AT13715U1 - Organische Leuchtdiodenanordnung und Verfahren zur Herstellung einer organischen Leuchtdiodenanordnung - Google Patents

Abstract

Eine organische Leuchtdiodenanordnung (7) umfasst eine lichtdurchlässige ersteElektrode (5), durch welche Licht emittiert wird, eine zweite Elektrode (2), eine zwischen der zweiten Elektrode (2) und der ersten Elektrode (5) befindliche organischeSchicht (4), eine erste Stromzufuhranordnung (6), welche der ersten Elektrode (5)Strom zuführt, und eine zweite Stromzufuhranordnung (3), welche Strom an einemMittelabschnitt der zweiten Elektrode (2) einspeist.

Description

österreichisches Patentamt AT13 715U1 2014-07-15

Beschreibung

ORGANISCHE LEUCHTDIODENANORDNUNG UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER ORGANISCHEN LEUCHTDIODENANORDNUNG

[0001] Die Erfindung betrifft eine organische Leuchtdiodenanordnung und ein Verfahren zur Herstellung einer organischen Leuchtdiodenanordnung.

[0002] Eine organische Leuchtdiode (OLED) ist ein leuchtendes Dünnfilmbauelement aus organischen halbleitenden Materialien, das sich von anorganischen Leuchtdioden (LED) beispielsweise dadurch unterscheidet, dass die Stromdichte geringer ist und keine einkristallinen Materialien erforderlich sind. Im Vergleich zu herkömmlichen anorganischen Leuchtdioden lassen sich organische Leuchtdioden daher in der Regel kostengünstiger hersteilen.

[0003] OLEDs sind aus einer oder mehreren organischen Schichten aufgebaut. Dabei wird meist auf die Anode, bestehend beispielsweise aus Indium-Zinn-Oxid (ITO), die sich auf einer Glasscheibe befinden kann, eine Lochleitungsschicht (engl. "Hole Transparent Layer", HTL) aufgebracht. Auf die HTL-Schicht wird eine Emitterschicht aufgebracht, welche einen Farbstoff enthalten kann. Zum Abschluss wird eine Kathode, bestehend aus einem Metall oder einer Legierung mit geringer Elektronenaustrittsarbeit, wie beispielsweise Calcium, Aluminium, oder Barium, im Hochvakuum aufgedampft.

[0004] Die Elektronen (negative Ladung) werden bei Anlegen einer Spannung an die beiden Elektroden von der Kathode injiziert, während die Anode die Löcher (positive Ladung) bereitstellt. Die Löcher und die Elektronen driften aufeinander zu und treffen sich im Idealfall in der Emitterschicht, weshalb diese Schicht auch Rekombinationsschicht genannt wird. Elektronen und Löcher bilden einen gebundenen Zustand, den man als Exziton bezeichnet. Abhängig vom Mechanismus stellt das Exziton bereits den angeregten Zustand des Farbstoffmoleküls zur Verfügung. Dieser Farbstoff weist unterschiedliche Anregungszustände auf, wobei bei einem Wechsel von dem angeregten Zustand in den Grundzustand ein Photon ausgesendet wird. Die Farbe des ausgesendeten Lichts hängt vom Energieabstand zwischen dem angeregten Zustand und dem Grundzustand ab und kann durch Variation der Farbstoffmoleküle gezielt geändert werden.

[0005] Aus Polymeren gefertigte organischen LEDs werden als PLED ("Polymer Light Emitting Diode") bezeichnet und beinhalten ein elektrolumineszierendes und leitendes Polymer, welches Licht emittiert, wenn durch das Polymer Strom fließt.

[0006] Die OLED-Technologie ist beispielsweise für Bildschirme, insbesondere Fernseher, PC-Bildschirme und Monitore, sowie Displays geeignet. Ein weiteres Einsatzgebiet ist die großflächige Raumbeleuchtung.

[0007] Ein Problem neben der vergleichsweise geringen Lebensdauer mancher organischer Materialien ist das Konstanthalten der Leuchtdichte entlang der gesamten Fläche einer OLED. Der einer OLED zugeführte Strom muss durch die lichtdurchlässige Metallelektrode an der Vorderseite der jeweiligen Anordnung fließen, wobei das Design dieser Elektrode üblicherweise einen Kompromiss zwischen der Fähigkeit der Elektrode, Licht zu emittieren, und dem elektrischen Widerstand der Elektrode, welcher dem Stromfluss entgegen wirkt, ist. Ein höherer Widerstand verringert nicht nur den Wirkungsgrad, sondern hat auch zur Folge, dass die Leuchtdichte am Rand der OLED-Anordnung größer ist als in der Mitte, da der Vorderelektrode üblicherweise am Rand Strom zugeführt wird, so dass das elektrische Potential an der Vorderelektrode am Rand einen maximalen Wert aufweist und zur Mitte hin abnimmt.

[0008] Ein Ansatz zur Behebung dieses Problems ist die Verwendung eines Gitters aus einer Metallisierung, um den Stromfluss entlang der gesamten Fläche der Vorderelektrode zu verteilen. Ist jedoch die Metallisierung vergleichsweise dick, kann das Gitter von außen sichtbar sein und demzufolge das Erscheinungsbild beeinträchtigen. Zudem hat die Verwendung eines derartigen Gitters zur Folge, dass ein entsprechender prozentualer Anteil der Vorderelektrode licht- 1 /8 österreichisches Patentamt AT13 715U1 2014-07-15 undurchlässig ist, da durch das Gitter das emittierte Licht geblockt wird, was die erzielbare Leuchtdichte entsprechend reduziert.

[0009] Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine organische Leuchtdiodenanordnung und eine Verfahren zur Herstellung einer organischen Leuchtdiodenanordnung bereitzustellen, womit eine möglichst konstante Leuchtdichte entlang der gesamten Licht emittierenden Fläche erzielt werden kann.

[0010] Diese Aufgabe wird durch eine organische Leuchtdiodenanordnung gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer organischen Leuchtdiodenanordnung gemäß Anspruch 13 gelöst.

[0011] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

[0012] Erfindungsgemäß wird eine organische Leuchtdiodenanordnung und ein Verfahren zur Herstellung einer organischen Leuchtdiodenanordnung bereitgestellt, wobei die organische Leuchtdiodenanordnung eine lichtdurchlässige erste Elektrode (Vorderelektrode), eine zweite Elektrode (Rückelektrode), eine zwischen der zweiten Elektrode und der ersten Elektrode befindliche organische Schicht, eine erste Stromzufuhranordnung für die Stromzufuhr zu der ersten Elektrode, und eine zweite Stromzufuhranordnung für die Stromzufuhr zu der zweiten Elektrode umfasst. Die zweite Stromzufuhranordnung ist dabei derart ausgestaltet, dass sie Strom an einem Mittelabschnitt der zweiten Elektrode einspeist.

[0013] Insbesondere bei Kombination mit einer Stromzufuhr im Bereich eines Randabschnitts der ersten Elektrode kann auf diese Weise eine gleichmäßigere Leuchtdichte über die gesamte Fläche der Leuchtdiodenanordnung erzielt werden.

[0014] Vorzugweise handelt es sich bei der organischen Leuchtdiodenanordnung um eine polymere Leuchtdiodenanordnung.

[0015] An der zweiten Elektrode kann nicht nur in dem mittleren Abschnitt, sondern zusätzlich auch an mindestens einer weiteren Stelle Strom eingespeist werden, was zu einer weiteren Reduzierung der Potentialunterschiede entlang der Oberfläche der Leuchtdiodenanordnung und demzufolge zu einer nochmals gleichmäßigeren Leuchtdichte beiträgt. Die Stromeinspeisung an diesen verschiedenen Stellen der zweiten Elektrode kann vorzugsweise über separate Treibereinrichtungen erfolgen, um somit eine bestmöglichen Angleichung des elektrischen Spannungspotentials über die gesamte Fläche der Leuchtdiodenanordnung zu erzielen.

[0016] Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das elektrische Potential entlang der Oberfläche der zweiten Elektrode darüber hinaus bei Verwendung einer relativ dicken Aluminiumelektrode mit vergleichsweise niedrigem Widerstand nahezu konstant gehalten werden. Alternativ kann für die zweite Elektrode ein elektrischer Widerstandswert gewählt werden, welcher abhängig von dem elektrischen Widerstandswert der ersten Elektrode passend gewählt ist. In der Regel wird bei dieser Variante der elektrische Widerstand der zweiten Elektrode geringer als der elektrische Widerstand der ersten Elektrode sein. Beide zuvor beschriebenen Ausführungsformen sind an sich unabhängig von der Stromeinspeisung im Mittelabschnitt der zweiten Elektrode, wobei jedoch die bestmöglichen Ergebnisse, d.h. eine möglichst gleichmäßige Leuchtdichte entlang der gesamten Oberfläche der organischen Leuchtdiodenanordnung, bei Kombination mit der mittigen Stromeinspeisung der zweiten Elektrode erzielt werden können.

[0017] Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird für die zweite Elektrode ein Dickenprofil derart gewählt, dass hierdurch Potentialgradienten der ersten Elektrode ausgeglichen werden. Vorzugsweise ist das Dickenprofil der zweiten Elektrode derart, dass die Dicke der zweiten Elektrode vom Randbereich zur Mitte hin zunimmt. In Kombination mit einer Stromzufuhr im Bereich der Mitte der zweiten Elektrode kann somit eine gleichmäßige Leuchtdichte über die gesamte Oberfläche der Leuchtdiodenanordnung erhalten werden.

[0018] Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezug- 2/8 österreichisches Patentamt AT 13 715 Ul 2014-07-15 nähme auf die Zeichnungen näher beschrieben.

[0019] Fig. 1 [0020] Fig. 2 [0021] Fig. 3 [0022] Fig. 4 zeigt eine Querschnittsansicht einer polymeren Leuchtdiodenanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. zeigt eine Querschnittsansicht einer polymeren Leuchtdiodenanordnung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. zeigt eine schematische Ansicht zur Verdeutlichung der Stromeinspeisung bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel. zeigt Spannungs- oder Potentialverläufe entlang der Oberfläche der Leuchtdiodenanordnung in Abhängigkeit von der Position auf der Leuchtdiodenanordnung gemäß zwei verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung.

[0023] Fig. 5 zeigt einen Spannungs- oder Potentialverlauf entlang der Oberfläche einer Rückelektrode der Leuchtdiodenanordnung in Abhängigkeit von der Position auf der Leuchtdiodenanordnung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.

[0024] Figur 1 zeigt eine Querschnittsansicht einer organischen Leuchtdiodenanordnung in Form einer polymeren Leuchtdiodenanordnung 7 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

[0025] Auf einem Substrat 1 ist eine Rückelektrode 2 der polymere Leuchtdiodenanordnung aufgebracht. Über eine Stromzufuhranordnung 3 wird an einem Mittelabschnitt der Elektrode 2 Strom eingespeist. Eine Anschlussleitung 9 der Stromzufuhranordnung 3 ist wie in Fig. 1 gezeigt seitlich nach außen geführt, um mit einer (nicht gezeigten) Stromquelle verbunden zu werden. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel kann zwischen dem Substrat 1 und der Anschlussleitung 9 eine isolierende Schicht 8 vorgesehen sein. Auf der Elektrode 2 ist eine organische Polymerschicht 4 aufgetragen, auf welcher sich wiederum eine lichtdurchlässige Vorderelektrode 5 befindet, durch welche im Betrieb Licht emittiert wird. Die rückseitige Elektrode 2 ist in der Regel lichtundurchlässig, wobei jedoch auch lichtdurchlässige Materialien für diese Elektrode möglich sind.

[0026] Die organische Polymerschicht 4 kann einen Farbstoff enthalten oder kann vollständig aus dem Farbstoff bestehen.

[0027] Die Elektrode 5 ist mit einer Stromzufuhranordnung 6 verbunden, welche derart ausgestaltet ist, dass sie der Elektrode 5 Strom entlang des Rands der Elektrode 5 zuführt.

[0028] Durch das Einspeisen von Strom in den Mittelabschnitt der Elektrode 2 mit Hilfe der Stromzufuhranordnung 3 entsteht das in Fig. 5 gezeigte elektrische Spannungsprofil an der Elektrode 2, wobei in Fig. 5 der Verlauf des elektrischen Potentials an der Elektrode 2 abhängig von der Position auf der Oberfläche der Elektrode bzw. des Panels der Leuchtdiodenanordnung bei dem in Fig. 1 gezeigten Querschnitt aufgetragen ist. Mit Hilfe dieses Potentialprofils kann das an der Elektrode 5 aufgrund der Stromeinspeisung am Rand auftretende Potentialgefälle nahezu ausgeglichen werden, so dass sich insgesamt eine weitgehend gleichmäßige Leuchtdichte über die gesamte Oberfläche des Leuchtdiodenpanels ergibt.

[0029] In Fig. 4 ist der daraus resultierende leicht wellenförmige Verlauf der Differenzspannung, welche über die beiden Elektrode 2, 5 bzw. über die organische Leuchtdiodenanordnung auf-tritt, dargestellt. Aus Fig. 4 ist ersichtlich, dass somit eine Angleichung der Differenzspannung über die gesamte Oberfläche des Leuchtdiodenpanels erzielt werden kann, was eine weitgehend homogene Leuchtdichte zur Folge hat.

[0030] Die in Fig. 4 ebenfalls gezeigte parabelförmige Kurve zeigt den Verlauf der Differenzspannung bei Verwendung einer relativ dicken Aluminiumelektrode mit vergleichsweise niedrigem Widerstand als rückseitige Elektrode 2, wodurch das Potential an der Elektrode 2 nahezu konstant gehalten werden kann. Alternativ kann für die zweite Elektrode ein elektrischer Widerstandswert gewählt werden, welcher abhängig von dem elektrischen Widerstandswert der 3/8 österreichisches Patentamt AT13 715U1 2014-07-15 ersten Elektrode passend gewählt ist, um einen möglichst gleichmäßigen Verlauf der Differenzspannung über die Leuchtdiodenanordnung zu erzielen In der Regel wird bei dieser Variante der elektrische Widerstand der Elektrode 2 geringer als der elektrische Widerstand der ersten Elektrode 5 sein.

[0031] Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei die dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 entsprechenden Komponenten mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Zusätzlich erfolgt in Fig. 2 an mindestens einer weiteren Stelle 3a der Elektrode 2 eine Stromeinspeisung, d.h. die Elektrode 2 wird sowohl im Bereich ihres Mittelabschnitts als auch im Bereich ihres Randabschnitts mit Strom versorgt. Durch das zusätzliche Einspeisen des Strom am Randbereich der Elektrode 2 kann eine Erhöhung der Ortsfrequenz und eine weitere Reduzierung der Potentialunterschiede entlang der Oberfläche der organischen Leuchtdiodenanordnung erzielt werden, wobei der Strom vorzugsweise über zwei verschiedene Treiber mittels der Stromzufuhranordnungen 3 und 3a eingespeist werden kann.

[0032] Fig. 3 zeigt eine schematische Draufsicht auf die Positionen der mindestens zwei Stromzufuhranordnungen 3 und 3a der Elektrode 2 der organischen Leuchtdiodenanordnung 7. Dabei zeigt Fig. 3, dass die Stromzufuhranordnung 3 in einem Mittelabschnitt der Elektrode 2 angeordnet ist, während die zweite Stromzufuhranordnungen 3a in Umfangsrichtung der Elektrode 2 verläuft und somit Strom am Rand der Elektrode 2 einspeist.

[0033] Die Dicke der zweiten Elektrode 2 kann im Profil vorzugsweise derart ausgestaltet sein, dass ein Gefälle des elektrischen Potentials an der ersten Elektrode 5 weiter ausgeglichen werden kann. Wird beispielsweise der gesamte Strom an dem Mittelabschnitt der rückseitigen Elektrode 2 eingespeist und nimmt die Dicke der Elektrode 2 vom Rand zur Mitte der Elektrode 2 bzw. des Leuchtdiodenpanels zu, kann eine weitere Angleichung der Leuchtdichte, d.h. eine weitgehend konstante Leuchtdichte über die gesamte Oberfläche des Panels erzielt werden. 4/8

Claims (14)

1. österreichisches Patentamt AT13 715U1 2014-07-15 Ansprüche 1. Organische Leuchtdiodenanordnung (7), umfassend: eine lichtdurchlässige erste Elektrode (5), eine zweite Elektrode (2), eine zwischen der zweiten Elektrode (2) und der ersten Elektrode (5) befindliche organische Schicht (4), eine erste Stromzufuhranordnung (6) zum Zuführen von Strom zu der ersten Elektrode (5), und eine zweite Stromzufuhranordnung (3, 3a) zum Zuführen von Strom zu der zweiten Elektrode (2), dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Stromzufuhranordnung (3, 3a) derart ausgestaltet ist, dass sie Strom an einem Mittelabschnitt der zweiten Elektrode (2) einspeist.
2. 2. Organische Leuchtdiodenanordnung (7) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stromzufuhranordnung (6) derart ausgestaltet ist, dass sie Strom an einem Randabschnitt der ersten Elektrode (5) einspeist.
3. 3. Organische Leuchtdiodenanordnung (7) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die organische Leuchtdiodenanordnung (7) eine polymere Leuchtdiodenanordnung ist.
4. 4. Organische Leuchtdiodenanordnung (7) nach einem der Ansprüche 1 -3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Stromzufuhranordnung (3, 3a) derart ausgestaltet ist, dass sie zusätzlich zu dem Mittelabschnitt an mindestens einer weiteren Stelle Strom an der zweiten Elektrode (2) einspeist.
5. 5. Organische Leuchtdiodenanordnung (7) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspeisen des Stroms an dem Mittelabschnitt und an der mindestes einen weiteren Stelle der zweiten Elektrode (2) über separate Treibereinrichtungen erfolgt.
6. 6. Organische Leuchtdiodenanordnung (7) nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Stromzufuhranordnung (3, 3a) derart ausgestaltet ist, dass sie zusätzlich zu dem Mittelabschnitt Strom an einem Randabschnitt der zweiten Elektrode (2) einspeist.
7. 7. Organische Leuchtdiodenanordnung (7) nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Elektrode (2) aus Aluminium gefertigt ist.
8. 8. Organische Leuchtdiodenanordnung (7) nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dicke und/oder ein elektrischer Widerstand der zweiten Elektrode (2) derart gewählt ist, dass ein elektrisches Potential entlang einer Oberfläche der zweiten Elektrode (2) im Wesentlichen konstant ist.
9. 9. Organische Leuchtdiodenanordnung (7) nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrischer Widerstand der zweiten Elektrode (2) kleiner als ein elektrischer Widerstand der ersten Elektrode (5) ist.
10. 10. Organische Leuchtdiode (7) nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Elektrode (2) eine unterschiedliche Dicke entlang ihrer Oberfläche aufweist. 5/8 österreichisches Patentamt AT 13 715 Ul 2014-07-15
11. 11. Organische Leuchtdiodenanordnung (7) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der zweiten Elektrode (2) von einem Rand der zweiten Elektrode (2) zu dem Mittelabschnitt hin ansteigt.
12. 12. Organische Leuchtdiodenanordnung nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Elektrode (2) lichtundurchlässig ist.
13. 13. Verfahren zur Herstellung einer organischen Leuchtdiodenanordnung (7), umfassend die Schritte: Ausbilden einer Anordnung mit einer ersten Elektrode (5), einer lichtdurchlässigen zweiten Elektrode (2) und einer organischen Schicht (4) zwischen der ersten Elektrode (5) und der zweiten Elektrode (2), Vorsehen einer ersten Stromzufuhranordnung (6) derart, dass über die erste Stromzufuhranordnung (6) Strom der ersten Elektrode (5) zuführbar ist, und Vorsehen einer zweiten Stromzufuhranordnung (3, 3a) derart, dass über die zweite Stromzufuhranordnung (3, 3a) Strom an einem Mittelabschnitt der zweiten Elektrode (2) zuführbar ist.
14. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die organische Leuchtdiodenanordnung eine organische Leuchtdiodenanordnung (7) nach einem der Ansprüchen 1-12 ist. Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 6/8