DE10334921A1

DE10334921A1 - Disyplay aus organischen Leuchtdioden und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE10334921A1
Application number: DE10334921A
Authority: DE
Original assignee: Technische Universitaet Dresden
Current assignee: Technische Universitaet Dresden
Priority date: 2003-07-24
Filing date: 2003-07-24
Publication date: 2005-02-17
Also published as: TW200518626A; WO2005015656A1; TWI248324B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Display, insbesondere Vollfarb-Display, bestehend aus organischen Leuchtdioden, mit aufgebrachten Konverter- und/oder Absorberschichten zur Emission von verschiedenen Farben, dadurch gekennzeichnet, dass eine Konverter- und/oder Absorberschicht (11) aus einer Umwandlungsschicht (7; 10) lokal abgeschieden ist, wobei sich bei der Abscheidung die Umwandlungsschicht (7; 10) in der Nähe der organischen Leuchtdioden befindet, und die lokale Begrenzung durch eine lokale Erhitzung der Umwandlungsschicht (7; 10) erreicht wird. DOLLAR A Ein Verfahren zur Herstellung ist beschrieben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Display aus organischen Leuchtdioden nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5.

Organische Leuchtdioden (Organic Light Emitting Diodes, OLED) bilden die Grundlage einer neuen Klassen von Flachdisplays. Sie bieten gegenüber bekannten Flachdisplay-Konzepten Vorteile, wie großer Blickwinkel, das Wegfallen der Hinterleuchtung, und die Möglichkeit, Displays mit sehr geringem Leistungsverbrauch zu verwirklichen. Um ein Vollfarb-Display zu realisieren, müssen die einzelnen Bildelemente (Pixel) des Displays in Bereiche eingeteilt werden, die Licht verschiedener Farbe emittieren.

Dies ist zum einen dadurch möglich, dass in jedem Bildelement eine Unterteilung in sog. Subpixel mit jeweils einer eigenen Emissionsfarbe stattfindet. Dadurch werden dann die einzelnen Farben des Displays (z. B. rot, grün und blau) von räumlich separierten organischen Leuchtdioden mit verschiedenen Emissionsfarben erzeugt. Der Nachteil dieser Anordnung besteht jedoch darin, dass entweder die organischen Schichten, aus denen die Leuchtdioden bestehen, lokal aufgebracht werden müssen, oder dass Sie nach dem Ausbringen strukturiert werden müssen. Die erste Methode kann z.B. bei polymeren OLED durch Drucktechniken realisiert werden, was jedoch z.B. den Nachteil hat, dass die polymeren Systeme an die Druckverfahren angepasst werden müssen und dadurch oft an Effizienz verlieren. Alternativ kann dieser Ansatz realisiert werden, indem die Leuchtdiode als Bauelement so ausgelegt wird, dass die Schichten, die die einzelnen Farben emittieren, übereinander gestapelt werden. Der Nachteil dieser Anordnung besteht darin, dass die einzelnen übereinander aufgebrachten OLEDs transparent sein müssen und die Kontaktschichten durch Maskierungen strukturiert werden müssen.

Bei aufgedampften Leuchtdioden aus sogenannten kleinen Molekülen ist die häufigste verwendete Methode das Aufdampfen durch Schattenmasken. Dies hat den Nachteil, dass die Masken häufig gereinigt werden müssen und sich durch thermische Effekte verziehen können.

Die zweite Möglichkeit, die verschiedenen Farben zu realisieren, besteht darin, dass die organischen Leuchtdioden des Displays nur in einer Farbe oder weiß emittieren und die Farbe durch entsprechende Elemente umgewandelt wird (C.W.Tang et al., US 5249870 ; A.P. Ghosh et al., US 9921936 , Yeh Yung-Hui et al., US6515428; M. Eida et al., EP0809420). Mit dieser Anord nung wird auch ein erhebliches Problem bei der Realisierung von Farbdisplays auf der Basis organischer Leuchtdioden gelöst: Organische Leuchtdioden altern während des Betriebs und verlieren für eine gegebene Stromdichte an Helligkeit. Diese Alterung unterscheidet sich bei den einzelnen Farben (sogenannte differenzielle Alterung), so dass durch die Alterung die Farben des Displays zunehmend verfälscht werden, falls nicht eine Nachregelung durchgeführt werden kann.

Bei der Umwandlung gibt es wiederum zwei verschiedene Prinzipien: Zum einen können die verschiedenen Farben für ein Vollfarb-Display realisiert werden, indem die organische Leuchtdiode weißes Licht erzeugt und anschließend durch Filter die entsprechenden Displayfarben ausgefiltert werden. Diese Anordnung hat den Nachteil, dass beim Filtern jeweils die nicht benötigten anderen Farben verloren gehen und dadurch die Effizienz des Displays stark reduziert wird.

Vorteilhafter ist die zweite mögliche Lösung, bei der die organische Leuchtdiode nur eine Farbe emittiert, die durch Fluoreszenz- oder Phosphoreszenz-Konverter in andere Farben umgewandelt wird. In der Regel wird dies realisiert, indem die Leuchtdiode blaues Licht emittiert und durch Konversion z. B. grünes und rotes Licht erzeugt wird.

Bei den Lösungen mit Umwandlung durch Konversion bzw. Filterung müssen diese umwandelnden Elemente wiederum strukturiert werden. Dies kann beispielsweise durch lithographische Techniken geschehen, die jedoch aufwändig sind und unter Umständen mit den Materialien, die konvertieren bzw. absorbieren, nicht verträglich sind.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Display sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben, bei dem zur Erzeugung unterschiedlicher Emissionsfarben Konverter- und/oder Absorberschichten vorgesehen sind, die ohne die Zuhilfenahme von lithographischen Techniken aufgebracht werden können.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Display mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren zur Herstellung des Displays mit den im Anspruch 5 genannten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Varfanten des Verfahrens sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Das Display, insbesondere ein Vollfarb-Display, besteht aus organischen Leuchtdioden, auf denen Konverter- und/oder Absorberschichten zur Emission von verschiedenen Farben aufgebracht sind. Das erfindungsgemäße Display ist erhältlich durch lokale Abscheidung einer Konverter- und/oder Absorberschicht aus einer Umwandlungsschicht, die sich bei der Abscheidung in der Nähe der organischen Leuchtdioden befindet, wobei die lokale Begrenzung durch eine lokale Erhitzung der Umwandlungsschicht erreicht wird.

Gemäß dem Verfahren wird die Konverter- und/oder Absorberschicht vorteilhaft von einem zweiten Substrat, das in die Nähe des Substrates mit den organischen Leuchtdioden gebracht wird, abgeschieden. Die Abscheidung geschieht durch lokale Erhitzung, beispielsweise durch einen Laser. Ein solches Verfahren (sogenannte Closed-Space Sublimation) ist für die Abscheidung der organischen Leuchtdiode selbst bereits vorgeschlagen wurden (Littmann et al. US 5.688.551 ). Dies hat jedoch dort erhebliche Nachteile, da der meist relative komplexe Schichtaufbau der organischen Leuchtdiode durch die Sublimation nur eingeschränkt realisiert werden kann.

Erfindungsgemäß erfolgt die Sublimation von einer Umwandlungsschicht zur strukturierten Abscheidung der Konverter und/oder Absorberschicht mittels einer lokalen Erwärmung der Umwandlungsschicht. Dies kann durch einen Laser oder eine andere geeignete Lichtquelle erfolgen. Alternativ ist auch die Beheizung mit z. B. einer elektrisch betriebenen Quelle möglich.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen noch näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine Darstellung zur Veranschaulichung eines ersten Verfahrensschrittes
2 eine Darstellung zur Veranschaulichung eines zweiten Verfahrensschrittes
In der 1 ist ein erster Verfahrensschritt veranschaulicht. Auf einem transparenten oder opaken Substrat 1 ist eine Elektrode 2 aufgebracht, die je nach Schichtenfolge der organischen Leuchtdiode (OLED) Anode oder Kathode sein kann. Diese Elektrode kann durch eine passive oder aktive elektrische Matrix angesteuert werden. Darauf folgen die organischen Schichten der OLED 3, die aus einer Lösung (z.B. für Polymere) bzw. durch Aufdampfen (z.B. für kleine Moleküle) aufgebracht werden können. Anschließend ist eine zweite, semitransparente Elektrode 4 aufgebracht, die wiederum Anode oder Kathode sein kann. Auf diese Elektrode kann ggf. eine Schutzschicht 5 folgen. Darauf werden die Umwandlungsschichten aufgebracht, indem ein zweites Substrat 6 mit einer darauf befindlichen Umwandlungsschicht 7 in die Nähe gebracht wird. Der Abstand kann durch geeignete Abstandshalter 8 realisiert werden.
Das zweite Substrat 6 wird nun lokal beheizt, wobei dies in diesem Ausführungsbeispiel durch Laserlicht 9 geschieht. In diesem Fall absorbiert die Umwandlungsschicht 7 selbst das Laserlicht, alternativ kann dies aber auch durch eine geeignete Zwischenschicht zwischen Substrat 6 und Umwandlungsschicht 7 erfolgen.
Die damit abgeschiedene Konverterschicht 11 ist in 2 dargestellt. Weiterhin ist in 2 auf einem transparenten oder opaken Substrat 1 eine Elektrode 2 aufgebracht. Darauf folgen die organischen Schichten der OLED 3. Anschließend ist eine zweite, semitransparente Elektrode 4 aufgebracht. Auf diese Elektrode folgt eine Schutzschicht 5. In der Nähe der Schutzschicht 5 befindet sich nun eine zweite Umwandlungsschicht 10, die mit einem zweiten Substrat 6 zugeführt wird. Der Abstand ist wiederum durch einen Abstandshalter 8 realisiert.
Die verschiedenen Farben des Displays werden nun realisiert, in dem gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Teilfläche des Bildelementes (Pixels) unverändert bleibt und blau emittier. Eine Teilfläche weist eine Konverterschicht 11 auf, die aus der Umwandlungsschicht 7 sublimiert wurde. Eine weitere Teilfläche wird aus der Umwandlungsschicht 10 gemäß 2 abgeschieden. In diesem Ausführungsbeispiel emittiert die OLED (1,2,3,4,5 zusammen) blaues Licht. Die Konverterschicht 11 absorbiert dieses blaue Licht und emittiert grünes Licht. Die Konverterschicht, welche aus der Umwandlungsschicht 10 hergestellt wurde, absorbiert blaues Licht und emittier dann rotes Licht. Die Teilfläche emittieren somit blau (B), grün (G) 11 und rot (R).
Eine alternative Auführung basiert darauf, dass die OLED (1,2,3,4,5 zusammen) weißes Licht emittiert, und dass drei verschiedene Konverterschichten aus drei verschiedenen Umwandlungsschichten nebeneinander hergestellt werden, die jeweils grün-blau absorbieren (für das rote Pixel), grün-rot absorbieren (für das blaue Pixel) und rot-blau absorbieren (für das grüne Pixel), aber kein eigenes Licht emittieren. Damit entsteht dann auch die RGB-Anordnung eines Vollfarbdisplays.

Claims

Display, insbesondere Vollfarb-Display, bestehend aus organischen Leuchtdioden, mit aufgebrachten Konverter- und/oder Absorberschichten zur Emission von verschiedenen Farben, erhältlich durch lokale Abscheidung einer Konverter- und/oder Absorberschicht aus einer Umwandlungsschicht (7;10), wobei sich bei der Abscheidung die Umwandlungsschicht (7;10) in der Nähe der organischen Leuchtdioden befindet, und die lokale Begrenzung durch eine lokale Erhitzung der Umwandlungsschicht (7;10) erreicht wird.
Display nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Umwandlungsschicht bei der Abscheidung auf einem zweiten Substrat (6) befindet.
Display nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Konverter- und/oder Absorberschicht ausgelegt ist, um das von den Leuchtdioden emittierte Licht zu absorbieren und mit einem verschobenen Spektrum wieder zu emittieren.
Display nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Konverter- und/oder Absorberschicht als absorbierende Schicht ausgelegt ist, um die aus dem breiten Emissionsspektrum der Leuchtdioden einzelne Frequenzbanden zu selektieren.
Verfahren zum Abscheiden von Konverter- und/oder Absorberschichten auf organischen Leuchtdioden, zur Emission von verschiedenen Farben in einer displayartigen Ausbildung, insbesondere bei einem Vollfarb-Display, dadurch gekennzeichnet, dass – zum Abscheiden einer Konverter- und/oder Absorberschicht eine Umwandlungsschicht (7;10) in die Nähe der organischen Leuchtdiode gebracht wird, – die Umwandlungsschicht lokal erhitzt wird, so dass sich das erhitzte Material der Umwandlungsschicht (7;10) als Konverter- und/oder Absorberschicht auf der oberen Schicht der organischen Leuchtdiode abscheidet.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung von Bildelementen die Licht verschiedener Farbe emittieren nebeneinander Konverter- und/oder Absorberschichten aus verschiedenen Umwandlungsschichten (7;10) abgeschieden werden.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwandlungsschicht (7; 10) durch lokale Erhitzung mit einem Laser oder einer anderen geeigneten Lichtquelle sublimiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwandlungsschicht (7;10) mit einem Substrat (6) den Leuchtdioden zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwandlungsschicht (7;10) durch eine elektrische betriebene lokale Heizquelle auf dem Substrat (6) sublimiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Umwandlungsschicht (7; 10) und dem Substrat (6) eine zweite absorbierende Schicht durch einen Laser oder eine andere geeignete Lichtquelle erzeugt wird.