专利名称：装备有光引出元件的电致发光板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种照明或图像显示面板，其包括一维或二维的电致发光有机单元(“OLED”)矩阵，该矩阵具有用于促进单元所发的光的引出的装置，显著改善了发光效率。
背景技术：
这样的显示面板一般包括基板，基板承载着电致发光有机薄层，所述电致发光有机薄层被分隔为电致发光单元的并插入于至少两个电极阵列之间，所述电极其一为阳极，另一个为阴极，用于向每个单元供电。这样的显示面板还包括封装层，其在基板的相对侧被涂布到电极层之一，将其设计来气密密封单元，以便保护电致发光层免受任何损伤风险，特别是在大气中的氧或水汽的影响。
这一基板通常由玻璃制成，但是也可以由塑料制成；基板厚度通常在300和1500μm的范围内，是电致发光有机层100到500倍厚；单元(像素或子像素)的边的长度或直径通常在100和300μm的范围内，或者在比基板薄1到15倍之间。
插在基板和电致发光层之间的电极层可以包括几个电极阵列，其通常被称为“底层”，因为在常规的制造工艺中它是在电致发光层之前涂布的；另一电极层在电致发光层之后和“之上”涂布，被称为“顶层”。
根据配置，由电致发光层发射的光要抵达所显示的图像的观察者，必须要通过基板因此必须要通过电极的底层(所谓的“背发射”显示器的情况)，或者反之要通过顶电极层(因此无需通过基板-所谓的“顶发射”显示器的情况)；在两种情况下，由电致发光层发射的光都必须通过电极层之一，而另一个电极层通常是不透明的。
透明电极层通常由“ITO”制成，而且由于ITO的电学性质，其通常用作单元阳极；不透明的另一个电极层通常是金属的且用作单元阴极；后者可以是反射性的，以便回收沿着与观察者相反的方向所发射的光。
因此显示器的每个单元都通过“窗口”向外发光，该窗口包括透明电极层区域以及(视情况而定)透明基板区域。
多种发光或透明层一般表现出高的折射率电致发光层为1.6到1.7，ITO电极层为1.6到2，并且，对于所发射的光所通过的基板，玻璃基板的折射率大约为1.5；这些层和观察者所在处的空气(折射率＝1)之间大的折射率差在相当大程度上限制着电致发光层所发射的光的引出效率，这又限制着显示器的发光效率；的确，以大于该界面的折射临界角(或全内反射角)的入射角到达这些层之间(或最后一层和空气之间)的光学界面的任何光线都将被全反射并被俘获在显示面板之内，通常损失掉。在没有比如如下所述的额外的引出系统的情况下，在不透明电极层是反射性的有利情形下引出效率一般约为0.19。
为了提高光的引出，文件US 6091384-PIONEER-和US 6229160-LUMILEDS LIGHTING-提出了用于通过反射引出光的系统将透明的光引出条相邻于每个单元的发光窗口；其他文件提出了基于透镜(每个单元一个透镜)或微透镜(每个单元多个透镜)用来通过折射引出光的系统，例如JP2001-117499。
根据前述与光引出条相关的文件，这些引出条的每个都由透明材料制成且形成光通道，该光通道包括相邻于单元的发光窗口的透明入光界面、指向显示器外部的透明出光界面以及这些界面之间的反射侧壁。
条材料的折射率经选择，使得在电致发光层之内发射的大部分光透入这些条中；因此每个条为其对应的单元形成了光引出通道。
这些条的入光界面的形状与单元发光窗口的形状匹配。
如此选择这些条的出光界面的形状、这些条的长度以及它们的侧壁的形状，使得进入条的入光界面的大部分光直接地或者在该条的侧壁上内反射之后从其出光界面出射。
这些条的侧壁可以是不透明且反射的或者是透明的；反射的不透明壁是通过例如金属化获得的；当它们是透明的时，重要的是由这些壁形成的光界面提供尽可能高的折射临界角，以便反射大部分入射到其上的光线并允许从出光界面引出光线。
每个条的侧壁的作用是通过反射修正入射到它们上的光线方向，以便将该条的出光界面上的这些光线的入射角减小到通过该出光界面的折射临界角以下的值。
在实践中，光引出条通常彼此相邻并形成引出层，对于背发射显示器，该引出层施加于基板的电致发光层的相对侧，或者，对于顶发射显示器，该引出层施加于透明电极的顶层。
引出层的厚度取决于每个单元的发光窗口的表面积；它通常大于基板的表面积；因此这一层较厚，这使得显示器较重；不能设想将这样的层用于柔性面板显示器。
在涂布这样的层期间存在着对准的问题的确，应当如此定位它，使得每个条的入光界面与单元的发光窗口重合。这些定位限制使得显示器的制造工艺更加困难。
发明内容
本发明的一个目的在于避免前述的缺点。
为此目的，本发明的主题是包括基板的照明或图像显示面板，该基板承载-电致发光有机层，被分割成电致发光单元并插入于两个电极层之间，该两个电极层之一是透明的，另一个是不透明的，-利用反射工作的一层光引出器，每个引出器均由透明材料制成且包括光耦合到电致发光层的入光界面、指向显示面板之外的出光界面以及为在引出器之内传播的光形成反射光学界面的侧壁，其特征在于每个引出器的所述侧壁形成闭合的反射表面，且在于，每个单元的电致发光层区域光学耦合到多个引出器。
在这样的显示面板中，每个单元对应于覆盖每层的一个电极的区域。每个单元都能够通过发光窗口向显示器外部发光，该发光窗口在引出器层的前端包括透明电极层的透明区域以及(视情况而定)基板的透明区域；电致发光层光耦合到多个引出器就是通过这些重叠的透明区域实现的。
根据本发明，每个单元的发光窗口就这样包括多个引出器，使得由该单元发出的光在通过该多个引出器的出光界面从显示器逃逸之前就通过它们的入光界面被分配给该多个引出器。由于根据本发明每个单元的光这样被分配到几个引出器上，因此可以显著减小引出层的厚度，而不削弱该层的引出性能。因此引出器的入光界面光耦合到电致发光层是通过透明电极层发生的，而不是像在文件US 6320633中那样是通过介质层发生的。
如文件US 2002/101152的图3和4B、22和23所示，被电极覆盖的每层的区域可以如此被分割，使得单个的同一单元或电致发光二极管包括几个或多或少地分开的发光区域。此外还要注意，与本发明相反，同样在图3和4B、22和23中特别展示了，与同一单元相关的引出器的侧壁并未全部形成闭合的表面(这些图中的两个上部发光区域的情况)。
因此每个引出器包括由透明材料制成的条，其末端形成入光和出光界面，且其侧壁形成闭合的反射表面，换言之，形成“不透光的”通道；闭合的表面被理解为这样的表面，其任何平行于入光或出光界面的横截面都形成闭合曲线，比如正方形或圆形；这些横截面可以是任何形状例如普通的正方形或圆形。这一反射表面的形状特别可以是圆锥形。
透明电极层不一定整个都是透明的；它可以包括，例如，插入在单元的发光窗口之间的不透明导电格栅。
对于背发光显示器而言(因此其基板是透明的)，基板不一定是整个的透明的；举例来说，对于有源矩阵显示器而言，该基板集成了设置在单元发光窗口之间的用于驱动单元的电子电路，比如在文件US 2002/101152中。
优选地，不透明电极层是反射性的，这允许电致发光层沿着与显示器输出相反的方向所发射的相当大部分的光被重定向在单元发光窗口中；使得显示器的发光效率得以提高。
优选地，该层引出器是通过例如一层透明粘合剂直接施加到透明电极层上的，该透明粘合剂比引出器层薄得多，典型的厚度约为2到3μm左右。
根据本发明的这种布置，因此基板决不会处于引出器层和透明电极层之间；因此电致发光层和引出器的入光界面之间的距离非常小，优选地小于或等于2μm，这在电致发光层后面有反射电极层的情况下进一步改善了光的引出，而且这使得发光效率进一步得到了提高。
优选地，所述多个引出器包括超过一百个引出器。引出器这一高密度特别带来了两个重要的优点—它允许引出层的厚度得到大大减小且显示器的重量成比例地减小。
—它使得在制造显示器期间将施加引出层时对引出器与单元对准的限制得到非常大的减少。
如果在引出层的入光界面单元发光窗口的尺寸为100μm×300μm，并且如果在该宽度上设置六个引出器且沿着该长度设置十八个引出器，那么就获得了108个引出器的阵列。因此对于每个单元来说，每个单元发光窗口至少通过超过一百个引出器。
优选地，引出层用作封装层，或者是部分封装层(在后者是“多层”的情况下)；这一布置对于顶发光显示器而言尤为有利。
在阅读了通过非限制性例子提供的以下描述时将更好地理解本发明，以下描述引用了附图，其中-图1、2和4示出了制造根据本发明和根据第一实施例的显示面板期间的多个步骤；-图3示出了在制造图1、2和4所示的显示面板期间所用的引出层的横截面图。
-图5为耦合到根据本发明和根据第二实施例的显示面板的同一单元的三个相邻的引出器的横截面图；-图6示出了从图3中的引出层下方得到的透视图。
具体实施例方式
为了简化描述且使得本发明与现有技术相比拥有的不同和优点更加明显，将相同的标号用于提供同样功能的元件。
参考图1到5，将首先描述根据本发明的场致发光显示器(这里是顶发光型)的制造方法。
使用常规方法，例如在文件WO 01/15244-EMAGIN中和US5920080-FED Co.中所描述的方法，连续向玻璃基板1(厚度例如为0.75mm)上淀积例如由铝制造的金属电极层、分隔的有机电致发光层和由ITO制造的透明电极层。
铝层是反射性的；电致发光层一般包括几个子层除实际的电致发光子层自身之外，它特别包括与充当阴极的电极接触的电子注入子层和与充当阳极的电极接触的空穴注入子层。
有机电致发光层的分隔形成了具有矩形基的单元21，该矩形基例如具有100μm×300μm的尺寸。
电致发光层被分隔成单元21将电供应到阴极和阳极之间的每个单元，阴极和阳极属于电致发光层任一侧上的电极阵列；这些电极阵列未在图中示出。
图1中示出了基板和其电致发光单元。
此外，制备如图6所示的引出层3；通常，使用模具热成型透明热塑性聚合物片可以经济地生产这样的层，该模具具有被设计用来在引出器片31中形成多面体形状的形状；这里的每个多面体包括正方形的入光界面32、正方形的出光界面33和四个平面梯形侧壁34。
根据本发明，对于引出器的矩形入光界面32来说，选择了比单元基的尺寸小得多的尺寸。
例如，可以选择以下的尺寸-入光界面的侧面LE3μm；-出光界面的侧面LS4μm；-引出层的厚度＝每个引出器的高度3μm；-相邻引出器之间的间距5μm。
出光界面具有比入光界面大的表面面积意思是，每个引出器都具有漏斗形状；柱形部分(因此不是漏斗形的)可以相邻于每个引出器的入光界面和/或出光界面。
引出层3的横截面在图3中示出，连同一个引出器31的放大图，该引出器31在入光界面和/或出光界面具有柱形部分(具有方形截面)。
如下所述，对于透明聚合物材料来说，选择了具有充分高折射率的材料，以便改善引出器与电致发光层的光耦合，且使得这些引出器的侧壁形成对于传播于这些引出器之中的光的基本反射的光界面。例如，可以使用诸如聚丙烯酸物例如PMMA(折射率＝1.49)、聚碳酸酯或聚苯乙烯(折射率＝1.58-1.59)的聚合物材料。
现在下文中介绍根据本发明的显示面板的构造。
如图1所示，将一层透明粘合剂4涂布到基板的电子发光单元；为了改善单元和引出器之间的光耦合，优选选择折射率介于覆盖单元的透明电极层的折射率和引出层3的折射率之间的粘合剂；粘合剂层的厚度通常在1到2μm的范围中。
图2示出了其电致发光单元被这样涂布了粘合剂层的基板。
然后将引出层3施加到粘合剂层4上并压向基板，使得引出器的入光界面如图4所示渗透到粘合剂层中，这有利地使电致发光单元和引出器入光界面之间的距离减小到1μm以下，从而使引出效率得以提高。
在粘合剂硬化之后，就获得了根据本发明的显示面板；引出器的入光界面32光耦合到电致发光层，且出光界面33指向显示器的外部，如图4所示。
可以看出，在如此获得的显示器中，每个单元平均具有1200个引出器(单元面积/引出器间距的平方之比)。
由于每个单元的平均引出器数目大，避免了在将引出层3施加到单元21上期间的对准限制，而且使用了更薄的引出层-此处仅为3μm或约4μm，包括粘合剂层-而仍然获得了极好的引出性能(参见下文)。
引出器的工作原理在图5中示出，图5示出了根据本发明的显示面板的部分的截面图，其包括三个相邻的引出器31，其LE侧的入光界面32通过粘合剂层4光耦合到同一单元21。
在图示的例子中，与图3中所示的例子相反，引出器的侧壁是弯曲的，但是在两种情况下工作原理是相同的。
对于从单元21出射且射入引出器31之一的给定光线，可能有几种不同的情形-光线R1的情况它没有任何中间的反射或折射的情况下直接通过引出器31达到出光界面33，在那里它被折射向显示器之外。
-光线R2的情况它以大于折射临界角的入射角射到引出器31的侧壁34之一；因此它被反射到出光界面33的方向，在出光界面33处它被折射向显示器之外。
-光线R3的情况它以小于折射临界角的入射角射到引出器31的侧壁34之一；因此它通过该透明侧壁到达相邻的引出器，在第二次折射之后它进入相邻引出器中，然后在没有反射或折射的情况下直接通过该第二引出器，达到该第二引出器的出光界面33，在那里它被折射向显示器之外。
还有未射到基处的引出层或者引出器的入光界面的光线；这些光线或者在该点具有这样的入射角，使得它们没有被该层全反射，而是进入其中且然后通过一种或另一种方式从其出射，方式与以上的光线R3类似，或者，这些光线在该点更为倾斜，然后被引出层反射向显示器之内，在那里它们通过反射铝电极(阴极)层处的反射而被重新利用。
单元21所发射的光的其他通向显示器之外的路径当然也是可能的。
值得注意的是，透明电极(阳极)层和引出器层之间的内部全反射的临界角非常大，因为这些层之间的折射率差在实践中非常小因此大部分由电致发光层所发射的光线都通过该界面。因此，与上述重复利用相比，通过在这一界面反射的重复利用率保持较低。
使用上述特定的引出层(参见上述引出器尺寸)，通过与没有引出层的相同显示器比较，获得了从显示器发射的光的80％的增益由于本发明，与没有引出层的19％相比，光引出效率可以超过30％。
根据上述实施例的变型，引出层充当着封装层，用于密封显示单元和保护电致发光层不受氧气和水蒸汽影响；因此以公知的方式(a manner knownper se)选择用于该层的透明聚合物材料。
在不背离本发明范围的情况下，可以使用上述引出器形状之外的其他形状，特别是具有矩形基(入光和出光界面为矩形)的多面体、截锥(入光和出光界面是圆形的)或者具有弯曲侧壁的引出器。
已经参考顶发光型OLED显示器描述了本发明；对于本领域的技术人员来说很明显，在不背离后附权利要求的范围的情况下可以将其应用于其他类型的显示面板，特别是应用于背发光显示器，在这种情况下将引出层有利地插在基板和电致发光层之间。
权利要求
1.照明或图像显示面板，包括基板(1)，该基板承载有-电致发光有机层，被分割成电致发光单元(21)且插入于两个电极层之间，在该两个电极层中一个是透明的，另一个是不透明的，每个单元对应于覆盖每层的一个电极的区域，-通过反射工作的光引出器层(3)，每个引出器(31)都由透明材料制成并包括通过所述透明电极层光耦合到所述电致发光层的入光界面(32)、指向所述显示面板外部的出光界面(33)以及对于在所述引出器中传播的光来说形成反射光界面的侧壁(34)，其特征在于，每个引出器的所述侧壁形成闭合反射表面且每个单元(21)的所述电致发光层区域光耦合至多个引出器(31)。
2.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，与所述单元相关的所述多个引出器包括超过一百个引出器(31)。
3.根据权利要求1和2的任一项所述的显示面板，其特征在于-所述透明电极层位于所述基板的相对侧上的所述电致发光有机层的上方，-所述显示面板包括位于所述透明电极层上方的封装层，-所述引出层形成所述封装层的一部分。
4.根据权利要求3所述的显示面板，其特征在于，所述引出层直接施加到所述透明电极层上。
5.根据前述任一项权利要求所述的显示面板，其特征在于，所述不透明电极层是反射性的。
全文摘要
本发明涉及一种面板，其包括基板(1)，基板(1)支撑有有机电致发光层，被分割成电致发光单元(21)并插入在两层电极之间，该两层电极之一为透明的，另一个为不透明的；以及涉及到使用反射的光引出器层(3)，每个引出器(31)都由透明材料制成，且在每个单元(21)的电致发光层区域光耦合到若干引出器(31)的位置包括入光部分(32)、出光部分(33)和反射侧壁(34)。光引出能力得到了提高，同时限制了制造的制约因素并保持了面板为有限的宽度。
文档编号H01L27/15GK1836343SQ200480023369
公开日2006年9月20日 申请日期2004年8月12日 优先权日2003年8月14日
发明者克里斯托弗·费里, 瓦尔特·德拉齐克 申请人:汤姆森特许公司