DE69411857T2 - Gegenstand, der Lichtquellen mit Resonator enthält - Google Patents
Gegenstand, der Lichtquellen mit Resonator enthältInfo
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft lichtemittierende Bauelemente.
- Optische Mikroresonatoren sind Resonatoren, die mindestens eine Abmessung (hier typischerweise die effektive optische Länge des Resonators) aufweisen, die in der Größenordnung einer einzelnen (oder höchstens einiger weniger, z.B. 2 oder 3) optischen Wellenlänge bzw. optischer Wellenlängen liegt. Solche Resonatoren werden nicht nur als für die Grundlagenforschung interessant angesehen, sondern sind mittlerweile auch für die Konstruktion neuartiger lichtemittierender Bauelemente vielversprechend. Siehe zum Beispiel H. Yokoyama, Science, Band 256, Seiten 66-70, worin u.a. eine Mikroresonatorstruktur offenbart wird, die eine Farbstofflösung enthält (FIG. 6). Siehe auch Y. Yamamoto et al., Physics Today, Seiten 66-73, Juni 1993. Mögliche Anwendungen von lichtemittierenden Bauelementen mit Mikroresonatoren finden sich u.a. in den Gebieten der Flachanzeigen, optischen Verbindungsmittel, in der faseroptischen Kommunikationstechnik und beim LED-Drucken.
- Zumindest manche technischen Gebiete (z.B. Farb-Flachanzeigen) erfordern eine regelmäßige Anordnung von Lichtquellen, von denen manche Licht einer Farbe und andere Licht einer anderen Farbe emittieren. Typischerweise sind solche Anordnungen dreifarbig, z.B. Rot, Grün und Blau, um volle Farbmöglichkeiten zu erreichen. Bei einem beispielhaften bekannten Typ von Dreifarben- Flachanzeige, einer LED-Anzeige, wird dies durch Bereitstellung dreier verschiedener Arten von LED erreicht. Siehe zum Beispiel K. Murata, Display Devices, Seiten 47-50, 1992.
- Obwohl im Stand der Technik LED-Farb- Flachanzeigen bekannt sind, stellen diese nicht ganz zufrieden, was dadurch belegt wird, daß solche Anzeigen bisher noch nicht weitverbreitet sind. Zum Beispiel sind herkömmliche Anzeigen typischerweise schwer herzustellen. Somit wäre eine neuartige LED- Farbanzeige, die potentiell leicht herzustellen ist, von beträchtlichem Interesse. Die vorliegende Anmeldung offenbart u.a. eine neuartige mehrfarbige Anordnung von Lichtquellen, die vorteilhaft zum Beispiel in einer potentiell einfacher und wirtschaftlicher als manche herkömmliche Farbanzeigen herstellbare Farbanzeige verwendet werden kann.
- Bekanntlich kann ein Bauelement mit einem Mikroresonator, das zwischen zwei Spiegeln geschichtet einen organischen Dünnfilm umfaßt, interessante optische Eigenschaften aufweisen. Siehe zum Beispiel N. Takada et al., Applied Physics Letters, Band 63(15), Seiten 2032-2034, und T. Nakayama et al., Applied Physics Letters, Band 63(5), Seiten 594-595, 2.8.1993. Die letztere Arbeit offenbart u.a. eine wesentliche Verschmälerung des Elektrolumineszenzspektrums (EL- Spektrums) einer 50 nm dicken Tris-(8- Hydroxychinolinol) aluminiumschicht (Alq-Schicht) zwischen zwei entsprechend beabstandeten Spiegeln (verglichen mit einem solchen Film, der nicht zwischen zwei Spiegeln angeordnet ist) . (Siehe FIG. 6 der zitierten Arbeit, in der eine große Spitze bei 495 nm und eine sehr kleine Spitze bei 660 nm gezeigt ist.) Die Arbeit offenbart außerdem, daß der Mikroresonator eine Triphenyldiaminderivat-(TAD-) Löcher- Transportschicht und eine transparente Elektrodenschicht aus Indiumzinnoxid (ITO) enthielt.
- C.W. Tang et al., J. Applied Physics, Band 65(9), Seiten 3610-3616 offenbaren elektrolumineszente Bauelemente, die mehrschichtige organische Filme verwenden, wobei die Wellenlänge durch eine geeignete Wahl von Dotierungsstoffen und Dotierungskonzentrationen von Blaugrün bis Orangerot abgestimmt wird.
- Die JP-A-5167101 offenbart ein lichtemittierendes Halbleiterelement mit einer Streuschicht.
- Die JP-A-63276289 offenbart einen Halbleiterlaser mit einer aktiven Supergitterschicht mit einer gegebenen Dicke in einem ersten Bereich des Bauelements und einer anderen Dicke in einem zweiten Bereich, wodurch das Bauelement angeblich in der Lage ist, aus dem ersten Bereich Strahlung einer ersten Wellenlänge und aus dem zweiten Bereich Strahlung einer zweiten Wellenlänge zu emittieren.
- Die EP-A-0565374A1 offenbart ein Halbleiterbauelement mit einem lichtemittierenden Teil und einem lichtempfangenden Teil.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein lichtemittierendes Bauelement nach Anspruch 1 bereitgestellt.
- Ein die Erfindung verkörperndes Bauelement umfaßt einen Körper mit einer Mehrzahl von (zwei oder mehr) Mikroresonator-Lichtstrahlern, wobei ein gegebener Mikroresonator so ausgelegt ist, daß er Strahlung einer vorbestimmten Farbe (z.B. Blau) emittiert, und der andere so ausgelegt ist, daß er Strahlung einer anderen vorbestimmten Farbe (z.B. Rot) emittiert. Als Beispiel umfaßt der Körper eine Strahleranordnung, wobei jedes Grundelement (Pixel) der Anordnung jeweils mindestens einen Rot-Strahler, einen Grün-Strahler und einen Blau-Strahler umfaßt.
- Genauer gesagt besteht der Gegenstand aus einer Schichtstruktur auf einer Hauptoberfläche eines Substratkörpers (z.B. einer Glasplatte). Die Schichtstruktur besteht aus beabstandeten ersten und zweiten Reflektormitteln und einer aktiven Schicht, die aus organischem Material besteht, das zur Elektrolumineszenz fähig ist (z.B. Alq; ein solches Material wird als "EL"-Material bezeichnet), wobei mindestens ein erster Teil der aktiven Schicht zwischen den Reflektormitteln angeordnet ist. Die ersten und zweiten Reflektormittel definieren einen ersten Mikroresonator mit einer effektiven optischen Länge L&sub1;. Die Schichtstruktur umfaßt ferner Mittel, die das Anlegen eines elektrischen Felds über den ersten Teil der aktiven Schicht erleichtern, so daß bewirkt werden kann, daß der erste Mikroresonator Strahlung einer ersten Farbe emittiert.
- Insbesondere umfaßt die Schichtstruktur ferner beabstandete dritte und vierte Reflektormittel, wobei ein zweiter Teil der aktiven Schicht zwischen den dritten und vierten Reflektormitteln angeordnet ist. Die dritten und vierten Reflektormittel definieren einen zweiten, von dem ersten Mikroresonator beabstandeten Mikroresonator mit einer effektiven optischen Länge L&sub2;, die von L&sub1; verschieden ist. Die Schichtstruktur umfaßt außerdem Mittel, die das Anlegen eines elektrischen Felds über den zweiten Teil der aktiven Schicht erleichtern, so daß bewirkt werden kann, daß der zweite Mikroresonator Strahlung einer zweiten Farbe emittiert, die von der ersten Farbe verschieden ist.
- Gegebenenfalls kann die aktive Schicht zusätzlich zu dem organischen EL-Material eine oder mehrere zusätzliche Schichten umfassen, z.B. eine Löcher-Transportschicht und/oder eine Elektronen/Löcher-Sperrschicht. Bei dem EL-Material kann es sich um eine einzelne Schicht handeln, oder um zwei oder mehr Schichten, die sich in ihren Emissionseigenschaften unterscheiden.
- Ein wesentlicher Aspekt aller Ausführungsformen der Erfindung ist das Vorliegen mindestens zweier, verschiedene effektive optische Längen aufweisender Mikroresonator-Lichtstrahler auf einem einzigen Substrat. Die Differenz der optische Längen kann auf vielfältige Weisen erzielt werden, die alle in Betracht gezogen werden. Zum Beispiel könnte jede beliebige der Schichten in dem ersten Mikroresonator (z.B. die ITO- Elektrode oder die EL-Schicht) eine andere Dicke als die gleiche Schicht in dem zweiten Mikroresonator aufweisen, wobei auch der Fall mit eingeschlossen ist, daß ein Mikroresonator eine Schicht enthält, die in dem anderen Mikroresonator fehlt (wenn z.B. ein Teil einer strukturierten ITO-Schicht in einem der Mikroresonatoren unter dem oberen Reflektor liegt, nicht aber in dem anderen) . Zur einfacheren Herstellung umfassen jedoch die zur Zeit bevorzugten Ausführungsformen eine "Füllschicht", die ohne weiteres so bearbeitet werden kann, daß sie in dem ersten Mikroresonator eine Dicke tf,1, und in dem zweiten Mikroresonator eine Dicke tf,2 aufweist. (Es versteht sich, daß eine der Größen tf,1 und tf,2 Null sein könnte). Da alle anderen Schichten im wesentlichen in beiden Mikroresonatoren dieselbe Dicke aufweisen, ist ohne weiteres ersichtlich, daß die effektiven optischen Längen der beiden Mikroresonatoren infolge der Differenz zwischen tf,&sub1; und tf,2 unterschiedlich sein werden.
- FIG. 1 zeigt schematisch die Schichtstruktur für einen (unterseitenemittierenden) beispielhaften einzelnen Mikroresonator, wobei sich die Zahl 10 auf das Substrat bezieht, sich die Zahlen 11-15 auf den Mehrschichtspiegel, auf die Fülischicht, auf den transparenten Leiter, auf die Löcher-Transportschicht bzw. auf die EL-Schicht beziehen, und sich die Zahl 16 auf einen Teil einer strukturierten Metallschicht bezieht, der als obere Elektrode und als oberer Reflektor dient und durch den die seitliche Ausdehnung des Mikroresonators definiert wird. Die seitliche Ausdehnung des Bereichs 16 ist typischerweise viel größer (beispielsweise 10 mal größer) als die effektive optische Länge des Resonators.
- In der unterseitenemittierenden Konfiguration ist das Substrat für die Strahlung der relevanten Wellenlänge im wesentlichen transparent. Mit "im wesentlichen transparent" ist hier gemeint, daß über die relevante Distanz hinweg die Dämpfung von Strahlung der relevanten Wellenlänge typischerweise höchstens 25% beträgt. Beispielhafte Substratmaterialien sind Glas, Saphir, Quarz oder transparenter Kunststoff wie zum Beispiel Poly(ethylsulfon).
- Der Mehrschichtspiegel besteht aus abwechselnden Schichten aus im wesentlichen nichtabsorbierenden Materialien einer angemessen gewählten Dicke (typischerweise λ/4). Solche Spiegel sind wohlbekannt. Das Reflexionsvermögen des Spiegels hängt auf bekannte Weise von der Anzahl von Schichtenpaaren und dem Brechungsindex der verwendeten Materialien ab. Beispielhafte Materialpaare sind SiO&sub2; und SiNx oder SiO&sub2; und TiO&sub2;.
- Bei der (wahlfreien) Füllschicht kann es sich um ein beliebiges im wesentlichen transparentes Material handeln, das unter den Herstellungs- und Betriebsbedingungen chemisch stabil ist und durch ein geeignetes Verfahren strukturiert werden kann. Beispielhafte Füllmaterialien sind transparente Polymere (z.B. Polyimide) oder transparente Dielektrika (z.B. SiO&sub2;).
- Der transparente (oder semitransparente) Leiter ist zum Beispiel ITO oder ein leitendes Polymer wie zum Beispiel Polyanilin, oder eine dünne (z.B. 10 nm) Metallschicht (z.B. Au oder Al).
- Die (wahlfreie) Löcher-Transportschicht kann jedes beliebige im wesentlichen transparente Material sein, das den Transport von Löchern in die EL-Schicht (in der die Elektron-Loch-Rekombination stattfindet) erleichtern kann. Beispiele geeigneter Materialien sind Diamin (z.B. TAD) und Poly(thienylenvinylen).
- Die EL-Schicht ist die Quelle der Lichtemission. Beispielhafte EL-Materialien sind Alq, Perylenderivate, Anthrazen, Poly(phenylenvinylene), Oxadiazol und Stilbenderivate. Die EL-Materialien können wahlweise zum Beispiel mit Cumarin, einem DCM oder einem Rhodaminderivat dotiert werden, um das EL- Spektrum des Materials zu optimieren und/oder zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit des Baulements.
- Eine (wahlfreie) Elektronen-Transportschicht (die in FIG. 1 nicht gezeigt ist) kann jedes beliebige im wesentlichen transparente Material sein, das den Transport von Elektronen von der oberen Elektrode zu der EL-Schicht erleichtern kann. Beispielhaft für solche Materialien sind 2-(4-Biphenyl)-5-phenyl-1,3,4- oxadiazol (PBD), Butyl-PBD oder eines dieser Materialien, das in einem inerten Polymer wie zum Beispiel Poly(methylmethacrylat) (PMMA) oder einem Poly(carbonat) dotiert wird.
- Die strukturierte Metalischicht injiziert Elektronen in die angrenzende Schicht. Beispielhafte Materialien sind Al, Ag oder Au, oder Legierungen (z.B. MgAl).
- Eine angemessene Wahl des EL-Materials kann es ermöglichen, die Löcher-Transportschicht oder die Elektronen-Transportschicht (möglicherweise beide) überflüssig zu machen. Zum Beispiel kann Alq sowohl als EL-Material als auch als Elektronen-Transportmedium wirken, und Poly(phenylenvinylen) kann sowohl als EL- Material als auch als Löcher-Transportmedium wirken.
- Es versteht sich, daß es möglich ist, die Elektronen- und Löcher-Injektionskontakte zu vertauschen, so daß Elektronen aus der transparenten Leiterschicht und Löcher aus der strukturierten Metallschicht injiziert werden. Wenn eine Elektronen- Transportschicht und/oder eine Löcher-Transportschicht verwendet werden, dann werden ihre Positionen in der Schichtstruktur entsprechend verändert (z.B. vertauscht).
- Mikroresonatoren können auch in oberseitenemittierenden Strukturen implementiert werden. Bei einem solchen Strahler muß das Substrat nicht transparent sein. Es kann ein Metall (mit einem bereitgestellten geeigneten Isolator) oder ein Halbleiter wie zum Beispiel Si sein. FIG. 2 zeigt schematisch eine beispielhafte Schichtstruktur für einen oberseitenemittierenden Mikroresonator, wobei sich die Zahlen 20, 26 und 29 jeweils auf das Substrat, die strukturierte Metallschicht bzw. die (wahlfreie) Elektronen-Transportschicht, und sich die Zahlen 25-21 jeweils auf die EL-Schicht, die (wahlfreie) Elektronen- Transportschicht, die transparente Leiterschicht, die (wahlfreie) Füllschicht bzw. den Mehrschichtspiegel beziehen.
- Einige der Ausführungsformen der Erfindung können außerdem eine Streuschicht umfassen, die dazu dient, die Emission über einen großen Vollwinkel hinweg zufallsmäßig zu verteilen, wodurch die Winkelabhängigkeit der Emissionswellenlänge eliminiert oder zumindest reduziert wird. Diese Abhängigkeit, die auf Fabry-Perot-Resonatoreffekte zurückzuführen ist, kann bei manchen Anwendungen, zum Beispiel für Anzeigen, unerwünscht sein, und die Erfindung enthaltende Anzeigen werden typischerweise eine solche Schicht umfassen. FIG. 2 zeigt eine (oberseitenemittierende) Ausführungsform, die die Streuschicht 28 umfaßt. In einer unterseitenemittierenden Ausführungsform ist die Streuschicht zwischen dem Substrat und dem Mehrschichtspiegel angeordnet. Eine Kontaktschicht ist beispielhaft ein im wesentlichen transparentes Polymer (z.B. Polyimid oder PMMA) mit einer darin befindlichen kolbidalen Dispersion (z.B. Rauchglas) . Es könnte sich auch um eine im wesentlichen transparente Schicht (z.B. SiNx) mit einer mechanisch rauhen Oberfläche handeln.
- Fachleuten wird ersichtlich sein, daß Ausführungsformen der Erfindung typischerweise eine Mehrzahl (z.B. Dutzende oder sogar tausende) eine effektive optische Länge aufweisender Mikroresonatoren, die zu einer Emission von Strahlung einer ersten Farbe veranlaßt werden können, und eine Mehrzahl eine andere effektive optische Länge aufweisender Mikroresonatoren, die zu einer Emission von Strahlung einer verschiedenen Farbe veranlaßt werden können, umfassen. Die Ausführungsformen umfassen typischerweise außerdem eine Mehrzahl eine dritte effektive optische Länge aufweisender Mikroresonatoren, die zu einer Emission von Strahlung mit der Wellenlänge einer dritten Farbe veranlaßt werden können. Die Farben sind zum Beispiel Rot, Grün und Blau.
- In bevorzugten Ausführungsformen ist eines der Reflektormittel jeder der mindestens zwei Mikroresonatoren (z.B. das erste bzw. dritte Reflektormittel) ein Teil eines typischerweise gleichförmigen planaren Mehrschichtspiegels. Das andere der Reflektormittel (z.B. das zweite bzw. vierte) ist typischerweise ein Teil einer strukturierten Metalischicht, die typischerweise zusätzlich als Elektrode dient.
- Ein die Erfindung ausgestaltendes Bauelement umfaßt typischerweise zusätzlich zu der oben beschriebenen Anordnung emittierender Elemente herkömmliche Bauteile wie zum Beispiel eine Stromversorgung und Treiberschaltkreise.
- In einer beispielhaften und zur Zeit bevorzugten Ausführungsform ist der Gegenstand eine Vollfarben-Flachanzeige mit einer Mehrzahl von Pixeln, wobei im wesentlichen jedes Pixel wie oben beschrieben einen roten, einen grünen und einen blauen Mikroresonatorstrahler umfaßt. In anderen Ausführungsformen ist der Gegenstand ein Sender in optischen Verbindungsmitteln oder in faseroptischen Kommunikationsmitteln, oder ein Druckkopf in einem LED- Druckermittel. Solche Mittel werden sich von den herkömmlichen Mitteln im wesentlichen nur bezüglich der Lichtquellen unterscheiden.
- FIG. 1 zeigt schematisch die Schichtstruktur eines beispielhaften unterseitenemittierenden Mikroresonators;
- FIG. 2 zeigt schematisch die Schichtstruktur eines beispielhaften oberseitenemittierenden Mikroresonators;
- FIG. 3 zeigt die Erfindung verkörpernde unterseitenemittierende erste und zweite Mikroresonatoren;
- FIG. 4-7 zeigen beispielhafte Emissionsspektren.
- Die Zeichnungen sind nicht als genaue Darstellungen der Abmessungen und/oder Proportionen gedacht.
- FIG. 3 zeigt schematisch einen relevanten Teil einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. Die Zahl 30 bezieht sich auf das im wesentlichen transparente Substrat (z.B. eine Glasplatte), und 31 bezieht sich auf den Planspiegel (typischerweise ein Satz von abwechselnden dielektrischen λ/4-Schichten z.B. aus SiO&sub2; und SiNx). Solche Spiegel sind wohlbekannt. Die Schichtdicken werden typischerweise so gewählt, daß es bei einer vorbestimmten Wellenlänge in dem EL-Spektrum des EL-Materials 35 zu einem Spitzenreflexionsvermögen kommt, und zwar als Beispiel bei der Wellenlänge, die der Spitze des EL- Emissionsspektrums entspricht. Die Zahl 32 bezieht sich auf die Füllschicht, 33 auf die transparente Leiterschicht (z.B. aus ITO) und 34 auf die wahlfreie Löcher-Transportschicht. Die Zahlen 361 und 362 beziehen sich auf Teile der strukturierten Leiterschicht (z.B. aus Al, Au), die dazu dient, zusammen mit dem Planspiegei einen ersten bzw. zweiten Mikroresonator zu definieren.
- Der Planspiegel besteht beispielsweise aus drei SiO2/SiNx-Paaren mit einer nominellen optischen Dicke von 137 nm (Brechungsindizes von 1,5 bzw. 2,2), wobei der Satz ein theoretisches Spitzenreflexionsvermögen von 0,83 aufweist. Es können auch Planspiegel mit weniger oder mehr Schichtenpaaren eingesetzt werden. Die maximale Dicke der Fülischicht liegt typischerweise im Bereich von 50-2000 nm, kann aber auch größer sein, wenn zum Beispiel die optische Länge des Resonators größer als eine einzelne Wellenlänge ist. Fachleute werden verstehen, daß die Füllschicht sogar in einem der beiden Resonatoren fehlen kann (d.h. die Dicke der Fülischicht kann in einem der beiden Resonatoren Null sein). Typischerweise wird auf dem Planspiegel eine Füllschicht mit im wesentlichen konstanter Dicke ausgebildet (z.B. durch Aufschleudern und Erhitzen von Polyimid mit anschließender Strukturierung durch geeigenete Mittel, z.B. Fotolithographie und Atzen) Der Zweck der Strukturierung ist die Bereitstellung optischer Resonatoren mit unterschiedlichen optischen Dicken.
- Der optischen Gesamtdicke L eines gegebenen Resonators wird der folgende Ausdruck gegeben:
- Der erste Term in dem Ausdruck (1) ist auf die effektive Eindringtiefe in dem Satz aus λ/4-Schichten (QWS - Quarter Wave Stack) zurückzuführen, der zweite Term ist die Summe der optischen Dicken der Schichten des Resonators und der letzte Term, der gewöhnlich verglichen mit den anderen beiden klein ist, ist auf die Phasenverschiebung am oberen Spiegel zurückzuführen. Der Parameter Ä ist die Wellenlänge, neff ist der effektive Brechungsindex des QWS, An ist die Indexdifferenz zwischen den beiden Materialien, aus denen der QWS zusammengesetzt ist, ni und Li sind der Brechungsindex und die tatsächliche Dicke der iten Schicht in dem Resonator, und φm ist die Phasenverschiebung am oberen Spiegel. Die Phasenverschiebung wird durch den folgenden Ausdruck gegeben:
- wobei ms der Brechungsindex des in Kontakt mit dem oberen Spiegel befindlichen Materials und nm und km der Real- bzw. Imaginärteil des Brechungsindex des Materials des oberen Spiegeis ist.
- Wie aus Gleichung (1) ersichtlich ist, kann man durch Anderung zum Beispiel der Dicke der Füllschicht die optische Länge des Resonators und somit die Wellenlänge des Resonanzschwingungstyps bzw. der Resonanzschwingungstypen des Resonators verändern. Natürlich kann zumindest im Prinzip derselbe Effekt erreicht werden, indem die Dicke beliebiger der anderen Schichten in dem Resonator, zum Beispiel der transparenten Leiterschicht 12, der wahlfreien Löcher- Transportschicht 13 oder der EL-Schicht 15, verändert wird, und alle diese Möglichkeiten werden in Betracht gezogen. Zur einfacheren Herstellung werden jedoch zur Zeit die Bereitstellung und selektive Verdünnung einer geeigneten Füllschicht bevorzugt, da der letztere Vorgang typischerweise mit Fülimaterialien wie Polyimid oder SiO&sub2; derzeit leichter steuerbar ist als mit anderen Schichtmaterialien wie zum Beispiel ITO, Alq oder TAD.
- Eine bevorzugte Anwendung von erfindungsgemäßen Mikroresonatorstrahlern sind Vollfarben-Flachanzeigen. Jedes Pixel einer solchen Anzeige umfaßt mindestens drei Mikroresonatoren, nämlich einen, der rotes Licht emittiert, einen, der grünes Licht emittiert und einen, der blaues Licht emittiert. Zur Ansteuerung einer solchen Anzeige können beliebige geeignete Schaltkreise verwendet werden. Siehe zum Beispiel K. Murata, op. cit., worin bei S. 49, FIG. 9 eine Matrix- Ansteuerschaltung offenbart ist, die für eine erfindungsgemäße Anzeige verwendet werden könnte.
- Der transparente Leiter (z.B. 33) ist eine im wesentlichen gleichförmige Schicht mit einer seitlichen Ausdehnung, die zumindest annähernd gleich der Größe der Anzeige ist oder streifenförmig strukturiert ist, wobei ein gegebener Streifen einer gegebenen Zeile (oder Spalte) der Anzeige zugeordnet ist.
- Beispiel 1. Auf einem herkömmlichen Substrat aus Hartglas wurde durch plasmaverstärktes chemisches Aufdampfen bei 250ºC ein Mehrschichtspiegel ausgebildet. Der Spiegel bestand aus abwechselnden Schichten aus SiO&sub2; (Brechungsindex 1,5, Dicke 91,6 nm) und SiNx (Brechungsindex 2,2, Dicke 62,5 nm). Eine Mischung aus 2% Silan in Stickstoff und Lachgas diente zur SiO&sub2;- Ablagerung, und eine Mischung aus 2% Silan in Stickstoff diente zur SiNx-Ablagerung. Es wurde ein Satz mit 3 Perioden aufgewachsen. Das Spitzenreflexionsvermögen betrug etwa 80-90% bei 550 nm. Der Mehrschichtspiegel wurde durch Aufschleudern mit einer 108 nm starken Schicht aus transparentem Polyimid beschichtet (Brechungsindex 1,7), worauf herkömmliches Erhitzen folgte. Die somit hergestellte gleichförmige Fülischicht wurde in einem Sauerstoffplasma strukturiert, um terrassenförmige Abstufungen verschiedener Dicken (0, 45 und 108 nm) zu bilden. Dies erfolgte durch herkömmliche Mittel unter Verwendung von fotolithographisch strukturiertem Photoresist als Maske. Anschließend wurden 60 nm Alq, 60 nm TAD und 150 nm Al aufgedampft. Alle Verdampfungen erfolgten in einem herkömmlichen gepumpten thermischen Diffusionsverdampfer mit einem Basisdruck von etwa 1,33×10&supmin;&sup7; Pa (10&supmin;&sup6; Torr) . Die somit gebildeten Mikroresonatoren wurden so ausgelegt, daß die Positionen des Hauptschwingungstyps in den drei Bereichen den drei Primärfarben entsprechen. Zum Beispiel werden in den Bereichen mit 0, 45 und 108 nm Füllmaterial die relevanten Resonatorschwingungstypen rechnerisch bei 605, 493 bzw. 546 nm gefunden (wobei für die organischen Materialien ein Brechungsindex von 1,65 angenommen wird). Die Meßergebnisse stimmen gut mit den berechneten Ergebnissen überein, was aus FIG. 4-6 ersichtlich ist, die jeweils die Intensität der Fotoiumineszenz (300-nm-Anregung) aus den Resonatoren mit 45, 108 und 0 nm Dicke zeigen. FIG. 7 zeigt die entsprechende Intensität aus einem gleichartigen Probestück ohne Mikroresonatoreffekte.
- Beispiel 2. Es wird im wesentlichen wie in Beispiel 1 beschrieben eine Schichtstruktur hergestellt, mit der Ausnahme, daß nach der Strukturierung der Füllschicht eine ungefähr 60 nm dicke ITO-Schicht abgelagert wird, wobei der Rest der Schichtfolge auf der somit ausgebildeten transparenten Leiterschicht abgelagert wird, und die Al-Schicht strukturiert wird, um separat adressierbare Mikroresonatorbereiche mit verschiedenen Füllmaterialdicken zu bilden. Das Anlegen einer Spannung zwischen der oberen und der unteren Elektrode führt zu Elektrolumineszenz, mit Emissionen im wesentlichen der in FIG. 4-6 gezeigten Art.
Claims (10)
1. Lichtemittierendes Bauelement mit einer
Schichtstruktur auf einer Hauptoberfläche eines
Substratkörpers (30), wobei das besagte Bauelement
folgendes umfaßt:
a) einen ersten Leiter (33), einen zweiten, von
dem ersten Leiter beabstandeten Leiter (362) und einen
von dem ersten und dem zweiten Leiter beabstandeten
dritten Leiter (361);
b) eine aktive Schicht (35), die zwischen dem
ersten Leiter und dem zweiten und dritten Leiter
angeordnet ist, wobei die aktive Schicht Material
umfaßt, das zur Elektrolumineszenz fähig ist; wobei
c) die Schichtstruktur so gewählt wird, daß das
Anlegen einer elektrischen Vorspannung zwischen dem
ersten und zweiten Leiter zu einer Strahlungsemission
einer ersten Wellenlänge aus dem Bauelement führt und
das Anlegen einer elektrischen Vorspannung zwischen dem
ersten und dritten Leiter zu einer Emission von
Strahlung einer zweiten Wellenlänge aus dem Bauelement
führt, die von der ersten Wellenlänge verschieden ist;
dadurch gekennzeichnet, daß
d) die aktive Schicht eine Schicht aus
organischem Material ist und die Schichtstruktur
weiterhin folgendes umfaßt:
e) erste Reflektormittel (31) , die zusammen mit
dem zweiten Leiter einen ersten Mikroresonator mit
einer effektiven optischen Länge L&sub1; definieren und
weiterhin mit dem dritten Leiter einen zweiten
Mikroresonator mit einer effektiven optischen Länge L&sub2;
definieren, die von L&sub1; verschieden ist, wobei diese
Differenz der effektiven optischen Länge auf die
Differenz der Dicke einer Füilmaterialschicht (32)
zwischen dem ersten und zweiten Mikroresonator
zurückzuführen ist, wobei das Füllmaterial aus der aus
den transparenten Polymeren und den transparenten
Dielektrika bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
2. Bauelement nach Anspruch 1, wobei L ungefähr
gleich der ersten Wellenlänge in dem ersten
Mikroresonator ist.
3. Bauelement nach Anspruch 1, wobei das besagte
5 erste Reflektormittel ein Teil eines unitären
mehrschichtigen dielektrischen Spiegels ist.
4. Bauelement nach Anspruch 1, wobei die
Schichtstruktur weiterhin eine Löcher-Transportschicht
(34) und/oder eine Elektronen-Transportschicht umfaßt.
5. Gegenstand nach Anspruch 1, wobei die
Schichtstruktur weiterhin eine Streuschicht (28)
umfaßt, die außerhalb des besagten ersten und zweiten
Mikroresonators angeordnet ist.
6. Bauelement nach Anspruch 1, das weiterhin einen
dritten Mikroresonator mit einer effektiven optischen
Länge L&sub3; umfaßt, die von L&sub2; und L&sub1; verschieden ist,
wobei der besagte dritte Mikroresonator für eine
Emission von Strahlung einer dritten Wellenlänge
ausgelegt ist.
7. Bauelement nach Anspruch 1, wobei das
Bauelement eine Mehrzahl von Mikroresonatoren mit einer
effektiven optischen Länge, die im wesentlichen gleich
L&sub1; ist, und eine weitere Mehrzahl von Mikroresonatoren
mit einer effektiven optischen Länge, die im
wesentlichen gleich L&sub2; ist, umfaßt.
8. Bauelement nach Anspruch 7, wobei das
Bauelement eine weitere Mehrzahl von Mikroresonatoren
mit einer effektiven optischen Länge, die im
wesentlichen gleich L&sub3; ist, umfaßt, wobei das besagte
Bauelement eine Dreifarben-Anzeige ist.
9. Bauelement nach Anspruch 1, wobei das zur
Elektrolumineszenz fähige organische Material aus der
Gruppe bestehend aus Alq, Perylenderivaten, Anthrazen,
Poly(phenylenvinylenen), Oxadiazol oder
Stilbenderivaten und beliebigen dieser Materialien, die mit
einem aus der Gruppe bestehend aus Cumarinen, DCM und
Rhodaminderivaten ausgewählten Dotierungsstoff dotiert
sind, ausgewählt ist; wobei die ersten Reflektormittel
sich abwechselnde Schichten aus SiO&sub2; und SiNx oder SiO&sub2;
und TiO&sub2; umfassen, wobei mindestens einer der Leiter Al,
Ag, Au, Legierungen von Mg und Ag oder Legierungen von
Mg und Al umfaßt; wobei mindestens ein weiterer der
Leiter Indiumzinnoxid oder Polyanilin umfaßt; und wobei
die Schichtstruktur eine Streuschicht umfaßt, die
außerhalb des besagten ersten und zweiten
Mikroresonators angeordnet ist.
10. Bauelement nach Anspruch 1, wobei der
Gegenstand eine Flachanzeige, ein optisches
Verbindungsmittel, ein faseroptisches
Kommunikationsmittel oder ein LED-Druckmittel ist.
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