 86，p.4067(1999)中可以找到无金属电极的更加详细的讨论，其整体公开内容在此处并入列为参考。
在铝的上面，通过遮蔽掩膜溅射淀积了500的ITO 116，用以形成阴极电极。铝蒸发在完整的器件上，并且然后通过使用三氯化硼等离子体刻蚀的光刻，将其构图为阴极总线117。为了在进一步的工艺中保护OLED结构，将1000厚的氮化硅层118淀积在完整的基片上。
在该示例中，将器件从真空中移除，并且通过溶剂浇铸来粘附全息记录材料，其用于在器件的阴极侧上产生10微米厚的反馈层。对于器件相对侧上的膜使用相同的方式，对反馈层进行连续地构图，使其具有优化用于660nm波长光(红)的区域119、优化用于515nm波长光(绿)的区域120和优化用于440nm波长光(蓝)的区域121。然后使用玻璃盖板122通过环氧外围密封物质来封装该器件。
在本公开内容的一个实施例中，发射体材料是通过光刻方法进行构图的。在一个实施例中，用于光刻构图的发射体包括但不限于，可光学交连的发射体。
图5说明了使用反馈增强型电致发光器件的有源矩阵显示器的示例。例如，与图4的器件相似，可以制造反馈增强型有源矩阵器件，其具有包括前面制造的有源矩阵驱动的开始基片。该有源矩阵的电流开关驱动可以使用两个或者四个薄膜晶体管(TFT)结构，或者可以使用其他的有源矩阵OLED驱动结构。在一个方面，该有源矩阵结构与图4的无源矩阵结构的区别之处在于，反馈层/电致发光器件配置结构包括薄膜晶体管(TFT)源极150和相应的像素阳极151的连接。对阳极反馈层152进行构图，以便于允许接入到TFT的源极金属化物质。在一个实施例中，在无源寻址显示器中阳极反馈层和阳极ITO的淀积之后的金属化(图4，106)可以用于向TFT源极互连153提供像素阳极。例如，金属化物质106可以沿反馈层材料152的台面侧向下延伸。这样106可以延伸至153中和/或变成153。在一个实施例中，阳极ITO电极151通过向一侧添加互连引脚而被构图为具有像素的形状，而不是连续的列或者行电极。可以使用多种方法完成反馈层的构图。例如，在一个实施例中，反馈结构可以通过喷墨打印技术进行打印，或者使用可替换的打印技术进行打印。在另一实施例中，该层可以作为连续的膜进行淀积，并且随后通过光刻进行构图。例如，由于记录材料是可光构图的，因此这是可行的。在另一实施例中，可以通过光刻构图的掩膜层对该层进行等离子体刻蚀。
在一个实施例中，光发射器件层155～165被构图为条带状层，其覆盖了像素元件的整个列，如同图4的无源显示器中的情况。阴极ITO条带164和铝阴极总线165如图4中的情况形成，除了阴极ITO条带164和铝阴极总线165是与行相对的列电极和总线。此外，显示器可以涂敷有平化层166和/或氮化硅保护层167，用以确保反馈层具有均匀的厚度。在粘附和曝光具有红168、绿169和蓝(未示出)优化区域的阴极反馈层之前，粘附平化层166和氮化硅保护层167。
在约10微米厚的全息记录材料152台面的侧面上，可以制造图5的有源矩阵、反馈增强型OLED显示器的互连153。如果该台面的侧面具有很大的垂直台阶，则在某些互连中可能存在开口。在该情况中，可以包括TFT和阳极电极之间的死区余度，以便于允许该台面边缘上的缓和的斜度。
图6说明了一个实施例中的包括用于死区的余度的反馈增强型有源矩阵OLED的示例。在该实施例中，在凸起的肋部180上制造了TFT182、显示器行和列总线，该凸起的肋部180是在显示器玻璃基片上进行构图的。然后可以将阳极反馈层181构图为粗略的矩形蜂巢状凹陷，其散布于肋部180的x-y栅格之间。如果阳极反馈层的全息记录材料是喷墨打印的，由于该肋部可以防止记录材料溶液的沉积的液滴扩散，所以该配置是有利的。如果使肋部180延伸得更高一点，肋部180还可以用于容纳来自喷墨打印的光发射器件层部件183的溶液液滴。
通过使用耐高温聚合物或者溶胶-凝胶玻璃，肋部180可以通过光刻构图在玻璃基片上。通过使用涂敷有绝缘材料(例如，用以避免短路)的厚金属化物质层来对肋部180进行构图也是可行的。在该结构中，金属肋部核心可以用于具有强热负载的显示器中的散热，例如，在投影显示器中。
在另一实施例中，通过诸如结合挠性聚合物基片，使用超低温多晶硅TFT工艺，在已淀积和曝光的全息反馈层上建立TFT矩阵，可以改善显示器的分辨率。在C.S.McCormick，C.E.Weber，J.R.Abelson和S.M.Gates的“An amorphous silicon thin film transistor fabricated at125 degree Celsius by dc reactive magnetron sputtering，”Appl.Phys.Lett.，Vol.70，no.2，pp.26-7和P.M.Smith，P.G.Garey和T.W.Sigmon的“Excimer laser crystallization and doping of silicon films on plasticsubstrates，”Appl.Phys.Lett.，Vol.70，no.3，pp.342-344，1997中可以找到该超低温工艺的示例。
在产生反馈增强型OLED的该方法中，反馈增强产生的受激发射不强烈依赖于OLED显示器件的半传导层或者传导层的厚度的均匀性、它们的平行性或者它们的表面光洁度，这是因为光激射行为是由反馈层的相位关系定义的。在全息反馈层的情况中，通过在题为“FEEDBACK ENHANCED LIGHT EMITTING DEVICE”的共同未决申请中描述的相锁定方法，可以确保维持两个反馈层之间的正确的相位关系。这确保了曝光装置在空间中产生的干涉条纹集合与一个反馈层对准，同时记录另一个反馈层。
在一个实施例中，通过传统的Poly-SI TFT可以形成图5中的有源矩阵薄膜晶体管170。在另一个实施例中，通过其它类型的三端开关元件可以形成该有源矩阵元件。在另一个实施例中，用于形成TFT或者其他开关元件的材料可以具有无定形晶体结构或者单晶结构，并且可以通过硅以外的材料形成。
图7和8说明了本公开内容的数个实施例中的有源矩阵驱动的示例。本公开内容的多行FE-OLED显示器中的每个像素元件可以通过驱动信号连续地寻址。如图7所示，在一个实施例中，有源矩阵驱动在每个像素位置包括两个薄膜晶体管(TFT)704、706、存储电容器702和FE-OLED器件712。TFT 704的源电极连接到数据线710，而TFT 704的漏电极连接到TFT 706的栅电极。TFT 706的栅电极连接到存储电容器702。FE-OLED器件712连接到TFT 706的漏电极。扫描线708允许独立显示器行中的像素每次被寻址一行。当TFT 704的栅极启动时，数据线710在TFT 706上建立栅极偏置电压。该偏置还计量从源极到漏极流过TFT 2 706的电流，由此在光发射器件或者OLED像素中建立电流水平，并且基于器件的亮度相对电流的特性，控制像素输出光的水平。TFT 704 706为例如FE-OLED的器件712提供电流，并且用作有源驱动器件。电容器702存储驱动信号电荷。
图7示出了用于将所需的灰度级电流水平锁存进OLED有源矩阵像素中的简单的两个晶体管的配置方案。在另一实施例中，可以使用图8所示的四个晶体管的自动调零像素驱动配置。例如，对于晶体管上的相同的栅极偏置，在多晶硅有源驱动矩阵中的TFT相对于TFT的变化可以导致电流电平中的像素相对于像素的变化的情况中可以使用该配置。(参见R.Dawson等人的“Design of an Improved Pixel for aPolysilicon Active-Matrix Organic LED Display”，SID InternationalSymposium Proceedings，1998，p.11；R.Dawson等人的“The Impact of theTransient response of Organic Light Emitting Diodes on the Design ofactive Matrix OLED Displays”，IEEE International Electron DeviceMeeting，1998，p.875；R.Dawson等人的“A Poly-Si Active-Matrix OLEDDisplay with Integrated Drivers”，SID International SymposiumProceedings，1999，p.438；R.Dawson和M.Kane的“Pursuit of ActiveMatrix Organic Light Emitting Diode Displays”，SID InternationalSymposium Proceedings，2001，p.372)这里，附加的自动调零端(AZ)824和自动调零线(AZB)以及晶体管TFT3 814和TFT 4 826允许在启动TFT 1 804的栅极用以允许数据电压偏置TFT 2 806的栅极之前对TFT 2 806的阈值中的变化进行测量。然后，电容器C1 816中对该阈值电压的存储允许TFT 2 806的栅极偏置偏移，用以允许阈值电压发生变化。上文所述的使用TFT的有源矩阵寻址配置典型地用于传统的有源矩阵OLED器件中。(参见，例如Fish等人的“A Comparison ofPixel Circuits for Active Matrix Plymer/Organic LED Displays”，SIDInternational Symposium Proceedings，2002，p.968；和S.Tam等人的“Poly-Si Driving Circuits for Organic EL Displays”，Paper 4925-20，Conference 4925A，Electronic Imaging 2001)因此，此处不再描述这些元件的进一步的细节。
在一个实施例中，本公开内容的OLED显示器件中矩阵寻址方案允许在所选像素元件上维持恒定的电流。可以在像素上维持多种恒定电流水平，用以支持灰度级操作。通过由多晶硅或者单晶硅材料制造的有源矩阵可以执行该灰度级操作。在图形信息的每个寻址时间帧中在独立像素处，通过组合模拟电流调节和/或驱动电流的时间调制，可以完成灰度级调制。
在另一实施例中，本公开内容中的显示器件可以包括投影系统，其使用了反馈增强型光发射器件。该投影系统可以包括但不限于，显示监视器和电视机。图9说明了根据本公开内容的另一实施例的包括FE-OLED微激光器阵列202的投影系统200的示例，例如，其具有投影透镜204，用以将图像投影在屏幕206上。通过使用作为示例的FE-OLED器件说明了图9。图9中所示器件还可以使用其他的反馈增强型光发射器件，并且不限于使用有机材料的光发射器件。由于产生了基本准直的成成像光，因此包括微激光器阵列202的投影系统简化了该投影的投影光学装置。这可以消除对昂贵的准直光学装置的需要并且消除了与之相关的所有问题，而且还减少了投影系统200中的部件数目。减少的部件数目基本上减小了投影系统200的成本、复杂度和尺寸。而且，该实施例的投影系统不需要额外的用于投影系统的分色装置，例如，胶片、色轮等等。投影透镜204可以由诸如复合透镜或者透镜系统的更加精密的投影光学装置所取代，用以消除投影图像中的色差和其他的所不期望的效果。而且，例如镜子的额外的光学装置可以引入到投影透镜和屏幕之间，用以折叠投影路径，使得整个系统可以容纳在小尺寸的外壳中。
图10和11说明了使用FE-OLED的直视平板显示器，其中激光投影图像激发了OLED阵列，并且立刻进入在背投屏幕的屏幕前表面上产生图像的屏幕结构。如同图9，图10和11说明了使用FE-OLED的示例。图10和11中的器件还可以使用其他的反馈增强型光发射器件，并且不限于使用有机材料的光发射器件。图10说明了有源矩阵器件，而图11说明了无源矩阵器件。背投屏幕可以是根据美国专利No.5,563,738和5,481,385构建的背投屏幕。在一个实施例中，该背投屏幕可以被安置在离开发射器件的小距离处。对于在显示器安装中提供机械设计的灵活性，这是有利的。投影屏幕可以具有散射类型、折射类型或衍射类型，或者具有它们的任何组合。
在图10所示的直视有源矩阵FE-OLED显示器1000的示例中，例如通过参考图8描述的基于TFT的像素驱动电路1002通过阳极总线1004向置于两个反馈层(即后反馈层1008和前反馈层1010)之间的OLED结构1006提供驱动电流。两个反馈层(1008和1010)形成了例如FE-OLED的反馈增强型光发射器件的一部分。来自OLED结构1006的光通过前封盖玻璃1014发射出前反馈层的前表面1012。在图中，蓝光1016、红光1018和绿光1020从三个不同的相邻的FE-OLED结构发射，这三个FE-OLED结构被分别配置用于发射红光、绿光和蓝光。这样，可以建立彩色矩阵显示器。例如，光1018入射到背投屏幕1022的后表面上。
该屏幕包括锥形微光导阵列1024，其由光学透明材料构成。光导之间的空隙区域填充有黑色填充树脂1026，例如，填充有碳黑，其具有比微光导材料更低的折射率。作为结果，光1018通过该光导被多次反射出，并且通过光导的尖端1028反射出。反射的几何设置，以及例如选择性地使光导的尖端变粗糙，导致了存在于屏幕上的光1030的宽的散射角。屏幕1022可以通过粘合剂1040接合到FE-OLED阵列或者通过空气间隙与之隔开。
该直视有源矩阵FE-OLED显示器可以在高的环境亮度的条件下使用，这是因为照射到显示器组件前表面上的环境光非常可能在黑色树脂1026中吸收，该树脂1026组成了90％的屏幕前表面1034。通过光导尖端1028进入的小量的环境光的大部分通过表面1012进入FE-OLED结构。反馈层1008和1010可以被设计为具有窄的光谱反射带。因此，照射到表面1012上的光的一半以下直接反射回朝向屏幕1022和显示器观看者。该光的剩余部分通过FE-OLED并且刺射到填充FE-OLED和后基片1038之间的空间的填充材料1036。该填充材料1036可以填充有黑色填充物，使得刺射到其上的剩余的环境光几乎被全部吸收。通过淀积在填充材料1036和FE-OLED结构之间的光吸收材料的薄层，也可以实现填充材料1036的光吸收功能。黑色矩阵材料也可以淀积在有源矩阵像素驱动电路1002上面，用以进一步地增强环境光的吸收。
通过图10中的显示器结构的高效环境光吸收的结果意味着该显示器具有所谓的“黑洞表面”，其几乎不反射周围的光。这也意味着即使将显示器驱动电流向下调节至低的水平，在非常高的环境亮度水平下，该显示器也是容易地可读的，这导致了长的服务寿命。
图11中所示的直视无源矩阵FE-OLED显示器1100包括与通过参考图10所描述的部件功能相似的部件。在图11中，阳极总线1102和阴极总线1104的矩阵可以用于替换图10所示的TFT像素驱动电路。OLED 1006、反馈层1006和1008、基片1014和1038和背投屏幕1022中的多种部件的功能与通过参考图10所描述的相似。显示器1100与进入的环境光1032的相互作用也是相似的。
上文所述的实施例是说明性的示例，并且不应被解释为本发明限于这些特定的实施例。在不偏离附属权利要求中限定的本发明的精神或者范围的前提下，本领域的技术人员可以进行多种变化和修改。
权利要求
1.一种显示器件，包括第一反馈层，其适于接收和反射光；一个或者多个第一电极条带，其形成在第一反馈层上；一个或者多个半传导层，其形成于第一电极条带上，所述一个或者多个半传导层中的至少一个至少包括发光材料；一个或者多个第二电极条带，其形成在该发光材料上，该第二电极条带形成为使得它们与第一电极条带中的一个或者多个重叠，其中第一电极条带和第二电极条带重叠的区域包括能够通过第一电极条带和第二电极条带驱动的分段；第二反馈层，其适于接收和反射光，其置于一个或者多个第二电极条带上；以及成像元件，其置于与接近第一反馈层和第二反馈层中的一个接近。
2.权利要求1的器件，其中第一电极条带和第二电极条带的重叠区域包括至少显示像素的直线矩阵。
3.权利要求1的器件，其中第一反馈层和第二反馈层中的一个或者两个具有沿垂直于或者基本垂直于各自反馈层平面的轴线方向至少部分周期性变化的折射率分布。
4.权利要求3的器件，其中具有基本周期性变化的折射率分布的第一反馈层和第二反馈层中的一个或者两个具有至少部分连续变化的折射率分布。
5.权利要求1的器件，其中第一反馈层和第二反馈层中的一个或者两个包括至少具有光子晶体结构的层。
6.权利要求1的器件，其中第一反馈层和第二反馈层之间的距离是使得反馈层之间的空间组成腔，其中具有一个或者多个所需波长的光发生相长干涉。
7.权利要求1的器件，其中由第一反馈层和第二反馈层反射中的一个或者两个所反射的光激发从所述一个或者多个发光材料层的光发射。
8.权利要求7的器件，其中光的受激发射导致由器件发射的光的基本准直。
9.权利要求7的器件，其中光的受激发射导致光激射行为。
10.权利要求1的器件，其中发光材料包括有机发光材料。
11.权利要求10的器件，其中有机发光材料包括聚合物材料。
12.权利要求10的器件，其中有机发光材料包括寡聚物材料。
13.权利要求10的器件，其中有机发光材料是光学交连的。
14.权利要求1的器件，其中发光材料包括有机金属材料。
15.权利要求1的器件，其中发光材料包括无机材料。
16.权利要求1的器件，其中发光材料包括无机和有机合成材料。
17.权利要求3的器件，其中第一反馈层和第二反馈层中的一个或者两个包括至少全息记录材料的层。
18.权利要求3的器件，其中第一反馈层和第二反馈层中的一个或者两个包括至少置于基片上的全息记录材料的层。
19.权利要求5的器件，其中光子晶体结构中的一个或者两个包括一维、二维或者三维光子晶体结构或者它们的组合。
20.权利要求3的器件，其中第一反馈层和第二反馈层中的一个或者两个包括至少具有记录的平面波干涉图形的全息记录材料的层。
21.权利要求1的器件，其中发光材料包括纯净的材料、固体溶液、合金、异质混合物或者它们的组合。
22.权利要求1的器件，其中发光材料被构图为与分段区域空间配准的区域。
23.权利要求22的器件，其中构图区域是离散的构图区域。
24.权利要求23的器件，其中离散的构图区域包括两个或者更多发光材料组分，该每个离散的构图区域包括该两个或者更多的发光材料组分中的一个，并且该两个或者更多的发光材料组分中的每一个发射不同谱带的可见光。
25.权利要求3的器件，其中该反馈层中的一个或者两个的光谱反射带与发光材料的一个或多个光谱发射带基本重叠。
26.权利要求25的器件，其中反馈层中的一个或者两个被构图为区域，使得每个区域具有两个或者更多对应于表示不同反射光色彩的不同光谱反射带的折射率交替变化周期之一。
27.权利要求26的器件，其中所述区域是离散的区域。
28.权利要求26的器件，其中两个反馈层均具有基本周期性的折射率分布。
29.权利要求28的器件，其中一个反馈层中的对应区域具有与另一反馈层中对应区域的基本相同的形状和尺寸，并且在空间上与它们配准。
30.权利要求28的器件，其中两个反馈层中的对应区域具有基本上相互重叠的光谱反射带。
31.权利要求28的器件，其中发光材料的构图区域包括两个或者更多的发光材料，每个构图区域包括该两个或者更多的发光材料中的一个，该每个发光材料发射不同光谱带的可见光。
32.权利要求31的器件，其中发光材料的构图区域是离散的构图区域。
33.权利要求31的器件，其中发光材料的构图区域对应于反馈层中的一个或者两个的构图区域。
34.权利要求33的器件，其中发光材料的构图区域具有与反馈层中的对应构图区域基本相同的形状和尺寸，或者反馈层中的具有一个或者多个对应构图区域的组合。
35.权利要求34的器件，其中发光材料中的构图区域的光谱发射带至少部分地与反馈层中的一个或者两个中的对应构图区域的光谱反射带重叠。
36.权利要求2的器件，其中发光材料被构图为区域，该构图区域与像素矩阵在空间上配准。
37.权利要求36的器件，其中构图区域包括离散的构图区域。
38.权利要求36的器件，其中发光材料是可光学交连的并且通过构图曝光进行构图。
39.权利要求36的器件，其中发光材料的构图区域包括两个或者更多的发光材料，每个构图区域包括该两个或者更多的发光材料中的一个，该两个或者更多的发光材料中的每一个发射不同光谱带的可见光。
40.权利要求3的器件，其中反馈层中的一个或者两个的光谱反射带与发光材料的一个或多个光谱发射带基本重叠，并且其中第一和第二电极条带的重叠区域包括显示像素的直线矩阵。
41.权利要求40的器件，其中该两个反馈层均具有基本周期性的折射率分布，并且均被构图为区域，每个区域具有两个或者更多对应于不同光谱反射带的折射率交替变化周期之一，该两个反馈层中的对应区域具有基本相同的形状和尺寸，并且被映射到发光材料中的像素直线阵列上，反馈层中的对应区域具有基本上相互重叠的光谱反射带。
42.权利要求40的器件，其中直线像素矩阵中的材料像素区域包括两个或者更多的发光材料，每个像素区域包括该两个或者更多的发光材料中的一个，该两个或者更多的发光材料中的每一个发射不同光谱带的可见光，发光材料中的像素区域对应于反馈层中一个或者两个中的构图区域，发光材料中的像素区域具有与反馈层中的对应区域基本相同的形状和尺寸，或者具有反馈层中的一个或者多个对应区域的组合，该材料中构图区域的光谱发射带至少部分地与反馈层中对应区域的光谱反射带重叠。
43.权利要求40的器件，其中具有基本周期性的折射率分布的反馈层中的一个或者两个被构图为离散的像素区域，使得每个像素区域具有和对应于红、绿和蓝反射光之一的光谱反射带相对应的折射率交替变化周期，并且该红、绿和蓝光发射像素区域交替变化形成能够显示全彩色图形的点阵图像源。
44.权利要求42的器件，其中在反馈层和发光材料这两者中的构图的像素区域被配置为发射红、绿和蓝光中的一个，该红、绿和蓝光发射像素交替换地布置并且形成能够显示全彩色图形的点阵图像源。
45.权利要求43的器件，其中该交替的红、绿和蓝像素区域组合以形成跨越所述器件的红、绿和蓝垂直条带。
46.权利要求43的器件，其中该交替的红、绿和蓝像素区域是成群的，用以形成跨越所述器件的三色组。
47.权利要求44的器件，其中，其光谱发射带被优化用于蓝波长光的发光材料包括对六苯基。
48.权利要求43的器件，其中，其光谱发射带被优化用于绿波长光的发光材料包括三-(8-羟基喹啉)铝。
49.权利要求43的器件，其中，其光谱发射带被优化用于红波长光的发光材料包括5，10，14，20-四羟基卟吩。
50.权利要求1的器件，其中第一电极条带包括透明的高功函数的材料，其用作将空穴注入到相邻半传导层中的阳极。
51.权利要求50的器件，其中该透明的高功函数的材料包括氧化铟锡。
52.权利要求1的器件，其中第二电极条带包括低功函数的材料，其用作将电子注入到相邻半传导层中的阴极。
53.权利要求1的器件，其中第二电极条带包括具有高反射的金属并且用作第二反馈层。
54.权利要求1的器件，其中第二电极条带包括透明材料。
55.权利要求1的器件，其中第二电极条带包括与该半传导层相邻的第一非常薄的金属层和包括透明传导材料的第二较厚的层。
56.权利要求55的器件，其中该透明传导材料包括氧化铟锡。
57.权利要求1的器件，其中器件发射的光占用两个或者更多个光传播模。
58.权利要求1的器件，其中第一反馈层和第二反馈层中的一个或者两个包括叠加了多个周期性空间频率变化的折射率分布。
59.权利要求1的器件，其中第一反馈层和第二反馈层在它们的光谱反射带的峰值波长处均不透射光，并且光发射材料使光辐射成为带边激光模。
60.权利要求1的器件，进一步包括透明封盖，其置于第二电极条带和第二反馈层之间。
61.权利要求1的器件，进一步包括基片，在其上安置了第一反馈层。
62.权利要求61的器件，其中基片包括玻璃基片。
63.权利要求61的器件，其中基片包括下列项中的一个或者多个挠性塑料基片、金属基片、半导体基片。
64.权利要求1的器件，进一步包括空穴输运层，其置于发光材料和第一电极条带之间。
65.权利要求64的器件，进一步包括空穴注入层，其置于空穴输运层和第一电极条带之间。
66.权利要求1的器件，进一步包括电子输运层，其置于发光材料和第二电极条带之间。
67.权利要求66的器件，进一步包括电子注入层，其置于电子输运层和第二电极条带之间。
68.权利要求57的器件，进一步包括空穴输运层，其置于发光材料和第二电极条带之间。
69.权利要求68的器件，进一步包括空穴注入层，其置于空穴输运层和第二电极条带之间。
70.权利要求57的器件，进一步包括电子输运层，其置于发光材料和第一电极条带之间。
71.权利要求57的器件，进一步包括电子注入层，其置于电子输运层和第一电极条带之间。
72.权利要求2的器件，其中直线矩阵中的每个像素具有与之相关的驱动电路。
73.权利要求72的器件，其中每个像素驱动电路寻址单一的像素，每个像素具有电极条带，其用作其与所有其他像素阳极电气绝缘阳极，所有用作阴极的像素电极条带共同连接在一起。
74.权利要求72的器件，其中每个像素驱动电路包括两个或者更多的薄膜晶体管。
75.权利要求74的器件，其中第一薄膜晶体管的漏极电气连接到用作阳极的单个像素的第一电极条带和第二电极条带中的一个，并且其源极电气连接到电流源总线。
76.权利要求75的器件，其中第二薄膜晶体管的漏极电气连接到第一薄膜晶体管的栅极，其源极连接到数据总线，并且其栅极连接到行选择线。
77.权利要求72的器件，其中将用于像素的第一反馈层成形为为台面，其覆盖了至少部分像素驱动电路和至少部分基片。
78.权利要求77的器件，其中在该台面的侧面上形成像素阳极与薄膜晶体管的互连。
79.权利要求77的器件，其中在形成于基片上的凸起的肋部上形成像素驱动电路。
80.一种用于制造显示器件的方法，包括在基片上形成像素驱动电路；在基片上通过像素驱动电路形成第一反馈层，其具有连续变化的折射率分布；在第一反馈层上形成第一传导层；使第一传导层构图为第一电极；形成从像素驱动电路到第一电极的互连；在第一反馈层和第一电极上形成包括至少一个发射层的发光二极管结构；在该发光二极管结构上形成第二传导层；使第二传导层构图为第二电极；和在该发光二极管结构上形成第二反馈层。
81.权利要求80的方法，其中每个像素驱动电路包括两个或者更多的薄膜晶体管。
82.权利要求80的方法，其中第一反馈层和第二反馈层中的一个或者两个具有沿垂直于各自反馈层平面的轴线方向的基本周期性变化的折射率分布。
83.权利要求80的方法，其中第一反馈层和第二反馈层中的一个或者两个包括全息记录材料。
84.权利要求83的方法，其中第一反馈层和第二反馈层中的一个或者两个包括含有平面波干涉图形的全息记录材料。
85.权利要求80的方法，其中第一反馈层包括被构图为具有反射红、绿和蓝波长频带光的区域的全息材料层。
86.权利要求80的方法，其中至少一个发射层包括有机光发射材料。
87.权利要求80的方法，其中在形成于基片上的肋部上形成像素驱动电路。
88.一种用于制造显示器件的方法，包括形成基片；在该基片上形成具有连续变化的折射率分布的第一反馈层；在该第一反馈层上形成一个或者多个第一电极条带；在该第一电极条带上形成包括至少一个发射材料层的OLED器件；在与第一电极条带重叠的OLED器件上形成一个或者多个第二电极条带，其中第一电极条带和第二电极条带重叠的区域形成了能够通过第一电极条带和第二电极条带驱动的像素区域；和在该一个或者多个第二电极条带上形成第二反馈层。
89.权利要求88的方法，其中第一反馈层和第二反馈层中的一个或者两个包括至少全息记录材料层。
90.权利要求88的方法，其中第一反馈层和第二反馈层中的一个或者两个包括至少含有平面波干涉图形的全息记录材料层。
91.一种显示器件，包括第一反馈层；第二反馈层；发光器件，其包括至少一个置于该第一反馈层和该第二反馈层之间的半导体材料层，该至少一个半传导材料层包括发光材料；投影透镜，其置于接近于第二反馈层的光发射部分。
92.权利要求91的器件，其中第一反馈层和第二反馈层中的一个或者两个包括全息记录材料。
93.权利要求91的器件，其中第一反馈层和第二反馈层中的一个或者两个包括被构图具有红、绿和蓝波长干涉图形的全息记录材料。
94.一种显示器件，包括第一反馈层；第二反馈层；发光器件，其包括至少一个置于该第一反馈层和该第二反馈层之间的半导体材料层；该至少一个半传导材料层包括至少发光材料；背投屏幕，其置于接近于第一反馈层的发射表面。
95.权利要求94的器件，其中该发光器件用作图像源，其具有通过一致的放大倍率投影在背投屏幕上的图像。
96.权利要求94的器件，其中背投屏幕直接接合到第一反馈层的外表面。
97.权利要求94的器件，其中背投屏幕包括锥形微光导阵列。
98.权利要求94的器件，其中该锥形微光导之间的空隙区域填充有具有比微光导材料低的折射率的黑色光吸收材料。
99.权利要求94的器件，其中背投屏幕包括至少部分透明的微粒。
100.权利要求99的器件，其中该微粒之间的空隙区域填充有具有比该微粒材料低的折射率的黑色光吸收材料。
101.权利要求94的器件，其中背投屏幕包括光扩散材料。
102.权利要求94的器件，其中背投屏幕包括微透镜组。
1 03.权利要求94的器件，其中发光材料包括发光材料化合物。
104.权利要求91的器件，其中发光材料包括发光材料化合物。
105.权利要求35的器件，其中一个或者多个发光材料具有宽的光谱发射带，其可以用于发光材料的域或区域中，该发光材料位于对应于具有对应于不同波长光的平面波干涉图形的、第一反馈层或者第二反馈层或者第一反馈层和第二反馈层这两者中的域或区域。
106.权利要求42的器件，其中一个或者多个发光材料具有宽的光谱发射带，其可以用于发光材料的区域中，该发光材料位于对应于具有对应于不同波长光的平面波干涉图形的、第一反馈层或者第二反馈层或者第一反馈层和第二反馈层这两者中的区域。
107.权利要求1的器件，其中发光材料包括液晶材料。
108.权利要求1的器件，其中发光材料包括交连材料。
109.权利要求1的器件，其中包括电极、半导体和光发射层的结构形成于连续光子晶体的缺陷中，该光子晶体由第一反馈层和第二反馈层形成。
110.权利要求109的器件，其中所述缺陷包括在具有小于一个波长的光子晶体的空间相位中的相滑移。
111.权利要求109的器件，其中从光发射材料层发射的光发出为缺陷模。
112.权利要求109的器件，其中光子晶体结构包括一维、二维或者三维光子晶体结构或者它们的组合。
113.权利要求1的器件，其中成像元件包括投影透镜。
114.权利要求1的器件，其中成像元件包括背投屏幕。
115.权利要求113的器件，其中投影透镜包括复合透镜。
116.权利要求1的器件，其中器件发射的所有光占用单一的光传播模。
117.权利要求116的器件，其中第一反馈层和第二反馈层之间的间距等效于排除了由于反射而引起的相移的λ/2，其中λ是光在单一的光传播模中的波长。
全文摘要
公开了使用反馈增强型发光二极管的显示器件(图3)。该显示器件包括但不限于，有源和无源矩阵显示器和投影显示器。置于反馈层之间的光发射元件用作该显示器件中的光发射元件。光发射元件(104)可以包括有机或者无机材料。耦合到发射元件的反馈元件允许发射元件发射通过受激发射来发射准直的光。在一个方面，提供该功能的反馈元件包括但不限于，具有连续变化折射率的全息反射体。
文档编号H01L27/15GK1666576SQ03815536
公开日2005年9月7日 申请日期2003年5月8日 优先权日2002年5月8日
发明者约翰·N·马尼奥, 吉恩·C·科赫 申请人:泽奥勒克斯公司