DE112006001307T5

DE112006001307T5 - Elektrolumineszierende Vorrichtung

Info

Publication number: DE112006001307T5
Application number: DE112006001307T
Authority: DE
Inventors: Matthew Impington Roberts; Martin St. Ives Richardson; Nalinkumar Impington Patel; Russell Lees
Original assignee: Cambridge Display Technology Ltd
Current assignee: Cambridge Display Technology Ltd
Priority date: 2005-05-25
Filing date: 2006-05-24
Publication date: 2008-04-17
Also published as: WO2006125988A1; US20120126688A1; CN101218693B; GB0722544D0; JP2008542986A; GB2440481A; GB0902008D0; CN101218693A; GB2440481B; GB2455916A; GB0510721D0; KR20080024483A; GB0722258D0; JP4808772B2

Abstract

Organische elektrolumineszierende Vorrichtung mit einem Substrat, einer ersten Elektrode auf dem Substrat zur Injektion einer Ladung einer ersten Polarität, einer zweiten Elektrode über der ersten Elektrode zur Injektion einer Ladung einer zweiten, der ersten Polarität entgegen gesetzten Polarität, einer organischen Lichtemissionsschicht zwischen der ersten und der zweiten Elektrode und einem Verkapselungsmaterial über der zweiten Elektrode, wobei die zweite Elektrode und das Verkapselungsmaterial für das von der Lichtemissionsschicht emittierte Licht durchlässig sind, ein Hohlraum zwischen dem Verkapselungsmaterial und der zweiten Elektrode vorgesehen ist und sich auf mindestens einer Seite des Verkapselungsmaterials eine Antireflexschicht zur Reduktion der Reflexion des von der Lichtemissionsschicht emittierten Lichts zur Verbesserung des Auskoppelns von Licht aus der Vorrichtung befindet, wobei die Antireflexschicht für das von der Lichtemissionsschicht emittierte Licht durchlässig ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine organische elektrolumineszierende Vorrichtung mit einer Antireflexschicht.
Hintergrund der Erfindung
Organische elektrolumineszierende Vorrichtungen sind z.B. aus der PCT/WO/13148 und der US-4539507 bekannt. Solche Vorrichtungen umfassen im Allgemeinen ein Substrat 2, eine erste Elektrode 4 auf dem Substrat 2 zur Injektion einer Ladung einer ersten Polarität, eine zweite Elektrode 6 auf der ersten Elektrode 4 zur Injektion einer Ladung einer zweiten, der ersten Polarität entgegen gesetzten Polarität, eine organische Lichtemissionsschicht 8 zwischen der ersten und der zweiten Elektrode und ein Verkapselungsmaterial 10 auf der zweien Elektrode 6. In einer in 1 dargestellten Anordnung sind das Substrat 2 und die erste Elektrode 4 lichtdurchlässig, damit das von der organischen Lichtemissionsschicht 8 emittierte Licht hindurchtreten kann. Eine solche Anordnung ist als nach unten emittierende Vorrichtung bekannt. In einer anderen, in 2 dargestellten Anordnung sind die zweite Elektrode 6 und das Verkapselungsmaterial 10 lichtdurchlässig, damit das von der organischen Lichtemissionsschicht 8 emittierte Licht hindurchtreten kann. Eine solche Anordnung ist als nach oben emittierende Vorrichtung bekannt. Bei nach unten emittierenden Vorrichtungen kann das Verkapselungsmaterial lichtundurchlässig sein. Ein Beispiel für ein Verkapselungsmaterial ist eine Metallhülle. Bei nach oben emittierenden Vorrichtungen muss das Verkapselungsmaterial lichtdurchlässig sein. Beispiele für lichtdurchlässige Verkapselungsmaterialien sind auf einer Oberfläche der oberen Elektrode abgeschiedene Dünnfilm-Verkapselungsmaterialien und Glashüllenverkapselungen, bei denen sich eine Glasschicht auf der organischen Lichtemissionsvorrichtung befindet.
Variationen der zuvor beschriebenen Struktur sind bekannt. Die erste Elektrode kann die Anode sein, die zweite Elektrode die Kathode. Alternativ kann die erste Elektrode die Kathode und die zweite Elektrode die Anode sein. Zwischen den Elektroden und der organischen Lichtemissionsschicht können weitere Schichten zur Unterstützung der Ladungsinjektion und des Ladungstransports vorgesehen sein. Das organische Material in der Lichtemissionsschicht kann ein kleines Molekül, ein Dendrimer oder ein Polymer sein und phosphoreszierende und/oder fluoreszierende Einheiten umfassen. Die Lichtemissionsschicht kann ein Gemisch aus Materialien wie Lichtemissionseinheiten, Elektronentransporteinheiten und/oder Lochtransporteinheiten umfassen. Diese können in einem einzelnen Molekül oder auf separaten Molekülen vorliegen.
Durch Bereitstellung einer Gruppe von Vorrichtungen des zuvor beschriebenen Typs kann ein Display mit einer Vielzahl emittierender Pixel hergestellt werden. Die Pixel können zur Bildung eines monochromen Displays vom selben Typ sein oder zur Bildung eines mehrfarbigen Displays verschiedene Farben aufweisen.
Ein Problem bei vielen elektrolumineszierenden Vorrichtungen ist, dass ein Großteil des von dem organischen, Licht emittierenden Material in der organischen Lichtemissionsschicht emittierten Lichts nicht aus der Vorrichtung austritt. Das Licht kann in der Vorrichtung durch Streuung, interne Reflexion, Wellenleitung, Absorption und dergleichen verloren gehen. Dies führt zu einem verminderten Wirkungsgrad der Vorrichtung. Weiterhin können diese optischen Effekte zu einer geringen Bildintensität, einem geringen Bildkontrast, Geistbildern und dergleichen führen, was in einer schlechten Bildqualität resultiert.
Eine Möglichkeit zur Erhöhung der aus der Vorrichtung austretenden Lichtmenge ist die Bereitstellung einer Antireflexschicht in der Vorrichtungsstruktur. Die WO 2004/044999 offenbart eine nach unten emittierende Vorrichtung mit einer Antireflexschicht aus einem organischen Polymermaterial mit Mesoporen zwischen dem Substrat und der unteren Elektrode. Die in der WO 2004/044999 offenbarte Antireflexschicht dient der Erhöhung der aus einer nach unten emittierenden Vorrichtung austretenden Lichtmenge durch Entkoppeln des von der Lichtemissionsschicht in das lichtdurchlässige Substrat emittierten Lichts. Die Anmelder haben jedoch festgestellt, dass ein Problem beim Einbau einer oder mehrerer zusätzlicher Materialschichten nahe der Lichtemissionsschicht ist, dass die Emissionseigenschaften der Lichtemissionsschicht infolge optischer Nahfeldeffekte wie Quenching und Hohlraumeffekte verändert werden.
Die US 2004/0051950 offenbart die Verwendung eines Antireflexfilms auf einer Oberfläche eines Monitors mit einer organischen elektrolumineszierenden Vorrichtung zur Verhinderung der Reflexion des Umgebungslichts. Solche Antireflexfilme umfassen typischerweise einen zirkularen Polarisator zur Absorption von Umgebungslicht, das von der Vorrichtungsstruktur weg reflektiert wird. Zirkulare Polarisatoren absorbieren außerdem einen Teil des von der Lichtemissionsschicht der Vorrichtung emittierten Lichts. Weiterhin liegen weitere Grenzflächen vor, da zirkulare Polarisatoren einen linearen Polarisator und eine ¼-Wellenplatte umfassen, was zu einer Erhöhung der internen Reflexion des von der Lichtemissionsschicht emittierten Lichts führt. Zirkulare Polarisatoren sind also nicht im dem Sinne, wie der Begriff in der vorliegenden Spezifikation verwendet wird, „Antireflexschichten", da sie die Reflexion an der Oberfläche, auf die sie aufgetragen sind, nicht reduzieren. Zirkulare Polarisationsfilme verhindern vielmehr eine Reflexion des Umgebungslichts von anderen Oberflächen der Vorrichtung, indem sie dieses reflektierte Licht absorbieren. Solche Schichten verbessern das Auskoppeln von Licht aus der Vorrichtung nicht.
Die US 2004/004518 offenbart ein nach unten emittierendes organisches elektrolumineszierendes Element, bei dem auf dem Glassubstrat der Vorrichtung mit Ausnahme der Bereiche, in denen die Emissionsschicht ausgebildet ist, eine Antireflexschicht zur Verhinderung der Reflexion des Umgebungslichts durch die obere Elektrodenschicht ausgebildet ist. Da diese Schicht die Reflexion von Licht durch die zweite Elektrodenschicht verhindert, strahlt nur das Licht aus der Emissionsschicht nach außen durch das Glassubstrat der Vorrichtung, was den Kontrast der organischen EL-Display-Vorrichtung verbessert. Die Antireflexschicht umfasst eine schwarze Matrix zur Verhinderung der Lichttransmission. Diese Schicht verbessert das Auskoppeln von Licht aus der Vorrichtung nicht.
Daher dienen die in der US 2004/004518 und der US 2004/0051950 offenbarten Antireflexfilme dazu, die Reflexion von Umgebungslicht zu verhindern und so den Kontrast des Displays zu erhöhen. Sie verbessern das Auskoppeln des von der Lichtemissionsschicht emittierten Lichts nicht. Im Gegensatz dazu dient die in der WO 2004/044999 offenbarte Antireflexschicht dazu, die aus einer nach unten emittierenden Vorrichtung austretende Lichtmenge durch Entkoppeln des von der Lichtemissionsschicht in das lichtdurchlässige Substrat emittierten Lichts zu erhöhen.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine organische elektrolumineszierende Vorrichtung mit einer erhöhten optischen Leistung bereitzustellen, die die Probleme infolge optischer Nahfeldeffekte vermeidet.
Erfindungsgemäß wird eine organische elektrolumineszierende Vorrichtung mit einem Substrat, einer ersten Elektrode über dem Substrat zur Injektion einer Ladung einer ersten Polarität, einer zweiten Elektrode über der ersten Elektrode zur Injektion einer Ladung einer zweiten, der ersten Polarität entgegen gesetzten Polarität, einer organischen Lichtemissionsschicht zwischen der ersten und der zweiten Elektrode und einem Verkapselungsmaterial über der zweien Elektrode bereitgestellt, wobei die zweite Elektrode und das Verkapselungsmaterial für das von der Lichtemissionsschicht emittierte Licht durchlässig sind, ein Hohlraum zwischen dem Verkapselungsmaterial und der zweiten Elektrode vorgesehen ist und sich auf mindestens einer Seite des Verkapselungsmaterials eine Antireflexschicht zur Reduktion der Reflexion des von der Lichtemissionsschicht emittierten Lichts zur Verbesserung des Auskoppelns von Licht aus der Vorrichtung befindet, wobei die Antireflexschicht für das von der Lichtemissionsschicht emittierte Licht durchlässig ist.
Eine solche Anordnung stellt eine nach oben emittierende Vorrichtung bereit, bei der das von der Lichtemissionsschicht emittierte Licht aus der Vorrichtung durch die lichtdurchlässige zweite Elektrode, den Hohlraum und das lichtdurchlässige Verkapselungsmaterial austritt. Die Antireflexschicht reduziert die Reflexion an den Grenzflächen des Verkapselungsmaterials. Weiterhin werden die Emissionseigenschaften der Vorrichtung infolge optischer Nahfeldeffekte durch die Bereitstellung der Antireflexschicht aufgrund der Trennung der Antireflexschicht von der emittierenden Struktur mittels des Hohlraums nicht beeinträchtigt. Das heißt, die Antireflexschicht ist in einem ausreichenden Abstand von der Lichtemissionsschicht vorgesehen, so dass optische Nahfeldeffekte vermieden werden.
Vorzugsweise ist die Antireflexschicht an der Grenzfläche zwischen dem Hohlraum und dem Verkapselungsmaterial vorgesehen.
Die Bereitstellung einer Antireflexschicht an der Grenzfläche zwischen dem Hohlraum und dem Verkapselungsmaterial verhindert, dass das von der Lichtemissionsschicht emittierte Licht an dieser Grenzfläche intern reflektiert wird.
Vorzugsweise befindet sich eine weitere Antireflexschicht an der Außenfläche des Verkapselungsmaterials auf einer dem Hohlraum entgegen gesetzten Seite. Die Bereitstellung dieser Antireflexschicht verhindert die Reflexion an der Grenzfläche zwischen dem Verkapselungsmaterial und der die Vorrichtung umgebenden Luft.
Vorzugsweise weist der Hohlraum eine Dicke von 10 μm oder mehr auf. Die Bereitstellung eines solchen Hohlraums hat zwei Funktionen: (1) sie stellt sicher, dass die Antireflexschicht von der emittierenden Struktur ausreichend beabstandet ist, so dass Nahfeldeffekte vermieden werden, und (2) sie erlaubt die Variation der Position der Verkapselungsmaterialschicht während der Herstellung, um zu verhindern, dass das Verkapselungsmaterial an die Lichtemissionsstruktur stößt, was zu deren Beschädigung führt. Zu einer Variation der Position des Verkapselungsmaterials kommt es aufgrund von Fehlern beim Ätzen der Hohlräume in einer Verkapselungsmaterialschicht sowie aufgrund der unterschiedlichen Dicke der Umfangsdichtung. Typischerweise weisen Klebedichtungen eine Dicketoleranz von etwa 10 μm ± 5 μm auf. Die Fehler beim Ätzen der Hohlräume in dem Verkapselungsmaterial liegen in der Größenordnung von einigen Mikrometern.
Zur Verbesserung des Lichtaustritts aus einer Vorrichtung sollte die Extinktion der Antireflexschicht niedrig sein, da die Reduktion des Lichtverlusts an der Grenzfläche infolge von Brechung/Reflexion ansonsten durch Absorption mehr als ausgeglichen wird. Ein beschichtetes Verkapselungsmaterial sollte mehr Licht durchlassen als ein unbeschichtetes Verkapselungsmaterial.
Typischerweise kommt es aufgrund von Brechung/Reflexion an der Grenzfläche des Verkapselungsmaterials zu einem Lichtverlust von 4%. Dementsprechend beträgt die Durchlässigkeit der Antireflexschicht für das von der Lichtemissionsschicht emittierte Licht vorzugsweise 96% oder mehr, noch bevorzugter 97% oder mehr, noch bevorzugter 98% oder mehr und am bevorzugtesten 99% oder mehr.
Der Hohlraum kann mit jedem lichtdurchlässigen Material gefüllt sein. Das Material ist jedoch vorzugsweise nicht starr, so dass verhindert wird, dass darunter liegende Schichten bei Auftrag des Verkapselungsmaterials beschädigt werden. Dementsprechend ist der Hohlraum vorzugsweise mit einem Gas oder einer Flüssigkeit oder einem verformbaren Feststoff wie z.B. einem Elastomer gefüllt. Für eine einfachere Herstellung ist der Hohlraum vorzugsweise mit einem Gas gefüllt.
Der gasgefüllte Hohlraum umfasst vorzugsweise ein Inertgas wie z.B. hochreinen Stickstoff. Dadurch wird die Regeneration der Vorrichtung vermindert und ihre Lebensdauer verlängert.
Zur Bildung einer Umfangsdichtung kann das Verkapselungsmaterial direkt oder indirekt (z.B. über die erste Elektrode) an dem Substrat befestigt sein. Das Verkapselungsmaterial kann verklebt, verschweißt oder in ähnlicher Weise befestigt sein. Die Umfangsdichtung umfasst vorzugsweise ein Getter-Material. Solche Materialien absorbieren Sauerstoff und Feuchtigkeit und reduzieren so die Regeneration der Vorrichtung und erhöhen ihre Lebensdauer.
Das Verkapselungsmaterial kann eine Glasplatte oder eine Kunststofffolie umfassen. Glasplatten eignen sich aufgrund ihrer Unreaktivität und ihrer Undurchlässigkeit für Luft und Feuchtigkeit für starre Vorrichtungen. Kunststofffolien sind für biegsame Vorrichtungen nützlich.
Bei der Glasverkapselung liegt die Dicke des Glas-Verkapselungsmaterials vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 1,1 mm.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine organische elektrolumineszierende Vorrichtung wie hierin beschrieben bereitgestellt, die eine Vielzahl von Pixeln zur Bildung eines Displays umfasst.
Vorzugsweise umfasst das Display ein gemeinsames Substrat, auf dem sich eine Vielzahl von Pixeln befindet.
Vorzugsweise umfasst das Display ein gemeinsames Verkapselungsmaterial über der Vielzahl von Pixeln.
Das Display kann eine Vielzahl erster Elektroden umfassen. In einer Anordnung umfasst das Substrat eine Aktivmatrixrückseite mit einer Vielzahl von Dünnfilmtransistoren, die ein Aktivmatrixdisplay bilden. In einer solchen Anordnung kann eine einzige zweite Elektrode für die Vielzahl von Pixeln vorgesehen sein. In einer typischen Aktivmatrixrückseite befindet sich der Antriebsstromkreis, z.B. die Dünnfilmtransistoren, auf derselben Seite des Substrats wie die Lichtemissionsvorrichtungen. In einer alternativen Anordnung kann eine Vielzahl erster und zweiter Elektroden vorgesehen sein, so dass ein Passivmatrixdisplay entsteht.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer organischen elektrolumineszierenden Vorrichtung bereitgestellt, das folgende Schritte umfasst: Abscheiden mindestens einer ersten Elektrode über einem Substrat, Abscheiden eines organischen, Licht emittierenden Materials über der mindestens einen ersten Elektrode, Abscheiden mindestens einer zweiten Elektrode über dem organischen, Licht emittierenden Material, wobei die mindestens eine erste Elektrode, das organische, Licht emittierende Material und die mindestens eine zweite Elektrode eine Lichtemissionsstruktur bilden, und Befestigen eines Verkapselungsmaterials über der Lichtemissionsstruktur, wobei die mindestens eine zweite Elektrode und das Verkapselungsmaterial für das von dem Licht emittierenden Material emittierte Licht durchlässig sind, ein Hohlraum zwischen dem Verkapselungsmaterial und der Lichtemissionsstruktur vorgesehen ist und das Verkapselungsmaterial eine Antireflexschicht auf mindestens einer Seite zur Reduktion der Reflexion des von dem Licht emittierenden Material emittierten Lichts umfasst, wobei die Antireflexschicht für das von dem Licht emittierenden Material emittierte Licht durchlässig ist.
Vorzugsweise umfasst das Verkapselungsmaterial einen darin gebildeten Hohlraum. Dieser wird vorzugsweise durch Ätzen gebildet, auch wenn andere Techniken wie z.B. Verpressen oder Sandstrahlen eingesetzt werden können. Die Antireflexschicht kann nach dem Ätzen des Hohlraums abgeschieden werden. Vorzugsweise wird das Verkapselungsmaterial direkt oder indirekt, z.B. mittels Klebstoff an dem Substrat befestigt.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorform aus einer Vielzahl organischer elektrolumineszierender Vorrichtungen wie hierin beschrieben bereitgestellt, wobei das Substrat und das Verkapselungsmaterial der Vielzahl organischer elektrolumineszierender Vorrichtungen gemein sind und das Verkapselungsmaterial eine Schicht mit einer Vielzahl von Hohlräumen darin umfasst, wobei die Hohlräume den Positionen der Vielzahl organischer elektrolumineszierender Vorrichtungen entsprechen. Vorzugsweise sind zwischen der Vielzahl organischer elektrolumineszierender Vorrichtungen Bruchlinien vorgesehen.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl organischer elektrolumineszierender Vorrichtungen aus der Vorform wie hierin beschrieben bereitgestellt, das das Zerbrechen der Vorform umfasst. Die Vorform wird vor dem Zerbrechen vorzugsweise angerissen.
Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Vorform wie hierin beschrieben bereitgestellt, bei dem die Antireflexschicht nach Bildung der Vielzahl von Hohlräumen in dem Verkapselungsmaterial auf diesem abgeschieden wird. Das Verkapselungsmaterial wird vorzugsweise nach den Hohlraumbildungs- und Abscheidungsschritten direkt oder indirekt an dem Substrat befestigt. Das Verkapselungsmaterial kann mittels Klebstoffraupen zwischen der Vielzahl von Lichtemissionsstrukturen an dem Substrat befestigt werden. Die Vielzahl von Hohlräumen kann durch Ätzen der Platte oder Folie gebildet werden.
Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Verkapselungsplatte oder -folie für ein organisches Lichtemissionsdisplay bereitgestellt, wobei die Verkapselungsplatte eine lichtdurchlässige Materialschicht mit einer Vielzahl von Hohlräumen auf einer Seite zur Aufnahme organischer Lichtemissionsstrukturen umfasst und sich eine Antireflexschicht auf mindestens einer Seite der lichtdurchlässigen Materialschicht zur Reduktion der Reflexion des Lichts von der mindestens einen Seite befindet.
Vorzugsweise befindet sich die Antireflexschicht auf der Seite der lichtdurchlässigen Schicht mit der Vielzahl von Hohlräumen darin. Vorteilhafterweise befindet sich die Antireflexschicht in den Hohlräumen und nicht in den Zwischenräumen zwischen den Hohlräumen. Dies erlaubt eine bessere Haftung der Verkapselungsschicht an dem Substrat in einer Vorrichtung, da auf der lichtdurchlässigen Schicht an den Haftpunkten zur Bildung einer Umfangsdichtung keine Antireflexschicht vorgesehen ist. Weiterhin vermeidet eine solche Anordnung, dass Sauerstoff und Wasser an der Umfangsdichtung der Vorrichtung durch die Antireflexschicht eindringen können.
Vorteilhafterweise ist eine weitere Antireflexschicht auf der Seite der lichtdurchlässigen Schicht gegenüber der Seite mit den Hohlräumen vorgesehen.
Gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Verwendung einer Verkapselungsplatte oder -folie wie hierin beschrieben zur Herstellung einer organischen Lichtemissionsdisplayvorrichtung bereitgestellt.
Gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Verkapselungsplatte oder -folie für ein organisches, Licht emittierendes Display bereitgestellt, das folgende Schritte umfasst: Bildung einer Vielzahl von Hohlräumen auf einer Seite einer lichtdurchlässigen Materialschicht zur Aufnahme organischer Lichtemissionsstrukturen und Beschichten mindestens einer Seite der lichtdurchlässigen Materialschicht mit einer Antireflexschicht zur Reduktion der Reflexion des Lichts von der mindestens einen Seite.
Die Antireflexschicht wird vorzugsweise nach Bildung der Hohlräume auf der Seite der lichtdurchlässigen Schicht mit der Vielzahl von Hohlräumen darin abgeschieden. Vorteilhafterweise wird die Antireflexschicht in den Hohlräumen und nicht in den Zwischenräumen zwischen den Hohlräumen abgeschieden. Vorteilhafterweise wird eine weitere Antireflexschicht auf der Seite der lichtdurchlässigen Schicht gegenüber der Seite mit den Hohlräumen abgeschieden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung und zur Darstellung ihrer Durchführung werden nun Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand von Beispielen beschrieben und mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine bekannte Struktur einer nach unten emittierenden organischen Lichtemissionsvorrichtung;
2 eine bekannte Struktur einer nach oben emittierenden organischen Lichtemissionsvorrichtung;
3 eine organische Lichtemissionsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 einen Teil eines Displays gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
5 einen Teil einer Verkapselungsplatte oder -folie für ein organisches Lichtemissionsdisplay gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
3 stellt eine organische Lichtemissionsvorrichtung 12 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Die Vorrichtung 12 umfasst ein Glassubstrat 14, eine darüber befindliche Anode 16, eine über der Anode 16 befindliche Lichtemissionspolymerschicht 18, eine über dem Lichtemissionspolymer 18 befindliche lichtdurchlässige Kathode 19, einen über der lichtdurchlässigen Kathode 19 befindlichen Gashohlraum 20 und eine die zuvor genannten Schichten verkapselnde Glashülle 22. Auf beiden Seiten der Glasverkapselung befindet sich eine Antireflexschicht 24, 26.
Die Dicke der Glashülle 22 kann so eingestellt werden, dass sie als Abstandshalter dient, wenn auf beiden Seiten der Glashülle 22 eine Antireflexschicht 24, 26 vorgesehen ist. In diesem Fall wird die Dicke der Glashülle 22 auf eine Dicke von etwa 5 bis 12 Mikrometer, vorzugsweise 10 Mikrometer eingestellt, um den Lichtaustritt aus der Vorrichtung auszukoppeln oder anderweitig zu optimieren. Die Antireflexschichten 24, 26 sind daher so angeordnet, dass sie durch einen Abstand von einigen Wellenlängen getrennt sind.
Die Bereitstellung von Antireflexschichten auf einem Glas-Verkapselungsmaterial mit einem gasgefüllten Hohlraum zwischen dem Glas-Verkapselungsmaterial und der Lichtemissionsstruktur (Elektroden und organische Schichten) ermöglicht das Auskoppeln von Licht zur Entkopplung von der Lichtemissionsarchitektur. Diese Entkopplung weist wie nachfolgend diskutiert mehrere unterschiedliche Aspekte auf.
Die Antireflexschicht wird von optischen Nahfeldeffekten entkoppelt. Durch Beabstandung der Antireflexschichten von der Lichtemissionsschicht wird das Auskoppeln von Licht aus der Vorrichtung verbessert, ohne dass die Emissionseigenschaften der Vorrichtung infolge von Nahfeldeffekten beeinträchtigt werden (z.B. Frequenzänderung aufgrund von Hohlraumeffekten oder Reduktion der Emissionsintensität aufgrund von Quenching-Effekten).
Die Antireflexschicht wird von möglichen negativen chemischen Reaktionen mit den anderen Schichten der Vorrichtung entkoppelt. Die Behandlung der Antireflexschichten auf dem Glas ermöglicht Standard-Antireflexschichten ohne möglicherweise negative Wechselwirkungen mit anderen Schichten der Vorrichtung.
Die Bereitstellung von Antireflexschichten wird von dem Herstellungsverfahren für die Vorrichtung entkoppelt. Das Verkapselungsmaterial mit der Antireflexschicht kann vor der Herstellung der Vorrichtung hergestellt werden, um eine Zunahme der Komplexität und Kosten für die Herstellung der Vorrichtung zu vermeiden.
Für die vorliegende Erfindung eignen sich verschiedene Arten von Antireflexschichten. Durch Beabstandung der Antireflexschichten von der Lichtemissionsarchitektur werden die zuvor genannten Probleme vermieden. Die Antireflexschicht sollte jedoch eine hohe Durchlässigkeit für die Wellenlängen des von der Lichtemissionsschicht emittierten Lichts aufweisen, da eine Zunahme der Lichtauskopplung aufgrund einer reduzierten Reflexion ansonsten durch eine Zunahme der Absorption ausgeglichen wird. Zur Erzeugung von Mehrschichtstapeln und Mottenaugenstrukturen können verschiedene Antireflexschichten eingesetzt werden.
Die Antireflexschichten ermöglichen eine Zunahme der Auskopplung einer nach oben emittierenden organischen Lichtemissionsdiodenstruktur von bis zu 8%. Darüber hinaus führt die Reduktion der optischen Reflexion zu einem Bild ohne Geistbilder.
4 ist eine vereinfachte schematische Darstellung eines Teils einer Vorform 100 zur Herstellung einer Vielzahl von Lichtemissionsstrukturen. Die Vorform 100 umfasst ein gemeinsames Substrat 102, auf dem zur Bildung der Vielzahl von Lichtemissionsstrukturen eine Vielzahl von Anoden 104, ein organisches elektrolumineszierendes Material 106 und Kathoden 108 abgeschieden sind. Über den Lichtemissionsstrukturen befindet sich ein gemeinsames Verkapselungsmaterial 110, das mittels Klebstoffraupen 120 an dem Substrat befestigt ist. Das Verkapselungsmaterial 110 umfasst eine Schicht mit einer Vielzahl von Hohlräumen 122 darin; die Hohlräume entsprechen Positionen der Vielzahl von organischen Lichtemissionsstrukturen. Auf beiden Seiten des Verkapselungsmaterials sind Antireflexschichten 124, 126 zur Reduktion der Reflexion des von den Lichtemissionsstrukturen emittierten Lichts vorgesehen. Die Anordnung 100 wird entlang der Linien zwischen der Vielzahl von Lichtemissionsstrukturen zerbrochen, so dass eine Vielzahl von Vorrichtungen entsteht. Zum einfacheren Zerbrechen kann eine komplexere Dichtungsstruktur (nicht dargestellt) vorgesehen sein. Die Sollbruchlinien können z.B. durch Rillen bereitgestellt werden und/oder die Anordnung kann vor dem Zerbrechen in einem Anriss- und Brechverfahren angerissen werden.
Die Lichtemissionsstrukturen können eine einzelne Emissionskomponente zur Bildung z.B. einfacher Hintergrundbeleuchtungen umfassen. Alternativ können die Lichtemissionsstrukturen eine Vielzahl von Pixeln zur Bildung von Displays umfassen.
Die Vorform 100 wird durch Abscheidung der Schichten 104, 106 und 108 zur Bildung der Lichtemissionsstrukturen auf dem Substrat 102 und anschließende Befestigung der zuvor hergestellten Verkapselungsmaterialplatte oder -folie 110 darauf hergestellt.
5 stellt einen Teil der zuvor hergestellten Verkapselungsplatte oder -folie 110 dar, der die lichtdurchlässige Materialschicht 112 mit der Vielzahl von Hohlräumen 122 auf einer Seite zur Aufnahme der organischen Lichtemissionsstrukturen 104, 106 und 108 umfasst. Auf beiden Seiten der lichtdurchlässigen Materialschicht 112 befinden sich die Antireflexschichten 124, 126. Die Hohlräume 122 werden durch Ätzen der lichtdurchlässigen Schicht 112 gebildet und die Antireflexschichten 124, 126 werden nach dem Ätzschritt auf dem Verkapselungsmaterial abgeschieden. Die Antireflexschicht 124 wird in den Hohlräumen und nicht in den Zwischenräumen zwischen den Hohlräumen abgeschieden. Anschließend wird das Verkapselungsmaterial 110 mittels Klebstofflinien 120 zwischen der Vielzahl von Lichtemissionsstrukturen 104, 106 und 108 wie in 4 dargestellt an dem Substrat 102 befestigt.
Zwar wurde die vorliegende Erfindung mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen speziell dargestellt und beschrieben, doch der Fachmann weiß, dass verschiedene Änderungen hinsichtlich Form und Detail vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.
Zusammenfassung
Organische elektrolumineszierende Vorrichtung mit einem Substrat, einer ersten Elektrode auf dem Substrat zur Injektion einer Ladung einer ersten Polarität, einer zweiten Elektrode über der ersten Elektrode zur Injektion einer Ladung einer zweiten, der ersten Polarität entgegen gesetzten Polarität, einer organischen Lichtemissionsschicht zwischen der ersten und der zweiten Elektrode und einem Verkapselungsmaterial über der zweien Elektrode, wobei die zweite Elektrode und das Verkapselungsmaterial für das von der Lichtemissionsschicht emittierte Licht durchlässig sind, ein Hohlraum zwischen dem Verkapselungsmaterial und der zweiten Elektrode vorgesehen ist und sich auf mindestens einer Seite des Verkapselungsmaterials eine Antireflexschicht zur Reduktion der Reflexion des von der Lichtemissionsschicht emittierten Lichts zur Verbesserung des Auskoppelns von Licht aus der Vorrichtung befindet, wobei die Antireflexschicht für das von der Lichtemissionsschicht emittierte Licht durchlässig ist.

Claims

Organische elektrolumineszierende Vorrichtung mit einem Substrat, einer ersten Elektrode auf dem Substrat zur Injektion einer Ladung einer ersten Polarität, einer zweiten Elektrode über der ersten Elektrode zur Injektion einer Ladung einer zweiten, der ersten Polarität entgegen gesetzten Polarität, einer organischen Lichtemissionsschicht zwischen der ersten und der zweiten Elektrode und einem Verkapselungsmaterial über der zweiten Elektrode, wobei die zweite Elektrode und das Verkapselungsmaterial für das von der Lichtemissionsschicht emittierte Licht durchlässig sind, ein Hohlraum zwischen dem Verkapselungsmaterial und der zweiten Elektrode vorgesehen ist und sich auf mindestens einer Seite des Verkapselungsmaterials eine Antireflexschicht zur Reduktion der Reflexion des von der Lichtemissionsschicht emittierten Lichts zur Verbesserung des Auskoppelns von Licht aus der Vorrichtung befindet, wobei die Antireflexschicht für das von der Lichtemissionsschicht emittierte Licht durchlässig ist.
Organische elektrolumineszierende Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Antireflexschicht an einer Grenzfläche zwischen dem Hohlraum und dem Verkapselungsmaterial vorgesehen ist.
Organische elektrolumineszierende Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Antireflexschichten auf beiden Seiten des Verkapselungsmaterials vorgesehen sind.
Organische elektrolumineszierende Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der das Verkapselungsmaterial als Abstandshalter zwischen den beiden Antireflexschichten fungiert, so dass die beiden Antireflexschichten durch einen Abstand von 5 bis 12 Mikrometer getrennt sind.
Organische elektrolumineszierende Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der der Hohlraum eine Dicke von 10 μm oder mehr aufweist.
Organische elektrolumineszierende Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Durchlässigkeit der qAntireflexschicht(en) für das von der Lichtemissionsschicht emittierte Licht 96 % oder mehr, noch bevorzugter 97% oder mehr, noch bevorzugter 98% oder mehr und am bevorzugtesten 99% oder mehr beträgt.
Organische elektrolumineszierende Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der der Hohlraum ein gasgefüllter Hohlraum ist.
Organische elektrolumineszierende Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der der gasgefüllt Hohlraum ein Inertgas umfasst.
Organische elektrolumineszierende Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der das Inertgas hochreiner Stickstoff ist.
Organische elektrolumineszierende Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der das Verkapselungsmaterial zur Bildung einer Umfangsdichtung direkt oder indirekt an dem Substrat befestigt ist.
Organische elektrolumineszierende Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der die Umfangsdichtung einen Klebstoff umfasst.
Organische elektrolumineszierende Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, bei der die Umfangsdichtung ein Getter-Material umfasst.
Organische elektrolumineszierende Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der das Verkapselungsmaterial eine Glasplatte oder eine Kunststoffolie umfasst.
Organische elektrolumineszierende Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Dicke des Verkapselungsmaterials im Bereich von 0,1 bis 1,1 mm liegt.
Organische elektrolumineszierende Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, die eine Vielzahl von Pixeln zur Bildung eines Displays umfasst.
Organische elektrolumineszierende Vorrichtung nach Anspruch 15, bei der das Substrat der Vielzahl von Pixeln gemein ist.
Organische elektrolumineszierende Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, bei der das Verkapselungsmaterial der Vielzahl von Pixeln gemein ist.
Organische elektrolumineszierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, bei der das Display eine Vielzahl erster Elektroden umfasst.
Organische elektrolumineszierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, bei der das Substrat eine Aktivmatrixrückseite umfasst.
Organische elektrolumineszierende Vorrichtung nach Anspruch 19, bei der das Display eine einzige zweite Elektrode für die Vielzahl von Pixeln umfasst.
Organische elektrolumineszierende Vorrichtung nach Anspruch 18, bei der das Display eine Vielzahl zweiter Elektroden umfasst.
Verfahren zur Herstellung einer organischen elektrolumineszierenden Vorrichtung, das folgende Schritte umfasst: Abscheiden mindestens einer ersten Elektrode über einem Substrat, Abscheiden eines organischen, Licht emittierenden Materials über der mindestens einen ersten Elektrode, Abscheiden mindestens einer zweiten Elektrode über dem organischen, Licht emittierenden Material, wobei die mindestens eine erste Elektrode, das organische, Licht emittierende Material und die mindestens eine zweite Elektrode eine Lichtemissionsstruktur bilden, und Befestigen eines Verkapselungsmaterials über der Lichtemissionsstruktur, wobei die mindestens eine zweite Elektrode und das Verkapselungsmaterial für das von dem Licht emittierenden Material emittierte Licht durchlässig sind, ein Hohlraum zwischen dem Verkapselungsmaterial und der Lichtemissionsstruktur vorgesehen ist und das Verkapselungsmaterial eine Antireflexschicht auf mindestens einer Seite zur Reduktion der Reflexion des von dem Licht emittierenden Material emittierten Lichts umfasst, wobei die Antireflexschicht für das von dem Licht emittierenden Material emittierte Licht durchlässig ist.
Verfahren nach Anspruch 22, bei dem das Verkapselungsmaterial einen Hohlraum umfasst und zur Bildung einer Umfangsdichtung direkt oder indirekt an dem Substrat befestigt ist, wobei die Tiefe des Hohlraums und der Umfangsdichtung dergestalt ist, dass der Hohlraum beibehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, bei dem die Lichtemissionsstruktur eine Vielzahl von Pixeln zur Bildung eines Displays umfasst.
Verfahren nach Anspruch 24, bei dem das Substrat der Vielzahl von Pixeln gemein ist.
Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, bei dem das Verkapselungsmaterial der Vielzahl von Pixeln gemein ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 26, bei dem das Display eine Vielzahl erster Elektroden umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 27, bei dem das Substrat eine Aktivmatrixrückseite umfasst.
Verfahren nach Anspruch 28, bei dem das Display eine einzige zweite Elektrode für die Vielzahl von Pixeln umfasst.
Verfahren nach Anspruch 27, bei dem das Display eine Vielzahl zweiter Elektroden umfasst.
Vorform aus einer Vielzahl organischer elektrolumineszierender Vorrichtungen nach Anspruch 1 bis 21, wobei das Substrat und das Verkapselungsmaterial der Vielzahl organischer elektrolumineszierender Vorrichtungen gemein sind und das Verkapselungsmaterial eine Schicht mit einer Vielzahl von darin gebildeten Hohlräumen umfasst, wobei die Hohlräume Positionen der Vielzahl organischer elektrolumineszierender Vorrichtungen entsprechen.
Vorform nach Anspruch 31, bei der zwischen der Vielzahl organischer elektrolumineszierender Vorrichtungen Bruchlinien vorgesehen sind.
Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl organischer elektrolumineszierender Vorrichtungen aus der Vorform nach Anspruch 31 oder 32, das das Zerbrechen der Vorform umfasst.
Verfahren nach Anspruch 33, bei dem die Vorform vor dem Zerbrechen angerissen wird.
Verfahren zur Herstellung einer Vorform nach Anspruch 31 oder 32, bei dem die Antireflexschicht nach Bildung der Vielzahl von Hohlräumen in dem Verkapselungsmaterial auf diesem abgeschieden wird.
Verfahren nach Anspruch 35, bei dem das Verkapselungsmaterial nach den Hohlraumbildungs- und Abscheidungsschritten direkt oder indirekt an dem Substrat befestigt wird.
Verfahren nach Anspruch 35 oder 36, bei dem die Vielzahl der Hohlräume durch Ätzen der Schicht gebildet wird.
Verkapselungsplatte oder -folie für ein organisches Lichtemissionsdisplay, die eine lichtdurchlässige Materialschicht mit einer Vielzahl von Hohlräumen auf einer Seite zur Aufnahme organischer Lichtemissionsstrukturen umfasst, wobei sich auf mindestens einer Seite der lichtdurchlässigen Materialschicht eine Antireflexschicht zur Reduktion der Reflexion des Lichts von der mindestens einen Seite befindet.
Verkapselungsplatte oder -folie nach Anspruch 38, bei der sich die Antireflexschicht auf der Seite der lichtdurchlässigen Schicht mit der Vielzahl von Hohlräumen darin befindet.
Verkapselungsplatte oder -folie nach Anspruch 39, bei der sich die Antireflexschicht in den Hohlräumen und nicht in den Zwischenräumen zwischen den Hohlräumen befindet.
Verkapselungsplatte oder -folie nach einem der Ansprüche 38 bis 40, wobei auf beiden Seiten der Verkapselungsplatte oder -folie jeweils eine Antireflexschicht vorgesehen ist.
Verwendung einer Verkapselungsplatte oder -folie nach einem der Ansprüche 38 bis 41 zur Herstellung einer organischen Lichtemissionsdisplayvorrichtung.
Verfahren zur Herstellung einer Verkapselungsplatte oder -folie für ein organisches Lichtemissionsdisplay, das folgende Schritte umfasst: Bildung einer Vielzahl von Hohlräumen auf einer Seite einer lichtdurchlässigen Materialschicht zur Aufnahme organischer Lichtemissionsstrukturen und Beschichten mindestens einer Seite der lichtdurchlässigen Materialschicht mit einer Antireflexschicht zur Reduktion der Reflexion des Lichts von der mindestens einen Seite.
Verfahren nach Anspruch 43, bei dem die Antireflexschicht auf der Seite der lichtdurchlässigen Schicht mit der Vielzahl von Hohlräumen darin nach Bildung der Hohlräume abgeschieden wird.
Verfahren nach Anspruch 44, bei dem die Antireflexschicht in den Hohlräumen und nicht in den Zwischenräumen zwischen den Hohlräumen abgeschieden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 43 bis 45, bei dem auf beiden Seiten der Verkapselungsplatte oder -folie jeweils eine Antireflexschicht vorgesehen ist.