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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf lichtemittierende Bauelemente
und in einem besonderen Ausführungsbeispiel
auch auf organische Leuchtdioden, kurz OLEDs (OLED = Organic Light Emitting
Diode), und insbesondere auf solche lichtemittierenden Bauelemente,
die zur Spektrumsumwandlung eine Spektrumsumwandlungsschicht aufweisen,
um das Emissionsspektrum eines lichtemittierenden Bereichs des lichtemittierenden
Bauelements in ein anderes Spektrum umzuwandeln.
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Organische
Leuchtdioden leuchten mittels einer Schicht aus einem organischen
Material, das bei Anlegen einer Spannung über dasselbe Licht eines gewissen
Emissionsspektrums emittiert. Grundsätzlich umfassen organische
Leuchtdioden deshalb eine Schicht aus einem organischen Material
mit obigen Eigenschaften, für
das im folgenden der Ausdruck OLED-Material verwendet wird, eine Elektrodenstruktur
aus sich zwei über
die organische Schicht gegenüberliegenden
Elektroden zum Anlegen einer Spannung über die organische Schicht
und gegebenenfalls ein Substrat, auf dem diese Schichtfolge angeordnet
ist.
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Unter
den organischen Leuchtdioden werden sogenannte Substratemitter von
Topemittern unterschieden. Organische Leuchtdioden des Substratemittertyps
strahlen das Licht von der organischen Schicht durch das Substrat
hinweg ab, während
Topemitter vorgesehen sind, um ihr effektiv wirkendes emittiertes
Licht in Richtung von dem Substrat weg zu emittieren. Ferner können organische
Leuchtdioden nach Art des Aggregatzustandes des organischen Materials
unterschieden werden, in welchem sich das organische Material vor
der Aufbringung der organischen Schicht befindet, nämlich in
verdampfter Form oder in flüssiger
Form.
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Welches
Emissionsspektrum bzw. welche Farbe eine organische Leuchtdiode
emittiert hängt zunächst von
der Art des organischen Materials ab. Das Anlegen der Spannung über die
organische Schicht erzeugt ein elektrisches Feld, das wiederum eine
Anregung von Atomen in dem organischen Material und schließlich zu
einer Wanderung von Elektronen und Löchern entgegengesetzt zueinander
bewirkt. Beim Zusammentreffen von Elektronen mit Löchern wird
eine Rekombination bewirkt, bei der, je nach Beschaffenheit des
organischen Materials, unterschiedlich viel Energie in Form von
Licht freigesetzt wird. Da die Auswahl an organischem Material begrenzt
ist, gibt es organische Leuchtdioden, die zusätzlich zur organischen lichtemittierenden
Schicht eine Lichtumwandlungsschicht aufweisen, die entweder Filtereigenschaften
aufweist, um das Emissionsspektrum der organischen Schicht in bestimmten
Bereichen durch Absorption herauszufiltern, oder fluoreszierende
oder phosphoreszierende Eigenschaften aufweist, nach denen das von
der organischen Schicht emittierte Licht in der Lichtumwandlungsschicht
absorbiert wird und nach Übergang
von einem angeregten in einen anderen energetischen Zustand Licht
mit einem anderen Emissionsspektrum wieder emittiert wird.
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In
letzter Zeit haben sich Displays bzw. Anzeigen auf der Basis organischer
Leuchtdioden zu einer interessanten Alternative für die Realisierung
von Flach-Displays entwickelt. Dazu werden auf einem geeigneten
Substrat Kontaktschichten und organische Schichten so angeordnet,
dass durch Elektrolumineszenz mehrere Bildpunkte bzw. Pixel dargestellt werden.
Gegenüber
den bekannten Konzepten, wie beispielsweise auf der Basis von Flüssigkristallen, haben
OLED-Displays viele Vorteile. Dazu gehört unter anderem der geringe
Energieverbrauch, der sehr große
Blickwinkel und der hohe Kontrast. Zur Realisierung eines Vollfarb-Displays
ist es normalerweise notwendig, drei Grundfarben mit ver schiedener
Intensität
darstellen zu können.
Diese Grundfarben, beispielsweise Rot, Grün und Blau, müssen durch eine
geeignete Strukturierung einer der organischen Schichten erzeugt
werden.
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Um
die verschiedenen Farben für
jeden einzelnen Bildpunkt zu erzeugen, gibt es unterschiedliche
Möglichkeiten.
Eine Möglichkeit
besteht darin, drei räumlich
separierte Leuchtdioden, die drei benachbarten Pixeln entsprechen,
zu realisieren, die jeweils bei einer unterschiedlichen von drei
Primärfarben
emittieren und die getrennt steuerbar sind, um deren Leuchtintensität getrennt
voneinander einstellen zu können.
Diese Leuchtdioden können
lateral nebeneinander angeordnet oder alternativ auch in Schichtstapelrichtung übereinander
angeordnet sein.
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Eine
weitere Möglichkeit
die verschiedenen Farben für
jeden einzelnen Bildpunkt bzw. für
jedes einzelne Pixel zu erzeugen, besteht darin, dass die Leuchtdioden
aller Pixel ursprünglich
Licht ein und derselben Farbe, wie z.B. blaues Licht, emittieren, und
dieses Licht durch geeignete Konverterschichten in beide anderen
Farben verwandelt wird. Diese Konverterschichten können beispielsweise
organische Farbstoffe sein, die fluoreszieren, d.h. ankommende Photonen
absorbieren und daraufhin Licht anderer Wellenlänge abstrahlen, oder auch anorganische Stoffe
sein, die nach optischer Anregung Licht emittieren. Die organischen
oder anorganischen Emitter können
als massive Schicht oder verdünnt
bzw. dispergiert in einem Polymer oder in einer anorganischen oder
organischen Schicht aufgebracht werden.
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Eine
weitere Möglichkeit
besteht darin, eine weiß emittierende
organische Leuchtdiode für
jedes Pixel zu realisieren und die einzelnen Farben durch Filter
zu erzeugen, die jeweils ein Teil des Spektrums entfernen.
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Bei
allen genannten Ansätzen
ist es offensichtlich, dass für
die Erzeugung der verschiedenen Farben pro Bildelement eine Strukturierung
von entweder der Licht aussendenden oder der Licht umwandelnden,
nämlich
der Konverter- oder Filterschicht, erfolgen muss. Hierzu gibt es
verschiedene Möglichkeiten.
Zum einen ist es möglich,
die in verschiedenen Farben emittierenden Leuchtdioden nur lokal
auf dem Substrat zu verteilen. Im Falle der in einem Polymer gelösten Farbstoffe
kann die Aufbringung des Polymers als Lösung durch Drucktechniken geschehen,
wie z.B. die Ink-Jet-Drucktechnik.
Bei Leuchtdioden, die durch Aufdampfen aus sogenannten kleinen Molekülen hergestellt
werden, kann die Strukturierung beispielsweise durch Schattenmasken
erfolgen, die einer Aufbringung eines bestimmten organischen Farbstoffs
nur auf bestimmte Bereiche bzw. Pixelbereiche ermöglichen.
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Vorgenannte
Möglichkeiten
zur Strukturierung haben jedoch erhebliche Nachteile. Beispielsweise
hat die Drucktechnik den Nachteil, dass die lichtemittierenden Polymere
in druckbare Formen gebracht werden müssen, was die Effizienz herabsetzen
kann. Bei den aufgedampften Systemen hat die Verwendung der Schattenmaske
den Nachteil, dass die Schattenmaske bei der Bedampfung dazu neigt, sich
mit dem verdampften organischen Material zuzusetzen, weshalb dieselbe
häufig
gereinigt werden muss. Zudem ist das organische Material teuer.
Zum anderen neigen Schattenmasken insbesondere für größere Anzeigen zum Verziehen,
was die Genauigkeit der Strukturierung beeinträchtigt.
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Es
wäre deshalb
wünschenswert
eine effektivere Strukturierungstechnik zu besitzen.
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Die
WO 02/11209 A2 bezieht sich auf ein Verfahren zum Strukturieren
von farbverändernden Medien
für OLED-Anzeigevorrichtungen.
Auf einer ansteuerbaren OLED-Matrix werden aufeinanderfolgend Schutzschichten
und Konverterschichten aufgebracht, um ein Farbdisplay zu erzielen.
Dabei wird insbesondere zunächst
eine Schutzschicht und eine Konverterschicht aufgebracht, wobei
auf letztere dann eine Fotomaske aufgebracht und strukturiert wird,
um nur diejenigen Bereiche der Konverterschicht abzudecken, an denen die
Konverterschicht nicht gebleicht werden soll. Das Bleichen wird
dann durch Belichten durchgeführt,
und zwar dort vorzugsweise mit UV-Licht und auf jeden Fall mit Lichteiner Wellenlänge, die
zumindest teilweise mit dem Absorptionsspektrum der Konverterschicht überlappt
(). Der Vorgang wird daraufhin für
eine weitere Konverterschicht mit einer weiteren Schutzschicht mittels
einer weiteren Maskenschicht erneut durchgeführt. Die dort gezeigten OLED-Anzeigen
beruhen auf dem Prinzip, dass das Licht der OLEDs, dort blaues Licht, durch
die untere Konverterschicht in eine andere Primärfarbe, nämlich grün oder rot, und durch die obere Konverterschicht
in noch eine andere Primärfarbe umgewandelt
wird, nämlich
grün oder
rot, indem die Konverterschichten phosphoreszierende oder fluoreszierende
Eigenschaften aufweisen, wo sie nicht gebleicht worden sind. Viele
Beispiele für
Blau-Grün- und
Blau-Rot-Konvertermaterialien
sind dort beschrieben.
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Die
US 5,792,561 beschreibt
die Herstellung einer Farbanzeigevorrichtung unter Verwendung eines
elektrolumineszenten Polymers. Insbesondere liegt dem Dokument die
Erkenntnis zugrunde, dass, wenn ein organisch leitfähiges Polymer
Licht im ultravioletten oder sichtbaren Bereich ausgesetzt wird, eine
photo-chemische Reaktion in dem dem Licht ausgesetzten Bereich auftritt.
Dieser Bereich wird dann geblichen, so dass dort keine Lumineszenz mehr
auftritt, wenn ein externes elektrisches Feld an dasselbe angelegt
wird. Deshalb, so wird dort ausgeführt, werde diese Region eine
nicht-leuchtende Region sein, während
die nicht-ausgeblichenen Regionen leuchtende Regionen sein werden.
Diese leuchtenden Regionen bilden lichtemittierende Elemente in
einem Pixel, wenn dieses Verfahren auf eine Anzeige angewendet wird.
Insbesondere liegt dieser Schrift auch die Erkenntnis zugrunde,
dass auf einfache Weise ein Farbdisplay dadurch erhalten werden kann,
dass die Metall-Elektrode
für ein
Pixel gleichzeitig als Photomaske fungieren kann, wenn die Vorrichtung
dem Licht ausgesetzt wird, da dann der abgeschattete Bereich zu
einer nicht-ausgeblichenen bzw.
einer leuchtenden Region wird.
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Ähnliches
beschreibt auch die
EP
0903965 A1 . Dieser Schrift liegt ebenfalls die Erkenntnis
zugrunde, dass Anordnungen basierend auf Farbfiltern oder Blau-Farb-Umwandlungsverfahren
ineffizient sind aufgrund der Photo-Absorptionsverluste, die sich aus dem
Farbfilter ergeben oder aufgrund der Konversionsverluste, die sich
aus der Farbkonversionsschicht ergeben. Deswegen wird dort vorgeschlagen,
dass organische Elektrolumineszenzelement zu manipulieren, so dass
es in der Lage ist, auf einfache Weise unterschiedliche Farben zu
liefern. Um dies zu ermöglichen,
werden zwei oder mehr Typen von organischen Farbstoffen verwendet,
die als lichtemittierende Zentren dienen können. Insbesondere sei bemerkt
worden, dass eine Schicht mit organischen lichtemittierenden Farbstoffen
teilweise mit elektromagnetischer Strahlung bestrahlt werden könne, um eine
oder mehrere Farbstofftypen durch Photo-Oxidation oder Photolyse
modifizieren zu können,
um die Farbstoffe daran zu hindern, vollständig als lichtemittierende
Zentren zu dienen, oder um ihre Farben, die sie emittieren, zu verändern, wodurch
die Erzeugung von unterschiedlichen Farben ermöglicht werde.
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Die
WO 00/16938 A1 bezieht sich ebenfalls auf ein OLED-Display und dessen
Herstellung. Insbesondere schlägt
sie vor, die Farbänderungsschichten
lithographisch zu strukturieren, um ein OLED-Farbdisplay zu erhalten.
Mehrere Einzelheiten über
die Farbänderungseinrichtung
bzw. Farbänderungsschicht
beschreibt diese Schrift nicht.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht folglich darin, eine
effektivere Vorgehensweise zum Einstellen des Spektrums eines lichtemittierenden
Bauelements zu schaffen, so dass eine effektivere Herstellung von
Farb-Anzeigen ermöglicht
wird.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Die
Erkenntnis der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass das Spektrum
jedweden lichtemittierenden Bauelements auf einfache Weise in ein gewünschtes
Spektrum umgewandelt werden kann, indem ein lichtemittierendes Bauelement
mit einer Lichtumwandlungsschicht versehen wird, die einen Farbstoff
mit einer Umwandlungseigenschaft aufweist, das von dem lichtemittierenden
Bauelement emittierte Licht in Licht anderen Spektrums umzuwandeln,
und daraufhin auf die Spektrumsumwandlungsschicht derart eingewirkt
wird, dass zumindest teilweise der Farbstoff entfernt oder eine
Umwandlungseigenschaft zerstört
wird. Auf diese Weise ist es auch auf einfache Weise möglich eine
Anzeige aus einer Mehrzahl von lichtemittierenden Bauelementen zu
einem Farb-Display
zu strukturieren, indem eine Spektrumsumwandlungsschicht für alle lichtemittierenden
Bauelemente, d.h. zur Umwandlung des von den lichtemittierenden
Bauelementen emittierten Lichts in Licht anderen Spektrums, vorgesehen
wird, und auf diese gemeinsame Spektrumsumwandlungsschicht dann
an selektiv ausgewählten
Stellen, die vorbestimmten der lichtemittierenden Bauelemente entsprechen,
derart eingewirkt wird, dass an diesen Stellen zumindest teilweise
der Farbstoff entfernt oder seine Umwandlungseigenschaft zerstört wird,
so dass an diesen Stellen nicht oder weniger umgewandeltes Licht
von der Anzeige abgestrahlt wird.
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Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird die Einwirkung auf die Spektrumsumwandlungsschicht
durch Bestrahlung derselben mit Licht bewerkstelligt, wie z.B. durch
Richten einer Laserstrahls auf die erwünschte Stelle der Lichtumwandlungsschicht.
In dem Fall, dass die Spektrumsumwandlungsschicht eine Schicht aus
lediglich dem Farbstoff ist, wird die Wellenlänge des Lichts, mit dem die
Spektrumsumwandlungsschicht bestrahlt wird, beispielsweise derart ausgewählt, dass
sie mit einer Ab sorptionsbande des Farbstoffs übereinstimmt, so dass der Farbstoff
an dieser Stelle je nach Intensität entweder entfernt, abgehoben
bzw. ablatiert oder derart verändert
wird, dass derselbe seine Umwandlungseigenschaft verliert. In dem
Fall dass die Spektrumsumwandlungsschicht aus einer Festkörperlösung des
Farbstoffes und eines Matrixmaterials besteht, in der der Farbstoff
eingelagert ist, kann die Wellenlänge des Lichts, mit dem die
Spektrumsumwandlungsschicht bestrahlt wird, entweder auf einer Absorptionsbande des
Matrixmaterials oder auf ein Absorptionsband des eingelagerten Farbstoffs
eingestellt werden, so dass zumindest der Farbstoff seine Umwandlungseigenschaft
verliert.
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Weitere
bevorzugte Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung gehen aus den anhängigen Patentansprüchen hervor.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf
die beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
Querschnittteilansicht einer OLED mit einer Konverterschicht gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2 das
Absorptions- und Fluoreszenz- oder Phosphoreszenz-Emissionsspektrum
dreier unterschiedlicher Konvertermaterialien gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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3a, b und c drei unterschiedliche Vorgehensweisen,
die es ermöglichen,
aus einem mit einer oder zwei Konverterschichten versehenen lichtemittierenden
Bauelement Licht dreier unterschiedlicher Farben zu erzeugen gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung; und
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4a und b zwei Vorgehensweisen, die es ermöglichen,
aus einem mit drei Filterschichten versehenen lichtemittierenden
Bauelement Licht dreier unter schiedlicher Farben zu erzeugen, gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Bevor
Bezug nehmend auf die nachfolgenden Figuren die vorliegende Erfindung
anhand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert wird,
wird darauf hingewiesen, dass gleiche Elemente in den Figuren mit
gleichen Bezugszeichen versehen sind, und dass eine wiederholte
Beschreibung dieser Elemente weggelassen wird.
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Ferner
wird darauf hingewiesen, dass sich die nachfolgende Beschreibung
zwar vornehmlich auf die Änderung
des Spektrums von organischen Leuchtdioden bezieht, dass die vorliegende
Erfindung aber ferner auch auf andere lichtemittierende Bauelemente
anwendbar ist, wie z. B. Halbleiterlaser, normale LEDs oder dergleichen.
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1 zeigt
eine Raumschnittteilansicht einer OLED-Anzeige mit Passiv-Matrix-Ansteuerung. Die
OLED-Anzeige, die allgemein mit 10 angezeigt ist, besteht
im wesentlichen aus einer Schichtanordnung einer unteren Kathodenschicht 12,
einer Schicht 14 aus organischem Material, das die Eigenschaft
besitzt, bei Anlegen einer Spannung über das organische Material
Licht einer gewissen Farbe bzw. Licht mit einem gewissen Emissionsspektrum
zu emittieren, im folgenden auch manchmal kurz als OLED-Material
bezeichnet, einer oberen transparenten Anodenschicht 16 und
einer Konverterschicht 18, die in dieser Reihenfolge auf
einem Substrat 20 aufgebracht sind. Die OLED-Anzeige 10 besteht
aus einer Mehrzahl von OLEDs, die in einer Anordnung von Zeilen
und Spalten auf dem Substrat 20 angeordnet bzw. verteilt
sind. Jede OLED entspricht einem Pixel der Anzeige 10 und
nimmt einen lateralen Pixelbereich ein. In 1 ist lediglich
eine OLED bzw. ein Pixelbereich vollständig sichtbar.
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Die
regelmäßige Anordnung
der OLEDs der Anzeige 10 in Zeilenrichtung 22 und
Spaltenrichtung 24 und die individuelle Ansteuerbarkeit
jeder OLED ist durch die Strukturierung der unteren Kathodenschicht 12 und
der oberen Anodenschicht 16 gewährleistet. Insbesondere ist
die untere Kathodenschicht 12 in in Zeilenrichtung 22 verlaufende,
voneinander isolierte Zeilenleiterbahnen strukturiert, während die obere
Anodenschicht 16 in hierzu senkrechte, in Spaltenrichtung 24 verlaufende
und voneinander isolierte Spaltenleiterbahnen strukturiert ist.
Durch Anlegen einer Spannung zwischen einer vorbestimmten Zeilenleiterbahn
und einer Spaltenleiterbahn lässt sich
folglich jeder Bereich der Anzeige 10 selektiv ansteuern,
um eine vorbestimmte Spannung über
die lichtemittierende organische Schicht 14 anzulegen, die
daraufhin an diesem Bereich Licht eines Emissionsspektrums emittiert,
welches von dem jeweiligen organischen Material der Schicht 14 abhängt. Jeder dieser
einzeln ansteuerbaren Bereiche stellt folglich einen Pixelbereich
bzw. eine einzeln ansteuerbare OLED dar, von denen eine exemplarisch
in 1 vollständig
abgebildet und allgemein mit 26 angezeigt ist.
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Bei
der Herstellung der Anzeige 10 von 1 wird zunächst die
untere Kathodenschicht 12 auf das Substrat 20 aufgebracht
und in die Zeilenleiterbahnen strukturiert. Daraufhin werden Separatoren 28a, 28b auf
der unteren Kontaktschicht 12 aufgebracht, die senkrecht,
nämlich
in Spaltenrichtung 24 ausgerichtet sind, so dass zwischen
benachbarten Separatoren 28a, 28b jeweils eine
Spalte von Pixelbereichen definiert ist, die durch die Zeilenleiterbahnen
der unteren Kathodenschicht 12 in einzelne Pixelbereiche
unterteilt sind. Danach werden nacheinander die Schichten 14, 16 und 18 ganzflächig aufgedampft.
Die Separatoren 28a und 28b weisen einen pilzförmigen Querschnitt
auf, wobei sie mit einem schmäleren
Kantenende an der Schicht 12 befestigt sind, um mit einem
verbreiterten, von der Schicht 12 und dem Substrat 20 wegweisenden
Ende 30a bzw. 30b vorzustehen. Auf diese Weise
ergeben sich durch lateral vorstehende Teile der Enden 30a und 30b Abschattungen
beim Aufdampfen der Schichten 14, 16 und 18,
so dass dieselben nach ihrer Auf dampfung automatisch in voneinander
isolierte Spalten strukturiert sind, die durch Zwischenräume voneinander
getrennt sind, in denen sich mit einer gewissen Lücke 32 zu
den Innenwänden
der Zwischenräume
die Separatoren 28a und 28b erstrecken.
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Die
Konverterschicht 18 ist in zwei übereinander angeordneten Teilschichten 18a und 18b angeordnet.
Die Anodenschicht 16 besteht aus transparentem Material,
das für
das Licht, das das organische Material der Schicht 14 bei
Anlegen einer Spannung emittiert, durchlässig ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
emittiert das organische Material der Schicht 14 bei Anlegen
einer Spannung blaues Licht. Die Konverterteilschicht 18b besitzt
die Eigenschaft, das blaue Licht der Schicht 14 zu absorbieren und
daraufhin Licht im grünen
Spektralbereich zu emittieren. Die Konverterteilschicht 18a wiederum, zwischen
der und der Schicht 14 die Konverterteilschicht 18b angeordnet
ist, besitzt die Eigenschaft, Licht in dem grünen Spektralbereich der Konverterschicht 18b zu
absorbieren und daraufhin Licht im roten Spektralbereich zu emittieren.
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2 zeigt
für das
Ausführungsbeispiel
von 1 die Emissions- und Absorptionsspektren der Schicht 14 bzw.
der Konverterschichten 18a und 18b. Insbesondere
zeigt 2 einen Graphen, bei dem entlang der x-Achse die
Wellenlänge
und entlang der y-Achse die Intensität der Emission bzw. Absorption in
willkürlichen
Einheiten aufgetragen ist. Geschweifte Klammern zeigen an, in welchem
Spektralbereich in etwa für
das Auge blau (B), grün
(G) und rot (R) wahrgenommenes Licht liegt. Das Emissionsspektrum
der OLED-Schicht 14 ist mit 30, das Absorptionsspektrum
der Konverterteilschicht 18b mit 32, das sich
auf die Absorption von blauem Licht ergebende Emissionsspektrum
der Konverterteilschicht 18b mit 34, das Absorptionsspektrum
der oberen Konverterteilschicht 18a mit 36 und
das sich auf die Absorption von grünen Licht ergebende Emissionsspektrum
der oberen Konverterteilschicht 18a mit 38 angezeigt, wobei
Absorptions spektren gestrichelt und Emissionsspektren mit durchgezogenen
Linien angezeigt sind.
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Nachdem
im vorhergehenden der Aufbau der Anzeige 10 beschrieben
worden ist, wird im folgenden ihr Verhalten stellvertretend am Beispiel
der OLED 26, also eines Pixels derselben, beschrieben, wenn
die entsprechende OLED aktiviert wird. Bei Anlegen einer Spannung
zwischen einer geeigneten Zeilenleiterbahn und einer geeigneten
Spaltenleiterbahn bewirkt die über
die Schicht 14 abfallende Spannung, dass das organische
Material der Schicht 14, d.h. das OLED-Material, aufgrund
einer Rekombination von Elektron/Lochpaaren Licht im blauen Spektralbereich 30 emittiert.
Die Schicht 14 besteht beispielsweise aus mehreren Schichten,
die eine Elektronentransportfunktion, Löchertransportfunktion und/oder
Emitterfunktion wahrnehmen. Das von der einen oder den mehreren
organischen Schichten 14 emittierte Licht passiert die
transparente Anodenschicht 16 und gelangt zu der Konverterteilschicht 18b.
Dort werden die Photonen des blauen Lichts der OLED-Schicht 14 in
Licht anderen Emissionsspektrums umgewandelt. Wie es aus 2 erkenntlich
ist, absorbiert ein in der Konverterteilschicht 18b vorhandener
Farbstoff das blaue Licht der Schicht 14, welches das Spektrum 30 aufweist,
soweit dasselbe mit dem Absorptionsspektrum 32 überlappt,
und emittiert daraufhin grünes
Licht mit dem Emissionsspektrum 34.
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Das
von der Konverterteilschicht 18b bzw. dem darin befindlichen
Farbstoff emittierte grüne Licht
wird von einem in der Konverterteilschicht 18a vorhandenen
Farbstoff absorbiert, soweit das Emissionsspektrum 34 mit
dem Absorptionsspektrum 36 überlappt, woraufhin der Farbstoff
in der Konverterteilschicht 18a rotes Licht mit dem Emissionsspektrum 38 emittiert.
Die Richtung, in die der Farbstoff in der Konverterteilschichten 18a Licht
emittiert, ist in alle Richtungen gewandt, so dass die fluoreszierende
Abstrahlung nicht nur entlang der Flächen normalen sondern auch
in einem großen
Raumwinkelbereich hierzu stattfindet.
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Der
bis jetzt beschriebene Zustand, in dem sich die Anzeige 10 befindet,
stellt einen Ausgangszustand zur Herstellung einer Farbanzeige der
und ermöglicht
es lediglich, dass alle OLEDs der Anzeige 10 rotes Licht
mit variabler Intensität
emittieren. Um ein Farbdisplay zu erhalten, müssen deshalb die Konverterschichten 18a und 18b selektiv
an vorbestimmten Pixelbereichen einer geeigneten Behandlung unterzogen
werden, um ihre Spektrumsumwandlungseigenschaften selektiv zu verringern
bzw. so zu verändern,
dass neben den Pixelbereichen, an denen die Konverterschichten unverändert bleiben und
somit rotes Licht emittiert wird, Pixelbereiche entstehen, an denen
grünes
oder blaues Licht emittiert wird, wie es im folgenden Bezug nehmend
auf 3a–c beschrieben wird.
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3a–c
zeigen schematisch drei exemplarische alternative Vorgehensweisen,
anhand denen aus der Anzeige 10 in ihrem Ausgangszustand
von 1 auf einfache Weise ein Farb-Display erzeugt werden kann. Alle drei
Vorgehensweisen basieren auf der lokalen Einwirkung auf die Konverterteilschichten
bzw. die Konverterteilschicht der Anzeige 10 von 1 bzw.
einzelner OLEDs derselben mittels Bestrahlung mit Licht geeigneter
Wellenlänge, wie
z.B. durch gezieltes Richten eines Laserstrahles geeigneter Wellenlänge auf
einen gewünschten
Pixelbereich.
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3a zeigt zunächst einen Pixelbereich der
Anzeige 10 von 1 in dem Zustand, wie er in 1 gezeigt
ist, nämlich
mit einer unversehrten, rotes Licht emittierenden Konverterschicht
(RK) 18a, der grünes
Licht emittierenden (GK) Konverterteilschicht 18b und dem
blaues Licht lichtemittierenden (EM) Bereich der OLED, der hier
mit 40 angezeigt ist, und im Fall der Anzeige 10 den
Schichten 12, 14 und 16 auf dem Substrat 20 entspricht,
jedoch für
den Fall anderer lichtemittierender Bauelemente jeglicher anderer
Bereich sein könnte.
In diesem Grundzustand von 1, der in 3a mit 42 angezeigt ist, emittiert
der Pixelbe reich, wie es bereits im vorhergehenden beschrieben wurde,
rotes Licht, wie es durch einen Pfeil 44 und ein großes R angezeigt
ist. In diesem Zustand 42 befindet sich jeder Pixelbereich
der Anzeige 10, wie sie in 1 gezeigt
ist. Der bei 42 dargestellte Pixelbereich stellt folglich
nur einen repräsentativen
Pixelbereich dar.
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Um
nun jeweils drei benachbarte Pixelbereiche miteinander zu jeweils
einem Superpixel kombinieren zu können, die jeweils Licht einer
unterschiedlichen Primärfarbe
kombinieren, werden in einem Schritt 46, wie er durch einen
Pfeil 46 dargestellt ist, zwei Drittel aller Pixelbereiche
der Anzeige von 1, nämlich zwei jedes Superpixels,
derart mit einem Laserspot bestrahlt, dass an diesen Pixelbereichen
die Konverterteilschicht 18a abgetragen wird. Handelt es
sich bei der Konverterteilschicht 18a beispielsweise um
rein aus dem organischen Farbstoff bestehende Schicht, so werden
die Wellenlänge
und die Intensität
des auf den jeweiligen Pixelbereich gerichteten Laserstrahls beim
Schritt 46 derart ausgewählt, dass die Wellenlänge des
Laserstrahls in einem Absorptionsband des organischen Farbstoffs
in der Konverterteilschicht 18a liegt und die Intensität ausreicht,
um das organische Material zu entfernen. Die Wellenlänge liegt
beispielsweise im Absorptionsband 36 (2).
Vorteilhaft ist hierbei, dass in diesem Spektralbereich weder das
OLED-Material des lichtemittierenden Bereiches 40 noch
der Farbstoff in der Konverterteilschicht 18b absorbierend
wirkt bzw. absorbierende Eigenschaften aufweist. Durch die Lichtbeeinflussung
wird somit die Teilschicht 18a an den erwünschten
Stellen bzw. Pixelbereichen abgetragen.
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Nach
dem Schritt 46 leuchten folglich ein Drittel aller Pixelbereiche
der Anzeige von 1 rot, da beide ihrer Konverterteilschichten 18a, 18b unverändert sind.
Zwei Drittel aller Pixelbereiche leuchten grün, wie es durch einen Pfeil 47a mit
dem G angezeigt ist, da sie sich in einem Zustand befinden, da die
obere Konverterteilschicht 18a entfernt ist, wobei der
Zustand in 3a mit 47b angezeigt
ist.
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Daraufhin
wird auf eine Hälfte
der Pixelbereiche, die grün
emittieren und sich im Zustand 47b befinden, in einem Schritt 48 durch
Bestrahlung mit einem Laserstrahl derart eingewirkt, dass auch noch die
Konverterteilschicht 18b entfernt wird. Bei diesem Schritt 48 wird,
davon ausgehend, dass es sich auch bei der Teilschicht 18b um
einen reine organische Schicht handelt, die Wellenlänge derart
eingestellt, dass dieselbe in einem Absorptionsband des Farbstoffs
der Konverterteilschicht 18b liegt, wie z.B. in dem Absorptionsband 32 von 2,
in welchem wiederum vorteilhafterweise kein Absorptionsband des OLED-Materials
des lichtemittierenden Bereichs 40 vorliegt. Nach dem Schritt 48 ist
die Farbanzeige fertig, da sich ein Drittel aller OLEDs im rot leuchtenden Zustand 42,
ein weiteres Drittel im grün
leuchtenden Zustand 47b und ein weiteres Drittel in dem
sich aus der Behandlung 48 ergebenden Zustand befinden, da
beide Konverterteilschichten 18a und 18b entfernt sind
und somit das direkt von dem Bereich 40 abgestrahlte blaue
Licht ungehindert austritt, wie es durch einen Pfeil 49a mit
einem B gezeigt ist, wobei letzterer Zustand in 3a mit 49b angezeigt
ist.
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Die
Vorgehensweisen nach 3a gingen davon
aus, dass es sich bei den Konverterteilschichten 18a, 18b um
Schichten aus reinem Farbstoff bzw. reinen Farbstoffen handelte.
Die Vorgehensweise nach 3b geht davon
aus, dass es sich bei den Konverterteilschichten 18a, 18b um
Teilschichten handelt, in denen ein Farbstoff in einem Matrixmaterial
in form einer Festkörperlösung eingebettet
ist, wie z.B. durch gleichzeitiges Aufdampfen des Matrixmaterials
und des Farbstoffs, wie z.B. von Titandioxid oder Siliziumdioxid
als Matrixmaterial und N,N'-Dimethylpenylen-3,4:9,10-bis-dicarboximid (BASF
Paliogen ®,
L 4120) als grün-gelb
emittierenden, BASF Lumogen ® F 083 als grün emittierenden
oder BASF Lumogen ® F300 als rot emittierenden
(Lumogen-F-Materialien
der Firma BASF sind Perylene oder Naphtalimide auf der Basis organischer
Materialien) als Farbstoff, wobei der Anteil des organischen Farbstoffes
in diesem Fall vorzugsweise weniger als 5 Volumenprozent betrüge. Andere
Beispiele für
Umwandlungsmaterialen sind Coumarin-Farbstoffe, Cayanine-basierte
Farbstoffe, Pyridin-basierte Farbstoffe, Xanthen-basierte Farbstoffe(Rhodamin
B) oder dergleichen. Eine solche Festkörperlösung ließe sich beispielsweise durch
gleichzeitiges Aufdampfen der organischen Farbstoffes und des Matrixmateriales
in einer sich überschneidenden
Aufdampfungszone erzeugen.
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3b zeigt nun bei 42 denselben
Ausgangszustand eines exemplarischen Pixelbereiches wie 3a, nämlich
mit beiden Konverterteilschichten 18a und 18b in
unversehrter Form, wobei sich in in diesem Ausgangszustand jeder
Pixelbereich der Anzeige befindet. Der einzige Unterschied zum Zustand 42 von 3a liegt lediglich in dem vorgenannten
anderen Aufbau der Schichten 18a und 18b. Ausgehend
von diesem Ausgangszustand wird in einem Schritt 50 bei
zwei Drittel aller Pixelbereiche durch Bestrahlung mit Laserlicht
nur derart auf die obere Konverterteilschicht 18a eingewirkt,
dass der in das Matrixmaterial der oberen Konverterteilschicht 18a eingebettete
Farbstoff derart zerstört
bzw. umgesetzt wird, dass derselbe seine Eigenschaft verliert, in
dem Absorptionsband 36 Licht zu absorbieren und daraufhin
Licht im Emissionsband 38 zu emittieren, d.h. seine Umwandlungseigenschaft
verliert. Vorteilhafterweise sollte das Matrixmaterial transparent
im sichtbaren Spektralbereich sein. Dieser Vorgang wird im folgenden
auch als Bleichen bezeichnet. Der sich ergebende Zustand ist in 3b mit 52 angezeigt. Im Zustand 52 ist
die obere Konverterteilschicht 18a weiterhin vorhanden,
wobei jedoch der in das Matrixmaterial desselben eingebettete Farbstoff
zerstört
ist, wie es durch das fehlende RK angedeutet ist. Wie bei dem Schritt 46 der
Vorgehensweise nach 3a werden auf
diese Weise zwei Drittel aller Pixelbereiche der Anzeige behandelt,
so dass diese Pixelbereiche anschließend, wie es durch einen Pfeil 54 mit
einem großen
G angezeigt ist, grünes
Licht emittieren. Die Wellenlänge
wird in Schritt 50 beispielsweise auf ein Absorptionsband
des organischen Farbstoffes ein der Schicht 18a, wie z.B.
auf das Absorptionsband 36 eingestellt. Alternativ wird
die Wellenlänge auf
ein Absorptionsband des Matrixmaterials eingestellt.
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Nach
dem Bleichen 50 der oberen Konverterteilschicht 18a wird
auf die Hälfte
der Pixelbereiche, die sich in dem Zustand 52 befinden,
ein weiteres Mal mit einem Laserstrahl eingewirkt, um nun auch den
Farbstoff in der unteren Konverterteilschicht 18b umzusetzen
bzw. zu zerstören.
Die Wellenlänge
ist in diesem Schritt 56 ausgewählt, um in einem Absorptionsband
des Farbstoffs in der Konverterteilschicht 18b, wie z.B.
in dem Absorptionsband 32 zu liegen. Der sich ergebende
Zustand ist in 3b mit 56 angezeigt.
In dem Zustand 56 sind zwar die Konverterteilschichten 8a und 18b noch
vorhanden, wobei jedoch in dem Matrixmaterial derselben lediglich
Farbstoffe eingebettet sind, die ihre Umwandlungseigenschaft, wie
sie in 2 gezeigt ist, verloren haben. Auf diese Weise
transmittieren lediglich die Konverterteilschichten 18a und 18b das
von dem lichtemittierenden Bereich 40 emittierte Licht,
so dass diese Pixelbereiche, die sich im Zustand 56 befinden,
blau emittieren. Nach den Schritten 50 und 56 emittieren
folglich ein Drittel aller Pixelbereiche rot (Zustand 42),
ein Drittel aller Pixelbereiche grün (Zustand 52) und
ein Drittel aller Pixelbereiche blau (Zustand 56), wie
es durch einen Pfeil 58 und ein großes B angezeigt ist.
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Bezug
nehmend auf die Beschreibung von 3b wird
noch darauf hingewiesen, dass es ferner möglich ist, die Wellenlänge des
eingestrahlten Laserstrahls nicht auf ein Absorptionsband des umzusetzenden
bzw. zu zerstörenden
Farbstoffes einzustellen, sondern ferner möglich ist, die Wellenlänge auf
ein Absorptionsband des Matrixmaterials der jeweiligen Konverterteilschicht
einzustellen. So sollte beispielsweise das Matrixmaterial der Konverterteilschicht 18a im
Wellenlängenbereich
grünen
und blauen Lichts ausreichend lichtdurchlässig sein, während das
Matrixmaterial der Kon verterteilschicht 18b im blauen Spektralbereich
lichtdurchlässig
sein sollte. Im übrigen
können
die Matrixmaterialien Absorptionsbande aufweisen, in denen durch
die Lichtbestrahlung in den Schritten 50 und 56 das
Matrixmaterial derart angeregt werden kann, dass hierdurch die in
demselben eingebetteten Farbstoffe zerstört bzw. umgesetzt werden.
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Die
vorhergehenden Vorgehensweise von 3a und 3b gingen davon aus, dass wie in 1 dargestellt,
die Konverterschicht in zwei Konverterteilschichten unterteilt ist,
die übereinanderliegend stufenweise
wirkend angeordnet sind. Es ist jedoch ferner möglich, eine Konverterschicht
herzustellen, die aus einem Matrixmaterial und zwei Farbstoffen besteht,
die in dasselbe Matrixmaterial eingebettet sind, jedoch unterschiedliche
Umwandlungseigenschaften aufweisen, wie z. B. die beiden vorbeschriebenen
Farbstoffe, von denen jedoch einer in der Konverterteilschicht 18a und
der andere in der Konverterteilschicht 18b vorgesehen war.
In 3c ist deshalb exemplarisch für alle Pixelbereiche
ein Pixelbereich in einem Ausgangszustand 60 dargestellt,
bei welchem oberhalb des lichtemittierenden Bereiches 40 die
Konverterschicht 18 angeordnet ist, wobei in derselben,
wie durch RK und GK angedeutet, in einem Matrixmaterial der Konverterschicht 18 sowohl
ein grün
emittierender Farbstoff als auch ein rot emittierender Farbstoff
eingebettet ist. Die Verteilung in dem Matrixmaterial der Konverterschicht 18 der
beiden Farbstoffe kann hierbei in Dickerichtung variiert sein, um
beispielsweise im Bereich des lichtemittierenden Bereiches mehr
grün emittierenden
Farbstoff und in von dem lichtemittierenden Bereich 40 weiter
entfernt liegenden Bereich mehr rot emittierenden Farbstoff aufzuweisen.
Ferner kann das Mischungsverhältnis zwischen
Matrixmaterial, rot emittierenden Farbstoff und grün emittierenden
Farbstoff gemäß einer
erwünschten
resultierenden Primärfarbe
auf jeglichen Wert geeignet eingestellt sein.
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In
dem Anfangszustand 60, in welchem sich zu Beginn jeder
Pixelbereich befindet, emittiert jeder Pixelbereich, wie es durch
einen Pfeil 62 und einem dazugehörigen großen R angezeigt ist, rotes
Licht. In einem Schritt 64 werden daraufhin zwei Drittel
aller Pixelbereiche derart mit Laserlicht behandelt, dass der rot
emittierende Farbstoff (RK) geblichen wird, d.h. durch Einstellen
der Wellenlänge
des einfallenden Lichtstrahls auf eine Wellenlänge, die im Absorptionsband
des rot emittierenden Konverters liegt. Der sich nach dem Schritt 64 ergebende
Zustand der betroffenen Pixelbereiche ist mit 66 angezeigt.
Nach dem Schritt 64 sind folglich ein Drittel aller Pixelbereiche
unversehrt und leuchten rot (Zustand 60), während zwei
Drittel aller Pixelbereiche nur noch grünes Licht emittieren, da lediglich
noch der grün
emittierende Farbstoff in der Konverterschicht 18 seine
Umwandlungseigenschaft aufweist, wie es durch einen Pfeil 68 und
ein dazugehöriges
G angezeigt ist.
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Daraufhin
werden die Hälfte
aller Pixelbereiche, die sich im Zustand 66 befinden, weiter
einem Laserstrahl ausgesetzt, um, wie es mit einem Pfeil 70 angezeigt
ist, die Konverterschicht in diesen Pixelbereichen vollständig abzutragen,
oder, wie es mit 72 angezeigt ist, auch noch den grün emittierenden Farbstoff
in der Konverterschicht 18 zu bleichen. Nach der Alternative 70 würden sich
daraufhin ein Drittel aller Pixelbereiche in einem Zustand 74 befinden,
in welchem keine Konverterschicht mehr über dem lichtemittierenden
Bereich 40 angeordnet ist, so dass dieselben, wie es durch
einen Pfeil 76 und ein großes B dargestellt ist, blaues
Licht emittieren werden. Gemäß der Alternative 72 wäre in diesen
Pixelbereichen die Konverterschicht 18 zwar noch vorhanden,
jedoch hätten
die in dem Matrixmaterial derselben eingebetteten Farbstoffe beide
ihre Umwandlungseigenschaft verloren. Letzterer Zustand ist mit 78 angezeigt.
In dem Zustand 78 leuchten diese Pixelbereiche, wie es
durch einen Pfeil 80 und ein großes B angezeigt ist, ebenfalls
mit blauem Licht, wie es direkt von dem lichtemittierenden Bereich 40 stammt.
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Bezug
nehmend auf die Vorgehensweise nach 3c wird
noch darauf hingewiesen, dass es nicht notwendig ist, die Schritte 64 und 70 getrennt durchzuführen, um
für ein
Drittel aller Pixelbereiche zu dem Zustand 74 zu gelangen.
Alternativ wäre
es nämlich
ferner möglich,
diese Pixelbereiche zur Bleichung von sowohl dem rot emittierenden
als auch dem grün
emittierenden Farbstoff in dem Matrixmaterial der Konverterschicht 18 mit
Licht zu bestrahlen, dessen Spektrum sowohl eine Absorptionsbande
des grün
emittierenden als auch eine Absorptionsbande des rot emittierenden
Farbstoffes aufweist. Ferner wäre
es bei diesen Pixelbereichen möglich,
die Wellenlänge
des einfallenden Laserstrahls auf eine Wellenlänge einzustellen, die in der
Absorptionsbande des Matrixmaterials liegt und dabei die Intensität des einfallenden
Lichtstrahls so hoch einzustellen, dass das Matrixmaterial zusammen
mit den beiden Farbstoffen vollständig abgetragen wird oder nur
beide Farbstoffe zerstört
werden. Zudem muss in er Ausführung
von 3c das Matrixmaterial nicht unbedingt
vorhanden sein, also die Konverterschicht eine Mischung aus beispielsweise
blau-grün
und grün-rot Konverter 18a und 18b sein.
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Die
vorhergehenden Ausführungsbeispiele bezogen
sich auf die Bearbeitung von Pixelbereichen bzw. lichtemittierenden
Bauelementen, bei denen eine Konverterschicht geeignet manipuliert
wurde, um einen gewünschten
Spektralbereich einzustellen, in dem das lichtemittierenden Bauelement
Licht emittiert. Bei dem nun folgenden Ausführungsbeispiel von 4 wird
davon ausgegangen, dass sich die Pixelbereiche der Anzeige, die
zu einer Farbanzeige strukturiert werden soll, aus einem jeweiligen
weißes Licht
emittierenden Bereich einerseits sowie drei Filterschichten andererseits
zusammensetzen, wobei jede der drei Filterschichten eine von drei
Primärfarben
herausfiltert und die anderen hindurchlässt. 4a und 4b zeigen dann hierzu jeweils zwei Vorgehensweisen,
die ausgehend von einer Anzeige, bei denen alle Pixelbereiche auf
diese Weise vorbereitet sind, eine Farbanzeige erzielt werden kann.
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4a zeigt den Ausgangszustand jedes Pixelbereiches.
In diesem Ausgangszustand sind eine Filterschicht 100,
die einen im roten Spektralbereich absorbierenden (AR) Stoff enthält, eine
Filterschicht 102, die einen im grünen Spektralbereich absorbierenden
(AG) Stoff enthält,
und eine Filterschicht 104, die einen im blauen Spektralbereich
absorbierenden (AB) Stoff enthält,
in dieser Reihenfolge auf dem lichtemittierenden Bereich 40 angeordnet,
wobei dieser Ausgangszustand, in welchem sich zunächst alle
Pixelbereiche befinden, mit 106 angezeigt ist. Bei 4a wird davon ausgegangen, dass es sich
bei allen Filterschichten 100–104 um solche handelt,
bei denen der filternde Farbstoff in ein Matrixmaterial eingebettet
ist. Grundsätzlich
kommen als Filterfarbstoffe beispielsweise solche in Betracht, die
aus einer Lösung
aufgebracht werden, wie z.B. Cl Reactive red 120 als roter
Absorber, Cl Acid Blue 83 als bluer Absorber, Cl Acid yellow 42 als
gelber Absorber, Cl Direct Blue 86 als blauer Absorber
oder eine Mischung aus Cl Acid Yellow 42 und Cl Direct
Blue 86 als grünen
Absorber, oder solche, die in Vakuum aufgedampft werden, wie z.B.
Perylene als roter Absorber, Kupfer-Phthalocyanin als bluer Absorber
oder Oktaphenyl-Phthalocyanine als grüner Absorber.
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Beide
Ausführungsbeispiele,
also von 4a und von 4b,
gehen davon aus, dass der lichtemittierende Bereich (40)
jedes Pixelbereiches weißes
Licht emittiert, also Licht, das sich aus den drei Primärfarben
rot, grün
und blau zusammensetzt.
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In
dem Ausgangszustand 106 emittiert jeder Pixelbereich spektral
breites, weißes
oder weißähnliches
Licht, wie es durch einen Pfeil 108 mit einem W daneben
angezeigt ist, da das weiße
Licht des lichtemittierenden Bereichs 40 durch die Filterschicht 100 im
roten Spektralbereich, durch die Filterschicht 102 im grünen Spektralbereich
und durch die Filterschicht 104 im blauen Spektralbereich
gleichmäßig geschwächt wird,
und somit als weißes
Licht 108 die Filterschichten 100 bis 104 verlässt.
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Durch
einen Laserstrahl werden nun ein Drittel aller Pixelbereiche in
einem Schritt 110 derart behandelt, dass der absorbierende
Stoff in der Filterschicht 104 geblichen wird, indem die
Wellenlänge des
einfallenden Lichtstrahls auf ein Absorptionsband des absorbierenden
Stoffes in der Filterschicht 104 eingestellt wird. In dem
Schritt 110 wird beispielsweise blaues Laserlicht verwendet,
für welches
die Filterschichten 102 und 100 durchlässig bzw.
die in denselben befindlichen Stoffe nicht absorbierend sind. Das
obige bezugnehmend auf Konverterschichten verdeutlichte Prinzip
ist folglich auch bei Filterschichten durch selektive Einstrahlung
in die Absorptionsbanden der Filterfarbstoffe anwendbar, um dieselben
zu entfernen bzw. zu bleichen.
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Der
sich nach dem Schritt 110 ergebende Zustand ist mit 112 dargestellt.
Der Zustand 112 unterscheidet sich vom Ausgangszustand 106 lediglich dadurch,
dass der absorbierende Stoff in der Filterschicht 104 durch
das Bleichen 110 seine Filtereigenschaften verloren hat.
Das von dem lichtemittierenden Bereich 40 emittierte Licht,
wird folglich nur durch die Filterschichten 100 und 102 im
grünen
und roten Wellenlängenbereich
gefiltert, und verlässt
deshalb den Pixelbereich als blaues Licht, wie es durch einen Pfeil 114 und
einem dazugehörigen
großen
B angezeigt ist. Auf entsprechende Weise wird in einem Schritt 116 ein
weiteres Drittel aller Pixelbereiche mit Laserlicht einer Wellenlänge bestrahlt,
die in dem Absorptionsband des absorbierenden Stoffes in der Filterschicht 100 liegt,
für welche
die Filterschichten 102 und 104 aber durchlässig sind.
Der sich ergebende Zustand ist mit 118 angezeigt. Pixelbereiche,
die sich im Zustand 118 befinden, emittieren, wie es mit
einem Pfeil 120 und einem großen R angezeigt ist, rotes
Licht, dass in dem durch den lichtemittierenden Bereich 40 emittierten
weißen
Licht lediglich der rote Anteil nicht mehr herausgefiltert wird,
da ja der rot absorbierende Stoff in der Filterschicht 100 durch
Lichteinwirkung zerstört
worden ist. Dementsprechend wird in einem Schritt 122 an
den übrigen
Pixelbereichen durch Lichteinstrahlung dafür gesorgt, dass der absorbierende
Stoff in der Filterschicht 102 zerstört wird, indem die Wellenlänge des
einfallenden Lichtstrahls auf ein Absorptionsband dieses Stoffs
eingestellt wird. Dies geschieht beispielsweise durch Einstellen
der Wellenlänge
auf den grünen
Spektralbereich. Der sich ergebende Zustand ist mit 124 angezeigt,
wobei, wie es mit einem Pfeil 126 und einem G angezeigt
ist, Pixelbereiche in diesem Zustand grünes Licht emittieren. Nach
den Schritten 110, 116 und 122 emittieren
folglich ein Drittel aller Pixelbereiche blaues Licht, ein weiteres
Drittel rotes Licht und ein wiederum weiteres Drittel grünes Licht.
Jeweils drei benachbarte Pixelbereiche der Zustände 112, 118 und 124 können zu
einem Superpixel zusammengefasst werden, und durch Steuerung der
Intensität
der lichtemittierenden Bereiche 40 dieser Pixelbereiche kann
im Auge des Betrachters jedweder Farbeindruck erzeugt werden.
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Die
Vorgehensweise nach 4b unterscheidet
sich von derjenigen von 4a dadurch, dass
anstatt beim Schritt 110 für ein Drittel aller Pixelbereiche
den absorbierenden Stoff der obersten Filterschicht 104 lediglich
derart zu zerstören,
dass derselbe seine absorbierende Eigenschaft verliert, gleich die
gesamte Schicht abzutragen, wobei hierbei abweichend von 4a davon ausgegangen wird, dass es sich
bei der obersten Filterschicht 104 um eine rein aus dem
absorbierenden Stoff bestehende Schicht handelt. Für diejenigen
Pixelbereiche, die also blau emittieren sollen, wird also gemäß der Vorgehensweisen
von 4b in einem Schritt 130 die oberste
Filterschicht 104 durch Bestrahlung mit einem Laserstrahl
abgetragen, indem die Wellenlänge des
Laserstrahls auf eine Wellenlänge
eingestellt wird, die im Absorptionsband des absorbierenden Stoffs
in der Filterschicht 104 liegt. Der sich ergebende Zustand
für die
betroffenen Pixelbereiche nach dem Schritt 130 ist mit 132 angezeigt.
Wie es zu sehen ist, fehlt im Vergleich zu dem Ausgangszustand 106 die
obere Filterschicht 104, was heißt diese Pixelbereiche, wie
es mit einem Pfeil 134 und einem B angezeigt ist, blaues
Licht emittieren, da blau nicht mehr gefiltert wird. Für die übrigen Pixelbereiche
wird wie Bezug nehmend auf 4a beschrieben
gemäß den Schritten 116 und 122 vorgegangen.
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Die
Anordnung der Absorberschichten 100, 102, 104 in 4a, b kann auch eine beliebige andere
als in 4a, b dargestellte sein.
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Bezugnehmend
auf 3a–c und 4a, 4b wird noch darauf hingewiesen, dass ein
Bleichvorgang auch bei Schichten denkbar wäre bei dem sich der Filter-
oder Konverterfarbstoff nicht in Form einer Festkörperlösung in
einem Matrixmaterial befindet, sondern ferner auch in dem Fall,
dass die Umwandlungsschicht aus dem reinen Farbstoff besteht. Umgekehrt
wäre es
ferner bei geeigneter Wahl des Matrixmaterials denkbar, auch das
Abtragen in dem fall zu bewirken, dass sich der Farbstoff in einem
Matrixmaterial befindet.
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Anhand
der 1–4 und
insbesondere der 3 und 4 wurden
folglich Strukturierungstechniken vorgestellt, bei denen eine Strukturierung der
lichtemittierenden Bereiche der Pixelbereiche einer Anzeige, wie
in dem vorliegenden Fall der organischen Leuchtdioden, selbst vermieden
werden kann, und bei denen die Strukturierung der notwendigen Konverter- bzw. Filterschichten
sehr einfach und ohne aufwendige Strukturierungsverfahren, wie z.B. Photolithographie,
realisiert werden kann. Die Vorgehensweise nach 3a–c und 4a, 4b ermöglichten
aus einem Einfarbdisplay ein Vollfarbdisplay herzustellen, bei denen
in den Pixelbereichen blaue Emitter mit Konverterschichten bzw.
weiße
Emitter mit Filterschichten kombiniert sind.
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Obwohl
im vorhergehenden insbesondere Bezug nehmend auf 1 die
Ausführungsbeispiele lediglich
in Bezug auf eine Passiv-Matrix-Anordnung beschrieben wurden, bei
denen die individuelle Ansteuerung der einzelnen lichtemittierende
Bauelemente durch in Spalten und Zeilen verlaufende Leiterbahnen
erfolgte, ist die vorliegende Erfindung ferner auch auf Displays
mit Aktiv-Matrix-Anordnung übertragbar,
bei der die einzelnen lichtemittierenden Bauelemente bzw. Leuchtdioden
durch eine aktive elektronische Schaltung individuell ansteuerbar
gemacht werden.
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Die
vorhergehenden Ausführungsbeispiele bezogen
sich darauf, auf eine arraymäßige Anordnung
von lichtemittierenden Bereichen ganzflächig eine Konverter- bzw. Absorberschicht
aufzubringen, und die einzelnen Farben der Pixelbereiche dadurch zu
realisieren, dass lokal durch eine Lichtquelle der Konverter- oder
Filterstoff abgetragen oder zerstört wurde bzw. die Konverter-
bzw. Absorberelemente verändert
wurden. Anstatt eines Lasers wäre
auch jegliche andere geeignete Lichtquelle verwendbar. Alternativ
könnte
jedoch auch auf andere Weise auf die Konverter- bzw. Absorberelemente
eingewirkt werden, wie z.B. durch lokale Wärmebehandlung, Röntgeneinstrahlung,
Ionenbestrahlung, Ionenbeschuß,
Elektronenstrahlung oder dergleichen.
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Ferner
wird darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung ferner bei
Substratemittern angewendet werden könnte, bei denen das Substrat transparent
ist, und die Konverter- bzw.
Filterschichten zwischen Substrat und dem lichtemittierenden Bereich
angeordnet sind. Die Strukturierungssequenzen nach 3a–3c bzw. 4a, 4b würden
dann durchgeführt
werden, bevor die lichtemittierenden Bereiche der Pixelbereiche
sowie die zugehörigen Ansteuerelektrodenstrukturen
aufgebracht würden, oder
sie könnten
auch durch das transparente Substrat hindurch ausgeführt werden.
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Ferner
wird darauf hingewiesen, dass es vorteilhaft sein könnte, zwischen
lichtemittierenden Bereich und Konverter- bzw. Filterschicht(en) Schutzschichten
vorzusehen bzw. aufzubringen, die eine Beschädigung der lichtemittierenden
Be reiche bei der Strukturierung bzw. der Einstrahlung mit Licht verhindern.
Eine solche Schutzschicht könnte
beispielsweise ein dielektrischer Spiegel sein, der im Falle der
Verwendung von Konverterschichten, die die Lichtumwandlung durch
Konvertierung durch Fluoreszenz durchführen, nur das Licht des lichtemittierenden
Bereiches, in dem Fall von 1 nur blaues Licht,
durchlassen und das Licht, das von den Konverterschichten bzw. der
Konverterschicht emittiert wird, in dem Fall von 1 rotes
und grünes
Licht, abblockt bzw. reflektiert. Eine zur reflektierenden wirkung
zusätzlich
oder alternativ absorbierende Wirkung der Schutzschicht, durch welche
Schäden
an dem lichtemittierenden Bereich verhindert werden, wäre freilich
ebenfalls denkbar.
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Folglich
können
auf die oben beschriebene Weise Displays auf der Basis organischer
Leuchtdioden erhalten werden, bei denen die verschiedenen Farben
von Bildelementen durch Konvertierung der Emission der organischen
Leuchtdioden bzw. durch Absorption aus einer breiten Emission organischer Leuchtdioden
erzeugt wird, und bei dem diese Konversions- bzw. Absorptionsschichten lokal durch Lichteinwirkung
strukturiert werden, nämlich
durch Abtrag mit Lichtquellen (z.B. 3a)
oder durch lichtinduziertes Ausbleichen (z.B. 3b).
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In
Bezug auf die in der vorhergehenden Beschreibung genannten konkreten
Farbangaben, wie z.B. Blau, Rot und Grün, wird darauf hingewiesen, dass
die obigen Ausführungsbeispiele
freilich variiert werden können,
so dass beispielsweise der lichtemittierende Bereich ultraviolettes
Licht anstatt blaues Licht emittiert oder dergleichen. Auch in Bezug
auf den genauen Aufbau der Filter- bzw. Konverterschichten sind
viele Variationen denkbar, wie sie auch bereits in der vorhergehenden
Beschreibung angedeutet wurden. So sind beispielsweise Konverter-
bzw. Absorptionsschichten aus Farbstoffen in einer polymeren Matrix
ebenso denkbar, wie Konverter- bzw. Absorptionsschichten aus Farbstoffen
in einer anorganischen Matrix, wie es auch im vorhergehenden beschrieben
wurde. Ferner können
die Farbstoffe der Konverterschichten anorganische Materialien sein,
die Licht des lichtemittierenden Bereiches absorbieren und bei einer
anderen Wellenlänge
emittieren, oder reine organische Materialien, wie es ebenfalls
im vorhergehenden beschrieben wurde. Ferner wird darauf hingewiesen,
dass Konverter- und Filterschichten miteinander kombiniert werden
können,
um bei übereinanderliegender
Anordnung durch Lichteinstrahlung dieselben selektiv zu entfernen bzw.
die Farb- bzw. Absorberstoffe in denselben zu zerstören.
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Die
vorhergehenden Ausführungsbeispiele bezogen
sich zumeist auf Monitore als spezielle Form von Anzeigen, also
Displays, die beispielsweise an einem Computer angeschlossen sind,
und aus Pixeln unterschiedlicher Primärfarben als Farben mischen.
Die vorliegende Erfindung ist aber auch auf anderen Anwendungen
vorteilhaft einsetzbar, nämlich
beispielsweise als Werbung auf Papier aufgebrachten OLED-Bildanzeigen, die
lediglich immer ein und dasselbe Bild entweder anzeigen oder nicht
anzeigen.