高分辨率有源矩阵电致发光器件的制作方法

本发明涉及光电子器件和组件领域，更具体地涉及有源矩阵oled（有机发光器件）型电致发光器件（amoled-有源矩阵oled）。本发明更具体地涉及改善显示色域的效率和亮度以及amoled型显示屏（也称为“微显示器”）的分辨率。本发明使得能够制造具有极高空间分辨率的微型屏幕，也就是说具有特别高的像素和子像素密度，并且具有优异的工业可靠性。

背景技术：

1、amoled型微显示器通常包括各个像素的矩阵结构，所述矩阵结构由垂直和水平导电迹线的网格控制；该结构可实现像素的单独寻址。这在图1中示意性地示出，下文将对其进行说明。在彩色屏幕中，每个像素被细分为不同颜色的子像素（通常为三个或四个，包括原色红色、绿色和蓝色，以及可能的白色子像素），它们协作以发射所需颜色的光点（像素）。图2示出了布置不同颜色的子像素以形成能够显示所需颜色的像素的三个已知示例。

2、在基于oled的显示屏中，像素或子像素的颜色可以以两种不同的方式产生。在第一实施方式中，使用发射白光的oled二极管，并且所发射的白光穿过滤色器。图3示出了这种屏幕的截面，其代表所谓的“顶部发射”几何结构，即从顶部发射，“顶部”是与衬底相反的面，或者说朝向观察者的面。在子像素电极上方沉积有oled叠层，所述叠层覆盖矩阵的整个表面，并且（在该示例中）发射白光。在这种情况下，子像素的原色rgb（红-绿-蓝）或rgbw（红-绿-蓝-白）颜色由位于oled叠层上方的滤色器产生。这些滤色器可以是光敏树脂。这些树脂可以直接沉积到封装系统上，或者可选地，它们可以沉积到玻璃片上，所述玻璃片通过胶粘固定到装置的上电极上。

3、该实施方式具有两个优点。首先，可以对所有子像素使用同一共用的oled层，其在矩阵层面未被结构化，颜色由滤色器产生。另一优点是可以创建非常小的有源寻址的子像素，这改善了屏幕的空间分辨率。

4、然而，该实施方式具有两个缺点：首先，彩色滤色器吸收像素发射的相当大一部分光强度。为了实现特定的光强度，必须增加oled二极管的光输出。鉴于oled器件的工作寿命随着电流密度或亮度的增加而降低，因为大量穿过有机层的空穴和电子引起有机化合物的二次电化学反应，最终使其降解，因此不宜将oled二极管的光输出提高到超过某一值。其次，这种装置的显示清晰度受到串扰现象的限制，下文将对此进行说明。

5、实现原色的另一种方式是将oled层结构化为具有不同发光颜色的子像素。这是第二种公知的实施方式，其不使用彩色滤色器，因而避免了光强度损失的第一个问题。由于对oled层进行结构化的工艺相当复杂，并且可实现的空间分辨率相当有限，因此在这种情况下，甚至更优选保留最大数量的共用层（即覆盖矩阵整个表面的层），通常是电荷载流子传输层，并且仅对发光层进行结构化。然而，如同第一实施方式那样，观察到相邻像素或子像素可以通过电容耦合或通过在导电层平面中尤其穿过oled叠层的共用导电层的寄生电流而相互作用。

6、这种导电层平面中的寄生电流的示例在图4中示出，下文将对其进行说明。相邻像素之间的这种不期望的相互作用在本领域技术人员中被称为“串扰”；在彩色屏幕的情况下，其主要导致不期望的颜色变化。oled器件中串扰现象的理论方面已被研究很长时间（例如参见d. braun在1998年发表于《synthetic metals 92》第107-113页的出版物“crosstalk in passive matrix polymer led displays”）。

7、随着子像素尺寸减小，该问题变得更加明显。除了对串扰后果进行数字校正（这相当于接受串扰现象并减少其对图像的影响）之外，还已知有不同的方法来从源头对抗串扰，也就是说在像素或子像素层面减少该物理现象。

8、为了在基于白光发射oled二极管和彩色滤色器的amoled显示器的情况下减少串扰，wo 2019/193290（microoled）提出了一种方法，通过具有绝缘表面的填充元件来界定两个相邻像素，所述绝缘表面分隔它们的基底电极以及它们的oled层。

9、其中oled层在（子）像素边缘处被位于（子）像素之间的分隔件中断（隔离）的（子）像素矩阵的其他结构从wo 2021/071630和wo 2023/154188（applied materials）中已知，用于实现r、g、b子像素。

10、所引用的现有技术架构的主要问题仍然是oled器件的顶部电极（也称为“上电极”）的连接，所述顶部电极（其通常是阴极）是所有像素的共用电极，并且其（如同oled层那样）在像素边缘处被分隔件中断。

11、在wo 2021/071630中，该问题通过使用呈rgb带形式的像素布置来规避，如图2的左侧图像所示。这种布置仅允许在水平方向上隔离像素，但在垂直方向上保持层的连续性（包括阴极），这允许阴极以列的形式从矩阵外部连接。该解决方案的主要缺点是它限于rgb条纹型的像素布置，如图2左侧的示例所示。另一缺点与以下事实有关：在oled层的叠层中出现点缺陷的情况下，其可以沿所涉及列的整个长度传播。

12、文献wo 2023/154188描述了用于沉积oled层和阴极层的架构及相关方法，其能够在（子）像素层面实现由衬底进行的局部接触。然而，在工业实践中，该方法对于几µm量级的小（子）像素是不可行的。

13、wo 2019/193290描述了一种amoled显示结构，其具有通过共形沉积方法沉积的共用阴极层，例如通过原子层沉积（ald）技术或通过化学气相沉积（cvd），以便实现跨过（子）像素之间的分隔件的电连续性。在这种情况下使用的材料通常是透明导电氧化物（tco），例如zno、铝掺杂zno（azo-铝掺杂氧化锌）、sno2和氧化铟锡（ito）。然而，这些材料具有相对低的电导率，并且不允许在没有显著电压降的情况下为屏幕的整个表面供电。作为示例，由ald沉积并具有100nm厚度的诸如azo的tco的方块电阻为约1000欧姆/方。微型oled屏幕所需的电流约为10ma（相当低的估计值）。因此，对于通常约为5v至10v的电源电压，电压降为几伏的量级。

14、amoled微型显示器的另一问题是确保其在不同使用条件下的寿命。已知oled叠层对大气气体敏感，主要是氧气和水蒸气，它们降解电极与形成oled叠层的有机膜之间的界面。降解的子像素最终停止发光：其表现为黑点。因此，基于oled的光电器件必须被封装以保护oled叠层免受环境大气的影响。在屏幕颜色由彩色滤色器产生的情况下，在其上沉积滤色器的玻璃片用作oled叠层的表面保护，胶能够提供侧向覆盖。

15、已知将每个像素分隔以将其与围绕它的其他像素隔离，以避免与封装层中的湿气相关的短路问题。文献ep 2 927 985（universal display corp.）描述了一种结构，其中每个像素被气密密封并与相邻像素隔离。制造这种结构需要众多且复杂的工艺步骤。还已知用附加的分隔元件，例如壁，来界定像素区域，如美国文献us 9 419 245（japan displayinc.）中所述。这两个文献中描述的工艺复杂并产生显著的额外成本。

16、现有技术装置的结构示意性地示于图5中，其能够产生高光强度，下文将对其进行更详细的讨论。其具有三个不同颜色的基本发光区域（子像素），并且不需要彩色滤色器，这确保了装置优异的效率和亮度。由于子像素在其所有oled层的层面也是分开的，因此几乎不存在串扰，并且图像清晰度良好。该装置提供了众多功能优点。然而，由于所述子像素的oled层是不同的，因此它们必须分开沉积，并且没有已知的工业工艺能够将该装置微型化到基本发光区域（子像素）的尺寸小于约20µm。

17、鉴于上述内容，本发明的目的是至少部分地补救上述现有技术的缺点，并提出一种用于彩色微显示器oled显示装置的架构，其具有优异的亮度，优选使用基本彩色发光区域，并且其使得能够显著减少、并优选消除横向寄生电流，即使对于非常小的像素（通常小于5µm）或对于具有非常小的像素间间距的结构也是如此。该架构必须与高效封装兼容。

18、提供一种具有对所有像素共用的共形阴极、适用于所有常见像素布置并允许在无显著电压降的情况下为屏幕整个表面上的像素供电的amoled型微显示技术这一问题，目前尚无解决方案。本发明旨在为该问题提供一种解决方案。该解决方案还应确保对像素进行单独封装，以保护像素免受氧气和湿气的影响并防止局部缺陷的传播。最后，本发明的另一目的是提出一种用于这种装置的制造方法，其在工业上是可靠且简单的。

技术实现思路

1、根据本发明，该问题通过一种电致发光显示装置来解决，所述电致发光显示装置包括由沉积在衬底上的多个像素形成的电致发光像素矩阵，其以行和列的矩阵布置，每个像素由至少三个基本发光区域形成，所述至少三个基本发光区域中的每个基本发光区域属于不同的基本发光区域组，所述基本发光区域组通过其发光颜色与属于其他组的基本发光区域区分开，

2、每个基本发光区域包括称为“oled叠层”的有机层电致发光叠层，其包括至少一个发光有机层，

3、所述电致发光显示装置包括电连接条，所述电连接条位于所述像素矩阵外部并专用于向上电极供电，

4、所述oled叠层设置在下控制电极和透明上电极之间，所述oled叠层发射的光穿过所述透明上电极。

5、根据本发明，属于两个相邻基本发光区域的两个相邻控制电极由间隙隔开，所述间隙形成沟槽并具有绝缘表面，所述绝缘表面覆盖所述相邻控制电极的至少垂直侧面并使它们彼此电隔离。

6、有利地，所述绝缘表面是绝缘层的绝缘表面，所述绝缘层在所述控制电极上具有边缘。

7、根据本发明的第一方面，上电极（206）包括

8、- 第一部分，其单独地属于每个基本发光区域，并且与所有其他基本发光区域的相同第一部分物理和电分离；以及

9、- 第二部分，其位于基本发光区域之间的沟槽底部的水平部分中，并且形成电网络，所述电网络横跨整个像素矩阵连接到所述电连接条，并与所述第一部分物理和电隔离；以及

10、- 透明导电材料层，其建立第二部分与每个基本发光区域的上电极的第一部分之间的电连接，从而使每个基本发光区域的oled器件能够被供电。

11、在第二部分与每个基本发光区域的第一部分之间建立电连接的所述透明导电材料的至少一部分沿基本竖直平面定向。

12、所述透明导电材料层还用作oled叠层的封装，并有效地保护其免受环境大气的影响。

13、根据第二方面，所述电致发光显示装置的特征在于：

14、对于每个基本发光区域，整个oled叠层连同其对应的上电极通过透明导电封装层与相邻基本发光区域隔开，所述透明导电封装层保护所述oled叠层的上表面及其所有侧面免受环境空气的影响，从而形成受保护岛状结构。

15、本发明的所述第一方面和所述第二方面可以组合，并且第一方面的每个变体可以与第二方面的每个变体组合。

16、在根据第一方面或第二方面的电致发光显示装置的第一变体中，所述透明导电材料层通过共形沉积方法沉积，并单独地封装由所述oled叠层和上电极表示的组件，从而为每个基本发光区域形成封装岛状结构。

17、在根据第一方面和/或第二方面的电致发光显示装置的第二变体中，对于这两个方面中的每个，其与第一变体兼容，根据本发明的电致发光显示装置的特征在于，所述透明导电材料层由选自以下组成的组的材料制成：sno2、zno、 ito、 azo，所有这些材料均可被掺杂。

18、在根据第一方面和/或第二方面的电致发光显示装置的第三变体中，对于这两个方面中的每个，其与第一变体和/或第二变体兼容，根据本发明的电致发光显示装置的特征在于，其包括封装系统，所述封装系统从下到上依次包括所述透明导电材料层、与所述透明导电材料层接触的至少一个聚合物材料层以及至少一个透明无机层，所述透明无机层可以是氧化物层。

19、在根据第一方面和/或第二方面的电致发光显示装置的第四变体中，对于这两个方面中的每个，其与第一变体和/或第二变体和/或第三变体兼容，所述绝缘表面在所述控制电极的表面上具有边缘。

20、与所述透明导电材料层接触的所述聚合物材料层（280）可以根据基本发光区域的布置来进行结构化。

21、这样的装置构成本发明的第一主题。

22、本发明的第二主题是由一种制造电致发光显示装置的方法，所述电致发光显示装置包括由沉积在衬底上的多个像素以行和列的矩阵布置形成的电致发光像素矩阵，

23、每个像素由至少三个基本发光区域形成，每个基本发光区域属于不同的基本发光区域组，所述基本发光区域组通过其发光颜色与属于其他组的基本发光区域区分开，并且

24、每个基本发光区域包括称为“oled叠层”的有机层电致发光叠层，其包括至少一个发光有机层，并且

25、所述oled叠层设置在下控制电极和透明上电极之间，所述oled叠层发射的光穿过所述透明上电极，并且

26、所述电致发光显示装置包括专用于向上电极供电的电连接条，并且

27、在所述方法中：

28、（i）提供衬底，所述衬底为每个基本发光区域设置有控制电极以及两个相邻控制电极之间的绝缘层，所述绝缘层覆盖所述相邻控制电极的侧面以及所述两个相邻控制电极之间的衬底，并且

29、（ii）在第一组步骤中，首先沉积第一oled叠层、上电极，并使用共形沉积技术沉积第一透明导电氧化物层，然后在第一组的基本发光区域处施加光刻胶，所述光刻胶保护

30、上水平表面，其是控制电极上方的表面，以及

31、控制电极的侧面，以及

32、位于两个相邻控制电极之间的下水平表面的至少一部分，

33、然后，对于未被光刻胶保护的基本发光区域，将未被光刻胶保护的区域蚀刻至控制电极的上表面，并且蚀刻至位于两个相邻控制电极之间的自然间隙中的绝缘层的表面，

34、最后，可选地，去除所述光刻胶；

35、（iii）在第二组步骤中，沉积第二oled叠层、上电极，并使用共形沉积技术沉积第二透明导电氧化物层，然后在第二组的基本发光区域的位置处施加光刻胶，然后，对于未被光刻胶保护的基本发光区域，将未被光刻胶保护的区域蚀刻至控制电极的上表面，并且蚀刻至位于两个相邻控制电极之间的自然间隙中的绝缘层的表面，

36、最后，可选地，去除所述光刻胶；

37、（iv）在第三组步骤中，沉积第三oled叠层、上电极，并使用共形沉积技术沉积第三透明导电氧化物层，然后在第二组的基本发光区域的位置处施加光刻胶，然后，对于未被光刻胶保护的基本发光区域，将未被光刻胶保护的区域蚀刻至控制电极的上表面，并且蚀刻至位于两个相邻控制电极之间的自然间隙中的绝缘层的表面，

38、最后，可选地，去除所述光刻胶。在该工艺的第一变体中，去除所述光刻胶，并且在第三组步骤结束时，沉积聚合物封装层，随后沉积透明无机层，优选氧化物层，甚至更优选氧化铝层或二氧化硅层。

39、在该工艺的第二变体中，不去除所述光刻胶，并且在第三组步骤结束时，沉积透明无机层，优选氧化物层，甚至更优选氧化铝层或二氧化硅层。