[发明专利]彩色光电子器件

说明书

发明背景

本发明涉及包括有机发光二极管(OLED)像素的微显示器。

所有的LED器件都遭受光提取的问题。该问题的根源在于传统的光学器 件以及总的内反射的概念。由于所有的LED器件(OLED以及无机LED)由 高折射率材料的薄膜叠层构成，所以光子从器件中逃逸的机会实际上非常低并 且因而LED的外部效率可被严重限制。在传统的指示器中，LED的该问题通 过用半球形的塑料壳罩在器件上来增加能够使光通过的角度的数目来解决。在 OLED器件中，该解决方案更加复杂，因为LED器件在其用作信息显示器时 通常需要是平面的。

广为人知的是通过将具有可见光波长量级的空间尺寸的1D或2D光栅结 构插入到器件结构内或非常接近器件，OLED器件的光输出耦合可在量级方面 进行控制。2D光栅的情况被称为光子晶格(photonic lattice)。已显示该效果 一定程度上取决于波长(M.Kitamura，S.Iwamoto，Y.Arakawa，“Enhanced Luminance Efficiency of Organic Light-Emitting Diodes with Two-Dimensional Photonic Crystals”(具有两维光子晶体的有机发光二极管的增强照明效率)， 日本应用物理期刊(Japanese Journal of Applied Physics)，第44卷，No.4B， 2005，第2844-2848页)。

在已知的OLED微显示器中，光的产生通过穿过高反射阳极金属(Al或 Ti)以及部分反射阴极层的显微孔隙的存在已被限制在1D中。此孔隙的锐度 和厚度控制输出耦合的发射颜色以及量级。

通过将物理结构引入其长度与需要被提取的光的波长相当的器件，干涉效 果可增大或减小不同波长光的输出耦合。

在显微孔隙中，干涉效果是由两个反射镜、或半反射镜之间的光发射的限 制引起的。在由微发射显示器有限公司(MicroEmissive Displays Limited)制造 的已知器件中，镜子实际上是OLED器件的电极。

发明内容

本发明利用光子晶格结构。在光子晶格中，干涉效应是由其中特定波长的 光被禁止传播的周期性物理结构的产生引起的。为了最大化光子晶体的效应， 该周期性结构被理想地放置在器件的发射区域内。

在本发明中，光子设计被用来控制红色、绿色和蓝色像素中光发射的颜色。

通过将具有不同晶格间距的2D光子结构引入阵列中的各个红色、绿色和 蓝色子像素内，所发射光的量级和颜色可被用来控制显示器的色饱和度。此外， 由于像素的前向发射将被增强，因此也将可能减小光学串扰并且因而使更小的 像素大小成为可能。

本发明提供根据权利要求1的OLED微显示器器件。本发明的可任选特 征在从属权利要求中被陈述。

附图简述

现在将参考附图仅通过举例更详细地描述本发明，在附图中：

图1a至1d示意性地示出不同配置的光子像素晶格结构；

图2a至2c示意性地示出具有不同晶格间距的光子像素晶格结构；

图3a至3c示意性地示出具有不同晶格间距的替换配置的光子像素晶格结 构；

图4是根据本发明的实施例的OLED器件的局部截面图；

图5是已知白色OLED器件的光谱；

图6示出最佳光子像素的预测输出耦合；以及

图7a至7c示出与图5的光谱组合的图6的输出耦合。

具体实施例的详细描述

图1a示出配置有发射区域2内的绝缘材料柱1的光子晶格。图1b示出具 有用绝缘材料壁4限制的发射亚-子像素3的替换晶格。图1c示出由较高密 度柱5的矩阵形成的晶格，而图1d示出通过光刻制造的柱5’的更逼真形状。

因为半导体图案化技术特别是CMOS技术具有将金属(通常为铝)和绝 缘体(氧化硅或氮化硅)图案化至极高分辨率(＜0.5μm)的能力，所以将这种 光子晶格结构设计成微显示器器件是可行的。

光子晶格的间隔的仔细设计将提供特定光波长的增强输出耦合。通过将 RGB子像素设计成具有不同且适当的晶格间隔，就有可能增强来自各个子像 素的特定波长的输出耦合。