赵 芳
国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心 广东广州 510555
摘要：LCD显示器最初是由20世纪60年代面世，从以冷阴极荧光灯作为背光源的LCD到以LED为背光源的LCD，再到今天的OLED，显示技术的每一次创新，带给我们的不仅仅是视觉冲击，更大的意义是产业进步和生活方式改变。OLED显示技术被称为显示技术的革命，将成为未来最具有前景的显示技术。OLED器件通过设置于阴极与阳极之间的有机发光层进行发光，其像素界定层的设置使得有机发光层的形成更为便捷，避免了相邻OLED器件有机发光材料层的混色，为像素单元的面积、形状、排布等设置提供了控制性高、简单易行的途径。
关键词：OLED显示；像素界定层；专利技术
引言
OLED显示技术具有全固态、主动发光、高对比度、超薄、低功耗、无视角限制、响应速度快、工作范围宽、易于实现柔性显示和3D显示等诸多优点，被称为显示技术的革命，将成为未来最具有前景的显示技术。
1OLED结构及显示原理
OLED的特点是自发光，基本结构是由ITO与电源正极相连，再加金属阴极，包成如三明治的结构。整个结构层中包括：电洞传输层（HTL）、发光层（EL）与电子传输层（ETL）。当电源供应至适当电压时，正极电洞与阴极电子两者便会在发光层中相遇结合，产生光子，依其材料特性不同，产生红、绿、蓝三原色，从而组成基本色彩（如图1所示）。OLED显示原理与LCD不同，是指在电场的驱动下，有机半导体材料与有机发光材料通过载流子注入和复合从而导致发光的技术。具体说来就是，以ITO玻璃透明电极作为器件的阳极，金属电极作为器件的阴极，通过电压驱动，电子从阴极注入到电子传输层，空穴从阳极注入到空穴传输层，然后分别迁移到发光层，两者相遇后形成激子，从而使发光分子激发，发光分子经过辐射后发出可见光。
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图1 OLED结构示意图
2OLED显示技术现状
有机发光显示技术在过去十多年的时间里取得了巨大的进展。在发光效率方面，OLED远远高于PDP、CRT的水平，目前荧光小分子器件的发光效率已经超过16lm/W，而磷光小分子器件的发光效率则已接近30lm/W，绿光器件的寿命达到了1万小时以上，红光器件和蓝光器件的寿命也已达到实用化的基本要求。能够推出全彩色OLED的公司和研究单位越来越多，采用低温多晶硅TFT驱动的全彩色器件也已经被开发出来；白光OLED得到了广泛的重视，目前的白光实验片可以在100cd/m2的亮度下保持10万小时之久。
3OLED显示中像素界定层专利技术
3.1为提升隔离效果进行的改进
3.1.1材料
对像素界定层材料的改进起源较早。皇家飞利浦电子股份有限公司申请号为WO2003IB00307（申请日为20030129）的专利公开了一种采用疏水材料形成的像素界定层，并同时设置了多种像素界定层的形状使其能够尽可能接收和保持像素液体材料。此后，针对像素界定层的材料的改进从未停止。京东方科技集团有限公司申请号为CN201610317969（申请日为20160512）的专利公开了一种像素界定层的结构，通过由下向上依次层叠的亲水材料层31、多孔介质材料层32、疏水材料层33形成像素界定层，其中，至少部分疏水材料渗透到多孔介质材料层内部；喷墨打印时，由于像素界定结构中具有疏水材料层，其疏液性能好，墨水不会扩展攀爬或残留到侧面的像素界定结构上，并且可以通过控制疏水材料渗透到多孔介质材料层内部的深度以控制墨水攀爬的高度。对像素界定层材料的改进大多集中在有机材料与无机材料的选择、亲水材料与疏水材料的选择、疏水材料在像素界定层上的分布等。针对材料的改进较结构改进来说，发展空间较小，专利申请量不多，尤其是单纯材料的改进近年来已不多见，多数专利申请将材料与结构相结合，以对整体的像素界定层进行改进。
3.1.2结构
关于像素界定层结构的改进多种多样，主要包括以下几类：（1）设置像素界定层的形状（主要指侧截面形状）；（2）设置像素界定层为两层以上的结构；（3）在像素界定层上制作凹槽。最初的结构改进多集中在像素界定层的形状上。前文提到的皇家飞利浦电子股份有限公司申请号为WO2003IB00307（申请日为20030129）的专利公开了多种像素界定层的形状使其能够尽可能接收和保持像素液体材料。通过设置两层以上的像素界定层，可以提升像素界定层高度，防止墨滴溢出，或者通过像素界定层各层材料的不同，设置其对应像素单元的开口形状。半导体能源研究所申请号为JP2001086520（申请日为20010326）的专利公开了像素界定层105由两层材料构成，下层材料105a较上层材料105b宽，提升了像素界定层高度并增大了开口面积，提高了有机发光材料沉积的准确性。在像素界定层上制作凹槽，可以收集溢出的墨滴，防止相邻像素的混色或污染，也可以将间断式的喷墨打印改进为连续喷墨打印，以防止喷头堵塞。皇家飞利浦电子有限公司申请号为WO2002IB01447（申请日为20020422）的专利公开了相邻像素之间设置两个像素界定层结构，从而在两个像素界定层结构之间形成凹槽，防止墨滴发生混合，如图6所示。松下电器产业株式会社申请号为WO2010JP04311（申请日为20100630）的专利为解决喷墨头墨液堵塞的问题，在像素界定层上形成凹陷部，将间断式的喷墨打印改进为连续喷墨打印。
3.2为配合OLED显示的改进
像素界定层作为OLED显示面板中的组件，能够通过其设置配合整体的显示，例如提升像素显示效果、简化制作工艺、减薄面板厚度、提升器件良品率等等。统宝光电股份有限公司申请号为US20060360652（申请日20060222）的专利公开了一种用于反射式OLED面板的像素定义层结构，设置一对彼此以沟槽相隔的透明的像素定义层环绕每一像素区域，反射层覆盖沟槽和像素定义层的表面，由此可以使发光层所产生的侧向光发送至外界，避免漏光及光色干扰的现象发生，且大幅度增加面板的发光效率。乐金显示有限公司申请号为KR20140105779（申请日20140814）的专利公开了一种像素界定层，其材料为吸光材料，用于吸收来自外部的入射光，以辅助提高显示面板的可视度、亮度和对比度特性。上述两个专利中，前者的像素界定层为透明材料，辅助反射电极完成光线的反射，后者的像素界定层为吸光材料，辅助遮光层完成对外界光线的阻挡。可见，像素界定层的设置不仅在于其自身功能的实现，还要考虑其在整个显示面板中的作用，配合其他组件实现面板的显示。
结语
目前为止，像素界定层技术的发展，一方面出于对隔离效果的改进，一方面从配合OLED显示，以提升像素显示效果、简化制作工艺、减薄面板厚度、提升器件良品率等方向出发。随着OLED显示技术的发展，像素界定层技术也必将稳定而快速逐步提升，其改进方向不会限于前述的两方面，会出现多分支、多维度交叉发展的可能。
参考文献：
[1]初国强，王子君，刘星元等，“有机电致发光现状和发展趋势”，光机电资讯，2001，8：14~19..
[2]TangCWandVanSlyke，SA，“OrganicELDiode”，APPl.Phys.Lett，1987，51：913-918.
[3]滕鹤松，“迅速发展的有机电致发光（OEL）显示器件”，固体电子学研究与发展，2002，22（3）：265-267.
论文作者:赵芳
论文发表刊物:《防护工程》2019年19期
论文发表时间:2020/2/27
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