DE602004011257T2

DE602004011257T2 - Elektrolumineszenzbauelemente und verfahren zur herstellung von elektrolumineszenzbauelementen mit einem farbwandlungselement

Info

Publication number: DE602004011257T2
Application number: DE602004011257T
Authority: DE
Inventors: Erika Saint Paul BELLMANN; Vadim Saint Paul SAVVATEEV; Martin B. Saint Paul WOLK; Yong Saint Paul HSU; Fred B. Saint Paul McCormick; John S. Saint Paul STARAL; Khanh Saint Paul HUYNTH
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2003-11-18
Filing date: 2004-11-16
Publication date: 2009-01-08
Anticipated expiration: 2024-11-17
Also published as: MXPA06005649A; KR101193201B1; EP1685746A1; US7892382B2; KR20120003500A; DE602004011257D1; WO2005051044A1; US20050116621A1; JP2012043805A; KR20060113734A; ATE383733T1; EP1685746B1; JP2007511890A; CN1898993A; TW200520607A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Elektrolumineszenzvorrichtungen. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung Elektrolumineszenzvorrichtungen und Verfahren zum Herstellen von Elektrolumineszenzvorrichtungen, die ein Elektrolumineszenzelement und mindestens ein Farbumwandlungselement umfassen.
STAND DER TECHNIK
Licht emittierende Vorrichtungen, wie zum Beispiel organische und anorganische Elektrolumineszenzvorrichtungen, sind in einer Reihe von Anzeige-, Beleuchtungs- und anderen Anwendungen verwendbar. Diese Licht emittierende Vorrichtungen umfassen im allgemeinen eine oder mehrere Vorrichtungsschichten, einschließlich mindestens einer lichtemittierenden Schicht, die zwischen zwei Elektroden (einer Anode und einer Katode) angeordnet ist. Ein Spannungsabfall oder Strom wird zwischen den zwei Elektroden bereitgestellt, wodurch bewirkt wird, daß ein lichtemittierendes Material, welches organisch oder anorganisch sein kann, in der lichtemittierenden Schicht luminesziert. Eine oder beide der Elektroden sind normalerweise transparent, so daß Licht durch die Elektrode auf einen Betrachter oder einen anderen Lichtempfänger durchgelassen werden kann.
Eine Elektrolumineszenzvorrichtung kann so ausgelegt werden, daß sie entweder eine nach oben emittierende Vorrichtung oder eine nach unten emittierende Vorrichtung ist. In einer nach oben emittierenden Elektrolumineszenzvorrichtung ist/sind die lichtemittierende(n) Schicht(en) zwischen dem Substrat und einem Betrachter angeordnet. In einer nach unten emittierenden Elektrolumineszenzvorrichtung ist ein transparentes oder halbtransparentes Substrat zwischen der/den lichtemittierenden Schicht(en) und dem Betrachter angeordnet.
In einer typischen Farbelektrolumineszenzanzeige können ein oder mehrere Elektrolumineszenzvorrichtungen auf einem einzelnen Substrat gebildet und in Gruppen oder Feldern angeordnet werden. Es existieren mehrere Ansätze zur Herstellung einer Farbelektrolumineszenzanzeige. Ein Ansatz umfaßt zum Beispiel ein Feld, das rote, grüne und blaue Teilpixel der Elektrolumineszenzvorrichtung hat, die nebeneinander angeordnet sind. Ein weiterer Ansatz verwendet zum Beispiel die Farbumwandlung zur Herstellung einer Farbelektrolumineszenzanzeige. Anzeigen, die die Farbumwandlung nutzen, können Elektrolumineszenzvorrichtungen umfassen, die Licht in einem schmalen Band, z. B. blaues Licht, emittieren. Jede Farbumwandlungs-Elektrolumineszenzvorrichtung umfaßt auch ein oder mehrere Umwandlungselemente in optischer Verbindung mit der Elektrolumineszenzvorrichtung derart, daß das emittierte Licht (z. B. blaues Licht) umgewandelt wird, z. B. durch ein rotes Farbumwandlungselement in rotes Licht und durch ein grünes Farbumwandlungselement in grünes Licht.
US 2003/124265 zeigt verschiedene Verfahren zur Übertragung eines Übertragungselementes eines Donatorblattes auf einen Rezeptor. Es werden mehrere Ausführungsformen zur Herstellung von EL-Vorrichtungen unter Verwendung solcher Übertragungsverfahren beschrieben.
KURZDARSTELLUNG
Die vorliegende Offenbarung stellt Verfahren zum Herstellen von Elektrolumineszenzvorrichtungen bereit, die ein Farbumwandlungselement in optischer Verbindung mit einem Elektrolumineszenzelement umfassen. Insbesondere stellt die vorliegende Offenbarung Verfahren bereit, die den selektiven Thermotransfer (z. B. laserinduzierte thermische Bilderzeugung (LITI)) von Farbumwandlungselementen zur Verwendung in Elektrolumineszenzvorrichtungen umfassen.
Die Strukturierung von rot, grün und blau emittierenden primären organischen lichtemittierenden Dioden-(OLED)-Materialien für Vollfarbvorrichtungen hat sich als schwierig erwiesen. Es sind viele Verfahren für eine solche Strukturierung beschrieben worden, wozu die laser-thermische Strukturierung, Tintenstrahlstrukturierung, Schattenmaskenstrukturierung und die photolithographische Strukturierung gehören.
Alternative Verfahren zur Bereitstellung einer Vollfarbanzeige ohne Strukturierung der emittierenden Materialien umfassen die Verwendung der Farbumwandlung, wie hierin beschrieben. Die Verwendung dieser alternativen Verfahren mit der herkömmlichen Konstruktion der bodenemittierenden Elektrolumineszenzvorrichtung ist durch physische und optische Faktoren begrenzt. Aus praktischen Gründen müssen die Farbumwandlungselemente entweder auf einem separaten Stück Glas oder auf dem Substrat strukturiert werden. In diesem Fall führt der Effekt des Abstandes zwischen der lichtemittierenden Schicht und der Filterschicht zu Parallaxenproblemen. Mit anderen Worten, ermöglicht die lambertsche Emission aus der Elektrolumineszenzvorrichtung, daß das Licht das entsprechende Farbumwandlungselement sowie eine Reihe von benachbarten Farbumwandlungselementen erreichen kann. Im Ergebnis dessen wird der Farbsättigungsgrad der Elektrolumineszenzvorrichtung verringert.
Andererseits können die nach oben emittierenden Elektrolumineszenzvorrichtungen komplexere Pixelsteuerungsschaltungen sowie mehr Flexibilität bei der Wahl von Halbleiter und Substrat ermöglichen. In einer typischen nach oben emittierenden Vorrichtung können die Schichten der Elektrolumineszenzvorrichtung auf ein Substrat gebracht werden, gefolgt von der Bildung einer dünnen, transparenten Metallelektrode und einer Schutzschicht.
In einigen Ausführungsformen stellt die vorliegende Offenbarung selektive thermische Übertragungs-(z. B. LITI)-Verfahren zur Herstellung von oben emittierenden Elektrolumineszenzvorrichtungen bereit, die Farbumwandlungselemente umfassen, welche auf der oberen Elektrode einer Elektrolumineszenzvorrichtung oder auf einer Schutzschicht gebildet werden, die über dem Elektrolumineszenzelement gebildet ist. Die vorliegende Offenbarung stellt auch selektive thermische Übertragungs-(z. B. LITI)-Verfahren zur Herstellung von bodenemittierenden Elektrolumineszenzvorrichtungen bereit, die Farbumwandlungselemente umfassen, welche auf einer Substratfläche gebildet werden, die einem Elektrolumineszenzelement gegenüberliegt. Die Bereitstellung von Farbumwandlungselementen direkt auf der oberen Elektrode oder auf einer Schutzschicht kann bei der Beseitigung von Ausrichtungsproblemen und Parallaxenproblemen helfen.
Ferner kann die selektive Thermotransferstrukturierung (z. B. die LITI-Strukturierung, die ein trockenes digitales Verfahren ist) kompatibler zu den Materialien sein, die verwendet werden, z. B. für organische Elektrolumineszenzvorrichtungen. Da es ein trockenes Verfahren ist, kann der selektive Thermotransfer auch die Strukturierung mehrerer Schichten auf einem einzigen Substrat ohne Sorgen wegen der relativen Löslichkeit jeder Schicht ermöglichen.
Außerdem kann die selektive Thermotransferstrukturierung der Farbumwandlungselemente für ein Verfahren sorgen, das leichter umkehrbar ist. Wenn zum Beispiel die Struktur der Farbumwandlungselemente nicht die Qualitätskontrolle passieren kann, können die Elemente abgewaschen und ohne Schäden an dem Elektrolumineszenzelement neu gebildet werden.
In einer Erscheinungsform stellt die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrolumi neszenzvorrichtung bereit. Das Verfahren umfaßt das Bilden eines Elektrolumineszenzelementes auf einem Substrat, wobei das Elektrolumineszenzelement Licht emittieren kann und vorzugsweise Licht in einem schmalen Band emittiert. Das Verfahren umfaßt ferner die selektive thermische Übertragung mehrerer Farbumwandlungselemente auf das Elektrolumineszenzelement.
In einer weiteren Erscheinungsform stellt die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrolumineszenzvorrichtung bereit. Das Verfahren umfaßt das Bilden eines Elektrolumineszenzelementes auf einer ersten Hauptfläche eines Substrats, wobei das Elektrolumineszenzelement Licht emittieren kann und vorzugsweise Licht in einem schmalen Band emittiert. Das Verfahren umfaßt ferner die selektive thermische Übertragung mehrerer Farbumwandlungselemente auf eine zweite Hauptfläche des Substrates.
In einer weiteren Erscheinungsform stellt die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrolumineszenzvorrichtung bereit. Das Verfahren umfaßt das Bilden eines Elektrolumineszenzelementes auf einem Substrat, wobei das Elektrolumineszenzelement Licht emittieren kann und vorzugsweise Licht in einem schmalen Band emittiert. Das Verfahren umfaßt ferner die Bildung einer Schutzschicht über mindestens einem Teil des Elektrolumineszenzelementes und die selektive thermische Übertragung mehrerer Farbumwandlungselemente auf die Schutzschicht.
In einer weiteren Erscheinungsform stellt die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zur Herstellung einer Farbelektrolumineszenzanzeige bereit, die zumindest eine Elektrolumineszenzvorrichtung umfaßt. Das Verfahren umfaßt die Bildung der mindestens einen Elektrolumineszenzvorrichtung auf einem Substrat. Die Bildung der mindestens einen Elektrolumineszenzvorrichtung umfaßt die Bildung einer Elektrolumineszenzvorrichtung auf dem Substrat, wobei die Elektrolumineszenzvorrichtung Licht emittieren kann und vorzugsweise Licht in einem schmalen Band emittiert, und die selektive thermische Übertragung mehrerer Farbumwandlungselemente auf das Elektrolumineszenzelement.
In einer weiteren Erscheinungsform stellt die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrolumineszenzvorrichtung bereit. Das Verfahren umfaßt das Bilden eines Elektrolumineszenzelementes auf einem Substrat, wobei das Elektrolumineszenzelement Licht emittieren kann und vorzugsweise UV-Licht in einem schmalen Band emittiert. Das Verfahren umfaßt ferner die selektive thermische Übertragung mehrerer Farbumwandlungselemente auf das Elektrolumineszenzelement.
In einer weiteren Erscheinungsform stellt die vorliegende Offenbarung eine Elektrolumineszenzvorrichtung bereit. Die Vorrichtung umfaßt: ein Substrat; ein Elektrolumineszenzelement auf dem Substrat, wobei das Elektrolumineszenzelement Licht emittieren kann und vorzugsweise Licht in einem schmalen Band emittiert; mehrere Farbumwandlungselemente auf dem Elektrolumineszenzelement; und mindestens ein Farbfilter auf mindestens einem Farbumwandlungselement der mehreren Farbumwandlungselemente.
Wie hierin verwendet, werden "ein", "der/die/das", "mindestens ein" und "ein oder mehrere" austauschbar verwendet.
Die obige Kurzdarstellung der vorliegenden Erfindung soll nicht jede offenbarte Ausführungsform oder jede Implementierung der vorliegenden Erfindung beschreiben. Die Figuren und die ausführliche Beschreibung, die detaillierter folgen, dienen als Beispiele für erläuternde Ausführungsformen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform einer oben emittierenden Elektrolumineszenzvorrichtung, die Farbumwandlungselemente umfaßt, welche auf einem Elektrolumineszenzelement gebildet sind.
2 ist ein schematisches Diagramm einer weiteren Ausführungsform einer oben emittierenden Elektrolumineszenzvorrichtung, die Farbumwandlungselemente umfaßt, welche auf einer Schutzschicht gebildet sind.
3 ist ein schematisches Diagramm einer weiteren Ausführungsform einer oben emittierenden Elektrolumineszenzvorrichtung, die Farbumwandlungselemente, welche auf einem Elektrolumineszenzelement gebildet sind, und Farbfilter umfaßt, die auf einem oder mehreren der Farbumwandlungselemente gebildet sind.
4 ist ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform einer unten emittierenden Elektrolumineszenzvorrichtung, die Farbumwandlungselemente umfaßt, welche auf einem Substrat gebildet sind.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
In der folgenden detaillierten Beschreibung von erläuternden Ausführungsformen wird auf die begleitenden Zeichnungen verwiesen, die einen Teil derselben bilden und in denen durch Illustration die speziellen Ausführungsformen gezeigt werden, in denen die Erfindung ausgeführt werden kann. Es versteht sich, daß andere Ausführungsformen genutzt und strukturelle Änderungen vorgenommen werden können, ohne den Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Man ist der Überzeugung, daß die vorliegende Offenbarung auf Elektrolumineszenzvorrichtungen und Verfahren zur Herstellung von Elektrolumineszenzvorrichtungen angewendet werden kann. Elektrolumineszenzvorrichtungen können organische oder anorganische Lichtquellen oder Kombinationen beider Arten von Lichtquellen umfassen. Eine organische Elektrolumineszenz-(OEL)-Anzeige oder -Vorrichtung bezieht sich auf eine Elektrolumineszenzanzeige oder -vorrichtung, die mindestens ein organisches emittierendes Material umfaßt, wobei dieses emittierende Material ein Kleinmolekül-(SM)-Emitter (z. B. nichtpolymerischer Emitter), ein SM-dotiertes Polymer, ein SM-Mischpolymer, ein lichtemittierendes Polymer (LEP), ein gemischtes LEP oder ein anderes organisches emittierendes Material sein kann, das allein oder in Kombination mit anderen organischen oder anorganischen Materialien bereitgestellt werden kann, die in der OEL-Anzeige oder Vorrichtungen funktionell oder nichtfunktionell sein können. Anorganische lichtemittierende Materialien umfassen Phosphor, Halbleiter-Nanokristalle usw.
Elektrolumineszenzvorrichtungen haben im allgemeinen eine oder mehrere Vorrichtungsschichten, einschließlich mindestens einer lichtemittierenden Schicht, die zwischen zwei Elektroden (einer Anode und einer Katode) angeordnet ist. Ein Spannungsabfall oder Strom wird zwischen den zwei Elektroden bereitgestellt, wodurch der Lichtemitter veranlaßt wird, zu lumineszieren.
Elektrolumineszenzvorrichtungen können auch Dünnfilm-Elektrolumineszenzanzeigen oder -vorrichtungen umfassen. Eine Dünnfilm-Elektrolumineszenzvorrichtung umfaßt ein emittierendes Material, das sandwichartig zwischen transparenten dielektrischen Schichten und einer Matrix von Zeilen- und Spaltenelektroden liegt. Solche Dünnfilm-Elektrolumineszenzanzeigen können diejenigen umfassen, die in den US-Patenten Nr. 4,897,319 (Sun) und 5,652,600 (Khormaei et al.) beschrieben werden.
1 ist ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform einer Elektrolumineszenzvorrichtung 10. Die Elektrolumineszenzvorrichtung 10 umfaßt ein Substrat 12, ein Elektrolumineszenzelement 20, das auf einer Hauptfläche 14 von Substrat 12 gebildet ist, und Farbumwandlungselemente 30a und 30b (die hierin nachstehend kollektiv als Farbumwandlungselemente 30 bezeichnet werden), die auf dem Elektrolumineszenzelement 20 gebildet sind. Das Elektrolumineszenzelement 20 umfaßt eine erste Elektrode 22, eine zweite Elektrode 26 und eine oder mehrere Vorrichtungsschichten 24, die zwischen der ersten Elektrode 22 und der zweiten Elektrode 26 angeordnet sind.
Das Substrat 12 von Vorrichtung 10 kann jedes Substrat sein, das für Elektrolumineszenzvorrichtungs- und Anzeigeanwendungen geeignet ist. Das Substrat 12 kann zum Beispiel aus Glas, klarem Kunststoff oder anderen geeigneten Materialien hergestellt werden, die für sichtbares Licht im wesentlichen transparent sind. Das Substrat 12 kann für sichtbares Licht auch undurchsichtig sein, wie zum Beispiel Edelstahl, kristallines Silizium, Polysilizium oder dergleichen. In einigen Fällen kann die erste Elektrode 22 das Substrat 12 sein. Da Materialien, die zumindest in einigen Elektrolumineszenzvorrichtungen verwendet werden, besonders anfällig für Schäden auf Grund der Einwirkung von Sauerstoff oder Wasser sind, kann ein geeignetes Substrat ausgewählt werden, das eine angemessene Umgebungsbarriere bereitstellt oder mit einer oder mehreren Schichten, Beschichtungen oder Laminaten versehen ist, die eine angemessene Umgebungsbarriere bereitstellen.
Das Substrat 12 kann auch eine beliebige Zahl von Vorrichtungen oder Komponenten umfassen, die sich in Elektrolumineszenzvorrichtungen und -anzeigen eignen, wie zum Beispiel Transistorarrays und andere elektronische Vorrichtungen; Farbfilter, Polarisatoren, Wellenplatten, Diffusoren und andere optische Vorrichtungen; Isolatoren, Sperrrippen, schwarze Matrix, Maskenlayout oder andere solche Komponenten; und dergleichen. Das Substrat 12 kann auch mehrere unabhängig adressierbare aktive Vorrichtungen umfassen, wie z. B. in der Europäischen Patentanmeldung Nr. 1,220,191 (Kwon) beschrieben.
Die Elektrolumineszenzvorrichtung 10 umfaßt auch ein Elektrolumineszenzelement 20, das auf der Hauptfläche 14 des Substrats 12 gebildet ist. Obwohl 1 das Elektrolumineszenzelement 20 als auf und in Kontakt mit der Hauptfläche 14 von Substrat 12 gebildet illustriert, können ein oder mehrere Schichten oder Vorrichtungen zwischen dem Elektrolumineszenzelement 20 und der Hauptfläche 14 von Substrat 12 aufgenommen werden. Das Elektrolumineszenzelement 20 umfaßt eine erste Elektrode 22, eine zweite Elektrode 26 und eine oder mehrere Vorrichtungsschichten 24, die zwischen der ersten Elektrode 22 und der zweiten Elektrode 26 angeordnet sind. Die erste Elektrode 22 kann die Anode sein, und die zweite Elektrode 26 kann die Katode sein, oder die erste Elektrode 22 kann die Katode sein, und die zweite Elektrode 26 kann die Anode sein.
Die erste Elektrode 22 und die zweite Elektrode 26 werden normalerweise unter Verwendung elektrisch leitender Materialien gebildet, wie zum Beispiel Metalle, Legierungen, Metallverbindungen, Metalloxide, leitfähige Keramiken, leitfähige Dispersionen und leitfähige Polymere. Beispiele für geeignete Materialien umfassen zum Beispiel Gold, Platin, Palladium, Aluminium, Kalzium, Titan, Titannitrid, Indiumzinnoxid (ITO), Fluorzinnoxid (FTO) und Polyanilin. Die erste und zweite Elektrode 22 und 26 können einzelne Schichten aus leitfähigen Materialien sein, oder sie können mehrere Schichten umfassen. Entweder eine oder beide von erster Elektrode 22 und zweiter Elektrode 26 können zum Beispiel eine Schicht von Aluminium und eine Schicht von Gold, eine Schicht von Kalzium und eine Schicht von Aluminium, eine Schicht von Aluminium und eine Schicht von Lithiumfluorid oder eine Metallschicht und eine leitfähige organische Schicht umfassen.
Zwischen der ersten Elektrode 22 und der zweiten Elektrode 26 sind die eine oder mehreren Vorrichtungsschichten 24 gebildet. Die eine oder mehreren Vorrichtungsschichten 24 umfassen eine lichtemittierende Schicht. Optional können die eine oder mehreren Schichten 24 eine oder mehrere zusätzliche Schichten umfassen, wie zum Beispiel eine Lochtransportschicht oder -schichten, eine Löcherinjektionsschicht oder -schichten, eine Elektroneninjektionsschicht oder -schichten, eine Löchersperrschicht oder -schichten, eine Elektronensperrschicht oder -schichten, eine Pufferschicht oder -schichten oder eine Kombination derselben.
Die lichtemittierende Schicht umfaßt das lichtemittierende Material. Es kann jedes geeignete lichtemittierende Material in der lichtemittierenden Schicht verwendet werden. Es kann eine Reihe von lichtemittierenden Materialien, wie zum Beispiel LEP- und SM-Lichtemitter, verwendet werden. Die Lichtemitter umfassen zum Beispiel fluoreszierende und phosphoreszierende Materialien. Beispiele für Klassen von geeigneten LEP-Materialien umfassen Poly(phenylenvinylen)e (PPVs), Polyparaphenylene (PPPs), Polyfluorene (PFs), andere LEP-Materialien, die jetzt bekannt oder später entwickelt werden, und Copolymere oder Mischungen derselben. Geeignete LEPs können auch molekular dotiert, mit fluoreszierenden Farbstoffen oder anderen Materialien dispergiert, mit aktiven oder nicht aktiven Materialien und dergleichen dispergiert werden. Beispiele für geeignete LEP-Materialien werden in Kraft, et al., Angew. Chem. Int. Ed., 37, 402–428 (1998); US-Patente Nr. 5,621,131 (Kreuder et al.); 5,708,130 (Woo et al.); 5,728,801 (Wu et al.); 5,840,217 (Lupo et al.); 5,869,350 (Heeger et al.); 5,900,327 (Pei et al.); 5,929,194 (Woo et al.); 6,132,641 (Rietz et al.); und 6,169,163 (Woo et al.); und PCT Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 99/40655 (Kreuder et al.) beschrieben.
SM-Materialien sind im allgemeinen nichtpolymere organische oder metallorganische molekulare Materialien, die in OEL-Anzeigen und -Vorrichtungen als emittierende Materialien, Ladungstransportmaterialien, wie zum Beispiel Dotierungen in Emitterschichten (z. B. zum Steuern der emittierten Farbe) oder Ladungstransportschichten und dergleichen, verwendet werden können. Häufig verwendete SM-Materialien umfassen Metallchelatverbindungen, wie zum Beispiel Tris(8-Hydroxyquinoline)aluminium (AlQ) und N,N'-bis(3-Methylphenyl)-N,N'-diphenylbenzidin (TPD). Andere SM-Materialien werden zum Beispiel in C. H. Chen, et al., Macromol. Symp., 125:1 (1997); japanische offengelegte Patentanmeldung 2000-195673 (Fujii); US-Patente Nr. 6,030,715 (Thompson et al.); 6,150,043 (Thompson et al.); und 6,242,115 (Thomson et al.); und PCT Patentanmeldungsveröffentlichungen Nr. WO 00/18851 (Shipley et al.) (zweiwertige Lanthanid-Metall-Komplexe), WO 00/70655 (Forrest et al.) (zyklisch metallisierte Iridiumverbindungen und andere), und WO 98/55561 (Christou) offenbart.
Die eine oder mehreren Vorrichtungsschichten 24 können auch eine Löchertransportschicht umfassen. Die Löchertransportschicht erleichtert die Injektion von Löchern aus einer Anode in das Elektrolumineszenzelement 20 und ihre Migration zu einer Rekombinationszone. Die Löchertransportschicht kann ferner als Sperre für den Durchgang von Elektronen zur Anode fungieren. Es kann jedes geeignete Material oder Materialien für die Löchertransportschicht verwendet werden, z. B. die Materialien, die in Nalwa et al., Handbook of Luminescence, Display Materials and Devices, Stevens Ranch, CA, American Scientific Publishers, 2003, S. 132–195; Chen et al., Recent Developments in Molecular Organic Electroluminescent Materials, Macromol. Symp., 1:125 (1997); und Shinar, Joseph, ed., Organic Light-Emitting Devices, Berlin, Springer Verlag, 2003, S. 43–69, beschrieben werden.
Die eine oder mehreren Vorrichtungsschichten 24 können auch eine Elektronentransportschicht umfassen. Die Elektronentransportschicht erleichtert die Injektion von Elektronen und ihre Migration zur Rekombinationszone. Die Elektronentransportschicht kann ferner als Sperre für den Durchgang von Löchern zur Katode fungieren, falls gewünscht. Es kann jedes geeignete Material oder Materialien für die Elektronentransportschicht verwendet werden, z. B. die Materialien, die in Nalwa et al., Handbook of Luminescence, Display Materials and Devices, Stevens Ranch, CA, American Scientific Publishers, 2003, S. 132–195; Chen et al., Recent Developments in Molecular Organic Electroluminescent Materials, Macromol. Symp., 1:125 (1997); und Shinar, Joseph, ed., Organic Light-Emitting Devices, Berlin, Springer Verlag, 2003, S. 43–69, beschrieben werden.
Es kann bevorzugt werden, daß das Elektrolumineszenzelement 20 Licht in einem schmalen Band emittieren kann. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck "Licht in einem schmalen Band" auf ein Lichtspektrum, das eine (an den Halbwertspunkten des Spektrums gemessene) spektrale Breite von nicht mehr als etwa 100 nm hat. Ein Schmalbandemitter ist also eine Lichtquelle, die Licht emittiert, welches eine spektrale Breite von nicht mehr als 100 nm hat. Es kann zum Beispiel bevorzugt werden, daß das Elektrolumineszenzelement 20 blaues Licht emittieren kann. Fachleute auf diesem Gebiet verstehen, daß Materialien für die lichtemittierende Schicht des Elektrolumineszenzelementes 20 so ausgewählt werden kann, daß das Elektrolumineszenzelement 20 Licht in einem schmalen Band emittieren kann, z. B. blaues Licht.
Es kann in einigen Ausführungsformen alternativ bevorzugt werden, daß das Elektrolumineszenzelement 20 ultraviolettes (UV-) Licht emittieren kann. Sowohl UV- wie auch blaues Licht können durch Verwendung von abwärts konvertierenden Phosphorformen in Licht mit einer niedrigeren Frequenz nach unten umgewandelt werden. Für UV-emittierende Elektrolumineszenzelemente kann bevorzugt werden, daß mindestens drei Farbumwandlungselemente 30 auf dem Elektrolumineszenzelement 20 gebildet werden, wie ferner hierin beschrieben.
Die eine oder mehreren Vorrichtungsschichten 24 können zwischen der ersten Elektrode 22 und der zweiten Elektrode 26 durch eine Reihe von Verfahren gebildet werden, z. B. Beschichten (z. B. Schleuderbeschichtung), Drucken (z. B. Siebdruck oder Tintenstrahldruck), physikalische oder chemische Dampfabscheidung, Photolithographie und Thermotransferverfahren (z. B. Verfahren, die im US-Patent Nr. 6,114,088 (Wolk et al.) beschrieben werden). Die eine oder mehreren Schichten 24 können nacheinander gebildet werden, oder zwei oder mehr der Schichten können gleichzeitig aufgebracht werden. Nach der Bildung der einen oder mehreren Vorrichtungsschichten 24 oder gleichzeitig mit der Aufbringung der Vorrichtungsschichten 24 wird die zweite Elektrode 26 gebildet oder anderweitig auf die eine oder mehreren Vorrichtungsschichten 24 aufgebracht. Alternativ kann das Elektrolumineszenzelement 20 unter Verwendung von LITI-Verfahren gebildet werden, die ein Mehrfachschichten-Donatorbahnenmaterial umfassen, wie z. B. im US-Patent Nr. 6,114,088 (Wolk et al.) beschrieben.
Das Elektrolumineszenzelement 20 kann auch eine Schutzschicht oder -schichten umfassen, die über dem Elektrolumineszenzelement 20 (nicht dargestellt) gebildet werden, wie ferner hierin beschrieben.
Die Elektrolumineszenzvorrichtung 10 umfaßt auch die Farbumwandlungselemente 30, die auf dem Elektrolumineszenzelement 20 gebildet werden. Obwohl die Farbumwandlungselemente 30 als auf der zweiten Elektrode 26 gebildet illustriert werden, können ein oder mehrere Schichten oder Vorrichtungen zwischen den Farbumwandlungselementen 30 und der zweiten Elektrode 26 einge schlossen werden. Ein, zwei oder mehr Farbumwandlungselemente 30 können auf dem Elektrolumineszenzelement 20 derart gebildet werden, daß zumindest ein Teil des Lichtes, das aus dem Elektrolumineszenzelement 20 emittiert wird, auf ein oder mehrere Farbumwandlungselemente 30 fällt. Mit anderen Worten, stehen die Farbumwandlungselemente 30 mit dem Elektrolumineszenzelement 20 in optischer Verbindung. Die Farbumwandlungselemente 30 absorbieren Licht, das auf sie fällt, und senden wieder Licht in einem ausgewählten schmalen Band aus. Das Farbumwandlungselement 30a kann zum Beispiel auftreffendes Licht in rotes Licht umwandeln, und das Farbumwandlungselement 30b kann auftreffendes Licht in grünes Licht umwandeln. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff "rotes Licht" auf Licht, das ein Spektrum überwiegend in einem oberen Bereich des sichtbaren Spektrums hat. Wie ferner hierin verwendet, bezieht sich der Begriff "grünes Licht" auf Licht, das ein Spektrum überwiegend in einem mittleren Bereich des sichtbaren Spektrums hat. Und "blaues Licht" bezieht sich auf Licht, das ein Spektrum überwiegend in einem unteren Bereich des sichtbaren Spektrums hat. In einigen Ausführungsformen können die Farbumwandlungselemente 30 auch ein Farbumwandlungselement umfassen, das auftreffendes Licht in blaues Licht umwandelt. Im Gegensatz zu den Farbumwandlungselementen dämpfen Farbfilter (wie ferner hierin beschrieben) bestimmte Wellenlängen oder Frequenzen, während sie andere fast ohne Änderung der Wellenlänge durchlassen.
Obwohl nicht in 1 gezeigt, können ein oder mehrere Farbumwandlungselemente auf einem oder mehreren anderen Farbumwandlungselementen gebildet werden. Ein rotes Farbumwandlungselement kann zum Beispiel auf einem grünen Farbumwandlungselement derart gebildet werden, daß das rote Farbumwandlungselement grünes Licht absorbiert, das vom grünen Farbumwandlungselement emittiert wird, und rotes Licht emittiert.
Die Farbumwandlungselemente 30 können jedes geeignete Material oder Materialien umfassen. Die Farbumwandlungselemente 30 können zum Beispiel jedes geeignete Farbumwandlungsmaterial umfassen, zum Beispiel fluoreszierende Farbstoffe, fluoreszierende Pigmente, Phosphorformen, halbleitende Nanokristalle usw. Diese Farbumwandlungsmaterialien können in einem beliebigen geeigneten Bindemittel dispergiert werden, z. B. monomeres, oligomeres, polymeres usw.
Die Farbumwandlungselemente 30 können auf dem Elektrolumineszenzelement 20 unter Verwendung jedes geeigneten Verfahrens gebildet werden, z. B. Beschichtung (z. B. Schleuderbeschichtung), Drucken (z. B. Siebdruck oder Tintenstrahldruck), physikalische oder chemische Dampfabscheidung, Photolithographie und Thermotransferverfahren (z. B. Verfahren, die im US-Patent Nr. 6,114,088 (Wolk et al.) beschrieben werden). Es kann bevorzugt werden, daß die Farbumwandlungselemente 30 auf dem Elektrolumineszenzelement 20 unter Verwendung von LITI-Verfahren gebildet werden, wie ferner hierin beschrieben wird.
In Prozessen der vorliegende Offenbarung können emittierende Materialien, einschließlich lichtemittierender Polymere (LEPs), oder andere Materialien, Farbumwandlungselemente und Farbfilter selektiv von der Transferschicht eines Donatorbahnenmaterials auf ein Rezeptorsubstrat übertragen werden, indem die Transferschicht des Donatorelementes angrenzend an den Rezeptor (z. B. das Elektrolumineszenzelement 20) gebracht und das Donatorelement selektiv erwärmt wird. Siehe zum Beispiel die mit anhängige US-Patentanmeldung Serien-Nr. ___________ (Rechtsanwaltsregister Nr. 59025US007, die den Titel "A METHOD OF MAKING AN ELECTROLUMINESCENT DEVICE INCLUDING A COLOR FILTER" trägt und die am selben Tag wie die vorliegende Erfindung angemeldet wurde) für Beispiele für die selektive Übertragung eines Farbfilters. Zur Illustration kann das Donatore lement selektiv durch Bestrahlen des Donatorelementes mit Bilderzeugungsstrahlung erwärmt werden, die durch das Licht-Wärme-Konverter-(LTHC)-Material, das im Donator angeordnet ist, absorbiert werden kann und in Wärme umgewandelt wird. Alternativ kann die Umwandlung von Licht in Wärme in einer oder mehreren der Schichten entweder im Donatorelement oder im Rezeptorsubstrat erfolgen. Der Donator kann der Bilderzeugungsstrahlung durch das Donatorsubstrat, durch den Rezeptor oder beide ausgesetzt sein. Die Strahlung kann eine oder mehrere Wellenlängen umfassen, einschließlich des sichtbaren Lichts, Infrarotstrahlung oder Ultraviolettstrahlung, zum Beispiel von einem Laser, einer Lampe oder einer anderen derartigen Strahlungsquelle. Es können auch andere selektive Erwärmungsverfahren verwendet werden, wie zum Beispiel die Verwendung eines Thermodruckkopfs oder die Verwendung einer Warmprägevorrichtung (z. B. eine strukturierte Warmprägevorrichtung, wie zum Beispiel ein beheizter Silikonprägestempel, der ein Reliefmuster hat, das zum selektiven Erwärmen eines Donators verwendet werden kann). Material aus der Thermotransferschicht kann auf diese Weise selektiv auf einen Rezeptor übertragen werden, um bildmäßig Muster des übertragenen Materials auf dem Rezeptor zu bilden. In vielen Fällen ist die thermische Übertragung unter Verwendung von Licht von zum Beispiel einer Lampe oder einem Laser, um den Donator bildmäßig zu belichten, wegen der Genauigkeit und Präzision, die oft erreicht werden kann, vorteilhaft. Die Größe und Form des übertragenen Musters (z. B. eine Gerade, Kreis, Quadrat oder eine andere Form) können zum Beispiel durch das Auswählen der Größe des Lichtstrahls, des Belichtungsmusters des Lichtstrahls, der Dauer des direkten Strahlkontakts mit dem Donatorbahnenmaterial oder der Materialien der Donatorbahn gesteuert werden. Das übertragene Muster kann auch durch Bestrahlen des Donatorelementes durch eine Maske gesteuert werden.
Wie erwähnt, kann auch ein Thermodruckkopf oder ein anderes Heizelement (strukturiert oder andersartig) zum selektiven direkten Erwärmen des Donatorelements verwendet werden, wodurch musterbezogene Teile der Transferschicht übertragen werden. In solchen Fällen ist das Licht-Wärme-Konvertermaterial in der Donatorbahn optional. Thermodruckköpfe oder andere Heizelemente können zur Herstellung von Mustern von Material mit geringerer Auflösung oder für Strukturierungselemente, deren Lage nicht präzise gesteuert werden muß, besonders geeignet sein.
Transferschichten können auch als Ganzes von Donatorbahnen übertragen werden. Eine Transferschicht kann zum Beispiel auf einem Donatorsubstrat gebildet werden, die im wesentlichen als temporäre Zwischenlage fungiert, die gelöst werden kann, nachdem die Transferschicht mit einem Rezeptorsubstrat in Kontakt gebracht wurde, normalerweise unter Anwendung von Wärme oder Druck. Solch ein Verfahren, das als Laminierungstransfer bezeichnet wird, kann zum Übertragen der gesamten Transferschicht oder eines großen Teils derselben auf den Rezeptor verwendet werden.
Die Art des thermischen Transfers kann je nach der Art der selektiven Erwärmung, die verwendet wird, der Art der Bestrahlung, wenn sie zur Belichtung des Donators verwendet wird, der Art der Materialien und Eigenschaften der optionalen LTHC-Schicht, der Art der Materialien in der Transferschicht, dem Gesamtaufbau des Donators, der Art des Rezeptorsubstrats und dergleichen variieren. Ohne durch die Theorie gebunden sein zu wollen, tritt die Übertragung im allgemeinen über einen oder mehrere Mechanismen auf, von denen einer oder mehrere während der selektiven Übertragung, je nach Bilderzeugungsbedingungen, Donatoraufbau usw., hervorgehoben oder zurückgedrängt werden können. Ein Mechanismus des Thermotransfers umfaßt den thermischen Heißschmelztransfer, wobei das Erwärmen an der Grenzfläche zwischen der Thermotransferschicht und dem Rest des Donatorelements zum stärkeren Haften am Rezeptorelement als am Donator führt, so daß beim Entfernen des Donatorelements die ausgewählten Abschnitte der Transferschicht auf dem Rezeptor bleiben. Ein weiterer Mechanismus der thermischen Übertragung umfaßt die Ablationsübertragung, wobei die lokale Erwärmung dazu verwendet werden kann, Teile der Transferschicht vom Donatorelement abzutragen, wodurch das abgetragene Material zum Rezeptor hin gelenkt wird. Noch ein weiterer Mechanismus der thermischen Übertragung umfaßt die Sublimation, wobei Material, das in der Transferschicht dispergiert ist, durch Wärme, die im Donatorelement erzeugt wird, sublimiert werden kann. Ein Teil des sublimierten Materials kann auf dem Rezeptor kondensieren. Die vorliegende Erfindung erwägt Übertragungsmodi, die einen oder mehrere dieser und anderer Mechanismen umfassen, wobei die selektive Erwärmung einer Donatorbahn dazu verwendet werden kann, die Übertragung von Materialien von der Transferschicht auf die Rezeptoroberfläche zu bewirken.
Zum Erwärmen von Donatorbahnen kann eine Reihe von strahlungsemittierenden Quellen verwendet werden. Für analoge Verfahren (z. B. Belichtung durch eine Maske) sind Hochleistungslichtquellen (z. B. Xenon-Blitzlampen und Laser) verwendbar. Für digitale Abbildungsverfahren sind Infrarot-, Ultraviolettlaser und solche im sichtbaren Bereich besonders nützlich. Geeignete Laser umfassen zum Beispiel Hochleistungs- (≥ 100 mW)-Einmodenlaserdioden, lichtleitergekoppelte Laserdioden und diodengepumpte Festkörperlaser (z. B. Nd:YAG und Nd:YLF). Die Laserbelichtungszeiten können stark variieren, zum Beispiel von ein paar Hundertstel Mikrosekunden bis zu zig Mikrosekunden oder mehr, und Laserfluenzen im Bereich zum Beispiel von etwa 0,01 bis etwa 5 J/cm² oder mehr. Andere Strahlungsquellen und Bestrahlungsbedingungen können geeignet sein, unter anderem je nach dem Aufbau des Donatorelements, des Transferschichtmaterials, des Modus des thermischen Massentransfers und anderer solcher Faktoren.
Wenn hohe Punktgenauigkeit bei der Plazierung (z. B. beim Strukturieren von Elementen für hohen Informationsgehalt und andere solche Anwendungen) über große Substratflächen gewünscht wird, kann ein Laser als Strahlungsquelle besonders nützlich sein. Laserquellen sind auch sowohl mit großen starren Substraten (z. B. 1 m × 1 m × 1,1 mm Glas) und durchgängigen oder bahnartigen Filmsubstraten kompatibel (z. B. 100 μm dicke Polyimidbahnen).
Während der Bilderzeugung kann die Donatorbahn in engen Kontakt mit einem Rezeptor gebracht werden (wie dies normalerweise der Fall für Heißschmelzübertragungsmechanismen der Fall ist), oder die Donatorbahn kann mit einem Abstand vom Rezeptor angeordnet sein (wie dies der Fall für Ablationstransfermechanismen oder Materialsublimationstransfermechanismen ist). Unter zumindest einigen Umständen kann mit Druck oder Vakuum die Donatorbahn in engem Kontakt mit dem Rezeptor gehalten werden. In einigen Fällen kann eine Maske zwischen die Donatorbahn und den Rezeptor gebracht werden. Solch eine Maske kann abnehmbar sein oder kann nach der Übertragung auf dem Rezeptor bleiben. Wenn ein Licht-Wärme-Konvertermaterial im Donator vorhanden ist, dann kann die Strahlungsquelle zum Erwärmen der LTHC-Schicht (oder anderer Schichten, die Strahlungsabsorber enthalten) in einer bildmäßigen Weise (z. B. digital oder durch analoge Belichtung durch eine Maske) verwendet werden, um die bildmäßige Übertragung oder Strukturierung der Transferschicht von der Donatorbahn zum Rezeptor auszuführen.
Die ausgewählten Abschnitte der Transferschicht werden normalerweise auf den Rezeptor ohne Übertragung wichtiger Abschnitte der anderen Schichten der Donatorbahn übertragen, wie zum Beispiel einer optionalen Zwischenschicht oder LTHC-Schicht, wie ferner hierin beschrie ben. Das Vorhandensein der optionalen Zwischenschicht kann die Übertragung von Material von einer LTHC-Schicht oder anderen sich anschließenden Schichten (zum Beispiel anderen Zwischenschichten) auf den Rezeptor eliminieren oder reduzieren oder die Verzerrung im übertragenen Abschnitt der Transferschicht reduzieren. Unter bestimmten Bedingungen ist die Adhäsion der optionalen Zwischenschicht an der LTHC-Schicht vorzugsweise größer als die Adhäsion der Zwischenschicht an der Transferschicht. Die Zwischenschicht kann durchlässig (transmissiv), reflektierend oder absorbierend für die Bilderzeugungsstrahlung sein und kann zum Dämpfen oder zur anderweitigen Steuerung der Stärke der Bilderzeugungsstrahlung, die durch den Donator durchgelassen wird, oder zum Manipulieren der Temperaturen im Donator verwendet werden, um zum Beispiel thermische oder strahlungsbezogene Schäden an der Transferschicht während der Bilderzeugung zu reduzieren. Es können mehrere Zwischenschichten vorhanden sein.
Es können große Donatorbahnen verwendet werden, einschließlich Donatorbahnen, die Längen- und Breitenabmessungen von einem Meter oder mehr haben. Beim Betrieb kann ein Laser gerastert oder auf andere Weise über die große Donatorbahn bewegt werden, wobei der Laser selektiv betrieben wird, um Teile der Donatorbahn gemäß einem gewünschten Muster zu beleuchten. Alternativ kann der Laser stationär sein und die Donatorbahn oder das Rezeptorsubstrat werden unter dem Laser bewegt.
In einigen Fällen kann es notwendig, wünschenswert oder bequem sein, zwei oder mehr verschiedene Donatorbahnen zur Bildung von elektronischen Vorrichtungen auf einem Rezeptor sequentiell zu verwenden. Mehrfachschichtvorrichtungen können zum Beispiel durch Übertragen getrennter Schichten oder separater Stapel von Schichten von verschiedenen Donatorbahnen gebildet werden. Mehrfachschichtenstapel können auch als einzelne Transfereinheit von einem einzelnen Donatorelement übertragen werden, wie z. B. im US-Patent Nr. 6,114,088 (Wolk et al.) beschrieben. Eine Löchertransportschicht und eine LEP-Schicht können zum Beispiel zusammen von einem einzelnen Donator übertragen werden. Als weiteres Beispiel können ein halbleitendes Polymer und eine emittierende Schicht zusammen von einem einzelnen Donator übertragen werden. Es können auch mehrere Donatorbahnen zur Bildung separater Komponenten in derselben Schicht auf dem Rezeptor verwendet werden. Drei verschiedene Donatoren, die jeweils eine Transferschicht haben, einschließlich eines Farbumwandlungselementes, das eine andere Farbe emittieren kann (zum Beispiel rot, grün und blau), können zum Beispiel zur Bildung von RGB-Farbumwandlungs-Elektrolumineszenzvorrichtungen für eine elektronische Vollfarbanzeige verwendet werden, die polarisiertes Licht emittiert. Als weiteres Beispiel kann ein leitfähiges oder halbleitendes Polymer über einen Thermotransfer von einem Donator strukturiert werden, gefolgt von dem selektiven Thermotransfer von emittierenden Schichten von einem oder mehreren anderen Donatoren, um mehrere OEL-Vorrichtungen in einer Anzeige zu bilden. Noch als weiteres Beispiel können Schichten für organische Transistoren durch Thermotransfer von elektrisch aktiven organischen Materialien (ausgerichtet oder nicht) strukturiert werden, gefolgt von der selektiven Thermotransferstrukturierung von einem oder mehreren Pixel- oder Teilpixelelementen, wie zum Beispiel Farbumwandlungselemente, Farbfilter, emittierende Schichten, Ladungstransportschichten, Elektrodenschichten und dergleichen.
Materialien von separaten Donatorbahnen können angrenzend an andere Materialien auf einen Rezeptor übertragen werden, um benachbarte Vorrichtungen, Teile von benachbarten Vorrichtungen oder andere Teile derselben Vorrichtung zu bilden. Alternativ können Materialien von separaten Donatorbahnen direkt oben auf, oder in teilweise übereinanderliegender Deckungsgleichheit mit, anderen Schichten oder Materialien übertragen werden, die vorher auf den Rezeptor durch Thermotransfer oder ein anderes Verfahren (z. B. Photolithographie, Abscheidung durch eine Schattenmaske usw.) strukturiert wurden. Es kann eine Reihe von anderen Kombinationen von zwei oder mehr Donatorbahnen zur Bildung einer Vorrichtung verwendet werden, wobei jede Donatorbahn zur Bildung von einem oder mehreren Abschnitten der Vorrichtung verwendet wird. Es versteht sich, daß andere Abschnitte dieser Vorrichtungen oder andere Vorrichtungen auf dem Rezeptor ganz oder teilweise durch irgendeinen geeigneten Prozeß gebildet werden können, einschließlich photolithographischer Prozesse, Tintenstrahlprozesse und verschiedener anderer Druck- oder maskenbasierter Prozesse, seien es nun herkömmlich verwendete oder neu entwickelte.
Das Donatorsubstrat kann ein Polymerfilm sein. Eine geeignete Art von Polymerfilm ist ein Polyesterfilm, zum Beispiel Polyethylenterephthalat-(PET)- oder Polyethylennaphthalat-(PEN)-Filme. Jedoch können auch andere Filme mit ausreichenden optischen Eigenschaften, einschließlich der hohen Durchlässigkeit für Licht bei einer bestimmten Wellenlänge, oder ausreichenden mechanischen und thermischen Stabilitätseigenschaften, je nach der besonderen Anwendung, verwendet werden. Das Donatorsubstrat ist, zumindest in einigen Fällen, eben, so daß gleichförmige Beschichtungen darauf gebildet werden können. Das Donatorsubstrat wird normalerweise auch aus Materialien ausgewählt, die trotz Erwärmung von einer oder mehreren Schichten des Donators stabil bleiben. Wie hierin beschrieben, kann jedoch die Aufnahme einer Unterschicht zwischen dem Substrat und einer LTHC-Schicht zur Isolierung des Substrats gegen die Wärme verwendet werden, die in der LTHC-Schicht während der Bilderzeugung erzeugt wird. Die typische Dicke des Donatorsubstrats liegt im Bereich von 0,025 bis 0,15 mm, vorzugsweise 0,05 bis 0,1 mm, obwohl auch dickere oder dünnere Donatorsubstrate verwendet werden können.
Die Materialien, die zur Bildung des Donatorsubstrats und einer optionalen angrenzenden Unterschicht verwendet werden, können zur Verbesserung der Adhäsion zwischen dem Donatorsubstrat und der Unterschicht verwendet werden, um den Wärmetransport zwischen dem Substrat und der Unterschicht zu steuern, um den Bilderzeugungsstrahlungstransport in die LTHC-Schicht zu steuern, um Bilderzeugungsdefekte und dergleichen zu reduzieren. Eine optionale Grundschicht kann zur Erhöhung der Gleichförmigkeit während des Schichtauftrags nachfolgender Schichten auf das Substrat verwendet werden und auch die Bindungsfestigkeit zwischen dem Donatorsubstrat und angrenzenden Schichten erhöhen.
Eine optionale Unterschicht kann aufgetragen oder anderweitig zwischen einem Donatorsubstrat und der LTHC-Schicht angeordnet werden, um zum Beispiel den Wärmestrom zwischen dem Substrat und der LTHC-Schicht der Bilderzeugung zu steuern oder um für mechanische Stabilität für das Donatorelement zur Lagerung, Handhabung, Donatorverarbeitung oder Bilderzeugung zu sorgen. Beispiele für geeignete Unterschichten und Verfahren zur Bereitstellung von Unterschichten werden im US-Patent Nr. 6,284,425 (Staral et al.) offenbart.
Die Unterschicht kann Materialien umfassen, die dem Donatorelement die gewünschten mechanischen oder thermischen Eigenschaften verleihen. Die Unterschicht kann zum Beispiel Materialien umfassen, die eine niedrige spezifische Wärme × Dichte oder eine niedrige Wärmeleitfähigkeit gegenüber dem Donatorsubstrat aufweisen. Solch eine Unterschicht kann zur Erhöhung des Wärmestroms zur Transferschicht verwendet werden, um zum Beispiel die Bilderzeugungsempfindlichkeit des Donators zu verbessern.
Die Unterschicht kann auch Materialien für ihre mecha nischen Eigenschaften oder für die Adhäsion zwischen dem Substrat und dem LTHC umfassen. Die Verwendung einer Unterschicht, die die Adhäsion zwischen dem Substrat und der LTHC-Schicht verbessert, kann zu einer geringeren Verzerrung im übertragenen Bild führen. In einigen Fällen kann zum Beispiel eine Unterschicht verwendet werden, die die Auftrennung der LTHC-Schicht reduziert oder beseitigt, die zum Beispiel anderenfalls während der Bilderzeugung der Donatormedien auftreten kann. Dadurch kann die Größe der physischen Verzerrung reduziert werden, die von den übertragenen Abschnitten der Transferschicht gezeigt wird. In anderen Fällen kann es jedoch wünschenswert sein, Unterschichten einzusetzen, die zumindest einen gewissen Grad von Auftrennung zwischen oder unter Schichten während der Bilderzeugung fördern, um zum Beispiel einen Luftspalt zwischen den Schichten während der Bilderzeugung zu erzeugen, was für eine Wärmeisolierfunktion sorgen kann. Die Auftrennung während der Bilderzeugung kann auch für einen Kanal zur Freisetzung von Gasen sorgen, die durch Erwärmen der LTHC-Schicht während der Bilderzeugung erzeugt werden können. Die Bereitstellung eines solchen Kanals kann zu weniger Bilderzeugungsdefekten führen.
Die Unterschicht kann im wesentlichen transparent bei der Bilderzeugungswellenlänge sein oder kann auch zumindest teilweise absorbierend oder reflektierend für die Bilderzeugungsstrahlung sein. Die Dämpfung oder Reflektion der Bilderzeugungsstrahlung durch die Unterschicht kann zur Steuerung der Wärmeerzeugung während der Bilderzeugung verwendet werden.
Eine LTHC-Schicht kann in Donatorbahnen der vorliegenden Erfindung einbezogen werden, um die Bestrahlungsenergie in die Donatorbahn einzukoppeln. Die LTHC-Schicht umfaßt vorzugsweise einen Strahlungsabsorber, der auftreffende Strahlung (z. B. Laserlicht) absorbiert und zumindest einen Teil der auftreffenden Strahlung in Wärme umwandelt, um die Übertragung der Transferschicht von der Donatorbahn auf den Rezeptor zu ermöglichen.
Der/die Strahlungsabsorber in der LTHC-Schicht absorbier(t/en) Licht in den infraroten, sichtbaren und ultravioletten Bereichen des elektromagnetischen Spektrums und wandeln die absorbierte Strahlung in Wärme um. Der/die Strahlungsabsorber absorbier(t/en) normalerweise die ausgewählte Bilderzeugungsstrahlung stark, was für eine LTHC-Schicht mit einer optischen Dichte bei der Wellenlänge der Bilderzeugungsstrahlung im Bereich von etwa 0,2 bis 3 oder mehr sorgt. Die optische Dichte einer Schicht ist der absolute Wert des Logarithmus (zur Basis 10) des Verhältnisses der Stärke des Lichts, das durch die Schicht durchgelassen wird, zur Stärke des Lichts, das auf die Schicht auftrifft.
Strahlungsabsorbierendes Material kann gleichförmig über die ganze LTHC-Schicht angeordnet sein oder kann inhomogen verteilt sein. Wie im US-Patent Nr. 6,228,555 (Hoffend, Jr., et al.) beschrieben, können zum Beispiel inhomogene LTHC-Schichten zur Steuerung der Temperaturprofile in Donatorelementen verwendet werden. Dies kann zu Donatorbahnen führen, die verbesserte Transfereigenschaften haben (z. B. bessere Übereinstimmung zwischen den beabsichtigten Transfermustern und den tatsächlichen Transfermustern).
Geeignete strahlungsabsorbierende Materialien können zum Beispiel Farbstoffe (z. B. sichtbare Farbstoffe, ultraviolette Farbstoffe, infrarote Farbstoffe, fluoreszierende Farbstoffe und strahlungspolarisierende Farbstoffe), Pigmente, Metalle, Metallverbindungen, Metallfilme, Schwarzkörperabsorber und andere geeignete absorbierende Materialien umfassen. Beispiele für geeignete Strahlungsabsorber umfassen Rußschwarz, Metalloxide und Metallsulfide. Ein Beispiel für eine geeignete LTHC-Schicht kann ein Pigment, wie zum Beispiel Rußschwarz, und ein Bindemittel, wie zum Beispiel ein organisches Polymer, umfassen. Eine weitere geeignete LTHC-Schicht umfaßt Metall oder Metall/Metalloxid, das aus einem dünnen Film gebildet wird, zum Beispiel schwarzes Aluminium (d. h. ein teilweise oxidiertes Aluminium, das ein schwarzes Aussehen aufweist). Metallische und Metallverbindungsfilme können durch Verfahren gebildet werden, wie zum Beispiel Sputtern und Verdampfungsabscheidung. Teilchenförmige Beschichtungen können unter Verwendung eines Bindemittels und geeigneter Trocken- oder Naßbeschichtungsverfahren gebildet werden. LTHC-Schichten können auch durch Kombinieren von zwei oder mehr LTHC-Schichten gebildet werden, die ähnliche oder unterschiedliche Materialien enthalten. Eine LTHC-Schicht kann zum Beispiel durch Dampfabscheidung einer dünnen Schicht von schwarzem Aluminium über einer Beschichtung gebildet werden, die Rußschwarz, angeordnet in einem Bindemittel, enthält.
Farbstoffe, die zur Verwendung als Strahlungsabsorber in einer LTHC-Schicht geeignet sind, können in Teilchenform, aufgelöst in einem Bindemittel oder zumindest teilweise in einem Bindemittel dispergiert, vorhanden sein. Bei Verwendung von dispergierten teilchenförmigen Strahlungsabsorbern kann die Teilchengröße, zumindest in einigen Fällen, etwa 10 μm oder weniger betragen und kann etwa 1 μm oder weniger betragen. Geeignete Farbstoffe umfassen diejenigen, die im IR-Bereich des Spektrums absorbieren. Ein spezieller Farbstoff kann auf der Basis von Faktoren gewählt werden, wie zum Beispiel Löslichkeit in einem speziellen Bindemittel oder Beschichtungslösemittel oder Kompatibilität mit denselben sowie der Wellenlängenbereich der Absorption.
Pigmentmaterialien können ebenfalls in der LTHC-Schicht als Strahlungsabsorber verwendet werden. Beispiele für geeignete Pigmente umfassen Rußschwarz und Graphit sowie Phthalocyanine, Nickeldithiolene und andere Pigmente, die in den US-Patenten Nr. 5,166,024 (Bugner et al.) und 5,351,617 (Williams et al.) beschrieben werden. Außerdem können schwarze Azopigmente, die auf Kupfer- oder Chromkomplexen zum Beispiel von Pyrazolon-Gelb, Dianisidin-Rot und Nickelazo-Gelb beruhen, nützlich sein. Anorganische Pigmente können ebenfalls verwendet werden, zum Beispiel einschließlich der Oxide und Sulfide von Metallen, wie zum Beispiel Aluminium, Wismut, Zinn, Indium, Zink, Titan, Chrom, Molybdän, Wolfram, Kobalt, Iridium, Nickel, Palladium, Platin, Kupfer, Silber, Gold, Zirkon, Eisen, Blei und Tellur. Metallboride, -karbide, -nitride, -karbonitride, bronzestrukturierte Oxide und Oxide, die strukturell mit der Bronzefamilie (z. B. WO₂ _, ₉) verwandt sind, können auch verwendet werden.
Metall-Strahlungsabsorber können entweder in Form von Teilchen, wie zum Beispiel im US-Patent Nr. 4,252,671 (Smith) beschrieben, oder als Filme, wie im US-Patent Nr. 5,256,506 (Ellis et al.) offenbart, verwendet werden. Geeignete Metalle umfassen zum Beispiel Aluminium, Wismut, Zinn, Indium, Tellur und Zink.
Geeignete Bindemittel zur Verwendung in der LTHC-Schicht umfassen filmbildende Polymere, wie zum Beispiel Phenolharze (z. B. Novolak- und Resolharze), Polyvinylbutyralharze, Polyvinylacetate, Polyvinylacetale, Polyvinylidenchloride, Polyacrylate, Celluloseether und -ester, Nitrocellulosen und Polycarbonate. Geeignete Bindemittel können Monomere, Oligomere oder Polymere umfassen, die polymerisiert oder vernetzt worden sind oder werden können. Zusätze, wie zum Beispiel Photoinitiatoren, können ebenfalls enthalten sein, um die Vernetzung des LTHC-Bindemittels zu erleichtern. In einigen Ausführungsformen wird das Bindemittel in erster Linie unter Verwendung einer Beschichtung von vernetzbaren Monomeren oder Oligomeren mit optionalem Polymer gebildet. Die Einbeziehung eines thermoplastischen Harzes (z. B. Polymer) kann, zumindest in einigen Fällen, das Leistungsverhalten (z. B. die Transfereigenschaften oder die Beschichtungsfähigkeit) der LTHC-Schicht verbessern. Man glaubt, daß ein thermoplastisches Harz die Adhäsion der LTHC-Schicht am Donatorsubstrat verbessern kann. In einer Ausführungsform umfaßt das Bindemittel 25 bis 50 Gewichts-% (ohne das Lösungsmittel, wenn man die Gewichts-% berechnet) thermoplastisches Harz, und vorzugsweise 30 bis 45 Gewichts-% thermoplastisches Harz, obwohl auch geringere Mengen des thermoplastischen Harzes verwendet werden können (z. B. 1 bis 15 Gewichts-%). Das thermoplastische Harz wird normalerweise so gewählt, daß es kompatibel zu den anderen Materialien des Bindemittels ist (d. h. eine Einphasenkombination bildet). In zumindest einigen Ausführungsformen wird ein thermoplastisches Harz, das einen Löslichkeitsparameter im Bereich von 9 bis 13 (cal/cm³)^1/2, vorzugsweise 9,5 bis 12 (cal/cm³)^1/2 hat, für das Bindemittel gewählt. Beispiele für geeignete thermoplastische Harze umfassen Polyacryle, Styren-Acryl-Polymere und -harze und Polyvinylbutyral.
Herkömmliche Beschichtungshilfen, wie zum Beispiel Tenside und Dispergierungsmittel, können zugesetzt werden, um den Beschichtungsprozeß zu erleichtern. Die LTHC-Schicht kann auf das Donatorsubstrat unter Verwendung einer Reihe von Beschichtungsverfahren aufgetragen werden, die im Fachgebiet bekannt sind. Eine polymere oder organische LTHC-Schicht kann, zumindest in einigen Fällen, bis zu einer Dicke von 0,05 μm bis 20 μm, vorzugsweise von 0,5 μm bis 10 μm und am besten von 1 μm bis 7 μm aufgetragen werden. Eine anorganische LTHC-Schicht kann, zumindest in einigen Fällen, bis zu einer Dicke von 0,0005 μm bis 10 μm, und vorzugsweise von 0,001 μm bis 1 μm aufgetragen werden.
Es kann mindestens eine optionale Zwischenschicht zwischen der LTHC-Schicht und der Transferschicht angeordnet werden. Die Zwischenschicht kann zum Beispiel zum Minimieren von Schäden und Kontamination des übertragenen Abschnitts der Transferschicht verwendet werden und kann auch die Verzerrung im, oder den mechanischen Schaden des, übertragenen Abschnitts der Transferschicht reduzieren. Die Zwischenschicht kann auch die Adhäsion der Transferschicht am Rest der Donatorbahn beeinflussen. Die Zwischenschicht hat normalerweise eine hohe Wärmebeständigkeit. Vorzugsweise verzerrt oder zersetzt sich die Zwischenschicht unter Bilderzeugungsbedingungen nicht, besonders nicht bis zu dem Umfang, daß sie das übertragene Bild funktionsuntüchtig macht. Die Zwischenschicht bleibt während des Transferprozesses in Kontakt mit der LTHC-Schicht und wird im wesentlichen nicht mit der Transferschicht übertragen.
Geeignete Zwischenschichten umfassen zum Beispiel Polymerfilme, Metallschichten (z. B. aufgedampfte Metallschichten), anorganische Schichten (z. B. Sol-Gel-Abscheidungsschichten von anorganischen Schichten und aufgedampfte Schichten von anorganischen Oxiden (z. B. Siliziumoxid, Titanoxid und anderen Metalloxiden)), und organische/anorganische Verbundschichten. Organische Materialien, die als Zwischenschichtmaterialien geeignet sind, umfassen sowohl wärmehärtbare wie auch thermoplastische Materialien. Geeignete wärmehärtbare Materialien umfassen Harze, die durch Wärme, Strahlung oder chemische Behandlung vernetzt werden können, einschließlich (ohne darauf beschränkt zu sein) vernetzter oder vernetzbarer Polyacrylate, Polymethacrylate, Polyester, Epoxide und Polyurethane. Die wärmehärtbaren Materialien können auf die LTHC-Schicht aufgetragen werden, zum Beispiel als thermoplastische Vorstufen, und nachfolgend vernetzt werden, um eine vernetzte Zwischenschicht zu bilden.
Geeignete thermoplastische Materialien umfassen zum Beispiel Polyacrylate, Polymethacrylate, Polystyrene, Polyurethane, Polysulfone, Polyester und Polyimide. Diese thermoplastischen organischen Materialien können über herkömmliche Beschichtungsverfahren (z. B. Lösungs mittelbeschichten, Spritzen oder Beschichten mittels Extruders) angewendet werden. Die Glasübergangstemperatur (Tg) von thermoplastischen Materialien, die sich zur Verwendung in der Zwischenschicht eignen, beträgt normalerweise 25°C oder mehr, vorzugsweise 50°C oder mehr. In einigen Ausführungsformen umfaßt die Zwischenschicht ein thermoplastisches Material, das ein Tg hat, welches größer als jede Temperatur ist, die in der Transferschicht während der Bilderzeugung erreicht wird. Die Zwischenschicht kann bei der Wellenlänge der Bilderzeugungsstrahlung entweder durchlässig, absorbierend, reflektierend oder eine Kombination derselben sein.
Anorganische Materialien, die sich als Zwischenschichtmaterialien eignen, umfassen zum Beispiel Metalle, Metalloxide, Metallsulfide und anorganische Kohlenstoffbeschichtungen, einschließlich der Materialien, die bei der Wellenlänge des Bilderzeugungslichts stark durchlässig oder reflektierend sind. Diese Materialien können auf die Licht-Wärme-Umwandlungsschicht über herkömmliche Verfahren aufgebracht werden (z. B. Vakuum-Sputtern, Vakuumverdampfung oder Plasmastrahlabscheidung).
Die Zwischenschicht kann eine Reihe von Vorteilen bieten. Die Zwischenschicht kann eine Sperre gegen die Übertragung von Material aus der Licht-Wärme-Umwandlungsschicht sein. Die Zwischenschicht kann auch als Sperre fungieren, um den Austausch von Material oder Verschmutzungen mit den Schichten, die in ihrer Nähe liegen, zu verhüten. Sie kann auch die Temperatur modulieren, die in der Transferschicht erreicht wird, so daß thermisch instabile Materialien übertragen werden können. Die Zwischenschicht kann zum Beispiel als Wärmeverteiler fungieren, um die Temperatur an der Grenzfläche zwischen der Zwischenschicht und der Transferschicht relativ zu der Temperatur zu steuern, die in der LTHC-Schicht erreicht wird. Dadurch kann die Quali tät (d. h. Oberflächenrauheit, Kantenrauheit usw.) der übertragenen Schicht verbessert werden. Das Vorhandensein einer Zwischenschicht kann auch zu einem verbesserten plastischen Gedächtnis im übertragenen Material führen.
Die Zwischenschicht kann Zusätze enthalten, zum Beispiel einschließlich Photoinitiatoren, Tensiden, Pigmenten, Weichmachern und Beschichtungshilfsmitteln. Die Dicke der Zwischenschicht kann von Faktoren abhängen, wie zum Beispiel dem Material der Zwischenschicht, dem Material und den Eigenschaften der LTHC-Schicht, dem Material und den Eigenschaften der Transferschicht, der Wellenlänge der Bilderzeugungsstrahlung und der Dauer der Belichtung der Donatorbahn durch die Bilderzeugungsstrahlung. Für Polymer-Zwischenschichten liegt die Dicke der Zwischenschicht normalerweise im Bereich von 0,05 μm bis 10 μm. Für anorganische Zwischenschichten (z. B. Zwischenschichten aus Metall oder Metallverbindungen) liegt die Dicke der Zwischenschicht normalerweise im Bereich von 0,005 μm bis 10 μm. Es können auch mehrere Zwischenschichten verwendet werden; zum Beispiel kann eine Zwischenschicht auf organischer Grundlage von einer Zwischenschicht auf anorganischer Grundlage abgedeckt werden, um für einen zusätzlichen Schutz für die Transferschicht während des Thermotransferprozesses zu sorgen.
Eine Thermotransferschicht ist in der Donatorbahn enthalten. Die Transferschicht kann jedes geeignete Material oder Materialien umfassen, in einer oder mehreren Schichten angeordnet, allein oder in Kombination mit anderen Materialien. Die Transferschicht kann als Einheit oder in Teilen selektiv durch einen geeigneten Transfermechanismus übertragen werden, wenn das Donatorelement der direkten Erwärmung oder der Bilderzeugungsstrahlung ausgesetzt wird, die vom Licht-Wärme-Umwandlungsmaterial absorbiert und in Wärme umgewandelt wird.
Die Thermotransferschicht kann zum Bilden zum Beispiel von Farbumwandlungselementen, Farbfiltern, elektronischen Schaltungen, Widerständen, Kondensatoren, Dioden Gleichrichtern, Elektrolumineszenzlampen, Speicherelementen, Feldeffekttransistoren, bipolaren Transistoren, Unijunction-Transistoren, MOS-Transistoren, Metall-Isolator-Halbleitertransistoren, ladungsgekoppelten Vorrichtungen, Isolator-Metall-Isolator-Stapeln, Stapeln von organischen Leitern-Metall-organischen Leitern, integrierten Schaltungen, Photodetektoren, Lasern, Linsen, Wellenleitern, Gittern, holographischen Elementen, Filtern (z. B. Add-Drop-Filter, Verstärkungsabflachungsfilter, Kantenfilter und dergleichen), Spiegel, Teilern, Kopplern, Kombinatoren, Modulatoren, Sensoren (z. B. abklingenden Sensoren, Phasenmodulationssensoren, interferometrischen Sensoren und dergleichen), Laserresonatoren, piezoelektrischen Vorrichtungen, ferroelektrische Vorrichtungen, Dünnfilmbatterien oder Kombinationen derselben; zum Beispiel die Kombination von Feldeffekttransistoren und organischen Elektrolumineszenzlampen als aktives Matrixfeld für eine optische Anzeige, verwendet werden. Andere Objekte können durch Übertragen einer mehrkomponentigen Transfereinheit und/oder einer einzelnen Schicht gebildet werden.
Die Transferschicht kann thermisch vom Donatorelement auf ein in der Nähe gelegenes Rezeptorsubstrat selektiv übertragen werden. Falls gewünscht, kann mehr als eine Transferschicht vorhanden sein, so daß ein Mehrschichtenaufbau unter Verwendung einer einzigen Donatorbahn übertragen wird. Das Rezeptorsubstrat kann jedes Objekt sein, das sich für eine bestimmte Anwendung eignet, einschließlich (ohne darauf beschränkt zu sein) Glas, transparenter Filme, reflektierender Filme, Metalle, Halbleiter und Kunststoffe. Die Rezeptorsubstrate können zum Beispiel jede Art von Substrat oder Anzeigeelement sein, das sich für Anzeigeanwendungen eignet, z. B. emittierende Anzeigen, durchlässige Anzeigen, transflektive Anzeigen, elektrophoretische Anzeigen und dergleichen. Rezeptorsubstrate, die zur Verwendung in Anzeigen geeignet sind, wie zum Beispiel Flüssigkristallanzeigen oder emittierenden Anzeigen, umfassen starre oder flexible Substrate, die für sichtbares Licht im wesentlichen durchlässig sind. Beispiele für geeignete starre Rezeptoren umfassen Glas und starren Kunststoff, die mit Indium-Zinnoxid beschichtet oder strukturiert sind oder mit Niedertemperatur-Polysilizium (LTPS) zu Schaltungen verarbeitet werden, oder andere Transistorstrukturen, einschließlich organischer Transistoren.
Geeignete flexible Substrate umfassen im wesentlichen klare und durchlässige Polymerfilme, reflektierende Filme, transflektive Filme, polarisierende Filme, mehrschichtige optische Filme, metallische Filme, Metallbleche, Metallfolien und dergleichen. Flexible Substrate können auch mit Elektrodenmaterialien beschichtet oder strukturiert werden, zum Beispiel Transistorfelder, die direkt auf dem flexiblen Substrat gebildet oder auf das flexible Substrat übertragen werden, nachdem sie auf einem temporären Trägersubstrat gebildet wurden. Geeignete Polymersubstrate umfassen Polyesterbasis (z. B. Polyethylenterephthalat, Polyethylennaphthalat), Polykarbonatharze, Polyolefinharze, Polyvinylharze (z. B. Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyvinylacetale usw.), Celluloseesterbasen (z. B. Cellulosetriacetat, Celluloseacetat) und andere herkömmliche Polymerfilme, die als Stützmaterial verwendet werden. Zur Herstellung organischer Elektrolumineszenzvorrichtungen auf Kunststoffsubstraten ist es oft wünschenswert, einen Sperrfilm oder eine -beschichtung auf eine oder mehrere der Flächen des Kunststoffsubstrats aufzunehmen, um die organischen lichtemittierenden Vorrichtungen und ihre Elektroden vor der Einwirkung von unerwünschten Pegeln von Wasser, Sauerstoff und dergleichen zu schützen.
Rezeptorsubstrate können mit einer oder mehreren aus Elektroden, Transistoren, Kondensatoren, Isolierrippen, Abstandshaltern, Farbfiltern, schwarzer Matrix, Löchertransportschichten, Elektronentransportschichten und anderen Elementen vorstrukturiert werden, die für elektronische Anzeigen oder andere Vorrichtungen verwendbar sind.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrolumineszenzvorrichtung wird nun unter Bezug auf die Elektrolumineszenzvorrichtung 10 von 1 beschrieben. Das Elektrolumineszenzelement 20 von Vorrichtung 10 wird auf der Hauptfläche 14 des Substrats 12 unter Verwendung eines geeigneten Verfahrens gebildet, zum Beispiel der LITI-Strukturierung, wie hierin beschrieben. Die Farbumwandlungselemente 30 werden selektiv thermisch auf das Elektrolumineszenzelement 20 übertragen, wie ebenfalls hierin beschrieben. Die Farbumwandlungselemente 30 können auf das Elektrolumineszenzelement 20 derart übertragen werden, daß die Farbumwandlungselemente 30 sich auf der zweiten Elektrode 26 befinden. Alternativ können die Farbumwandlungselemente 30 auf eine Schutzschicht (nicht dargestellt) übertragen werden, die über mindestens einem Abschnitt des Elektrolumineszenzelementes 20 gebildet wird, wie ferner hierin beschrieben wird. In einigen Ausführungsformen kann eine schwarze Matrix auf dem Elektrolumineszenzelement 20 gebildet werden, und die Farbumwandlungselemente 30 können dann in Öffnungen in der schwarzen Matrix übertragen werden, wie ferner hierin beschrieben wird.
2 ist ein schematisches Diagramm einer weiteren Ausführungsform einer Elektrolumineszenzvorrichtung 100. Die Elektrolumineszenzvorrichtung 100 ist in vielerlei Hinsicht der Elektrolumineszenzvorrichtung 10 von 1 ähnlich. In der Ausführungsform, die in 2 gezeigt wird, umfaßt die Elektrolumineszenzvor richtung 100 ein Substrat 112, ein Elektrolumineszenzelement 120, das auf einer Hauptfläche 114 von Substrat 112 gebildet ist, und Farbumwandlungselemente 130a und 130b (die hierin nachstehend kollektiv als Farbumwandlungselemente 130 bezeichnet werden), die auf einer Schutzschicht 140 gebildet sind. Das Elektrolumineszenzelement 120 umfaßt eine erste Elektrode 122, eine zweite Elektrode 126 und eine oder mehrere Vorrichtungsschichten 124, die zwischen der ersten Elektrode 122 und der zweiten Elektrode 126 angeordnet sind. Alle Konstruktionserwägungen und -möglichkeiten, die hierin in Bezug au das Substrat 12, das Elektrolumineszenzelement 20 und die Farbumwandlungselemente 30 der Ausführungsform, die in 1 illustriert wird, beschrieben werden, gelten gleichermaßen für das Substrat 112, das Elektrolumineszenzelement 120 und die Farbumwandlungselemente 130 der Ausführungsform, die in 2 illustriert wird.
Die Elektrolumineszenzvorrichtung 100 umfaßt auch eine Schutzschicht 140, die über zumindest einem Teil des Elektrolumineszenzelementes 120 gebildet ist. Die Schutzschicht 140 kann auf, und in Kontakt mit, dem Elektrolumineszenzelement 120 gebildet werden. Alternativ kann eine optionale Schicht oder Schichten zwischen dem Elektrolumineszenzelement 120 und der Schutzschicht 140 aufgenommen werden.
Die Schutzschicht 140 kann jede geeignete Art von Schicht oder Schichten sein, die das Elektrolumineszenzelement 120 schützen, z. B. Sperrschichten, Verkapselungsschichten usw. Die Schutzschicht 140 kann unter Verwendung jedes geeigneten Materials oder Materialien gebildet werden, wie z. B. in der US-Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2004/0195967 (Padiyath et al.) und US-Patent Nr. 6,522,067 (Graff et al.) beschrieben.
Die Farbumwandlungselemente 130 werden auf eine Hauptfläche 142 der Schutzschicht 140 übertragen. Wie hierin mit Bezug auf die Farbumwandlungselemente 30 der Elektrolumineszenzvorrichtung 10 von 1 beschrieben, können die Farbumwandlungselemente 130 der Elektrolumineszenzvorrichtung 100 unter Verwendung jedes geeigneten Verfahrens gebildet werden, z. B. Beschichtung (z. B. Schleuderbeschichtung), Drucken (z. B. Siebdruck oder Tintenstrahldruck), physikalische oder chemische Dampfabscheidung, Photolithographie und Thermotransferverfahren (z. B. Verfahren, die im US-Patent Nr. 6,114,088 (Wolk et al.) beschrieben werden). Es kann bevorzugt werden, daß die Farbumwandlungselemente 130 auf die Schutzschicht 140 unter Verwendung von LITI-Verfahren übertragen werden, wie hierin beschrieben wird.
Andere Elemente können auf dem Elektrolumineszenzelement oder der Schutzschicht gebildet werden, z. B. schwarze Matrix, Farbfilterelemente usw. 3 ist zum Beispiel ein schematisches Diagramm einer weiteren Ausführungsform einer Elektrolumineszenzvorrichtung 200. Die Elektrolumineszenzvorrichtung 200 ist in vielerlei Hinsicht der Elektrolumineszenzvorrichtung 10 von 1 und der Elektrolumineszenzvorrichtung 100 von 2 ähnlich. Die Elektrolumineszenzvorrichtung 200 umfaßt ein Substrat 212, ein Elektrolumineszenzelement 220, das auf einer Hauptfläche 214 von Substrat 212 gebildet ist, und Farbumwandlungselemente 230a und 230b (die hierin nachstehend kollektiv als Farbumwandlungselemente 230 bezeichnet werden), die auf dem Elektrolumineszenzelement 220 gebildet sind. Das Elektrolumineszenzelement 220 umfaßt eine erste Elektrode 222, eine zweite Elektrode 226 und eine oder mehrere Vorrichtungsschichten 224, die zwischen der ersten Elektrode 222 und der zweiten Elektrode 226 angeordnet sind. Alle Konstruktionserwägungen und -möglichkeiten, die hierin in Bezug au das Substrat 12, das Elektrolumineszenzelement 20 und die Farbumwandlungselemente 30 der Ausführungsform, die in 1 illustriert wird, beschrieben werden, gelten gleicher maßen für das Substrat 212, das Elektrolumineszenzelement 220 und die Farbumwandlungselemente 230 der Ausführungsform, die in 3 illustriert wird.
Die Elektrolumineszenzvorrichtung 200 umfaßt ferner auch eine optionale schwarze Matrix 260, die auf dem Elektrolumineszenzelement 220 gebildet wird. Die schwarze Matrix 260 umfaßt mehrere Öffnungen 262a, 262b und 262c (die hierin nachstehend kollektiv als Öffnungen 262 bezeichnet werden). Obwohl die Ausführungsform, die in 3 illustriert wird, drei Öffnungen 262a, 262b und 262c umfaßt, kann die schwarze Matrix 260 jede geeignete Zahl von Öffnungen 262 umfassen. Jede Öffnung 262 kann jede geeignete Form haben, z. B. oval, rechteckig, vieleckig usw.
Die Schwarzmatrixbeschichtungen werden im allgemeinen in vielen Anzeigeanwendungen verwendet, um Umgebungslicht zu absorbieren, den Kontrast zu verbessern und TFTs zu schützen. Die schwarze Matrix 260 (die normalerweise absorbierende oder nichtreflektierende Metalle, Metalloxide, Metallsulfide, Farbstoffe oder Pigmente umfaßt) wird um einzelne Pixel, Farbumwandlungselemente oder Farbfilter der Anzeige gebildet. In vielen Anzeigen ist die schwarze Matrix 260 eine 0,1 bis 0,2 μm starke Beschichtung aus schwarzem Chromoxid auf einem Anzeigesubstrat. Die Harz-Schwarzmatrix (ein Pigment in einer Harzmatrix) ist eine Alternative zum schwarzen Chromoxid. Die Harz-Schwarzmatrix kann als Schicht auf das Anzeigesubstrat oder die Elektrolumineszenzvorrichtung aufgetragen und dann unter Verwendung der Photolithographie strukturiert werden. Um eine hohe optische Dichte in einer dünnen Harz-Schwarzmatrixbeschichtung zu erreichen, ist es normalerweise notwendig, relativ hohe Pigmentbeladungen zu verwenden, wobei dies unter Verwendung der Photolithographie schwierig zu strukturieren sein kann. Alternativ kann die schwarze Matrix 260 von einer Donatorbahn auf die Vorrichtung unter Verwendung eines Thermotransferver fahrens übertragen werden, wie im US-Patent Nr. 6,461,775 (Pokorny et al.) beschrieben.
In einigen Ausführungsformen können die Farbumwandlungselemente 230 auf das Elektrolumineszenzelement 220 derart übertragen werden, daß jedes Farbumwandlungselement 230 in eine Öffnung 262 der optionalen schwarzen Matrix 260 unter Verwendung eines geeigneten Verfahrens übertragen wird, wie hierin beschrieben. Das Farbumwandlungselement 230a kann zum Beispiel in die Öffnung 262a der schwarzen Matrix 260 übertragen werden.
Die Elektrolumineszenzvorrichtung 200 umfaßt ferner die Farbfilter 250a, 250b und 250c (die hierin nachstehend kollektiv als Farbfilter 250 bezeichnet werden). Die Farbfilter 250 können auf einem oder mehreren Farbumwandlungselementen 230 gebildet werden. Das Farbfilter 250a wird zum Beispiel auf dem Farbumwandlungselement 230a derart gebildet, daß das Farbfilter 250a in optischer Verbindung mit dem Farbumwandlungselement 230a steht. Obwohl ein oder mehrere Farbfilter 250 als auf einem oder mehreren Farbumwandlungselementen 230 gebildet gezeigt werden, können eine oder mehrere Vorrichtungen zwischen solche Farbfilter 250 und die Farbumwandlungselemente 230 aufgenommen werden. Zumindest ein Teil des Lichtes, das vom Farbumwandlungselement 230a emittiert wird, fällt derart auf das Farbfilter 250a, daß das Licht durch das Farbfilter 230a gefiltert wird. Analog wird das Farbfilter 250b auf dem Farbumwandlungselement 230b gebildet. In einigen Ausführungsformen kann die Bereitstellung von Farbfiltern in Verbindung mit Farbumwandlungselementen für emittiertes Licht sorgen, das stärker gesättigt ist.
Ferner können ein oder mehrere Farbfilter 250 auf der Elektrolumineszenzvorrichtung 220 gebildet werden. Das Farbfilter 250c wird zum Beispiel auf der zweiten Elektrode 226 des Elektrolumineszenzelementes 220 in der Öffnung 262c der optionalen schwarzen Matrix 260 derart gebildet, daß es in optischer Verbindung mit dem Elektrolumineszenzelement 220 steht. In einigen Ausführungsformen kann ein Farbfilterelement, das gefiltertes blaues Licht bereitstellen kann, auf einem Elektrolumineszenzelement gebildet werden, das blaues Licht derart emittiert, daß das blaue Licht, das von der Elektrolumineszenzvorrichtung emittiert wird, stärker gesättigt ist. Die Verwendung sowohl von Farbumwandlungselementen wie auch von Farbfiltern kann ferner die Fluoreszenz aus blauem Umgebungslicht reduzieren oder eliminieren und daher den Anzeigekontrast erhöhen.
Es kann jedes geeignete Material oder Materialien verwendet werden, um Farbfilter 250 zu bilden, z. B. die im US-Patent Nr. 5,521,035 (Wolk et al.) beschriebenen. Wenn in einigen Ausführungsformen das Elektrolumineszenzelement 220 derart gebildet wird, daß es UV-Licht emittieren kann, kann es bevorzugt werden, daß die Farbfilter 250 einen oder mehrere UV-Absorber umfassen, die als Unterstützung bei der Verhütung des Emittierens von UV-Licht durch die Elektrolumineszenzvorrichtung 200 dienen. Ferner können die Farbfilter 250 unter Verwendung jedes geeigneten Verfahrens gebildet werden, z. B. Beschichtung (z. B. Schleuderbeschichtung), Drucken (z. B. Siebdruck oder Tintenstrahldruck), physikalische oder chemische Dampfabscheidung, Photolithographie und Thermotransferverfahren (z. B. Verfahren, die im US-Patent Nr. 6,114,088 (Wolk et al.) beschrieben werden). Es kann bevorzugt werden, daß die Farbfilter 250 unter Verwendung von LITI-Verfahren gebildet werden, wie ferner hierin beschrieben wird.
In einigen Ausführungsformen können ein oder mehrere Elemente aus Substrat 212, der einen oder mehreren Vorrichtungsschichten 224, Farbumwandlungselemente 230 und Farbfilter 250 so ausgelegt werden, daß sie polarisiertes Licht bereitstellen, wie ferner beschrieben wird, z. B. in den US-Patenten Nr. 6,485,884 (Wolk et al.) und 5,693,446 (Staral et al.).
Wie hierin beschrieben wird, können die Elektrolumineszenzvorrichtungen entweder nach oben emittieren (z. B. die Elektrolumineszenzvorrichtung 10 von 1) oder nach unten emittieren. Eine solche Ausführungsform einer nach unten emittierenden Vorrichtung wird in 4 illustriert, die ein schematisches Diagramm einer weiteren Ausführungsform einer Elektrolumineszenzvorrichtung 300 ist. Die Elektrolumineszenzvorrichtung 300 ist in vielerlei Hinsicht der Elektrolumineszenzvorrichtung 10 von 1 ähnlich. Die Elektrolumineszenzvorrichtung 300 umfaßt ein Substrat 312 und ein Elektrolumineszenzelement 320, das auf einer ersten Hauptfläche 314 des Substrats 312 gebildet ist. Das Elektrolumineszenzelement 320 umfaßt eine erste Elektrode 322, eine zweite Elektrode 326 und eine oder mehrere Vorrichtungsschichten 324, die zwischen der ersten Elektrode 322 und der zweiten Elektrode 326 angeordnet sind.
Ein Unterschied zwischen der Elektrolumineszenzvorrichtung 300 und der Elektrolumineszenzvorrichtung 10 von 1 ist, daß die Vorrichtung 300 eine nach unten emittierende Elektrolumineszenzvorrichtung ist. In dieser Ausführungsform werden die Farbumwandlungselemente 330a und 330b (die hierin nachstehend kollektiv als Farbumwandlungselemente 330 bezeichnet werden) auf einer zweiten Hauptfläche 316 des Substrats 312 derart gebildet, daß die Farbumwandlungselemente 330 in optischer Verbindung zum Elektrolumineszenzelement 320 stehen. Mit anderen Worten, läuft zumindest ein Teil des Lichtes, das vom Elektrolumineszenzelement 320 emittiert wird, durch Substrat 312 und fällt auf mindestens ein Farbumwandlungselement 330. Obwohl nur zwei Farbumwandlungselemente 330 illustriert werden, kann die Elektrolumineszenzvorrichtung 300 jede geeignete Zahl von Farbumwandlungselementen umfassen, z. B. rot und grün; rot, grün, blau usw. Ferner kann die Elektrolumineszenzvorrichtung 300 mindestens ein Farbfilter in optischer Verbindung mit einem oder mehreren Farbumwandlungselementen oder mit dem Elektrolumineszenzelement umfassen, wie hierin zum Beispiel in Bezug auf die Elektrolumineszenzvorrichtung 200 von 3 beschrieben. Ferner kann die Elektrolumineszenzvorrichtung 300 eine schwarze Matrix umfassen, die auf der zweiten Hauptfläche 316 von Substrat 312 gebildet ist, wie ferner hierin beschrieben.
Alle Konstruktionserwägungen und -möglichkeiten, die hierin in Bezug auf das Substrat 12, das Elektrolumineszenzelement 20 und die Farbumwandlungselemente 30 von 1 beschrieben werden, gelten gleichermaßen für ähnliche Elemente der Ausführungsform, die in 4 illustriert wird.
Die erläuternden Ausführungsformen dieser Erfindung werden diskutiert, und es ist auf mögliche Variationen innerhalb des Geltungsbereichs dieser Erfindung verwiesen worden. Diese und andere Variationen und Modifizierungen in der Erfindung werden für Fachleute auf diesem Gebiet ersichtlich, ohne vom Geltungsbereich der Erfindung abzuweichen, und es versteht sich, daß diese Erfindung nicht auf die erläuternden Ausführungsformen, die hierin dargelegt werden, beschränkt ist. Dementsprechend soll die Erfindung nur durch die Ansprüche, die unten bereitgestellt werden, begrenzt sein.

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Elektrolumineszenzvorrichtung, wobei das Verfahren aufweist: Bilden eines Elektrolumineszenzelementes auf einem Substrat, wobei das Elektrolumineszenzelement Licht in einem schmalen Band emittieren kann; und selektives thermisches Übertragen mehrerer Farbumwandlungselemente zu dem Elektrolumineszenzelement.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das selektive thermische Übertragen der mehreren Farbumwandlungselemente aufweist: Bereitstellen eines Donatorbahnenmaterials, das eine Basisschicht, eine Schicht zur Umwandlung von Licht in Wärme und eine Übertragungsschicht aufweist; Positionieren des Donatorbahnenmaterials derart, daß die Übertragungsschicht dem Elektrolumineszenzelement benachbart ist; und selektives Bestrahlen von Teilen des Donatorbahnenmaterials, um Teile der Übertragungsschicht vom Donatorbahnenmaterial auf das Elektrolumineszenzelement thermisch zu übertragen.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Übertragungsschicht mindestens ein Farbumwandlungsmaterial aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Bilden einer schwarzen Matrix auf dem Elektrolumineszenzelement aufweist, wobei das Bilden der schwarzen Matrix das selektive thermische Übertragen der schwarzen Matrix zu dem Elektrolumineszenzelement aufweist, wobei die schwarze Matrix mehrere Öffnungen aufweist, und wobei ferner das selektive thermische Übertragen mehrerer Farbumwandlungselemente das selektive thermische Übertragen mehrerer Farbumwandlungselemente zu dem Elektrolumineszenz-element derart aufweist, dass jedes Farbumwandlungselement der mehreren Farbumwandlungselemente zu einer Öffnung der mehreren Öffnungen der schwarzen Matrix übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Substrat mehrere unabhängig adressierbare aktive Vorrichtungen aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner die selektive thermische Übertragung von mindestens einem Farbfilter zu mindestens einem Farbumwandlungselement der mehreren Farbumwandlungselemente aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei mindestens ein Farbumwandlungselement der mehreren Farbumwandlungselemente in der Lage ist, von dem Elektrolumineszenzelement emittiertes Licht in rotes Licht umzuwandeln, und wobei ferner mindestens ein Farbumwandlungselement der mehreren Farbumwandlungselemente in der Lage ist, dem Elektrolumineszenz-element emittiertes Licht in grünes Licht umzuwandeln.
Verfahren zum Herstellen einer Elektrolumineszenzvorrichtung, wobei das Verfahren aufweist: Bilden eines Elektrolumineszenzelementes auf einer ersten Hauptfläche eines Substrates, wobei das Elektrolumineszenzelement Licht in einem schmalen Band emittieren kann; und selektives thermisches Übertragen mehrerer Farbumwandlungselemente zu einer zweiten Hauptfläche des Substrates.
Verfahren zum Herstellen einer Elektrolumineszenzvorrichtung, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Bilden eines Elektrolumineszenzelementes auf einem Substrat, wobei das Elektrolumineszenzelement Licht in einem schmalen Band emittieren kann; Bilden einer Schutzschicht über mindestens einem Teil des Elektrolumineszenzelementes; und selektives thermisches Übertragen mehrerer Farbumwandlungselemente zu der Schutzschicht.
Verfahren zum Herstellen einer Elektrolumineszenzfarbanzeige, die mindestens eine Elektrolumineszenzvorrichtung aufweist, wobei das Verfahren aufweist: Bilden der mindestens einen Elektrolumineszenzvorrichtung auf einem Substrat, wobei das Bilden der mindestens einen Elektrolumineszenzvorrichtung aufweist: Bilden eines Elektrolumineszenzelementes auf dem Substrat, wobei das Elektrolumineszenzelement Licht in einem schmalen Band emittieren kann; und selektives thermisches Übertragen mehrerer Farbumwandlungselemente zu dem Elektrolumineszenzelement.
Verfahren zum Herstellen einer Elektrolumineszenzvorrichtung, wobei das Verfahren aufweist: Bilden eines Elektrolumineszenzelementes auf einem Substrat, wobei das Elektrolumineszenzelement UV-Licht emittieren kann; und selektives thermisches Übertragen mehrerer Farbumwandlungselemente zu dem Elektrolumineszenzelement.
Elektrolumineszenzvorrichtung, aufweisend: ein Substrat; ein Elektrolumineszenzelement auf dem Substrat, wobei das Elektrolumineszenzelement Licht in einem schmalen Band emittieren kann; mehrere Farbumwandlungselemente auf dem Elektrolumineszenzelement; und mindestens ein Farbfilter auf mindestens einem Farbumwandlungselement der mehreren Farbumwandlungselemente.