[发明专利]使用有机发光二极管的发射显示器

说明书

有关专利申请的相互参照

本申请涉及美国临时申请号为60/050，459、申请日为1997年6月23日的、题为“使用有机发光二极管的发射显示器”的申请，并请求享有该申请的优先权。

发明的领域

本发明涉及一种用于彩色视频显示或高亮度单色显示的有机发光器件(OLED)视频显示装置。更具体地说，本发明涉及一种具有用于提高光发射的微型空腔结构的OLED。

本发明的背景技术

有机发光器件已经周知近二十年。OLED根据某些一般原理工作。OLED通常是在例如碱石灰玻璃或硅的基片上形成的层制品。有机发光固体的发光层以及相邻的半导体层夹在一个阴极和一个阳极之间。该半导体层可以是空穴注入或电子注入层。该发光层可从任何众多发荧光的有机固体中选择。该发光层可由多个子层或单个混合层组成。

当将电位差加在该器件上时，带负电荷的电子从阴极移向电子注入层并最终到达有机材料层。与此同时，通常称为空穴的正电荷从阳极移向空穴注入层并最终到达同一有机发光层。当正电荷和负电荷在有机材料层中相遇时，它们复合并产生光子。

光子的波长和相应的颜色取决于产生光子的有机材料的特性。通过选择有机材料，或通过选择掺杂剂，或通过已有技术公知的其它技术能控制由OLED发出的光的颜色。通过混合由不同的OLED发射的光可以产生不同颜色的光。例如，通过同时混合蓝色、红色和绿色光产生白色光。

在典型的OLED中，或阳极或阴极是透明的以便使发射的光通过阳极或阴极而能提供给观察者。阴极通常由低逸出功的材料构成。通常从阳极注入的空穴，经空穴运动层进入有机材料中，阳极为高逸出功的材料。

典型情况下，OLED用2至30伏的直流偏压工作。通过调整施加到阳极和阴极上的电压或电流来控制OLED的亮度。所产生的相对光量通常称为“灰度级”。通常以直流方式工作时OLED工作最好。恒定电流驱动的光输出比恒定电压驱动的光输出更加稳定。这与通常以电压方式工作的许多其它显示技术相反。其结果是，使用OLED技术的有源矩阵显示器需要为电流工作方式提供特殊的象素结构。

在典型的矩阵寻址OLED器件中，在单一基片上形成数个OLED并且按有规则的网栅图案来分组设置OLED。形成一列网栅的几组OLED可以共享一共同的阴极或阴极线。形成一行网栅的几组OLED可以共享一共同的阳极或阳极线。当同时驱动一给定组中的各个OLED的阴极线和阳极线时，一给定组中的各个OLED发光。在矩阵内的一组OLED可形成显示的一个象素，每一个OLED通常起一个子象素或象素单元的作用。

OLED具有许多有益的特性。这些特性包括：低驱动电压(大约5伏)；当由薄发光层制成时响应速度快；与被注入电流成比例的高亮度；由于自发射所带来的高可见度；较好的耐撞击性；容易操作使用OLED的固体器件。OLED已实际应用在电视、图象显示系统以及数字打印中。尽管至目前为止OLED的发展已经取得了实质性的进步，但是仍然存在其它挑战。例如，OLED继续面临着与其长期稳定性相关的一系列问题。特别是，在操作期间有机膜层可能经受再结晶或对该器件的发射特性具有不利影响的其它结构变化。

暴露于空气或湿气是OLED面临的特殊问题。将常规的OLED暴露于大气中可缩短其寿命。光发射层中的有机材料与水蒸气、氧等起反应。对于蒸发膜已获得5,000至35,000小时的寿命，对于聚合物已获得大于5,000小时的寿命。然而，这些值通常是工作在没有水蒸气和氧气的室温下记录的数据。不在这些条件下工作的寿命要短的多。

低逸出功的阴极通过水蒸气或氧气容易氧化。来自氧化区域的电致发光通常低于其它区域。氧化也对阳极产生影响。氧气和湿气透入OLED的内部可导致在金属-有机材料界面上形成金属氧化物杂质。这些金属氧化物杂质可使阴极或阳极与有机材料分离。在分离的区域由于没有电流流动而可能出现暗的非发射点。例如Mg-Ag或Al-Li之类的阴极材料特别容易氧化。

为了获得实际使用的OLED，必须保护该器件以便水、氧等不会渗入发光层或氧化其电极。保护或密封无机电致发光器件的常用方法通常对密封OLED无效。例如使用密封无机电致发光器件的“硅油方法”，硅油能渗入OLED的发光层、电极、以及任何空穴注入或电子注入层。这将改变有机发光层，减少或消除其光发射特性。类似地，已经用于保护无机场致发光(EL)器件的树脂涂层不适合于OLED。用在树脂涂层的溶液中的溶剂会渗入OLED的发光层，使该器件的光发射特性变坏。