DE102016101710A1

DE102016101710A1 - OLED und Verfahren zur Herstellung einer OLED

Info

Publication number: DE102016101710A1
Application number: DE102016101710.8A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Wittmann; Arne Fleissner; Erwin Lang
Original assignee: Osram Oled GmbH
Current assignee: Pictiva Displays International Ltd
Priority date: 2016-02-01
Filing date: 2016-02-01
Publication date: 2017-08-03
Also published as: US20170244053A1; US9911934B2

Abstract

Es wird eine OLED mit einem Substrat (1) und einem organischen Schichtenstapel (6) mit mindestens einer aktiven lichterzeugenden Schicht, die dazu geeignet ist, elektromagnetische Strahlung zu erzeugen angegeben. Der organische Schichtenstapel (6) ist zwischen einer ersten Elektrode (5) und einer zweiten Elektrode (7) angeordnet ist. Weiterhin umfasst die OLED eine Pufferschicht (3), die zwischen dem Substrat (1) und der ersten Elektrode (5) angeordnet ist, wobei die Pufferschicht (3) aus einem organischen Material gebildet ist. Zudem wird ein Verfahren zur Herstellung einer OLED angegeben.

Description

Es werden eine organische lichtemittierende Diode (OLED) und ein Verfahren zur Herstellung einer OLED angegeben.
Eine OLED ist beispielsweise in der Druckschrift WO 2013/072250 A1 offenbart.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine OLED mit einer verbesserten Leuchtfläche anzugeben. Weiterhin soll ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen OLED angegeben werden.
Diese Aufgaben werden durch eine OLED mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Schritten des Patentanspruchs 15 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der OLED und des Verfahrens sind jeweils in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Eine OLED umfasst ein Substrat und einen organischen Schichtenstapel mit mindesten einer lichtemittierenden Schicht, die dazu geeignet ist, elektromagnetische Strahlung zu erzeugen. Der organische Schichtenstapel ist hierbei zwischen einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode angeordnet.
Der organische Schichtenstapel kann organische Halbleitermaterialien aufweisen oder aus organischen Halbleitermaterialien gebildet sein. Organische Halbleiter sind Halbleiter, die auf organischen Materialien basieren und halbleitende Eigenschaften aufweisen.
Als Materialien für die zumindest eine organische lichtemittierende Schicht eignen sich Materialien, die eine Strahlungsemission aufgrund von Fluoreszenz oder Phosphoreszenz aufweisen, wie beispielsweise 2- oder 2,5-substituiertes Poly-p-phenylenvinylen, sowie Metallkomplexe, beispielsweise Iridium-Komplexe wie blau phosphoreszierendes FIrPic (Bis(3,5-difluoro-2-(2-pyridyl)phenyl-(2-carboxypyridyl)-iridium III), grün phosphoreszierendes Ir(ppy)3 (Tris(2-phenylpyridin)iridium III), rot phosphoreszierendes Ru (dtb-bpy)3*2(PF6) (Tris[4,4’-di-tert-butyl-(2,2’)- bipyridin]ruthenium(III)komplex) sowie blau fluoreszierendes DPAVBi (4,4-Bis[4-(di-p-tolylamino)styryl]biphenyl), grün fluoreszierendes TTPA (9,10-Bis[N,N-di-(p-tolyl)-amino]anthracen) und rot fluoreszierendes DCM2 (4-Dicyanomethylen)-2-methyl-6-julolidyl-9-enyl-4H-pyran).
Der organische Schichtenstapel kann neben einer oder mehreren lichtemittierenden organische Schichten, auch weitere organische Schichten, wie beispielsweise Lochtransportschichten und Elektronentransportschichten, aufweisen.
So kann es vorteilhaft sein, wenn der organische Schichtenstapel eine oder mehrere organische Schichten aufweist, die als Lochtransportschichten ausgeführt sind, um eine effektive Löcherinjektion in die zumindest eine lichtemittierende Schicht zu ermöglichen. Als Materialien für eine Lochtransportschicht können sich beispielsweise tertiäre Amine oder Carbazolderivate als vorteilhaft erweisen.
Weiterhin können sich beispielsweise folgende Materialien für die Lochtransportschichten eignen:
N,N’-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N’-bis(phenyl)-benzidin (NPB),
N,N’-Bis(naphthalen-2-yl)-N,N’-bis(phenyl)-benzidin (β-NPB),
N,N’-Bis(3-methylphenyl)-N,N’-bis(phenyl)-benzidin (TPD),
N,N’-Bis(3-methylphenyl)-N,N’-bis(phenyl)-9,9-spirobifluoren (Spiro-TPD),
N,N’-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N’-bis(phenyl)-9,9-spirobifluoren (Spiro-NPB),
N,N’-Bis(3-methylphenyl)-N,N’-bis(phenyl)-9,9-dimethyl-fluoren (DMFL-TPD),
N,N’-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N’-bis(phenyl)-9,9-dimethyl-fluoren (DMFL-NPB),
N,N’-Bis-(3-methyIphenyl)-N,N’-bis(phenyl)-9,9-diphenyl-fluoren (DPFL-TPD),
N,N’-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N’-bis(phenyl)-9,9-diphenyl-fluoren (DPFL-NPB),
2,2’,7,7’-Tetrakis(N,N-diphenylamino)-9,9’-spirobifluoren (Spiro-TAD),
9,9-Bis[4-(N,N-bis-biphenyl-4-yl-amino)phenyl]-9H-fluoren (BPAPF),
9,9-Bis [4-(N,N-bis-naphthalen-2-yl-amino)phenyl]-9H-fluoren (NPAPF),
9,9-Bis[4-(N,N’-bis-naphthalen-2-yl-N,N’-bis-phenyl-amino)-phenyl]-9H-fluoren (NPBAPF),
2,2’,7,7’-Tetrakis [N-naphthalenyl(phenyl)-amino]-9,9-spirobifluoren (Spiro-2NPB),
N,N’-Bis(phenanthren-9-yl)-N,N’-bis(phenyl)-benzidin (PAPB),
2,7-Bis[N,N-bis(9,9-spiro-bifluorene-2-yl)-amino]-9,9-spirobifluoren (Spiro-S),
2,2’-Bis[N,N-bis(biphenyl-4-vl)amino]-9,9-spirobifluoren (2,2’-Spiro-DBP),
2,2’-Bis(N,N-di-phenyl-amino)-9,9-spirobifluoren (Spiro-BPA).
Die Lochtransportschichten können einen Dotierstoff aufweisen. Als Dotierstoff kann dabei beispielsweise ein Metalloxid, eine metallorganische Verbindung, ein organisches Material oder eine Mischung daraus verwendet werden, beispielsweise WO₃, MoO₃, V₂O₅, Re₂O₇ und Re₂O₅, Di-rhodium-tetra-trifluoroacetat (Rh₂(TFA)₄) oder die isoelektronische Rutheniumverbindung Ru₂(TFA)₂(CO)₂ oder ein organisches Material, das aromatische funktionelle Gruppen aufweist oder ein aromatisches organisches Materialien ist, beispielsweise aromatische Materialien mit einer ausgeprägten Anzahl von Fluor- und/oder Cyanid(CN)-Substituenten.
Weiterhin kann der organische Schichtenstapel eine oder mehrere funktionelle Schichten aufweisen, die als Elektronentransportschichten ausgebildet sind. Darüber hinaus kann der Schichtenstapel auch Elektronen- und/oder Löcherblockierschichten aufweisen.
Beispielsweise kann die Elektronen leitende Schicht eine Elektronentransportschicht aufweisen, die beispielsweise 2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthrolin (BCP) oder 4,7-Diphenyl-1,10-phenanthrolin (BPhen) aufweist. Dieses Material kann bevorzugt einen Dotierstoff aufweisen, der ausgewählt ist aus Li, Cs₂CO₃, Cs₃Po₄ oder einer molekularen Dotierung.
Die erste Elektrode und/oder die zweite Elektrode können beispielsweise ein transparentes leitendes Oxid enthalten oder aus einem transparenten leitenden Oxid bestehen.
Transparente leitende Oxide (TCO für „transparent conductive oxide“) sind in der Regel Metalloxide, wie beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid oder Indiumzinnoxid (ITO). Neben binären Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise ZnO, SnO₂ oder In₂O₃ gehören auch ternäre Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise Zn₂SnO₄, ZnSnO₃, MgIn₂O₄, GaInO₃, Zn₂In₂O₅ oder In₄Sn₃O₁₂ oder Mischungen unterschiedlicher transparenter leitender Oxide zu der Gruppe der TCOs. Weiterhin entsprechend die TCOs nicht zwingend einer stöchiometrische Zusammensetzung und können weiterhin auch p- sowie n-dotiert sein.
Weiterhin ist es auch möglich, dass die erste und/oder die zweite Elektrode ein Metall umfassen oder aus einem Metall gebildet sind. Als Metall für eine der Elektroden ist beispielsweise eines der folgenden Materialien geeignet: Aluminium, Barium, Indium, Silber, Gold, Magnesium, Calcium, Lithium.
Besonders bevorzugt umfasst die OLED eine Pufferschicht, die zwischen dem Substrat und der ersten Elektrode angeordnet ist, wobei die Pufferschicht aus einem organischen Material gebildet ist. Die Pufferschicht kann, wie der organische Schichtenstapel auch, aus einem organischen Halbleitermaterial gebildet sein. Bevorzugt ist die Pufferschicht aus einem organischen Material gebildet, das auch von dem organischen Schichtenstapel umfasst ist oder umfasst sein kann.
Gemäß einer Ausführungsform der OLED sind eine laterale Ausdehnung des organischen Schichtenstapels und eine laterale Ausdehnung der Pufferschicht im Rahmen der Fertigungstoleranzen gleich. Beispielsweise weisen die Pufferschicht und der organische Schichtenstapel im Rahmen der Fertigungstoleranzen eine gleiche Grundform auf. Bevorzugt sind die Pufferschicht und der organische Schichtenstapel im Rahmen der Fertigungstoleranzen deckungsgleich angeordnet. Im Rahmen der Fertigungstoleranzen kann hierbei bedeuten, dass die Abweichungen kleiner oder gleich 600 Mikrometer, bevorzugt kleiner oder gleich 400 Mikrometer und besonders bevorzugt kleiner oder gleich 200 Mikrometer sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Substrat um ein Metallsubstrat. Besonders bevorzugt ist das Metallsubstrat flexibel ausgebildet. Mit Hilfe eines flexiblen Substrats kann mit Vorteil eine flexible OLED erzeugt werden.
Das Metallsubstrat umfasst beispielsweise eines der folgenden Materialien oder ist aus einem der folgenden Materialien gebildet: Stahl, Aluminium, Kupfer. Beispielsweise umfasst das Metallsubstrat eine Legierung mit Aluminium oder Kupfer als Hauptbestandteil oder ist aus einer derartigen Legierung gebildet.
Ein Metallsubstrat kann eine Rauigkeit von wenigen Nanometern bis hin zu mehreren Mikrometern aufweisen. Vorliegend weist das Metallsubstrat beispielsweise eine Rauigkeit kleiner oder gleich 1 Mikrometer auf. Beispielsweise weist das Metallsubstrat eine Rauigkeit zwischen 600 Nanometer und 800 Nanometer auf. Daher wird bei einem Metallsubstrat besonders bevorzugt eine weiter unten beschriebene Planarisierungsschicht eingesetzt.
Weiterhin ist es auch möglich, dass das Substrat durch eine Kunststofffolie gebildet ist. Besonders bevorzugt ist die Kunststofffolie flexibel ausgebildet. Beispielsweise weist die Kunststofffolie eines der folgenden Materialien auf oder ist aus einem der folgenden Materialien gebildet: PET, PEN, Polyimid, PEEK. Auch bei einer Kunststofffolie als Substrat wird bevorzugt eine Planarisierungsschicht eingesetzt, um Rauigkeiten der Oberfläche auszugleichen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen der organische Schichtenstapel und die Pufferschicht small molecules auf oder sind aus small molecules gebildet. Mit anderen Worten handelt es sich bei dem Material, das bevorzugt sowohl von der Pufferschicht als auch von dem organischen Schichtenstapel umfasst ist, um small molecules.
Bei der Stoffklasse der small molecules handelt es sich um niedermolekulare Verbindungen mit geringer Molekülmasse, insbesondere im Vergleich zu langkettigen Polymeren. Insbesondere werden niedermolekulare chemische Verbindungen und kurzkettige organische Moleküle mit konjugierten Doppelbindung als small molecules bezeichnet. In der Regel können small molecules durch vakuumgestützte Prozesse, wie beispielsweise Aufdampfen, in Schichten abgeschieden werden. Im Gegensatz hierzu werden langkettige Polymere in der Regel in Lösung verarbeitet und beispielsweise durch Drucken oder Schleudern in Schichten aufgebracht. Geeignete Materialien der Stoffklasse small molecules für einzelne Schichten des organischen Schichtenstapels, die ebenfalls zur Bildung der Pufferschicht geeignet sind, sind bereits weiter oben genannt.
Besonders bevorzugt ist die Pufferschicht aus einem Material gebildet, dass in dem organischen Schichtenstapel verwendet ist und gleichzeitig direkt an die erste Elektrode angrenzt.
Beispielsweise grenzt eine lochleitende organische Schicht direkt an die erste Elektrode an. Besonders bevorzugt ist die Pufferschicht daher aus einem Material gebildet, das auch für eine lochleitende Schicht Verwendung finden kann. Weiterhin soll sich das Material für die lochleitende Schicht bevorzugt mit einer hohen Rate aufdampfen lassen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der OLED ist die Pufferschicht aus einem Material gebildet, das durch Aufdampfen abgeschieden werden kann.
Alternativ ist es auch möglich, dass die Pufferschicht aus einem Material gebildet ist, das durch Nassabscheidung aufgebracht werden kann.
Weiterhin sind Materialien für die Pufferschicht geeignet, die Metall-Komplexe umfassen oder aus Metall-Komplexen bestehen. Diese Materialien weisen in der Regel den Vorteil auf, besonders kostengünstig zu sein.
Insbesondere sind hierbei Materialien geeignet, die Cu- Komplexe, Zn-Komplexe oder Bi-Komplexe umfassen oder aus einem dieser Komplexe bestehen. Derartige Materialien sind etwa in den folgenden Druckschriften beschrieben, deren Offenbarungsgehalt diesbezüglich durch Rückbezug aufgenommen wird: WO 2011/033023 A1 , DE 10 2010 062 877 A1 .
Weiterhin sind in der Druckschrift DE 10 2014 114 224 A1 , deren Offenbarungsgehalt diesbezüglich ebenfalls durch Rückbezug aufgenommen wird, beispielsweise geeignete Zn-Carboxylatkomplexe als p-Dotanden beschrieben, während die Druckschrift DE 10 2014 114 231.4 , deren Offenbarungsgehalt diesbezüglich ebenfalls durch Rückbezug aufgenommen wird, geeignete metallorganische Benzoat-Komplexe mit Perfluoroalkylsubstituenten beschreibt.
Die Druckschrift WO 2013/182389 A2 beschreibt schließlich polynukleare Hauptgruppenmetall-Komplexe als p-Dotanden, während die Druckschrift DE 10 2011 084 639 A1 auf elektronenarme Kupfer-Azomethinkomplexe gerichtet ist. Der Offenbarungsgehalt der Druckschriften WO 2013/182389 A2 und DE 10 2011 084 639 A1 wird diesbezüglich ebenfalls durch Rückbezug aufgenommen.
Die Druckschriften US 2011/089408 A1 und US 2014/107364 A1 , deren Offenbarungsgehalt diesbezüglich ebenfalls durch Rückbezug aufgenommen wird, beschreiben schließlich geeignete polynukleare Cu(I)-Komplexe und Cu(II)-Komplexe.
Insbesondere können zur Bildung der Pufferschicht organische Dotierstoffe auch als Reinstoff aufgedampft werden. Weiterhin ist es auch möglich, dass der Anteil des p-Dotanden vergleichsweise hoch ausgebildet ist und eine Matrix des p-Dotanden nur dazu dient, eine Kristallisation der Schicht zu verhindern und ein gutes Schichtwachstum zu fördern.
Besonders bevorzugt steht die Pufferschicht in direktem Kontakt mit der ersten Elektrode. Mit anderen Worten weisen die Pufferschicht und die erste Elektrode eine gemeinsame Grenzfläche auf. Besonders bevorzugt ist die Schicht des organischen Schichtenstapels, die direkt an die erste Elektrode angrenzt, aus dem gleichen Material gebildet, aus dem auch die Pufferschicht gebildet ist. Dies bietet den Vorteil, dass die erste Elektrode beidseitig mit einem gleichen oder einem ähnlichen Material in direktem Kontakt steht und so auch nur an dieses Material angepasst sein muss.
Beispielsweise ist es von Vorteil, wenn die erste Elektrode und das organische Material der Pufferschicht und des organischen Schichtenstapels hinsichtlich Haftung, Aufwachsverhalten sowie chemischen und mechanischen Eigenschaften angepasst ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist zwischen dem Substrat und der Pufferschicht eine polymere Planarisierungsschicht angeordnet. Die polymere Planarisierungsschicht umfasst oder besteht besonders bevorzugt aus einem Polymer. Mit anderen Worten ist die Planarisierungsschicht im Unterschied zu der Pufferschicht, die bevorzugt aus small molecules gebildet ist, aus einem Polymer gebildet. Bevorzugt ist die polymere Planarisierungsschicht in direktem Kontakt auf das Substrat aufgebracht. Aufgrund der langkettigen Molekülstruktur der Polymere ist die polymere Planarisierungsschicht besonders gut dazu geeignet, Unebenheiten des Substrats auszugleichen.
Beispielsweise kann die polymere Planarisierungsschicht eines der folgenden Materialien enthalten oder aus einem der folgenden Materialien bestehen: Epoxidharz, Acrylatharz, Polyurethanharz, Polyamidharz, Polyimidharz, Silikonharz.
Die polymere Planarisierungsschicht weist beispielsweise in Abhängigkeit des Polymers, des Aufbringungsverfahrens und der Rauigkeit des Substrats eine Dicke zwischen einschließlich 0,2 Mikrometer und einschließlich 30 Mikrometer auf. Bevorzugt weist die polymere Planarisierungsschicht eine Dicke zwischen einschließlich 1 Mikrometer und einschließlich 15 Mikrometer und besondere bevorzugt zwischen einschließlich 2 Mikrometer und einschließlich 10 Mikrometer auf.
Die Pufferschicht weist beispielsweise eine Dicke zwischen einschließlich 10 Nanometer und einschließlich 1,2 Mikrometern auf. Bevorzugt weist die Pufferschicht eine Dicke zwischen einschließlich 100 Nanometer und einschließlich 800 Nanometer und besondere bevorzugt zwischen einschließlich 200 Nanometer und einschließlich 600 Nanometer auf.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der OLED ist die Planarisierungsschicht in direktem Kontakt auf das Substrat und die Pufferschicht in direktem Kontakt auf die Planarisierungsschicht aufgebracht. Auf die Pufferschicht ist schließlich bevorzugt die erste Elektrode in direktem Kontakt aufgebracht. Besonders bevorzugt ist dann der organische Schichtenstapel wiederum in direktem Kontakt auf die erste Elektrode aufgebracht. Bei dieser Ausführungsform kann die polymere Planarisierungsschicht mit Vorteil die Unebenheiten des Substrats ausgleichen, während die Pufferschicht, die in direktem Kontakt mit der ersten Elektrode steht, besonders kompatibel zu dem Elektrodenmaterial ist.
Mit Vorteil schützt die Pufferschicht die auf ihr angeordnete erste Elektrode, beispielsweise vor Ausgasungen wie etwa flüchtige organische Verbindungen (VOC für „volatile organic compound“) oder auch Lösungsmitteln aus der polymeren Planarisierungsschicht. Weiterhin ist es auch möglich, dass die Pufferschicht die erste Elektrode vor Kontaminationen, wie halogenen Kontaminationen von der Polymersynthese oder vor Additiven, wie zum Beispiel Katalysatoren oder Vernetzungsinitiatoren, aus der polymeren Planarisierungsschicht, schützt. Zudem kann die Pufferschicht die erste Elektrode vor Wasserresten aus der polymeren Planarisierungsschicht oder vor Partikeln, die sich vor dem Einbringen des Substrats in die Anlage zur Elektroden/Organik-Beschichtung auf der polymeren Planarisierungsschicht angesammelt haben, schützen.
Eine Idee der vorliegenden Anmeldung ist es, neben einer polymeren Planarisierungsschicht, die eine vergleichsweise hohe Dicke aufweist, eine organische Pufferschicht zu verwenden, die aus einem Material gebildet ist, die in dem organischen Schichtenstapel eingesetzt ist oder eingesetzt werden könnte. Insbesondere können der organische Schichtenstapel und die Pufferschicht aus small molecules gebildet sein. Die Pufferschicht isoliert mit Vorteil die empfindliche Elektrode von der polymeren Planarisierungsschicht und schützt diese vor volatilen organische Komponenten und Lösungsmittelresten, die in der polymeren Pufferschicht vorhanden sein können. Auf diese Art und Weise können Defekte in der Leuchtfläche der OLED, sogenannte „dark spots“, zumindest vermindert werden. Außerdem können durch die Pufferschicht kleinere Partikel bedeckt oder eingeebnet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der OLED erstreckt sich das Material des organischen Schichtenstapels entlang einer Seitenfläche der ersten Elektrode bis zum Substrat und isoliert die erste Elektrode von der zweiten Elektrode elektrisch. Besonders bevorzugt erstreckt sich bei dieser Ausführungsform die zweite Elektrode seitlich über das darunterliegende organische Material bis hin zum Substrat. Ist das Substrat elektrisch leitend ausgebildet, wie es beispielsweise bei einem Metallsubstrat der Fall ist, so kann hierüber eine einfache externe elektrische Kontaktierung der zweiten Elektrode erfolgen. Weiterhin ist es auch möglich, dass sich die zweite Elektrode lediglich bis zur polymeren Planarisierungsschicht erstreckt. Bei dieser Ausführungsform kann die erste Elektrode und/oder die zweite Elektrode eine rechteckige Grundform aufweisen, die an einer Seite eine Ausbuchtung aufweist. Die Ausbuchtung ragt hierbei seitlich aus dem organischen Schichtenstapel und der Pufferschicht hinaus. Über die Ausbuchtung kann die jeweilige Elektrode von außen elektrisch kontaktiert werden.
Gemäß einer Ausführungsform der OLED ist diese dazu vorgesehen, Strahlung, die im Betrieb der OLED erzeugt wird, durch das Substrat auszusenden (Bottom-Emitter). Bei dieser Ausführungsform weist die Pufferschicht bevorzugt einen Brechungsindex von mindestens 1,6 und besonders bevorzugt von mindestens 1,8 auf. Auf diese Art und Weise kann die Auskopplung aus der OLED erhöht werden.
Bei einem Verfahren zur Herstellung einer OLED wird ein Substrat bereitgestellt. Dann wird eine Pufferschicht abgeschieden. Bevorzugt wird die Pufferschicht durch Verdampfen abgeschieden. Besonders bevorzugt wird hierzu eine vergleichsweise hohe Aufdampfrate verwendet, da dies dicke Schichten bei kurzen Prozesszeiten erlaubt.
Beispielsweise weist die Aufdampfrate einen Wert zwischen einschließlich 0,1 Angström/Sekunde und einschließlich 100 Angström/Sekunde auf. Bevorzugt weist die Aufdampfrate einen Wert zwischen einschließlich 1 Angström/Sekunde und einschließlich 50 Angström/Sekunde und besonders bevorzugt einen Wert zwischen einschließlich 5 Angström/Sekunde und einschließlich 15 Angström/Sekunde auf.
Alternativ ist es denkbar, dass die Pufferschicht durch Nassabscheidung abgeschieden wird.
Die Pufferschicht wird hierbei bevorzugt auf oder über dem Substrat abgeschieden, das heißt, entweder ist die Pufferschicht in direktem Kontakt auf das Substrat aufgebracht oder es befinden sich eine oder mehrere Schichten zwischen der Pufferschicht und dem Substrat. Bei geeigneten Materialien für die Pufferschicht ist eine Vernetzung über UV-Bestrahlung denkbar.
Schließlich wird ein organischer Schichtenstapel abgeschieden, bevorzugt durch Aufdampfen, der zwischen einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode angeordnet ist, wobei die Pufferschicht aus einem organischen Material gebildet wird. Bevorzugt wird die Pufferschicht aus einem organischen Halbleitermaterial gebildet, beispielsweise aus small molecules. Besonders bevorzugt wird die Pufferschicht aus einem organischen Material gebildet, das auch von dem organischen Schichtenstapel umfasst ist.
Besonders bevorzugt werden die Pufferschicht und der organische Schichtenstapel durch die gleiche Maske hindurch aufgedampft. Dies ist insbesondere möglich, wenn die Pufferschicht aus einem Material gebildet ist, das auch von dem organischen Schichtenstapel umfasst ist oder in dem organischen Schichtenstapel Verwendung finden könnte. Die Verwendung der gleichen Maske führt mit Vorteil zu einem vereinfachten Herstellungsverfahren und macht eine genaue Positionierung der Pufferschicht zu dem organischen Schichtenstapel möglich.
Besonders bevorzugt werden die Pufferschicht und der organische Schichtenstapel in derselben Anlage abgeschieden, besonders bevorzugt ohne, dass das Werkstück die Anlage zwischenzeitlich verlässt. Auf diese Art und Weise kann eine Kontaminierung der späteren OLED durch schädliche Stoffe oder Partikel bei der Fertigung zumindest verringert werden.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird auf das Substrat eine polymere Planarisierungsschicht aufgebracht. Auf die polymere Planarisierungsschicht wird die Pufferschicht aufgebracht und auf die polymere Planarisierungsschicht die erste Elektrode.
Merkmale und Ausführungsformen, die vorliegend lediglich in Verbindung mit der OLED offenbart sind, können ebenfalls bei dem Herstellungsverfahren ausgebildet werden und umgekehrt.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Anhand der schematischen Schnittdarstellungen der 1 bis 6 wird ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung einer OLED näher beschrieben.
7 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer OLED gemäß einem Ausführungsbeispiel.
8 zeigt eine schematische Draufsicht der OLED gemäß dem Ausführungsbeispiel der 7.
9 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer OLED gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
10 zeigt eine schematische Draufsicht der OLED gemäß dem Ausführungsbeispiel der 9.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente, insbesondere Schichtdicken zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 6 wird in einem ersten Schritt ein flexibles Metallsubstrat 1, beispielsweise aus Stahl, zur Verfügung gestellt (1).
In einem nächsten Schritt, der schematisch in 2 dargestellt ist, wird eine polymere Planarisierungsschicht 2 auf das Substrat 1 aufgebracht. Die Planarisierungsschicht 2 ist aus einem Polymer gebildet. Beispielsweise wird die polymere Planarisierungsschicht 2 mit einem der folgenden Verfahren auf dem Substrat 1 abgeschieden: Drucken, wie beispielsweise Siebdrucken oder Tiefdrucken, Inkjetten, Schleudern, Rotationsbeschichtung, Schlitzdüsenbeschichtung, Dispensen.
Beispielsweise kann die polymere Planarisierungsschicht 2 strukturiert auf das Substrat 1 aufgebracht werden, wobei jedes Strukturelement später Teil einer fertigen OLED ist. Hierzu wird die polymere Planarisierungsschicht 2 zunächst vollflächig über das gesamte Substrat 1 aufgebracht, etwa durch Schleudern oder eine Rotationsbeschichtung und dann durch Belichten und Entwickeln strukturiert. Alternativ ist es auch möglich, die polymere Planarisierungsschicht 2 vollflächig auf dem Substrat 1 zu belassen.
In einem nächsten Schritt, der schematisch in 3 dargestellt ist, wird eine Pufferschicht 3 in direktem Kontakt auf die polymere Planarisierungsschicht 2 abgeschieden. Hierzu wird eine Maske 4 verwendet, die Stellen des Substrats 1 abdeckt, die nicht mit der Pufferschicht 3 versehen werden sollen. Die Pufferschicht 3 wird hierbei bevorzugt aus small molecules gebildet.
Auf die Pufferschicht 3 wird dann eine erste Elektrode 5 in direktem Kontakt aufgebracht (nicht dargestellt). Auf die erste Elektrode 5 wird, wiederum mittels der Maske 4, die bereits bei dem Abscheideprozess der Pufferschicht 3 verwendet wurde, ein organischer Schichtenstapel 6 aufgedampft, der eine aktive lichterzeugende Schicht umfasst, die dazu geeignet ist, elektromagnetische Strahlung auszusenden. Der organische Schichtenstapel 6 ist vorliegend, wie die Pufferschicht 3, bevorzugt aus small molecules gebildet. Bevorzugt weist der organische Schichtenstapel 6 ein organisches Material auf, das auch von der Pufferschicht 3 umfasst ist oder aus dem die Pufferschicht 3 gebildet ist.
Auf dem organischen Schichtenstapel 6 wird schließlich eine zweite Elektrode 7 abgeschieden (5).
In einem nächsten Schritt, der schematisch in 6 dargestellt ist, wird das Substrat 1 entlang Trennlinien 8 zerteilt, sodass eine Vielzahl an OLEDs entsteht. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass eine einzige OLED auf einem Substrat gefertigt wird. In diesem Fall entfällt dieser Schritt.
Bei den 1 bis 6 sind die einzelnen Schichten der OLED mit gleicher lateraler Ausdehnung gezeigt. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass dies eine rein schematische Vereinfachung darstellt und nicht notwendigerweise bei dem beschriebenen Verfahren ausgebildet sein muss. Vielmehr können die lateralen Ausdehnungen der einzelnen Schichten unterschiedlich sein, wie beispielhaft anhand der 7 bis 10 im Folgenden beschrieben.
Die OLED gemäß dem Ausführungsbeispiel der 7 weist ein Substrat 1 auf, auf das in direktem Kontakt eine polymere Planarisierungsschicht 2 aufgebracht ist, die bevorzugt aus einem Polymer besteht. Bei dem Substrat 1 handelt es sich bevorzugt um ein flexibles Metallsubstrat, beispielsweise aus Stahl. Auf die polymere Planarisierungsschicht 2 ist eine Pufferschicht 3 aufgebracht. Die Pufferschicht 3 ist aus einem organischen Material gebildet. Bevorzugt ist die Pufferschicht 3 aus small molecules gebildet.
Auf die Pufferschicht 3 ist eine erste Elektrode 5, vorliegend die Anode, aufgebracht. Die erste Elektrode 5 erstreckt sich entlang einer Seitenfläche der Pufferschicht 3 bis hin zur polymeren Planarisierungsschicht 2.
Auf der ersten Elektrode 5 ist in direktem Kontakt ein organischer Schichtenstapel 6 aufgebracht, der eine aktive lichterzeugende Schicht umfasst, die dazu geeignet ist, sichtbares Licht zu emittieren. Ein Material des organischen Schichtenstapels 6 erstreckt sich hierbei über eine Seitenfläche der ersten Elektrode 5 bis hin zu der Pufferschicht 3 und weiter über eine Seitenfläche der polymeren Planarisierungsschicht 2 bis hin zum Substrat 1. Hierdurch wird die erste Elektrode 5 elektrisch von einer zweiten Elektrode 7 isoliert, die sich auf dem organischen Schichtenstapel 6 in direktem Kontakt befindet.
Die zweite Elektrode 7, bei der es sich vorliegend um die Kathode handelt, erstreckt sich hierbei ebenfalls über die gesamte Seitenfläche des darunterliegenden Schichtenstapels bis hin zum Substrat 1. Auf diese Art und Weise kann bei einem leitfähigen Substrat 1, wie bei dem vorliegenden Stahlsubstrat, mit Vorteil eine externe elektrische Kontaktierung über das Substrat 1 erfolgen.
8 zeigt eine schematische Draufsicht auf die OLED gemäß dem Ausführungsbeispiel der 7 und insbesondere eine Begrenzung der lateralen Ausdehnung und der Grundformen der einzelnen Schichten der OLED.
Das Substrat 1, die polymere Planarisierungsschicht 2, die Pufferschicht 3, die erste Elektrode 5, der organische Schichtenstapel 6 und die zweite Elektrode 7 weisen bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine rechteckige Grundform auf, wie 8 zeigt.
Die polymere Planarisierungsschicht 2 bei der OLED gemäß dem Ausführungsbeispiel der 7 und 8 bedeckt einen zentralen Bereich des Substrats 1 vollflächig, während ein schmaler umlaufender Randbereich des Substrats 1 frei ist von der polymeren Planarisierungsschicht 2.
Die Pufferschicht 3 und der organische Schichtenstapel 6 weisen die gleiche laterale Ausdehnung auf und sind deckungsgleich übereinander angeordnet. Daher zeigt 8 eine gemeinsame Begrenzung, die vollständig innerhalb der Begrenzung der polymeren Planarisierungsschicht 2 verläuft. Die Pufferschicht 3 und der organische Schichtenstapel 6 sind innerhalb der polymeren Planarisierungsschicht 2 angeordnet.
Die erste Elektrode 5 und die zweite Elektrode 7 sind hingegen versetzt zueinander angeordnet. Die erste Elektrode 5 ragt hierbei an zwei gegenüberliegenden Seiten über die Begrenzung der zweiten Elektrode 7 und der Planarisierungsschicht 2 hinaus, während die zweite Elektrode 7 an den anderen beiden Seiten über die Begrenzung der ersten Elektrode 5 hinausragt.
Weiterhin sind die erste Elektrode 5 und die zweite Elektrode 7 jeweils versetzt zu dem organischen Schichtenstapel 6 angeordnet. Die erste Elektrode 5 und die zweite Elektrode 7 ragen hierbei an zwei verschiedenen Seiten über den organischen Schichtenstapel 6 hinaus. An den Bereichen, die seitlich aus dem organischen Schichtenstapel 6 hinausragt, können die erste Elektrode 5 und die zweite Elektrode 7 jeweils von außen elektrisch kontaktiert werden.
Die OLED gemäß dem Ausführungsbeispiel der 9 und 10 weist eine erste Elektrode 5 auf, die auf einer Hauptfläche der polymeren Planarisierungsschicht 2 endet.
Wie die schematische Draufsicht der 10 auf die OLED gemäß der 9 weisen das Substrat 1, die polymere Planarisierungsschicht 2, der organische Schichtenstapel 6 und die Pufferschicht 3 wiederum eine rechteckige Grundform auf. Auch die Anordnung des Substrats 1, der polymeren Planarisierungsschicht 2, des organischen Schichtenstapels 6 und der Pufferschicht 3 zueinander ist ausgeführt wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 7 und 8, wobei die Planarisierungsschicht 2 eine geringere laterale Ausdehnung aufweist.
Die Form der ersten Elektrode 5 und der zweiten Elektrode 7 weisen jedoch im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel der 7 und 8 an jeweils einer Seite der rechteckigen Grundform eine Ausbuchtung auf. Die erste Elektrode 5 und die zweite Elektrode 7 sind derart angeordnet, dass die jeweilige Ausbuchtung aus dem organischen Material der Pufferschicht 3 und des Schichtenstapels 6 herausragt, so dass jede Elektrode 5, 7 über ihre Ausbuchtung von außen elektrisch kontaktiert werden kann.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugszeichenliste

1: Substrat
2: polymere Planarisierungsschicht
3: Pufferschicht
4: Maske
5: erste Elektrode
6: organischer Schichtenstapel
7: zweite Elektrode
8: Trennlinien

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2013/072250 A1 [0002]
WO 2011/033023 A1 [0031]
DE 102010062877 A1 [0031]
DE 102014114224 A1 [0032]
DE 102014114231 [0032]
WO 2013/182389 A2 [0033, 0033]
DE 102011084639 A1 [0033, 0033]
US 2011/089408 A1 [0034]
US 2014/107364 A1 [0034]

Claims

OLED mit: – einem Substrat (1), – einem organischen Schichtenstapel (6) mit mindestens einer aktiven lichterzeugenden Schicht, die dazu geeignet ist, elektromagnetische Strahlung zu erzeugen, wobei der organische Schichtenstapel (6) zwischen einer ersten Elektrode (5) und einer zweiten Elektrode (7) angeordnet ist, und – einer Pufferschicht (3), die zwischen dem Substrat (1) und der ersten Elektrode (5) angeordnet ist, wobei die aus einem organischen Material gebildet ist.
OLED nach dem vorherigen Anspruch, bei der die Pufferschicht (3) aus einem organischen Halbleitermaterial gebildet ist.
OLED nach einem der obigen Ansprüche, bei der die Pufferschicht (3) aus einem organischen Material gebildet ist, das auch von dem organischen Schichtenstapel (6) umfasst ist.
OLED nach einem der obigen Ansprüche, bei der der organische Schichtenstapel (6) und die Pufferschicht (3) small molecules aufweisen.
OLED nach einem der obigen Ansprüche, bei der die Pufferschicht (3) aus einem organischen Material gebildet ist, das durch Verdampfen abgeschieden werden kann.
OLED nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Pufferschicht (3) aus einem organischen Material gebildet ist, das durch Nassabscheidung aufgebracht werden kann.
OLED nach einem der obigen Ansprüche, bei der die Pufferschicht (3) aus einem Material gebildet ist, das Metallkomplexe umfasst.
OLED nach einem der obigen Ansprüche, bei der eine laterale Ausdehnung des organischen Schichtenstapels (6) und eine laterale Ausdehnung der Pufferschicht (3) gleich sind.
OLED nach einem der obigen Ansprüche, bei der das Substrat (1) ein flexibles Metallsubstrat oder eine flexible Kunststofffolie ist.
OLED nach einem der obigen Ansprüche, bei der die Pufferschicht (3) in direktem Kontakt mit der ersten Elektrode (5) steht.
OLED nach einem der obigen Ansprüche, bei der zwischen dem Substrat (1) und der Pufferschicht (3) eine polymere Planarisierungsschicht (2) angeordnet ist.
OLED nach einem der obigen Ansprüche, mit der – die Planarisierungsschicht (2) in direktem Kontakt auf das Substrat (1) aufgebracht ist, – die Pufferschicht (3) in direktem Kontakt auf die Planarisierungsschicht (2) aufgebracht ist, und – die erste Elektrode (5) in direktem Kontakt auf die Pufferschicht (3) aufgebracht ist.
OLED nach einem der obigen Ansprüche, bei der sich das Material des organischen Schichtenstapels (6) entlang einer Seitenfläche der ersten Elektrode (5) bis zum Substrat (1) erstreckt und die erste Elektrode (5) von der zweiten Elektrode (7) elektrisch isoliert.
OLED nach einem der Ansprüche 1 bis 7, die dazu vorgesehen ist, Strahlung, die im Betrieb der OLED erzeugt wird, durch das Substrat auszusenden, wobei die Pufferschicht einen Brechungsindex von mindestens 1,6 aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer OLED mit den folgenden Schritten: – Bereitstellen eines Substrats (1), – Abscheiden einer Pufferschicht (3), – Aufdampfen eines organischen Schichtenstapels (6), der zwischen einer ersten Elektrode (5) und einer zweiten Elektrode (7) angeordnet ist, wobei die Pufferschicht (3) aus einem organischen Material gebildet wird.
Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die Pufferschicht (3) durch Verdampfen abgeschieden wird.
Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die Pufferschicht (3) und der organische Schichtenstapel (6) durch die gleiche Maske (4) hindurch aufgedampft werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, bei dem die Pufferschicht (3) small molecules aufweist.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die Pufferschicht (3) durch Nassabscheidung abgeschieden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, bei dem – auf das Substrat (1) eine polymere Planarisierungsschicht (2) aufgebracht wird, – auf die polymere Planarisierungsschicht (2) die Pufferschicht (3) aufgebracht wird, und – auf die polymere Planarisierungsschicht (2) die erste Elektrode (5) aufgebracht wird.