УСТРОЙСТВО ПРОЗРАЧНОГО ОРГАНИЧЕСКОГО СВЕТОДИОДА Российский патент 2014 года по МПК H01L51/52 

ОЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к устройству органического светоизлучающего диода (OLED, ОСИД) с анодом и катодом, между которыми нанесен органический электролюминесцентный слой. Кроме того, оно относится к органическому светодиодному (OLED) дисплею, содержащему указанные органические светодиодные (OLED) устройства, и к способу изготовления указанного органического светодиодного (OLED) устройства.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Из заявки US 2002/0130605 Al известно устройство прозрачного органического светодиода (OLED), содержащее электролюминесцентный органический слой между двумя прозрачными электродами. Прозрачные электроды формируются посредством структуры проводящих элементов, например металлических частиц, которые имеют размеры, малые по сравнению с длиной волной света. Устройство органического светодиода излучает свет как с передней стороны, так и с задней стороны.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Основываясь на уровне техники, задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить устройство органического светодиода (OLED) с улучшенными функциональными возможностями, причем желательно, чтобы устройство органического светодиода было прозрачным и чтобы доминирующее направление светового излучения могло регулироваться.

Указанная задача достигается посредством устройства органического светодиода (OLED) по п.1, органического светодиодного дисплея по п.11, способа по п. 12 и применения по п.15. Предпочтительные варианты осуществления раскрываются в зависимых пунктах формулы изобретения.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения оно относится к устройству органического светодиода (OLED), в котором термин "органический светодиод, OLED" указывает на то, что устройство генерирует свет посредством электролюминесценции органического слоя, способом, который хорошо известен для органических светоизлучающих диодов (OLED). Устройство органического светодиода содержит следующие компоненты:

- Первый прозрачный электродный слой. Это слой, который в дальнейшем коротко называется «анод», указывая то, что он обычно возбуждается более низким электрическим потенциалом, чем его противоположный электрод («катод») во время работы устройства органического светодиода. Однако, в основном упомянутое название не накладывает каких-либо ограничений относительно конструкции первого электродного слоя. Более того, термин «прозрачный» следует понимать относительно заданной значимой части электромагнитного спектра, то есть части, которая обычно содержит длины волн, испускаемых устройством органического светодиода, и длины волн фонового света. Более того, объект будет называться прозрачным, если он имеет прозрачность, по меньшей мере, 10%, предпочтительно, по меньшей мере, 50%, более предпочтительно, по меньшей мере, 90% в вышеупомянутом значимом спектральном диапазоне.

- Второй прозрачный электродный слой, который в дальнейшем коротко называется «катод». К этому слою применимы те же замечания, что и к аноду.

- Органический слой, который нанесен между анодом и катодом. Более того, упомянутый органический слой, анод и катод обычно составляют функциональную структуру в органическом слое, которая содержит, по меньшей мере, одну электролюминесцентную зону и, по меньшей мере, одну неэлектролюминесцентную зону, в дальнейшем называемую «неактивная зона».

Подходящие органические материалы, которые генерируют свет посредством электролюминесценции, хорошо известны из обычных органических светодиодов. Следует отметить, что термин «слой» включает в себя многослойные структуры, в частности, в случае органического слоя.

- Дополнительный слой, который в дальнейшем называется «зеркальный слой», и который имеет структуру, по меньшей мере, с одной непрозрачной зоной, которая выравнивается с электролюминесцентной зоной органического слоя, и, по меньшей мере, с одной прозрачной зоной, которая выравнивается с неактивной зоной органического слоя. Следует отметить, что зона называется «непрозрачной», если ее прозрачность составляет менее 5%, предпочтительно приблизительно 0% в значимом спектральном диапазоне. Зеркальный слой может быть нанесен, например, непосредственно или опосредованно на любую сторону анода или катода, или он может быть внедренным или интегрированным в анод или катод.

Описанное устройство органического светодиода имеет то преимущество, что оно может в одно и то же время быть прозрачным (в точках, где прозрачная зона выравнивается с неактивной зоной) и может иметь главное или даже единственное направление излучения света (в точках, где непрозрачная зона не пропускает излучение света ассоциированной с ней электролюминесцентной зоны). В зависимости от конкретных размеров и взаимных компоновок структур органического слоя и зеркального слоя эти свойства могут регулироваться в широком диапазоне. Таким образом, на прозрачность всего устройства органического светодиода можно воздействовать через относительный размер прозрачных зон в зеркальном слое. Более того, отношение потоков излучения через анод и катод может регулироваться в диапазоне от 1:1 (равные эмиссии через оба электрода) и 1:0 (эмиссия только в одну сторону).

Согласно первому предпочтительному варианту осуществления устройства органического светодиода структуры органического слоя и зеркального слоя находятся в глобальном выравнивании и/или в локально совершенном выравнивании.

«Глобальное выравнивание» означает, что устройство органического светодиода имеет заданную «ось выравнивания» (обычно ось, перпендикулярная аноду, катоду и органическому слою) и что в направлении этой оси выравнивания каждая электролюминесцентная зона находится на одной оси с непрозрачной зоной и каждая неактивная зона находится на одной оси с прозрачной зоной. Таким образом, конфигурации электролюминесцентных/неактивных зон с одной стороны и прозрачных/непрозрачных зон с другой стороны соответствуют одинаковому растру, хотя формы этих зон могут локально отклоняться друг от друга.

«Локально совершенное выравнивание» означает, что в направлении этой оси выравнивания каждая точка, по меньшей мере, одной электролюминесцентной зоны находится на одной оси с точкой непрозрачной зоны и/или что каждая точка неактивной зоны находится на одной оси с точкой прозрачной зоны. Следовательно, по меньшей мере, одна электролюминесцентная/неактивная зона и, по меньшей мере, одна прозрачная/непрозрачная зона находятся на одной оси и являются геометрически конгруэнтными.

Конструкция с глобальным и с локально совершенным выравниванием структур может быть использована, например, для того, чтобы задерживать все излучение устройства органического светодиода в одном направлении.

В альтернативном варианте осуществления структуры органического слоя и зеркального слоя являются только частично выровненными. Например, по меньшей мере, одна электролюминесцентная зона может находиться не на одной оси с непрозрачной зоной относительно вышеупомянутой оси выравнивания устройства органического светодиода, таким образом, достигая некоторого излучения во втором направлении.

Термин «зеркальный слой» выбран ввиду предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения, в котором непрозрачная зона этого слоя является отражающей на стороне, которая обращена к органическому слою (однако в наиболее общем случае достаточно, чтобы непрозрачные зоны «зеркального слоя» были непрозрачными в значимом спектральном диапазоне). Свет, генерированный в соответствующей электролюминесцентной зоне органического слоя, отражается обратно на упомянутый слой, так что он не теряется, а излучается в требуемом направлении.

Непрозрачные зоны зеркального слоя могут предпочтительно содержать металл, например, металл, выбранный из группы, состоящий из серебра (Ag), алюминия (Al), меди (Cu) и золота (Au) (но, не ограничиваясь только этими металлами).

Непрозрачные зоны зеркального слоя охватывают приблизительно от 10 до 90% площади зеркального слоя. Чем меньше процентная доля охваченной площади, тем выше прозрачность устройства органического светодиода.

Непрозрачные зоны зеркального слоя могут достаточно произвольно формироваться и распределяться по площади зеркального слоя. Предпочтительно, чтобы они формировались как (эллиптические, круглые, прямоугольные и других геометрических форм) точки или полоски и распределялись в регулярной или нерегулярной (случайной) конфигурации.

Прозрачные и/или непрозрачные зоны зеркального слоя обычно имеют (средний) диаметр в диапазоне от 1 микрона (нижний предел современной литографии) до 100 микрон. В данном контексте термин «диаметр» должен определяться подходящим образом для некруглых форм зон, например, как диаметр наибольшего круга, который может полностью вписаться в упомянутую форму. Диаметр прозрачных и/или непрозрачных зон предпочтительно выбирается так, чтобы зеркальный слой мог быть легко изготовлен и чтобы избежать нежелательных оптических эффектов (например, заметных рисунков или дифракции). С таким же успехом могут быть использованы диаметры большего значения, или более крупные графические структуры, или в комбинации с зонами меньшего диаметра, чтобы достичь визуально привлекательных видимых рисунков.

Устройство органического светодиода обычно содержит дополнительные структуры и/или слои, чтобы обеспечить, например, стойкость к механическим воздействиям или герметизацию от окружающей среды. В частности, оно может содержать прозрачную подложку или пластмассовый слой, служащий в качестве носителя, на котором размещается анод или катод.

Функциональная структура электролюминесцентных или неактивных зон в органическом слое может быть достигнута различными способами. Таким образом, возможно, например, чтобы материал органического слоя сам по себе был физически структурирован так, чтобы проявить различные электролюминесцентные свойства в указанных зонах. Другая возможность состоит в том, чтобы анод и/или катод были структурированы на зоны с различными свойствами инжекции носителей заряда; тогда зоны с нормальными инжекционными свойствами будут образовывать электролюминесцентные зоны в (гомогенном по материалам) органическом слое, тогда как зоны с уменьшенными или отсутствующими инжекционными свойствами будут образовывать неактивные зоны в органическом слое.

Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения устройство органического светодиода содержит не только один многослойный элемент с анодом, катодом и органическим слоем, но пакет из нескольких таких многослойных элементов. Каждый из этих многослойных элементов содержит анод, катод и органический слой, в котором органические слои различных элементов имеют различные характеристики излучения, например, пики излучения в красной, зеленой и синей областях соответственно. Более того, органический слой, по меньшей мере, одного из многослойных элементов функционально структурируются на электролюминесцентные зоны и неактивные зоны, чтобы достичь вышеописанного взаимодействия с зеркальным слоем. Предпочтительно, все органические слои многослойных элементов функционально структурируется на электролюминесцентные зоны и неактивные зоны, причем соответствующие структуры могут быть одинаковыми и выровненными друг с другом или могут быть различными и невыровненными друг с другом.

Согласно второму аспекту настоящее изобретение относится к светодиодному органическому дисплею, например, такому, какие могут быть использованы в компьютерных мониторах или в знаках информации/извещения, для отображения символов, картинок и т.д. Светодиодный органический дисплей характеризуется тем, что содержит конфигурацию индивидуально управляемых пикселей, которые образованы устройствами органических светодиодов вышеописанного типа. Это означает, что каждый из пикселей содержит, по меньшей мере, один многослойный элемент с анодом, функционально структурированным органическим слоем и катодом, а также зеркальный слой. Как известно из уровня техники, органический светодиодный дисплей предпочтительно конфигурируется на множество ячеек, каждая из которых содержит набор пикселей с основными цветами, например, излучающие красный, зеленый и синий соответственно. Светодиодный органический дисплей имеет то преимущество, что он является, по меньшей мере, частично прозрачным, хотя его активное излучение отличается на передней стороне и задней стороне.

Настоящее изобретение также относится к способу изготовления устройства органического светодиода вышеописанного типа, способ содержит следующие этапы, которые могут быть выполнены в перечисленной или в любой другой последовательности:

- Получение (полностью) электролюминесцентного органического слоя между двумя прозрачными электродными слоями, то есть «анодом» и «катодом». Это этап соответствует хорошо известному производству обычных органических светодиодов. Следует отметить, что получение может содержать использование дополнительных слоев, например, прозрачной подложки.

- Структурирование вышеупомянутого органического слоя посредством удаления электролюминесценции локально, по меньшей мере, в одной зоне, чтобы генерировать структуру электролюминесцентных зон и неактивных зон. Соответствующие способы устранения электролюминесценции в органическом слое, например, посредством облучения инфракрасным излучением известны специалистам.

Следует отметить, что обработанные зоны должны быть неактивными в отношении электролюминесценции, но будут оставаться прозрачными.

- Нанесение структурированного зеркального слоя (непосредственно или опосредованно) на анод или катод, так что, по меньшей мере, одна непрозрачная зона зеркального слоя (в конечном счете, то есть в готовом устройстве органического светодиода) выравнивается с электролюминесцентной зоной структурированного органического слоя и что, по меньшей мере, одна прозрачная зона зеркального слоя (в конечном счете) выравнивается с неактивной зоной органического слоя.

Для большей информации о деталях и вариантах способа изготовления дается ссылка на вышеприведенное описание продукта упомянутого способа, то есть устройство органического светодиода.

Предпочтительный способ устранения электролюминесценции локально в органическом слое состоит в том, чтобы облучать этот слой светом определенной длины волны и высокой интенсивности, например, светом интенсивностью более чем 10 МВт/см². Таким образом, органические материалы могут подвергаться воздействию, например, разлагаться, так, чтобы прерывалась цепь процессов, приводящих к электролюминесценции.

Согласно предпочтительному варианту осуществления способа изготовления зеркальный слой наносится на анод и катод перед локальным устранением электролюминесценции. В этом случае структура зеркального слоя может быть использована в качестве вида маски для формирования структуры в органическом слое. Органический слой может, например, облучаться через зеркальный слой так, чтобы участки, находящиеся в тени непрозрачных зон зеркального слоя, были защищены от облучения и, таким образом, сохраняли их электролюминесценцию. Преимущества этого подхода состоят в упрощенном сканировании облучения (полная площадь) и автоматическом/точном выравнивании.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Эти и другие аспекты изобретения будут понятны и пояснены со ссылкой на далее описанные варианты выполнения. Эти варианты выполнения будут описаны с использованием примеров со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

фиг.1 схематически иллюстрирует разрез через первое устройство органического светодиода согласно настоящему изобретению,

фиг.2 схематически иллюстрирует разрез через второе устройство органического светодиода с искривленной поверхностью,

фиг.3 схематически иллюстрирует разрез через третье устройство органического светодиода с зеркальным слоем между анодом и органическим слоем,

фиг.4 схематически иллюстрирует разрез через четвертое устройство органического светодиода с зеркальным слоем между анодом и подложкой,

фиг.5 схематически иллюстрирует разрез через пятое устройство органического светодиода с пакетом из нескольких многослойных элементов различных цветов,

фиг.6 схематически иллюстрирует вид сверху на пиксели устройства органического светодиода согласно настоящему изобретению,

фиг.7-9 иллюстрируют следующие друг за другом этапы процесса изготовления первого устройства органического светодиода,

фиг.10 схематически иллюстрирует разрез через шестое устройство органического светодиода с катодом, который имеет зоны с различными инжекционными свойствами.

На фигурах одинаковые номера позиций или номера, отличающиеся на 100, относятся к идентичным или подобным компонентам.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Прозрачные органические светодиоды (органические светоизлучающие устройства) желательны для нескольких прикладных задач, например, для окон как источников света, окон систем защиты, ламп вывесок или декоративных ламп. Если обычное устройство органического светодиода производится с прозрачными компонентами, оно способно излучать вперед и назад одновременно. Однако для нескольких прикладных задач предпочтительно иметь высокую прозрачность в комбинации с отсутствием излучения на заднюю сторону и с хорошим излучением на переднюю сторону. В то же время это не должно приводить к снижению эффективности.

Чтобы направить усилия на решение вышеупомянутых проблем, предлагается конструкция органического светодиода, в которой органический слой функционально структурируется на электролюминесцентные зоны и неактивные (то есть неэлектролюминесцентные) зоны и в которой зеркальный слой обеспечивается (i), по меньшей мере, одной непрозрачной зоной, которая выравнивается с электролюминесцентной зоной органического слоя, и (ii), по меньшей мере, одной прозрачной зоной, которая выравнивается с неактивной зоной органического слоя. Далее будут подробно описаны различные предпочтительные варианты осуществления указанной основной концепции.

Фиг. 1 схематически иллюстрирует вид сбоку в разрезе первого устройства 100 органического светодиода согласно настоящему изобретению. В положительном z-направлении соответствующей системы координат устройство 100 органического светодиода содержит следующую последовательность слоев:

- Прозрачная подложка 110, например, сделанная из стекла или прозрачной пластмассы с барьером для воды. Подложка обеспечивает стойкость к механическим воздействиям и защищает чувствительные оптоэлектронные слои.

- Первый прозрачный электродный слой 120, называемый «анодом», который может состоять, например, из оксида индия, легированного оловом (ITO), легированного оксида цинка или органического слоя, такого как PEDOT:PSS (полиэтилендиокситиофен : полистиренсульфонат), возможно в комбинации с тонкой металлической сетчатой структурой, чтобы снизить эффективное поверхностное сопротивление.

- Органический слой 130, который функционально структурируется (и в этом варианте осуществления также физически) на электролюминесцентные зоны 131 и неактивные (то есть неэлектролюминесцентные) зоны 132, в котором упомянутые зоны располагаются вслед друг за другом в x-направлении и проходят через весь органический слой в z-направлении. В электролюминесцентных зонах 131 свет генерируется процессами, известными из традиционных органических светодиодов, когда электроны и дырки, инжектированные в этот слой с различных сторон, рекомбинируют. Неактивные зоны 132 обычно состоят из модифицированного материала электролюминесцентных зон 131. Однако неактивные зоны могут состоять из полностью отличающегося (органического или неорганического) материала.

- Второй прозрачный электродный слой 140, называемый «катодом», который может состоять, например, из тонкого слоя серебра (Ag).

- «Зеркальный слой» 150, который состоит из конфигурации непрозрачных зон 151 и прозрачных зон 152. В примере фиг.1 структура зеркального слоя 150 находится в глобальном выравнивании и в локально совершенном выравнивании со структурой органического слоя 130, в котором выравнивание оценивается относительно заданного направления выравнивания (в показанном варианте осуществления - в z-направлении). Как предлагается на фигуре, прозрачные зоны 152 могут быть просто пустыми, то есть открытыми для воздействия окружающей среды. Однако, предпочтительно, чтобы устройство 100 органического светодиода было доведено до конца и герметизировано на его верхней стороне прозрачным покрытием, которое не показано на фигуре.

Когда между анодом 120 и катодом 140 прикладывается подходящее напряжение, в электролюминесцентных зонах 131 будет генерироваться свет. Как показано световым лучом L1, часть этого света будет непосредственно направляться на подложку 110 и выходить из устройства 100 органического светодиода, как требуется, через его переднюю сторону (на фигурах это нижняя сторона).

Как показано световым лучом L2, другая часть генерированного света будет испускаться в противоположном направлении (положительном z-направлении) к задней стороне устройства 100 органического светодиода. Однако из-за непрозрачных зон 151 зеркального слоя 150 излучение через заднюю сторону задерживается. Поскольку непрозрачные зоны 151 обычно являются отражающими на своей нижней стороне, световой луч L2 будет не просто поглощаться, но вместо этого будет отражаться и, таким образом, также будет способен выходить из устройства 100 органического светодиода через переднюю сторону.

Как показано световыми лучами LT и LT', фоновый свет может свободно проходить через устройство 100 органического светодиода в прозрачных зонах 152 зеркального слоя. Как следствие, устройство органического светодиода будет казаться прозрачным (по меньшей мере, частично) и в то же самое время будет иметь доминанту или главное направление активного излучения света (отрицательное z-направление на фиг.1).

Следует отметить, что фиг.1, которая является только схематической, а не в масштабе, предполагает, что световые лучи L3, генерированные в электролюминесцентных зонах 131 и направленные под углом в положительном z-направлении, могли бы выходить из устройства 100 органического светодиода через прозрачные зоны 152. Если такое уменьшенное излучение через заднюю сторону нежелательно, то оно может, например, задерживаться посредством создания непрозрачных зон 152, несколько больших, чем соответствующие электролюминесцентные зоны 131.

Фиг.2 показывает альтернативную конструкцию второго устройства 200 органического светодиода. В основном, структура этого устройства 200 органического светодиода подобна структуре первого устройства 100 органического светодиода, так что нет необходимости подробно описывать ее снова. Первое отличие второго устройства 200 органического светодиода состоит в том, что подложка 210 является искривленной, например, потому, что это стеклянная линза или гибкая подложка. Следовательно, другие слои тоже искривлены. Второе отличие состоит в том, что структурированный зеркальный слой 250 с его непрозрачными зонами 251 и прозрачными зонами 252 теперь наносится следующим за анодом 220, здесь между анодом 220 и подложкой 210.

Фиг.3 показывает третье устройство 300 органического светодиода согласно настоящему изобретению. Снова его основная конструкция подобна конструкции фиг.1. Однако теперь структурированный зеркальный слой 350 с его непрозрачными зонами 351 наносится между анодом 320 и органическим слоем 330. Как предлагается на этой фигуре, непрозрачные зоны 351 (например, металлические) могут быть внедрены в прозрачный материал анода 320.

Фиг.4 показывает вариант осуществления вышеупомянутого четвертого устройства 400 органического светодиода, в котором структурированный зеркальный слой 450 с его непрозрачными зонами 451 наносится между анодом 420 и подложкой 410. Снова непрозрачные зоны 451 могут быть внедрены в прозрачный материал анода 420.

Фиг.5 показывает пятое устройство 500 органического светодиода согласно настоящему изобретению. Снова основная конструкция подобна конструкции фиг.1. Однако устройство 500 органического светодиода теперь содержит не один, а два многослойных элемента R, G. Первый многослойный элемент R, состоящий из первого анода 520R, первого органического слоя 530R и первого катода 540R, наносится на подложку 510, и его органический слой 530R имеет пик излучения в красной части спектра. Второй многослойный элемент G, состоящий из второго анода 520G, второго органического слоя 530G и второго катода 540G, наносится на первый многослойный элемент R, и его органический слой 530G имеет пик излучения в зеленой части спектра. Наверху этого второго многослойного элемента G наносится структурированный зеркальный слой 550.

Благодаря различным органическим слоям с их различными характеристиками излучения устройство 500 органического светодиода может излучать красный свет LR и зеленый свет LG. Если электроды из двух многослойных элементов R, G индивидуально управляемы, то окрашенная точка устройства 500 органического светодиода может соответственно регулироваться.

Следует отметить, что, конечно, могут быть добавлены дополнительные многослойные элементы, в частности, один дополнительный многослойный элемент, излучающий синий свет.

Фиг.6 иллюстрирует вид сверху на (малую) часть органического светодиодного дисплея 1000. Как обычно, органический светодиодный дисплей 1000 содержит множество индивидуально управляемых светоизлучающих элементов изображения (пикселей), причем группы из трех пикселей, каждый с различным основным цветом, расположены близко друг к другу. В органическом светодиодном дисплее 1000 показанные круглые пиксели PR, PG, PB основных цветов красного, зеленого и синего соответственно, образованы устройствами 100 органического светодиода, описанного на фиг.1 типа. Вид сверху на эти пиксели показывает непрозрачные зоны 151 зеркального слоя и остаточные прозрачные зоны 152.

Фиг.7-9 показывают следующие друг за другом этапы способа изготовления первого устройства 100 органического светодиода.

Согласно фиг.7 изготовление начинается с известного прозрачного устройства органического светодиода, содержащего последовательность прозрачной подложки 110, прозрачного анода 120, однородно электролюминесцентного органического слоя 130' и прозрачного катода 140. Органический слой может быть, например, слоем маленьких молекул (smOLED) или полимерным OLED слоем.

Согласно фиг.8 на первом дополнительном этапе точечная тонкая металлическая (например, из серебра Ag или алюминия Al) структура наносится в виде «зеркального слоя» 150 на прозрачный катод. Зеркальный слой содержит непрозрачные зоны 151, которые являются отражающими и проводящими. Точки конфигурации могут покрывать намного меньше, чем 70% полной площади, чтобы сохранять приемлемую прозрачность. Форма и компоновка точек может выбираться произвольно в зависимости от желательного вида. Например, могут быть использованы квадратные, прямоугольные или круглые точки в регулярной конфигурации (например, сетка, гексагональная решетка) или произвольным образом. Последнее имеет то преимущество, что интерференция и муаровый эффект снижаются или подавляются. Также возможны формы, отличные от точек, например, полоски или концентрические круги, обеспечивая больше свободы дизайна внешнего вида готового изделия, особенно для вариантов осуществления, где металлические области достаточно хорошо видны. Органический светодиод может быть упакован, например, в стеклянной упаковке или в прозрачной тонкопленочной упаковке (не показано).

Фиг.9 показывает второй дополнительный этап, на котором органический светодиод подвергается воздействию света L высокой интенсивности с задней стороны (на фигуре - сверху) так, чтобы либо электролюминесценция от органического светодиода локально устранялась (в случае полимерных устройств), либо чтобы достигалось прекращение локального тока и/или инжекции путем модификации, по меньшей мере, одного из слоев инжекции носителей (дырка или электрон), например, из Alq3 или NPD или их поверхностей раздела. В процессе такого устранения электролюминесценции точечная структура зеркального слоя локально защищает органический слой, так что зоны 131 остаются электролюминесцентными. Этот процесс является самовыравнивающим, так что экспонирование может быть экспонированием всей площади.

Также можно устранить электролюминесценцию перед упаковкой. Описание типичного процесса устранения электролюминесценции можно найти в описании заявки на европейский патент EP 07119048.2 (поданной 23 октября 2007).

Результатом устранения электролюминесценции в органическом светодиоде или локального предотвращения инжекции тока будет устройство, которое излучает только вперед с хорошей эффективностью. Можно смотреть через устройство сзади, когда оно излучает свет.

Возможны различные модификации описанного процесса изготовления. Вместо экспонирования полной площади также можно, например, выполнять экспонирование структурированным способом, чтобы усилить некоторые эффекты света с верхней стороны. На передней стороне устройства 100 органического светодиода различные интенсивности света могут быть получены этим путем, например, фронтальное яркое пятно с менее яркими лучами, исходящими из него, на задней стороне темное пятно с лучами, исходящими из него. Более того, зеркальный слой может быть альтернативно нанесен непосредственно в контакте с органическим слоем, таким образом, оказавшись расположенным между органическим слоем и анодом или катодом.

Когда зеркальный слой нанесен на анод, как показано на фиг.2, 3 и 4, экспонирование для устранения электролюминесценции должно выполняться с передней стороны устройства органического светодиода.

Фиг.10 показывает шестой вариант осуществления устройства 600 органического светодиода согласно настоящему изобретению. Первое отличие по сравнению с вариантом осуществления, показанным на фиг.1, состоит в том, что непрозрачные зоны 651 зеркального слоя 650 интегрированы в катод 640 и нанесены в контакте с органическим слоем 630. Более того, функциональная структура электролюминесцентных зон 631 и неактивных зон 632 в органическом слое 630 достигается в этом варианте осуществления посредством разницы инжекции носителей заряда. В частности, материал катода 640 имеет плохие инжекционные свойства, тогда как отражающие точки непрозрачных зон 651 имеют хорошую инжекцию, сравни описание заявки на европейский патент EP 08160087.6 (поданной 10 июля 2008). В этом случае не требуется лазерное устранение электролюминесценции (хотя оно может применяться). Такая же процедура может быть применена к стороне анода.

Все вышеописанные варианты осуществления также могут быть использованы в комбинации с гибкими прозрачными OLED структурами. Более того, конечно возможно обеспечить два или несколько зеркальных слоев, например, один на аноде и один на катоде.

Примеры применения устройства органического светодиода вышеописанного типа содержат:

- Окна, которые излучают свет ночью только внутрь комнаты, а днем внутрь комнаты через них проходит солнечный свет. Если требуется, к солнечному свету может быть добавлен еще какой-нибудь свет.

- Освещение парниковых теплиц: днем может быть использовано солнце (с крыши и стен), и, например, красные (или другого цвета) OLED панели могут быть добавлены для усиления роста.

- Лампы различных конструкций.

- Конструкции вывесок.

- Лампы/окна, показывающие «занято/свободно» для конференц-зала.

Наконец, следует отметить, что в настоящем описании термин "содержащий" не исключает наличия других элементов или этапов, использование единственного числа не исключает множественного и того, что один процессор или другой модуль могут выполнять функции нескольких средств. Изобретение имеет место в любом и каждом отличительном признаке новизны и в любой и каждой комбинации отличительных признаков. Кроме того, номера позиций в пунктах формулы не ограничивают объема изобретения.

Изобретение относится к устройству (100) прозрачного органического светодиода, содержащему органический слой (130) между анодом (120) и катодом (140) и зеркальный слой (150) на аноде или катоде. Органический слой (130) структурируется на электролюминесцентные зоны (131) и неактивные зоны (132), тогда как зеркальный слой (150) структурируется на непрозрачные зоны (151) и прозрачные зоны (152). По меньшей мере, через частичное выравнивание этих структур устройство органического светодиода может быть сделано прозрачным для фонового света и одновременно излучающим в доминирующем (или даже единственном) направлении. Изобретение обеспечивает устройство прозрачного органического светодиода с улучшенными функциональными возможностями и с регулируемым доминирующим направлением светового излучения. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Устройство органического светодиода (100-600), имеющее прозрачность, по меньшей мере, 10% относительно заданной значимой части электромагнитного спектра, причем эта часть электромагнитного спектра содержит длины волн, испускаемых устройством органического светодиода, и длины волн фонового света, при этом устройство органического светодиода содержит:
- анод (120-620), сформированный первым прозрачным электродным слоем;
- катод (140-640), сформированный вторым прозрачным электродным слоем;
- органический слой (130-630), который нанесен между анодом и катодом, причем упомянутый органический слой, анод и катод составляют структуру в органическом слое, по меньшей мере, с одной электролюминесцентной зоной (131-631) и, по меньшей мере, с одной неактивной, то есть неэлектролюминесцентной зоной (132-632);
- зеркальный слой (150-650), нанесенный непосредственно или опосредованно на любую сторону анода или катода, имеющий структуру, по меньшей мере, с одной непрозрачной зоной (151-651), выровненной с электролюминесцентной зоной, и, по меньшей мере, с одной прозрачной зоной (152-652), выровненной с неактивной зоной органического слоя, так что устройство органического светодиода имеет главное направление излучения света.

2. Устройство органического светодиода (100-600) по п.1, отличающееся тем, что структуры органического слоя (130-630) и зеркального слоя (150-650) находятся в глобальном выравнивании и/или в локально совершенном выравнивании.

3. Устройство органического светодиода (100-600) по п.1, отличающееся тем, что структуры органического слоя (130-630) и зеркального слоя (150-650) являются только частично выровненными.

4. Устройство органического светодиода (100-600) по п.1, отличающееся тем, что непрозрачные зоны (151-651) зеркального слоя (150-650) являются отражающими на стороне, которая обращена к органическому слою (130-630).

5. Устройство органического светодиода (100-600) по п.1, отличающееся тем, что непрозрачные зоны (151-651) зеркального слоя (150-650) содержат металл, предпочтительно Ag, Al, Cu и/или Au.

6. Устройство органического светодиода (100-600) по п.1, отличающееся тем, что непрозрачные зоны (151-651) охватывают приблизительно от 10 до 90% площади зеркального слоя (150-650).

7. Устройство органического светодиода (100-600) по п.1, отличающееся тем, что непрозрачные зоны (151-651) зеркального слоя (150-650) сформированы из точек или полосок, распределенных в регулярной или нерегулярной конфигурации.

8. Устройство органического светодиода (100-600) по п.1, отличающееся тем, что прозрачные зоны (152-652) и/или непрозрачные зоны (151-651) зеркального слоя (150-650) имеют диаметр в диапазоне от около 1 микрона до около 100 микрон.

9. Устройство органического светодиода (600) по п.1, отличающееся тем, что анод (620) и/или катод (640) структурированы на зоны с различными свойствами инжекции носителей заряда.

10. Устройство органического светодиода (500) по п.1, отличающееся тем, что оно содержит пакет из нескольких многослойных элементов (R, G), каждый из которых имеет анод (520R, 520G), органический слой (530R, 530G) и катод (540R, 540G), при этом органические слои имеют различные характеристики излучения.

11. Светодиодный органический дисплей (1000), содержащий конфигурацию пикселей (PR, PG, PB), образованных устройствами (100) органического светодиода по п.1.

12. Способ изготовления устройства органического светодиода (100-600), имеющего прозрачность, по меньшей мере, 10% относительно заданной значимой части электромагнитного спектра, причем эта часть электромагнитного спектра содержит длины волн, испускаемых устройством органического светодиода, и длины волн фонового света, по п.1, содержащий следующие этапы:
- приготовление электролюминесцентного органического слоя (130') между анодом (120) и катодом(140);
- устранение электролюминесценции приготовленного органического слоя, по меньшей мере, в одной зоне (132), чтобы генерировать структуру электролюминесцентных зон (131) и неактивных зон (132);
- нанесение структурированного зеркального слоя (150) на аноде или катоде, так что, по меньшей мере, одну непрозрачную зону (151) зеркального слоя выравнивают с электролюминесцентной зоной органического слоя и, по меньшей мере, одну прозрачную зону (152) зеркального слоя выравнивают с неактивной зоной структурированного органического слоя, так что устройство OLED светодиода имеет главное направление излучения света.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что электролюминесценцию устраняют посредством облучения органического слоя светом высокой интенсивности.

14. Способ по п.12, отличающийся тем, что зеркальный слой (150) наносят перед устранением электролюминесценции.

15. Применение прозрачного устройства органического светодиода, в частности устройства органического светодиода (100-600) по п.1 или светодиодного органического дисплея (1000) по п.11, в качестве окна, освещения теплиц или ламп или окна индикации.