DE202005009955U1 - Electrically operated component, e.g. for use as a pixel element in a visual display element, has hole and electron injecting contacts and a gate electrode between which voltages are applied to spatially control light emission - Google Patents
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Abstract
Description
Stand der TechnikState of the art
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisch betriebenes Bauelement,
welches die Emission von Licht elektrisch generiert und dessen Emissionsspektrum
(Farbe) durch Anlegen einer oder mehrerer Spannungen verändert werden
kann. Ein solches Bauelement wird im Folgenden als farbveränderliche
Lichtquelle bezeichnet. Mögliche
Anwendungen solcher farbveränderlicher
Lichtquellen sind Farbbildschirme („Full-Color-Displays"), insbesondere Flachbildschirme.
Pixel solcher Farbbildschirme bestehen meist aus drei Leuchtdioden
unterschiedlicher Farbe, rot, blau und grün, welche getrennt voneinander
angesteuert werden können.
Verschiedene Methoden zur Herstellung derartiger Pixel, insbesondere
auf der Basis organischer Leuchtdioden, sind beispielsweise aus
Des
Weiteren ist die Herstellung von Pixeln für Farbdisplays durch das Stapeln
von mehreren Leuchtdioden aus
Weitere Methoden der Herstellung farbveränderlicher organischer Leuchtdioden, die durch die Variation der angelegten Spannung gesteuert werden, beruhen auf der Feldabhängigkeit der Ladungsträgerbeweglichkeiten bzw. der Emissionseigenschaften angeregter Zustände (C. C. Huang, H. F. Meng, G. K. Ho, C. H. Chen, C. S. Hsu, J. H. Huang, S. F. Horng, B. X. Chen und L. C. Chen „Colortunable multilayer light-emitting diodes based on conjugated polymers" in Applied Physics Letters 84, 1195–1197 (2004); H. Tan und J. Yao „Color tunable organic thin film light emitting devices based on heterostructure" in Proceedings of the SPIE 5280, 495–498 (2004); J. Kalinowski, P. Di Marco, M. Cocchi, V. Fattori, N. Camaioni und J. Duff „Voltage-tunable-color multilayer organic light-emitting diode" in Applied Physics Letters 68, 2317–2319 (1996)). Allerdings ist die simultane Kontrolle des Emissionsspektrums und der Emissionsintensität meist nicht möglich. Ebenso ist die Variation des Emissionsspektrums oftmals nur begrenzt möglich.Further Methods of preparation color changeable organic light-emitting diodes caused by the variation of the applied Voltage controlled are based on the field dependence the charge carrier mobilities or excited state emission properties (C.C. Huang, H.F. Meng, G.K. Ho, C.H. Chen, C.S. Hsu, J.H. Huang, S.F. Horng, B.X. Chen and L.C. Chen "Colortunable multilayer light-emitting diodes based on conjugated polymers "in Applied Physics Letters 84, 1195-1197 (2004); H. Tan and J. Yao "Color tunable organic thin film light emitting devices based on heterostructure "in Proceedings of the SPIE 5280, 495-498 (2004); J. Kalinowski, P. Di Marco, M. Cocchi, V. Fattori, N. Camaioni and J. Duff "Voltage-tunable-color multilayer organic light-emitting diode "in Applied Physics Letters 68, 2317-2319 (1996)). However, the simultaneous control of the emission spectrum and the emission intensity usually not possible. Likewise, the variation of the emission spectrum is often limited possible.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrisch betriebene, farbveränderliche Lichtquelle der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass eine einfachere Herstellung und verbesserte Kontrolle der Emissionseigenschaften ermöglicht wird. Insbesondere besteht die erfindungsgemäße Lichtquelle nicht aus mehreren getrennten Leuchtdioden, welches eine einfachere Ansteuerung ermöglicht.Of the present invention is based on the object, an electrically operated, color changeable Refine light source of the type mentioned in such a way that a simpler production and improved control of the emission characteristics is made possible. In particular, the light source according to the invention does not consist of several separate light emitting diodes, which allows easier control.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die erfindungsgemäße farbveränderliche Lichtquelle hat den Vorteil, dass eine Variation des Emissionsspektrums durch die Modulation einer bzw. zweier Spannungen) erreicht werden kann. Ebenso kann die Intensität der Emission simultan mit dem Emissionsspektrum durch zwei angelegte Spannungen kontrolliert werden. Im Vergleich zu Farbpixeln für Display-Anwendungen, die herkömmlicherweise aus drei Leuchtdioden aufgebaut sind und durch mindestens drei Spannungen gesteuert werden, besitzt die erfindungsgemäße Lichtquelle einen vereinfachten Aufbau. Darüber hinaus ist die Anwendung der gattungsgemäßen farbveränderlicher Lichtquellen nicht notwendigerweise auf Farbdisplays begrenzt. Prinzipiell ermöglicht eine vorteilhafte Ausführungsform einer derartigen Lichtquelle auch die farbveränderliche Emission von kohärenter Strahlung.The Inventive color changeable light source has the advantage that a variation of the emission spectrum by the modulation of one or two voltages) can be achieved. Likewise, the intensity the emission simultaneously with the emission spectrum by two applied Tensions are controlled. Compared to color pixels for display applications, which conventionally three light-emitting diodes are constructed and by at least three voltages be controlled, the light source of the invention has a simplified Construction. About that In addition, the application of the generic color variable light sources is not necessarily limited to color displays. In principle, allows one advantageous embodiment Such a light source and the color variable emission of coherent radiation.
Die erfindungsgemäße Lichtquelle basiert auf dem Prinzip des lichtemittierenden, ambipolaren Feldeffekttransistors und auf der lateralen Verschiebung der Emissionszone durch die Modulation einer an die Lichtquelle angelegten Spannung, wobei die emittierende Schicht zusätzlich eine laterale Variation des Emissionsspektrums aufweist.The Light source of the invention is based on the principle of the light-emitting, ambipolar field-effect transistor and on the lateral shift of the emission zone by the modulation a voltage applied to the light source, the emitting one Layer in addition has a lateral variation of the emission spectrum.
Das
Funktionsprinzip eines lichtemittierenden, ambipolaren Feldeffekttransistors
und Methoden zur Herstellung sind dem Fachmann bekannt (siehe z.
B. J. H. Schön,
A. Dodabalapur, Ch. Kloc und B. Batlogg, „A Light-Emitting Field-Effect
Transistor", Science
290, 963–965
(2000); C. Rost, S. Karg, W. Riess, M. A. Loi, M. Murgia und M.
Muccini, „Ambipolar
light-emitting organic field-effect transistor", Applied Physics Letters 85, 1613–1615 (2004); J.
A. Misewich, R. Martel, Ph. Avouris, J. C. Tsang, S. Heinze und
J. Tersoff, „Electrically
Induced Optical Emission from a Carbon Nanotube", Science 300, 783–785 (2003); WO 2004 / 086526
A2;
Zeichnungdrawing
Die Wirkungsweise und die Vorteile der erfindungsgemäßen Lichtquelle werden anhand der Zeichnungen näher dargestellt. Es zeigen:The Mode of action and the advantages of the light source according to the invention are based on closer to the drawings shown. Show it:
Es
ist insbesondere vorteilhaft, wenn die aktive Schicht (
Angrenzend
an die aktive Schicht (
Eine
elektrisch isolierende Schicht (
Es
ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Ladunggträger-injizierenden Kontakte
(
Durch
das Anlegen einer Spannung an die Gate-Elektrode (
Der zweite Grundgedanke der Erfindung liegt darin, die Position der Rekombinationszone eines lichtemittierenden ambipolaren Feldeffekttransistors durch Variation einer oder mehrerer angelegter Spannungen örtlich zu verschieben.Of the second basic idea of the invention lies in the position of the Recombination zone of a light emitting ambipolar field effect transistor locally by varying one or more applied voltages move.
Wie
aus
Ähnliche
Ergebnisse zur lateralen Variation der Rekombinationszone (
Die
laterale Position der Rekombinationszone (
Eine laterale, örtliche Variation der Emissionswellenlänge bzw. des Emissionsspektrums (Farbe) kann auf verschiedene Arten erreicht werden. Hier werden nur einige Methoden wie die lokale Variation der Dotierung und/oder der Zusammensetzung oder die lokale chemische Funktionalisierung angeführt. Für den Fachmann ist unmittelbar ersichtlich, dass eine örtliche Variation der Emissionswellenlänge durch weitere Arten sowie Modifikationen oder Kombinationen der angeführten Methoden erzielt werden kann und dass verschiedene Herstellungsmethoden für diesen Zweck verwendet werden können. Das Emissionsspektrum ist dabei nicht notwendigerweise auf den sichtbaren Bereich des Lichts limitiert sondern kann auch den infraroten und ultravioletten Bereich des Spektrums umfassen.A lateral, local Variation of the emission wavelength or the emission spectrum (color) can be in different ways be achieved. Here are just a few methods like the local Variation of doping and / or composition or local chemical functionalization. For the expert is immediate seen that a local Variation of the emission wavelength by further kinds as well as modifications or combinations of the cited Methods can be achieved and that different manufacturing methods For this Purpose can be used. The emission spectrum is not necessarily on the visible Limited range of light but can also be the infrared and ultraviolet region of the spectrum.
Für organische
Leuchtdioden ist es beispielsweise bekannt, durch lokale Diffusion
von Farbstoffmolekülen
in eine organische Halbleiterschicht die Emissionswellenlänge örtlich zu
verändern
(siehe beispielsweise F. Pschenitzka und J. C. Sturm „Three-color
organic light-emitting diodes patterned by masked dye diffusion" in Applied Physics
Letters 74, 1913–1915
(1999), F. Pschenitzka und J. C. Sturm „Solvent-enhanced dye diffusion
in polymer thin films for color tuning of organic light-emitting
diodes" in Applied
Physics Letters 78, 2584–2586 (2001)
oder WO 99 / 53529 A2). Des Weiteren kann eine solche lokale Variation
der Emissionswellenlänge
organischer Halbleiter durch verschiedene Drucktechniken wie Tintenstrahldrucken,
Thermotransferdrucken oder andere Lösungsmittel-freie Drucktechniken
(siehe beispielsweise M. Stein, P. Peumans, J. B. Benzinger und
S. R. Forrest „Direct,
Mask- and Solvent-Free Printing of Molecular Organic Semiconductors" in Advanced Materials
16 1615 ff. (2004)) erzeugt werden. Das Emissionsspektrum einer
dotierten organischen Halbleiterschicht kann einerseits durch die
Konzentration und die Struktur eines emissiven Dotanden direkt beeinflusst
werden. Andererseits kann das Emissionsspektrum durch die Veränderung
des lokalen Dipolfeldes über
die Konzentration und Struktur eines polaren Dotanden indirekt verändert werden
(siehe beispielsweise
Die örtliche Variation der Emissionswellenlänge der aktiven Schicht kann dabei sowohl diskret oder als auch kontinuierlich erfolgen.The local Variation of the emission wavelength The active layer can be either discrete or continuous respectively.
Im
Spezialfall kohärenter
Strahlungsquellen kann eine Variation der Emissionswellenlänge auch über eine
Modulation des Rückkopplungsmechanismus,
insbesondere des Resonators, erzielt werden. Handelt es sich hierbei
um eine örtliche
Variation des Rückkopplungsmechanismus,
kann auch eine örtliche
Variation der Emissionswellenlänge
erreicht werden. Hierbei stehen dem Fachmann verschiedene Methoden
der Rückkopplung
wie beispielsweise „Distributed
Feedback", „Distributed
Bragg Gratings", Fabry-Perot-Resonatoren,
planare Mikrokavitäten, „Microring"-Resonatoren, „Microdisc"-Resonatoren, ein-
und zweidimensionale Photonische Kristalle oder auch photonische
Quasikristall-Resonatoren zur
Verfügung.
Weitere Methoden zur Veränderung des
Emissionsspektrums durch Veränderung
der Resonator-Struktur werden in den Patenschriften
Die
Die örtliche
Position der Rekombinationszone (
Ein
bevorzugtes Anwendungsbeispiel ist die Ausbildung der aktiven Schicht
(
Eine
weitere Möglichkeit
lichtemittierender, ambipolarer Feldeffekttransistoren bilden eindimensionale
Strukturen wie Kohlenstoff-Nanoröhen
(siehe beispielsweise J. A. Misewich R. Martel, Ph. Avouris, J.
C. Tsang, S. Heinze und J. Tersoff, „Electrically Induced Optical
Emission from a Carbon Nanotube", Science
300, 783–785
(2003); WO 2004 / 030043 A2). Daher können weitere vorteilhafte Ausbildungen der
erfindungsgemäßen Lichtquelle
eine eindimensionale aktive Schicht (
Beispielsweise
ist bekannt, dass Kohlenstoff-Nanoröhrchen lokal dotiert, modifiziert
und funktionalisiert werden können
(siehe z.B. H. Dai „Carbon Nanotubes:
Synthesis, Integration, and Properties" in Accounts of Chemical Research 35,
1035–1044 (2002);
M. Shim, N. W. S. Kam, R. J. Chen, Y. Li und H. Dai „Functionalization
of Carbon Nanotubes for Biocompatibility and Biomolecular Recognition" in Nano Letters
2, 285–288
(2002);
Des
Weiteren hängt
die Emissionswellenlänge
von Kohlenstoff-Nanoröhrchen
von ihrem Durchmesser ab, so dass über eine lokale Variation des Durchmessers,
eine Variation der Emissionswellenlänge erreicht werden kann. Patentschrift
Im Falle von Halbleiter-Nanodrähten kann eine lokale Variation der Emissionseigenschaften ebenfalls durch Funktionalisierung oder auch durch die Herstellung von Heterostrukturen (siehe beispielsweise Y. Wu, R. Fan und P. Yang „Block-by-Block Growth of Single-Crystalline Si/SiGe Superlattice Nanowires" in Nanoletters 2, 83–86 (2002)) erreicht werden.in the Case of semiconductor nanowires can a local variation of the emission characteristics as well by functionalization or by the preparation of heterostructures (See, for example, Y. Wu, R. Fan and P. Yang "Block-by-Block Growth of Single Crystalline Si / SiGe Superlattice Nanowires "in Nanoletters 2, 83-86 (2002)) be achieved.
In
weiteren vorteilhaften Ausbildungen der erfindungsgemäßen Lichtquelle
kann die aktive Schicht (
Beispielsweise
sind organische, lichtemittierende, ambipolare Feldeftekttransistoren
mit einer Doppelschicht als aktive Schicht (
Es versteht sich, dass die vorstehenden Beschreibungen lediglich illustrativ für die Erfindung sind. Verschiedene Alternativen und Modifikationen können durch einen Fachmann ohne Abweichung von der Erfindung in Betracht gezogen werden. Demgemäß ist die vorliegende Erfindung so gedacht, dass sie alle derartigen Alternativen, Modifikationen und Variationen umfasst, die in den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen.It It is understood that the foregoing descriptions are illustrative only for the Invention are. Various alternatives and modifications can be made a person skilled in the art without departing from the invention considered become. Accordingly, the present invention is intended to cover all such alternatives, Includes modifications and variations that fall within the scope of the appended claims.
Claims (21)
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ID=35062686
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DE202005009955U Expired - Lifetime DE202005009955U1 (en) | 2005-06-24 | 2005-06-24 | Electrically operated component, e.g. for use as a pixel element in a visual display element, has hole and electron injecting contacts and a gate electrode between which voltages are applied to spatially control light emission |
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2005
- 2005-06-24 DE DE202005009955U patent/DE202005009955U1/en not_active Expired - Lifetime
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