DE102016112975A1

DE102016112975A1 - Inkjetdruckbare Zusammensetzung, organisch optoelektronisches Bauelement und Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements

Info

Publication number: DE102016112975A1
Application number: DE102016112975.5A
Authority: DE
Inventors: Armin Heinrichsdobler; Thomas Wehlus
Original assignee: Osram Oled GmbH
Current assignee: Pictiva Displays International Ltd
Priority date: 2016-07-14
Filing date: 2016-07-14
Publication date: 2018-01-18

Abstract

In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird eine inkjetdruckbare Zusammensetzung bereitgestellt, die 4 Gew.-% bis 11 Gew.-% Polyimid-Precursor, 52 Gew.-% bis 96 Gew.-% einer Lösungsmittelmischung aufweist, die mindestens 8 Gew.-% Ethyllaktat und mindestens 14 Gew.-% γ-Butyrolacton aufweist, in der alle Prozentanteile bezogen auf das Gesamtgewicht der inkjetbaren Zusammensetzung angegeben sind. Die inkjetdruckbare Zusammensetzung weist eine Viskosität, gemessen mittels eines Standard-Rheometers bei einer Temperatur in einem Bereich von 20°C bis 30 °C, in einem Bereich von ungefähr 2 mPa·s bis ungefähr 25 mPa·s auf.

Description

Die Erfindung betrifft eine inkjetdruckbare Zusammensetzung, ein organisch optoelektronisches Bauelement und ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements.
Optoelektronische Bauelemente, die organische Materialien verwenden, sind aufgrund der ausgezeichneten Eigenschaften der organischen Materialen wie Wirtschaftlichkeit und Flexibilität erwünscht. Optoelektronische Bauelemente sind beispielsweise organisch lichtemittierende Vorrichtungen, organische Fototransistoren, organisch Photovoltaikzellen und organische Fotodetektoren. Organisch lichtemittierende Vorrichtungen, beispielsweise OLEDs oder Displays weisen mindestens ein Substrat, eine Vielzahl von Elektroden und eine Vielzahl von organisch lichtemittierenden Schichtenstrukturen auf. Die Leuchtflächen der organisch lichtemittierenden Vorrichtungen sind üblicherweise durch eine Resiststruktur definiert, beispielsweise als Umformung von Metall-Busbars auf der OLED-Anode, die auch als Gitter bezeichnet sind. Die Materialen des Gitters können aber dabei die organischen Schichtenstrukturen schädigen und zu einer Degradierung der organischen Schichten nahe der Gittermaterialen führen. Es wird davon ausgegangen, dass chemische Komponenten in dem Gittermaterial, beispielsweise nicht vollständig abgedampfte Lösungsmittel, freie Radikale, nicht-polymerisierte Komponenten, in die organischen Schichten diffundieren und dort diese schädigen. Der Effekt ist als Pixel-Shrinkage bekannt, welcher eine Verkleinerung der aktiven Leuchtflächen eines Pixels vom Ort der Gittermaterialen zur Pixelmitte hin ist. Pixel-Shrinkage kann entweder im Aus-(Off-) oder im Ein-(On-)Zustand voranschreiten, je nach Schädigungsmechanismus.
Herkömmlich wird Polyimid für Resiststrukturen wie Gitter in OLEDs verwendet. Herkömmlich werden diese Resiststrukturen mittels eines Siebdrucks aufgebracht. Der Siebdruck ermöglicht jedoch keine exakte Schichtung der Gittermaterialien auf der Oberfläche des weiteren Materials, und hat den Nachteil, dass eine Metallmaske verwendet wird, die durch Erwärmen oder Abkühlen eine veränderbare Form aufweist.
Das Inkjetdruckverfahren stellt eine weitere Option dar, um Resitstrukturen eines OLEDs aufzubringen. Bisher existieren jedoch keine Polyimid-Inkjettinten, mit denen Polyimid-Resiststrukturen derart ausgebildet werden können, dass die Leuchtfläche der OLED frei von Pixel-Shrinkage-Effekt ist.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein optoelektronisches Bauelement bereitzustellen, das frei von Pixel-Shrinkage-Effekt ist oder einen reduzierten Pixel-Shrinkage-Effekt zeigt. Eine weitere Aufgabe ist es, eine Polyimid-Inkjettinte bereitzustellen, die mittels eines Tintenstrahlverfahrens auf eine Oberfläche eines Materials homogen aufgebracht werden kann und die derart ausgebildet ist, dass die organische Schichtenstruktur des optoelektronischen Bauelements vor, während oder nach dem Vernetzen der Polyimid-Inkjettinte frei von Beschädigungen ist. Eine weitere Aufgabe ist es, ein Verfahren zur Herstellung des optoelektronischen Bauelements bereitzustellen, das eine kostengünstigere vereinfachte Handhabung und ein individuell angepasste Drucken der Polyimid-Inkjettinte ermöglicht.
In einem Aspekt wird eine inkjetdruckbare Zusammensetzung bereitgestellt, die in Bezug auf die gesamte inkjetdruckbare Zusammensetzung 4 Gew.-% bis 11 Gew.-% Polyimid-Precursor, 52 Gew.-% bis 96 Gew.-% einer Lösungsmittelmischung aufweist, die mindestens 8 Gew.-% Ethyllaktat und mindestens 14 Gew.-% γ-Butyrolacton bezogen auf das Gesamtgewicht der inkjetbaren Zusammensetzung aufweist, wobei die Zusammensetzung eine Viskosität, gemessen mittels eines üblich verwendeten Rheometers (Standard-Rheometer) in einem Bereich von ungefähr 2 mPa·s bis ungefähr 25 mPa·s aufweist, beispielsweise ungefähr 2 mPa·s bis ungefähr 20 mPa·s, beispielsweise ungefähr 4 mPa·s bis ungefähr 20 mPa·s, beispielsweise ungefähr 5 mPa·s bis ungefähr 15 mPa·s. Der Begriff „ungefähr“ wird hierin mit der Bedeutung verwendet, dass die angegebenen Werte ±0,5 mPa·s zu verstehen sind. Dies umfasst die Abweichung der Messung der Viskosität zwischen verschiedenen üblich verwendeten Rheometer.
Der Begriff inkjetdruckbare Zusammensetzung wird hierin mit der Bedeutung verwendet, dass die Zusammensetzung kontaktlos oder berührungslos auf das zu bedruckende Material mittels eines Drucksystems, beispielsweise eines Inkjetdruckers, aufgebracht werden kann. Beispiele von geeigneten Druckverfahren sind Continuous-Inkjet-Verfahren (kontinuierliche Tintenstrahlverfahren) oder Drop-on-Demand-Verfahren (Tropfen-nach-Bedarf-Druckverfahren). Dafür weist die inkjetdruckbare Zusammensetzung eine Viskosität auf, die für die Anwendung mit einem Inkjetdrucker im Bereich von ungefähr 2 mPa·s bis ungefähr 25 mPa·s aufweist, beispielsweise ungefähr 2 mPa·s bis ungefähr 20 mPa·s, beispielsweise ungefähr 4 mPa·s bis ungefähr 20 mPa·s, beispielsweise ungefähr 5 mPa·s bis ungefähr 15 mPa·s liegt. Die Viskosität wird mittels eines Standard-Rheometer gemessen. Weiterhin weist die inkjetdruckbare Zusammensetzung eine reziproke Ohnesorge-Zahl (1/Oh) auf, die für die Anwendung mit einem Inkjetdrucker im Bereich von 1 bis 10 liegt, beispielsweise 2 bis 8, beispielsweise 4 bis 6. Die Ohnesorge-Zahl (Oh) beschreibt das Verhältnis der Reibungskraft zu den Trägheitskraft und Oberflächenkraft.
Dies ermöglicht ein präzises, strukturiertes Aufbringen der inkjetdruckbaren Zusammensetzung auf das zu bedruckende Material und eine sehr hohe Auflösung des Druckens.
Der Begriff Polyimid-Precursor wird hierin mit der Bedeutung verwendet, dass die Zusammensetzung mindestens eine Art an Molekülen mit funktionellen Gruppen aufweist, die chemisch reagieren können, so dass die Moleküle zu einem Produkt mit Polyimid-funktionellen Gruppen umgesetzt werden. Dies bewirkt, dass die inkjetdruckbare Zusammensetzung, die den Polyimid-Precursor aufweist, sich in einem Lösungsmittel besser verformen und auf das zu bedruckende Material aufbringen lässt als das aus bereits vernetztem Polyimid ausgebildete Resiststrukturmaterial. Dies ermöglicht ein besser strukturiertes, homogenes Drucken der inkjetdruckbaren Zusammensetzung auf das zu bedruckende Material.
Der Begriff Lösungsmittelmischung wird hierin mit der Bedeutung verwendet, dass es sich bei Raumtemperatur, beispielsweise in einem Bereich von 20 °C bis 30 °C, beispielsweise in einem Bereich von 25 °C bis 30 °C, beispielsweise 30 °C, um eine Mischung von Flüssigkeiten handelt, die ein Stoff, Flüssigkeiten oder Feststoffe lösen, dispergieren oder verdünnen kann, ohne dass es dabei zu chemischen Reaktionen zwischen gelöstem Stoff und lösendem Stoff kommt. Die Lösungsmittelmischung ist derart ausgewählt, dass die organische Schichtenstruktur frei von Beschädigungen bleibt, so dass ein Pixel-Shrinkage-Effekt vermieden oder reduziert werden kann. Ferner ist der Anteil an Lösungsmittelmischung in der Zusammensetzung derart ausgewählt, dass die Zusammensetzung eine Viskosität, gemessen mittels eines Standard-Rheometers im Bereich von ungefähr 2 mPa·s bis ungefähr 25 mPa·s aufweist, beispielsweise ungefähr 2 mPa·s bis ungefähr 20 mPa·s, beispielsweise ungefähr 4 mPa·s bis ungefähr 20 mPa·s, beispielsweise ungefähr 5 mPa·s bis ungefähr 15 mPa·s und/oder eine reziproke Ohnesorge-Zahl (1/Oh) auf, die für die Anwendung mit einem Inkjetdrucker im Bereich von 1 bis 10 liegt, beispielsweise 2 bis 8, beispielsweise 4 bis 6 aufweist. Dies ermöglicht eine homogene Polyimid-Precursor-Beschichtung, eine gleichmäßige Trocknung und ein homogenes Trocken der Zusammensetzung auf dem zu bedruckenden Material.
In einer Ausführungsform weist die Lösungsmittelmischung ferner mindestens ein Lösungsmittel auf. Beispielsweise können ein, zwei, drei Lösungsmittel zu der Lösungsmittelmischung hinzugefügt werden. Das Lösungsmittel kann eines der nachfolgenden Lösungsmittel aufweisen oder sein: Dimethylpropylenharnstoff, Diethylenglykol, Acetophenon, Benzonitril, Dimethylsulfoxid, Cyclohexanon und Anisol. Dies ermöglicht eine bessere Anpassung der Lösungsmittelmischung an die gewünschten Eigenschaften der inkjetdruckbare Zusammensetzung wie Viskosität, Dichte der Flüssigkeit des Tropfens, Oberflächenspannung, Reynolds-Zahl, Weber-Zahl, Kompatibilität mit der organisch funktionellen Schichtenstruktur. Dadurch wird der Pixel Shrinkage-Effekt vermieden oder reduziert.
In noch einer Ausführungsform weist die Lösungsmittelmischung, die mindestens 8 Gew.-% Ethyllaktat und mindestens 14 Gew.-% γ-Butyrolacton bezogen auf das Gesamtgewicht der inkjetbaren Zusammensetzung aufweist, ferner Diethylenglykol auf. Diethylenglykol ist ein hochsiedendes Lösungsmittel, das als Feuchthaltemittel für Tinte besonders geeignet ist. Dies ermöglicht, während des Druckens ein schnelles Austrocknen der inkjetdruckbaren Zusammensetzung zu vermeiden und somit ein Verstopfen der Inkjetdrucker-Düsen zu verhindern. Dies ermöglicht ferner eine stabile Struktur der Polyimid-Precursor-Beschichtung während des Abdampfens der Lösungsmittelmischung.
In einer Ausführungsform weist die Zusammensetzung ferner N-Methyl-2-Pyrrolidon auf, beispielsweise höchstens 1 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der inkjetbaren Zusammensetzung. N-Methyl-2-Pyrrolidon ist ein dipolar aprotisches Lösungsmittel, das bei der Polykondensation des Polyimid-Precursors in Polyimid als Katalysator bewirkt. Dies ermöglicht eine saubere Polykondensation des Polyimid-Precursors in Polyimid mit wenigen Reaktion-Nebenprodukten.
In noch einer Ausführungsform weist die Zusammensetzung ferner Additive im Bereich von 1,8 Gew-% bis 4 Gew-% bezogen auf das Gesamtgewicht der inkjetbaren Zusammensetzung auf. Die Additive können auch zur Steuerung der Rheologie der inkjetdruckbaren Zusammensetzung beitragen.
In noch einer Ausführungsform ist die Zusammensetzung eine Inkjettinte.
Der Begriff Inkjettinte wird hierin mit der Bedeutung verwendet, dass die inkjetdruckbare Zusammensetzung Eigenschaften wie Klecksen und unter bestimmten Temperatur- und Druckbedingungen eine gute Abtrocknungsgeschwindigkeit aufweist. Die Inkjettinte weist eine homogene trockene Phase auf. Mit anderen Worten: ein Tropfen der Inkjettinte auf einem Substrat zeigt eine gleichmäßige Trocknung. Beim Verdünsten ist die Inkjettinte frei von Bereichen, die eine höhere Menge an inkjetdruckbare Zusammensetzung aufweisen.
In einem weiteren Aspekt wird ein organisch optoelektronisches Bauelement bereitgestellt. Das organisch optoelektronische Bauelement weist eine erste Elektrode auf oder über einem Substrat, eine organisch funktionelle Schichtenstruktur, eine zweite Elektrode, und eine Resiststruktur auf. Die Resiststruktur ist aus der beschriebenen inkjetdruckbaren Zusammensetzung gebildet. Zusätzlich kann das organisch optoelektronische Bauelement mindestens eine elektrische Sammelschiene aufweisen, die mit einer der Elektroden elektrisch und physisch verbunden ist.
Der Begriff Resiststruktur kann auch als Resistschichtstruktur, Isolierungsstruktur, Gitterstruktur verstanden werden. Der Begriff Resiststruktur wird hierin mit der Bedeutung verwendet, dass die Struktur vernetzt ist, und somit fest und nicht mehr von sich selbst (beispielsweise ohne Zusatz von Lösungsmittel) verformbar ist.
Die Resiststruktur wegen ihrer Komposition bewirkt, dass ein Pixel-Shrinkage-Effekt in der Leuchtfläche des optoelektronischen Bauelements vermieden oder verringert wird.
In einer Ausführungsform kann die Resiststruktur Polyimid, Ethyllaktat und γ-Butyrolacton aufweisen. Diese Komponenten bewirken eine gute Stabilität der Resiststruktur und sind derart ausgewählt, dass das optoelektronische Bauelement bzw. die organisch funktionelle Schichtenstruktur frei von Beschädigungen bleibt. Dies ermöglicht eine gute Langlebigkeit des optisch aktiven Bereichs, beispielsweise des lichtemittierenden Bereichs, des organisch optoelektronischen Bauelements, der frei von Pixel-Shrinkage-Effekt ist oder wenig Pixel-Shrinkage-Effekt zeigt.
In noch einer Ausführungsform isoliert die Resiststruktur die erste Elektrode und die zweite Elektrode physisch voneinander. Beispielsweise sind die Elektroden dadurch frei von einem körperlichen Kontakt. Im Falle des Vorhandenseins einer elektrischen Sammelschiene, kann die Resiststruktur die Sammelschiene von der organisch funktionellen Schichtenstruktur elektrisch und physisch voneinander isolieren.
Dies ermöglicht einen Stromfluss und somit einen Kurzschluss zwischen zwei elektrisch leitfähigen Bereichen, beispielsweise zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode oder zwischen der Sammelschiene und der organisch funktionellen Schichtenstruktur, zu verhindern.
In noch einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements bereitgesellt. Das Verfahren weist ein Aufbringen einer inkjetdruckbaren Zusammensetzung auf oder über einer Elektrodenstruktur mittels eines Tintenstrahlverfahrens und ein Vernetzen der inkjetdruckbaren Zusammensetzung auf, so dass eine Polyimid-Resiststruktur ausgebildet wird. Die inkjetdruckbaren Zusammensetzung entspricht einem beschriebenen Ausführungsbeispiel einer inkjetdruckbaren Zusammensetzung.
Der Begriff Elektrodenstruktur wird hierin mit der Bedeutung verwendet, dass sie beispielsweise eine Elektrode oder eine Sammelschiene sein kann.
Der Begriff Tintenstrahlverfahren wird hierin mit der Bedeutung verwendet, dass die inkjetdruckbare Zusammensetzung auf das zu bedruckende Material kontaktlos oder berührungslos aufgebracht wird.
Der Begriff Vernetzen wird hierin mit der Bedeutung verwendet, dass die funktionellen Gruppen der Polyimid-Precursor zusammen reagieren, um Polyimid-funktionelle Gruppen zu bilden.
Dies ermöglicht auf einfache und günstige Weise das Aufbringen einer bereits strukturierten Resiststruktur auf oder über die Elektrodenstruktur des optoelektronischen Bauelements (beispielsweise ohne weitere Schritte wie ein Ätzen zu benötigen). Die Polyimid-Resiststruktur bewirkt ferner, dass ein Pixel-Shrinkage-Effekt in der Leuchtfläche des optoelektronischen Bauelements vermieden oder verringert wird.
In einer Ausführungsform weist die Polyimid-Resiststruktur Polyimid, Ethyllaktat und γ-Butyrolacton auf. Diese Komponenten bewirken eine gute Stabilität der Resiststruktur und sind derart ausgewählt, dass die organische Schichtenstruktur frei von Beschädigungen bleibt. Dies ermöglicht eine gute Langlebigkeit des lichtemittierenden Bereichs des organisch optoelektronischen Bauelements, das frei von Pixel-Shrin kage-Effekt ist oder wenig Pixel-Shrinkage-Effekt zeigt.
In noch einer Ausführungsform wird die Polyimid-Resiststruktur derart ausgebildet, dass sie die Elektrodenstruktur im Wesentlichen bedeckt. Dies ermöglicht, einen Stromfluss und somit einen Kurzschluss zwischen zwei elektrisch leitfähigen Bereichen zu verhindern.
In noch einer Ausführungsform weist das Verfahren ferner das Ausbilden der Elektrodenstruktur auf oder über einem Substrat auf.
In noch einer Ausführungsform weist das Verfahren ferner das Ausbilden einer organisch funktionellen Schichtenstruktur auf oder über der Elektrodenstruktur auf.
In einem weiteren einer Ausführungsform weist das Verfahren ferner das Ausbilden der Elektrodenstruktur auf oder über der organisch funktionellen Schichtenstruktur auf.
In verschiedenen Weiterbildungen weist das Verfahren zum Herstellen des optoelektronischen Bauelementes gleiche Merkmale auf wie das optoelektronischen Bauelement und umgekehrt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen:
1A, 1B schematische Querschnittsansichten eines optoelektronischen Bauelements gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelementes gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
3A, 3B schematische Aufsichten über die lichtemittierende Langlebigkeit herkömmlicher optoelektronischer Bauelemente;
4A, 4B Einzeltropfen-Feststoffprofil einer herkömmlichen Polyimid-Inkjettinte und Aufsicht über die licht-emittierende Langlebigkeit eines herkömmlichen optoelektronischen Bauelements mit dieser herkömmlichen Polyimid-Inkjettinte;
5A, 5B Einzeltropfen-Feststoffprofile von Polyimid-Inkjettinten gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
6 Aufsicht über die licht-emittierende Langlebigkeit einer Polyimid-Inkjettinten gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen; und
7 Aufsichten von optoelektronischen Bauelementen gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser Beschreibung bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. Da Komponenten von Ausführungsbeispielen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsbeispiele benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert. In den Figuren sind identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe "verbunden", "angeschlossen" sowie "gekoppelt" verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
Im Rahmen dieser Beschreibung kann unter einem optoelektronischen Bauelement ein Bauelement verstanden werden, das mittels eines Halbleiterbauelementes elektromagnetische Strahlung emittiert oder absorbiert. Ein organisch optoelektronisches Bauelement kann ein, zwei oder mehr optoelektronische Bauelemente aufweisen. Im Rahmen dieser Beschreibung kann unter einem optoelektronischen Bauelement eine Ausführung eines elektronischen Bauelementes verstanden werden, wobei das optoelektronische Bauelement einen optisch aktiven Bereich aufweist. Optional kann eine optoelektronische Baugruppe auch ein, zwei oder mehr elektronische Bauelemente aufweisen. Ein elektronisches Bauelement kann beispielsweise ein aktives und/oder ein passives Bauelement aufweisen. Ein aktives elektronisches Bauelement kann beispielsweise eine Rechen-, Steuer- und/oder Regeleinheit und/oder einen Transistor aufweisen. Ein passives elektronisches Bauelement kann beispielsweise einen Kondensator, einen Widerstand, eine Diode oder eine Spule aufweisen.
Ein optoelektronisches Bauelement kann ein elektromagnetische Strahlung emittierendes Bauelement oder ein elektromagnetische Strahlung absorbierendes Bauelement sein. Ein elektromagnetische Strahlung absorbierendes Bauelement kann beispielsweise eine Solarzelle oder ein Fotodetektor sein. Ein elektromagnetische Strahlung emittierendes Bauelement kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen ein elektromagnetische Strahlung emittierendes Halbleiter-Bauelement sein und/oder als eine elektromagnetische Strahlung emittierende Diode, als eine organische elektromagnetische Strahlung emittierende Diode, als ein elektromagnetische Strahlung emittierender Transistor oder als ein organischer elektromagnetische Strahlung emittierender Transistor ausgebildet sein. Die Strahlung kann beispielsweise Licht im sichtbaren Bereich, UV-Licht und/oder Infrarot-Licht sein. In diesem Zusammenhang kann das elektromagnetische Strahlung emittierende Bauelement beispielsweise als Licht emittierende Diode (light emitting diode, LED), als organische Licht emittierende Diode (organic light emitting diode, OLED), als Licht emittierender Transistor oder als organischer Licht emittierender Transistor ausgebildet sein. Das Licht emittierende Bauelement kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen Teil einer integrierten Schaltung sein. Weiterhin kann eine Mehrzahl von Licht emittierenden Bauelementen vorgesehen sein, beispielsweise untergebracht in einem gemeinsamen Gehäuse.
Ein organisch optoelektronisches Bauelement weist ein organisches funktionelles Schichtensystem auf, welches synonym auch als organische funktionelle Schichtenstruktur bezeichnet wird. Die organische funktionelle Schichtenstruktur weist einen organischen Stoff oder ein organisches Stoffgemisch auf oder ist daraus gebildet, der/das beispielsweise zum Bereitstellen einer elektromagnetischer Strahlung aus einem bereitgestellten elektrische Strom oder zum Bereitstellen eines elektrischen Stromes aus einer bereitgestellten elektromagnetischen Strahlung eingerichtet ist. Die Strahlung kann beispielsweise Licht im sichtbaren Bereich, UV-Licht und/oder Infrarot-Licht sein. Eine organische Leuchtdiode ist als ein sogenannter Top-Emitter und/oder ein sogenannter Bottom-Emitter ausgebildet. Bei einem Bottom-Emitter wird elektromagnetische Strahlung aus dem elektrisch aktiven Bereich durch das Substrat emittiert. Bei einem Top-Emitter wird elektromagnetische Strahlung aus der Oberseite des elektrisch aktiven Bereichs emittiert und nicht durch den Substrat.
Im Rahmen dieser Beschreibung umfasst der Begriff „Material“ ein organisches Material, ein anorganisches Material, und/oder ein organisch-anorganisches (hybrides) Material. Weiterhin kann im Rahmen dieser Beschreibung unter einem Materialgemisch etwas verstanden werden, was Bestandteile aus zwei oder mehr verschiedenen Materialien besteht, deren Bestandteile beispielsweise sehr fein verteilt sind. Der Begriff „Stoff“ kann synonym zum Begriff „Material“ verwendet werden.
Unter dem Begriff „transluzent“ bzw. „transluzente Schicht“ wird verstanden, dass eine Schicht für elektromagnetische Strahlung durchlässig ist, beispielsweise für das von dem optoelektronische Bauelement absorbierte oder erzeugte Licht, beispielsweise einer oder mehrerer Wellenlängenbereiche, beispielsweise für Licht in einem Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts (beispielsweise zumindest in einem Teilbereich des Wellenlängenbereichs von 380 nm bis 780 nm). Beispielsweise ist unter dem Begriff „transluzente Schicht “ in verschiedenen Ausführungsbeispielen zu verstehen, dass im Wesentlichen, beispielsweise mehr als 60 %, die gesamte in eine Struktur (beispielsweise eine Schicht) eingekoppelte Lichtmenge auch aus der Struktur (beispielsweise Schicht) ausgekoppelt wird, wobei ein Teil des Lichts hierbei gestreut wird.
Unter dem Begriff „transparent“ oder „transparente Schicht“ weist in verschiedenen Ausführungsbeispielen verstanden werden, dass eine Schicht für elektromagnetische Strahlung durchlässig ist (beispielsweise zumindest in einem Teilbereich des Wellenlängenbereichs von 380 nm bis 780 nm), wobei in eine Struktur (beispielsweise eine Schicht) eingekoppeltes Licht ohne Streuung oder Lichtkonversion auch aus der Struktur (beispielsweise Schicht) ausgekoppelt wird.
1A, 1B zeigen in einer schematischen Querschnittsansicht ein optoelektronisches Bauelement 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
Das optoelektronische Bauelement 100 weist eine erste Elektrodenstruktur 104 auf einem Substrat 102, eine zweite Elektrodenstruktur 108, eine organisch funktionelle Schichtenstruktur 106 und eine Resiststruktur 110, 114 auf. Optional weist das optoelektronische Bauelement 100 ferner mindestens eine elektrische Sammelschiene 112 auf, die mit einer der Elektrodenstrukturen 104, 108 elektrisch und physisch verbunden ist und zur besseren Stromverteilung in der Elektrodenstruktur dient.
Die Resiststruktur 110, 114 ist zum elektrischen und physischen Isolieren der ersten Elektrodenstruktur 104 von der zweiten Elektrodenstruktur 108 eingerichtet, so dass ein physischer und direkter elektrischer Kontakt verhindert ist. Zudem kann die Resistruktur 110, 114 ausgebildet sein, einen physischen und direkten elektrischen Kontakt zwischen der elektrischen Sammelschiene 112 und der organisch funktionellen Schichtenstruktur 106 zu verhindern.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist die Resiststruktur 110, 114 mittels einer inkjetdruckbaren Zusammensetzung ausgebildet, wie unten ausführlicher beschrieben wird. Die inkjetdruckbare Zusammensetzung bewirkt, dass ein Pixel-Shrinkage-Effekt verhindert oder reduziert wird. Mit anderen Worten: mittels der Resiststruktur 110, 114, die aus der inkjetdruckbaren Zusammensetzung gebildet wird, kann eine Verkleinerung des optische aktiven Bereichs des organisch optoelektronischen Bauelements verhindert oder reduziert werden. Diese Verkleinerung würde bei einer herkömmlichen Resiststruktur ausgebildet werden, indem sich im Laufe der Zeit vergrößert, beispielsweise indem ein Restlösemittel in der herkömmlichen Resiststruktur ausdiffundiert, wodurch ein Stromfluss unterbrochen bzw. ein elektrischer Widerstand vergrößert wird.
Das optoelektronische Bauelement 100 weist ein Substrat 102, auch Träger genannt, auf. Das Substrat 102 kann transluzent oder transparent ausgebildet sein. Das Substrat 102 dient als Trägerelement für elektronische Elemente oder Schichten, beispielsweise lichtemittierende Elemente. Das Substrat 102 kann beispielsweise Kunststoff, Metall, Glas, Quarz und/oder ein Halbleitermaterial aufweisen oder daraus gebildet sein. Ferner kann das Substrat 102 eine Kunststofffolie oder ein Laminat mit einer oder mit mehreren Kunststofffolien aufweisen oder daraus gebildet sein. Das Substrat 102 kann mechanisch rigide oder mechanisch flexibel ausgebildet sein.
Auf dem Substrat 102 ist eine organisch funktionelle Schichtenstruktur ausgebildet. Die organisch funktionelle Schichtenstruktur weist eine erste Elektrodenstruktur 104 (beispielsweise in Form einer ersten Elektrodenschicht 104) Auf. Zwischen dem Substrat 102 und der ersten Elektrodenstruktur 104 kann eine erste nicht dargestellte Barriereschicht, beispielsweise eine erste Barrieredünnschicht, ausgebildet sein.
Die erste Elektrodenstruktur 104 (im Folgenden auch als erste Elektrode 104 bezeichnet) ist von dem ersten Kontaktabschnitt 116a mittels der Resiststruktur 110, auch als elektrische Isolierungsbarriere 110 bezeichnet, elektrisch isoliert. Der zweite Kontaktabschnitt 116b ist mit der ersten Elektrode 104 der organisch funktionellen Schichtenstruktur elektrisch gekoppelt. Die erste Elektrode 104 kann als Anode oder als Kathode ausgebildet sein. Die erste Elektrode 104 kann transluzent oder transparent ausgebildet sein. Die erste Elektrode 104 weist ein elektrisch leitfähiges Material auf, beispielsweise Metall und/oder ein leitfähiges transparentes Oxid (transparent conductive oxide, TCO) oder einen Schichtenstapel mehrerer Schichten, die Metalle oder TCOs aufweisen. Die erste Elektrode 104 kann beispielsweise einen Schichtenstapel einer Kombination einer Schicht eines Metalls auf einer Schicht eines TCOs aufweisen, oder umgekehrt. Ein Beispiel ist eine Silberschicht, die auf einer Indium-Zinn-Oxid-Schicht (ITO) aufgebracht ist (Ag auf ITO) oder ITO-Ag-ITO Multischichten. Die erste Elektrode 104 kann alternativ oder zusätzlich zu den genannten Materialien aufweisen: Netzwerke aus metallischen Nanodrähten und -teilchen, beispielsweise aus Ag, Netzwerke aus Kohlenstoff-Nanoröhren, Graphen-Teilchen und –Schichten und/oder Netzwerke aus halbleitenden Nanodrähten.
Über der ersten Elektrode 104 ist eine optisch funktionelle Schichtenstruktur, beispielsweise eine organische funktionelle Schichtenstruktur 106, der organisch funktionellen Schichtenstruktur ausgebildet. Die organische funktionelle Schichtenstruktur 106 kann beispielsweise eine, zwei oder mehr Teilschichten aufweisen. Beispielsweise kann die organische funktionelle Schichtenstruktur 106 eine Lochinjektionsschicht, eine Lochtransportschicht, eine Emitterschicht, eine Elektronentransportschicht und/oder eine Elektroneninjektionsschicht aufweisen. Die Lochinjektionsschicht dient zum Reduzieren der Bandlücke zwischen erster Elektrode und Lochtransportschicht. Bei der Lochtransportschicht ist die Lochleitfähigkeit größer als die Elektronenleitfähigkeit. Die Lochtransportschicht dient zum Transportieren der Löcher. Bei der Elektronentransportschicht ist die Elektronenleitfähigkeit größer als die Lochleitfähigkeit. Die Elektronentransportschicht dient zum Transportieren der Elektronen. Die Elektroneninjektionsschicht dient zum Reduzieren der Bandlücke zwischen zweiter Elektrode und Elektronentransportschicht. Ferner kann die organische funktionelle Schichtenstruktur 22 ein, zwei oder mehr funktionelle Schichtenstruktur-Einheiten, die jeweils die genannten Teilschichten und/oder weitere Zwischenschichten aufweisen.
Über der organischen funktionellen Schichtenstruktur 106 ist eine zweite Elektrodenstruktur 108 der organisch funktionellen Schichtenstruktur (im Folgenden auch als zweite Elektrode 108 bezeichnet) ausgebildet, die elektrisch mit dem ersten Kontaktabschnitt 116a gekoppelt ist. Die zweite Elektrode 108 kann gemäß einer der Ausgestaltungen der ersten Elektrode 104 ausgebildet sein, wobei die erste Elektrode 104 und die zweite Elektrode 108 gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein können. Die erste Elektrode 104 dient beispielsweise als Anode oder Kathode der organisch funktionellen Schichtenstruktur. Die zweite Elektrode 108 dient korrespondierend zu der ersten Elektrode als Kathode bzw. Anode der organisch funktionellen Schichtenstruktur.
Die organisch funktionelle Schichtenstruktur 106 ist ein elektrisch und/oder optisch aktiver Bereich. Die organisch funktionelle Schichtenstruktur 106 ist mit der ersten Elektrodenstruktur 104 und der zweiten Elektrodenstruktur 108 elektrisch leitend verbunden. Mit anderen Worten: die erste Elektrodenstruktur 104 ist mittels der organisch funktionellen Schichtenstruktur 106 mit der zweiten Elektrodenstruktur 108 elektrisch leitend verbunden. Der aktive Bereich ist beispielsweise der Bereich des optoelektronischen Bauelements 100, in dem elektrischer Strom zum Betrieb des optoelektronischen Bauelements 100 fließt und/oder in dem elektromagnetische Strahlung erzeugt oder absorbiert wird. Mit anderen Worten: D.h., ein elektrischer Strom zum Betreiben des optoelektronischen Bauelementes 100 kann von der ersten Elektrodenstruktur 104 durch die organisch funktionelle Schichtenstruktur 106 zu der zweiten Elektrodenstruktur 108 fließen oder alternativ in umgekehrte Richtung. Auf oder über dem aktiven Bereich kann eine Getter-Struktur (nicht dargestellt) angeordnet sein. Die Getter-Schicht kann transluzent, transparent oder opak ausgebildet sein. Die Getter-Schicht kann ein Material aufweisen oder daraus gebildet sein, das Stoffe, die schädlich für den aktiven Bereich sind, absorbiert und bindet.
Über der zweiten Elektrode 108 und teilweise über dem ersten Kontaktabschnitt 116a und teilweise über dem zweiten Kontaktabschnitt 116b ist eine Verkapselungsschicht 118 der organisch funktionellen Schichtenstruktur ausgebildet, die die organisch funktionelle Schichtenstruktur verkapselt. Die Verkapselungsschicht 118 kann als zweite Barriereschicht, beispielsweise als zweite Barrieredünnschicht, ausgebildet sein. Die Verkapselungsschicht 118 kann auch als Dünnschichtverkapselung bezeichnet werden. Die Verkapselungsschicht 118 bildet eine Barriere gegenüber chemischen Verunreinigungen bzw. atmosphärischen Stoffen, insbesondere gegenüber Wasser (Feuchtigkeit) und Sauerstoff. Die Verkapselungsschicht 118 kann als eine einzelne Schicht, ein Schichtstapel oder eine Schichtstruktur ausgebildet sein. Die Verkapselungsschicht 118 kann aufweisen oder daraus gebildet sein: Aluminiumoxid, Zinkoxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid, Hafniumoxid, Tantaloxid Lanthaniumoxid, Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid, Indiumzinnoxid, Indiumzinkoxid, Aluminium-dotiertes Zinkoxid, Poly(p-phenylenterephthalamid), Nylon 66, sowie Mischungen und Legierungen derselben. Gegebenenfalls kann die erste Barriereschicht auf dem Substrat 102 korrespondierend zu einer Ausgestaltung der Verkapselungsschicht 118 ausgebildet sein.
In der Verkapselungsschicht 118 sind über dem ersten Kontaktabschnitt 116a eine erste Ausnehmung der Verkapselungsschicht 118 und über dem zweiten Kontaktabschnitt 116b eine zweite Ausnehmung der Verkapselungsschicht 118 ausgebildet. In der ersten Ausnehmung der Verkapselungsschicht 118 ist ein erster Kontaktbereich freigelegt und in der zweiten Ausnehmung der Verkapselungsschicht 118 ist ein zweiter Kontaktbereich freigelegt. Der erste Kontaktbereich dient zum elektrischen Kontaktieren des ersten Kontaktabschnitts 116a und der zweite Kontaktbereich dient zum elektrischen Kontaktieren des zweiten Kontaktabschnitts 116b.
Über der Verkapselungsschicht 118 ist eine nicht dargestellte Haftmittelschicht ausgebildet. Die Haftmittelschicht weist beispielsweise ein Haftmittel, beispielsweise einen Klebstoff, beispielsweise einen Laminierklebstoff, einen Lack und/oder ein Harz auf. Die Haftmittelschicht 36 kann beispielsweise Partikel aufweisen, die elektromagnetische Strahlung streuen, beispielsweise lichtstreuende Partikel.
Über der Haftmittelschicht ist ein nicht dargestellter Abdeckkörper ausgebildet. Die Haftmittelschicht dient zum Befestigen des Abdeckkörpers an der Verkapselungsschicht 118. Der Abdeckkörper weist beispielsweise Kunststoff, Glas und/oder Metall auf. Beispielsweise kann der Abdeckkörper im Wesentlichen aus Glas gebildet sein und eine dünne Metallschicht, beispielsweise eine Metallfolie, und/oder eine Graphitschicht, beispielsweise ein Graphitlaminat, auf dem Glaskörper aufweisen. Der Abdeckkörper dient zum Schützen des herkömmlichen optoelektronischen Bauelements, beispielsweise vor mechanischen Krafteinwirkungen von außen. Ferner kann der Abdeckkörper zum Verteilen und/oder Abführen von Hitze dienen, die in dem herkömmlichen optoelektronischen Bauelement 1 erzeugt wird. Beispielsweise kann das Glas des Abdeckkörpers als Schutz vor äußeren Einwirkungen dienen und die Metallschicht des Abdeckkörpers kann zum Verteilen und/oder Abführen der beim Betrieb des herkömmlichen optoelektronischen Bauelements entstehenden Wärme dienen.
Die zweite Elektrode 108 ist mittels der Resiststruktur 110 von der ersten Elektrode 104 physisch voneinander isoliert. Mit anderen Worten: die erste Elektrodenstruktur 102 ist frei von einem direkten, d.h. physischen, Kontakt mit der zweiten Elektrodenstruktur 106. Mit anderen Worten: Die Resiststruktur 110 kann derart eingerichtet sein, dass ein direkter Stromfluss zwischen zwei elektrisch leitfähigen Bereichen, beispielsweise zwischen der ersten Elektrode 104 bzw. ersten Elektrodenstruktur 104 und der zweiten Elektrode 108 bzw. zweiten Elektrodenstruktur 108 verhindert wird. Ein Stromfluss erfolgt somit von der ersten Elektrode 104 durch die organisch funktionelle Schichtenstruktur zu der zweiten Elektrodenstruktur 108, oder alternativ in umgekehrter Richtung.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist der erste Kontaktabschnitt 112 mittels der Resiststruktur 110 elektrisch von der zweiten Elektrode 108 isoliert. Mit anderen Worten: Die Resiststruktur 110 kann derart eingerichtet sein, dass ein direkter Stromfluss zwischen zwei elektrisch leitfähigen Bereichen, beispielsweise zwischen das erste Kontaktabschnitt 112 und der zweiten Elektrode 108 verhindert wird.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das optoelektronische Bauelement 100 mindestens eine elektrische Sammelschiene 112 auf oder über der ersten Elektrode 104 (dargestellt) oder organischen funktionellen Schichtenstruktur 106 (nicht dargestellt) aufweisen. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die elektrische Sammelschiene 112 mittels einer Resiststruktur 114 hinsichtlich weiterer Schichten des optoelektronischen Bauelements 100 elektrisch isoliert sein. In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist die elektrische Sammelschiene 112 derart ausgebildet, dass die elektrische Sammelschiene 112 von Resiststruktur 114 und/oder organischer funktioneller Schichtenstruktur 106 wenigstens teilweise umgeben ist. Die Resiststruktur 114 kann mittels der inkjetdruckbaren Zusammensetzung ausgebildet sein.
Die elektrische Sammelschiene 112 kann zur Erhöhung der lateralen Stromverteilung in dem optoelektronischen Bauelement 100 eingerichtet sein, beispielsweise falls die erste Elektrode 104 und/oder die zweite Elektrode 108 einen elektrischen Flächenwiderstand aufweisen/aufweist, der ein großflächiges Ausbilden des optisch aktiven Bereichs verhindern würde. Die elektrische Sammelschiene 112 kann beispielsweise mit einer der Elektroden 104, 108 elektrisch verbunden sein. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das optoelektronische Bauelement 100 zwei oder mehr elektrische Sammelschienen aufweisen, wobei die mehreren elektrischen Sammelschienen mit der gleichen oder, hinsichtlich des elektrischen Potenzials der Elektroden, unterschiedlichen Elektroden elektrisch gekoppelt sein kann.
In verschieden Ausführungsformen weist die Resiststruktur 110, 114 Polyimid, Ethyllaktat und γ-Butyrolacton (gamma-Butyrolacton) auf. Beispiele von Polyimiden sind Polysuccinimid, Polybismaleimid, Polybenzimidazol, Polyoxadiazobenzimidazol, Polyimidsulfon, Polymethacrylimid. Das Polyimid ist derart ausgewählt, dass die organische Schichtenstruktur frei von Beschädigungen bleibt. Dies ermöglicht, dass ein Pixel-Shrinkage-Effekt in dem lichtemittierenden Bereich des optoelektronischen Bauelements vermieden oder reduziert wird.
Die Resiststruktur 110, 114 ist aus einer inkjetdruckbaren Zusammensetzung gebildet, die Komponenten aufweist. Diese Komponente sind 4 Gew.-% bis 11 Gew.-% Polyimid-Precursor, 52 Gew.-% bis 96 Gew.-% einer Lösungsmittelmischung aufweist, die mindestens 8 Gew.-% Ethyllaktat und mindestens 14 Gew.-% γ-Butyrolacton. Die Prozentanteile der Komponente sind auf das Gesamtgewicht der inkjetbaren Zusammensetzung bezogen. Die Komponenten sind derart ausgewählt, dass vor, während oder nach dem Vernetzen des Polyimid-Precursors in Polyimid die Bildung von chemischen Stoffen, die auf die die organisch funktionelle Schichtenstruktur schädigend wirkt, reduziert oder vermieden wird.
Der Polyimid-Precursor, auch bezeichnet als Polyimid-Präkursor, weist auf oder besteht aus chemische(n) Moleküle(n). Diese Moleküle weisen chemische funktionelle Gruppen auf, die durch Polykondensation untereinander reagieren und eine chemische Bindung direkt miteinander herstellen, die eine Imid-funktionelle Gruppe darstellt. Die chemischen funktionellen Gruppen, die untereinander reagieren, sind beispielsweise Dianhydridgruppe mit Diamingruppe, Dianhydridgruppe mit Diisocyanatgruppe oder Säuregruppe, wie beispielsweise Tetrahydrocarbonsüre mit Diamingruppe. Die Reaktion kann durch ein Zwischenprodukt wie beispielsweise Poly(amic acid) erfolgen. Der Polyimid-Precursor kann aliphatisch oder aromatisch, linear oder verzweigt sein. Der Polyimid-Precursor ist beispielsweise ein positiv oder negativ fotoempfindlicher Polyimid-Precursor. Beispielsweise ist der Polyimid-Precursor ein aromatischer, positiv fotoempfindlicher Polyimid-Precursor. Der Polyimid-Precursor ist beispielsweise Der Polyimid-Precursor, der in DL-1000 von der Firma Toray enthalten ist. Der Polyimid-Precursor ist derart ausgewählt, dass er mit der organisch funktionelle Schichtenstruktur kompatibel ist. Mit anderen Worten: Der Polyimid-Precursor im Kontakt mit der organisch funktionellen Schichtenstruktur ist derart ausgewählt, dass die organische Schichtenstruktur frei von Beschädigungen bleibt. Zusätzlich ist der Polyimid-Precursor derart ausgewählt, dass die organische Schichtenstruktur während oder nach dem Vernetzen des Polyimid-Precursors in Polyimid frei von Beschädigungen bleibt. Dies bewirkt, dass die Polyimid-Resiststruktur die organische Schichtenstruktur frei von Beschädigungen behält. Dies ermöglicht, dass ein Pixel-Shrinkage-Effekt in der Leuchtfläche des optoelektronischen Bauelements vermieden oder reduziert wird.
Die inkjetdruckbare Zusammensetzung weist in verschiedenen Ausführungsbeispielen Polyimid-Precursor in einem Bereich von 4 Gew.-% bis 11 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der inkjetbaren Zusammensetzung auf, beispielsweise mindestens 5 Gew.-%, mindestens 6 Gew.-%, mindestens 7 Gew.-%, mindestens 8 Gew.-%, mindestens 9 Gew.-%, beispielsweise höchstens 10 Gew.-%, höchstens 9 Gew.-%, höchstens 8 Gew.-%, höchstens 7 Gew.-%. Beispielsweise weist die inkjetdruckbare Zusammensetzung Polyimid-Precursor in Höhe von 4,45 Gew.-%, 5,56 Gew.-%, 7,43 Gew.-%, 9,94 Gew.-% auf.
Die Angabe Gew.-% bezieht sich dabei auf den Gewichtsanteil des Polyimid-Precursors an der gesamten inkjetdruckbaren Zusammensetzung. Die Summe aller Bestandteil der inkjetdruckbare Zusammensetzung kann 100 Gew.-% nicht überschreiten.
Die inkjetdruckbare Zusammensetzung weist auch 52 Gew.-% bis 96 Gew.-% einer Lösungsmittelmischung bezogen auf das Gesamtgewicht der inkjetbaren Zusammensetzung auf, beispielsweise mindestens 66 Gew.-%, mindestens 75 Gew.-%, beispielsweise höchstens 89 Gew.-%, höchstens 82 Gew.-%. Beispielsweise weist die inkjetdruckbare Zusammensetzung die Lösungsmittelmischung in Höhe von 85,42 Gew.-%, 89,10 Gew.-%, 91,84 Gew.-%, 93,47 Gew.-% auf.
Die Lösungsmittelmischung weist mindestens 8 Gew.-% Ethyllaktat bezogen auf das Gesamtgewicht der inkjetbaren Zusammensetzung, beispielsweise mindestens 9 Gew.-%, mindestens 10 Gew.-%, mindestens 11 Gew.-%, mindestens 14 Gew.-%. Beispielsweise weist die inkjetdruckbare Zusammensetzung Ethyllaktat in Höhe von 8,59 Gew.-%, 10,76 Gew.-%, 14,37 Gew.-%, 19,22 Gew.-% auf.
Die Lösungsmittelmischung weist mindestens 14 Gew.-% γ-Butyrolacton bezogen auf das Gesamtgewicht der inkjetbaren Zusammensetzung auf, beispielsweise mindestens 20 Gew.-%, mindestens 30 Gew.-%, mindestens 50 Gew.-%, mindestens 60 Gew.-%, und beispielsweise höchstens 88 Gew.-%, höchstens 80 Gew.-%, höchstens 70 Gew.-%. Beispielsweise weist die inkjetdruckbare Zusammensetzung γ-Butyrolacton in Höhe von 14,53 Gew.-%, 18,18 Gew.-%, 24,28 Gew.-% 32,47 Gew.-%, 44,71 Gew.-%, 55,95 Gew.-%, 66,20 Gew.-%, 74,73 Gew.-% auf.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen besteht die Lösungsmittelmischung aus Ethyllaktat und γ-Butyrolacton, beispielsweise 14,37 Gew.-% Ethyllaktat und 74,73 Gew.-% γ-Butyrolacton bezogen auf das Gesamtgewicht der inkjetbaren Zusammensetzung, beispielsweise 19,22 Gew.-% Ethyllaktat und 66,20 Gew.-% γ-Butyrolacton bezogen auf das Gesamtgewicht der inkjetbaren Zusammensetzung. Abhängig von der kommerziellen Herkunft des Ethyllaktats und γ-Butyrolactons, beispielsweise des Reinheitsgrades, kann die Lösungsmittelmischung unterschiedliche Anteile an Verunreinigungen enthalten, die bei der Betrachtung vernachlässigt werden. Ethyllaktat und γ-Butyrolacton sind hochsiedende Lösungsmittel. Dies ermöglicht, dass das Ausgasen aus der Lösungsmittelmischung vor, während oder nach dem Vernetzen des Polyimid-Precursors in Polyimid im niedrigen Umfang erzeugt wird. Dies bewirkt, dass die organisch funktionelle Schichtenstruktur frei von Beschädigungen bleibt, und dass ein Pixel-Shrinkage-Effekt in der Leuchtfläche des optoelektronischen Bauelements vermieden oder reduziert wird.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist die Lösungsmittelmischung frei von Wasser oder enthält höchsten 1,00 Gew.-% Wasser, beispielsweise 0,90 Gew.-% oder 0,70 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der inkjetbaren Zusammensetzung.
Die inkjetdruckbare Zusammensetzung weist in verschiedenen Ausführungsbeispielen eine Viskosität, gemessen mittels eines Standard-Rheometers im Bereich von ungefähr 2 mPa·s bis ungefähr 25 mPa·s auf, beispielsweise mindestens ungefähr 4 mPa·s, mindestens ungefähr 5 mPa·s, mindestens ungefähr 6 mPa·s und beispielsweise höchstens ungefähr 25 mPa·s, höchstens ungefähr 20 mPa·s, höchstens ungefähr 15 mPa·s. Dies ermöglicht eine hohe Fluidität der inkjetdruckbaren Zusammensetzung. Dies bewirkt, dass die inkjetdruckbare Zusammensetzung mittels eines Tintenstrahlverfahrens auf einem zu bedruckenden Material homogen druckbar ist.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist Lösungsmittelmischung ferner mindestens ein Lösungsmittel auf, beispielsweise ein, zwei, drei, vier unterschiedliche Lösungsmittel etc.. Das mindestens ein Lösungsmittel kann ausgewählt sein aus der Gruppe aufweisend oder bestehend aus Dimethylpropylenharnstoff, Diethylenglykol, Acetophenon, Benzonitril, Dimethylsulfoxid, Cyclohexanon, Anisol. Das mindestens eine Lösungsmittel ist beispielsweise Diethylenglykol. Abhängig von der kommerziellen Herkunft der Lösungsmittel kann die Lösungsmittelmischung unterschiedliche Anteile an Verunreinigungen enthalten, die bei der Betrachtung vernachlässigt werden. Dies ermöglicht eine bessere Anpassung der Lösungsmittelmischung an die gewünschten Eigenschaften der inkjetdruckbare Zusammensetzung wie Viskosität, Dichte der Flüssigkeit des Tropfens, Oberflächenspannung, Reynolds-Zahl, Weber-Zahl, Kompatibilität mit der organisch funktionellen Schichtenstruktur. Dadurch wird der Pixel-Shrinkage-Effekt in dem lichtemittierenden Bereich des optoelektronischen Bauelements vermieden oder reduziert.
Als unterschiedliche Lösungsmittel können auch chemisch gleiche Lösungsmittels angesehen werden, die jedoch mit unterschiedliche Reinheitsgrade aufweist, beispielsweise Chromasolv, Anhydrous, Technical, etc..
Die Lösungsmittelmischung ist derart ausgewählt, dass sie ein gutes und homogenes Drucken ermöglicht. Mit anderen Worten: die Lösungsmittelmischung ist derart ausgewählt, dass sie eine ausreichende Fluidität, das kompatibel mit einem Inkjetdruckverfahren aufweist.
Die Lösungsmittelmischung ist auch derart ausgewählt, dass die Partikelströmung in der inkjetdruckbaren Zusammensetzung derart vorliegt, dass eine homogene Polyimid-Precursor-Beschichtung auf dem bedruckten Material vorliegt.
Die Lösungsmittelmischung ist auch derart ausgewählt, dass die Lösungsmittelmischung eine niedrige Initialverdünstung aufweist. Dies bewirkt, dass die inkjetdruckbare Zusammensetzung vor oder während des Druckens frei von Austrocknungen ist. Dies ermöglicht die druckbaren Eigenschaften der inkjetdruckbare Zusammensetzung zu gewährleisten.
Die Lösungsmittelmischung ist auch derart ausgewählt, dass sie ein gutes und homogenes Trocken der inkjetdruckbaren Zusammensetzung ermöglicht. Mit anderen Worten: Die Komposition der inkjetdruckbaren Zusammensetzung ist derart ausgewählt, dass sie zu einem ausreichend festen Zustand der Zusammensetzung führt, so dass diese die Zusammensetzung auf dem bedruckten Material frei Verlauf oder Formfehler ist.
Die Lösungsmittelmischung ist auch derart ausgewählt, dass sie vor, während oder nach ihrer partiellen oder vollständigen Verdünstung auf die organisch funktionelle Schichtstruktur schädigend wirkt. Dies bewirkt, dass ein Pixel-Shrinkage-Effekt in der Leuchtfläche des optoelektronischen Bauelements vermieden oder reduziert wird.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist die inkjetdruckbare Zusammensetzung ferner N-Methyl-2-Pyrrolidon bezogen auf das Gesamtgewicht der inkjetbaren Zusammensetzung auf, beispielsweise höchstens 1,00 Gew.-%, höchstens 0,90 Gew.-%, höchstens 0,80 Gew.-%. Beispielsweise weist die inkjetdruckbare Zusammensetzung N-Methyl-2-Pyrrolidon in Höhe von 0,66 Gew.-%, 0,50 Gew.-%, 0,37 Gew.-%, 0,3 Gew.-% auf. Dies bewirkt, dass die Polykondensation des Polyimid-Precursors in Polyimid katalysiert wird und/oder weniger Nebenprodukten erzeugt werden. Dies ermöglicht eine homogene, besser strukturierte Polyimid-Resiststruktur.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist die inkjetdruckbare Zusammensetzung ferner Additiven im Bereich von 1,80 Gew.-% bis 4,00 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der inkjetbaren Zusammensetzung auf, beispielsweise mindestens 2,00 Gew.-%, mindestens 2,30 Gew.-%, mindestens 2,50 Gew.-%, und beispielsweise höchstens 3,80 Gew.-%, höchstens 3,60 Gew.-%, höchstens 3,40 Gew.-%. Beispielsweise weist die inkjetdruckbare Zusammensetzung Additiven in Höhe von 2,25 Gew.-%, 3,00 Gew.-% auf. Die Additive sind beispielsweise ionische Dispergiermittel, die die Stabilität der Dispersion in der inkjetdruckbaren Zusammensetzung erhöhen. Alternativ oder zusätzlich können die Additive beispielsweise Entnetzungseigenschaften aufweisen. Dies bewirkt, dass die Benetzung der Druckkopfdüsenplatten im Tintenstrahldruckkern verhindert wird. Alternativ oder zusätzlich können die Additive beispielsweise Tenside sein. Dies bewirkt, dass die Decap-Zeit verlängert wird, ohne die Trocknungszeit auf dem bedruckten Material zu beeinträchtigen. Der Begriff Decap-Zeit wird hierin mit der Bedeutung verwendet, dass es sich auf den Zeitraum bezieht, während dessen eine Tintenstrahldüse im Leerlauf belassen werden kann, bevor der Tintenstrahldüse beginnt eine Tinte nicht richtig fallen abzufeuern, beispielsweise wenn kein Tropfen abgefeuert wird, Abfeuern mit Fehlleitungen, mit Farbverlust erfolgt oder inakzeptable Verringerung der Geschwindigkeit entsteht. Alternativ oder zusätzlich können die Additive beispielsweise leitfähige Hilfsmittel sein. Dies ermöglicht, dass eine gute Leitfähigkeit der Tröpfchen aus inkjetdruckbaren Zusammensetzung, und dass die Tröpfchen abgelenkt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Zusammensetzung weitere Additive aufweisen, beispielsweise Antischaummittel, Benetzungsmittel, Lichtstabilisatoren oder Additive zur Einstellung der gewünschten Viskosität.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist das Einzeltropfen-Feststoffprofil der inkjetdruckbaren Zusammensetzung auf einem Material eine Dicke in einem Bereich von 300 µm bis 700 µm und eine Höhe im Bereich von 400 µm bis 600 µm auf. Das Material kann im Wesentlichen mit einem oben beschriebenen Ausführungsbeispielen übereinstimmen.
Beispiele von inkjetdruckbaren Zusammensetzungen sind nachfolgend vorgestellt.
Beispielsweise besteht die inkjetdruckbare Zusammensetzung A aus den folgenden Komponenten:

– 5,56 Gew.-% Polyimid-Precursor,
– 55,95 Gew.-% γ-Butyrolacton,
– 10,76 Gew.-% Ethyllaktat,
– 25,13 Gew.-% Diethylenglykol,
– 0,37 Gew.-% N-Methyl-2-Pyrrolidon,
– 2,23 Gew.-% Additiven.

Beispielsweise besteht die inkjetdruckbare Zusammensetzung B aus den folgenden Komponenten:

– 7,43 Gew.-% Polyimid-Precursor,
– 74,73 Gew.-% γ-Butyrolacton,
– 14,37 Gew.-% Ethyllaktat,
– 0,50 Gew.-% N-Methyl-2-Pyrrolidon,
– 2,97 Gew.-% Additive.

Beispielsweise besteht die inkjetdruckbare Zusammensetzung C aus den folgenden Komponenten:

– 9,94 Gew.-% Polyimid-Precursor,
– 66,20 Gew.-% γ-Butyrolacton,
– 19,22 Gew.-% Ethyllaktat,
– 0,66 Gew.-% N-Methyl-2-Pyrrolidon,
– 3,98 Gew.-% Additiven.

Beispielsweise besteht die inkjetdruckbare Zusammensetzung D aus den folgenden Komponenten:

– 4,45 Gew.-% Polyimid-Precursor,
– 44,71 Gew.-% γ-Butyrolacton,
– 8,59 Gew.-% Ethyllaktat,
– 40,17 Gew.-% Diethylenglykol,
– 0,30 Gew.-% N-Methyl-2-Pyrrolidon,
– 1,78 Gew.-% Additiven.

In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist die inkjetdruckbare Zusammensetzung eine Mischung aus DL-1000 von der Firma Toray und einem Lösungsmittel. DL-1000 von Toray ist eine kommerzielle Polyimid-Precursor-Lösung zum Siebdrucken. DL-1000 weist etwa 15 Gew.-% Polyimid-Precursor, etwa 29 Gew.-% Ethyllaktat, etwa 49 Gew.-% γ-Butyrolakton, etwa 1 Gew.-% N-Methyl-2-Pyrrolidon und etwa 6 Gew.-% Additiven auf.
Beispiele von inkjetdruckbaren Zusammensetzungen, die aus DL-1000 vorbereitet werden, sind nachfolgend vorgestellt.
Beispielsweise besteht die inkjetdruckbare Zusammensetzung E aus den folgenden Komponenten:

– 37,10 Gew.-% DL-1000,
– 37,77 Gew.-% γ-Butyrolacton und
– 25,13 Gew.-% Diethylenglykol, was zu der folgenden Komposition führt:
– 5,562 Gew.-% Polyimid-Precursor,
– 18,18 Gew.-% γ-Butyrolacton aus DL-1000,
– 37,77 Gew.-% γ-Butyrolacton,
– 10,76 Gew.-% Ethyllaktat,
– 25,13 Gew.-% Diethylenglykol,
– 0,37 Gew.-% N-Methyl-2-Pyrrolidon,
– 2,23 Gew.-% Additiven.

Beispielsweise besteht die inkjetdruckbare Zusammensetzung F aus den folgenden Komponenten:

– 49,55 Gew.-% DL-1000 und
– 50,45 Gew.-% γ-Butyrolacton, was zu der folgenden Komposition führt:
– 7,43 Gew.-% Polyimid-Precursor,
– 24,28 Gew.-% γ-Butyrolacton aus DL-1000,
– 50,45 Gew.-% γ-Butyrolacton,
– 14,37 Gew.-% Ethyllaktat,
– 0,50 Gew.-% N-Methyl-2-Pyrrolidon,
– 2,97 Gew.-% Additiven.

Beispielsweise besteht die inkjetdruckbare Zusammensetzung G aus den folgenden Komponenten:

– 66,27 Gew.-% DL-1000 und
– 33,73 Gew.-% γ-Butyrolacton, was zu der folgenden Komposition führt:
– 9,94 Gew.-% Polyimid-Precursor,
– 32,47 Gew.-% γ-Butyrolacton aus DL-1000,
– 33,73 Gew.-% γ-Butyrolacton,
– 19,22 Gew.-% Ethyllaktat,
– 0,66 Gew.-% N-Methyl-2-Pyrrolidon,
– 3,98 Gew.-% Additiven.

Beispielsweise besteht die inkjetdruckbare Zusammensetzung H aus den folgenden Komponenten:

– 29,64 Gew.-% DL-1000,
– 30,18 Gew.-% γ-Butyrolacton und
– 40,17 Gew.-% Diethylenglykol, was zu der folgenden Komposition führt:
– 4,450 Gew.-% Polyimid-Precursor,
– 14,53 Gew.-% γ-Butyrolacton aus DL-1000,
– 30,18 Gew.-% γ-Butyrolacton,
– 8,59 Gew.-% Ethyllaktat,
– 40,17 Gew.-% Diethylenglykol,
– 0,30 Gew.-% N-Methyl-2-Pyrrolidon,
– 1,78 Gew.-% Additiven.

In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann auf oder über der elektrisch funktionalen Struktur 120 (veranschaulicht in 1B) eine Verkapselungsstruktur 118 ausgebildet sein.
Die Verkapselungsstruktur 118 kann eine Abdeckung sein oder aufweisen, die beispielsweise eine Glasabdeckung, eine Metallfolienabdeckung oder eine abgedichtete Kunststofffolien-Abdeckung sein kann.
Die Verkapselungsstruktur 118 kann hermetisch dicht hinsichtlich Wasser und/oder Sauerstoff ausgebildet sein.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 200 zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelementes 100 gemäß verschiedener Ausführungsbeispiele. Dabei kann das Verfahren 200 entsprechend der Ausführungsformen der hierin beschriebenen inkjetdruckbaren Zusammensetzung bzw. des hierein beschriebenen optoelektronischen Bauelements durchgeführt werden.
Das Verfahren 200 zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelement 100 weist ein Aufbringen 202 einer inkjetdruckbaren Zusammensetzung auf oder über einer Elektrodenstruktur mittels eines Tintenstrahlverfahrens, und ein Vernetzen 204 der inkjetdruckbaren Zusammensetzung, so dass eine Polyimid-Resiststruktur ausgebildet wird.
Die inkjetdruckbare Zusammensetzung kann im Wesentlichen mit einem den beschriebenen Ausführungsbeispielen übereinstimmen. Dies bewirkt, dass das Verfahren eine inkjetdruckbare Zusammensetzung verwendet, die derart ausgewählt ist, dass ihre Viskosität für ein Tintenstrahlverfahren geeignet ist, das zu einer homogenen Polyimid-Precursor-Beschichtung führt, dass sie ein homogenes Trocken aufweist, und dass sie kompatibel mit der organisch funktionellen Schichtenstruktur ist. Mit anderen Worten: die inkjetdruckbare Zusammensetzung, die im Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements verwendet wird, ist derart ausgewählt, dass sie ein sehr gutes und homogenes Drucken auf dem bedruckenden Material ermöglicht, dass sie eine gute Beständigkeit aufweist, und dass sie die organisch funktionelle Schichtenstruktur frei von Beschädigungen lässt.
Die Elektrodenstruktur kann im Wesentlichen mit einem oben beschriebenen Ausführungsbeispielen für Elektroden und/oder Sammelschiene übereinstimmen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist das Tintenstrahlverfahren ein kontaktloses oder berührungsloses Verfahren zum Aufbringen einer Zusammensetzung auf einem zu bedruckenden Material. Beispielsweise kann das Tintenstrahlverfahren ein Sprühen, ein Tropfen, Inkjetdrucken, beispielsweise ein Inkjetdrucken, sein. Dies ermöglicht ein sehr kostengünstig Druckverfahren bereitzustellen, da das Gittermaterial bereits strukturiert auf die Oberfläche des weiteren Materials aufgebracht werden kann und kein Gittermaterial, wie in Lithographie, abgeschieden wird. Dies bewirkt einen geringen Materialverbrauch, was der Umwelt- und Arbeitsschutz steigen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist das Vernetzen der inkjetdruckbaren Zusammensetzung eine Umwandlung des Polyimid-Precursors in Polyimid. Alternativ oder zusätzlich ist das Vernetzen eine Polykondensation-Reaktion der Moleküle, die der Polyimid-Precursor aufweist. Alternativ oder zusätzlich ist das Vernetzen eine Polymerisation-Reaktion des Polyimid-Precursors mit weiteren Komponenten der inkjetdruckbaren Zusammensetzung, beispielsweise mit Additiven und/oder N-Methyl-2-Pyrrolidon. Dies ermöglicht, dass die Polyimid-Beschichtung auf dem bedruckten Material eine Polyimid-Resiststruktur ausbildet. Dies bewirkt, dass Polyimid-Resiststruktur Eigenschaften, wie chemische Beständigkeit, Hitzebeständigkeit, Strahlungsbeständigkeit, gute elektrische Isolierung und gleichzeitig geringe Ausgasung aufweist. Dies vermeidet bzw. reduziert Beschädigungen in der organisch funktionellen Schichtenstruktur. Dies ermöglicht, dass die Leuchtfläche des optoelektronischen Bauelements einen Pixel-Shrinkage-Effekt aufweist.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist das Vernetzen mittels Aufheizen, UV-Strahlen, Mikrowelle-Strahlen durchgeführt. Beispielsweise wird das Vernetzen mittels Aufheizen durchgeführt, beispielsweise in einem Konvektionsofen, beispielsweise bei einer Temperatur im Bereich von 200 °C bis 250 °C bei Atmosphäre-Druck für einen Zeitraum im Bereich von 60 Minuten bis 120 Minuten, beispielsweise 90 Minuten.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist die Polyimid-Resiststruktur Polyimid, Ethyllaktat und γ-Butyrolacton auf. Ethyllaktat und γ-Butyrolacton sind hochsiedende Lösungsmittel. Dies ermöglicht eine stabile Struktur der Polyimid-Precursor-Beschichtung während des Abdampfens der Lösungsmittelmischung. Dies ermöglicht ferner, dass Ausgasen aus der Lösungsmittelmischung vor, während oder nach dem Vernetzen des Polyimid-Precursors in Polyimid bereits im niedrigen Umfang erzeugt werden. Dies bewirkt, dass die organisch funktionelle Schichtenstruktur frei von Beschädigungen bleibt, und dass ein Pixel-Shrinkage-Effekt in der Leuchtfläche des optoelektronischen Bauelements vermieden oder reduziert wird.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird die Polyimid-Resiststruktur derart ausgebildet wird, dass sie die Elektrodenstruktur im Wesentlichen bedeckt. Mit anderen Worten: die Polyimid-Resiststruktur kann die Elektroden und/oder Sammelschiene teilweise oder vollständig umgehen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist das Verfahren 200 ferner ein Ausbilden 206 der Elektrodenstruktur auf oder über einem Substrat auf. Das Substrat kann im Wesentlichen mit einem oben beschriebenen Ausführungsbeispielen übereinstimmen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist das Verfahren 200 ferner ein Ausbilden 208 einer organisch funktionellen Schichtenstruktur auf oder über der Elektrodenstruktur auf. Die organisch funktionelle Schicht kann im Wesentlichen mit einem oben beschriebenen Ausführungsbeispielen übereinstimmen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird das Ausbilden 208 der organisch funktionellen Schichtenstruktur auf oder über der Elektrodenstruktur vor oder nach dem Aufbringen 202 der inkjetdruckbaren Zusammensetzung auf oder über der Elektrodenstruktur und dem Vernetzen 204 der inkjetdruckbaren Zusammensetzung durchgeführt.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist das Verfahren 200 ferner ein Ausbilden 210 der Elektrodenstruktur auf oder über der organisch funktionellen Schichtenstruktur auf.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird das Ausbilden 210 der Elektrodenstruktur auf oder über der organisch funktionellen Schichtenstruktur vor oder nach dem Aufbringen 202 der inkjetdruckbaren Zusammensetzung auf oder über der Elektrodenstruktur und dem Vernetzen 204 der inkjetdruckbaren Zusammensetzung durchgeführt.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen werden das Ausbilden 208 der organisch funktionellen Schichtenstruktur auf oder über der Elektrodenstruktur und das Ausbilden 210 der Elektrodenstruktur auf oder über der organisch funktionellen Schichtenstruktur vor oder nach dem Aufbringen 202 der inkjetdruckbaren Zusammensetzung auf oder über der Elektrodenstruktur und dem Vernetzen 204 der inkjetdruckbaren Zusammensetzung durchgeführt.
3A, 3B zeigen schematische Aufsichten über die lichtemittierende Langlebigkeit herkömmlicher, optoelektronischer Bauelemente.
Ein optoelektronisches Bauelement weist üblicherweise einen Resit-Rahmen, auch Gitter genannt, auf, der die Pixel-Struktur definiert. Bei herkömmlichen optoelektronischen Bauelementen, beispielsweise OLEDs, wird der Resit-Rahmen aus Materialien gebildet, die ausgewählt sind aus Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Polyimid-Schichten, Acrylharzen, Novolak-Fotoresisten (Kresol-Resisten) und Polybenzoxazol.
3A zeigt die aktive Leuchtfläche von OLEDs 300a, worauf ein Gitter aus Polyimid 302a, Novolak-Fotoresist 304a und Acrylharz 306a mittels Fotolithographie auf einem Substrat der OLEDs aufgebracht ist.
3B zeigt die aktive Leuchtfläche von OLEDs 300b nach 72 Stunden bei 80 °C unter trocknen Bedingungen.
Von der OLED mit einer Resiststruktur aus Polyimid 302b wurde ermittelt, dass die ganze aktive Leuchtfläche beibehalten wurde, was für ein OLED spricht, die frei von Beschädigungen durch die Resiststruktur ist.
Von der OLED mit einer Resiststruktur aus Akylharz 304b wurde ermittelt, dass die ganze aktive Leuchtfläche eine Verkleinerung des lichtemittierenden Bereichs in Höhe von 47 % aufweist.
Von der OLED mit einer Resiststruktur aus Akylharz 306b wurde ermittelt, dass die ganze aktive Leuchtfläche eine Verkleinerung des lichtemittierenden Bereichs in Höhe von 64 % aufweist.
4A, B zeigen das Einzeltropfen-Feststoffprofil einer herkömmlichen Polyimid-Inkjettinte und eine Aufsicht über die lichtemittierende Langlebigkeit eines herkömmlichen optoelektronischen Bauelements, das aus dieser herkömmlichen Polyimid-Inkjettinte gebildet wurde.
4A zeigt das Einzeltropfen-Feststoffprofil der kommerziellen Polyimid-Inkjettinte PI-6302 von der Firma JNC Corp 400a. Dabei sind auf der x-Achse 402 die gemessene Breite (in Mikrometer) und auf der y-Achse 404 die gemessene Höhe des Tropfens (in Mikrometer) dargestellt. Der Einzeltropfen der Polyimid-Inkjettinte PI-6302 weist eine Breite von 65 µm und eine Höhe von 0,5 µm auf.
Die Polyimid-Inkjettinte PI-6302 wurde auf einer Leuchtfläche aufgebracht 400b.
4B zeigt eine Aufsicht der Leuchtfläche beim Aufbringen eines Tropfens darauf 406. Nach zwei Wochen im Ofen bei einer Temperatur von 105 C zeigt die Fläche des Tropfens einen Zuwachs von 50 %, so dass die Leuchtfläche eine Verkleinerung ihres lichtemittierenden Bereichs 408 aufweist.
5A, 5B zeigen das Einzeltropfen-Feststoffprofil von zwei Polyimid-Inkjettinten gemäß verschiedener Ausführungsbeispiele. Die Polyimid-Inkjettinten entsprechen im Wesentlichen einer oben beschriebenen inkjetdruckbaren Zusammensetzung. In diesen Ausführungsbeispielen liegt die Schichtdicke mit einem 10pL-Druckkopf, einer Substrattemperatur von 40°C und einem Metallsubstrat im Bereich von 500 nm bis 800 nm.
5A zeigt das Einzeltropfen-Feststoffprofil einer Polyimid-Inkjettinte 500a, die durch Mischen einer Lösung von DL-1000:γ-Butyrolacton 1:1, wozu 5 Gew-% Diethylenglykol hinzugefügt wurde, ausgebildet wurde. Dabei sind auf der x-Achse 502 die gemessene Breite (in Mikrometer) und auf der y-Achse 504 die gemessene Höhe des Tropfens (in Mikrometer) dargestellt. Das Einzeltropfen der erfindungsgemäßen Polyimid-Inkjettinte 500a weist eine Breite von etwa 45 µm und eine Höhe von etwa 0,4 µm auf.
5B zeigt das Einzeltropfen-Feststoffprofil einer Polyimid-Inkjettinte 500b, die durch Mischen einer Lösung von DL-1000:γ-Butyrolacton 1:1, wozu 10 Gew-% Diethylenglykol hinzugefügt wurde. Dabei sind auf der x-Achse 502 die gemessene Breite (in Mikrometer) und auf der y-Achse 504 die gemessene Höhe des Tropfens (in Mikrometer) dargestellt. Das Einzeltropfen der erfindungsgemäßen Polyimid-Inkjettinte 500b weist eine Breite von etwa 50 µm und eine Höhe von etwa 0,3 µm auf.
6 veranschaulicht die Aufsicht über die lichtemittierende Langlebigkeit einer Polyimid-Inkjettinten gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen. Die Polyimid-Inkjettinten entsprechen im Wesentlichen einer oben beschriebenen inkjetdruckbaren Zusammensetzung.
Die Polyimid-Inkjettinte 500b wurde auf einer Leuchtfläche aufgebracht 600. Die 6 zeigt die Aufsicht der Leuchtfläche beim Aufbringen eines Tropfens darauf 602. Nach vier Wochen im Ofen bei einer Temperatur von 105 C zeigt sich die Fläche des Tropfens frei von Zuwachs. Die Leuchtfläche ist frei von Verkleinerungen ihres lichtemittierenden Bereichs 604 und somit frei vom Pixel-Shrinkage-Effekt.
7 veranschaulicht Aufsichten von optoelektronischen Bauelementen gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen. Die optoelektronischen Bauelemente können im Wesentlichen einem oben Ausführungsbeispiel entsprechen. 7 zeigt, dass die erfindungsgemäßen Polyimid-Inkjettinten 700 auf einem Substrat gut druckbar sind, und dass sie ein sehr gutes und homogenes Drucken ermöglichen.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel kann eine inkjetdruckbare Zusammensetzung aufweisen:

• 4 Gew.-% bis 11 Gew.-% Polyimid-Precursor,
• 52 Gew.-% bis 96 Gew.-% einer Lösungsmittelmischung aufweisend: • mindestens 8 Gew.-% Ethyllaktat, und • mindestens 14 Gew.-% γ-Butyrolacton,

Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel kann die inkjetdruckbare Zusammensetzung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel derart ausgestaltet sein, dass die Lösungsmittelmischung ferner mindestens ein Lösungsmittel aufweist aus der Gruppe der Lösungsmittel:

• Dimethylpropylenharnstoff,
• Diethylenglykol,
• Acetophenon,
• Benzonitril,
• Dimethylsulfoxid,
• Cyclohexanon,
• Anisol,
• vorzugsweise Diethylenglykol.

Gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel kann die inkjetdruckbare Zusammensetzung gemäß dem ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel derart ausgestaltet sein, dass die Zusammensetzung ferner N-Methyl-2-Pyrrolidon aufweist, vorzugsweise höchstens 1 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der inkjetbaren Zusammensetzung.
Gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel kann die inkjetdruckbare Zusammensetzung gemäß den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen derart ausgestaltet sein, dass die Zusammensetzung ferner Additive im Bereich von 1,8 Gew-% bis 4 Gew-% bezogen auf das Gesamtgewicht der inkjetbaren Zusammensetzung aufweist.
Gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel kann die Zusammensetzung gemäß den ersten bis vierten Ausführungsbeispielen derart ausgestaltet sein, dass die Zusammensetzung eine Inkjettinte ist.
Gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel kann ein organisch optoelektronisches Bauelement aufweisen:

• eine erste Elektrode auf oder über einem Substrat,
• eine organisch funktionelle Schichtenstruktur,
• eine zweite Elektrode, und
• eine Resiststruktur gebildet aus der inkjetdruckbaren Zusammensetzung gemäß den ersten bis fünften Ausführungsbeispielen.

Gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel kann das Bauelement gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel derart ausgestaltet sein, dass die Resiststruktur Polyimid, Ethyllaktat und γ-Butyrolacton aufweist.
Gemäß einem achten Ausführungsbeispiel kann das Bauelement gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel oder dem siebten Ausführungsbeispiel derart ausgestaltet sein, dass die Resiststruktur die Elektroden physisch voneinander isoliert.
Gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel kann ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements aufweisen:

– Aufbringen einer inkjetdruckbaren Zusammensetzung auf oder über einer Elektrodenstruktur mittels eines Tintenstrahlverfahrens, wobei die inkjetdruckbare Zusammensetzung gemäß den ersten bis fünften Ausführungsbeispielen eingerichtet ist; und
– Vernetzen der inkjetdruckbaren Zusammensetzung, so dass eine Polyimid-Resiststruktur ausgebildet wird.

Gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel kann das Verfahren gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel derart ausgestaltet sein, dass die Polyimid-Resiststruktur Polyimid, Ethyllaktat und γ-Butyrolacton aufweist.
Gemäß einem elften Ausführungsbeispiel kann das Verfahren gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel oder dem zehnten Ausführungsbeispiel derart ausgestaltet sein, dass die Polyimid-Resiststruktur derart ausgebildet wird, dass sie die Elektrodenstruktur im Wesentlichen bedeckt.
Gemäß einem zwölften Ausführungsbeispiel kann das Verfahren gemäß den neunten bis elften Ausführungsbeispielen derart ausgestaltet sein, dass es ferner ein Ausbilden der Elektrodenstruktur auf oder über einem Substrat aufweist.
Gemäß einem dreizehnten Ausführungsbeispiel kann das Verfahren gemäß den neunten bis zwölften Ausführungsbeispielen derart ausgestaltet sein, dass es ferner ein Ausbilden einer organisch funktionellen Schichtenstruktur auf oder über der Elektrodenstruktur aufweist.
Gemäß einem vierzehnten Ausführungsbeispiel kann das Verfahren gemäß den neunten bis dreizehnten Ausführungsbeispielen derart ausgestaltet sein, dass es ferner ein Ausbilden der Elektrodenstruktur auf oder über der organisch funktionellen Schichtenstruktur aufweist.
Bezugszeichenliste

100: optoelektronisches Bauelement
102: Substrat
104: erste Elektrodenstruktur
106: organisch funktionelle Schichtenstruktur
108: zweite Elektrodenstruktur
110, 114: Resiststruktur
112: Sammelschien
116a: erster Kontaktabschnitt
116b: zweiter Kontaktabschnitt
118: Verkapselungsschicht
120: elektrisch funktionalen Struktur
200: Verfahren
202, 204, 206, 208, 210: Verfahrensschritte
300a, 300b, 302a, 302b, 304a, 304b, 306a, 306b: aktive Leuchtfläche von OLEDs
400a, 500a, 500b: Einzeltropfen-Feststoffprofil
400b, 600: Leuchtfläche
700: Polyimid-Inkjettinten auf einem Substrat

Claims

Inkjetdruckbare Zusammensetzung, die aufweist: • 4 Gew.-% bis 11 Gew.-% Polyimid-Precursor, • 52 Gew.-% bis 96 Gew.-% einer Lösungsmittelmischung aufweisend: • mindestens 8 Gew.-% Ethyllaktat, und • mindestens 14 Gew.-% γ-Butyrolacton, wobei alle Prozentanteile bezogen auf das Gesamtgewicht der inkjetbaren Zusammensetzung angegeben sind, wobei die Zusammensetzung eine Viskosität, gemessen mittels eines Standard-Rheometers bei einer Temperatur in einem Bereich von 20°C bis 30 °C, in einem Bereich von ungefähr 2 mPa·s bis ungefähr 25 mPa·s aufweist.
Inkjetdruckbare Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Lösungsmittelmischung ferner mindestens ein Lösungsmittel aufweist aus der Gruppe der Lösungsmittel: • Dimethylpropylenharnstoff, • Diethylenglykol, • Acetophenon, • Benzonitril, • Dimethylsulfoxid, • Cyclohexanon, • Anisol, • vorzugsweise Diethylenglykol.
Inkjetdruckbare Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei die Zusammensetzung ferner N-Methyl-2-Pyrrolidon aufweist, vorzugsweise höchstens 1 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der inkjetbaren Zusammensetzung.
Inkjetdruckbare Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Zusammensetzung ferner Additive im Bereich von 1,8 Gew-% bis 4 Gew-% bezogen auf das Gesamtgewicht der inkjetbaren Zusammensetzung aufweist.
Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Zusammensetzung eine Inkjettinte ist.
Organisch optoelektronisches Bauelement (100) aufweisend: • eine erste Elektrode (104) auf oder über einem Substrat (102), • eine organisch funktionelle Schichtenstruktur (106), • eine zweite Elektrode (108), und • eine Resiststruktur (110, 114) gebildet aus der inkjetdruckbaren Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
Bauelement (100) nach Anspruch 6, wobei die Resiststruktur Polyimid, Ethyllaktat und γ-Butyrolacton aufweist.
Bauelement (100) nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Resiststruktur (110, 114) die Elektroden (104, 108) physisch voneinander isoliert.
Verfahren zum Herstellen (200) eines optoelektronischen Bauelements, das Verfahren (200) aufweisend: – Aufbringen einer inkjetdruckbaren Zusammensetzung auf oder über einer Elektrodenstruktur mittels eines Tintenstrahlverfahrens (202), wobei die inkjetdruckbare Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 eingerichtet ist; und – Vernetzen der inkjetdruckbaren Zusammensetzung, so dass eine Polyimid-Resiststruktur ausgebildet wird (204).
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Polyimid-Resiststruktur Polyimid, Ethyllaktat und γ-Butyrolacton aufweist.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Polyimid-Resiststruktur derart ausgebildet wird, dass sie die Elektrodenstruktur im Wesentlichen bedeckt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, aufweisend ferner Ausbilden der Elektrodenstruktur auf oder über einem Substrat (206).
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, das Verfahren ferner aufweisend: Ausbilden einer organisch funktionellen Schichtenstruktur auf oder über der Elektrodenstruktur (208).
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, das Verfahren ferner aufweisend: Ausbilden der Elektrodenstruktur auf oder über der organisch funktionellen Schichtenstruktur (210).