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Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer organischen Leuchtdiode angegeben. Darüber hinaus wird eine organische Leuchtdiode angegeben.
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Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren anzugeben, mit dem eine organische Leuchtdiode mit einem elektrisch leitfähigem Substrat herstellbar ist, wobei eine elektrische Isolationsschicht an dem Substrat effizient und mit einer hohen Diffusionsdichtigkeit gegenüber Gasen herstellbar ist.
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Diese Aufgabe wird unter anderem mit dem Verfahren des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der übrigen Ansprüche.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt des Bereitstellens einer Metallfolie. Die Metallfolie dient als Substrat für die organische Leuchtdiode. Es ist möglich, dass es sich bei der Metallfolie um diejenige Komponente der organischen Leuchtdiode handelt, die die organische Leuchtdiode mechanisch trägt und zusammenhält. Beispielsweise weist die Metallfolie eine Dicke von mindestens 20 µm oder 40 µm und/oder von höchstens 200 µm oder 100 µm oder 60 µm auf. Bevorzugt ist die Metallfolie und insbesondere auch die organische Leuchtdiode insgesamt mechanisch flexibel. Dies kann bedeuten, dass Biegeradien von 10 mm oder weniger ermöglicht sind, ohne die organische Leuchtdiode zu zerstören.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Verfahren den Schritt des Erzeugens einer Schutzschicht auf. Die Schutzschicht wird ganzflächig oder stellenweise an einer Substratoberseite der Metallfolie erzeugt. Beim Erzeugen der Schutzschicht wird auf ein Material der Metallfolie zurückgegriffen. Das bedeutet, dieses Material der Metallfolie wird als ein Bestandteil, bevorzugt als ein Hauptbestandteil der Schutzschicht herangezogen. Ist die Metallfolie zum Beispiel aus einem bestimmten Metall gebildet, so wird die Schutzschicht besonders bevorzugt aus dem entsprechenden Metalloxid gebildet. Dabei wird dieses Metall aus der Metallfolie in das entsprechende Metalloxid umgewandelt oder eingebaut.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Schutzschicht direkt an der Substratoberseite erzeugt. Hiermit ist insbesondere gemeint, dass beim Erzeugen der Schutzschicht das Material der Metallfolie an der Substratoberseite in das Material der Schutzschicht umgewandelt wird. Insofern kann sich die Substratoberseite beim Erzeugen der Schutzschicht verschieben, in Richtung hin zu einem Inneren der Metallfolie. Nach dem Erzeugen der Schutzschicht steht diese in unmittelbarem Kontakt mit dem verbleibenden Material der Metallfolie und berührt somit die letztendliche Substratoberseite.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei der Schutzschicht um eine elektrisch isolierende Schicht. Das heißt, im bestimmungsgemäßen Gebrauch der organischen Leuchtdiode fließt durch die Schutzschicht hindurch kein elektrischer Strom und die Schutzschicht ist für die in bestimmungsgemäßen Gebrauch der organischen Leuchtdiode auftretenden Spannungen elektrisch durchschlagsicher. Alternativ oder zusätzlich handelt es sich bei der Schutzschicht um eine anorganische Schicht. Insbesondere ist die Schutzschicht frei von einem organischen Polymer.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt das Erzeugen der Schutzschicht derart stellenweise, sodass nachfolgend kein Freiliegen der Metallfolie von der Schutzschicht erforderlich ist. Mit anderen Worten wird die Schutzschicht lokal und zielgerichtet erzeugt. Ein nachträgliches Entfernen der Schutzschicht aus Teilgebieten etwa der Substratoberseite kann damit unterbleiben. Die Schutzschicht wird also gezielt nur an den benötigten Stellen erzeugt.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt des Erzeugens einer organischen Schichtenfolge. Die organische Schichtenfolge beinhaltet einen oder mehrere lichterzeugende Bereiche. Der mindestens eine lichterzeugende Bereich befindet sich zwischen zwei Elektroden an der Substratoberseite. Dabei sind die Elektroden bevorzugt flächig gestaltet, beispielsweise in Draufsicht gesehen mit einer Fläche von mindestens 1 cm2 oder 10 cm2 oder 100 cm2. Eine mittlere laterale Ausdehnung der organischen Schichtenfolge in Richtung parallel zur Substratoberseite übersteigt eine Dicke der organischen Schichtenfolge bevorzugt um mindestens einen Faktor 10.000 oder 100.000.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird mindestens eine der Elektroden stellenweise direkt auf die Schutzschicht aufgebracht. Diese Elektrode ist mittels der Schutzschicht von der Metallfolie elektrisch isoliert. Elektrisch isoliert bedeutet in diesem Zusammenhang, dass kein ohmscher Kontakt und keine ohmsch-leitende Verbindung zwischen der betreffenden Elektrode und der Metallfolie besteht. Eine nur indirekte elektrische Verbindung über die organische Schichtenfolge hinweg wir in diesem Zusammenhang nicht als elektrische Verbindung angesehen.
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In mindestens einer Ausführungsform ist das Verfahren zur Herstellung einer organischen Leuchtdiode eingerichtet. Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte, bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge:
- A) Bereitstellen einer Metallfolie als Substrat für die organische Leuchtdiode,
- C) Erzeugen, bevorzugt stellenweises Erzeugen, einer anorganischen, elektrisch isolierenden Schutzschicht direkt an einer Substratoberseite der Metallfolie, wobei die Schutzschicht als Hauptbestandteil ein Material der Metallfolie umfasst, sodass nachfolgend bevorzugt kein Freiliegen der Metallfolie von der Schutzschicht erfolgt,
- D)Erzeugen einer organischen Schichtenfolge mit mindestens einem lichterzeugendem Bereich zwischen zwei flächigen Elektroden an der Substratoberseite, wobei mindestens eine der Elektroden stellenweise direkt auf die Schutzschicht aufgebracht wird und mittels der Schutzschicht von der Metallfolie elektrisch isoliert ist, sodass keine ohmsch-leitende Verbindung zwischen dieser Elektrode und der Metallfolie besteht.
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Insbesondere für flexible organische Leuchtdioden, kurz OLEDs, in anspruchsvollen Umgebungen wie im Automobilbereich sind möglichst robuste, widerstandsfähige Substrate erforderlich. Für solche Substrate bieten sich Metallfolien, etwa aus Aluminium, an. Aufgrund der Materialeigenschaften sind Metallfolien, anders als Polymerfolien, intrinsisch dicht gegenüber der Diffusion von Sauerstoff und Wasser. Zudem weisen Metallfolien eine hohe thermische Leitfähigkeit auf. Polymerfolien dagegen müssen, um eine ausreichende Diffusionsbeständigkeit zu erreichen, erst aufwendig durch zusätzliche, insbesondere anorganische Schichtenstapel isoliert werden. Eine solche zusätzliche Prozessierung von Polymerfolien führen zu einer signifikanten Kostenerhöhung.
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Metallfolien sind jedoch elektrisch leitfähig und müssen daher gegenüber einer oder mehrerer Elektroden der organischen Leuchtdiode elektrisch isoliert werden. Diese für Metallfolien nötige elektrische Isolierung erfordert eine oder mehrere zusätzliche Schichten auf der Metallfolie. Speziell für Anwendungen im Automobilbereich sind dabei hohe Anforderungen zu erfüllen, um speziell eine laterale Diffusion von Sauerstoff und Wasser durch solche zusätzliche Schichten hindurch zu unterbinden. Darüber hinaus muss eine solche elektrische Isolierung der Metallfolie eine ausreichende Haftung der darauf abgeschiedenen Materialien wie Elektroden, Kontaktflächen oder Verkapselungsschichten ermöglichen, um eine Delamination solcher Komponenten bei Temperaturzyklen, Erschütterungen, Biegen oder bei Schütteln zu vermeiden. Insbesondere sind die Testbedingungen, die im Automobilbereich zu erfüllen sind, zu bestehen.
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Aufgrund dieser Anforderungen gestalten sich organische Schutzschichten etwa aus Polymeren als problematisch, da Polymere eine vergleichsweise hohe Durchlässigkeit für Sauerstoff und Feuchtigkeit aufweisen. Anorganische Isolierungen durch das Aufbringen zusätzlicher Materialien etwa mittels Sputtern, chemischer Gasphasenabscheidung oder Atomlagenabscheidung sind dagegen in der Herstellung vergleichsweise teuer und damit nur in relativ geringen Schichtdicken herstellbar, sodass eine zuverlässige, ausreichende elektrische Isolierung nur schwierig zu gewährleisten ist. Mit der hier beschriebenen Schutzschicht, die als Hauptbestandteil ein Material der Metallfolie umfasst, kann diesen Schwierigkeiten begegnet werden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei der Schutzschicht um eine Oxidschicht oder um eine oxidische Schicht. Im Falle einer Oxidschicht ist die Schutzschicht zu mindestens 95 % oder 99 % oder vollständig aus einem Oxid, insbesondere aus einem Oxid des Materials der Metallfolie, gebildet. Im Falle einer oxidischen Schicht können weitere Bestandteile wie Sulfate oder Farbstoffe oder Farbpigmente in der Schutzschicht enthalten sein. Im Falle einer oxidischen Schicht liegt der Oxidanteil bevorzugt bei mindestens 50 % oder 70 % oder 85 % oder 90 %. Die Prozentangaben hier beziehen sich insbesondere auf einen Masseanteil.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Schutzschicht durch Laseroxidation erzeugt. Bei der Laseroxidation wird eine Laserstrahlung auf die Metallfolie gelenkt, wodurch die Metallfolie an ihrer Oberfläche bevorzugt aufgeschmolzen wird. Dieses Aufschmelzen erfolgt in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre, sodass sich an der Oberfläche eine Oxidschicht oder oxidische Schicht bildet. Eine Dicke der Schutzschicht ist durch eine Intensität und eine Dauer der Laserbestrahlung einstellbar.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Schutzschicht durch Anodisieren erzeugt. Das Anodisieren erfolgt bevorzugt in einem Elektrolytbad. Das Anodisieren wird im Falle einer Aluminiumfolie auch als Eloxieren bezeichnet. Es ist möglich, dass ein einziges oder auch mehrere Elektrolytbäder herangezogen werden, um die Schutzschicht zu erzeugen.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt nach dem eigentlichen Erzeugen der Schutzschicht eine Verdichtung und/oder eine Versiegelung der Schutzschicht, beispielsweise mittels eines Heißdampfverfahrens. Durch eine solche Verdichtung und/oder Versiegelung können eventuell vorhandene Poren, bevorzugt direkt nach dem Erzeugen der Schutzschicht, verschlossen und/oder planarisiert werden. Ein solches Verdichten und/oder Versiegeln kann als Teilschritt des Verfahrensschritts C) aufgefasst werden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zusätzlich einen Schritt B). Der Schritt B) wird bevorzugt zwischen den Schritten A) und C) ausgeführt. Im Schritt B) wird eine Planarisierungsschicht und/oder eine elektrische Isolationsschicht zumindest auf die Substratoberseite aufgebracht. In Schritt C) wird die Schutzschicht anschließend nur an von der Planarisierungsschicht und/oder der Isolationsschicht nicht bedeckten Bereichen der Substratoberseite erzeugt. Dabei ist es möglich, dass die Planarisierungsschicht und/oder die Isolationsschicht erst ganzflächig aufgebracht wird, anschließend etwa über ein Belichten stellenweise ausgehärtet oder auch zersetzt wird und anschließend bereichsweise wieder entfernt wird. Alternativ kann die Planarisierungsschicht und/oder die Isolationsschicht auch gezielt lokal aufgebracht werden, beispielsweise mittels eines Druckverfahrens.
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Mit anderen Worten liegt die primäre Funktion der Planarisierungsschicht darin, die Metallfolie während des Schritts C) stellenweise zu bedecken und das gezielte, lokale Erzeugen der Schutzschicht zu gewährleisten. Insofern kann die Planarisierungsschicht auch als insbesondere temporäre Bedeckungsschicht oder Abdeckschicht bezeichnet oder verstanden werden.
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Insbesondere bei Verwendung eines Elektrolytbades zum Erzeugen der Schutzschicht ist es möglich, dass die Planarisierungsschicht und/oder die Isolationsschicht nicht nur die Substratoberseite stellenweise bedeckt. So können auch Substratseitenflächen und/oder die Substratunterseite stellenweise oder, bevorzugt, jeweils ganzflächig von der Planarisierungsschicht und/oder der Isolationsschicht bedeckt werden, um die Schutzschicht zielgerichtet nur auf Teilen der Substratoberseite zu erzeugen. Alternativ können auch Teilgebiete der Substratseitenflächen und/oder der Substratunterseite mit der Planarisierungsschicht und/oder der Isolationsschicht versehen werden oder es bleiben die Substratseitenflächen und/oder die Substratunterseite frei von der Planarisierungsschicht und/oder der Isolationsschicht.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Planarisierungsschicht derart erzeugt, sodass die Schutzschicht und die Planarisierungsschicht in Richtung parallel zur Substratoberseite in einem Berührbereich direkt und formschlüssig aneinanderstoßen. Somit ist es möglich, dass die Schutzschicht mit glatten Seitenflächen erzeugt wird, die sich als Negativform zur Planarisierungsschicht ausbilden. Dabei ist es möglich, dass eine Dicke der Planarisierungsschicht eine Dicke der Schutzschicht übersteigt, beispielsweise um mindestens einen Faktor 1,5 oder 2. Solche glatte Seitenflächen der Schutzschicht können auch nach einem teilweisen Entfernen oder vollständigen Entfernen der Planarisierungsschicht erhalten bleiben.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Planarisierungsschicht und/oder die Isolationsschicht nach dem Schritt C) und bevorzugt vor dem Schritt D) vollständig entfernt. Das heißt, die Planarisierungsschicht und/oder die Isolationsschicht, die im Schritt C) zum strukturierten Erzeugen der Schutzschicht dient, ist in der fertigen organischen Leuchtdiode nicht mehr vorhanden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform bleibt die Schutzschicht in dem Berührbereich beim Entfernen der Planarisierungsschicht unverändert erhalten. Durch die daraus resultierende, definierte Formgebung von Seitenflächen der Schutzschicht lassen sich nachfolgende Prozessschritte wie das Aufbringen weiterer Schichten auf die Schutzschicht, bei denen die Seitenflächen der Schutzschicht überformt werden, definiert durchführen.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Planarisierungsschicht nach dem Schritt C) und bevorzugt vor dem Schritt D) nur zum Teil entfernt. Dies bedeutet, dass die Planarisierungsschicht in der fertigen organischen Leuchtdiode noch zum Teil vorhanden ist. Alternativ ist es möglich, dass die Planarisierungsschicht vollständig erhalten bleibt und während des Verfahrens, insbesondere nach dem Schritt C), kein Entfernen von Material der Planarisierungsschicht erfolgt.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich die Planarisierungsschicht nach dem Schritt D) mindestens zum Teil zwischen dem lichterzeugenden Bereich der organischen Schichtenfolge und der Substratoberseite. Es ist möglich, dass der gesamte lichterzeugende Bereich in Richtung weg von der Metallfolie auf der Planarisierungsschicht liegt. Es können die Planarisierungsschicht und der mindestens eine lichterzeugende Bereich in Draufsicht gesehen deckungsgleich zueinander angeordnet sein.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird, in Draufsicht gesehen, die Planarisierungsschicht an einem Rand der organischen Schichtenfolge stellenweise entfernt. Mit anderen Worten wird die Substratoberseite in einem Bereich, der wie ein Rahmen geformt ist, stellenweise freigelegt. Dieser Rahmen verläuft bevorzugt deckungsgleich oder näherungsweise deckungsgleich mit dem Rand der organischen Schichtenfolge, in Draufsicht gesehen. Näherungsweise deckungsgleich kann bedeuten, dass der Rahmen und der Rand um höchstens 2 % oder 5 % einer mittleren lateralen Ausdehnung der organischen Schichtenfolge, in Draufsicht gesehen, gegeneinander versetzt sind.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform umläuft der Rahmen die organische Schichtenfolge, in Draufsicht von einem Mittelpunkt der organischen Schichtenfolge aus gesehen, zu mindestens 150 ° oder 180 ° oder 240 ° oder 270 ° oder 300 ° oder 330 ° oder 350 °. Ebenso ist es möglich, dass der Rahmen die organische Schichtenfolge vollständig umläuft. Der Rahmen kann eine oder mehrere Unterbrechungen aufweisen, bevorzugt höchstens vier oder drei oder zwei Unterbrechungen. Alternativ handelt es sich bei dem Rahmen in Draufsicht gesehen um ein ununterbrochenes, durchgehendes Gebiet. Zum Beispiel ist eine lichtdurchlässige Elektrode an zwei gegenüberliegenden Seiten kontaktiert, in Draufsicht gesehen, und die andere Elektrode an den beiden übrigen Seiten, etwa im Falle einer in Draufsicht gesehen rechteckigen organischen Leuchtdiode.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform reicht die sich an einer der Metallfolie abgewandten Seite der organischen Schichtenfolge befindliche Elektrode zumindest oder ausschließlich im Bereich des Rahmens bis an die Metallfolie heran. Durch eine solche Gestaltung ist es möglich, dass diese Elektrode rund um die organische Schichtenfolge, in Draufsicht gesehen, in elektrischem Kontakt zur Metallfolie steht, sodass diese Elektrode gleichmäßig bestromt werden kann. Dies gilt insbesondere in dem Fall, dass diese Elektrode eine relativ schlechte elektrische Leitfähigkeit aufweist, etwa durch ein Material und/oder durch eine Dicke dieser Elektrode bedingt. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dieser Elektrode um eine lichtdurchlässige Elektrode, durch die hindurch die in der organischen Leuchtdiode erzeugte Strahlung emittiert wird.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform steht die sich an einer der Metallfolie abgewandten Seite der organischen Schichtenfolge befindliche Elektrode nicht in ohmschen Kontakt mit der Metallfolie. Diese Elektrode ist wiederum bevorzugt lichtdurchlässig. In diesem Fall reicht die der Metallfolie zugewandte Elektrode, die sich zwischen der Metallfolie und der organischen Schichtenfolge befindet, bevorzugt stellenweise oder auch ganzflächig bis zur Metallfolie und steht in elektrischem, ohmschem Kontakt mit der Metallfolie.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die organische Schichtenfolge stellenweise direkt auf der Schutzschicht und/oder auf der Metallfolie aufgebracht. Bevorzugt sind solche Stellen der organischen Schichtenfolge, die sich direkt auf der Schutzschicht und/oder auf der Metallfolie befinden, nicht zur Lichterzeugung eingerichtet. Mit anderen Worten liegen solche Stellen bevorzugt außerhalb des lichterzeugenden Bereichs, in Draufsicht gesehen.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Schutzschicht im Schritt C) sowohl an der Substratoberseite, an einer der Substratoberseite gegenüberliegenden Substratunterseite als auch an Substratseitenflächen erzeugt. Bevorzugt verbleibt die Schutzschicht in der fertigen organischen Leuchtdiode stellenweise an der Substratoberseite und an der Substratunterseite. Die Substratseitenflächen sind bevorzugt in der fertigen organischen Leuchtdiode vollständig von der Schutzschicht bedeckt.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist genau eine der Elektroden ohmsch-leitend mit der Metallfolie verbunden. Es ist möglich, dass diese Elektrode extern elektrisch von der Substratunterseite her angeschlossen und kontaktiert wird. Alternativ ist es möglich, dass keine der Elektroden ohmsch-leitend mit der Metallfolie verbunden ist und/oder beide Elektroden elektrisch extern von der Substratoberseite her kontaktiert werden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Metallfolie aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung oder aus einem rostfreien Stahl. Insbesondere handelt es sich bei dem Stahl um einen chromhaltigen und/oder einen nickelhaltigen Stahl.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Schutzschicht eine Dicke von mindestens 1 µm oder 2 µm oder 3 µm auf. Alternativ oder zusätzlich liegt die Dicke der Schutzschicht bei höchstens 20 µm oder 10 µm oder 7 µm. Bevorzugt weist die Schutzschicht, wie optional auch die Metallfolie und/oder die Planarisierungsschicht und/oder die Elektroden, eine konstante, gleichbleibende Dicke ohne beabsichtigte Dickenänderungen auf.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist eine der Metallfolie abgewandte Seite der Schutzschicht eine mittlere Rauheit von höchstens 1 µm oder 0,8 µm oder 0,4 µm oder 0,1 µm oder 50 nm auf. Mit anderen Worten ist diese Seite der Schutzschicht glatt. Dies kann auch gleichermaßen für die Planarisierungsschicht und/oder für die Elektroden gelten. Alternativ oder zusätzlich liegt die mittlere Rauheit bei mindestens 10 nm oder 50 nm oder 0,1 µm oder 0,2 µm oder 0,3 µm.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist eine oder weisen beide Elektroden eine lichtundurchlässige Kontaktmetallisierung auf. Ferner ist es möglich, dass eine oder beide Elektroden eine Stromeinprägeschicht umfassen. Die Stromeinprägeschicht befindet sich bevorzugt in direktem Kontakt zu der organischen Schichtenfolge und ist dazu eingerichtet, Strom in die organische Schichtenfolge einzuprägen. Es ist möglich, dass die zumindest eine Kontaktmetallisierung die organische Schichtenfolge nicht berührt.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine der Stromeinprägeschichten als Spiegel gestaltet. Die andere der Stromeinprägeschichten ist bevorzugt als lichtdurchlässige Fensterschicht für die in der organischen Leuchtdiode erzeugte Strahlung gestaltet.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich die Kontaktmetallisierung oder befinden sich die Kontaktmetallisierungen direkt an der Schutzschicht.
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Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die eine oder die mehreren Stromeinprägeschichten von der Schutzschicht beabstandet sind und die Schutzschicht nicht berühren.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die der Metallfolie zugewandte Elektrode eines oder mehrere der nachfolgenden Materialien auf oder besteht aus einem oder mehrerer dieser Materialien: Silber, Aluminium, Gold, Chrom, Molybdän, Titan. Alternativ oder zusätzlich umfasst die der Metallfolie abgewandte Elektrode eines oder mehrere der nachfolgenden Materialien oder besteht aus einem oder mehrerer dieser Materialien: Indiumzinnoxid, kurz ITO, Zinkoxid, Antimon-Zinn-Oxid, Aluminium-Zink-Oxid, Silber, Aluminium, ein oder mehrere Erdalkalimetalle.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Schutzschicht eines oder mehrere der nachfolgenden Materialien auf oder besteht aus einem oder mehrerer dieser Materialien: Polyimid wie Kapton, chlorsulfoniertes Polyethylen wie Hypalon, Fluorkautschuk wie Viton, Polyvinylchlorid, kurz PVC, Polytetrafluorethylen, kurz PTFE, ein vernetztes thermoplastisches Elastomer auf Olefinbasis, kurz TPV, ein Silikon, ein Acrylat, ein Epoxid, ein Polyurethan. Bevorzugt ist die Schutzschicht aus Polyimid, Acyrylat und/oder Epoxid gebildet, insbesondere mit einer gleichbleibenden Dicke etwa im Bereich von mindestens 3 µm und/oder höchstens 10 µm.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Schutzschicht im Schritt C) mit mindestens einem organischen und/oder anorganischen Farbstoff versehen. Mit anderen Worten kann der Farbstoff ein integraler Bestandteil der Schutzschicht sein und ist dann nicht nur lediglich auf die Schutzschicht aufgebracht. Es ist möglich, dass die Schutzschicht eine von den Elektroden und/oder der organischen Schichtenfolge verschiedene Farbe aufweist. Hierdurch ist beispielsweise ein Kontrast des lichtemittierenden Bereichs gegenüber der Schutzschicht erhöhbar.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform umgibt die Schutzschicht in Draufsicht gesehen die organische Schichtenfolge ringsum in einer geschlossenen Bahn. Alternativ oder zusätzlich kann die Schutzschicht von außerhalb der fertigen organischen Leuchtdiode stellenweise sichtbar sein, insbesondere um die organische Leuchtdiode herum.
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Darüber hinaus wird eine organische Leuchtdiode angegeben. Die organische Leuchtdiode ist bevorzugt mit einem Verfahren hergestellt, wie in Verbindung mit einer oder mehrerer der oben genannten Ausführungsformen beschrieben. Merkmale der organischen Leuchtdiode sind daher auch für das Verfahren offenbart und umgekehrt.
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Nachfolgend werden ein hier beschriebenes Verfahren und eine hiermit hergestellte organische Leuchtdiode unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, viel mehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
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Es zeigen:
- 1, 2 und 7 schematische Darstellungen von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen Verfahren, und
- 3 bis 6 und 8 schematische Schnittdarstellungen von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen organischen Leuchtdioden.
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In 1 ist in schematischen Draufsichten und in schematischen Schnittdarstellungen ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung von organischen Leuchtdioden 1 illustriert. Die Draufsichten und die zugehörigen Schnittdarstellungen betreffen dabei, wie nachstehend angegeben, korrespondierende Verfahrensschritte. Dabei sind die Draufsichten vor allem bezogen auf die Ausführungsbeispiele der 3 und 4 und die Schnittdarstellungen vor allem bezogen auf das Ausführungsbeispiel der 5.
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In der Draufsicht in 1A und der Schnittdarstellung in 1B ist gezeigt, dass eine Metallfolie 2 bereitgestellt wird. Beispielsweise handelt es sich bei der Metallfolie 2 um eine Aluminiumfolie, etwa mit einer Dicke von 50 µm. Die Metallfolie 2 weist eine Substratoberseite 20 und eine dieser gegenüberliegende Substratunterseite 21 auf. Die Substratoberseite 20 ist über Substratseitenflächen 22 mit der Substratunterseite 21 verbunden. Bevorzugt weist die Metallfolie 2 eine gleichmäßige, gleichbleibende Dicke auf.
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Gemäß der Draufsicht in 1C wird auf die Substratoberseite 20 eine Planarisierungsschicht 7 in mehreren Bereichen aufgebracht. Das Aufbringen kann gezielt und lokal über ein Drucken erfolgen. Alternativ wird ein Ausgangsmaterial für die Planarisierungsschicht 7 ganzflächig aufgebracht und anschließend belichtet sowie bereichsweise wieder entfernt.
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In der Schnittdarstellung der 1D ist zu sehen, dass optional auch an der Substratunterseite 21 die Planarisierungsschicht 7 aufbringbar ist.
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Bei der Planarisierungsschicht 7 handelt es sich bevorzugt um eine Acrylatschicht, eine Epoxidschicht oder eine Polyimidschicht. Die Planarisierungsschicht 7 ist elektrisch nicht leitfähig und versiegelt somit einen Teil der Oberflächen der Metallfolie 2 elektrisch. Auch die Planarisierungsschicht 7 wird mit einer gleichmäßigen Dicke aufgebracht.
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In 1E ist schematisch illustriert, dass die Metallfolie 2 aus den 1C oder 1D in ein Elektrolytbad 31 gegeben und anodisiert wird. Das Elektrolytbad 31 basiert beispielsweise auf Schwefelsäure, Oxalsäure oder Chromsäure, wobei ein Material der Planarisierungsschicht 7 beständig gegenüber den verwendeten Chemikalien ist. Im Falle einer Aluminiumfolie für die Metallfolie 2 ist die Schutzschicht 3 bevorzugt mit Aluminiumoxid gebildet oder besteht aus Aluminiumoxid.
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An nicht von der Planarisierungsschicht 7 bedeckten Stellen der Metallfolie 2 erfolgt eine Oxidation. Das Ergebnis der Oxidation ist in den 1F als Draufsicht und 1G als Schnittdarstellung gezeigt. Die resultierende Schutzschicht 3 weist eine konstante Dicke auf und umgibt die Metallfolie 2 zusammen mit der Planarisierungsschicht 7 bevorzugt vollständig. Die Dicke der Planarisierungsschicht 7 kann dabei die Dicke der resultierenden Schutzschicht 3 übersteigen. Abweichend von der Darstellung in den Figuren ist es möglich, dass die Schutzschicht 3 weiter in das Innere der Metallfolie 2 hineinreicht als die Planarisierungsschicht 7, sodass die Schutzschicht 3 und die Planarisierungsschicht 7 in Richtung senkrecht zur Substratoberseite 20 und hin zur Metallfolie 2 dann nicht bündig miteinander abschließen. Insbesondere ist es möglich, dass die Schutzschicht 3 aufgrund des Herstellungsprozesses geringfügig unter die Planarisierungsschicht 7 reicht.
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Gemäß der Draufsicht in 1H und der Schnittdarstellung in 1I wird die Planarisierungsschicht 7 stellenweise entfernt. So wird ein Rahmen 26 gebildet, in dem die Substratoberseite 20 freigelegt ist und der ein verbleibendes Gebiet der Planarisierungsschicht 7 teilweise oder ringsum umläuft. Ferner ist die Planarisierungsschicht 7 aus elektrischen Kontaktbereichen 9 an der Substratoberseite 20 oder an der Substratunterseite 21 entfernt. Das lokale Entfernen der Planarisierungsschicht 7 erfolgt beispielsweise mittels Laserstrahlung 71.
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In 2 sind weitere Draufsichten analog zur 1H dargestellt. Hierbei ist der Rahmen 26 je anders gestaltet. In 2A umläuft der Rahmen 26, in dem die Substratoberseite 20 freigelegt ist, an drei Seiten das verbleibende Gebiet der Planarisierungsschicht 7. Dem gegenüber umläuft der Rahmen 26 der 2B die verbleibende Planarisierungsschicht 7 nahezu ringsum, bildet also einen fast vollständig geschlossenen, rechteckigen Rahmen. Lediglich in einem kleinen Gebiet an einer der Kontaktfläche 9 abgewandten Seite des Rahmens 26 ist die Planarisierungsschicht 7 in lateraler Richtung noch in Kontakt mit der Schutzschicht 3, um in diesem Bereich eine Elektrode ohne Kontakt zur Metallfolie 2 von der Planarisierungsschicht 7 zur Schutzschicht 3 führen zu können.
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Beispiele für resultierende organische Leuchtdioden sind in den 3 bis 5 illustriert. Dabei weist die organische Leuchtdiode 1 jeweils eine organische Schichtenfolge 5 zur Lichterzeugung auf. Die organische Schichtenfolge 5 befindet sich weitgehend zwischen zwei Elektroden 4, 6. Ein lichterzeugender Bereich 50 ist an Stellen gebildet, in denen die beiden Elektroden 4, 6 sowie die organische Schichtenfolge 5 etwa in Richtung senkrecht zur Substratoberseite 20 direkt aufeinander folgen. Die Planarisierungsschicht 7 kann dabei zu einer Planarisierung der Metallfolie 2 in dem lichterzeugendem Bereich 50 dienen.
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Die erste Elektrode 4, die zu einer Bestromung der organischen Schichtenfolge 5 in Richtung weg von der Metallfolie 2 eingerichtet ist, ist mittels der Planarisierungsschicht 7 und der Schutzschicht 3 ohmsch von der Metallfolie 2 getrennt. Eine elektrische Verbindung der ersten Elektrode 4 hin zur Metallfolie 2 erfolgt nur indirekt durch die organische Schichtenfolge 5 und über die weitere Elektrode 6 hindurch. Lateral neben der organischen Schichtenfolge 5 ist an einer der Metallfolie 2 abgewandten Seite der ersten Elektrode 4 eine elektrische Kontaktfläche 9 gebildet, über die die erste Elektrode 4 etwa mittel Löten oder Klemmen oder Kleben elektrisch anschließbar ist.
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Die organische Schichtenfolge 5 weist einen Rand 55 auf, der in dem Rahmen 26 liegt. Ebenso in dem Rahmen 26 berührt die zweite Elektrode 6, die die organische Schichtenfolge 5 von einer der Metallfolie 2 abgewandten Seite her bestromt, die Metallfolie 2. Eine externe elektrische Kontaktierung der zweiten Elektrode 6 erfolgt über die Kontaktfläche 9, die durch einen freigelegten Bereich der Substratoberseite 20 gebildet ist. Somit ist die organische Leuchtdiode 1 insgesamt von der Seite her, an der sich die organische Schichtenfolge 5 befindet, elektrisch kontaktierbar.
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Wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen ist es möglich, dass die verbleibende Planarisierungsschicht 7 vollständig von der organischen Schichtenfolge 5 überdeckt ist, um Kurzschlüsse zwischen den beiden Elektroden 4, 6 zu verhindern.
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Beim Ausführungsbeispiel der 4 ist gegenüber der organischen Leuchtdiode 1 der 3 die externe Kontaktierung der beiden Elektroden 4, 6 vertauscht. So reicht die erste Elektrode 4, die der Metallfolie 2 zugewandt ist, in dem optionalen Graben 26 bis an die Metallfolie 2 heran und ist über die Kontaktfläche 9 an der Substratoberseite 20 kontaktierbar. Die der Metallfolie 2 abgewandte zweite Elektrode 6 ist seitlich neben die organische Schichtenfolge 5 geführt, um die Kontaktfläche 9 für die zweite Elektrode zu bilden.
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Wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen ist die zweite Elektrode 6 lichtdurchlässig und aus einer dünnen Metallschicht oder aus einem transparenten leitfähigem Oxid oder einer Kombination hieraus gebildet oder weist entsprechende Komponenten auf.
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Im Ausführungsbeispiel der 5 ist gezeigt, dass die erste Elektrode 4 eine Kontaktfläche 9 an der Substratoberseite 20 aufweist. Die zweite Elektrode 6 reicht in den Graben 26 und wird von der Substratunterseite 21 her elektrisch kontaktiert.
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Anders als in den Ausführungsbeispielen der 3 bis 5 ist im Ausführungsbeispiel der 6 die Planarisierungsschicht 7 vollständig entfernt. Damit befindet sich die erste Elektrode 4 ganzflächig direkt auf der Substratoberseite 20. Die erste Elektrode 4 wird von der Substratunterseite 21 her elektrisch kontaktiert, könnte aber auch analog zu 4 von der Substratoberseite 20 her kontaktierbar sein. Die zweite Elektrode 6 kann bis auf die Kontaktfläche 9 an der Substratoberseite 20 auf die organische Schichtenfolge 5 beschränkt sein. Die organische Schichtenfolge 5 bedeckt die erste Elektrode 4 bevorzugt vollständig und reicht insbesondere bis auf die Schutzschicht 3.
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Abweichend von der Darstellung in 6 ist es auch möglich, dass die erste Elektrode 4 bis an oder bis auf die Schutzschicht 3 geführt wird.
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In
7 ist ein alternatives Herstellungsverfahren für die Schutzschicht
3 illustriert. Das Verfahren erfolgt beispielsweise wie in der Druckschrift
WO 2008/019721 A1 angegeben. Der Offenbarungsgehalt dieser Druckschrift wird durch Rückbezug mit aufgenommen.
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Mittels einer Laserstrahlung 32 wird die Metallfolie 2 an der Substratoberseite 20 lokal aufgeschmolzen, in der Schnittdarstellung der 7A markiert durch einen Pfeil. Da diese Laserbehandlung in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre durchgeführt wird, entsteht mittels Oxidation die elektrisch isolierende, anorganische Schutzschicht 3. Im Falle einer Aluminiumfolie ist die Schutzschicht 3 bevorzugt aus Aluminiumoxid gebildet, im Falle einer rostfreien Stahlfolie 2 bevorzugt aus einer Mischung aus Eisenoxid, Chromoxid und/oder Nickeloxid.
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Gemäß der perspektivischen Darstellung in 7B wird ein rechteckförmiger Bereich an der Substratoberseite 20 mit der Schutzschicht 3 versehen. Die Schutzschicht 3 wird durch ein Abrastern der Substratoberseite 20 mit der Laserstrahlung 32 erzeugt. In 7C ist zu sehen, dass in einem mittleren Bereich eine ovale Ausnehmung in der Schutzschicht 3 vorhanden ist. Gemäß 7D werden mehrere voneinander getrennte Bereiche der Schutzschicht 3 mittels der Laserstrahlung 32 erzeugt. Somit ist eine Segmentierung erreichbar.
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Anders als in den 3 bis 6 ist gemäß 8 fast die gesamte Substratoberseite 20 mit der Schutzschicht 3 versehen, insbesondere mit dem Verfahren der 7. Die beiden Elektroden 4, 6 sind elektrisch von der Metallfolie 2 getrennt. In lateraler Richtung befindet sich zwischen den beiden Elektroden 4, 6 eine Isolierschicht 8, die optional zumindest die erste Elektrode 4 teilweise bedeckt und bevorzugt auch den Rand 55 der organischen Schichtenfolge 5 ringsum definiert. Über die Isolierschicht 8 sind Kurzschlüsse zwischen den beiden Elektroden 4, 6 vermeidbar. Es ist möglich, dass die Isolierschicht 8 stellenweise die Schutzschicht 3 berührt.
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Beide Elektroden 4, 6 sind aus einer Kontaktmetallisierung 41, 61 zusammen mit einer Stromeinprägeschicht 42, 62 gebildet. Die beiden Kontaktmetallisierungen 61, 62 befinden sich bevorzugt direkt auf der Schutzschicht 3 und sind beispielsweise durch eine Abfolge von mehreren Metallschichten, etwa aus Chrom-Aluminium-Chrom oder Titan-Molybdän, gebildet. Die Kontaktmetallisierungen 41, 61 sind für die in 1 nicht gezeichneten Kontaktflächen eingerichtet und dienen zur externen elektrischen Kontaktierung der Elektroden 4, 6. Die Stromeinprägeschicht 42, die ringsum von der Isolierschicht 8 umgeben ist, ist beispielsweise eine Silberschicht und dient als Spiegel für das in der organischen Schichtenfolge 5 erzeugte Licht. Die Stromeinprägeschicht 62 der zweiten Elektrode 6 ist bevorzugt aus einem transparenten leitfähigen Oxid wie ITO und/oder einer höchstens 10 nm dicken Metallschicht gebildet.
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Beispielsweise ist die organische Leuchtdiode 1 der 8 mit dem Verfahren der 7 erzeugt und die organischen Leuchtdioden 1 der 3 bis 6 mit dem Verfahren der 1. Ebenso ist es umgekehrt möglich, dass für die organische Leuchtdiode 1 der 8 das Verfahren der 1 herangezogen wird und für die organischen Leuchtdioden 1 der 3 bis 6 das Verfahren der 7. Die Gestaltung der beiden Elektroden 4, 6 sowie der Planarisierungsschicht 7 und der Schutzschicht 3 ist je auf die anderen Ausführungsbeispiele der organischen Leuchtdiode 1 übertragbar. Insbesondere kann in den 3 bis 5 die Planarisierungsschicht fehlen und in 8 eine solche Planarisierungsschicht vorhanden sein, alternativ oder zusätzlich zur Isolierschicht 8.
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Wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen ist bevorzugt eine Dünnschichtverkapselung 81 vorhanden, etwa aus Siliziumdioxid oder Aluminiumoxid, beispielsweise mittels Atomlagenabscheidung erzeugt. Abweichend von der Darstellung in 8 kann die Dünnschichtverkapselung 81 auch ringsum bis zur Schutzschicht 3 reichen.
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Ferner können optional eine Lackschicht 82 und/oder eine Kratzschutzschicht 83 vorhanden sein. Insbesondere die Kratzschutzschicht 83 kann in Form einer Folie aufgebracht sein. Das in der organischen Leuchtdiode 1 im Betrieb erzeugte Licht L wird durch die Verkapselung 81, 82, 83 und durch die zweite Elektrode 6 hindurch emittiert.
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Die in den Figuren gezeigten Komponenten folgen, sofern nicht anders kenntlich gemacht, bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge jeweils unmittelbar aufeinander. Sich in den Figuren nicht berührende Schichten sind voneinander beabstandet. Soweit Linien parallel zueinander gezeichnet sind, sind die entsprechenden Flächen ebenso parallel zueinander ausgerichtet. Ebenfalls soweit nicht anders kenntlich gemacht, sind die relativen Dickenverhältnisse, Längenverhältnisse und Positionen der gezeichneten Komponenten zueinander in den Figuren korrekt wiedergegeben.
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Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele 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.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- organische Leuchtdiode
- 2
- Metallfolie
- 20
- Substratoberseite
- 21
- Substratunterseite
- 22
- Substratseitenflächen
- 26
- Rahmen zwischen Schutz- und Planarisierungsschicht
- 3
- elektrisch isolierende Schutzschicht
- 31
- Elektrolytbad
- 32
- Laserstrahlung
- 4
- erste Elektrode
- 41
- Kontaktmetallisierung der ersten Elektrode
- 42
- Stromeinprägeschicht der ersten Elektrode
- 5
- organische Schichtenfolge
- 50
- lichterzeugender Bereich
- 55
- Rand der organischen Schichtenfolge, in Draufsicht
- 6
- zweite Elektrode
- 61
- Kontaktmetallisierung der zweiten Elektrode
- 62
- Stromeinprägeschicht der zweiten Elektrode
- 7
- Planarisierungsschicht
- 71
- Laserstrahlung
- 37
- Berührbereich Schutz-/Planarisierungsschicht
- 8
- Isolierschicht
- 81
- Dünnschichtverkapselung
- 82
- Lackschicht
- 83
- Kratzschutzschicht
- 9
- Kontaktfläche zur externen elektrischen Kontaktierung
- L
- in der organischen Leuchtdiode erzeugtes Licht
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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