DE102012113044B4

DE102012113044B4 - Verfahren zur nachträglichen Leuchtflächenstrukturierung eines organischen lichtemittierenden Bauelementes und organisches lichtemittierendes Bauelement

Info

Publication number: DE102012113044B4
Application number: DE102012113044.2A
Authority: DE
Inventors: Jan Blochwitz-Nimoth; Stefan Zott; Stefan Bergfeld; Thomas Jean-Marc Melle
Original assignee: NovaLED GmbH; 4JET Technologies GmbH
Current assignee: NovaLED GmbH; 4JET Technologies GmbH
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2017-02-02
Anticipated expiration: 2032-12-22
Also published as: DE102012113044A1

Abstract

Verfahren zur nachträglichen Leuchtflächenstrukturierung eines organischen lichtemittierenden Bauelementes, mit den folgenden Schritten: – Bereitstellen eines organischen lichtemittierenden Bauelementes, welches eine Leuchtfläche aufweist und mit einer Bauelementverkapselung gebildet ist, und – Strukturieren der Leuchtfläche mittels Laserlichtbearbeitung, indem Laserlicht auf einen Teilbereich der Leuchtfläche eingestrahlt und hierdurch eine Leuchtstärke des Teilbereiches im eingeschalteten Betriebszustand des Bauelementes im Vergleich zum vorher unbearbeiteten Zustand des Teilbereiches bei im Wesentlichen gleichen Betriebsbedingungen dauerhaft verändert wird, wobei im ausgeschalteten Betriebszustand des Bauelementes der mit Laserlicht bearbeitete Teilbereich und ein anderer, mit dem bearbeiteten Teilbereich nicht überlappender Teilbereich bei Betrachtung der Leuchtfläche von außen nicht unterscheidbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass zur Laserlichtbearbeitung gepulstes Laserlicht verwendet wird, wobei Laserlichtimpulse mit einer Impulslänge von etwa 250 fs bis etwa 1 ps verwendet werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur nachträglichen Leuchtflächenstrukturierung eines organischen lichtemittierenden Bauelementes sowie ein organisches lichtemittierendes Bauelement.
Hintergrund
Mit Hilfe organischer lichtemittierender Bauelemente können Licht abgebende Flächen (Leuchtflächen) verschiedener Größe bereitgestellt werden. Die organischen lichtemittierenden Bauelemente, insbesondere organische lichtemittierende Dioden (OLED), können in unterschiedlichen Anwendungen eingesetzt werden, wozu insbesondere Displays sowie Beleuchtungseinrichtungen gehören.
Die organischen lichtemittierenden Bauelemente verfügen üblicherweise über eine Schichtstruktur, die auf einen Substrat angeordnet ist. Die Schichtstruktur ist mit einer Elektrode sowie einer Gegenelektrode gebildet, wobei die Elektrode näher zum Substrat angeordnet ist und insoweit auch als Grundelektrode bezeichnet werden kann. Zwischen der Elektrode und der Gegenelektrode ist eine Schichtanordnung angeordnet, die mit der Elektrode und der Gegenelektrode in elektrischem Kontakt steht. Die Schichtanordnung umfasst eine oder mehrere organischen Schichten aus organischem Halbleitermaterial. Die Schichtanordnung ist mit einem lichtemittierenden Bereich gebildet, in welchem in die Schichtanordnung von den Elektroden injizierte elektrische Ladungsträger in Form von Elektronen und Löchern miteinander unter Lichtabgabe rekombinieren. Besonders hohe Effizienzen werden mit organischen lichtemittierenden Bauelementen erreicht, die über elektrisch dotierte organische Schichten zum Transport der elektrischen Ladungsträger in der Schichtanordnung verfügen.
Eine Herausforderung bei der Kommerzialisierung von OLED-Lichtlösungen besteht darin, dass Produktionsanforderungen dazu tendieren, immer die gleichen OLED-Lichtkacheln (OLED-Panels) herzustellen, die Kundenanforderungen aber in Richtung Individualisierung tendieren. Jede OLED-Leuchte soll im Idealfall einzigartig sein, also mit einer Reihe von einzigartigen OLED-Panels ausgerüstet sein. Solch eine Individualisierung kann durch ein anderes OLED-Layout erreicht werden, was ein teurer Prozess ist, da jedes Mal neue Masken- und hohe Einrichtungskosten der OLED-Herstellungsanlage auftreten.
Die Entgegenhaltung WO 2010/010 523 A2 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Beleuchtung, wobei eine Lichtabgabekapazität von Licht emittierenden Komponenten einer OLED-Vorrichtung abgewandelt wird, wobei die Komponenten jeweils unterschiedliche Absorptionsbänder aufweisen und Licht mit Wellenlängen, die den Absorptionsbändern entsprechen, auf die Komponenten eingestrahlt wird.
Die Entgegenhaltung DE 10 2007 016 638 A1 offenbart ein Verfahren zur Strukturierung elektrolumineszenter organischer Halbleiterelemente, ein elektrolumineszentes organisches Halbleiterelement sowie eine Anordnung zur Strukturierung eines solchen Elements. Die Strukturierung wird durch thermische Einwirkung, mithilfe eines Laserstrahls, erzielt.
In der Entgegenhaltung JP 2007-157 659 A ist offenbart, eine Elektrode eines EL-Elements mittels Laserablation unter einer Schutzatmosphäre zu strukturieren.
Aus dem Dokument Mandamparambil et al., Patterning of flexible organic light emitting diode (FOLED) stack using an ultrafast laser, Optics Express, 18, 2010, S. 7525–7583, ist ein Verfahren zum nachträglichen Strukturieren einer flexiblen organischen lichtemittierenden Diode bekannt, bei dem schrittweise ein oder mehrere Schichten von der gestapelten Schichtanordnung wieder abgetragen werden (Ablation). Hierbei werden Laserlichtimpulse mit einer Impulslänge von 150 fs verwendet.
Aus der Druckschrift US 2006/00 63 281 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen einer OLED bekannt. Für hergestellte OLED-Pixel werden die Helligkeit und die Einheitlichkeit der Leuchterscheinung nachträglich angepasst.
Zusammenfassung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur nachträglichen Leuchtflächenstrukturierung eines organischen lichtemittierenden Bauelementes anzugeben, welches eine effiziente und mit möglichst wenig Aufwand durchführbare Strukturierung der Leuchtfläche ermöglicht.
Es ist Verfahren zur nachträglichen Leuchtflächenstrukturierung eines organischen lichtemittierenden Bauelementes nach dem unabhängigen Ansprüchen 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von abhängigen Unteransprüchen.
Nach einem Aspekt ist ein Verfahren zum nachträglichen Strukturieren einer Leuchtfläche eines organischen lichtemittierenden Bauelementes geschaffen, bei dem zunächst ein organisches lichtemittierendes Bauelement mit einer Leuchtfläche und einer Bauelementverkapselung bereitgestellt wird. Das organische lichtemittierende Bauelement ist als solches zuvor hergestellt worden. Dieser Herstellungsprozess umfasst einen Verkapselungsschritt, insbesondere um die Leuchtfläche des organischen lichtemittierenden Bauelementes vor Sauerstoff und Feuchteeinflüssen der Umgebung zu schützen. Das Bauelement ist also hermetisch eingeschlossen. Mittels der Bauelementkapselung kann eine UV-Barriere (UV: ultraviolett) gebildet sein, welche den Einfall von UV-Licht von außen mindert oder ganz unterbindet.
Nachträglich wird nun die Leuchtfläche des organischen lichtemittierenden Bauelementes mittels Laserlichtbearbeitung strukturiert. Hierbei wird Laserlicht auf einen Teilbereich der Leuchtfläche des Bauelementes eingestrahlt. Hierdurch wird eine Leuchtstärke des Teilbereiches im eingeschalteten Betriebszustand des Bauelementes im Vergleich zum vorher unbearbeiteten Zustand des Teilbereiches bei im Wesentlichen gleichen Betriebsbedingungen dauerhaft verändert. Dieses bedeutet, dass im eingeschalteten Betriebszustand des Bauelementes, wenn also eine elektrische Spannung an die Elektroden des organischen lichtemittierenden Bauelementes angelegt wird, der mit Laserlicht bearbeitete Teilbereich im Vergleich zum unbearbeiteten Zustand mit geänderter Leuchtkraft leuchtet bei vergleichbaren Betriebsbedingungen, insbesondere mit verminderter Leuchtkraft.
Im ausgeschalteten Betriebszustand des Bauelementes sind der mit Laserlicht bearbeitete Teilbereich und ein anderer, mit dem bearbeiteten Teilbereich nicht überlappender Teilbereich bei Betrachtung der Leuchtfläche von außen nicht unterscheidbar. Insbesondere sind der mit Laserlicht bearbeitete Teilbereich und der andere Teilbereich bei einer Betrachtung der Leuchtfläche des Bauelementes im ausgeschalteten Betriebszustand mit bloßem Auge nicht unterscheidbar. Das äußere Erscheinungsbild der Leuchtfläche ist also frei von mit bloßem Auge sichtbaren und aufgrund der Laserlichtbearbeitung erzeugten Strukturen (Strukturierung) mir geänderter Leuchtkraft. Das oberflächenseitige Aussehen der Leuchtfläche gibt beim Betrachten mit bloßem Auge keinen Hinweis auf die mittels Laserlichtbearbeitung durchgeführte Leuchtflächenstrukturierung. Hierbei kann vorgesehen sein, dass sich im sichtbaren Lichtbereich ein gemitteltes Reflexionsvermögen für den mit Laserlicht bearbeiteten Teilbereich einerseits und für den anderen Teilbereich der Leuchtfläche andererseits um höchstens etwa 1%, bevorzugt um höchstens etwa 0,4% und weiter bevorzugt um höchstens etwa 0,1% unterscheiden.
Es kann vorgesehen sein, dass sich im sichtbaren Lichtbereich ein gemitteltes Streuvermögen für den mit Laserlicht bearbeiteten Teilbereich einerseits und für den anderen Teilbereich der Leuchtfläche andererseits um höchstens etwa 1%, bevorzugt um höchstens etwa 0,4% und weiter bevorzugt um höchstens etwa 0,1% unterscheiden.
Im Fall eines transparenten organischen lichtemittierenden Bauelementes kann vorgesehen sein, dass sich im sichtbaren Lichtbereich ein gemitteltes Transmissionsvermögen für den mit Laserlicht bearbeiteten Teilbereich einerseits und für den anderen Teilbereich der Leuchtfläche andererseits um höchstens etwa 1%, bevorzugt um höchstens etwa 0,4% und weiter bevorzugt um höchstens etwa 0,1% unterscheiden.
Nach einem weiteren Aspekt ist ein organisches lichtemittierendes und verkapselt ausgeführtes Bauelemente mit einer mittels Laserlichtbearbeitung nachträglich strukturierten Leuchtfläche geschaffen, bei dem im eingeschalteten Betriebszustand ein Teilbereich der Leuchtfläche im Vergleich zu einem anderen, mit dem Teilbereich nicht überlappenden Teilbereich der Leuchtfläche mit abweichender Leuchtstärke leuchtet oder gar kein Licht abgibt und bei dem im ausgeschalteten Betriebszustand des Bauelementes der Teilbereich und der andere Teilbereich bei Betrachtung der Leuchtfläche von außen nicht unterscheidbar sind. Ein Kontrastverhältnis zwischen dem mit Laserlicht bearbeiteten Teilbereich und dem anderen Teilbereich der Leuchtfläche kann von 1:2 bis 1:50, bevorzugt von 1:2 bis 1:20 betragen.
Es kann vorgesehen sein, dass mittels der Laserlichtbearbeitung eine spektrale Verteilung des abgegebenen Lichtes im Teilbereich verändert wird. Zum Beispiel kann der relative Anteil einer oder mehrerer spektraler Komponenten (Licht bestimmter Wellenlänge) in Relation zu einer oder mehreren anderen spektralen Lichtanteilen geändert werden. Bei Mischlichtabgabe, zum Beispiel bei einem Weißlicht abgebenden Bauelement, kann sich hierdurch, ergänzend oder alternativ zur Leuchtstärkenänderung, die Farberscheinung für den Teilbereich der Leuchtfläche ändern.
Mit Hilfe der vorgeschlagenen Technologie können OLED-Leuchtfläche zur Individualisierung in leuchtende und nichtleuchtende Bereiche strukturiert werden, zum Beispiel zum Ausbilden leuchtender Markierungen und Zeichen. Die im Stand der Technik hierfür genutzte passive Strukturierung, sei es mit Hilfe einer Strukturierung einer Elektrode, meistens der Grundelektrode, mittels Verfahren wie Lithographie oder Laser-Ablation, also Abtragung von Material durch Laserbearbeitung, oder mittels teilweiser Passivierung der Grundelektrode, zum Beispiel unter Verwendung eines Photolacks, greift tief in den Herstellungsprozess der OLED-Lichtkachel ein. Demgegenüber erfolgt die Strukturierung hier nachträglich, so dass der eigentliche Herstellungsprozess unbeeinflusst hiervon ausführbar ist.
Es kann vorgesehen sein, dass mittels der Laserlichtbearbeitung die Leuchtstärke des Teilbereiches im Vergleich zum vorher unbearbeiteten Zustand dauerhaft gemindert wird. Der so bearbeitete Teilbereich gibt bei im Wesentlichen gleichen Betriebsbedingungen, zum Beispiel betreffend die angelegte Spannung und/oder die Umgebungstemperatur, weniger Licht in dem Teilbereich ab.
Bei einer Ausgestaltung leuchtet der mit Laserlicht bearbeitete Teilbereich im Vergleich zu dem anderen Teilbereich der Leuchtfläche im eingeschalteten Betriebszustand mit geringerer Leuchtstärke oder gibt gar kein Licht ab. Während die Teilbereiche der Leuchtfläche im ausgeschalteten Betriebszustand bei Betrachtung der Leuchtfläche nicht unterscheidbar sind, ist dies im eingeschalteten Betriebszustand dann anders. Die beiden Teilbereiche sind deutlich erkennbar, da der sie mit unterschiedlicher Leuchtstärke Licht abgeben. Beispielsweise leuchtet der Teilbereich weniger als der andere Teilbereich. Auf diese Weise können Leuchtflächen von beliebigen organischen lichtemittierenden Bauelementen nachträglich, also nach dem Herstellen des organischen lichtemittierenden Bauelementes, einschließlich einer Bauelementkapselung, mit beliebigen Strukturierungen versehen werden, wozu beispielsweise Schriftzüge oder auch Logos gehören. Beispielsweise kann hierdurch im Bereich der Leuchtfläche ein Warnhinweis, ein Logo oder ein Echtheitszeichen einstrukturiert werden, welcher nur im eingeschalteten Betriebszustand des Bauelementes für den Betrachter sichtbar ist.
Es kann bei einer Ausführungsform vorgesehen sein, dass die Leuchtfläche mittels der Laserlichtbearbeitung homogenisierend strukturiert wird, derart, dass der mit Laserlicht bearbeitete Teilbereich im Vergleich zu dem anderen Teilbereich der Leuchtfläche im eingeschalteten Betriebszustand mit im Wesentlichen gleicher Leuchtstärke leuchtet. Hierdurch können zum Beispiel bei der Herstellung des Bauelementes im Bereich der Leuchtfläche bezüglich der Leuchtstärke auftretende Inhomogenitäten nachträglich teilweise oder vollständig ausgeglichen werden, indem die Leuchtstärke der zuvor inhomogen leuchtenden Teilbereiche angeglichen wird. Gründe für ursprünglich inhomogene Leuchtflächenbereiche können zum Beispiel Schichtdicken-Schwankungen sein oder elektrische Zuleitungsverluste in den Elektrodenflächen sein, wodurch Teilbereiche der Fläche unterschiedliche Betriebsspannungen aufweisen und daher unterschiedliche Leuchtdichten.
Bei einer Fortführung ist vorgesehen, dass für einen anderen Teilbereich eine Laserlichtbearbeitung ausgeführt wird mit im Vergleich zur Laserlichtbearbeitung des Teilbereiches geänderten Bearbeitungsparametern. Bei dieser Ausführungen werden sowohl der Teilbereich als auch der andere Teilbereich einer Laserlichtbearbeitung unterzogen, aber mit unterschiedlichen Bearbeitungsparametern, zum Beispiel hinsichtlich wenigstens einem der folgenden Bearbeitungsparameter: Dauer der Laserlichteinstrahlung, Laserimpulslänge und Laserlichtfarbe.
Hierdurch können Teilbereiche mit unterschiedlicher Leuchtkraft geschaffen werden, zum Beispiel Graustufen. Beliebig viele verschiedene Laserbearbeitungsparametersätze können für beliebig viele Teilflächen verwenden werden, um so zum Beispiel ein sehr fein aufgelöstes Graustufenbild zu erzeugen.
Erfindungsgemäß wird zur Laserlichtbearbeitung gepulstes Laserlicht verwendet.
Bei einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass Laserlichtimpulse mit einer Impulslänge von etwa 50 fs bis etwa 10 ps verwendet werden. Erfindungsgemäß kommen jedoch Laserlichtimpulse mit einer Impulslänge von etwa 250 fs bis etwa 1 ps zum Einsatz.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Laserlichtbearbeitung bei einer Energiedichte von höchstens 1 J/cm² ausgeführt wird.
Die Laserlichtbearbeitung kann mit Laserlichtwellenlängen im Bereich von 250 nm bis 1500 nm, bevorzugt von 500 nm bis 1100 nm ausgeführt werden. Insbesondere Licht mit Wellenlängen von 500 nm bis 550 nm und/oder von 1000 nm bis 1100 nm kann genutzt werden.
Bei einer Laserlichtbearbeitung im Wellenlängenbereich von 500 nm bis 550 nm kann eine Energiedichte von etwa 0,02 bis etwa 0,2 J/cm² vorgesehen sein, beispielweise bei einer Impulslänge von etwa 280 fs. Bei einer Laserlichtbearbeitung im Wellenlängenbereich von 1000 nm bis 1100 nm kann eine Energiedichte von etwa 0,04 bis etwa 0,4 J/cm² vorgesehen sein, beispielweise bei einer Impulslänge von etwa 7 ps.
Beschreibung von weiteren Ausführungsbeispielen
Im Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf Figuren einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines organischen lichtemittierenden Bauelementes mit einer Leuchtfläche und einer angeschlossenen Spannungsquelle bei eingeschaltetem Betriebszustand,
2 eine schematische Darstellung der Anordnung aus 1 bei ausgestaltetem Betriebszustand,
3 eine schematische Darstellung einer weiteren Anordnung mit einem organischen lichtemittierenden Bauelement und angeschlossenen Spannungsquelle im eingeschalteten Betriebszustand vor einer Leuchtflächenhomogenisierung mittels Laserbearbeitung,
4 eine schematische Darstellung der Anordnung aus 3 im eingeschalteten Betriebszustand nach der Leuchtflächenhomogenisierung mittels Laserbearbeitung,
5 eine grafische Darstellung für die Stromdichte in Abhängigkeit von der Spannung für ein organische lichtemittierende Bauelement nach einem Beispiel 1,
6 eine grafische Darstellung des Emissionsspektrums für das organische lichtemittierende Bauelement nach Beispiel 1,
7 eine grafische Darstellung für die Stromdichte in Abhängigkeit von der Spannung für ein organische lichtemittierende Bauelement nach einem Beispiel 2 und
8 eine grafische Darstellung des Emissionsspektrums für das organische lichtemittierende Bauelement nach Beispiel 2.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung mit einem organischen lichtemittierenden Bauelement 1 mit einer Leuchtfläche 2. Über eine Elektrode 3 und eine Gegenelektrode 4 ist eine Spannungsquelle 5 angeschlossen, so dass mittels Öffnen und Schließen eines Schalters 6 eine Betriebsspannung auf das organische lichtemittierende Bauelement 1 gegeben werden kann. 1 zeigt die Anordnung mit geschlossenem Schalter 6, also bei eingeschaltetem Betriebszustand. Auf der Leuchtfläche 2 wird Licht in einem Teilbereich 7 mit größerer Leuchtstärke abgegeben als in einem anderen Teilbereich 8, so dass die Dreiecksstruktur für den Betrachter sichtbar ist. Die auf diese Weise hergestellte Strukturierung der Leuchtfläche 2 wurde hergestellt, indem der andere Teilbereich 8 nach dem Herstellen des organischen lichtemittierenden Bauelementes 1 mit gepulstem Laserlicht bearbeitet wurde. Hierbei wurden Laserlichtimpulse auf den anderen Teilbereich 8 eingestrahlt.
Wenn der Schalter 6 gemäß 2 geöffnet ist, also im ausgeschalteten Betriebszustand, ist die Dreiecksstruktur gemäß 2 im Bereich der Leuchtfläche 2 nicht mehr zu sehen. Der Betrachter kann also mit bloßem Auge keine Strukturierung wahrnehmen.
Das unter Bezugnahme auf die 1 und 2 schematisch erläuterte Strukturieren des organischen lichtemittierenden Bauelementes 1 wurde in einem organischen lichtemittierenden Bauelement, welches Weißlicht abgibt, mit folgendem Schichtaufbau (Beispiel 1) getestet:

1.1 Substrat
1.2 Anode ITO (Schichtdicke: 90 nm)
1.3 HT1:DP1 (175 nm, Masse-Mischverhältnis 97:3)
1.4 HT1 (10 nm)
1.5 ABH036:NRD129 (5 nm, 99:1)
1.6 ABH036:NUBD369 (25 nm, 95:5)
1.7 ET1 (10 nm)
1.8 ET1:ND1 (20 nm, 92:8)
1.9 Aluminium (Kathode) (100 nm)

Für die Versuchsbauelemente wurden die folgenden Materialien benutzt: 4-(Naphthalen-1-yl)-2,7,9-Triphenylpyrido[3,2-h]Chinazolin (ET1), N4,N4,N4'',N4''-Tetra([1,1'-Biphenyl]-4-yl)-[1,1':4',1''-Terphenyl]-4,4''-Diamin (HT1) N4,N4,N4',N4'-Tetra([1,1'-Biphenyl]-4-yl)-[1,1'-Biphenyl]-4,4'-Diamin (HT2), Tetrakis(1,3,4,6,7,8-Hexahydro-2H-Pyrimido[1,2-a]pyrimidinato)-Diwolfram (II) (ND1), 2,2',2''-(Cyclopropan-1,2,3-Triyliden)tris(2-(p-Cyanotetrafluorophenyl)-Acetonitril (PD1). Irppy3 entspricht der Strukturformel
Für die von der Firma Sun Chemicals kommerziell erhältlichen Materialien ABH036, NRD129, NUBD369 wurden die geschäftlichen Bezeichnungen angegeben. Dasselbe gilt auch für das von der Firma Merck erhältliche Material TMM004 sowie für das von Ciba erhältliche Material EL150.
Zur Laserlichtbearbeitung wurden Laserlichtimpulse mit einer Länge von 280 fs und 10 ps verwendet, für die eine mittlere Leistung von 0,40 W sowie 0,75 W vorlag. Die Wellenlänge des Laserlichtes betrug 515 nm. Der Laserspot wurde der Dreiecksstruktur entsprechend über das zuvor hergestellte Bauelement geführt, also gescannt.
Darüber hinaus wurde ein gestapeltes organisches lichtemittierendes Bauelement mit zwei gestapelten Leuchteinheiten (Beispiel 2) wie folgt hergestellt und Laserlicht bearbeitet:

2.1 Substrat
2.2 Anode ITO (Schichtdicke 90 nm)
2.3 HT2:DP1 (90 nm, Masse-Mischverhältnis 98:2)
2.4 HT2 (10 nm)
2.5 ABH036:NUBD369 (25 nm, 95:5)
2.6 ET1:ND1 (35 nm, 92:8)
2.7 HT2:DP1 (15 nm, 94:6)
2.8 HT2 (20 nm)
2.9 TMM004:Irppy3:EL150 (20 nm, 79,5:20:0,5)
2.10 TMM004 (10 nm)
2.11 ET1:ND1 (60 nm, 92:8)
2.12 Aluminium (Kathode) (100 nm)

Für die Laserprozessierung gelten die oben erläuterten Kenngrößen entsprechend. Auch für dieses Bauelement wurde eine Leuchtflächenstrukturierung vergleichbar den Erläuterungen zu den 1 und 2 erzeugt.
3 und 4 zeigen schematische Darstellungen zur Erläuterung einer Leuchtflächenhomogenisierung mit Hilfe nachträglicher Laserlichtbearbeitung. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung mit einem organischen lichtemittierenden Bauelement 30 mit einer Leuchtfläche 31. Über Elektroden 32, 33 ist eine Spannungsquelle 34 angeschlossen, so dass mittels Öffnen und Schließen eines Schalters 35 ein eingeschalteter und ein ausgeschalteter Betriebszustand eingestellt werden können.
Die 3 und 4 zeigen die Anordnung jeweils in einem eingeschalteten Betriebszustand. 3 zeigt die Leuchtfläche 31 im eingeschalteten Zustand für das organische lichtemittierende Bauelement 30 nach dessen Herstellung. Die Leuchtfläche 31 ist inhomogen derart, dass die Leuchtstärke in einem Bereich 36 größer als in einem anderen Bereich 37 der Leuchtfläche 31 ist. Nachträglich wurde sodann der Teilbereich 36 mit gepulstem Laserlicht bearbeitet, so dass dessen Leuchtstärke wenigstens teilweise inaktiviert wurde, um die Leuchtfläche 31 gemäß 4 zu homogenisieren, wo nun Licht mit im Wesentlichen gleicher Leuchtstärke sowohl im Teilbereich 36 als auch im anderen Teilbereich 37 abgegeben wird.
Tabelle 1 zeigt Leistungsdaten für das Bauelement nach Beispiel 1 für eine nicht mit Laserimpulsen bearbeitete Leuchtfläche sowie für unterschiedliche Anzahlen von Laserzyklen.
Es wurde ein Teil einer 6,7 mm² großen Leuchtfläche (OLED-Fläche) bearbeitet, nämlich 4 mm², d. h. von der Gesamtfläche der einzelnen Diode wurde jeweils etwa 60% laserbearbeitet. Die Restfläche blieb unbehandelt. Um die Parameter des Bauelementes nur im bearbeiteten Bereich zu bestimmen, wurde (i) die unbearbeitete Fläche abgedeckt (somit konnten Leuchtstärke und Farbkoordinaten gemessen werden) und (ii) eine Stromdichte-Spannungskurve aufgenommen (vgl. 5 und 7). Die Messkurven an den bearbeiteten Proben wurden im Vergleich zu dem unbearbeiteten Bauelement um 40% der Originalmesskurve reduziert (Normierung). Danach wurden die in der Tabelle 1 mit (*) bezeichneten, berechneten Werte abgelesen. Die Messung erfolgte bei 0,31 mA. Die Leuchtstärke, die Spannung und die Farbkoordinaten betreffen gemessene Werte.

Im Rahmen der Laserbearbeitung wurden die zu bearbeitenden Bereiche mehrfach mit dem Laserlicht überstrichen (Anzahl der Bearbeitungszyklen). Tabelle 1

Anzahl der Bearbeitungszyklen	Leuchtstärke [cd/cm²]	Spannung [V]	Farbkoordinaten	Ceff [cd/m²] (*)	V bei 10 mA/cm² [V] (*)	Effizienz [1 m/W] (*)
0	891	3.09	0.45/0.41	17.5	3.25	379
10	278	3.17	0,48/0,45	19.4	3.78	412
25	152	3.25	0,48/0,45	16.9	4.06	416
50	96.5	3.30	0,48/0,45	14.3	4.22	413

5 zeigt eine grafische Darstellung für die normierte Stromdichte in Abhängigkeit von der Spannung für das organische lichtemittierende Bauelement nach Beispiel 1. Kurve 5.1 betrifft das Bauelement vor der Laserlichtbearbeitung. Die Kurven 5.2 bis 5.4 zeigen dann den Verlauf nach 10, 25 und 50 Bearbeitungszyklen (normiert wie oben für Tabelle 1 beschrieben). Es ergibt sich, dass bei höheren Spannungen die Stromdichte durch die Laserbearbeitung gemindert ist.
6 zeigt eine grafische Darstellung eines Emissionsspektrums für das organische lichtemittierende Bauelement nach Beispiel 1. Kurve 6.1 zeigt das Emissionsspektrum vor der Laserlichtbearbeitung, wohingegen die Kurve 6.2 das Emissionsverhalten nach der Laserlichtbearbeitung betrifft. Es ist eine Abnahme im blauen Spektralbereich zu erkennen.

Tabelle 2 zeigt Leistungsdaten für das Bauelement nach Beispiel 2 bei 0,14 mA. Die Berechnungen und Normierung erfolgten wie vorstehend zu Tabelle 1 beschrieben. Die Leuchtstärke, die Spannung und die Farbkoordinaten betreffen gemessene Werte. Tabelle 2

Anzahl der Bearbeitungszyklen	Leuchtstärke [cd/cm²]	Spannung [V]	Farbkoordinaten	Ceff [cd/m²] (*)	V bei 10 mA/cm² [V] (*)	Effizienz [1 m/W] (*)
0	939	5.87	0.42/0.39	54.9	6.58	329
10	661	5.95	0.43/0.40	70.3	7.36	332
25	410	6.08	0.42/0.39	49.9	7.87	330
50	306	6.10	0.41/0.38	53.1	8.08	329

7 zeigt eine normierte Strom-Spannungskennlinien für das Bauelement nach Beispiel 2 in Abhängigkeit von der Anzahl der Laser-Bearbeitungszyklen. Kurve 7.1 betrifft das Bauelement vor der Laserlichtbearbeitung. Die Kurven 7.2 bis 7.4 zeigen dann den normierten Verlauf nach 10, 25 und 50 Bearbeitungszyklen. Es ergibt sich, dass bei höheren Spannungen die Stromdichte durch die Laserbearbeitung gemindert ist, was an einer Verschiebung der Strom-Spannungskennlinie zu höheren Spannungen hin liegt.
8 zeigt Emissionsspektren für das Bauelement nach Beispiel 2 in Abhängigkeit von der Anzahl der Laser-Bearbeitungszyklen. Kurve 8.1 zeigt das Emissionsspektrum vor der Laserlichtbearbeitung, wohingegen die Kurve 8.2 das Emissionsverhalten nach der Laserlichtbearbeitung betrifft.
Die Bearbeitung mit Laserlichtimpulsen führt in beiden Fällen zu einer Verminderung der Leuchtstärke und zu einer Erhöhung der Betriebsspannung.
Weiterhin wurden die folgenden Stapelstrukturen für organische lichtemittierende Dioden untersucht.
OLED – Beispiel 3 betrifft ein organisches lichtemittierendes Bauelement, welches Weißlicht abgibt, mit folgendem Schichtaufbau:

3.1 Substrat
3.2 Anode
3.3 HT1:DP1 (Schichtdicke: 175 nm, Masse-Mischverhältnis 97:3)
3.4 HT1 (10 nm)
3.5 ABH036:NRD129 (5 nm, 99:1)
3.6 ABH036:NUBD369 (25 nm, 95:5)
3.7 ET1 (30 nm)
3.8 Injektionsschicht LiF (Lithiumfluorid (1 nm)
3.9 Aluminium (Kathode) (100 nm)

OLED – Beispiel 4 betrifft ein organisches lichtemittierendes Bauelement in transparenter Ausführung, welches Weißlicht abgibt, mit folgendem Schichtaufbau:

4.1 Substrat
4.2 Anode
4.3 HT1:DP1 (Schichtdicke: 175 nm, Masse-Mischverhältnis 97:3)
4.4 HT1 (10 nm)
4.5 ABH036:NRD129 (5 nm, 99:1)
4.6 ABH036:NUBD369 (25 nm, 95:5)
4.7 ET1 (10 nm)
4.8 ET1:ND1 (20 nm, 92:8)
4.9 Kathode: Doppelschicht aus 2 nm Ca und 13 nm Ag

Alternativ kann der transparente Top-Kontakt auch aus ITO (Indium-Zinn-Oxid) oder ähnlichen transparenten entarteten Halbleitern bestehen. Er weist dann typischerweise einen Dicke von 50 bis 200 nm auf. Die Laserlichtbearbeitung wurde den oben genannten Beispielen entsprechend ausgeführt mit vergleichbaren Strukturierungsergebnissen.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen von Bedeutung sein.

Claims

Verfahren zur nachträglichen Leuchtflächenstrukturierung eines organischen lichtemittierenden Bauelementes, mit den folgenden Schritten: – Bereitstellen eines organischen lichtemittierenden Bauelementes, welches eine Leuchtfläche aufweist und mit einer Bauelementverkapselung gebildet ist, und – Strukturieren der Leuchtfläche mittels Laserlichtbearbeitung, indem Laserlicht auf einen Teilbereich der Leuchtfläche eingestrahlt und hierdurch eine Leuchtstärke des Teilbereiches im eingeschalteten Betriebszustand des Bauelementes im Vergleich zum vorher unbearbeiteten Zustand des Teilbereiches bei im Wesentlichen gleichen Betriebsbedingungen dauerhaft verändert wird, wobei im ausgeschalteten Betriebszustand des Bauelementes der mit Laserlicht bearbeitete Teilbereich und ein anderer, mit dem bearbeiteten Teilbereich nicht überlappender Teilbereich bei Betrachtung der Leuchtfläche von außen nicht unterscheidbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass zur Laserlichtbearbeitung gepulstes Laserlicht verwendet wird, wobei Laserlichtimpulse mit einer Impulslänge von etwa 250 fs bis etwa 1 ps verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Laserlichtbearbeitung die Leuchtstärke des Teilbereiches im Vergleich zum vorher unbearbeiteten Zustand dauerhaft gemindert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mit Laserlicht bearbeitete Teilbereich im Vergleich zu dem anderen Teilbereich der Leuchtfläche im eingeschalteten Betriebszustand mit geringerer Leuchtstärke leuchtet oder gar kein Licht abgibt,
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtfläche mittels der Laserlichtbearbeitung homogenisierend strukturiert wird, derart, dass der mit Laserlicht bearbeitete Teilbereich im Vergleich zu dem anderen Teilbereich der Leuchtfläche im eingeschalteten Betriebszustand mit im Wesentlichen gleicher Leuchtstärke leuchtet.
Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den anderen Teilbereich eine Laserlichtbearbeitung ausgeführt wird mit im Vergleich zur Laserlichtbearbeitung des Teilbereiches geänderten Bearbeitungsparametern.
Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserlichtbearbeitung bei einer Energiedichte von höchstens 1 J/cm² ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserlichtbearbeitung im Wellenlängenbereich von 500 nm bis 550 nm bei einer Energiedichte von etwa 0,02 bis etwa 0,2 J/cm² ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserlichtbearbeitung im Wellenlängenbereich von 1000 nm bis 1100 nm bei einer Energiedichte von etwa 0,04 bis etwa 0,4 J/cm² ausgeführt wird.
Organisches lichtemittierendes Bauelement mit einer mittels Laserlichtbearbeitung strukturierten Leuchtfläche und einer Bauelementverkapselung, hergestellt mit einem Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem im eingeschalteten Betriebszustand ein Teilbereich der Leuchtfläche im Vergleich zu einem anderen, mit dem Teilbereich nicht überlappenden Teilbereich der Leuchtfläche mit abweichender Leuchtstärke leuchtet oder gar kein Licht abgibt und bei dem im ausgeschalteten Betriebszustand des Bauelementes der Teilbereich und der andere Teilbereich bei Betrachtung der Leuchtfläche von außen nicht unterscheidbar sind.