DE69732713T2

DE69732713T2 - Lichtemittierende gegenstände mit lichtreflektierende stukturen

Info

Publication number: DE69732713T2
Application number: DE69732713T
Authority: DE
Inventors: Vladimir Bulovic; R. Stephen FORREST; Paul Burrows; Z. Dmitri GARBUZOV
Original assignee: Princeton University
Current assignee: Princeton University
Priority date: 1996-12-23
Filing date: 1997-12-23
Publication date: 2006-04-13
Anticipated expiration: 2017-12-24
Also published as: EP0956741B1; KR20000062302A; AU5621598A; EP0956741A1; DE69732713D1; KR100513439B1; ATE290761T1; CA2275514A1; TW379514B; EP0956741A4; JP2001507503A; WO1998028947A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft organische Licht emittierende Vorrichtungen (OLEDs), und insbesondere Licht emittierende Gegenstände, die dazu geeignet sind, den Wirkungsgrad zu maximieren und Verluste durch Wellenleitung zu minimieren.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Die elektronische Anzeige wird in Vorrichtungen wie zum Beispiel Fernsehgeräten, Computerarbeitsplätzen, Fernmeldegeräten und einer Vielzahl anderer Anwendungen verwendet. Unter den derzeit erhältlichen Arten von elektronischen Anzeigen ist die Flachbildschirmtechnik von großem Interesse, und in diesem Bereich werden ständig Fortschritte gemacht. Wünschenswerte Faktoren für jede Anzeigetechnik umfassen die Fähigkeit, eine gute Auflösung, vollfarbige Anzeige bei guter Lichtstärke und zu wettbewerbsfähigen Preisen bereitzustellen.
Organische Licht emittierende Vorrichtungen (OLEDs), die Dünnschichtmaterialien, die Licht aussenden, wenn sie durch elektrischen Strom angeregt werden, verwenden, werden derzeit eine immer beliebtere Form von Flachbildschirmtechnik. Die derzeit beliebteste organische emittierende Struktur wird als Doppelheterostrukturdiode (DH-OLED) bezeichnet und ist in 1A abgebildet. In dieser Vorrichtung wird eine Substratschicht aus Glas 10 mit einer dünnen Schicht aus Indium-Zinnoxid (ITO) 11 überzogen. Dann wird eine dünne (100–500 Angström) organische gelochte transportierende Schicht (HTL) 12 auf die ITO-Schicht 11 aufgetragen. Auf der Oberfläche von HTL 12 wird eine dünne (üblicherweise 50–500 Angström) Emissionsschicht (EL) 13 aufgetragen. Die EL 13 stellt die Rekombinationsstelle für Elektronen, die durch die Löcher von der HTL 12 von einer 100–500 Angström dicken Elektronen transportierenden Schicht (ETL) 14 eingespeist werden, bereit. Beispiele für ETL-, EL- und HTL-Materialien nach dem Stand der Technik sind in US-Patentschrift Nr. 5,294,870 offenbart.
Oftmals ist die EL 13 mit einem stark fluoreszierenden Farbstoff dotiert, um die Farbe abzustimmen und die Elektrolumineszenzleistung der OLED zu erhöhen. Die Vorrichtung, die in 1A gezeigt ist, ist durch Auftragen der Metallkontakte 15, 16 und der Dachelektrode 17 vervollständigt. Die Kontakte 15, 16 sind üblicherweise aus Indium oder Ti/Pt/Au hergestellt. Die Elektrode 17 besteht häufig aus einer Doppelschichtstruktur, die eine Legierung, wie zum Beispiel Mg/Ag 17', welche die organische ETL 14 direkt berührt, und eine dicke Metallschicht 17'' mit hoher Austrittsarbeit, wie zum Beispiel Gold (Au) oder Silber (Ag), auf dem Mg/Ag umfasst. Das dicke Metall 17'' ist lichtundurchlässig. Wenn eine angemessene Steuerspannung zwischen der Dachelektrode 17 und den Kontakten 15, 16 angelegt wird, erfolgt eine Lichtemission von der emittierenden Schicht 13 durch das Glassubstrat 10. Eine LED-Vorrichtung nach 1A weist abhängig von der Farbe der Emission und der Struktur der Vorrichtung üblicherweise externe Lumineszenzquantenausbeuten von 0,05% bis 2% auf.
Eine andere bekannte organische emittierende Struktur wird als Einfachheterostrukturdiode (SH)-OLED bezeichnet und ist in 1B abgebildet. Der Unterschied zwischen dieser Struktur und der DH-Struktur liegt darin, dass in diesem Fall die Multifunktionsschicht 13' sowohl als El als auch als ETL dient. Eine Einschränkung der Vorrichtung von 1B ist die, dass die Multifunktionsschicht 13' eine gute Elektronentransportfähigkeit aufweisen muss. Andernfalls sollten getrennte EL- und ETL-Schichten verwendet werden, wie bei der Vorrichtung in 1A gezeigt.
Noch eine andere bekannte LED-Vorrichtung ist in 1C gezeigt, die eine typische Querschnittsansicht einer Einschicht (Polymer)-OLED abbildet. Wie abgebildet umfasst die Vorrichtung ein Glassubstrat 1, das mit einer dünnen ITO-Schicht 3 überzogen ist. Über der ITO-Schicht 3 ist eine dünne organische Schicht 5 aus aufgeschleudertem Polymer gebildet, die alle Funktionen der HTL-, ETL- und EL-Schichten der oben beschriebenen Vorrichtungen bereitstellt. Eine Metallelektrodenschicht 6 ist über der organischen Schicht 5 gebildet. Das Metall ist üblicherweise Mg, Ca, oder ein anderes herkömmlicherweise verwendetes Metall mit niedriger Austrittsarbeit.
Ein Beispiel einer mehrfarbigen Elektrolumineszenz-Bildanzeigevorrichtung, die organische Verbindungen als Licht emittierende Pixel verwendet, ist in US-Patentschrift Nr. 5,294,870 offenbart. Dieses Patent offenbart eine Mehrzahl Licht emittierender Pixel, die ein organisches Medium zum Aussenden von blauem Licht enthalten. In bestimmten Abschnitten der Pixel sind Fluoreszenzmedien zwischen der blauen OLED und dem Substrat angeordnet. Die Fluoreszenzmedien absorbieren Licht, das durch die blaue OLED ausgesendet wird, und senden in verschiedenen Bereichen desselben Pixels rotes und grünes Licht aus. Ein Nachteil dieser Anzeige ist, dass die Wellenleitung von Licht durch das Glassubstrat von einem Pixel zu angrenzenden Pixeln zu Unschärfe, Farbinterreflexion, mangelnder Bildauflösung und einem Verlust an wellengeleitetem Licht führen kann. Dieses Problem ist in 1D für eine Vorrichtung, die in 1A gezeigt ist, schematisch abgebildet, und ist in D. Z. Garbuzov et al., "Photoluminescence Efficiency and Absorption of Aluminum Tri-Quinolate (Alq₃) Thin Films", 249 Chemical Physics Letters 433 (1996) näher beschrieben. Ein weiteres Problem bei dieser Vorrichtung ist, dass das verwendete ITO, das als durchsichtige, leitende Schicht verwendet ist, ein Material mit starkem Verlust ist, was zur Absorption von wellengeleitetem Licht durch ITO-Schichten führt. Ein zusätzliches Problem, das bei dieser und anderen Vorrichtungen nach dem Stand der Technik auftritt, ist, dass der Betrachter die LED-Verbindungslinien als schwarze Linien, die einzelne Pixel umgeben, sehen kann, was die Körnigkeit der Anzeige erhöht und die Auflösung einschränkt.
Die japanische Patentanmeldung Nr. 06274645 (Offenlegung Nr. 08138870 vom 31. Mai 1996) offenbart eine seitlich emittierende Vorrichtung mit der folgenden Struktur:
Ein organisches Dünnschicht-EL-Element, das aus der Schichtung einer durchsichtigen Elektrode, einer organischen Elektrolumineszenzschicht, einer Spiegelelektrode und einer Schutzschicht aufgebaut ist, ist an einer Hauptfläche eines durchsichtigen Glassubstrats gebildet, wobei drei von vier Seitenflächen des Substrats senkrecht zur Hauptfläche angeordnet sind, und die verbleibende eine Fläche eine gegenüber der Hauptfläche schwenkbare Seitenfläche ist. Mit Ausnahme der Seitenfläche des Substrates und der Seitenfläche des Elements sind das Substrat und das Element mit einem Reflexionsmittel überdeckt. Das Reflexionsmittel ist aus einem Metallumlenkspiegel, der die Hauptfläche an der Seite des Substrats, an der das Element nicht gebildet ist, überdeckt, und einer weißen Diffusionsplatte, welche die drei Seitenflächen mit Ausnahme der Seitenfläche des Substrats überdeckt, aufgebaut, wodurch erreicht wird, dass die Lichtstrahlen, die vom Element ausgesendet werden, von dem Abschnitt, der nicht mit dem Reflexionsmittel überdeckt ist, ausgesendet werden.
Der Zweck dieser Erfindung ist die Bereitstellung einer Spiegelelektrode eines organisches Dünnschicht-EL- Elements, das nicht spiegelnd erscheint, wenn keine Elektrolumineszenz ausgestrahlt wird, indem Lichtstrahlen ausgesendet werden, die vom organischen Dünnschicht-EL-Element von einem der Seitenabschnitte des organischen Dünnschicht-EL-Elements, der nicht mit einem Reflexionsmittel abgedeckt ist, ausgesendet werden.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung umfasst einfarbige und mehrfarbige Licht emittierende Gegenstände, die Licht reflektierende Strukturen verwenden, um einen erhöhten Wirkungsgrad und verringerte Verluste durch Wellenleitung von im Übrigen brauchbarer Lichtemission bereitzustellen. Jede der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst ein Substrat, eine Licht reflektierende Struktur, die in oder auf dem Substrat angeordnet ist, und eine OLED, die in oder auf der Licht reflektierenden Struktur angeordnet ist. Die Licht reflektierende Struktur ist gekennzeichnet durch einen oberen Bereich und einen unteren Bereiche, wobei der obere Bereich schmäler als der untere Bereich ist, so dass Licht, das von der OLED ausgesendet wird, zum unteren Bereich geleitet wird.
In einem Aspekt umfassen die Licht emittierenden Gegenstände der vorliegenden Erfindung eine Mehrzahl von Pixeln, von denen jedes mindestens eine Licht reflektierende Struktur in Form einer Mesa mit abgewinkelten Wänden aufweist. Die Mesas, die in der vorliegenden Erfindung verwendet sind, weisen die Form von Pyramidenstümpfen auf, von denen jeder einen oberen Bereich aufweist, der schmäler ist, als sein unterer Bereich, so dass Licht durch Reflexion von seinen Seitenwänden abgelenkt und in eine Richtung von seinem oberen Bereich zu seinem unteren Bereich geleitet wird.
In einem anderen Aspekt sind die Licht emittierenden Gegenstände der vorliegenden Erfindung so gestaltet, dass sie Lichtemission konzentrieren. Solche Gegenstände umfassen ein durchsichtiges Substrat, eine Licht reflektierende Schicht auf dem Substrat, eine Licht reflektierende Struktur in Form einer Wellenleitungsschicht auf der Licht reflektierenden Schicht, und mindestens eine OLED auf der Wellenleitungsschicht. Die Licht reflektierende Schicht weist mindestens eine Öffnung auf. Das von der/den OLED(s) ausgesendete Licht wird von den Seitenwänden der Licht reflektierenden Struktur und der Licht reflektierenden Schicht reflektiert, so dass es zur Emission durch das Substrat durch die Öffnung in der Licht reflektierenden Schicht geleitet wird.
In einer ersten Ausführungsform umfasst der Licht emittierende Gegenstand der vorliegenden Erfindung mehrere Pixel, von denen jedes Licht emittierende Vorrichtungen aufweist, die in drei Mesas auf einem durchsichtigen Substrat angeordnet sind, wobei die erste der Mesas blaues Licht aussendet, die zweite der drei Mesas grünes Licht aussendet, und die dritte der drei Mesas rotes Licht aussendet. In dieser Ausführungsform grenzt der untere Bereich jeder Mesa unmittelbar an das Substrat an, so dass das Licht, das von jeder Mesa ausgesendet wird, gegen das Substrat geleitet wird.
In einer zweiten Ausführungsform umfasst der Licht emittierende Gegenstand der vorliegenden Erfindung mehrere Pixel, von denen jedes Licht emittierende Vorrichtungen aufweist, die in drei umgekehrten Mesas mit abgewinkelten Wänden angeordnet sind, wobei die erste der drei umgekehrten Mesas blaues Licht aussendet, die zweite der drei umgekehrten Mesas grünes Licht aussendet, und die dritte der drei umgekehrten Mesas rotes Licht aussendet. In dieser Ausführungsform werden die Mesas als „umgekehrt" bezeichnet, da der obere Bereich jeder Mesa unmittelbar an das Substrat angrenzt, so dass Licht, das durch jede Mesa ausgesendet wird, vom Substrat weggeleitet wird. Die umgekehrten Mesas sind entweder am Substrat oder innerhalb des Substrats angeordnet.
In einer dritten Ausführungsform umfasst der Licht emittierende Gegenstand der vorliegenden Erfindung mehrere Pixel, von denen jedes Licht emittierende Vorrichtungen aufweist, die in einer einzelnen Mesa oder umgekehrten Mesa angeordnet sind, die alleine oder in Kombination aufgrund einer gestapelten Struktur von blauen, grünen und roten OLEDs blaues, grünes oder rotes Licht aussendet.
In einer vierten Ausführungsform umfasst der Licht emittierende Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein durchsichtiges Substrat, eine Licht reflektierende Schicht auf dem Substrat, eine Licht reflektierende Struktur in Form einer Wellenleitungsstruktur auf der Licht reflektierenden Schicht, und mindestens eine OLED auf der Wellenleitungsschicht der Erfindung. Die Wellenleitungsschicht weist eine obere Oberfläche, eine untere Oberfläche und mindestens drei Seiten auf, wobei eine der Seiten in einem Winkel von weniger als 90° in Bezug auf das Substrat angeordnet ist, und die übrigen Seiten senkrecht zum Substrat angeordnet sind. Das Licht, das von der/den OLED(s) ausgesendet wird, wird von der Licht reflektierenden Schicht und den Seiten der Wellenleitungsschicht reflektiert. Dadurch wird das ausgesendete Licht konzentriert und zur Emission durch das Substrat durch eine Öffnung in der Licht reflektierenden Schicht geleitet.
In einer fünften Ausführungsform weist die Wellenleitungsschicht der vierten Ausführungsform mindestens zwei Seiten auf, die in einem Winkel von weniger als 90° in Bezug auf das Substrat angeordnet sind, wobei die übrigen Seiten senkrecht zum Substrat angeordnet sind. Die Licht reflektierende Schicht weist mehrere Öffnungen auf, die unter den Seiten der Wellenleitungsschicht, die in einem Winkel von weniger als 90° in Bezug auf das Substrat angeordnet sind, angeordnet sind. Daher wird Licht, das von der/den OLED(s) ausgesendet wird, von der Licht reflektierenden Schicht und den Seiten der Wellenleitungsschicht reflektiert. Somit wird das ausgesendete Licht konzentriert und zur Emission durch das Substrat und die Bündelung auf einen gemeinsamen Brennpunkt durch die Öffnungen in der Licht reflektierenden Schicht geleitet.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A ist eine Querschnittsansicht einer typischen organischen Licht emittierenden Doppelheterostrukturvorrichtung (OLED) nach dem Stand der Technik.
1B ist eine Querschnittsansicht einer typischen organischen Licht emittierenden Einfachheterostrukturvorrichtung (LED) nach dem Stand der Technik.
1C ist eine Querschnittsansicht einer bekannten Einschichtpolymer-LED-Struktur nach dem Stand der Technik.
1D zeigt das Problem der Wellenleitung in herkömmlich aufgebauten LED-Strukturen.
2A, 2B und 2C sind Querschnittsansichten von integrierten Dreifarbenpixeln, die blaue organische Licht emittierende Vorrichtungen (OLEDs) und rote und grüne Down-Conversion-Leuchtstoffschichten gemäß den Ausführungsformen dieser Erfindung verwenden.
2D zeigt eine gestapelte Anordnung blauer, grüner und roter OLEDs in einer Mesapixelanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt eine Draufsicht einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4A bis 4D zeigen das Verfahren zum Herstellen einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wie in 2A gezeigt.
5A bis 5E zeigen das Verfahren zum Herstellen einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wie in 2B gezeigt.
6A bis 6D zeigen das Verfahren zum Herstellen einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wie in 2D gezeigt.
7A und 7B sind eine Querschnittsansicht beziehungsweise eine Draufsicht einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7C ist eine Querschnittsansicht einer umgekehrten Version der Vorrichtung, die in 7A gezeigt ist.
8A und 8B sind eine Querschnittsansicht beziehungsweise eine Draufsicht einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9 zeigt schematisch θ > θ_c, den kritischen Winkel für Innenreflexion.
10A–10C zeigen mehrere OLED-Abänderungen, die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden können.
11A–11B bilden grafisch die Auswirkungen der Länge der Licht emittierenden Vorrichtung auf die Lichtintensität beziehungsweise den Wirkungsgrad der Vorrichtung ab.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 2A gezeigt. In dieser Ausführungsform ist durch den Bündelungseffekt der Licht reflektierenden Strukturen, welche die Form von Mesastrukturen aufweisen, die Wellenleitung reduziert und der Strahlungsausgang erhöht. Diese Bündelung ist entweder durch totale Reflexion von den abgewinkelten Wänden der Mesastruktur, oder durch Spiegelreflexion von Metall, das an den abgewinkelten Wänden aufgetragen ist, erzielt.
Die Vorrichtung, die in 2A gezeigt ist, umfasst Pixel, die drei Mesastapel auf einem gemeinsamen Substrat 37 aufweisen, wobei der Stapel eine blaue OLED-Schicht 20 und abhängig vom jeweiligen Stapel rote und/oder grüne Down-Conversion-Leuchtstoffe, die mit 21 beziehungsweise 22 bezeichnet sind, umfasst. Das Substrat 37 ist im Allgemeinen aus einem durchsichtigen Material, wie zum Beispiel Glas, Quarz, Saphir oder Kunststoff hergestellt. Die OLED-Schicht weist entweder eine DH- oder eine SH-Anordnung, oder eine Einfachschicht aus OLED auf Polymerbasis auf, wie sie im Fach gut bekannt sind.
Die Vorrichtung 24 ist ein blauer Strahler, der eine blaue OLED 20 aufweist, die sich waagrecht erstreckt, um auch einen oberen Bereich jeder der Vorrichtungen 27 und 28 zu bilden. Die Vorrichtung 27 ist ein grüner Strahler, der die blaue OLED 20 und einen grünen Down-Conversion-Leuchtstoff 22 in einem unteren Bereich des Stapels aufweist, wobei der Leuchtstoff 22 das blaue Licht der OLED 20 in grünes Licht umwandelt. Die dritte Vorrichtung 28 enthält einen roten Down-Conversion-Leuchtstoff 21, der zwischen der blauen OLED 20 und dem grünen Down-Conversion-Leuchtstoff 22 angeordnet ist, und der das blaue Licht der OLED 20 in rotes Licht umwandelt. In diesem Fall durchdringt das rote Licht den grünen Leuchtstoff 22, der für rotes Licht durchsichtig ist, ohne absorbiert zu werden. Zur einfacheren Herstellung belässt man den grünen Down- Conversion-Leuchtstoff 22 in der Vorrichtung 28. Ersatzweise umfasst die dritte Vorrichtung 28 die blaue OLED 20 und einen roten Down-Conversion-Leuchtstoff 21 in einem unteren Bereich des Stapels, wobei der rote Leuchtstoff das blaue Licht der OLED 20 in rotes Licht umwandelt, ohne dass dieses eine grüne Down-Conversion-Leuchtstoffschicht durchdringt. In noch einer anderen alternativen Anordnung der dritten Vorrichtung 28 ist eine Schicht aus grünem Down-Conversion-Leuchtstoff zwischen der blauen OLED 20 und dem roten Down-Conversion-Leuchtstoff 21 angeordnet. In dieser Ausführungsform wandelt der grüne Down-Conversion-Leuchtstoff 22 das blaue Licht, das von der OLED 20 ausgesendet wird, in grünes Licht um, und der rote Down-Conversion-Leuchtstoff 21 wandelt dieses grüne Licht in rotes Licht um. Diese Anordnung ist jedoch im Allgemeinen nicht bevorzugt, da der Wirkungsgrad der Vorrichtung mit steigender Anzahl von Down-Conversion-Schritten dazu neigt, geringer zu werden. Obwohl die Ausführungsform, die in 2A gezeigt ist, Down-Conversion-Leuchtstoffschichten verwendet, können die Vorrichtungen 24, 27 und 28 statt dessen blaue, grüne und rote OLEDs verwenden, wodurch sich die Verwendung von Down-Conversion-Leuchtstoffschichten erübrigt.
Die Mesawände jeder der Vorrichtungen 24, 27 und 28 können in irgendeinem spitzen Winkel angeordnet sein, um Wellenleitung zu minimieren oder zu verhindern, obwohl 35°–45° in Bezug auf das Substrat bevorzugt sind. Die dielektrische Bündelungsschicht 19, die den untersten Bereich der Vorrichtungen 24, 27 und 28 darstellt, ist abgewinkelt, so dass das Licht, das normalerweise in seitliche Pixel wellengeleitet und zur Farbinterreflexion und zum Verlust von Auflösung und Leuchtkraft beitragen würde, statt dessen durch Reflexion von den Mesaseitenwänden und wahlfreien Reflektoren 47 aus dem Substrat 37 geleitet wird. Diese Reflexion ist durch die Strahlen R₂ dargestellt, die aus der dielektrischen Schicht 19 durch das Substrat 37 austreten, und den Strahl R verstärken.
Die wahlfreien Reflektoren 47 sind aus Materialien wie zum Beispiel Aluminium, Silber, Mg/Al, oder irgendeinem anderen geeigneten Material hergestellt. Zusätzlich zu ihrer Wirkung als Reflektoren können die Reflektoren 47 als Verbindungen verwendet sein, indem die Reflektoren 47 in einer Weise verlängert sind, dass sie mit Metallschichten 26 in Verbindung stehen, wie in 3 gezeigt. Ein deutlicher Vorteil der Verwendung der Reflektoren 47 als Verbindungen ist der, dass solche Verbindungen zwischen angrenzenden Mesas angeordnet sind, so dass sie dem Betrachter verborgen bleiben. Daher weist die resultierende Anzeige keine der dunklen Linien zwischen angrenzenden Pixeln auf, wie man sie häufig in herkömmlichen Anzeigevorrichtungen findet.
Der Einfachheit halber sind die OLED-Vorrichtungen, die in der vorliegenden Erfindung verwendet sind, in den Zeichnungen als Einfachschichten abgebildet. Wie im Fach gut bekannt und hierin beschrieben ist, umfassen diese Schichten jedoch tatsächlich mehrere Unterschichten, sofern die OLED kein Einschichtpolymer ist, wobei die Anordnung dieser Unterschichten davon abhängt, ob die Vorrichtung eine DH- oder eine SH-Anordnung ist.
Ist zum Beispiel eine DH-OLED in der vorliegenden Erfindung verwendet, besteht die OLED-Vorrichtung 20 aus einer HTL, die im Vakuum aufgedampft, oder gezüchtet oder auf andere Weise auf der Oberfläche einer ITO-Schicht aufgetragen ist. Eine obere ETL ordnet eine EL zwischen sich und der HTL an. Jede der HTL-, ETL-, ITO- und organischen EL-Schichten sind aufgrund ihrer Zusammensetzung und minimalen Dicke durchsichtig. Jede HTL kann 50–1000 Angström dick sein; jede EL kann 50–500 Angström dick sein; jede ETL kann 50–1000 Angström dick sein; und die ITO-Schicht kann 1000–4000 Angström dick sein. Für optimale Leistung und Betrieb mit niedriger Spannung sollte jede der organischen Schichten vorzugsweise nahe der unteren Grenzen der oben angegebenen Bereiche gehalten sein. Jede Vorrichtung 24, 27 und 28 (ausgenommen die ITO-/Metallschichten) ist vorzugsweise ungefähr 500 Angström dick. Beispiele geeigneter organischer ETL-, EL- und HTL-Materialien findet man in US-Patentschrift Nr. 5,294,870.
Auf der ETL ist eine Metallschicht 26M mit niedriger Austrittsarbeit (vorzugsweise < 4 eV) gebildet. Geeignete Kandidaten für die Metallschicht 26M umfassen Mg, Mg/Ag und Li/Al. Auf der Metallschicht 26M ist noch eine leitende Schicht 26l aufgetragen, die dazu geeignet ist, einen elektrischen Kontakt zu bilden. Die leitende Schicht 26l kann zum Beispiel aus ITO, Al, Ag oder Au hergestellt sein. Zur Bequemlichkeit ist die Doppelschichtstruktur der Metallschichten 26M und 26l als Metallschicht 26 bezeichnet. Der Anschluss 26T ist auf der Metallschicht 26 zur elektrischen Verbindung an diese gebildet, und kann wie im Fach bekannt aus In, Pt, Au, Ag und Kombinationen davon, oder jedem anderen geeignetem Material hergestellt sein.
Ist statt DH-OLED-Vorrichtungen eine SH-OLED-Struktur verwendet, um die Vorrichtungen 24, 27 und 28 bereitzustellen, sind die ETL- und EL-Schichten durch eine einzelne Multifunktionsschicht, wie zum Beispiel der Schicht 13', bereitgestellt, wie zuvor für die SH von 1B beschrieben ist. Diese Schicht 13' ist Al-Chinolat oder irgendein anderes bekanntes Material, das den Multifunktionszweck der Schicht 13' erfüllen kann. Der Vorteil von DH-OLED-Stapeln anstelle von SH-OLED-Stapeln besteht jedoch darin, dass DH-OLED-Stapel im Allgemeinen höhere Wirkungsgrade ermöglichen.
Die Spannungen über die OLEDs in jeder der Vorrichtungen 24, 27 und 28 sind so gesteuert, dass sie in jedem Augenblick eine gewünschte resultierende Emissionsfarbe und -Lichtstärke für das jeweilige Pixel schaffen. Augenscheinlich sendet die Vorrichtung 24 blaues Licht aus, die Vorrichtung 27 grünes Licht und die Vorrichtung 28 rotes Licht. Des Weiteren können verschiedene Kombinationen der Vorrichtungen 24, 27 und 28 aktiviert sein, um gezielt eine gewünschte Lichtfarbe für das jeweilige Pixel zu erreichen, die teilweise von der Stromstärke in jeder der Vorrichtungen 24, 27 und 28 abhängt.
Die Vorrichtungen 24, 27 und 28 können durch Batterien 32, 31 beziehungsweise 30 in Durchlassrichtung vorgespannt sein. In 2A fließt Strom vom positiven Anschluss jeder Batterie 32, 31 und 30 in den Kathodenanschluss 26T seiner zugehörigen Vorrichtung, durch die Schichten der jeweiligen Vorrichtung und von Anodenanschlüssen 35T, die auf leitenden Schichten 35 gebildet sind, zu negativen Anschlüssen jeder Batterie 32, 31 und 30. Folglich wird von der OLED-Schicht in jeder der Vorrichtungen 24, 27 und 28 Licht ausgesendet. Die Isolierschicht 25 verhindert ein Kurzschließen der Kathoden- und Anodenschichten. Wenn die Pixel in einer Anzeige vereinigt sind, sind die Anoden- und Kathodenanschlüsse zum Beispiel an einem Rand der Anzeige herausgeführt.
Jede Vorrichtung 24, 27 und 28 umfasst wahlfrei eine Schicht 36 aus dielektrischem Material mit geringem Verlust und hohem Brechungsindex, wie zum Beispiel TiO₂, zwischen dem Kontakt 35 und den Schichten 21, 22 beziehungsweise 19. Die Schicht 36 ist insbesondere bevorzugt, wenn der Kontakt 35 aus ITO hergestellt ist, das ein Material mit hohem Verlust ist, so dass Licht von der blauen OLED-Schicht 20 einfach in den Kontakt 35 wellengeleitet und von diesem absorbiert werden kann. Die Brechungsindizes für TiO₂ und ITO betragen ungefähr 2,6 beziehungsweise 2,2. Daher beseitigt die Schicht 36 im Wesentlichen die Wellenleitung und Absorption im ITO, wobei das Licht, das von der blauen OLED-Schicht 20 ausgesendet wird, jetzt entweder durch die Schicht 36 übertragen wird, oder innerhalb der Schicht 36 wellengeleitet und durch die Mesaseitenwände und Reflektoren 47 reflektiert wird. Ähnliche Schichten zur Verbesserung der Leistung, wie zum Beispiel Löchereinspeisungsverbesserungsschichten, sind als Zwischenschichten wahlfrei in die Vorrichtungen 24, 27 und 28 eingeschlossen.
In einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Vorrichtung von 2A in einer entgegen gesetzten oder umgekehrten Weise konstruiert, um Lichtemission aus der Oberseite des Stapels statt aus der Unterseite zu schaffen. Gemäß dieser zweiten Ausführungsform, die in 2B (nicht maßstabsgerecht gezeichnet) gezeigt ist, unterdrückt die Bündelungswirkung der „umgekehrten" Mesastruktur mit abgewinkelten Wänden die Wellenleitung entlang der Strukturschichten. In dieser Ausführungsform werden die Mesas als „umgekehrt" bezeichnet, da der obere Bereich jeder Mesa unmittelbar an das Substrat angrenzt, so dass Licht, das durch jede Mesa ausgesendet wird, vom Substrat weggeleitet wird. Ohne die umgekehrte Mesastruktur von 2B könnte Wellenleitung entlang der Strukturschichten zu unbeabsichtigtem optischem Pumpen der Down-Conversion-Schichten in einem Pixel durch Licht, das von einem nahe gelegenen Pixel ausgesendet wird, ein Phänomen, das als „Mitzieheffekt" oder Farbinterreflexion bekannt ist, führen.
In der Ausführungsform, die in 2B gezeigt ist, ist eine Schicht aus dielektrischem Material, wie zum Beispiel SiOx, SiNx, Polyimid, etc., auf dem Substrat 51 aufgetragen und geätzt, um eine Vertiefung definierende Strukturen 50 zu bilden, zwischen denen Vertiefungen mit flachem Boden übrig bleiben. Strukturen 50, die eine Vertiefung darstellen, ermöglichen die Bildung der umgekehrten Mesastruktur der Vorrichtungen 24', 27' und 28' durch das Auftragen der Schichten, welche diese Vorrichtungen um fassen.
Jede der umgekehrten Mesas der Vorrichtungen 24', 27' und 28' umfassen eine reflektierende Metallkontaktschicht 56, eine Isolierschicht 53, eine blaue OLED-Schicht 20, eine dielektrische Schicht 55 und rote oder grüne Leuchtstoffe 21 und 22 für die umgekehrten Mesavorrichtungen 28' beziehungsweise 27'. Die umgekehrte Mesavorrichtung 28' weist ersatzweise eine Schicht aus grünem Leuchtstoff auf, die entweder i) zwischen der blauen OLED-Schicht 20 und dem roten Leuchtstoff 21, oder ii) über der roten Leuchtstoffschicht 21 angeordnet ist. Die Metallkontaktschicht 56 kann aus Aluminium, Silber, Mg/Al oder ähnlichem hergestellt sein. Zusätzlich zu ihrer Funktion als Reflektor, ist die Metallkontaktschicht 56 vorzugsweise als eine Verbindung verwendet. Ein deutlicher Vorteil der Verwendung der Metallkontaktschicht 56 als eine Verbindung ist der, dass sie unter den Vorrichtungen 24', 27' und 28' angeordnet und daher vom Betrachter verborgen ist. Die resultierende Anzeige weist daher keine der dunklen Linien zwischen benachbarten Pixeln auf, wie man sie häufig in herkömmlichen Anzeigevorrichtungen findet.
Jede umgekehrte Mesa umfasst des Weiteren eine durchsichtige Kontaktschicht 52 mit einer dünnen (ungefähr 50–200 Angström) Metallschicht 52A mit niedriger Austrittsarbeit und einem dickeren (ungefähr 500–4000 Angström) ITO-Überzug 52B. Im Vergleich zur ersten Ausführungsform sind die Polaritäten der Batterien 30, 31 und 32 umgedreht. Folglich fließt der Strom in entgegen gesetzter Richtung wie bei Ausführungsform in 2A durch die Vorrichtungen 24', 27' und 28', wenn sie für das Aussenden von Licht in Durchlassrichtung vorgespannt sind.
Die Ausführungsform, die in 2B gezeigt ist, ist im Allgemeinen zu höheren Auflösungen fähig, als die Ausführungsform, die in 2A gezeigt ist. Das rührt daher, dass die Ausführungsform, die in 2A gezeigt ist, wegen des relativ großen Abstands zwischen den Licht emittierenden Bereichen und der Substratoberfläche zu einem relativ breiten Lichtstrahl, der von jeder der Vorrichtungen 24, 27 und 28 ausgesendet wird, führen kann. Im Vergleich dazu durchdringen die Lichtstrahlen, die von jeder der umgekehrten Mesastrukturen von 2B ausgesendet werden, nicht die dielektrischen Bündelungsschichten oder das Substratmaterial. Als Folge davon werden verglichen mit den Lichtstrahlen, die von jeder der Mesavorrichtungen, die in 2A gezeigt sind, ausgesendet werden, von den umgekehrten Mesavorrichtungen 24', 27' und 28' von 2B verhältnismäßig schmalere Lichtstrahlen ausgesendet.
Zusätzlich zu der Anordnung, die in 2B gezeigt ist, in der umgekehrte Mesas aufgrund einer geätzten dielektrischen Schicht zur Bildung von Strukturen 50, die eine Vertiefung definieren, gebildet werden, können die umgekehrten Mesas durch Bilden von Vorrichtungen 24', 27' und 28' auf einem strukturierten Substrat 60 gebildet werden, wie in 2C gezeigt. Das strukturierte Substrat 60 weist Vertiefungen auf, wobei jede Vertiefung eine im Wesentlichen flache Bodenfläche und schräge Seitenwände aufweist. Jede Seitenwand ist schräg, um einen stumpfen Winkel mit der Bodenfläche zu bilden, wobei ungefähr 135°–145° bevorzugt sind. Die Tiefe der Vertiefung kann relativ gering sein, in der Größenordnung von 1000–3000 Angström, und so breit wie gewünscht. Das strukturierte Substrat 60 ist zum Beispiel aus Si hergestellt, das durch einen standardmäßigen Richtätzvorgang darin gebildete Vertiefungen aufweist. Zusätzlich zur Vertiefungsstruktur, die in 2B und 2C gezeigt ist, die gerade, schräge Seitenwände aufweist, sind auch andere Querschnitte möglich. Zum Beispiel werden Vertiefungen, die einen halbkreisförmigen oder einen ähnlichen Querschnitt aufweisen, ins Auge gefasst. Des Weiteren können die Mesas oder umgekehrten Mesas jeder der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung aus der Draufsicht in praktisch jeder Form, wie zum Beispiel Quadraten, Dreiecken, Kreisen und Sechsecken, angeordnet sein.
In jeder der Ausführungsformen, die in 2A, 2B oder 2C gezeigt sind, sind vorzugsweise keine Materialien mit geringeren Brechungsindizes in Bezug auf und zwischen der emittierenden Schicht der OLED und den Leuchtstoffschichten angeordnet, so dass im Wesentlichen alle Photonen, die durch die OLED ausgesendet werden, durch den Leuchtstoff absorbiert werden. Das resultiert in einer Erhöhung des Wirkungsgrades des blauen Strahlungstransports in die roten und grünen Leuchtstoffe.
Bei Verwendung in Mehrfarbenanwendungen sendet jedes der Pixel, das in den Anzeigen der vorliegenden Erfindung verwendet ist, gleichzeitig oder getrennt rotes, grünes und blaues Licht aus. Ersatzweise sendet jedes Pixel bei Verwendung in einer Einfarbenanwendung eine einzige Farbe aus.
In der Folge ist ein Verfahren zum Herstellen von Mehrfarben-LEDs auf einem herkömmlichen Substrat 37 für die Ausführungsform der Erfindung, die in 2A gezeigt ist, beschrieben. Dieses Verfahren ist in 4A–4D, die nicht maßstabsgetreu gezeichnet sind, schematisch abgebildet. Die folgenden Schritte können verwendet werden, um die organische Mehrfarbendiodenmatrix zu erhalten:

1) Auftragen einer durchsichtigen 5–10 μm dicken dielektrischen Schicht 19 auf dem Substrat 37. Die dielektrische Schicht 19 sollte vorzugsweise einen Brechungsindex aufweisen, der geringer oder gleich dem des Substrats 37 ist. Die Schicht 19 kann zum Beispiel aus SiO_x oder Teflon bestehen.
2) Auftragen einer grünen Leuchtstoffschicht 22.
3) Auftragen einer dünnen dielektrischen Ätzstoppschicht 23, zum Beispiel SiO_x.
4) Auftragen einer roten Leuchtstoffschicht 21. Nach diesem Schritt erscheint die Vorrichtung wie in 4A gezeigt.
5) Fotolithographisches Strukturieren durch reaktives Ionen- oder nasschemisches Ätzen, um eine zweidimensionale Mesastruktur, wie in 4B gezeigt, zu erzeugen.
6) Strukturieren und Ätzen durch angemessenes chemisches oder reaktives Ionenätzen, um den roten Leuchtstoff 21 von einem Drittel der Mesas zu entfernen.
7) Strukturieren und Ätzen durch angemessenes chemisches oder reaktives Ionenätzen, um den grünen Leuchtstoff 22 von einem zweiten Drittel der Mesas zu entfernen.
8) Auftragen eines durchsichtigen, leitenden Materials, wie zum Beispiel ITO, um quadratische Kontakte 35 auf der Oberseite der Mesas zu schaffen.
9) Auftragen von Metallen (nicht abgebildet) und Strukturieren von Streifenkontakten zum ITO, um Streifenkontaktmetallsäulen zu bilden. Ein solches Strukturieren kann durch Lochmaskierung, Abheben oder Chlorid-Reaktivionenätzen zum Beispiel von Al erfolgen.
10) Auftragen eines Isolierdielektrikums 25, wie zum Beispiel SiNx. Nach diesem Schritt erscheint die Vorrichtung wie in 4C gezeigt.
11) Ätzen von Fenstern in das Isolierdielektrikum durch Reaktivionen- oder Nassätzen, um einen Kontakt für die blaue OLED 20 zu erhalten.
12) Auftragen einer blauen OLED-Schicht 20 über die ganze Oberfläche. Die Schicht 20 kann entweder eine SH- oder eine DH-Struktur aufweisen, wie oben beschrieben.
13) Auftragen der Verspiegelung 26M und 26l über die ganze Oberfläche und Strukturieren von Reihenmetallstreifenkontakten und Metallreflektoren 47 an den Seiten der Mesas, wie in 4D gezeigt.

Obwohl das oben aufgelistete Verfahren verwendet werden kann, um die Ausführungsform, die in 2A gezeigt ist, herzustellen, sind auch andere Schritte möglich. Zum Beispiel ist es möglich, anstatt des Auftragens und Ätzens der Schicht 19 zur Bildung der Mesabasis für jede der Vorrichtungen 24, 27 und 28, das Substrat 37 zu diesem selbem Zweck direkt zu Ätzen, wodurch sich die Notwendigkeit für die Schicht 19 erübrigt. Als weiteres Beispiel können die Leuchtstoff- und OLED-Schichten durch ausgerichtete Lochmasken auf einer vorgeätzten Schicht 19 oder einem vorgeätzten Substrat 37 aufgetragen werden.
Ein Verfahren zum Herstellen umgekehrter Mehrfarben-LEDs in einem herkömmlichen Substrat 51 ist nun für die Ausführungsform der Erfindung, die in 2B gezeigt, ist beschrieben. Dasselbe Verfahren kann verwendet werden, um die Ausführungsform, die in 2C gezeigt ist, zu bilden, mit der Ausnahme, dass ein strukturiertes Substrat 60 statt eines flachen Substrats 51 mit Strukturen 50, die eine Vertiefung definieren, verwendet ist. Dieses Verfahren ist in 5A–5E, die nicht maßstabsgetreu gezeichnet sind, schematisch abgebildet. Die folgenden Schritte können verwendet werden, um die Ausführungsform, die in 2B gezeigt ist, zu erhalten:

1) Auftragen eines dielektrischen Überzugs 50 auf einem Substrat 51, das eine Metallfolie, eine Kunststoffschicht oder ein anderes geeignetes Substratmaterial sein kann. Die Schicht 50 sollte für gezieltes Ätzen geeignet sein, und kann zum Beispiel SiO_x, SiN_x, Polyimid oder Teflon sein.
2) Ätzen des dielektrischen Überzugs, um Bereiche 50 so übrig zu lassen, dass Vertiefungen mit flachem Boden dazwischen gebildet sind.
3) Auftragen einer Verspiegelung 56 über der ganzen Oberfläche und Metallstrukturieren, um Mesareflektoren und Reihenmetallstreifenkontakte zu schaffen.
4) Auftragen einer Isolierschicht 53, wie zum Beispiel SiO₂. Nach diesem Schritt erscheint die Vorrichtung wie in 5A gezeigt.
5) Öffnen von Fenstern für Kontakte der blauen OLED 20 im Isolierüberzug.
6) Auftragen einer blauen OLED-Schicht 20 über der ganzen Oberfläche. Die Schicht 20 kann entweder eine SH- oder eine DH-Struktur aufweisen, wie zuvor für die Ausführungsform, die in 2A gezeigt ist, beschrieben, jedoch mit einer umgekehrten Schichtung.
7) Auftragen eines durchsichtigen ITO-Kontakts 52.
8) Strukturieren des durchsichtigen ITO 52 zur Herstellung von Säulenstreifenkontakten.
9) Auftragen einer Schicht 55 aus dielektrischem Material, zum Beispiel SiO_x. Nach diesem Schritt erscheint die Vorrichtung wie in 5B abgebildet.
10) Auftragen einer roten Leuchtstoffschicht 21, was eine Anordnung wie in 5C gezeigt ergibt.
11) Strukturieren und Ätzen zur Entfernung des roten Leuchtstoffs 21 von ersten zwei Dritteln der Mesas.
12) Auftragen einer grünen Leuchtstoffschicht 22, was eine Anordnung wie in 5D gezeigt ergibt.
13) Strukturieren und Ätzen zur Entfernung des grünen Leuchtstoffes 22 von zweiten zwei Dritteln der Mesas, was eine Anordnung wie in 5E gezeigt ergibt.

Obwohl 2A, 2B und 2C auf Mehrfarbenanzeigen ausgerichtet sind, können die Mesa- und die umgekehrten Mesaanordnungen dieser Figuren auch auf Einfarbenanzeigen angewendet werden, in denen jedes Pixel eine einzelne Mesa- oder umgekehrte Mesastruktur umfasst, die nur fähig ist, eine einzige Farbe auszusenden.
In einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind blaue, grüne und rote OLEDs in einer gestapelten Anordnung 100 angeordnet, wie in 2D abgebildet. Eine solche gestapelte Anordnung ist in der US-Patentanmeldung 08/354,674, eingebracht am 13. Dezember 1994, und der Internationalen Patentanmeldung PCT Nr. WO 96/19792, eingebracht am 6. Dezember 1995, beschrieben. Die vorliegende Erfindung benützt diese gestapelte Anordnung in Verbindung mit einer Mesastruktur, um Wellenleitung zu minimieren und den Wirkungsgrad zu maximieren, wie oben erörtert. In der Ausführungsform, die in 2D beschrieben ist, sind blaue 20, grüne 110 und rote 111 OLEDs übereinander gestapelt, wobei jede OLED durch eine durchsichtige leitende Schicht 26 von der nächsten getrennt ist, um jeder Vorrichtung zu ermöglichen, ein getrenntes Vorspannungspotential zu empfangen, um Licht durch den Stapel zu senden. Jede OLED 20, 110 und 111 kann entweder von der SH- oder der DH-Type sein, wie zuvor beschrieben. Wie in 2D gezeigt, ist die gestapelte Anordnung der OLEDs 20, 110 und 111 auf einer leitenden Schicht 112, einer dielektrischen Schicht 19 und einem durchsichtigen Substrat 37 angeordnet.
Jede leitende Schicht 26 umfasst eine Metallschicht 26M mit niedriger Austrittsarbeit (vorzugsweise < 4 eV), zum Beispiel Mg, Mg/Ag oder Li/Al, und eine zusätzliche leitende Schicht 26l, die geeignet ist, einen elektrischen Kontakt zu bilden. Natürlich müssen alle leitenden Schichten zwischen den OLEDs 20, 110 und 111 und zwischen dem Substrat 37 und der OLED 20 im Wesentlichen durchsichtig sein. Die leitende Schicht 26 auf OLED 111, die ganz oben am Stapel angeordnet ist, muss jedoch nicht durchsichtig sein und ist vorzugsweise reflektierend. Der Anschluss 26T ist auf der Metallschicht 26 für eine elektrische Verbindung mit dieser gebildet, und kann aus In, Pt, Au, Ag, Kombinationen davon oder jeglichem geeigneten Material, das im Fach bekannt ist, hergestellt sein.
Die gestapelte Anordnung 100 umfasst wahlfrei eine Schicht 36 aus dielektrischem Material mit geringem Verlust und hohem Brechungsindex, wie zum Beispiel TiO₂, zwischen der leitenden Schicht 112 und der dielektrischen Schicht 19. Die Schicht 36 ist insbesondere bevorzugt, wenn die leitende Schicht 112 aus ITO hergestellt ist, das ein Material mit hohem Verlust ist, so dass Licht von den OLED-Schichten 20, 110 und 111 einfach in der leitenden Schicht 112 wellengeleitet und durch diese absorbiert werden kann. Die Schicht 36 beseitigt im Wesentlichen die Wellenleitung und Absorption im ITO, wodurch das Licht, das von den OLEDs 20, 110 und 111 ausgesendet wird, nun im Wesentlichen durch die Schicht 36 übertragen wird. Des Weiteren kann die Schicht 36 schräge Seitenwände aufweisen, um jegliches wellengeleitetes Licht zum Substrat 37 zu reflektieren.
Die Herstellung eines gestapelten OLED-Pixels 100 wird zum Beispiel durch Lochmaskierung oder Trockenätzen erreicht. Das gestapelte OLED-Pixel 100 ist zum Beispiel durch die folgenden Schritte hergestellt, wie in 6A – 6D schematisch gezeigt ist:

1) Auftragen einer durchsichtigen 5–10 μm dicken dielektrischen Schicht 19 auf dem durchsichtigen Substrat 37. Die dielektrische Schicht 19 sollte einen Brechungsindex aufweisen, der geringer oder gleich jener des Substrats 37 ist. Die Schicht 19 kann zum Beispiel aus SiO_x oder Teflon bestehen.
2) Auftragen einer Schicht aus durchsichtigem leitenden Material 112, zum Beispiel ITO. Nach diesem Schritt erscheint die Vorrichtung wie in 6A gezeigt.
3) Ätzen zur Bildung einer Mesastruktur, wie in 6B gezeigt.
4) Auftragen einer blauen OLED-Schicht 20. Die Schicht 20 kann entweder eine SH- oder eine DH-Struktur aufweisen, wie zuvor beschrieben.
5) Auftragen der leitenden Schichten 26M und 26l.
6) Auftragen einer grünen OLED-Schicht 110. Die Schicht 110 kann entweder eine SH- oder eine DH-Struktur aufweisen, wie zuvor beschrieben.
7) Auftragen der leitenden Schichten 26M und 26l.
8) Auftragen einer roten OLED-Schicht 111. Die Schicht 111 kann entweder eine SH- oder eine DH-Struktur aufweisen, wie zuvor beschrieben.
9) Auftragen der leitenden Schichten 26M und 26l. Nach diesem Schritt erscheint die Vorrichtung wie in 6C abgebildet.
10) Auftragen der Reflektoren 47 auf den Mesaseitenwänden und der Anschlüsse 26T auf jeder der Schichten 26l. Die endgültige Vorrichtung erscheint wie in 6D gezeigt.

Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind konstruiert, um Licht für Anwendungen mit maximiertem Wirkungsgrad und hoher Leuchtkraft zu konzentrieren. Solche Licht emittierenden Gegenstände umfassen ein durchsichtiges Substrat, eine Licht reflektierende Schicht auf dem Substrat, eine Licht reflektierende Struktur in Form einer Wellenleitungsschicht auf der reflektierenden Schicht, und mindestens eine OLED auf der Wellenleitungsschicht, wobei jede OLED Licht einer vorbestimmten Farbe aussendet. Die Licht reflektierende Schicht weist mindestens eine Öffnung auf. Das Licht, das von der/den OLED(s) ausgesendet wird, wird von den Seitenwänden der Wellenleitungsschicht und der Licht reflektierenden Schicht reflektiert, so dass es durch die Öffnung in der Licht reflektierenden Schicht geleitet wird, um durch das Substrat ausgesendet zu werden. Somit wird Licht, das durch eine OLED von relativ großer Länge erzeugt worden ist, auf eine relativ kleine Emissionsfläche konzentriert. Das Ergebnis ist eine Licht emittierende Vorrichtung mit hoher Lichtstärke und hoher Auflösung.
Eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 7A und 7B gezeigt, die eine Seitenansicht beziehungsweise eine Draufsicht darstellen. Die Licht emittierende Vorrichtung 1000 umfasst das Substrat 1100, eine Licht reflektierende Schicht 1110, eine Wellenleitungsschicht 1120 und eine OLED-Schicht 1130. Die Licht reflektierende Schicht 1110 weist mindestens eine Öffnung 1150 auf, um den Durchgang von Licht, das von der OLED-Schicht 1130 ausgesendet wird, zu ermöglichen. In dieser Ausführungsform weist die Wellenleitungsschicht 1120 eine obere Oberfläche, eine untere Oberfläche und mindestens drei Seiten auf. Eine der Seiten 2160 der Wellenleitungsschicht 1120 bildet einen Winkel von weniger als 90°, vorzugsweise ungefähr 45°, in Bezug auf das Substrat 1100. Die übrigen Seiten der Wellenleitungsschicht 1120 sind im Wesentlichen senkrecht zum Substrat 1100 angeordnet. Reflektoren 1140 sind wahlfrei an der Seite 2160 und vorzugsweise an den übrigen Seiten der Wellenleitungsschicht 1120 angeordnet.
In der Ausführungsform, die in 7A und 7B gezeigt ist, wird Licht, das von der OLED-Schicht 1130 ausgesendet worden ist, in der Wellenleitungsschicht 1120 wellengeleitet, wo es von der Licht reflektierenden Schicht 1110 und den Seiten der Wellenleitungsschicht 1120 reflektiert wird, so dass es durch die Öffnung 1150 geleitet wird. Das Ergebnis ist ein konzentrierter Lichtstrahl, der durch die Öffnung 1150 und das Substrat 1100 dringt, wie in 7A gezeigt.
Obwohl die Ausführungsform, die in 7A und 7B gezeigt ist, so abgebildet ist, dass sie Licht durch das Substrat 1100 leitet, umfasst die Erfindung auch „umgekehrte" Anordnungen, wie jene, die in 7C gezeigt ist. In einer solchen Anordnung ist die Vorrichtung in einem strukturierten Substrat mit Vertiefungen darin angeordnet, so dass Licht in einer Richtung weg vom Substrat geleitet wird. Ist das Substrat in solchen Vorrichtungen nicht reflektierend, sollte eine Schicht aus reflektierendem Material 2170 zwischen OLED 1130 und dem Substrat 1100 angeordnet sein. Die Tiefe der Vertiefungen im strukturierten Substrat kann relativ gering sein, in der Größenordnung von 1000–3000 Angström, und so breit wie gewünscht. Das strukturierte Substrat 1100 ist zum Beispiel aus Si hergestellt, wobei die Vertiefungen darin durch einen standardmäßigen Richtätzvorgang gebildet sind.
Eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 8A und 8B gezeigt. Die Licht emittierende Vorrichtung 1010 umfasst ein Substrat 1100, eine Licht reflektierende Schicht 1110, eine Wellenleitungsschicht 1120 und eine OLED-Schicht 1130. Mindestens zwei der Seiten 2160 der Wellenleitungsschicht 1120 sind in einem Winkel von weniger als 90°, vorzugsweise ungefähr 30°, in Bezug auf das Substrat angeordnet, und die übrigen Seiten sind rechtwinklig zum Substrat angeordnet. Die Licht reflektierende Schicht 1110 weist Öffnungen auf, die unter den Seiten der Wellenleitungsschicht 1120, die in einem Winkel von weniger als 90° in Bezug auf das Substrat angeordnet sind, angeordnet sind. Wie in 8A gezeigt, wird Licht, das von der OLED-Schicht 1130 ausgesendet worden ist, in der Wellenleitungsschicht 1120 wellengeleitet, wo es von der Licht reflektierenden Schicht 1110 und den Seiten der Wellenleitungsschicht 1120 reflektiert wird, so dass es durch die Öffnungen 1150 geleitet wird. Wahlfrei umfasst die Licht emittierende Vorrichtung 1010 Reflektoren 1140, um die Reflexion von Licht, das von der OLED-Schicht 1130 ausgesendet wird, zu unterstützen. Das Licht, das aus den Öffnungen 1150 der Vorrichtung 1010 austritt, läuft in einem Brennpunkt 1200 zusammen.
Das Substrat 1100 ist im Allgemeinen aus durchsichtigem Material, zum Beispiel Glas, Quarz, Saphir oder Kunststoff, hergestellt. Die Reflektoren 1140 sind zum Beispiel metallische Spiegel oder mehrschichtige dielektrische Stapel, wobei Letztere bevorzugt sind. Werden metallische Spiegel verwendet, sind die Reflektoren 1140 aus irgendeinem geeigneten Metall oder einer geeigneten Legierung, vorzugsweise Aluminium, Silber, Magnesium-Aluminium-Legierung oder Kombinationen davon hergestellt. Handelt es sich um mehrschichtige dielektrische Stapel, sind die Reflektoren 1140 aus irgendeiner Paarung dielektrischer Materialien, die verschiedene Brechungsindizes aufweisen, zum Beispiel TiO₂ und SiO₂, hergestellt, wie im Fach bekannt ist. Die Licht reflektierende Schicht 1110 ist vorzugsweise aus einem stark reflektierenden mehrschichtigen dielektrischen Stapel hergestellt.
Die Notwendigkeit für wahlfreie Reflektoren 1140 hängt vom Material ab, das für die Wellenleitungsschicht 1120 verwendet ist, wobei es sich um jedes geeignete durchsichtige dielektrische Material, zum Beispiel SiO₂, Polyimid oder TEFLON handeln kann. Im Idealfall wird Licht, das auf die abgewinkelten Wände der Wellenleitungsschicht 1120 auftrifft, vollständig reflektiert, was in einer totalen Innenreflexion resultiert. Ist dies durch das für die Wellenleitungsschicht 1120 verwendete Material jedoch nicht möglich, sind Reflektoren 1140 erforderlich. Das Material, das für die Wellenleitungsschicht verwendet ist, und das Material (oder die Umgebung), das die Wellenleitungsschicht umgibt, weisen zum Beispiel charakteristische Brechungsindizes n₂ beziehungsweise n₁ auf. Der kritische Winkel θ_c, der in 9 gezeigt und als Mindestwinkel, bei dem eine totale Innenreflexion erfolgt, definiert ist, steht gemäß der Gleichung sin(θ_c) = (n₁/n₂) in Beziehung zu n₂ und n₁, wobei n₁ < n₂ ist. Man erkennt daher, dass sich θ_c bei konstantem n₁, der kleiner als n₂ ist, verringert, wenn sich n₂, der Brechungsindex der Wellenleitungsschicht 1120, erhöht. Folglich ist θ_c minimiert, wenn der Brechungsindex der Wellenleitungsschicht 1120 viel größer ist, als der des umgebenden Materials (oder der Umgebung), so dass Innenreflexion wahrscheinlicher wird. In diesem Fall könnten die Reflektoren 1140 nicht notwendig sein. Ist n₂ jedoch ähnlich n₁, ist θ_c maximiert, so dass Innenreflexion weniger wahrscheinlich wird, und daher Reflektoren 1140 notwendig werden könnten.
Obwohl die Reflektoren 1140 in der Zeichnung als flache und gerade Elemente abgebildet sind, können sie unterschiedliche Formen aufweisen. Zum Beispiel können die Reflektoren 1140 eine gebogene oder parabolische Form aufweisen, um eine Bündelungswirkung auf auftreffende Lichtstrahlen aufzuweisen.
Um interne Verluste zu minimieren, ist bevorzugt, dass die Wellenleitungsschicht 1120 einen höheren Brechungsindex aufweisen sollte, als die leitenden Schichten 1500. Darüber hinaus sollte der Brechungsindex der Wellenleitungsschicht 1120 größer sein, als der des Substrats, um ein Austreten von Licht aus der Wellenleitungsschicht 1120 durch die Licht reflektierende Schicht 1110 und in das Substrat 1100 zu verhindern. Des Weiteren können die Licht emittierenden Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung wahlfrei eine Schicht 1170 aus dielektrischem Material mit geringem Verlust und hohem Brechungsindex, zum Beispiel TiO₂, unter den leitenden Schichten 1500 aufweisen. Die Schicht 1170 ist insbesondere bevorzugt, wenn die leitenden Schichten 1500 aus ITO hergestellt sind, das ein Material mit hohem Verlust ist, wodurch es Licht, das von der OLED-Schicht 1130 ausgesendet wird, absorbieren kann. Die Brechungsindizes von TiO₂ und ITO betragen ungefähr 2,6 beziehungsweise 2,2. Daher beseitigt die Schicht 1170 im Wesentlichen die Wellenleitung und Absorption im ITO. Obwohl der Brechungsindex der Schicht 1170 größer sein sollte, als jener der Schicht 1500, sollte er geringer sein, als der Brechungsindex der Wellenleitungsschicht 1120, so dass das ausgesendete Licht problemlos von der Schicht 1170 zur Schicht 1120 gelangen kann. Als zusätzliche Anstrengung, interne Verluste zu verringern, ist eine Schicht 1190 aus dielektrischem Material mit niedrigem Verlust und hohem Brechungsindex wahlfrei an den Öffnungen 1150 angeordnet, um als Antireflexionsbeschichtung zu wirken, um die Übertragung von Licht aus der Wellenleitungsschicht 1120 in das Substrat 1100 zu erleichtern. Die Schicht 1190 kann auch unter dem Substrat 1100 angeordnet sein, wie in 7A und 8A gezeigt. Die Schicht 1190 ist zum Beispiel aus TEFLON hergestellt.
In jeder Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die OLED-Schicht 113 eine OLED mit Einfach- oder Doppelheterostrukturanordnung sein, wie sie im Fach bekannt sind. Der Einfachheit halber sind die in der vorliegenden Erfindung verwendeten OLEDs in den Zeichnungen als Einfachschichten abgebildet, obwohl jede OLED tatsächlich mehrere Unterschichten umfasst, sofern es sich bei der OLED nicht um ein Einschichtenpolymer handelt, wie im Fach bekannt ist. Darüber hinaus sind zahlreiche Elektrodenschichten für den Betrieb der OLED-Schicht 113 erforderlich, wie in 10A–10C gezeigt ist.
Wie in 10A gezeigt, ist eine Metallschicht 1510 mit niedriger Austrittsarbeit (vorzugsweise < 4 eV) auf der OLED-Schicht 1130 gebildet. Geeignete Kandidaten für die Metallschicht 1510 umfassen Mg, Mg/Ag und Li/Al. Die Metallschicht 1510 dient als ein Kontaktmaterial für die OLED-Schicht 1130 und als reflektierendes Material zur Reflexion von auftreffenden Lichtstrahlen. Auf der Metallschicht 1510 ist eine weitere leitende Schicht 1520, die dazu geeignet ist, einen elektrischen Kontakt zu bilden, aufgetragen. Die leitende Schicht 1520 ist zum Beispiel aus ITO, Al, Ag oder Au hergestellt. Lichtemission von der OLED 1130 erfolgt, wenn eine Spannung zwischen der leitenden Schicht 150 und der leitenden Schicht 1520 angelegt ist, was eine Emission aus der EL der OLED-Schicht 1130 bewirkt. Eine Leuchtstoffschicht 1160 kann wahlfrei eingeschlossen sein, um eine Down-Conversion (Abwärtsumsetzung) der Lichtenergie des Lichts, das von der OLED-Emissionsschicht ausgesendet wird, auf eine gewünschte Farbe zu bewirken. Die Ausführungsform, die in 10A gezeigt ist, erzeugt eine Emission von einfarbigem Licht.
Um alternativ dazu mehrfarbige Anwendungen zu ermöglichen, umfasst die OLED-Schicht 1130 eine blaue OLED 1600, eine grüne OLED 1610 und eine rote OLED 1620, wie in 10B gezeigt. Jede der blauen, grünen und roten OLEDS kann für die unabhängige Emission von blauem, grünem beziehungsweise rotem Licht einzeln adressiert werden.
Alternativ dazu sind blaue, grüne und rote OLEDs in einer gestapelten Anordnungen angeordnet, wie in 10C gezeigt. Eine solche gestapelte Anordnung ist in US-Patentschrift 5,707,745 und der Internationalen Patentanmeldung PCT Nr. WO 96/19792, eingebracht am 6. Dezember 1995, beschrieben. In der Ausführungsform, die in 10C gezeigt ist, sind blaue 1600, grüne 1610 und rote 1620 OLEDs übereinander gestapelt, wobei jede OLED durch Schichten 1510 und 1520 von der nächsten getrennt ist, um jeder Vorrichtung zu ermöglichen, ein getrenntes Vorspannungspotential zu empfangen, um Licht durch den Stapel zu senden. In dieser Ausführungsform sind die Metallschichten 1520, die zwischen OLED-Materialien (zum Beispiel zwischen den Schichten 1600 und 1610 und zwischen den Schichten 1610 und 1620) angeordnet sind, dünn genug, um durchsichtig zu sein, und die Metallschicht 1520 auf der roten OLED 1620, bei der es sich um die oberste leitende Schicht in der Vorrichtung handelt, ist dick genug, um auftreffende Lichtstrahlen zu reflektieren. Jede OLED 1600, 1610 und 1620 kann entweder von der SH- oder der DH-Type sein, wie zuvor beschrieben. Wie in 10C gezeigt, ist die gestapelte Anordnung der OLEDs 1600, 1610 und 1620 auf der leitenden Schicht 1500 angeordnet.
Die Auftragungsverfahren für alle oben aufgelisteten Verfahren und Materialien sind im Fach gut bekannt. Das bevorzugte Verfahren zum Auftragen der OLED-Schichten ist zum Beispiel thermisches Aufdampfen oder Aufschleudern; das bevorzugte Verfahren zum Auftragen der Metallschichten ist thermisches oder Elektronenstrahl-Aufdampfen oder Zerstäubung (Sputtern); das bevorzugte Verfahren zum Auftragen von ITO ist Elektronenstrahlaufdampfung oder Zerstäubung (Sputtern); das bevorzugte Verfahren zum Auftragen der Leuchtstoffschichten ist thermisches Aufdampfen oder Zerstäubung (Sputtern); und das bevorzugte Verfahren zum Auftragen eines Dielektrikums ist chemische Aufdampfung im Plasma oder Elektronenstrahlaufdampfung.
Ein deutlicher Vorteil der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, welche die Licht reflektierende Schicht 1110 verwenden, ist der, dass Licht, das durch eine OLED von relativ großer Länge erzeugt wird, auf eine relativ kleine Emissionsfläche konzentriert wird. Das Ergebnis ist eine Licht emittierende Vorrichtung mit großer Lichtstärke und hoher Auflösung. Man erwartet, dass sich der Wirkungsgrad der Vorrichtung erhöht, wenn sich die Länge L jeder Vorrichtung der vorliegenden Erfindung erhöht, bis eine optimale Länge (L_OPT) erreicht ist, über der Verluste innerhalb der Vorrichtung bezeichnend werden, wodurch sich der Wirkungsgrad verringert. Dieses Phänomen ist in 11 graphisch dargestellt. Als solche ist die Ausführungsform, die in 8 abgebildet ist, die zwei Öffnungen 1150 in der Licht reflektierenden Schicht 1110 aufweist und Lichtstrahlen auf einen Brennpunkt 1200 bündelt, im Allgemeinen doppelt so hell wie die Ausführungsform, die in 7 gezeigt ist. Daher kann die Ausführungsform, die in 8 gezeigt ist, die halbe Länge der Ausführungsform, die in 7 gezeigt ist, aufweisen, wobei sie trotzdem dieselbe resultierende Lichtintensität aufweist.
Aufgrund der Lichtemission mit hoher Leuchtkraft, die sich durch die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ergibt, welche die Licht reflektierende Schicht 1100 verwenden, sind solche Vorrichtungen nützlich für Xerographie, Kopieren, Drucken und Anzeigeanwendungen und alle anderen derartigen Anwendungen, bei denen hohe Leuchtkraft und einfarbige oder mehrfarbige Lichtemission benötigt wird. Abhängig von der Anwendung können die Aus führungsformen, so wie sie gezeigt und beschrieben sind, einzeln oder als Mehrzahl von Pixeln verwendet werden. Wenn die vorliegende Erfindung zum Beispiel verwendet ist, um eine Flachbildschirm-Zeilenabtastungsanzeigevorrichtung zu bilden, die eine Mehrzahl von Pixeln umfasst, kann jede Licht emittierende Vorrichtung, so wie sie hierin beschrieben ist, ein einzelnes Pixel oder einen Teil davon darstellen.
Die bidentaten Metallzusammensetzungen, die für die blau emittierenden OLEDs jeder Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, weisen die Formel MDL⁴ ₂ auf, wobei M aus den dreiwertigen Metallen der Gruppen 3–13 des Periodensystems und den Lanthaniden ausgewählt ist. Die bevorzugten Metallionen sind Al⁺³, Ga⁺³, In⁺³ und Sc⁺³. D ist ein Bidentat-Ligand, wie zum Beispiel 2-Picolylketone, 2-Chinaldylketone und 2-(o-Phenoxy)-Pyridinketone. Die bevorzugten Gruppen für L⁴ umfassen Acetylacetonat, Verbindungen der Formel OR³R, wobei R³ aus Si und C, und R aus Wasserstoff, substituierten und nicht substituierten Alkyl-, Aryl und heterocyclischen Gruppen ausgewählt ist; 3,5-di(t-bu)-Phenol; 2,6-di(t-bu)-Phenol; 2,6-di(t-bu)-Cresol; und H₂Bpz₂. Zum Beispiel beträgt die Wellenlänge, die sich aus der Messung der Photolumineszenz in Festkörper-Aluminium(Picolylmethylketon)bis[2,6-di(t-bu)-Phenoxid] ergibt, 420 nm. Auch das Cresolderivat dieser Verbindung ergab 420 nm. Aluminium(Picolylmethylketon(bis)OsiPh₃) und Scandium(4-Methoxy-Picolylmethylketon)bis(Acetylacetonat) ergaben jeweils 433 nm, während Aluminium[2-(O-Phenoxy)Pyridin]bis[2,6-di(t-bu)Phenoxid] 450 nm ergab.
Beispiele für emittierende grüne OLED-Materialien umfassen Zinn(iv)-Metallzusammensetzungen, wie zum Beispiel jene, welche die Formel SnL¹ ₂L² ₂ aufweisen, wobei L¹ aus Salicylaldehyden, Salicylsäure oder Chinolaten (zum Beispiel 8-Hydroxichinolin) gewählt ist. L² können substituierte und nicht substituierte Alkyl-, Aryl und heterocyclische Gruppen sein. Wenn zum Beispiel L¹ ein Chinolat und L² ein Phenyl ist, wird die Zinn(vi)-Metallzusammensetzung eine Emissionswellenlänge von 504 nm aufweisen.
Beispiele für emittierende rote OLED-Materialien umfassen zweiwertige Maleonitrildithiolat(„mnt")-Zusammensetzungen, wie jene, die von C. E. Johnson et al. in „Luminescent Iridium(I), Rhodium(I) und Platinum(II) Dithiolate Complexes", 105 Journal of the American Chemical Society 1795 (1983), beschrieben sind. Das mnt[Pt(Php₃)₂] weist zum Beispiel eine charakteristische Wellenlängenemission von 652 nm auf.
Zusätzliche OLED-Materialien sind im Fach bekannt (siehe zum Beispiel US-Patentschrift Nr. 5,294,870 von Tang et al. mit dem Titel „Organic Electroluminescent Multicolor Image Display Device"; Hosokawa et al., „Highly efficient blue electroluminescence from a distyrylarylene emitting layer with a new dopant", 67 Applied Physics Letters 3853–55 (Dezember 1995); Adachi et al., „Blue light-emitting organic electroluminescent devices" 56 Applied Physics Letters 799–801 (Februar 1990); Burrows et al., „Color-Tunable Organic Light Emitting Devices", 69 Applied Physics Letters 2959–61 (November 1996). Distyrylarylen-Derivate, wie jene, die in Hosokawa et al. beschrieben sind, sind eine bevorzugte Verbindungsart.
Die roten und grünen emittierenden fluoreszierenden Medien, die in der vorliegenden Erfindung verwendet sind, sind im Fach gut bekannt. US-Patentschriften Nr. 4,769,292 und 5,294,870. Diese fluoreszierenden Farbstoffe können in Matrixpolymer, wie zum Beispiel Polymethylmethacrylat, aufgelöst sein und viele der geeigneten Farbstoffe wurden ursprünglich für Kunststofflaser entwickelt. Beispiele für rote fluoreszierende Farbstoffe sind 4-Dicyanomethylen-4H- Pyrane und 4-Dicyanomethylen-4H-Thiopyrane. Beispiele für grün fluoreszierende Farbstoffe umfassen die Polymethinfarbstoffe, wie zum Beispiel Cyanine, Merocyanine und tri-, tetra- und polykernige Cyanine und Merocyanine, Oxonole, Hemioxanole, Styryle, Merostyryle und Streptocyanine.
Die Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung schaffen eine kostengünstige einfarbige oder mehrfarbige Flachbildschirmanzeige beliebiger Größe mit hoher Auflösung und hoher Leuchtkraft. Das erweitert den Umfang dieser Erfindung, so dass sie Anzeigen mit einer Größe von einigen Millimetern bis zur Größe eines Gebäudes umfasst. Die Bilder, die auf der Anzeige erzeugt werden, können Text oder vollfarbige Abbildungen mit jeder Auflösung abhängig von der Größe der einzelnen LEDs sein. Die Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung sind daher geeignet für eine extrem große Vielfalt von Anwendungen, die zum Beispiel elektronische Anzeigen, Laser, Beleuchtungsvorrichtungen und Anzeigevorrichtungen zur Verwendung in Reklametafeln und Schildern, Computerbildschirme, Fernmeldevorrichtungen wie Telefone, Fernseher, großflächige Wandbildschirme, Kinoleinwände und Stadionleinwände umfassen. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, in denen das ausgesendete Licht in einer Richtung weg vom Substrat geleitet ist, sind insbesondere nützlich für xerographische Anwendungen, da solche Ausführungsformen ein Anordnen nahe an Druckpapier ohne Verwendung von Linsen ermöglichen.
Fachleute können verschiedene Abänderungen der hierin beschriebenen und abgebildeten Ausführungsformen der Erfindung erkennen. Es ist beabsichtigt, dass solche Abänderungen durch den Umfang der angehängten Ansprüche abgedeckt sind.

Claims

Licht emittierender Gegenstand, der folgendes umfasst: – ein Substrat, – eine Licht reflektierende Struktur, die in oder auf dem Substrat angeordnet ist, wobei die Licht reflektierende Struktur durch einen oberen Bereich und einen unteren Bereich gekennzeichnet ist, wobei der obere Bereich schmaler als der untere Bereich ist, und – eine organische Licht emittierende Vorrichtung, die in oder auf der Licht reflektierenden Struktur angeordnet ist, wobei die Licht reflektierende Struktur das aus der organischen Licht emittierenden Vorrichtung gesendete Licht entweder auf den unteren Bereich der Licht reflektierenden Struktur und weg vom Substrat oder durch den unteren Bereich der Licht reflektierenden Struktur leitet.
Licht emittierender Gegenstand nach Anspruch 1, wobei das Substrat durchsichtig ist, und die Licht reflektierende Struktur auf dem Substrat mit dem unteren Bereich der Licht reflektierenden Struktur unmittelbar an das Substrat angrenzend angeordnet ist, so dass das von der organischen Licht emittierenden Vorrichtung gesendete Licht auf das Substrat hingeleitet wird.
Licht emittierender Gegenstand nach Anspruch 2, wobei die Licht reflektierende Struktur eine Seitenwand einschließt, die den unteren Bereich unter einem spitzen Winkel schneidet.
Licht emittierender Gegenstand nach Anspruch 3, der weiterhin einen Reflektor an der Seitenwand umfasst.
Licht emittierender Gegenstand nach Anspruch 2, wobei die Licht reflektierende Struktur mehrere Seitenwände umfasst, und jede der Seitenwände den unteren Bereich unter einem spitzen Winkel schneidet.
Licht emittierender Gegenstand nach Anspruch 5, der weiterhin einen Reflektor auf mindestens einer der mehreren Seitenwände umfasst.
Licht emittierender Gegenstand nach Anspruch 5, wobei die Licht reflektierende Struktur eine MESA-Struktur ist.
Licht emittierender Gegenstand nach Anspruch 7, wobei – die organische Licht emittierende Vorrichtung über der MESA-Struktur angeordnet ist; und – die organische Licht emittierende Vorrichtung folgendes umfasst: – eine Anode über der MESA-Struktur, – eine erste organische Schicht über der Anode, wobei die erste organische Schicht eine gelochte transportierende Schicht ist, – eine zweite organische Schicht über der ersten organischen Schicht, wobei die zweite organische Schicht eine emittierende und Elektronen transportierende Schicht ist, und – eine Kathode über der zweiten organischen Schicht.
Licht emittierender Gegenstand nach Anspruch 7, wobei – die organische Licht emittierende Vorrichtung über der MESA-Struktur angeordnet ist; und – die organische Licht emittierende Vorrichtung folgendes umfasst: – eine Anode über der MESA-Struktur, – eine erste organische Schicht über der Anode, wobei die erste organische Schicht eine gelochte transportierende Schicht ist, – eine zweite organische Schicht über der ersten organischen Schicht, wobei die zweite organische Schicht eine emittierende Schicht ist, und – eine dritte organische Schicht über der zweiten organischen Schicht, wobei die dritte organische Schicht eine Elektronen transportierende Schicht ist, und – eine Kathode über der dritten organischen Schicht.
Licht emittierender Gegenstand nach Anspruch 7, wobei die organische Licht emittierende Vorrichtung über der MESA-Struktur angeordnet ist.
Licht emittierender Gegenstand nach Anspruch 7, wobei die organische Licht emittierende Vorrichtung in der MESA-Struktur angeordnet ist.
Licht emittierender Gegenstand nach Anspruch 1, wobei der Licht emittierende Gegenstand eine mehrfarbige Anzeige ist, die eine Vielzahl von Pixeln umfasst, wobei jedes Pixel drei der Licht reflektierenden Strukturen umfasst, wobei die erste der Licht reflektierenden Strukturen blaues Licht aussendet, die zweite der Licht reflektierenden Strukturen grünes Licht aussendet und die dritte der Licht reflektierenden Strukturen rotes Licht aussendet.
Licht emittierender Gegenstand nach Anspruch 12, wobei die organische Licht emittierende Vorrichtung blaues Licht aussendet.
Licht emittierender Gegenstand nach Anspruch 13, wobei die zweite der Licht reflektierenden Strukturen eine grüne Down-Conversion-Leuchtstoffschicht umfasst, die im Wesentlichen das gesamte von der organischen Licht emittierenden Vorrichtung ausgesendete blaue Licht in grünes Licht wandelt.
Licht emittierender Gegenstand nach Anspruch 13, wobei die dritte der Licht reflektierenden Strukturen eine rote Down-Conversion-Leuchtstoffschicht umfasst, die im Wesentlichen das gesamte von der organischen Licht emittierenden Vorrichtung ausgesendete blaue Licht in rotes Licht wandelt.
Licht emittierender Gegenstand nach Anspruch 1, der weiterhin mindestens eine zusätzliche organische Licht emittierende Vorrichtung umfasst.
Licht emittierender Gegenstand nach Anspruch 16, wobei die organische Licht emittierende Vorrichtung und die mindestens eine zusätzliche organische Licht emittierende Vorrichtung in einer gestapelten Anordnung angeordnet sind.
Licht emittierender Gegenstand nach Anspruch 17, wobei die organische Licht emittierende Vorrichtung und die mindestens eine zusätzliche organische Licht emittierende Vorrichtung unabhängig voneinander adressierbar sind.
Licht emittierender Gegenstand nach Anspruch 2, wobei die Licht reflektierende Struktur mindestens drei Seitenwände umfasst und eine der Seitenwände einen spitzen Winkel im Hinblick auf das Substrat und die übrigen Seitenwände bildet, die im Wesentlichen senkrecht auf das Substrat stehen.
Licht emittierender Gegenstand nach Anspruch 19, der zusätzlich eine Licht reflektierende Schicht auf dem Substrat umfasst, wobei die Licht reflektierende Schicht mindestens eine Öffnung aufweist, wobei das aus der organi schen Licht emittierenden Vorrichtung ausgesendete Licht durch die mindestens eine Öffnung zur Emission durch das Substrat geleitet wird.
Licht emittierender Gegenstand nach Anspruch 20, wobei die Licht reflektierende Schicht eine Öffnung aufweist, wobei die Öffnung direkt unterhalb der Seite der Licht reflektierenden Struktur angeordnet ist, die einen spitzen Winkel im Hinblick auf das Substrat bildet.
Licht emittierender Gegenstand nach Anspruch 21, wobei der spitze Winkel ungefähr 45° beträgt.
Licht emittierender Gegenstand nach Anspruch 19, wobei die Licht reflektierende Struktur mindestens drei Seitenwände umfasst, und eine Vielzahl der mindestens drei Seitenwände im Hinblick auf das Substrat einen Winkel von weniger als 90° bilden und die übrigen Seiten der mindestens drei Seiten senkrecht auf das Substrat stehen.
Licht emittierender Gegenstand nach Anspruch 23, wobei die Licht reflektierende Schicht eine Vielzahl von darin befindlichen Öffnungen aufweist, wobei jede der Öffnungen direkt unterhalb jeder der Vielzahl der mindestens drei Seitenwände angeordnet ist, die einen Winkel von weniger als 90° im Hinblick auf das Substrat bilden.
Licht emittierender Gegenstand nach Anspruch 24, wobei das Licht, welches durch die Vielzahl von Öffnungen gesendet wird, auf einen gemeinsamen Brennpunkt zusammenläuft.
Licht emittierender Gegenstand nach Anspruch 1, wobei der obere Bereich der Licht reflektierenden Struktur unmittelbar an das Substrat angrenzt, so dass das aus der organischen Licht emittierenden Vorrichtung gesendete Licht von dem Substrat weggeleitet wird.
Licht emittierender Gegenstand nach Anspruch 26, wobei die Licht reflektierende Struktur eine Vertiefung in der oberen Oberfläche des Substrats darstellt, und der untere Bereich der Licht reflektierenden Struktur bündig mit der oberen Oberfläche des Substrats schließt.
Licht emittierender Gegenstand nach Anspruch 26, der zusätzlich mindestens eine Struktur auf dem Substrat aufweist, die eine Vertiefung darstellt.
Licht emittierender Gegenstand nach Anspruch 28, wobei die Licht reflektierende Struktur eine Vertiefung ist, die durch die mindestens eine eine Vertiefung definierende Struktur gebildet wird.