DE69907451T2

DE69907451T2 - Hinterbeleuchtete lcd anzeige

Info

Publication number: DE69907451T2
Application number: DE69907451T
Authority: DE
Inventors: Stephen Karl Cottenham HEEKS; Julian Chesterton CARTER
Original assignee: Cambridge Display Technology Ltd
Current assignee: Cambridge Display Technology Ltd
Priority date: 1998-06-19
Filing date: 1999-06-16
Publication date: 2004-03-18
Anticipated expiration: 2019-06-17
Also published as: US20060268195A1; GB9813326D0; WO1999066483A1; US7402091B2; JP2002518803A; US8529309B2; EP1088297B1; DE69907451D1; US20080297039A1; EP1088297A1; US20120326600A1; US7116308B1; JP3756762B2

Description

Diese Erfindung betrifft Anzeigegeräte, insbesondere hintergrundbeleuchtete Anzeigegeräte und Hintergrundbeleuchtungen für Anzeigen. Die Hintergrundbeleuchtung wird mittels organischem lichtemittierenden Material bereitgestellt.
Lichtemittierende organische Materialien sind in WO 90/13148 und US-A-4 539 507 beschrieben. Die grundlegende Struktur dieser Geräte ist eine lichtemittierende organische Schicht, beispielsweise ein Film aus einem Poly(p-phenylenvinylen) ("PPV"), der sandwichartig zwischen zwei Elektroden liegt. Eine der Elektroden (die Kathode) injiziert negative Ladungsträger (Elektronen), und die. andere Elektrode (die Anode) injiziert positive Ladungsträger (Löcher). Die Elektronen und die Löcher verbinden sich in der organischen Schicht unter Erzeugung von Photonen. In WO 90/13148 ist das organische lichtemittierende Material ein Polymer. In US-A-4 539-507 gehört das organische lichtemittierende Material zu einer Klasse, die als Kleinmolekülmaterialien bekannt ist, wie (8-Hydroxychinolin)aluminium ("Alq3"). In einem praktischen Gerät ist eine der Elektroden in der Regel transparent, damit die Photonen aus dem Gerät austreten können.
Figur 1 zeigt die typische Querschnittstruktur eines organischen lichtemittierenden Geräts ("OLED"). Das OLED wird in der Regel auf einem Glas- oder Kunststoffsubstrat 1 gefertigt, das mit einer transparenten ersten Elektrode 2 beschichtet wird, wie Indium-Zinn-Oxid ("ITO"). Solche beschichteten Substrate sind im Handel erhältlich. Dieses ITObeschichtete Substrat wird mindestens mit einer Schicht eines dünnen Films aus elektrolumineszierendem organischem Material 3 und einer letzten Schicht beschichtet, die eine zweite Elektrode 4 bildet und in der Regel ein Metall. oder eine Legierung ist. Dem Gerät können andere Schichten hinzugefügt werden, beispielsweise um den Ladungstransport zwischen den Elektroden und dem elektrolumineszierenden Material zu verbessern.
Organische lichtemittierende Materialien haben ein großes Potenzial für die Verwendung bei verschiedenen Anzeigeanwendungen. Eine derartige Anwendung ist die als Hintergrundbeleuchtung für transmissive oder transflektive Flüssigkristallanzeigen. In einer Flüssigkristallanzeige gibt es in der Regel eine planare Flüssigkristallzelle, die aktive Bereiche aufweist, in denen die optischen Eigenschaften des Flüssigkristallmaterials durch Anlegen eines elektrischen Feldes geändert werden können, um den Lichtdurchgang durch die Bereiche zu variieren. Bei einer transmissiven Flüssigkristallanzeige gibt es eine Lichtquelle hinter dem Flüssigkristallfeld, und Licht aus der Quelle scheint durch jene Bereiche, die Licht durchdringen kann, zu einem Betrachter. Bei einer transflektiven Flüssigkristallanzeige wird die Lichtquelle durch einen reflektierenden Spiegel ergänzt, der sich auch hinter dem Flüssigkristallfeld befindet und einfallendes Licht in Richtung des Betrachters zurückwerfen kann.
Die Form und das Layout der aktiven Flüssigkristallbereiche werden im Allgemeinen durch die Struktur der Elektroden in dem LCD definiert. Einige Strukturen sind für alphanumerische oder spezielle Zeichenformate spezifisch. Eine Alternative ist eine allgemeine Punktmatrixanzeigestruktur, in der die aktiven Bereiche üblicherweise so angeordnet sind, dass sie ein Matrixfeld von Pixeln liefern. Die Pixel werden normalerweise in einem orthogonalen Gitter-Layout angeordnet, wobei die Pixel in zueinander senkrechten linearen Zeilen und Spalten angeordnet sind; es sind jedoch auch andere Layouts, wie nicht-orthogonale Gitter, möglich. Die LCD-Pixel können durch eine konventionelle Anzeigesteuerung gesteuert werden.
2 zeigt eine schematische Draufsicht der grundlegenden Struktur eines Passivmatrix-LCD. Darin befinden sich die orthogonalen Linien der Zeilen 10 und Spalten 11 eines transparenten Leiters wie ITO. Diese bilden die Elektroden. Die Zeilen- und Spaltenlinien werden in der Ebene der 2 durch die Flüssigkristallschicht selbst getrennt. (Der Einfachheit halber sind andere LCD-Komponenten wie Polarisatoren, Ausgleichsschichten, die Flüssigkristallschicht und Farbfilter in 2 weggelassen worden). Die Flächen, in denen sich Zeilen- und Spaltenlinien überlappen, definieren die aktiven Bereiche (Pixel) des Geräts (z. B. bei 13), die adressiert werden können, indem eine Spannung zwischen den relevanten Zeilen- und Spaltenlinien angelegt wird. Weil die Spaltenlinien über die Zeilenlinien hinweg verlaufen, ist es nicht möglich, alle Pixel gleichzeitig individuell zu adressieren. Stattdessen werden die Pixel mit einer zeilenweisen Abtastung adressiert. Eine alternative Treiberanordnung für ein LCD ist die Aktivmatrixanordnung, in der jedes Pixel individuelle Steuerschaltkreise hat, die zweckmäßig in Form von Dünnfilmtransistoren (TFT) vorliegen können, um ein kontinuierlicheres Antreiben der Pixel zu ermöglichen.
Zur Herstellung einer mehrfarbigen Anzeige unter Verwendung eines LCD-Felds ist es bekannt, Hintergrundbeleuchtungen bereitzustellen, die selektiv so betrieben werden, dass sie farbiges Licht durch Pixel des LCD-Felds hindurch emittieren. Der Betrieb der Hintergrundbeleuchtungen und des LCD-Felds kann, falls erforderlich, synchronisiert werden, so dass die LCD-Pixel nur dann Licht durch ein Pixel hindurchlassen, wenn die geeignete Hintergrundfarbe emittiert wird. WO 91/10223 beschreibt beispielsweise ein hintergrundbeleuchtetes LCD, das durch Anordnen eines einzelnen LCD-Felds gebildet wird, das eine Matrix von Pixeln über einer Bank von roten, grünen und blauen fluoreszierenden Lampen bereitstellt. Der Sinn, dieser.
Anordnung liegt in der Verbesserüng der Effizienz, indem die Notwendigkeit von Farbfiltern zur Bereitstellung des farbigen Lichts vermieden wird. WO 93/13514 beschreibt eine farbfluoreszierende Hintergrundbeleuchtung für ein LCD, bei dem eine Hintergrundbeleuchtung durch eine Vielzahl phosphorisierender Streifen, die rotes, grünes und blaues Licht emittieren können und sich in einer Vakuumkammer befinden, bereitgestellt wird. PCT/GB 96/00924, die der Veröffentlichungsnummer WO 96/33483 entspricht, beschreibt die Verwendung eines Lichtmodulators, der ein Passivmatrix-LCD und eine elektrolumineszierende LED umfasst. Die Lichtquelle ist so adressierbar, dass aus ausgewählten Bereichen Licht emittiert wird, wobei jeder Bereich mindestens eine Vielzahl von Zeilen des Lichtmodulators überlappt, wodurch Übersprechen in der Anzeige verringert werden soll.
Es besteht ein Bedarf nach einem vereinfachten und preisgünstigeren System, um Farbhintergrundbeleuchtung für LCDs usw. zur Verfügung zustellen, insbesondere einem System, in dem die Hintergrundbeleuchtung fein verteilt werden kann, um sich kleinen LCD-Pixeln anzupassen, und genau positioniert werden kann.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung einer lichtemittierenden Einheit eines Anzeigegeräts geschaffen, wobei das Anzeigegerät eine Lichtschalteinheit aufweist, die ein Matrixfeld von Pixeln umfasst, die jeweils so betrieben werden können, dass ihr Lichtdurchgang variiert wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bilden einer Reihe von. Rillen auf einem Substrat, Absetzen eines ersten linearen Bereichs aus einem ersten organischen lichtemittierenden Material mit einer ersten Emissionsfarbe mittels Tintenstrahlverfahren in einigen der Rillen, Absetzen eines zweiten linearen Bereichs aus einem zweiten organischen lichtemittierenden Material mit einer zweiten Emissionsfarbe mittels Tintenstrahlverfahren in anderen der Rillen und Positionieren der Rillen, so dass das lichtemittierende Material in jeder Rille hinter einer jeweiligen Vielzahl von Pixeln des Matrixfelds in der Blickrichtung liegt, um diese Pixel von hinten zu beleuchten.
Das Bilden der Bereiche durch Absetzen mittels Tintenstrahlverfahren ermöglicht das effiziente, feine und genaue Definieren dieser Bereiche.
Die Hintergrundbeleuchtung kann eine dritte Reihe von Bereichen aus organischem lichtemittierendem Material mit einer dritten Emissionsfarbe und weitere derartige Bereiche umfassen, was zu vier oder mehr Emissionsfarben führt. Jeder Bereich aus organischem lichtemittierendem Material mit einer Emissionsfarbe ist von dem nächsten derartigen Bereich mindestens um Bereiche aus organischem lichtemittierendem Material mit beiden der anderen Emissionsfarben beabstandet. Die Materialien können beispielsweise über die Ebene des Geräts alternieren. Eine bevorzugte Option ist, dass die Materialien rotes, grünes und blaues Licht emittieren. Die Bereiche des organischen lichtemittierenden Materials sind lineare Bereiche, können jedoch gekrümmt oder unregelmäßig geformt sein oder andere Formen aufweisen. Benachbarte Bereiche laufen vorzugsweise Seite an Seite, so dass sie vorzugsweise parallel sind. Vorzugsweise liegt ein einziger der Bereiche des lichtemittierenden Materials hinter jedem Pixel.
Die Rillen, in denen die organischen lichtemittierenden Materialien abgesetzt werden (und insbesondere deren Wände), können durch Bereiche aus elektrisch isolierendem Material definiert werden.
Die Hintergrundbeleuchtung umfasst Elektroden, die auf jeder Seite des lichtemittierenden Materials angeordnet sind. Vorzugsweise ist mindestens eine der Elektroden lichtdurchlässig, und diese Elektrode liegt vorzugsweise zwischen dem emittierenden Material und den Pixeln. Wenn das Gerät das die Rillen definierende isolierende Material umfasst, ist es bevorzugt, dass Teile von mindestens einer der Elektroden Teile dieses Isoliermaterials überlappen und in Blickrichtung vor diesen Teilen des Isoliermaterials liegen. Das Material, das die Rillen definiert, kann mindestens zwei Materialschichten umfassen, wobei in diesem Fall diese Schichten vorzugsweise unterschiedliche Benetzungseigenschaften haben. Eine dieser Schichten definiert, wo sie vorhanden ist, vorzugsweise die unteren Abschnitte der Wände der Rille und hat ähnliche Benetzungseigenschaften wie das Material, welches die Basis der Rille definiert (z. B. eine der Elektroden).
Zur Verbesserung der Ladungsverteilung und/oder zur Herabsetzung des Widerstands in einer oder beiden der Elektroden kann sich leitfähiges Material in Kontakt mit der oder jeder Elektrode befinden. Das leitfähige. Material umfasst vorzugsweise ein Metall oder eine Legierung. Bei der Vorrichtung, bei der das isolierende Material Rillen definiert, ist es bevorzugt, dass sich die Bereiche des leitfähigen Materials mindestens teilweise mit dem isolierenden Material überlappen. Vorzugsweise ist mindestens eine der Elektroden strukturiert, am meisten bevorzugt linear strukturiert, so dass eine Reihe unabhängiger Elektrodenstreifen zurückbleibt, um so die unabhängige Steuerung von jedem lichtemittierenden Bereich oder jeder Reihe von lichtemittierenden Bereichen zu ermöglichen. Die linearen, Bereiche entsprechen vorzugsweise Zeilen einer Anzeige. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist nur eine der Elektroden strukturiert, um eine unabhängige Steuerung von jeder Reihe lichtemittierender Bereiche zu ermöglichen, und die andere Elektrode ist allen lichtemittierenden Bereichen gemeinsam.
Das Anzeigegerät kann eine Struktur zur räumlichen Einengung der Lichtemission aus mindestens einem der Bereiche des lichtemittierenden Materials enthalten. Diese Struktur kann einige oder alle der lichtemittierenden Strukturen dieses Bereichs umfassen. Einige nichteinschränkende Möglichkeiten für eine. derartige Struktur sind eine Interferenz-, Hohlraumund/oder Mikrohohlraumstruktur. Wenn die Struktur einen Resonanzhohlraum enthält, kann der Hohlraum mindestens teilweise durch das lichtemittierende Material und/oder eine oder mehrere Elektroden definiert sein. Eine Resonanzstruktur kann zusätzlich zu oder anstelle der räumlichen Veränderung des emittierten Lichts dieses beispielsweise spektral verändern, indem das Licht spektral umverteilt wird, um die Emissionsfarbe zu beeinflussen, z. B. um die Reinheit der Farbe zu verbessern und das Emissionsspektrum schärfer zu machen.
Das Gerät kann einen optischen Farbfilter umfassen, der zum Aufnehmen und zum Filtern von Licht angeordnet ist, das aus mindestens einem oder aus den Bereichen aus lichtemittierendem Material emittiert wird. Alle lichtemittierenden Bereiche einer Farbe können entsprechende Filter aufweisen.
Die Lichtschalteinheit ist geeigneterweise eine Flüssigkristalleinheit. Das Matrixfeld der Pixel kann ein orthogonales Matrixfeld sein.
Das organische lichtemittierende Material ist geeigneterweise ein Polymer und vorzugsweise ein konjugiertes Polymer.
Das Gerät kann geeigneterweise auch eine Anzeigesteuerungseinheit umfassen, die mit der Lichtschalteinheit und der Hintergrundbeleuchtung gekoppelt ist. Die Anzeigesteuerungseinheit wird geeigneterweise so betrieben, dass synchron jeder Bereich des organischen Materials zusammen mit den Pixeln adressiert wird, hinter denen der Bereich liegt. Die Anzeigesteuerungseinheit ist geeigneterweise in der Lage, die Lichtschalteinheit und die. Hintergrundbeleuchtung in Reaktion auf Videoeingabesignale zu steuern, die die Azeigesteuerungseinheit erhält.
Einige bevorzugte Materialien für Komponenten (soweit vorhanden) der lichtemittierenden Einheit sind wie folgt:

– Eine der Elektroden oder "Ladungsträger injizierenden Schichten" (die Löcher injizierende Schicht) hat vorzugsweise eine Austrittsarbeit von mehr als 4,3 eV. Die Schicht kann ein Metalloxid wie Indium-Zinn-Oxid ("ITO") oder Zinnoxid ("TO") umfassen. Die andere Elektrode/Ladungsträger injizierende Schicht (die Elektronen injizierende Schicht) hat vorzugsweise eine Austrittsarbeit von weniger als 3,5 eV. Diese Schicht kann geeigneterweise aus einem Metall mit niedriger Austrittsarbeit (Ca, Ba, Yb, Sm, Li, usw.) oder einer Legierung hergestellt sein, die ein oder mehrere derartige Metalle zusammen mit gegebenenfalls anderen Metallen (z. B. Al) umfasst. Mindestens eine der Elektrodenschichten ist in geeignetem Maße lichtdurchlässig und vorzugsweise transparent, geeigneterweise bei der Frequenz der Lichtemission aus einem oder mehreren der lichtemittierenden Bereiche.
– Es kann eine oder mehrere Ladungstransportschichten zwischen dem lichtemittierenden Material und den Ladungsträger injizierenden Schichten geben. Die oder jede Transportschicht kann geeigneterweise ein oder mehrere Polymere umfassen, wie mit Polystyrolsulfonsäure dotiertes Polyethylendioxythiophen ("PEDOT-PSS") und/oder Poly(2, 7-(9, 9-di-n-octylfluoren) – (1, 4-phenylen- (4- imino(benzoesäure))-1,4-phenylen-(4-imino(benzoesäure))-1,4-phenylen)) ("BFA") und/oder Polyanilin und/oder PPV.
– Das oder jedes organische lichtemittierende Material kann ein oder mehrere individuelle organische Materialien umfassen, geeigneterweise Polymere, vorzugsweise konjugierte oder teilweise konjugierte Polymere. Zu geeigneten Materialien gehören Poly(p-phenylenvinylen) ("PPV"), Poly(2-methoxy-5(2'-ethyl)hexyloxyphenylenvinylen) ("MEH-PPV"), ein PPV-Derivat (z. B. ein Dialkoxy- oder Dialkylderivat), ein Polyfluoren und/oder ein Copolymer, das Polyfluorensegmente einbaut, PPVs und/oder verwandte Copolymere, Poly (2, 7-(9,9-di-noctylfluoren)-(1,4-phenylen-((4-sec-butylphenyl)imino)-1,4-phenylen)) ("TFB"), Poly(2, 7-(9,9-di-noctylfluoren)-(1,4-phenylen-((4-methylphenyl)imino)-1,4-phenylen-((4-methylphenyl)imino)-1,4-phenylen)) ("PFM"), Poly(2, 7-(9,9-di-n-octylfluoren)-(1,4-phenylen-((4-methoxyphenyl)imino)-1,4-phenylen-((4-methoxyphenyl)imino)-1,4-phenylen)) ("PFMO"), Poly(2,7-(9,9-di-n-octylfluoren) ("F8") oder (2,7-(9,9-Di-n-octylfluoren)-3,6-benzothiadiazol) ("F8BT"). Zu alternativen Materialien gehören organische molekulare lichtemittierende Materialien, z. B. in Lösung verarbeitbare Kleinmolekülmaterialien, wie Spiroverbindungen (siehe EP-A-0 676 461) und anderes in Lösung verarbeitbares Kleinmolekülmaterial oder elektrolumines- zierendes konjugiertes Polymermaterial, wie es im Stand der Technik bekannt ist.

Es ist klar, dass der Begriff Absetzen mittels Tintenstrahlverfahren sich auf einen Typ eines Absetzungsverfahrens bezieht und nicht bedeutet, dass das abzusetzende Material eine Tinte ist.
Die vorliegende Erfindung wird nun als Beispiel unter Bezugnahme auf die angefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
3 eine schematische Draufsicht eines Anzeigegeräts zeigt und
4 eine schematische Querschnittansicht eines Teils des Anzeigegeräts auf der Linie A-A' in 3 zeigt.
Das Gerät der 3 und 4 ist ein dreifarbig von hinten beleuchtetes LCD-Anzeigegerät. Das Gerät umfasst eine planare Hintergrundbeleuchtungseinheit 20 und eine planare LCD-Einheit 21. Die Hintergrundbeleuchtungseinheit befindet sich in Blickrichtung hinter der LCD-Einheit 21, so dass in der Emissionsrichtung Licht aus der Hintergrundbeleuchtung jegliche lichtdurchläissigen Pixels der LCD-Einheit durchdringen, und in Richtung eines Betrachters 22 (4) gelangen kann.
Die Hintergrundbeleuchtung wird durch ein organisches lichtemittierendes Gerät geliefert, das eine Vielzahl paralleler linearer Bereiche 23 bis 27 aus lichtemittierendem Material aufweist. Jeder Bereich wird durch eines von drei verschiedenen emittierenden Materialien bereitgestellt, die entsprechend unterschiedliche Lichtfarben emittieren. Die Materialien alternieren, so dass die Bereiche in Gruppen von rot, grün und blau emittierenden Materialien vorliegen, wie in den 3 und 4 durch die Initialen R, G und B, dargestellt wird. Die emittierenden Bereiche sind sandwichartig zwischen Anoden- und Kathodenelektroden angeordnet. Die Kathodenelektrode 29 ist allen emittierenden Bereichen gemeinsam. Die Anodenelektrode ist in abgegrenzte Zeilen 30 bis 40 strukturiert, die jeweils über einer entsprechenden Zeile der emittierenden Bereiche liegen, so dass die emittierenden Bereiche unabhängig gesteuert werden können. Die Anode ist aus lichtdurchlässigem Material gebildet. Die Anode ist auf einem Glassubstrat 36 abgesetzt.
Die LCD-Einheit ist eine normale Passivmatrix-LCD-Einheit, bei der die Pixel 50 bis 59 auf einem orthogonalen Gitter angeordnet und durch Elektroden der Zeilen 60 bis 64 und der Spalten 65, 66 verbunden sind.
Die Hintergrundbeleuchtung ist relativ zu der LCD-Einheit dimensioniert und positioniert, so dass unter jeder Zeile von Pixeln ein rot, grün oder blau emittierender Bereich der Hintergrundbeleuchtung liegt. In 3 und 4 liegen Bereiche 23 bis 27 jeweils unter den Pixeln 50 bis 54 und nur in 3 ebenso unter den Pixeln 55 bis 59.
Die Hintergrundbeleuchtungseinheit und die LCD-Einheit sind mit einer Steuerungseinheit 45 verbunden. Die Steuerungseinheit erhält bei 46 Videodateneingaben, die die auf der Anzeige zu zeigende Farbstruktur definieren. Die Videoeingabe kann aus jeder geeigneten Quelle kommen, wie (ohne Einschränkung) einem Fernsehdekodierer, einem Personalcomputer (PC) oder einem anderen elektronischen Gerät. Die Struktur kann ein Teilbild eines bewegten Bildes mit mehreren Teilbildern wiedergeben. Normalerweise trennt eine Trenneinheit 47 der Steuerungseinheit die Farbstruktur in rote, grüne und blaue Strukturkomponenten, die dann wechselweise gezeigt werden können, um einem Benutzer einen zeitgemittelten Eindruck von der gewünschten Vollfarbenstruktur zu geben.
Eine Treibereinheit 48 der Steuerungseinheit steuert dann die Pixel des LCD-Geräts und in Synchronisation mit dem LCD-Gerät die emittierenden Bereiche der Hintergrundbeleuchtung. Zuerst werden eine geeignete Spannung und ein geeigneter Strom zwischen dem Kathodenelektrodenstreifen 28 und dem Anodenelektrodenstreifen 30 angelegt, die dem rot. emittierenden Bereich 23 entsprechen. Dies führt dazu, dass dieser Bereich rotes Licht emittiert. Gleichzeitig werden die Pixel 50, 55 des LCD-Felds unter Verwendung von Elektroden 60, 65 und 66 so gesteuert, dass der Durchgang nur möglich ist, wenn rotes Licht für die rote Komponente der Struktur emittiert werden soll. Nach einer festgelegten Dauer schaltet die Treibereinheit den rot emittierenden Bereich 23 ab. Dann bringen eine Spannung und ein Strom die grün emittierenden Bereiche 24 dazu, Licht zu emittieren, und gleichzeitig werden die Pixel 51, 56 des LCD-Felds so gesteuert, dass der Durchgang nur möglich ist, wenn grünes Licht für die grüne Komponente der Struktur emittiert werden soll. Nachdem eine festgelegte Dauer verstrichen ist, schaltet die Treibereinheit den grün emittierenden Bereich 24 ab und legt eine Spannung und einen Strom an, um den blau emittierenden Bereich 25 zum Emittieren von Licht zu bringen, wobei gleichzeitig die Pixel 52, 57 des LCD-Felds so gesteuert werden, dass der Durchgang nur möglich ist, wenn blaues Licht für die blaue Komponente der Struktur emittiert werden soll. Das rasche Umschalten zwischen dem Farben lässt den Betrachter ein stationäres Vollfarbenbild sehen. Der Prozess wird fortgesetzt, bis alle Zeilen der Anzeige auf diese Weise abgetastet worden sind. Danach führt die Anzeigesteuerung dazu, dass die Anzeige die Zeilen erneut zyklisch durchläuft. Zum Anzeigen eines bewegten Bildes kann dieser nächste Zyklus die Struktur des nächsten Teilbilds zeigen.
Das Gerät kann mehr oder weniger als drei Emissionsfarben verwenden, die auf eine entsprechende Weise wie oben beschrieben angetrieben werden.
Die Dauer der Anzeige jeder Farbe kann gleich oder unterschiedlich sein. Wenn die Emissionsbereiche für unterschiedliche Farben sich in der Effizienz unterscheiden, kann die Dauer der Anzeige mit der Effizienz verknüpft werden, so dass die zeitgemittelte Intensität der Emission jeder Farbe im Wesentlichen dieselbe ist. Die Frequenz des zyklischen Durchlaufens aller drei Farben kann variieren. Zweckrnäßige Frequenzen liegen im Bereich von 50 bis 120 Hz; es können jedoch höhere oder niedrigere Frequenzen verwendet werden.
Das LCD-Gerät kann mehrere tausend Pixel aufweisen. Eine typische Größe ist beispielsweise 800 Spalten mal 600 Zeilen, was insgesamt 480000 Pixel ergibt. Eine typische Pixelgröße ist 300 × 100 μm.
Die lichtemittierenden Bereiche können parallel zu den Zeilen oder, weniger bevorzugt, den Spalten der LCD-Einheit verlaufen.
Die Herstellung des Geräts wird nun beschrieben.
Die Hintergrundbeleuchtungseinheit wird hergestellt, indem als erster Schritt ein im Handel erhältliches ITO-beschichtetes Glassubstrat genommen wird. Das ITO wird dann durch ein Standardverfahren wie Fotolithographie zu Linien strukturiert, um die separaten Elektrodenbereiche 30 bis 34 zu definieren. Es können weitere Metallisierungslinien in Kontakt mit dem ITO bereitgestellt werden, z. B. zwischen dem ITO und dem Glassubstrat oder in der Ebene des ITO, um die Ladungsverteilung in dem ITO zu unterstützen. Vorzugsweise befinden sich die Metallisierungslinien mindestens teilweise zwischen der Bank und dem Glassubstrat.
Über dem ITO wird eine isolierende Schicht, die im Allgemeinen bei 49 gezeigt ist, abgesetzt und dann strukturiert, um Bänke 70 aus isolierendem Material zurückzulassen, die zwischen den Rändern der Anodenstreifen 30 bis 35 liegen und diese teilweise überlappen. Die Bänke 70 definieren Rillen in den Lücken zwischen benachbarten Bänken. Die Bänke können geeigneterweise aus Polyimid oder jedem anderen geeigneten Isoliermaterial, wie SiO₂, gebildet sein.
Um die Bildung des lichtemittierenden Bereichs in den Rillen zwischen den Bänken zu unterstützen, insbesondere wenn das Material, das den lichtemittierenden Bereich bilden soll, durch Tintenstrahldruck abgesetzt wird, kann eine Bankformation mit unterschiedlicher Benetzung verwendet werden. Die Bank kann aus zwei Materialschichten gebildet werden: einer dünnen Schicht, die durch das Material, das den lichtemittierenden Bereich bilden soll, leicht benetzbar ist, und einer dickeren, darüber befindlichen Schicht, die die höhergelegenen Wände der Rille definiert und nicht leicht durch das Material benetzbar ist, das den lichtemittierenden Bereich bilden soll. Wenn das Material, das den lichtemittierenden Bereich bilden soll, in dem Bereich abgesetzt wird, neigt es dann dazu, sich an der Basis der Rille zu Tropfen zusammenzufügen.
Die Bänke überlappen die Ränder der ITO-Anodenstreifen. Dies trägt dazu bei, scharfe Ränder der Lichtemission aus den lichtemittierenden Bereichen zu definieren.
Dann wird das lichtemittierende Material durch Tintenstrahldruck in den Rillen abgesetzt, die zwischen den Bänken definiert sind. Zum Absetzen des lichtemittierenden Materials durch Tintenstrahldruck wird das Material oder ein Vorläufer des Materials durch einen Sprühkopf eines Tintenstrahldruckers in die entsprechende Rille gesprüht. Ein geeigneter Sprühzyklus ist 14.400 Tropfen pro Sekunde mit einem Tropfenvolumen von 30 pl. Das Tintenstrahlsystem kann ein System mit kontinuierlichem Strom (z. B. unter Verwendung von elektrostatischer Richtungssteuerung des Stroms) oder Bedarfstropfsystem sein, wobei z. B. ein piezoelektrischer oder Dampfblasen-Druckkopf verwendet wird. Einige Beispiele für geeignete lichtemittierende Materialien sind: für die rot emittierenden Bereiche ein Dialkoxy-PPV, für die grün emittierenden Bereiche PPV (z. B. hergestellt nach dem Vorläuferweg) und für die blau emittierenden Bereiche ein Polyfluoren. Natürlich können andere Materialien und andere Farben verwendet werden. Eine Alternative zur Verwendung der Rillen besteht in der Verwendung eines Differentialbenetzungsverfahrens: das Substrat, auf dem das emittierende Material abgesetzt werden soll, kann mit einem Benetzungsmittel oder einem Nicht-Benetzungsmittel behandelt werden, damit sich das mittels Tintenstrahl aufgebrachte Material über den Anodenstreifen zu Tropfen in den gewünschten Formationen zusammenfügt.
Anstelle des Tintenstrahldrucks können andere selektive Absetzungsverfahren verwendet werden, vorzugsweise Verfahren, die eine leichte Strukturierung der lichtemittierenden Bereiche zu Streifen ermöglichen. Zu anderen selektiven Absetzungsverfahren, die geeignet sein können, gehören Siebdruck (der insbesondere für Großflächenanzeigen geeignet ist), Maskierungstechniken, Offsetdruck, Siebdruck, Xerodruck, Tiefdruck und Flexodruck. In der vorliegenden Erfindung wird jedoch Tintenstrahldruck verwendet, um mindestens einen ersten und einen zweiten linearen Bereich aus lichtemittierendem Material herzustellen.
Schließlich wird die Kathodenschicht 29 über den Bänken und den emittierenden Schichten PPV abgesetzt. Die Kathodenschicht kann eine dünne Calciumschicht neben den emittierenden Bereichen sein, auf der eine dickere Schicht aus Aluminium liegt.
Eine oder mehrere Ladungsträgertransportschichten, beispielsweise aus PEDOT-PSS oder anderen Materialien, kann sich zwischen den Anodenstreifen und den lichtemittierenden Bereichen und/oder zwischen der Kathode und den lichtemittierenden Bereichen befinden.
Diese Schichten können den Ladungstransport in Vorwärtsrichtung und/oder das Blockieren des Ladungstransports in umgekehrter Richtung unterstützen. Es können zwischen den jeweiligen Elektroden und allen emittierenden Bereichen die gleiche(n) Ladungstransportschicht(en) verwendet werden, oder es können für jedes emittierende Material spezifische Ladungstransportschichten verwendet werden. Insbesondere wenn für alle der emittierenden Bereiche dasselbe Material für die Ladungstransportschicht verwendet wird, kann sich herausstellen, dass sich das Gerät in vielen Fällen annehmbar verhält, wenn die Ladungstransportschicht nicht strukturiert ist; somit kann eine kontinuierliche Transportschicht über das gesamte Gerät verwendet werden. Wenn eine Ladungstransportschicht strukturiert werden soll, kann sie gleichförmig abgesetzt und dann strukturiert werden oder in strukturierter Form abgesetzt werden, z. B. durch Tintenstrahldruck. Es können andere Schichten vorhanden sein, wie Sperrschichten, um der Alterung des Geräts während des Gebrauchs entgegenzuwirken, leitfähige Schichten, um die Ladungsverteilung über die Fläche des Geräts zu verbessern, isolierende Schichten, um unerwünschte Ladungsmigration zu verhindern, oder Schutzschichten, um Alterung von Teilen des Geräts während der Fertigung zu verhindern.
Anstelle (oder zusätzlich zu) der Strukturierung der Anode zu Linien kann die Kathode zu Linien strukturiert werden, die zu den Zeilen des emittierenden Materials parallel sind. Wenn die "oberste" Elektrode (d. h. die spätere der abzusetzenden Elektroden – in dem Beispiel der 3 und 4 die Kathode) strukturiert ist, ist zu erkennen, dass die Bänke 70 nützlicherweise zum Schutz der unteren Schichten vor Schäden durch den Prozess der Strukturierung der obersten Elektrode dienen können, insbesondere indem aktive Pixelränder lateral von den strukturierten Rändern der obersten Elektrodenbereiche beabstandet werden.
Die Kathode kann sich vor den emittierenden Bereichen befinden, wobei die Anode hinter ihnen liegt. In diesem Fall sollte die Kathode aus lichtdurchlässigem Material sein.
Es kann wünschenswert sein, die Emission aus einem oder mehreren der emittierenden Bereiche räumlich zu schärfen, um den Effekt der Anzeige zu verbessern. Auf besonders effiziente Weise wird dies erreicht, indem man einen Resonanzhohlraum in dem Gerät definiert, der die Emission mittels Interferenz und/oder Hohlraumeffekten räumlich und/oder spektral einengen kann. Ein derartiger Hohlraum kann durch Integrieren des emittierenden Material selbst in einen derartigen Hohlraum besonders effizient implementiert werden, wobei (beispielsweise) der Abstand zwischen den Anodenund Kathodenelektroden auf jeder Seite des emittierenden Materials die Enden des Hohlraums definiert. Zusätzliche Schichten, wie dielektrische Stapel, können bereitgestellt werden, um einen Teil oder den gesamten Hohlraum zu definieren. Der Hohlraum selbst kann durch die Dicke der organischen Schichten verstärkt sein.
Die LCD-Einheit ist eine konventionelle Passivmatrix-LCD-Einheit. Es kann jeder geeignete Typ der LCD-Einheit verwendet werden, einschließlich ferroelektrischer, TN- und STN-Typen. Es ist klar, dass Flüssigkristallanzeigen nur eine Klasse von Lichtschaltgeräten sind, die in Bezug auf die vorliegende Erfindung verwendet werden können, und dass stattdessen andere geeignete Geräte verwendet werden können.
Die vorliegende Erfindung kann jedes beliebige Merkmal oder. jede beliebige Kombination von Merkmalen enthalten, das bzw. die hier implizit oder explizit offenbart ist/sind, oder jede beliebige Generalisierung davon, ungeachtet dessen, ob sie sich auf die momentan beanspruchte Erfindung bezieht. In Anbetracht der vorhergehenden Beschreibung ist es für einen Fachmann offensichtlich, dass innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung verschiedene Modifizierungen vorgenommen werden können.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer lichtemittierenden Einheit eines Anzeigegeräts, wobei das Anzeigegerät eine Lichtschalteinheit aufweist, die ein Matrixfeld von Pixeln umfasst, die jeweils so betrieben werden können, dass ihr Lichtdurchgang variiert wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bilden einer Reihe von Rillen auf einem Substrat; Absetzen eines ersten linearen Bereichs aus organischem lichtemittierendem Material mit einer ersten Emissionsfarbe mittels Tintenstrahlverfahren in einigen der Rillen; Absetzen eines zweiten linearen Bereichs aus organischem lichtemittierendem Material mit einer zweiten Emissionsfarbe mittels Tintenstrahlverfahren in anderen der Rillen; und Positionieren der Rillen, so dass das lichtemittierende Material in jeder Rille in Blickrichtung hinter einer jeweiligen. Vielzahl von Pixeln des Matrixfelds liegt, um diese Pixel von hinten zu beleuchten.
Verfahren nach Anspruch 1, das des Weiteren den Schritt des Absetzens eines dritten linearen Bereichs aus organischem lichtemittierendem Material mit einer dritten Emissionsfarbe mittels Tintenstrahlverfahren in weitere der Rillen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem jeder Bereich von organischem lichtemittierendem Material mit einer Emissionsfarbe von dem nächsten derartigen Bereich mindestens um Bereiche aus organischem lichtemittierendem Material mit beiden der anderen Emissionsfarben beabstandet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Rillen durch Bereiche aus elektrisch isolierendem Material definiert sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das des Weiteren den Schritt des Positionerens von Elektroden auf jeder Seite des lichtemittierenden Materials umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem mindestens eine der Elektroden lichtdurchlässig ist.
Anzeigegerät nach Anspruch 5 oder 6 in Abhängigkeit von Anspruch 4, bei dem Teile von mindestens einer der Elektroden mit Teilen des Isoliermaterials überlappen und in Blickrichtung vor diesen Teilen des Isoliermaterials liegen.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, das des Weiteren das Positionieren von leitfähigem Material in Kontakt mit einer Elektrode umfasst, so dass der Widerstand an dieser Elektrode geringer wird.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem das leitfähige Material ein Metall oder eine Legierung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei dem die Bereiche aus leitfähigem Material so positioniert sind, dass sie das Isoliermaterial mindestens teilweise überlappen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, bei dem mindestens eine der Elektroden strukturiert ist, um eine unabhängige Steuerung jeder Reihe von lichtemittierenden Bereichen zu ermöglichen.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem nur eine der Elektroden strukturiert ist, um eine unabhängige Steuerung jeder Reihe von lichtemittierenden Bereichen zu ermöglichen, und die andere Elektrode allen der lichtemittierenden Bereiche gemeinsam ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Anzeigegerät eine Struktur zur Aufnahme und räumlichen und/oder spektralen Einengung der Lichtemission aus mindestens einem der Bereiche des lichtemittierenden Materials. umfasst.
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem die Struktur eine Interferenz-, Hohlraum- und/oder Mikrohohlraumstruktur ist, die einen Bereich aus lichtemittierendem Material umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Anzeigegerät einen optischen Farbfilter umfasst, der zum Aufnehmen und zum Filtern von Licht angeordnet ist, das aus mindestens einem der Bereiche aus lichtemittierendem Material emittiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Lichtschalteinheit eine Flüssigkristalleinheit ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Matrixfeld aus Pixeln ein orthogonales Matrixfeld ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem jeder Absetzungsschritt das Absetzen einer Lösung von organischem lichtemittierendem Material umfasst .
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das organische Material ein Polymer ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das organische Material ein Vorläufermaterial ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Anzeigegerät eine Anzeigesteuerungseinheit umfasst, die mit der Lichtschalteinheit und der Hintergrundbeleuchtung gekoppelt ist und so betrieben werden kann, dass synchron jeder Bereich des organischen Materials zusammen mit den Pixeln adressiert wird, hinter denen der Bereich liegt.