DE102013109140B4

DE102013109140B4 - Verfahren zum Herstellen von organischen Leuchtdioden und organische Leuchtdiode

Info

Publication number: DE102013109140B4
Application number: DE102013109140.7A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Claus Krummacher; Michael Popp; Philipp Schwamb; Stefan SEIDEL; Thorsten Vehoff
Original assignee: Osram Oled GmbH
Current assignee: Pictiva Displays International Ltd
Priority date: 2013-08-23
Filing date: 2013-08-23
Publication date: 2017-04-27
Anticipated expiration: 2033-08-24
Also published as: WO2015024937A1; DE102013109140A1

Abstract

Verfahren zum Herstellen von organischen Leuchtdioden (1) mit den Schritten: – Bereitstellen eines Trägersubstrats (2) mit einer Substratoberseite (20), und – Aufbringen einer organischen Schichtenfolge (3) mit mindestens einer aktiven Schicht zur Erzeugung von sichtbarem Licht direkt auf die Substratoberseite (20), wobei – die organische Schichtenfolge (3) und die Substratoberseite (20) mindestens stellenweise entlang zweier Raumrichtungen gekrümmt sind, und – bei dem Materialien (30) für die organische Schichtenfolge (3) mit mehreren Düsen (5) aufgebracht werden und beim Aufbringen die Düsen (5) wenigstens zweidimensional relativ zur Substratoberseite (20) bewegt werden, – die Materialien (30) für die organische Schichtenfolge (3) in gasförmigem Zustand auf die Substratoberseite (20) aufgebracht werden, – der Abstand zwischen den Düsen (5) und der Substratoberseite (20) beim Aufbringen der Materialien zwischen einschließlich 20 mm und 250 mm beträgt, – die Substratoberseite (20) rotationssymmetrisch geformt ist und in einer Schnittebene gesehen, die eine Rotationssymmetrieachse (A) des Trägersubstrats (2) umfasst, mindestens stellenweise gekrümmt geformt ist, und – die Düsen (5) in Richtung entlang der Rotationssymmetrieachse (A) und in einer Schnittebene gesehen, die die Rotationssymmetrieachse (A) des Trägersubstrats (2) umfasst, so angeordnet sind, dass der Verlauf der Düsen (5) die Substratoberseite (20) nachformt oder die Düsen (5) in einer Ebene senkrecht zur Rotationssymmetrieachse (A) angeordnet sind und, in dieser Ebene gesehen, der Verlauf der Düsen (5) die Substratoberseite (20) nachformt.

Description

Es wird ein Verfahren zum Herstellen von organischen Leuchtdioden angegeben. Darüber hinaus wird eine organische Leuchtdiode angegeben.
In der Druckschrift US 2013/0164437 A1 ist ein Verfahren zum Erzeugen von Schichten auf dreidimensionalen Oberflächen beschrieben, wobei eine Düse zum Einsatz kommt.
Aus der Druckschrift US 2005/0008778 A1 ist ein Verfahren zum Beschichten von höchstens in einer Raumrichtung gekrümmten flexiblen Substraten bekannt, bei dem mehrere Düsen verwendet werden.
Die Druckschrift DE 10 2008 048 829 A1 betrifft ein Herstellungsverfahren für dreidimensional gekrümmte OLEDs, bei dem eine Verdampferdüse zum Einsatz kommt, um Innenseiten von Substraten zu beschichten.
Ein Verfahren zum Beschichten gekrümmter, rotierender Substrate mittels Betropfen ist in der Druckschrift DE 10 2004 046 590 A1 offenbart.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren anzugeben, mit dem dreidimensional geformte organische Leuchtdioden herstellbar sind.
Diese Aufgabe wird unter anderem durch ein Verfahren und durch eine organische Leuchtdiode mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Das Verfahren umfasst den Schritt des Bereitstellens eines Trägersubstrats. Das Trägersubstrat weist eine Substratoberseite auf. Die Substratoberseite ist dazu vorgesehen, dass darauf eine organische Schichtenfolge abgeschieden wird. Es ist möglich, dass das Trägersubstrat eine elektrisch leitende Schicht für eine Elektrode an der Substratoberseite umfasst. Insbesondere kann die Substratoberseite durch eine Elektrode des Trägersubstrats gebildet sein. Das Trägersubstrat kann durchlässig für in der organischen Leuchtdiode erzeugte Strahlung sein oder auch reflektierend für sichtbares Licht wirken.
Ferner umfasst das Verfahren den Schritt des Aufbringens der organischen Schichtenfolge auf die Substratoberseite. Erfindungsgemäß wird die organische Schichtenfolge direkt auf die Substratoberseite abgeschieden. Die organische Schichtenfolge umfasst mindestens eine aktive Schicht zur Erzeugung von sichtbarem Licht.
Neben der mindestens einen aktiven Schicht zur Strahlungserzeugung weist die organische Schichtenfolge bevorzugt weitere Schichten wie zum Beispiel Ladungsträgerinjektionsschichten, Ladungsträgertransportschichten, Ladungsträgerbarriereschichten und/oder Ladungsträgererzeugungsschichten auf.
Dabei werden die Materialien für die organische Schichtenfolge mit Hilfe mehrerer Düsen aufgebracht. Das Aufbringen aus den mehreren Düsen heraus kann in flüssiger Phase oder bevorzugt in gasförmigem Zustand erfolgen.
Dabei werden die Düsen beim Aufbringen zweidimensional oder dreidimensional relativ zur Substratoberseite bewegt. Das heißt insbesondere, dass die Düsen nicht nur linear relativ zur Substratoberseite oder zu einer bestimmten Stelle der Substratoberseite verschoben wird. Die Trajektorien der Düsen relativ zur Substratoberseite sind dann nicht durch einen Geradenabschnitt approximierbar. Insbesondere sind die Trajektorien der Düsen relativ zu der Substratoberseite ein Kreis oder eine Überlagerung einer gleichförmigen, linearen Bewegung mit einer Kreisbewegung. Zusätzlich kann eine Bewegung in Richtung senkrecht zu der linearen, gleichmäßigen Bewegung vorliegen, etwa ähnlich einer Wellenbewegung.
Die organische Schichtenfolge wird mit den mehreren Düsen beispielsweise mittels physikalischer Gasphasenabscheidung, kurz PVD, durch Sputtern, durch Verwendung überkritischer Gase als Trägermaterial oder durch Aufbringen in Lösung, etwa mit Hilfe von Druckprozessen oder Aufschleuderprozessen, hergestellt.
Beim Aufbringen mittels eines überkritischen Gases sind die organischen Moleküle für die organische Schichtenfolge unter relativ hohem Druck in einer flüssigen Matrix gelöst. Bei dem hohen Druck ist das Material für die Matrix flüssig. Expandiert diese Flüssigkeit aus einer Düse heraus, so sinkt der Druck und das Material für die Matrix geht in die Gasphase über. Beispielsweise handelt es sich bei dem Material für die Matrix um Stickstoff.
Erfindungsgemäß sind die organische Schichtenfolge und/oder die Substratoberseite stellenweise oder ganzflächig entlang zweier Raumrichtungen gekrümmt. Insbesondere sind die zwei Raumrichtungen, entlang derer die Krümmung vorliegt, orthogonal zueinander orientiert. Mit anderen Worten sind dann die organische Schichtenfolge und die Substratoberseite wenigstens stellenweise nicht als ebene Platte, als Zylindermantel oder als Kegelmantel geformt, sodass zumindest stellenweise kein Querschnitt der organischen Schichtenfolge und/oder der Substratoberseite vorliegt, in dem eine Außenkante der organischen Schichtenfolge und/oder der Substratoberseite als Geradenabschnitt ausgebildet ist. Entsprechend sind die organische Schichtenfolge und/oder die Substratoberseite bevorzugt wenigstens stellenweise als Kugeloberfläche, als Oberfläche eines Rotationsellipsoids oder als Oberfläche eines Rotationsparaboloids annäherbar.
Somit umfasst das Verfahren zur Herstellung von organischen Leuchtdioden mindestens die folgenden Schritte, bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge:

– Bereitstellen eines Trägersubstrats mit einer Substratoberseite, und
– Aufbringen einer organischen Schichtenfolge mit mindestens einer aktiven Schicht zur Erzeugung von sichtbarem Licht direkt auf die Substratoberseite, wobei die organische Schichtenfolge und die Substratoberseite mindestens stellenweise entlang zweier Raumrichtungen gekrümmt sind, und wobei Materialien für die organische Schichtenfolge mit mehreren Düsen aufgebracht werden und beim Aufbringen die Düsen wenigstens zweidimensional relativ zur Substratoberseite bewegt werden, wobei die Materialien für die organische Schichtenfolge in gasförmigem Zustand auf die Substratoberseite aufgebracht werden und der Abstand zwischen den Düsen und der Substratoberseite beim Aufbringen der Materialien zwischen einschließlich 20 mm und 250 mm beträgt, wobei ferner die Substratoberseite rotationssymmetrisch geformt ist und in einer Schnittebene gesehen, die eine Rotationssymmetrieachse des Trägersubstrats umfasst, mindestens stellenweise gekrümmt geformt ist, und wobei außerdem die Düsen in Richtung entlang der Rotationssymmetrieachse und in einer Schnittebene gesehen, die die Rotationssymmetrieachse des Trägersubstrats umfasst, so angeordnet sind, dass der Verlauf der Düsen die Substratoberseite nachformt oder die Düsen in einer Ebene senkrecht zur Rotationssymmetrieachse angeordnet sind und, in dieser Ebene gesehen, der Verlauf der Düsen die Substratoberseite nachformt.

Die Materialien für die organische Schichtenfolge werden mit mehreren Düsen aufgebracht. Beim Aufbringen dieser Materialien werden die Düsen zweidimensional oder dreidimensional relativ zur Substratoberseite bewegt.
Dadurch, dass sich die Düsen wenigstens zweidimensional relativ zur Substratoberseite bewegen, ist ein gleichmäßiges Abscheiden der Materialien für die organische Schichtenfolge auch auf gekrümmten Trägersubstraten möglich. Hierdurch sind dreidimensional geformte organische Leuchtdioden, die nicht lediglich durch ein Biegen geformt sind, ermöglicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform bedeckt die organische Schichtenfolge die Substratoberseite vollständig oder im Wesentlichen vollständig. Im Wesentlichen kann hierbei zumindest zu 90% oder 80% oder 70% oder 60% bedeuten. Alternativ bedeckt die Schichtenfolge die Substratoberseite nur zum Teil, zum Beispiel zu höchstens 95% oder 80% oder 70% oder 50%, wobei ein Mindestbedeckungsgrad dann etwa bei 2% oder 10% oder 20% oder 50% liegt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die organische Schichtenfolge, die auf die Substratoberseite aufgebracht ist, eine einzige, zusammenhängende Schicht. Bevorzugt ist die zusammenhängende Schicht frei von Löchern oder von Lücken innerhalb der Schicht. Das heißt, die organische Schichtenfolge kann lochfrei und lückenlos auf der Substratoberseite aufgebracht sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die organische Schichtenfolge in den Bereichen, in denen sie über der Substratoberseite aufgebracht ist, eine konstante Schichtdicke auf. Konstante Schichtdicke bedeutet insbesondere, dass eine lokal vorliegende Dicke von einer mittleren Dicke der organischen Schichtenfolge um höchstens 2 nm oder 1 nm oder 0,5 nm abweicht. Eine Dicke der organischen Schichtenfolge liegt hierbei insbesondere bei mindestens 100 nm oder 200 nm oder 400 nm und/oder bei höchstens 1200 nm oder 900 nm oder 700 nm.
Erfindungsgemäß sind die Substratoberseite und damit bevorzugt auch das Trägersubstrat rotationssymmetrisch geformt. Es existiert dann insbesondere genau eine Rotationssymmetrieachse. Die Rotationssymmetrie bezieht sich hierbei bevorzugt auf die geometrische Form der Substratoberseite und ferner bevorzugt nicht auf Komponenten der organischen Leuchtdiode, die für die geometrische Formgebung insgesamt nicht ausschlaggebend sind, wie zum Beispiel innenliegende elektrische Anschlusseinrichtungen.
Erfindungsgemäß ist die Substratoberseite, in einer Schnittebene gesehen, die die Rotationssymmetrieachse umfasst, mindestens abschnittsweise oder in Gänze gekrümmt geformt. Das heißt, in dieser Schnittebene gesehen weist die Substratoberseite eine gekrümmte oder gewellte Linienführung auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die organische Schichtenfolge und/oder die Substratoberseite und/oder das Trägersubstrat entlang einer Längsachse, insbesondere entlang der Rotationssymmetrieachse, eine Länge oder mittlere Länge von mindestens 20 mm oder 40 mm oder 80 mm und/oder von höchstens 1600 mm oder 1200 mm oder 750 mm auf. Alternativ oder zusätzlich liegt ein mittlerer Durchmesser der Substratoberseite und/oder der organischen Schichtenfolge und/oder des Trägersubstrats bei mindestens 10 mm oder 20 mm oder 40 mm und/oder bei höchstens 800 mm oder 600 mm oder 250 mm. Mit anderen Worten weist die organische Leuchtdiode dann vergleichsweise große geometrische Abmessungen auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die organische Leuchtdiode eine einzige, elektrisch ansteuerbare Einheit. Die organische Leuchtdiode ist dann nicht pixeliert oder in separat ansteuerbare elektrische Einheiten unterteilt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform bildet die organische Schichtenfolge in mindestens einer Schnittebene senkrecht zur Rotationssymmetrieachse eine geschlossene Linie, etwa einen Kreis, aus. Bevorzugt gilt dies entlang im Wesentlichen der gesamten organischen Schichtenfolge, beispielsweise entlang von mindestens 90% der Ausdehnung der organischen Schichtenfolge etwa längs der Rotationssymmetrieachse.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform rotiert das Trägersubstrat beim Aufbringen der organischen Schichtenfolge. Bevorzugt wird das Trägersubstrat beim Aufbringen, zusätzlich zur Rotationsbewegung, verschoben. Die mindestens eine Düse zum Aufbringen der Materialien für die organische Schichtenfolge kann sich hierbei ebenfalls bewegen oder kann alternativ auch stillstehen.
Erfindungsgemäß werden Materialien für die organische Schichtenfolge oder wird jeweils ein Material für die organische Schichtenfolge aus Düsen heraus bereitgestellt und auf die Substratoberseite aufgebracht. Bei den Düsen handelt es sich dann bevorzugt um so genannte Linearquellen, die eine beispielsweise um mindestens einen Faktor 10 oder 20 oder 50 größere Länge als Breite einer Düsenöffnung aufweisen. Die Grundform einer Düse, im Querschnitt gesehen, ist bevorzugt gleich einer Grundform des Trägersubstrats und der Substratoberseite. Beispielsweise ist die Düsenöffnung als Kreisbogen geformt.
Es werden also die Materialien für die organische Schichtenfolge aus mehreren Düsen heraus bereitgestellt. Bevorzugt sind die Düsen derart angeordnet, dass ein Verlauf der Düsen die Substratoberseite nachformt. Insbesondere können die Düsen jeweils einen gleichen Abstand zur Substratoberseite aufweisen. Insbesondere gilt dies in einer Schnittebene gesehen, die die Rotationssymmetrieachse der Substratoberseite umfasst. Die Düsen können dabei in einer oder mehreren Reihen angeordnet sein, wobei sich im Falle mehrerer Reihen die Reihen in verschiedenen Schnittebenen, die je die Rotationssymmetrieachse umfassen, befinden können, sodass die Düsen in verschiedenen Reihen jeweils senkrecht zur Substratoberseite stehen können. Es ist möglich, dass der Verlauf der Düsen während des Aufbringens nachgeregelt und verändert wird.
Erfindungsgemäß weisen die Düsen beim Aufbringen der Materialien für die organische Schichtenfolge einen Abstand zur Substratoberseite von mindestens 20 mm oder 40 mm oder 70 mm und/oder von höchstens 250 mm oder 150 mm auf. Bevorzugt bleibt der Abstand während des gesamten Aufbringens der Materialien konstant. Die mindestens eine Düse kann somit der Substratoberseite nachgeführt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Düsen derart angeordnet, dass ein Verlauf der Düsen die Substratoberseite in einer Ebene senkrecht zur Rotationssymmetrieachse nachformt. Hierbei erfolgt bevorzugt eine Relativbewegung der Düsen zu dem Trägersubstrat längs der Rotationssymmetrieachse.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden die Materialien für die organische Schichtenfolge aus den mehreren Düsen heraus auf die Substratoberseite aufgebracht, wobei sich die Düsen bewegen. Die Substratoberseite und das Trägersubstrat stehen dabei bevorzugt still und werden nicht bewegt. Das Aufbringen der Materialien für die organische Schichtenfolge erfolgt also dadurch, dass die Düsen über die Substratoberseite fahren und die Substratoberseite abrastern. Bevorzugt weisen während des Aufbringens die Düsen einen konstanten Abstand zur Substratoberseite auf, beispielsweise mit einer Toleranz von höchstens 10%.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Substratoberseite nicht rotationssymmetrisch geformt. Die Substratoberseite und die organische Schichtenfolge weisen dann keine Rotationssymmetrieachse auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform, bei der die Substratoberseite nicht rotationssymmetrisch geformt ist, ist das Trägersubstrat oder sind mehrere Trägersubstrate beim Aufbringen der organischen Schichtenfolge in einem oder an einem Aufnahmekörper angebracht. Bevorzugt ist der Aufnahmekörper rotationssymmetrisch geformt und weist eine Rotationssymmetrieachse auf. Es ist möglich, dass die Substratoberseite, auf der die organische Schichtenfolge abgeschieden wird, einen Teil einer Außenfläche des Aufnahmekörpers darstellt und/oder eine Ausnehmung in dem Aufnahmekörper abdeckt. Durch die Verwendung eines solchen Aufnahmekörpers sind mehrere organische Leuchtdioden gleichzeitig herstellbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Substratoberseite frei von Hinterschneidungen. Hinterschneidung bedeutet beispielsweise, dass im Bereich der Hinterschneidung ein Lot zur Substratoberseite, ausgehend von der Substratoberseite, eine andere Stelle der Substratoberseite und/oder des Trägersubstrats schneidet. Ist die Substratoberseite hinterschneidungsfrei, ist das Aufbringen der organischen Schichtenfolge vereinfacht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen das Trägersubstrat und/oder die Substratoberseite Endkappen auf. Die Endkappen können einstückig mit dem Trägersubstrat ausgebildet sein oder auch an dem Trägersubstrat angebracht sein, etwa durch Kleben oder Schrauben.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Endkappen oder Endstücke des Trägersubstrats beim Aufbringen der organischen Schichtenfolge von einem oder mehreren Maskenringen verdeckt oder bedeckt. Durch die Maskenringe wird im Bereich der Endkappen kein Material für die organische Schichtenfolge auf der Substratoberseite abgeschieden. Die Maskenringe sind bevorzugt rotationssymmetrisch geformt und können die Form eines Zylindermantels oder eines Kegelmantels aufweisen. Die Endkappen befinden sich jeweils an einem Ende des Trägersubstrats, insbesondere entlang der Rotationssymmetrieachse.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden die Endkappen nach dem Aufbringen der organischen Schichtenfolge vollständig oder teilweise von dem Teil des Trägersubstrats, auf dem die organische Schichtenfolge aufgebracht ist, abgetrennt. Das Abtrennen erfolgt beispielsweise durch ein Schneiden oder Brechen.
Werden mehrere Maskenringe verwendet, so sind beispielsweise eine weitere Elektrode und/oder eine Verkapselungsschicht über der organischen Schichtenfolge kurzschlussfrei aufbringbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird nach dem Aufbringen der organischen Schichtenfolge zu deren Schutz mindestens ein Schutzkörper an der Substratoberseite angebracht. Bevorzugt wird der Schutzkörper um die Substratoberseite und um die organische Schichtenfolge herum angebracht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Schutzkörper aus zwei oder mehr als zwei Schalen zusammengesetzt.
Hierdurch ist der Schutzkörper aufbringbar, ohne dass die organische Schichtenfolge vom Schutzkörper beeinflusst wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Schutzkörper nur mittelbar über der organischen Schichtenfolge angebracht. Eine mechanische Ankopplung an die organische Schichtenfolge ist dann insbesondere lediglich durch solche Bereiche der Substratoberseite gegeben, die nicht von der organischen Schichtenfolge bedeckt sind. Der Abstand zwischen dem Schutzkörper und der organischen Schichtenfolge liegt beispielsweise bei mindestens 0,5 mm oder 2 mm. Insbesondere ist der Schutzkörper auch von einer zweiten Elektrode der organischen Leuchtdiode, die nicht vom Trägersubstrat umfasst ist, beabstandet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird nach dem Aufbringen der organischen Schichtenfolge und zu deren Schutz zumindest eine Schutzschicht aufgebracht. Die eine oder die mehreren Schutzschichten werden bevorzugt formschlüssig und/oder stoffschlüssig über der organischen Schichtenfolge angebracht. Beispielweise liegt zwischen der Schutzschicht und der organischen Schichtenfolge lediglich eine Elektrode zum Bestromen der organischen Schichtenfolge. Die Schutzschicht ist beispielsweise durch ein Abscheideverfahren wie chemische Gasphasenabscheidung, CVD, Atomlagenabscheidung, ALD, oder Moleküllagenabscheidung, MLD, hergestellt und umfasst zum Beispiel ein Metalloxid wie Aluminiumoxid, Zirkonoxid oder Titanoxid oder Mischungen hieraus.
Darüber hinaus wird eine organische Leuchtdiode angegeben. Die organische Leuchtdiode ist mit einem Verfahren hergestellt, wie in Verbindung mit einer oder mehrerer der oben genannten Ausführungsformen angegeben. Merkmale des Verfahrens sind daher auch für die organische Leuchtdiode offenbart und umgekehrt.
Nachfolgend werden ein hier beschriebenes Verfahren und eine hier beschriebene organische Leuchtdiode unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Es zeigen:
1 bis 8 schematische Darstellungen von Verfahren zur Herstellung von organischen Leuchtdioden.
In 1A ist in einer schematischen Seitenansicht und in 1B in einer schematischen Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung einer organischen Leuchtdiode 1 gezeigt. Die Leuchtdiode 1 ist rotationssymmetrisch geformt und weist eine Rotationssymmetrieachse A auf. Eine Längsausdehnung L entlang der Rotationssymmetrieachse A liegt beispielsweise zwischen 30 cm und 50 cm. Der Durchmesser D der Leuchtdiode 1 liegt insbesondere zwischen einschließlich 10 cm und 20 cm.
Die Leuchtdiode 1 umfasst ein Trägersubstrat 2, das eine erste Elektrode 21 beinhaltet. Durch die erste Elektrode 21 ist auch eine Substratoberseite 20 gebildet. Direkt auf die Substratoberseite 20 ist eine organische Schichtenfolge 3 mit mindestens einer aktiven Schicht zur Erzeugung von sichtbarem Licht im Betrieb der Leuchtdiode 1 aufgebracht. An einer dem Trägersubstrat 2 abgewandten Seite der organischen Schichtenfolge 3 befindet sich eine zweite Elektrode 23. Die zweite Elektrode 23 ist von mindestens einer Schutzschicht 8 abgedeckt.
Im Querschnitt gesehen, siehe 1A, sind die Leuchtdiode 1 und insbesondere die organische Schichtenfolge 3 kurvig und gekrümmt geformt. Somit sind die Trägeroberseite 20 und die organische Schichtenfolge 3 jeweils entlang zweier Raumrichtungen gekrümmt.
Die organische Leuchtdiode 1 und damit die Elektroden 21, 23, die Verkapselungsschicht 8 und besonders das Trägersubstrat 2 können strahlungsdurchlässig für sichtbares Licht sein, sodass die Leuchtdiode 1 dann lichtdurchlässig erscheint. Die Leuchtdiode 1 kann klarsichtig oder auch milchig trüb gestaltet sein. Alternativ ist es möglich, dass insbesondere das Trägersubstrat 2 und/oder die erste Elektrode 21 reflektierend für sichtbares Licht wirken. In ausgeschaltetem Zustand kann die Leuchtdiode 1 dann als Spiegel wirken.
Materialien 30 für die organische Schichtenfolge 3 werden mittels beweglicher Düsen 5 aufgebracht. Beim Aufbringen der Materialien 30 bewegt sich das Trägersubstrat 2 bevorzugt nicht, sodass sich einzig die Düsen 5 bewegen. Die Düsen 5 werden insbesondere derart über das Trägersubstrat 2 hinweggeführt, sodass die Düsen 5 jeweils einen gleichbleibenden Abstand zu dem Trägersubstrat 2 und zu der Substratoberseite 20 aufweisen. Beispielsweise werden die Düsen 5 mittels eines Roboterarms über die Substratoberseite 20 hinweggeführt, sodass die organische Schichtenfolge 3 mit einer gleichmäßigen Dicke aufgebracht wird. Die Bewegungsrichtungen der Düsen 5 sind in 1 durch Doppelpfeile symbolisiert.
Anders als dargestellt ist es mit solchen geführten Düsen 5 auch möglich, Trägersubstrate 2 mit einer unregelmäßigen Form und auch mit Hinterschneidungen gleichmäßig zu beschichten.
In 2 ist in einer Seitenansicht dargestellt, dass zum Aufbringen der organischen Schichtenfolge 3 mehrere Trägersubstrate 2, die nicht rotationssymmetrisch geformt zu sein brauchen, in einem Aufnahmekörper 4 angebracht sind. Der Aufnahmekörper 4 ist bevorzugt rotationssymmetrisch um die Rotationssymmetrieachse A geformt. Durch einen solchen Aufnahmekörper 4 ist die Herstellung der Leuchtdioden 1 vereinfachbar.
In 3 ist ein weiteres Herstellungsverfahren anhand einer perspektivischen Darstellung illustriert. Das Trägersubstrat 2 mit der Rotationssymmetrieachse A ist in einer Haltevorrichtung 9 angebracht. Durch die Haltevorrichtung 9 ist das Trägersubstrat 2 rotierend gelagert, angedeutet durch den runden Pfeil. Die Rotationssymmetrieachse A stellt bevorzugt auch eine Rotationsachse dar, jedoch ist dies nicht zwingend der Fall. Weiterhin ist durch die Haltevorrichtung 9 eine Verschiebung des Trägersubstrats 2 entlang der Rotationssymmetrieachse A möglich, veranschaulicht durch den Doppelpfeil.
Die Bewegung entlang der Rotationssymmetrieachse A und die Rotationsbewegung des Trägersubstrats 2 können insbesondere mechanisch gekoppelt sein. Dabei wird bevorzugt eine Rotationsgeschwindigkeit des Trägersubstrats 2 über dessen Durchmesser eingestellt. Ein Vortrieb entlang der Rotationssymmetrieachse A erfolgt zum Beispiel mit einem Magnetsystem. Je nach Drehgeschwindigkeit des Trägersubstrats 2 im Verhältnis zur Geschwindigkeit entlang der Rotationssymmetrieachse A können Depositionsschwankungen über statistische Effekte ausgeglichen werden.
Abweichend von 3 ist das Trägersubstrat 2 gemäß 4 in Richtung senkrecht zur Rotationssymmetrieachse A verschiebbar gelagert, symbolisiert durch einen Doppelpfeil. Ebenfalls ist das Trägersubstrat 2 um die Rotationssymmetrieachse A drehbar durch die Haltevorrichtung 9 gelagert.
In den 5 und 6 ist das Aufbringen eines Materials 30 für die organische Schichtenfolge 3 detaillierter in schematischen Schnittdarstellungen gezeigt.
Gemäß 5A wird das Material 30 nicht erfindungsgemäß durch eine einzige Düse 5, die als Linearquelle gestaltet ist, aufgebracht. Das Trägersubstrat 2 ist hierbei rotierbar um die Rotationssymmetrieachse A gelagert. Abweichend von der Darstellung kann eine Rotation auch um eine andere Achse als die Rotationssymmetrieachse A erfolgen. Während des Aufbringens des Materials 30 wird die Düse 5 bevorzugt auch entlang der Rotationssymmetrieachse A, also senkrecht zur Zeichenebene, bewegt.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß 5B ist die Düse 5, die ebenso als Linearquelle für die Materialien 30 gestaltet ist, parallel zur Rotationssymmetrieachse A angeordnet. Auch gemäß 5A ist die Düse 5, im Querschnitt gesehen, der Substratoberseite 20 nachgeformt und weist die gleiche Grundform auf.
Gemäß den 5A und 5B erfolgt eine Bewegung der Substratoberseite 20 relativ zu der Düse 5 jeweils nicht nur entlang einer Dimension oder Raumrichtung. Gemäß 5A bewegt sich die Substratoberseite 20 relativ zu der Düse 5 mit einer Kreisbewegung, überlagert mit einer linearen Bewegung. Gemäß 5B liegt eine Kreisbewegung jeder Stelle der Substratoberseite 20, relativ zu der Düse 5, vor.
Dargestellt ist in 5 lediglich die Beschichtung mit dem Material 30 für die organische Schichtenfolge 3. Weitere Beschichtungsschritte, insbesondere für die zweite Elektrode 23 und die mindestens eine Verkapselungsschicht 8, vergleiche 1B, sind nicht explizit dargestellt.
Im Unterschied zu 5 ist gemäß 6 die eine Düse erfindungsgemäß jeweils durch mehrere Düsen 5 ersetzt. Eine Anordnung der Düsen 5 folgt der Form der Substratoberseite 20, im Querschnitt gesehen.
Die Düsen 5 können so ausgerichtet sein, dass Hauptabgaberichtungen des Materials 30 der jeweiligen Düsen 5 senkrecht oder näherungsweise senkrecht zu der Substratoberseite 20 orientiert sind, siehe 6A. Alternativ ist es möglich, dass alle Düsen 5 oder zumindest ein Teil der Düsen 5 parallel zueinander ausgerichtet sind, sodass auch die Hauptabgaberichtungen für das Material 30 parallel oder zumindest zum Teil parallel zueinander orientiert sind, wie in 6B gezeigt. Die Düsen 5 können alle den gleichen Abstand zur Substratoberseite 20 oder auch verschiedene Abstände aufweisen. Gemäß 6B sind die Düsen 5 in genau einer Reihe angeordnet. Ebenso können die Düsen in mehreren Reihen, die sich je in einer anderen Schnittebene befinden, angeordnet sein. In diesem Fall können die Schnittdarstellung sowohl in 6A als auch in 6B zutreffen. Entsprechendes kann bezüglich 5 gelten.
Die Anordnung der Düsen 5 oder auch die genaue Gestaltung der einen Düse 5, vergleiche 5, ist beispielsweise durch eine Computersimulation ermittelbar, sodass die gewünschte Dicke oder Dickenverteilung der organischen Schichtenfolge 3 hergestellt wird. Parameter zur Anpassung der Dicke oder Dickenverteilung sind die Geometrie der mindestens einen Düse 5, etwa Breite oder Durchmesser einer Düsenöffnung, oder auch ein Abstand oder eine Abstandsverteilung zwischen Düsenöffnung und Substratoberseite 20. Ebenso ist die Menge des durch die mindestens eine Düse 5 strömenden Materials, in Abhängigkeit von der Zeit, einstellbar.
Die Rotationsgeschwindigkeit der Trägersubstrate 3 liegt in den Ausführungsbeispielen bevorzugt bei mindestens einer Umdrehung pro Minute oder bei mindestens zwei Umdrehungen pro Minute und/oder bei höchstens 100 Umdrehungen pro Minute oder 50 Umdrehungen pro Minute. Die Wachstumsgeschwindigkeit der organischen Schichtenfolge liegt beispielsweise bei mindestens 1 nm/s oder 5 nm/s und/oder bei höchstens 20 nm/s oder 10 nm/s oder 8 nm/s. Die Wachstumsrate kann also vergleichsweise gering eingestellt sein.
Es ist möglich, dass die Rotationsgeschwindigkeit so eingestellt ist, dass sich die mindestens eine Düse nur jeweils genau einmal über einem bestimmten Bereich der Substratoberseite 20 befindet. Gleiches gilt für das Verfahren gemäß 1. Alternativ ist es in allen Ausführungsbeispielen möglich, dass die Düse 5 mehrmals über einer bestimmten Stelle der Substratoberseite platziert wird und mehrmals an derselben Stelle Material für die organische Schichtenfolge 3 oder auch mehrmals für eine einzelne Teilschicht oder für mehrere Teilschichten der organischen Schichtenfolge 3 abgeschieden wird.
In der perspektivischen Darstellung des Verfahrens gemäß 7 werden Endkappen 26 des Trägersubstrats 2 zeitweise von verschieden großen Maskenringen 6 abgedeckt. Hierdurch ist eine einfache Strukturierung der aufzubringenden Schichten wie der organischen Schichtenfolge 3, von Elektrodenschichten oder Schutzschichten erzielbar. Die Endkappen 26 sind durch diejenigen Bereiche des Trägersubstrats 2 gebildet, die sich an einem auch fiktiven Durchstoßpunkt der Rotationssymmetrieachse A mit der Substratoberseite 20 befinden.
Gemäß 7 werden an jeder Seite drei der Maskenringe 6 verwendet. Die Maskenringe 6 können jeweils einzeln oder auch gruppiert an den jeweiligen Endkappen 26 angebracht sein, zum Beispiel in einem Magazin, das um die Rotationssymmetrieachse A herum angeordnet ist. Optional ist es möglich, wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen, dass die Endkappen 26 nach einem Fertigstellen der organischen Schichtenfolge 3 vollständig oder teilweise von restlichen Teilen des Trägersubstrats 2, insbesondere von der organischen Schichtenfolge 3, entfernt werden.
Beim Verfahren gemäß der perspektivischen Darstellung in 8 werden um die Leuchtdiode 1 mit der organischen Schichtenfolge zwei Schalen 7a, 7b für einen Schutzkörper angebracht. Durch die Schalen 7a, 7b ist insbesondere die organische Schichtenfolge 3 vor äußeren Einflüssen wie Luftfeuchtigkeit und auch vor mechanischen Belastungen schätzbar.
Der Schutzkörper, durch die Schalen 7a, 7b gebildet, ist bevorzugt luftdicht und nur mittelbar und nicht formschlüssig an der organischen Schichtenfolge und/oder an einer zweiten Elektrode befestigt. Der Schutzkörper kann klarsichtig oder auch milchig trüb gestaltet sein. Ebenso ist es möglich, dass dem Schutzkörper optisch wirksame Bestandteile wie Lumineszenzkonversionsstoffe oder Filtermittel beigegeben sind oder dass diese auf den Schutzkörper aufgebracht sind.

Claims

Verfahren zum Herstellen von organischen Leuchtdioden (1) mit den Schritten: – Bereitstellen eines Trägersubstrats (2) mit einer Substratoberseite (20), und – Aufbringen einer organischen Schichtenfolge (3) mit mindestens einer aktiven Schicht zur Erzeugung von sichtbarem Licht direkt auf die Substratoberseite (20), wobei – die organische Schichtenfolge (3) und die Substratoberseite (20) mindestens stellenweise entlang zweier Raumrichtungen gekrümmt sind, und – bei dem Materialien (30) für die organische Schichtenfolge (3) mit mehreren Düsen (5) aufgebracht werden und beim Aufbringen die Düsen (5) wenigstens zweidimensional relativ zur Substratoberseite (20) bewegt werden, – die Materialien (30) für die organische Schichtenfolge (3) in gasförmigem Zustand auf die Substratoberseite (20) aufgebracht werden, – der Abstand zwischen den Düsen (5) und der Substratoberseite (20) beim Aufbringen der Materialien zwischen einschließlich 20 mm und 250 mm beträgt, – die Substratoberseite (20) rotationssymmetrisch geformt ist und in einer Schnittebene gesehen, die eine Rotationssymmetrieachse (A) des Trägersubstrats (2) umfasst, mindestens stellenweise gekrümmt geformt ist, und – die Düsen (5) in Richtung entlang der Rotationssymmetrieachse (A) und in einer Schnittebene gesehen, die die Rotationssymmetrieachse (A) des Trägersubstrats (2) umfasst, so angeordnet sind, dass der Verlauf der Düsen (5) die Substratoberseite (20) nachformt oder die Düsen (5) in einer Ebene senkrecht zur Rotationssymmetrieachse (A) angeordnet sind und, in dieser Ebene gesehen, der Verlauf der Düsen (5) die Substratoberseite (20) nachformt.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei – die organische Schichtenfolge (3) die Substratoberseite (20) zu mindestens 90% bedeckt und eine zusammenhängende Schicht ist, – die organische Schichtenfolge (3) mit einer Toleranz von höchstens 2 nm eine konstante Schichtdicke aufweist, – die organische Schichtenfolge (3) eine mittlere Länge (L) entlang der Rotationssymmetrieachse (A) zwischen einschließlich 40 mm und 1200 mm und einen mittleren Durchmesser (D) zwischen einschließlich 20 mm und 600 mm aufweist, und – die organische Schichtenfolge (3) in mindestens einer Schnittebene senkrecht zur Rotationssymmetrieachse (A) eine geschlossene Linie bildet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trägersubstrat (2) beim Aufbringen der organischen Schichtenfolge (3) rotiert und zusätzlich verschoben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem Endkappen (26) des Trägersubstrats (2) beim Aufbringen der organischen Schichtenfolge (3) von mindestens einem Maskenring (6) verdeckt sind, sodass an den Endkappen kein Material für die organische Schichtenfolge (3) abgeschieden wird, wobei sich die Endkappen (26) jeweils an einem Ende des Trägersubstrats (2), entlang der Rotationssymmetrieachse (A), befinden.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Endkappen (26) nach dem Aufbringen der organischen Schichtenfolge (3) vollständig oder teilweise von dem Trägersubstrat (2) abgetrennt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem nach dem Aufbringen der organischen Schichtenfolge (3) und zum Schutz der organischen Schichtenfolge (3) ein Schutzkörper (7) um die Substratoberseite (20) herum angebracht wird, wobei der Schutzkörper (7) aus mindestens zwei Schalen (70) zusammengesetzt wird und nur mittelbar über der organischen Schichtenfolge (3) angebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem nach dem Aufbringen der organischen Schichtenfolge (3) und zum Schutz der organischen Schichtenfolge (3) zumindest eine Schutzschicht (8) aufgebracht wird, wobei die Schutzschicht (8) stoffschlüssig über der organischen Schichtenfolge (3) angebracht wird.
Organische Leuchtdiode (1), die mit einem Verfahren nach Anspruch 2 hergestellt ist.