DE102016101636A1

DE102016101636A1 - Verfahren zum Einstellen der Emission einer OLED

Info

Publication number: DE102016101636A1
Application number: DE102016101636.5A
Authority: DE
Inventors: Stefan Saager; Elisabeth Bodenstein; Christoph Metzner; Matthias Schober; Uwe Vogel
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2016-01-29
Filing date: 2016-01-29
Publication date: 2017-08-03
Also published as: CN108475738A; KR20180104672A; KR102520785B1; WO2017129681A1; EP3408879A1; CN108475738B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen der Emission einer OLED (1), umfassend ein Substrat (2), auf welchem mindestens folgende Schichten abgeschieden werden: eine erste Elektrodenschicht (3), mindestens eine organische Schicht (4) und eine zweite Elektrodenschicht (5), wobei nach dem Abscheiden der mindestens einen organischen Schicht (4), die OLED (1) zumindest in einem Flächenbereich mit beschleunigten Elektronen eines Elektronenstrahls (7) beaufschlagt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, mit dem die Emission einer Organischen Leuchtdiode (OLED) nach dem Abscheiden einer funktionellen organischen Schicht der OLED und sogar erst nach dem Verkapseln der OLED eingestellt werden kann.
In „Micro- and Nanopatterning Techniques for Organic Electronic and Optoelectronic Systems", Etienne Menard, Matthew A. Meitl, Yugang Sun, Jang-Ung Park, Daniel Jay-Lee Shir, Yun-Suk Nam, Chem. Rev. 2007, Vol. 107, p. 1117–1160, ist nahezu die gesamte Vielfalt bekannter Verfahren beschrieben, mittels denen die Leuchtfläche einer OLED strukturiert bzw. die Leuchtfläche einer OLED entsprechend einer vorgegebenen geometrischen Figur hergestellt werden kann. So ist es beispielsweise bekannt, die elektromagnetische Strahlung emittierende, organische Schicht durch Vakuumverdampfung strukturiert mittels einer Schattenmaske in einer geforderten geometrischen Figur abzuscheiden. Alternativ ist es auch möglich, die organische Schicht mittels verschiedener Drucktechniken in einer gewünschten Form abzuscheiden. Bei allen bekannten Verfahren zum Herstellen von OLEDs wirkt sich nachteilig aus, dass nach dem Abscheiden der organischen Schicht, spätestens jedoch nach dem Verkapseln der OLED keine Veränderungen bezüglich der Emission der OLED mehr vorgenommen werden können. Nachträgliche optische Dämpfungen von außen ermöglichen zwar die Abschattung, allerdings kommt es so auch in abgeschatteten Bereichen zum Leistungsumsatz und eine Transparenz wird unmöglich.
Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen einer OLED zu schaffen, mittels dessen die Nachteile aus dem Stand der Technik überwunden werden können. Insbesondere soll es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch möglich sein, die Emission der OLED nach dem Verkapseln der OLED einzustellen.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch Gegenstände mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Eine OLED umfasst üblicherweise ein Substrat, auf welchem mindestens folgende Schichten übereinander abgeschieden werden: eine erste Elektrodenschicht; mindestens eine, elektromagnetische Strahlung emittierende, organische Schicht, gefolgt von einer zweiten Elektrodenschicht, wobei die organische Schicht aus einer Anzahl von Teilschichten verschiedener organischer Schichtmaterialien besteht. Weiterhin weisen OLEDs auch noch eine oder mehrere Verkapselungsschichten auf, die oberhalb der zweiten Elektrodenschicht abgeschieden werden. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Emission einer OLED eingestellt wird, indem nach dem vollflächigen Abscheiden der mindestens einen organischen Schicht, die OLED zumindest in einem Flächenbereich mit beschleunigten niederenergetischen Elektronen eines Elektronenstrahls beaufschlagt wird. Dabei soll die organische Schicht der OLED nicht höher als 150 °C erwärmt werden, weil die OLED ansonsten zerstört werden kann.
Das Einstellen der Emission der OLED mittels des Elektronenstrahls kann unmittelbar nach dem Abscheiden der mindestens einen organischen Schicht, nach dem Abscheiden der zweiten Elektrodenschicht oder erst nach dem Abscheiden einer oder mehrerer Verkapselungsschichten erfolgen.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird die Emission einer OLED mittels des Elektronenstrahls dahingehend eingestellt, dass die Intensität der OLED in dem Flächenbereich verändert wird, in welchem die organische Schicht mit beschleunigten Elektronen des Elektronenstrahls beaufschlagt wird.
Um ein Vollfarben-OLED-Display herzustellen, ist es nötig drei verschiedenfarbige Pixel (rot, grün, blau – RGB) zu erzeugen. Die wesentliche Herausforderung ist dabei, die elektromagnetische Strahlung emittierende organische Schicht zu strukturieren. Es ist möglich mehrere organische Schichten, welche elektromagnetische Strahlung unterschiedlicher Wellenlänge emittieren, übereinander abzuscheiden. Es ist bekannt, dass die Eindringtiefe eines Elektronenstrahls in ein Material, bzw. die Eindringtiefe eines Elektronenstrahls in einen Stapel übereinander abgeschiedener Schichten, einstellbar ist. Bei einer zuvor beschriebenen, mehrschichtig ausgebildeten OLED kann deren Emission mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens auch dahingehend eingestellt werden, dass der Wellenlängenbereich der von der OLED emittierten elektromagnetischen Strahlung und somit die von der OLED abgestrahlte Farbe in dem Flächenbereich verändert wird, in welchem beschleunigte Elektronen eines Elektronenstrahls die OLED beaufschlagen. Hierbei wird die Eindringtiefe des Elektronenstrahls in den Schichtstapel der OLED so tief eingestellt, dass eine oder mehrere übereinander angeordnete organische Schichten, welche elektromagnetische Strahlung emittieren, mit beschleunigten Elektronen des Elektronenstrahls beaufschlagt werden. Hierbei wird die Strahlungsintensität der organischen Schichten, welche mittels beschleunigter Elektronen des Elektronenstrahls in dem Flächenbereich beaufschlagt werden, verändert, wodurch in dem Flächenbereich die von der OLED abgestrahlte Farbe beeinflusst wird.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In 1 ist der Schichtstapel einer bekannten monochromatischen OLED 1 schematisch und vereinfacht im Querschnitt dargestellt. Auf einem Glassubstrat 2 ist zunächst eine im Ausführungsbeispiel als Anode fungierende erste Elektrodenschicht 3 abgeschieden. Auf der Elektrodenschicht 3 folgt eine organische Schicht 4, welche elektromagnetische Strahlung emittiert. Es ist bekannt, dass die organische Schicht einer OLED aus einer Vielzahl von Teilschichten verschiedener organischer Materialien besteht. Lediglich beispielhaft seien nachfolgend einige dieser Teilschichten mit ihren englischsprachigen Fachbegriffen und zugehörigen Kürzeln in Klammern, ohne Anspruch auf Vollständigkeit, aufgezählt: Hole Injection Layer (HIL), Hole Transport Layer (HTL), Electron Blocking Layer (EBL), Emission Layer (EML), Hole Blocking Layer (HBL), Electron Transport Layer (ETL). In 1 wurde auf die Darstellung der Einzelschichten verzichtet, weil diese für die Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens lediglich eine nebensächliche Bedeutung aufweisen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist bei allen bekannten OLEDs anwendbar.
Nach der organischen Schicht 4 ist eine im Ausführungsbeispiel als Kathode fungierende zweite Elektrodenschicht 5 und abschließend eine Verkapselungsschicht 6 abgeschieden. Es ist ebenfalls bekannt, dass die Verkapselungsschicht einer OLED aus einer Vielzahl von Teilschichten unterschiedlicher Materialien bestehen kann. Aus Vereinfachungsgründen wurde im Ausführungsbeispiel auch auf die Darstellung der einzelnen Teilschichten einer solchen Verkapselungsschicht verzichtet.
Der in 1 vereinfacht dargestellte Schichtstapel beschreibt eine funktionstüchtige OLED, welche elektromagnetische Strahlung eines Wellenlängenbereichs emittiert. Die Materialien der einzelnen Schichten wurden im Ausführungsbeispiel dahingehend ausgewählt, dass die OLED 1 vollflächig einen roten Farbton abstrahlt.
In einem Oberflächenbereich der OLED 1, in welchem der rote Farbton abgestrahlt wird, soll die Intensität der roten Strahlung abgesenkt werden.
Erfindungsgemäß erfolgt dies mittels eines Elektronenstrahls 7, der von einem Elektronenstrahlgenerator 8 erzeugt wird. Im Ausführungsbeispiel ist der Elektronenstrahlgenerator 8 derart ausgebildet, dass dieser einen fokussierten, punktförmigen Elektronenstrahl 7 erzeugt, mit welchem der Flächenbereich der OLED 1 überstrichen wird, in welchem die Intensität des roten Farbtons abgesenkt werden soll. Alternativ kann der Querschnitt eines für das erfindungsgemäße Verfahren verwendeten Elektronenstrahls eine beliebige andere geometrische Figur aufweisen. Der auf die Oberfläche einer OLED auftreffende Querschnitt des Elektronenstrahls darf lediglich nicht größer sein als der Flächenbereich, in welchem die Emission einer OLED eingestellt werden soll.
Der Grad der Absenkung der Intensität der OLED 1, im mit dem Elektronenstrahl 7 überstrichenen Flächenbereich, hängt von der Leistung des Elektronenstrahls 7 und von der Zeitdauer ab, mit welcher der Flächenbereich mit dem Elektronenstrahl 7 überstrichen wird. Je höher die Leistung des Elektronenstrahls und/oder je länger der Flächenbereich mit dem Elektronenstrahl 7 überstrichen wird, umso dunkler wird der Flächenbereich. Der Grad der Abdunklung eines Flächenbereichs einer OLED kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren daher stufenlos eingestellt werden. Da auch die bei einer OLED verwendeten Schichtmaterialien, welche von OLED zu OLED unterschiedlich sein können, einen Einfluss auf die Endringtiefe eines Elektronenstrahls ausüben, kann bei einer konkreten Aufgabenstellung in Laborversuchen ermittelt werden, welche elektrische Leistung eines verwendeten Elektronenstrahls und welche Verweilzeit des Elektronenstrahls im Flächenbereich erforderlich sind, um eine gewünschte Emission im Flächenbereich zu erzielen.
Die in einer OLED verwendeten organischen Materialien können bereits bei Temperaturen um 100 °C verdampfen. Bei erfindungsgemäßen Verfahren gelangen daher Elektronenstrahlgeneratoren zur Anwendung, die einen Elektronenstrahl mit geringer elektrischer Leistung und niederenergetische Elektronen erzeugen, so dass beim Beaufschlagen der OLED mit beschleunigten Elektronen die organischen Materialien der OLED nicht verdampft werden. Für das erfindungsgemäße Verfahren sind deshalb Elektronenstrahlgeneratoren mit einem Leistungsspektrum geeignet, wie sie beispielsweise in Raster-Elektronen-Mikroskopen verwendet werden. Im Ausführungsbeispiel wurde ein Elektronenstrahlgenerator 8 mit einer Beschleunigungsspannung von 20 kV, einem Strahlstrom von 50 nA und einer Ablenkgeschwindigkeit des Elektronenstrahls von 30 m/s verwendet. Bei den im Ausführungsbeispiel verwendeten elektrischen Parametern des Elektronenstrahlgenerators 8 konnte infolge des Beaufschlagens der OLED 1 mit beschleunigten Elektronen keine Erwärmung der OLED 1 festgestellt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, die Schichten einer OLED zunächst einmal großflächig, ohne Maskierung entsprechend einer gewünschten geometrischen Figur der Leuchtfläche abzuscheiden und auf diese Weise eine Basis-OLED herzustellen. Ausgehend von dieser Basis-OLED können die geometrische Figur der Leuchtfläche einer OLED, Dunkelgrade bestimmter Flächenbereiche und somit das Erzeugen von Mustern, Grafiken und Bildern auf der Leuchtfläche einer OLED mit dem erfindungsgemäßen Verfahren entsprechend individueller Konfigurationen nach dem Abscheiden der organischen Schicht oder sogar erst nach dem Verkapseln einer OLED realisiert werden. Vorteilhaft hat sich beim erfindungsgemäßen Verfahren auch erwiesen, dass das erfindungsgemäße Beaufschlagen einer OLED mit beschleunigten Elektronen mit einer Erhöhung des elektrischen Widerstandes der OLED einhergeht, wodurch deren Stromverbrauch gesenkt wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

„Micro- and Nanopatterning Techniques for Organic Electronic and Optoelectronic Systems”, Etienne Menard, Matthew A. Meitl, Yugang Sun, Jang-Ung Park, Daniel Jay-Lee Shir, Yun-Suk Nam, Chem. Rev. 2007, Vol. 107, p. 1117–1160 [0002]

Claims

Verfahren zum Einstellen der Emission einer OLED (1), umfassend ein Substrat (2), auf welchem mindestens folgende Schichten abgeschieden werden: eine erste Elektrodenschicht (3), mindestens eine organische Schicht (4) und eine zweite Elektrodenschicht (5), dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Abscheiden der mindestens einen organischen Schicht (4), die OLED (1) zumindest in einem Flächenbereich mit beschleunigten Elektronen eines Elektronenstrahls (7) beaufschlagt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Emission der OLED (1) in dem zumindest einem Flächenbereich hinsichtlich der Strahlungsintensität eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Emission der OLED in dem zumindest einem Flächenbereich hinsichtlich des Wellenlängenbereichs eingestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Emission der OLED nach dem Abscheiden der zweiten Elektrodenschicht (5) mittels des Elektronenstrahls (7) eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Emission der OLED nach dem Abscheiden mindestens einer Verkapselungsschicht (6) über der zweiten Elektrodenschicht (5) mittels des Elektronenstrahls (7) eingestellt wird.