DE10222958B4 - Verfahren zur Herstellung eines organischen elektro-optischen Elements und organisches elektro-optisches Element - Google Patents
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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- Y02P40/57—Improving the yield, e-g- reduction of reject rates
Abstract
Verfahren
zur Herstellung eines organischen, elektro-optischen Elements (1), umfassend die Schritte:
– Bereitstellen eines Trägers (3),
– Aufbringen einer ersten leitfähigen Schicht (13, 17)
– Aufbringen zumindest einer Schicht (15), welche zumindest ein organisches, elektro-optisches Material aufweist,
– Aufbringen einer zweiten leitfähigen Schicht (13, 17),
gekennzeichnet durch den Schritt des
– Abscheidens zumindest einer Schicht (7, 71, 72, ... 7N) eines Glases, welches ein zumindest binäres Stoffsystem umfasst, mittels physikalischer und/oder chemischer Dampfphasenabscheidung auf das organische elektro-optische Element (1) oder derart, dass der Rand einer Abdeckung (23) auf dem organischen elektro-optischen Element (1) gasdicht versiegelt ist.
– Bereitstellen eines Trägers (3),
– Aufbringen einer ersten leitfähigen Schicht (13, 17)
– Aufbringen zumindest einer Schicht (15), welche zumindest ein organisches, elektro-optisches Material aufweist,
– Aufbringen einer zweiten leitfähigen Schicht (13, 17),
gekennzeichnet durch den Schritt des
– Abscheidens zumindest einer Schicht (7, 71, 72, ... 7N) eines Glases, welches ein zumindest binäres Stoffsystem umfasst, mittels physikalischer und/oder chemischer Dampfphasenabscheidung auf das organische elektro-optische Element (1) oder derart, dass der Rand einer Abdeckung (23) auf dem organischen elektro-optischen Element (1) gasdicht versiegelt ist.
Description
- Die Erfindung betrifft allgemein organische elektro-optische Elemente, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung hermetisch verkapselter organischer elektro-optischer Elemente, sowie ein hermetisch verkapseltes elektro-optisches Element.
- Organische lichtemittierende Dioden (OLEDs) sind Gegenstand intensiver Entwicklungsarbeiten, da sie gegenüber anderen Leucht- und Anzeigemitteln vielseitige Vorzüge besitzen. So können OLEDs sehr dünn und sogar flexibel hergestellt werden. Gegenüber Flüssigkristallanzeigen besitzen OLEDs außerdem den Vorzug, selbst leuchtend zu sein.
- Problematisch bei OLEDs ist jedoch vor allem deren bisher sehr begrenzte Lebensdauer. Es ist kaum gelungen, die Betriebsdauer von OLEDs auf mehr als 5000 Betriebsstunden auszudehnen. Für OLEDs werden im allgemeinen Metallkathoden mit niedriger Austrittsarbeit verwendet. Gebräuchlich ist hierbei unter anderem metallisches Calzium. Solche Materialien mit niedriger Austrittsarbeit sind jedoch in der Regel sehr reaktiv. Chemische Reaktionen der Metallschicht und damit verbundene Austrittsarbeitsänderungen gelten als einer der Hauptfaktoren der Lebensdauerbegrenzung.
- Insbesondere die Reaktion mit Luft, beziehungsweise mit dem in der Luft als Feuchtigkeit vorhandenen Wasser ist hier verantwortlich für die Degradation der Metallelektrode eines OLEDs.
- In der
US 5,882,761 A wird zur Lösung des Problems ein OLED vorgeschlagen, bei welchem die OLED Strukturen mit einem gewölbten Metallblech abgedeckt sind. Zusätzlich weist das dort beschriebene OLED ein Trockenmittel- oder Getterreservior auf. Das Trockenmittelreservior und die OLED-Strukturen sind mit einem porösen Klebeband voneinander abgetrennt. Das Metallblech ist mit dem Glasträger mittels eines UV-Klebers verbunden. Nachteilig ist hier, dass organische Schichten, wie die Verklebungsstelle zwischen Metallblech und Glasträger für kleine Gasmoleküle relativ einfach penetrierbar sind. Die Verklebung stellt somit einen Transportkanal, insbesondere für Luftsauerstoff und Wasser dar. Damit ist es nur eine Frage der Zeit, bis das Trockenmittel erschöpft ist und die Degradation der Metallelektrode einsetzt. Weiter sind durch diese Art der Verkapselung wesentliche Eigenschaften der OLED-Technologie, wie die Verkapselung extrem dünner, beziehungsweise flexibler Bauteile nicht umsetzbar. - Als Gettermaterialien sind dabei unter anderem Flüssigkeiten bekannt, wie sie in der
JP 7211456 A US 5821692 A , oderUS 5962962 A beschrieben werden. In derEP 0776147 A1 ist ferner die Verwendung von Festkörpermaterialien als Letter beschrieben. Auch Gase können, wie in WO 9903112 A1 offenbart ist, als Gettermedium für organische Bauelemente verwendet werden. Allen diesen aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen ist jedoch gemeinsam, dass die Wirkung des Gettermaterials mit fortlaufendem Gasanfall absinkt, so dass ein dauerhafter Schutz vor Degradation nicht gegeben ist. Die WO 2001/78151 A2 offenbart eine Verkapselung eines OLED's mit einem gegossenem Epoxid. Gegossene Epoxidschichten sind relativ dicke Schichten und bieten noch keine dauerhafte und ausreichend dichte Diffusionsbarriere, um die Degradation von organischen elektro-optischen Elementen zu verhindern. - Die
US 6,268,695 B1 offenbart Barriereschichten für OLEDs aus abwechselnd, mittels Vakuumverfahren aufgebrachten Polymer- und keramischer Schichten. Die Zwischenlagen aus Polymerschichten machen die ansonsten sehr spröden und harten keramischen Schichten flexibler, jedoch die Herstellung aufwendig. Die weiterhin alternativ vorgeschlagenen starren Abdeckungen aus Glas haben eine erhöhte Durchlässigkeit für kleine Gasmoleküle im Bereich der Verklebungs- bzw. Befestigungsbereiche und sind dadurch relativ einfach penetrierbar. - In der US 2001/0052752 A1 wird ebenfalls eine Verkapselung von OLED's aus zumindest zwei Schichten, einer sehr starren kristallinen und einer weiteren flexiblen Polymerschicht offenbart.
- Die Erfindung hat es sich daher zur Aufgabe gemacht, die Degradation von organischen elektro-optischen Elementen, wie beispielsweise OLEDs zu verlangsamen, beziehungsweise deren Lebensdauer mit einfachen Mitteln zu erhöhen.
- Diese Aufgabe wird bereits in höchst überraschend einfacher Weise durch ein Verfahren zur Herstellung eines organischen elektro-optischen Elements gemäß Anspruch 1, sowie ein organisches elektro-optisches Element gemäß Anspruch 14 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben.
- Dementsprechend umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines organischen, elektro-optischen Elements die Schritte:
- – Bereitstellen eines Trägers,
- – Aufbringen einer ersten leitfähigen Schicht
- – Aufbringen
zumindest einer Schicht (
15 ), welche zumindest ein organisches, elektro-optisches Material aufweist, - – Aufbringen einer zweiten leitfähigen Schicht, und den Schritt des
- – Abscheidens
zumindest einer Schicht (
7 ,71 ,72 , ...7N ) eines Glases, welches ein binäres Stoffsystem umfasst, mittels physikalischer und/oder chemischer Dampfphasenabscheidung auf das organische elektro-optische Element (1 ) oder derart, dass der Rand einer Abdeckung (23 ) auf dem organischen elektro-optischen Element (1 ) gasdicht versiegelt ist. - Schichten mit glasartiger Struktur sind bekannt für ihre außerordentlich gute Barrierewirkung. Als Schicht eines Glases wird in diesem Zusammenhang eine Schicht mit fehlender Fernordnung der das Material des Glases konstituierenden Elemente und/oder Stoffe und gleichzeitig vorhandener Nahordnung der Stoffe und/oder Elemente verstanden. Als Schicht eines Glases wird also eine glasartige, amorphe Schicht bezeichnet. Derartige Schichten umfassen dementsprechend auch beispielsweise organische Materialien, Legierungen oder amorphe Elementschichten. Gegenüber nicht glasartigen, also im wesentlichen mikrokristallinen, polykristallinen oder kristallinen Schichten zeichnen sich die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens aufgebrachten Schichten unter anderem aufgrund der amorphen Struktur durch das Fehlen von Korngrenzen aus.
- Solche Korngrenzen sind aber gerade wesentlich für die höhere Permeabilitätsrate für kleine Moleküle, wie etwa Sauerstoff oder Wasser durch kristalline oder polykristalline Medien verantwortlich.
- Hingegen sind viele Gläser bekannt, die bereits bei Schichtdicken von 50 μm keine messtechnisch erfassbare Permeabilität für alle Gase mit Ausnahme von Helium zeigen. Eine Zusammenstellung von Diffusionsraten durch Gläser findet sich beispielsweise in "Handbook of Gas Diffusion in Solids and Melts". Helium selbst beeinflußt jedoch aufgrund seiner Inertheit die Schichten der OLED nicht und ist für die Lebensdauer von OLEDs daher nicht von Bedeutung.
- Der Begriff eines organischen, elektro-optischen Materials umfasst dabei sowohl ein organisches Material, welches elektrolumineszente Eigenschaften aufweist und somit für den Aufbau einer OLED geeignet ist, als auch ein organisches Material, welches photovoltaische Eigenschaften aufweist. Im folgenden wird der Einfachheit halber der Begriff OLED aufgrund des äquivalenten Aufbaus allgemein für lichtwandelnde Elemente, also sowohl für lichtemittierende, als auch für photovoltaische Elemente verwendet.
- Als organisches, elektro-optisches Material sind eine Vielzahl, dem Fachmann bekannte Substanzen einsetzbar. Unter anderem können dazu metall-organische Materialien, insbesondere metall-organische Komplexe wie Triplett-Emitter oder Lanthanid-Komplexe verwendet werden. Beispielsweise wird Tris-(8-hydroxyquinolino)-Aluminium (Alq3) oder auch MEH-PPV (Poly(2-methoxy, 5-(2'-ethylhexyloxy) paraphenylen vinylen (MEH-PPV) als elektrolumineszentes Material verwendet. Die Schicht kann auch eine organische oder anorganische Matrixschicht umfassen, welche mit Emittern, wie etwa Fluoreszenzfarbstoffen als organisches, elektro-optisches Material dotiert sind. Als anorganische Matrix wurde unter anderem poröses Titandioxid verwendet.
- Weitere elektrolumineszente Substanzen sind beispielsweise in
US 6,107,452 A ,EP 0 573 549 A1 ,EP 800563 A1 EP 800563 B1 EP 1006169 A1 beschrieben, welche durch Bezugnahme vollständig in die vorliegende Anmeldung mit aufgenommen werden. Obwohl dem Fachmann bekannt, sei auch auf den Aufbau der in diesen Schriften beschriebenen OLEDs hingewiesen und diese Beschreibung als Inhalt dieser Anmeldung vorausgesetzt. - Durch das erfindungsgemäße Abscheiden wird außerdem eine innige Verbindung der Schicht eines Glases zu dem darunterliegenden Material ohne entstehende Hohlräume oder für Gase penetrierbare Verbindungsstellen geschaffen, da die Schicht direkt auf der darunterliegenden Oberfläche aufwächst. Schichten eines Glases, also weitgehend ohne kristalline Teil- oder Unterbereiche zeichnen sich außerdem durch eine bessere Toleranz gegenüber mechanischen Belastungen verglichen mit kristallinen Materialien aus. Dies bedeutet, dass die sehr guten Barrierewirkungen solcher Materialien auch bei Verformungen innerhalb der mechanischen Belastungsgrenzen des Materials erhalten bleiben. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht somit auch die Herstellung flexibler OLEDs mit hoher Lebensdauer.
- Zum Abscheiden der Schicht eines Glases werden PVD- oder CVD-Verfahren eingesetzt. Es können auch mehrere Abscheideverfahren miteinander kombiniert werden. PVD- oder CVD-Abscheidung ist unter anderem deshalb vorteilhaft, weil diese Verfahren im Vakuum oder in trockener Atmosphäre durchgeführt werden können.
- Das Abscheiden der zumindest einen Schicht eines Glases erfolgt gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform durch Aufdampfen. Durch Aufdampfen können hohe Wachstumsraten der Schichten erzielt werden, was das erfindungsgemäße Verfahren in dieser Variante besonders schnell und damit wirtschaftlich für große Stückzahlen macht.
- Für das Aufdampfen besonders geeignet ist dabei beispielsweise die Elektronenstrahlverdampfung. Dazu wird ein Elektronenstrahl auf ein Target gelenkt, wobei die Elektronen durch Stöße ihre kinetische Energie an das Target abgeben, welches sich dadurch aufheizt. Durch das Aufheizen wird schließlich das Targetmaterial verdampft. Das verdampfte Material trifft dann auf die zu beschichtende Oberfläche und scheidet sich dort als Schicht eines Glases ab.
- Der Schritt des Aufdampfens einer Schicht eines Glases kann außerdem den Schritt des Coverdampfens aus zumindest zwei Verdampfungsquellen umfassen. Auf diese Weise kann beispielsweise die Stöchiometrie der abgeschiedenen Schicht über die Aufdampfraten der Quellen eingestellt werden. Insbesondere kann der Schritt des Coverdampfens auch den Schritt des Variierens, insbesondere des periodischen Variierens der Aufdampfrate zumindest einer der Verdampfungsquellen umfassen. Durch Variation der Aufdampfraten können die Materialeigenschaften der Schicht eines Glases in Richtung senkrecht zur bedampften Oberfläche beeinflußt und angepaßt werden. So kann durch Variation der Schichtstöchiometrie etwa der Temperaturausdehnungskoeffizient der Schicht an den der beschichteten Oberfläche angepaßt werden, so dass Temperaturspannungen zwischen dem Oberflächenmaterial und der aufgedampften Schicht vermieden oder vermindert werden. Eine periodische Variation der Aufdampfraten kann beispielsweise dazu dienen, periodische Brechungsindexvariationen in der aufgedampften Schicht senkrecht zur beschichteten Oberfläche herzustellen.
- Das Abscheiden durch Aufdampfen erfordert jedoch im allgemeinen spezielle Aufdampfmaterialien mit vergleichsweise hohen Dampfdrücken. Da für spezielle OLED-Anwendungen auch Materialien mit niedrigen Dampfdrücken und damit verbunden im allgemeinen hohen Schmelztemperaturen geeignet sein können, kann der Schritt des Abscheidens zumindest einer Schicht eines Glases mittels physikalischer und/oder chemischer Dampfphasenabscheidung auch mit Vorteil den Schritt des Aufsputterns einer Schicht eines Glases umfassen. Dabei wird das Aufsputtern von Schichten als eines der PVD-Verfahren verstanden. Das Aufsputtern von Schichten kann im Gegensatz zum Aufdampfen auch mit schwer verdampfbaren Materialien durchgeführt werden.
- Schichten eines Glases können jedoch auch noch mit anderen Verfahren, wie etwa der chemischen Dampfphasenabscheidung, beispielsweise mittels plasmainduzierter, chemischer Dampfphasenabscheidung (PCVD) vorteilhaft hergestellt werden. Geeignet ist diesbezüglich auch besonders die Plasmaimpulsinduzierte chemische Dampfphasenabscheidung (PICVD), bei welcher das Plasma nicht zeitlich konstant, sondern gepulst erzeugt wird, was unter anderem eine geringere Wärmebelastung des zu beschichtenden Elements mit sich bringt.
- Organisches Material kann die Schichteigenschaften in vielfältiger Weise positiv beeinflussen. Beispielhaft sei dazu eine höhere Flexibilität der Schicht gegen mechanische Beanspruchung, die Anpassung optischer und mechanischer Eigenschaften, die Verbesserung der Schichthaftung indem etwa die Schicht als Gradientenschicht mit Veränderung des organischen Anteils abgeschieden wird, die Änderung der Packungsdichte und des Schichtgefüges, sowie der Beeinflussung der chemischen Eigenschaften der Schicht, insbesondere durch Zusatz von hydrophoben Materialien oder Gettermaterialien genannt.
- Vorteilhaft werden die Schichten so aufgebracht, dass eine der leitfähigen Schichten eine niedrigere Austrittsarbeit als die andere leitfähige Schicht aufweist. Aufgrund der Austrittsarbeitsdifferenz der als Elektroden dienenden ersten und zweiten leitfähigen Schichten, zwischen denen sich die Schicht befindet, die ein organisches, elektro-optisches Material aufweist, werden Elektronen bei richtiger Polung der an die Elektroden angelegten Spannung an der als Kathode wirkenden Schicht in unbesetzte elektronische Zustände des organischen, elektro-optischen Materials injiziert. Gleichzeitig werden von der als Anode wirkenden Schicht mit niedrigerer Austrittsarbeit Defektelektronen oder Löcher injiziert, wodurch im organischen Material durch Rekombination der Elektronen mit den Defektelektronen Lichtquanten emittiert werden.
- Für die Herstellung von OLEDs werden vielfach zusätzliche funktionelle Schichten verwendet, die insbesondere zwischen der ersten und zweiten leitfähigen Schicht aufgebracht werden. Dementsprechend kann das Verfahren vorteilhaft auch den Schritt des Aufbringens zumindest einer Lochinjektionsschicht und/oder einer Potentialanpassungsschicht und/oder einer Elektronenblockerschicht und/oder einer Lochblockerschicht und/oder einer Elektronenleiterschicht und/oder einer Lochleiterschicht und/oder einer Elektroneninjektionsschicht umfassen. Besonders hohe Quanten- beziehungsweise Lichtausbeuten werden dabei durch ein Aufbringen der Schichten in der bevorzugten Reihenfolge Potentialanpassungsschicht/Lochinjektionsschicht/Elektronenblockerschicht/Schicht, welche zumindest ein elektro-optisches Material aufweist/Lochblockerschicht/Elektronenleiterschicht/Elektroneninjektionsschicht/Potentialanpassungsschicht erreicht.
- Die Abfolge der funktionellen Schichten des organischen, elektro-optischen Elements wird im folgenden der Einfachheit halber als OLED-Schichtstruktur bezeichnet. Diese umfasst insbesondere die erste und zweite leitende Schicht und die Schicht, welche ein organisches, elektro-optisches Material aufweist. Zusätzlich kann die OLED-Schichtstruktur auch noch beispielsweise die oben genannten weiteren funktionellen Schichten umfassen.
- Um den Lichtaustritt oder Lichteintritt zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn eine der leitenden Schichten zumindest teilweise transparent ist. Als geeignet ist hierfür unter anderem Indium-Zinn-Oxid oder Fluor-dotiertes Zinnoxid (SnO2:F).
- Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ist, dass die Reihenfolge der aufgebrachten Schichten nicht zwingend ist. Im allgemeinen werden OLEDs hergestellt, indem auf ein transparentes Substrat, beziehungsweise einen transparenten Träger eine transparente leitfähige Schicht aufgebracht wird, auf welcher dann die Schicht, die ein organisches, elektro-optisches Material aufweist, abgeschieden wird. Diese Struktur wird dann von einer leitenden Schicht, die beispelsweise eine niedrigere Austrittsarbeit verglichen mit der transparenten leitfähigen Schicht aufweisen kann, als weiterer Elektrode abgedeckt. Das emittierte Licht kann in diesem Fall über den transparenten Träger aus- oder eingekoppelt werden.
- Nach einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt der Schritt des Abscheidens der zumindest einen Schicht eines Glases nach dem Aufbringen der zumindest einen Schicht, die zumindest ein organisches, elektro-optisches Material aufweist und der ersten und zweiten leitfähigen Schicht. Werden diese Schichten von derselben Seite des Trägers her aufgebracht, beziehungsweise abgeschieden, so befindet sich die Schicht, die zumindest ein organisches, elektro-optisches Material aufweist, zwischen dem Träger und der Schicht eines Glases. Auf diese Weise wird die OLED-Schichtstruktur zwischen Träger und Schicht eines Glases eingekapselt.
- Da die erfindungsgemäß aufgebrachten Schichten eines Glases beispielsweise auch selbst transparent sein können, ist es aber auch möglich, die Schichtenreihenfolge so anzuordnen, dass die transparente leitfähige Schicht nach der Schicht mit dem organischen, elektro-optischen Material auf den Träger aufgebracht wird. Auf diese Weise kann ein OLED auch beispielsweise mit nicht transparentem Träger hergestellt werden, wobei das Licht in diesem Fall durch die Schicht eines Glases und die transparente leitfähige Schicht tritt.
- Vorteilhaft können eine oder beide der leitfähigen Schichten, sowie auch die Schicht, welche ein organisches, elektro-optisches Material aufweist, strukturiert aufgebracht, beziehungsweise abgeschieden werden. Insbesondere können diese Schichten auch lateral, also entlang der Oberfläche strukturiert hergestellt werden. Durch eine derartige Strukturierung können eine Vielzahl von Eigenschaften solcher Elemente beeinflußt werden.
- Beispielsweise können in einer leitfähigen Schicht Lichtdurchtrittsöffnungen geschaffen werden. Weiterhin ist auch eine Schichtanordnung möglich, bei welcher die Schichten nicht zwangsläufig übereinander aufgebracht werden brauchen. Es ist vielmehr möglich, dass beispielsweise strukturierte Schichten auch ineinandergreifen können. Beispielsweise können die erste und/oder die zweite leitfähige Schicht auch kammartig strukturiert aufgebracht werden. Die Schicht, welche zumindest ein organisches, elektro-optisches Material aufweist, kann sich dann zum Beispiel ganz oder teilweise zwischen den Kammstrukturen befinden. Eine Strukturierung ist außerdem für pixelierte Strukturen, die durch eigene Schaltelemente betrieben werden, beziehungsweise für die Herstellung eines organischen elektro-optischen Elements als Aktiv-Matrix Display sinnvoll.
- Die hermetische Kapselung von OLEDs erfolgt mit Schichten eines Glases, die ein zumindest binäres Stoffsystem umfassen, Derartige Schichten zeichnen sich im allgemeinen durch besonders niedrige Permeabilitätsraten aus, da sie, anders als beispielsweise Quarzgläser, kaum Neigung zur Bildung kristalliner Bereiche zeigen und auch dichtere Strukturen aufweisen. Solche zumindest binären Stoffsysteme können sich beispielsweise aus mindestens zwei Metalloxiden oder Siliziumdioxid und einem oder mehreren Metalloxiden zusammensetzen.
- Weiterhin kann das Verfahren auch so ausgestaltet sein, dass der Schritt des Abscheidens der zumindest einen Schicht eines Glases vor dem Aufbringen einer der leitfähigen Schichten erfolgt. Damit befindet sich die Schicht eines Glases zwischen Träger und der OLED-Schichtstruktur. Eine solche Variante des Verfahrens schafft eine OLED, bei der ebenfalls die Diffusion durch das Substrat, beziehungsweise den Träger hindurch in die OLED-Schichtstruktur hinein unterdrückt wird. Dadurch kann auch eine hermetische Kapselung auf der Trägerseite des OLEDs erreicht werden. Dies ist beispielsweise für flexible OLEDs von Vorteil, wenn der Träger ein flexibles Kunststoffmaterial mit typischerweise hoher Permeabilität für kleine Gasmoleküle umfasst. Die Schicht eines Glases kann dabei auch die Funktion einer Aus- oder Einkoppelschicht für das von der OLED emittierte Licht erfüllen, um die Ausbeute der OLED durch Brechungsindex-Anpassung zu erhöhen.
- Die zumindest eine Schicht eines Glases kann außerdem auf der Seite des Trägers aufgebracht werden, welche der Seite, auf welcher die Schicht aufgebracht wird, die ein organisches, elektro-optisches Material aufweist, gegenüberliegt. Somit wird die Schicht auf der Seite des Trägers aufgebracht, auf welcher bei normalem Schichtaufbau der OLED das Licht in die Umgebung ausgekoppelt wird. Auch hier kann eine Brechungsindex-Anpassung mittels der Schicht eines Glases die Auskoppeleffizienz erhöhen, da insbesondere an der Grenzfläche Material/Luft sonst ein großer Brechungsindex-Sprung mit entsprechend starken Rückreflexionen auftritt. Zusätzlich kann auch eine solche Schicht eine Diffusionsbarriere zur Verlängerung der Lebensdauer der OLED schaffen.
- Von großem Vorteil für die Eigenschaften von OLEDs ist auch eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu deren Herstellung, bei welchem der Schritt des Aufbringens einer Schicht eines Glases mittels physikalischer und/oder chemischer Dampfphasenabscheidung den Schritt des Aufbringens einer mehrlagigen Schicht umfasst, wobei zumindest zwei der Lagen unterschiedliche Brechungsindizes aufweisen. Dies kann durch Aufbringen verschiedener Schichtmaterialien erreicht werden. Es ist aber auch möglich, den Brechungsindex durch die Wahl der Prozeßparameter beim Aufbringen, wie etwa der Aufdampfrate zu beeinflussen. Eine solche mehrlagige Schicht mit variierendem Brechungsindex ist besonders für eine Brechungsindex-Anpassung geeignet.
- Das Verfahren kann außerdem den Schritt des Aufbringens einer Abdeckung umfassen, wobei die Schicht eines Glases so aufgebracht wird, dass die Kontaktfläche zwischen der Abdeckung und dem Träger durch die Schicht eines Glases versiegelt und hermetisch abgeschlossen wird. Dazu umfasst der Schritt des Abscheidens zumindest einer Schicht eines Glases den Schritt des Abdeckens der Umrandung der Auflagefläche der Abdeckung mit zumindest einer Schicht eines Glases. Dies kann nicht nur die Aufgabe eines hermetischen Abschlusses lösen, sondern das Aufdampfglas kann auch zur Befestigung der Abdeckung, ähnlich wie bei einem Glaslot genutzt werden. Der Begriff der Auflagefläche ist nicht im strengen Sinne als die Fläche zu verstehen, auf der Berührungspunkte weiterer Komponenten mit der Abdeckung entstehen. Da beispielsweise die OLED-Schichtstruktur im allgemeinen leicht erhaben ist, kann in benachbarten Bereichen neben der OLED-Schichtstruktur ein kleiner Abstand zwischen Abdeckung und der jeweiligen Unterlage, etwa dem Träger entstehen. Auch diese Bereiche sind jedoch ebenfalls als Auflagefläche zu verstehen. Die Auflagefläche kann somit als Projektionsfläche der Seite der Abdeckung auf die Unterlage verstanden werden, welche der Unterlage zugewandt ist.
- Die Erfindung sieht auch vor, eine organisches photoelektrisches Element bereitzustellen, das insbesondere mit dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt ist.
- Ein erfindungsgemäßes Element umfasst demgemäß:
- – einen Träger,
- – eine erste leitfähige Schicht,
- – zumindest eine Schicht, welche zumindest ein organisches, elektro-optisches Material aufweist und
- – eine zweite leitfähige Schicht, sowie
- – eine
abgeschiedene Schicht eines Glases, welches ein zumindest binäres Stoffsystem
umfasst, auf dem organischen elektro-optischen Element (
1 ) oder derart, dass der Rand einer Abdeckung (23 ) auf dem organischen elektro-optischen Element (1 ) gasdicht versiegelt ist. - Wie bereits oben bezüglich des Herstellungsverfahrens für OLEDs beschrieben wurde, ist eine Schicht eines Glases besonders gut als Diffusionsbarriere für kleine Moleküle geeignet und stellt so einen wirksamen Schutz gegen die Degradation des Elements bereit. Dadurch, dass die Schicht auf einer Oberfläche des Elements abgeschieden ist, besteht zwischen der Schicht und der Oberfläche eine Verbindung ohne Zwischen- oder Übergangsschichten, was besonders für eine hermetische Versiegelung günstig ist. Die Schicht ist dabei mittels CVD- und/oder PVD-Beschichtung, etwa durch Sputtern, Aufdampfen, PCVD oder PICVD auf der Oberfläche abgeschieden.
- Bevorzugt weist eine der leitfähigen Schichten eine niedrigere Austrittsarbeit als die andere leitfähige Schicht auf, um eine Austrittsarbeitsdifferenz zwischen den Schichten zu schaffen. Im Falle eines lichtemittierenden Elements werden bei Anlegen einer Spannung an die leitfähigen Schichten Elektronen ausgehend von der Schicht mit niedrigerer Austrittsarbeit in unbesetzte Energiezustände injiziert. Durch Rekombination mit Defektelektronen, die von der Schicht mit höherer Austrittsarbeit injiziert werden, werden dann Lichtquanten abgegeben.
- Um die Quanteneffizienz eines erfindungsgemäßen OLEDs zu erhöhen, kann das OLED zusätzlich weitere funktionelle Schichten aufweisen. Vorteilhaft sind dabei beispielsweise zumindest eine Lochinjektionsschicht und/oder zumindest eine Potentialanpassungsschicht und/oder zumindest eine Elektronenblockerschicht und/oder zumindest eine Lochblocker-schicht und/oder zumindest eine Elektronenleiterschicht und/oder Lochleiterschicht und/oder zumindest eine Elektroneninjektionsschicht.
- Um den Austritt der emittierten Lichtquanten zu ermöglichen, ist es von Vorteil, wenn eine der leitfähigen Schichten zumindest teilweise transparent für das von der ein organisches, elektro-optisches Material aufweisenden Schicht emittierte Licht ist. Diese geforderten Eigenschaften können dabei unter anderem erfüllt werden, wenn die erste leitfähige Schicht Indium-Zinn-Oxid oder Fluor-dotiertes Zinnoxid aufweist.
- Die zumindest eine Schicht eines Glases kann sich außerdem nicht nur auf der Seite des Trägers befinden, auf welcher sich die Schicht befindet, die das organische elektro-optische Material aufweist. Vielmehr kann die Schicht eines Glases auch auf der Seite des Trägers angeordnet sein, welche dieser Seite gegenüberliegt. Auf diese Weise kann zum einen die Diffusion von Gasmolekülen durch den Träger eingeschränkt werden, zum anderen können auch beispielsweise die optischen Eigenschaften des OLEDs günstig beeinflußt werden, indem etwa die Schicht eines Glases eine Brechungsindexanpassung schafft.
- Die zumindest eine Schicht eines Glases kann weiterhin entlang der Richtung senkrecht zur beschichteten Oberfläche eine variierende Zusammensetzung und/oder einen variierenden Brechungsindex aufweisen. Durch Variation der Zusammensetzung senkrecht zur Oberfläche kann die Schicht in dieser Richtung entsprechende variierende Materialeigenschaften, wie etwa einen variierenden Temperaturausdehnungskoeffizienten oder Brechungsindex aufweisen. Der Brechungsindex kann jedoch auch anders, etwa durch die Morphologie der Schicht beeinflußt werden. Insbesondere kann die Zusammensetzung und/oder der Brechungsindex auch periodisch variieren. Eine Schicht eines Glases mit periodisch variierendem Brechungsindex ist besonders gut geeignet, Licht in das Element aus- oder einzukoppeln.
- Die zumindest eine Schicht eines Glases kann auch besonders vorteilhaft zwischen dem Träger und erster oder zweiter leitfähiger Schicht angeordnet sein. Mit dieser Anordnung wird ebenfalls die Diffusion von Gasmolekülen durch den Träger hindurch unterdrückt. Außerdem kann auf diese Weise eine Brechungsindexanpassung zwischen der OLED-Schichtstruktur und dem Träger hergestellt werden.
- Das organische, elektro-optische Element kann auch eine mehrlagige Schicht aufweisen, wobei die Lagen der mehrlagigen Schicht eines Glases unterschiedliche Brechungsindizes aufweisen. Damit kann ein besonders günstiges Aus- und Einkopplungsvermögen für Licht erreicht werden. Ein erfindungsgemäßes elektro-optisches Element kann außerdem vorteilhaft strukturierte Schichten aufweisen. Beispielsweise können die erste und/oder die zweite leitfähige und/oder die zumindest eine Schicht, welche zumindest ein organisches, elektro-optisches Material aufweist, strukturiert sein, um zusätzliche Funktionalität in einer oder mehrerer dieser Schichten zu integrieren. Insbesondere können die erste und/oder zweite leitfähige Schicht kammartig strukturiert sein. Die Fingerelektroden der kammartig strukturierten Schichten können beispielsweise ineinandergreifen, so dass eine Spannung zwischen auf einer Ebene befindlichen leitfähigen Schichten angelegt oder abgegriffen werden kann.
- Ebenso sind jedoch auch andere Strukturierungen der Schichten sinnvoll. Beispielsweise können die leitfähigen Schichten in verschiedenen Ebenen auf dem Substrat angeordnet einander überkreuzende Linien, beziehungsweise Leiterbahnen aufweisen, die eine Pixelansteuerung einzelgeschalteter Pixelstrukturen, insbesondere für Displayanwendungen erlauben. Dabei wird die sich zwischen den leitfähigen Schichten befindliche Schicht, die zumindest ein elektro-optisches Material aufweist, in der Umgebung eines Kreuzungspunkts zweier angesteuerter Leiterbahnen der leitfähigen Schichten lokal zur Elektrolumineszenz angeregt. Eine entsprechende photovoltaische Anordnung kann umgekehrt zur lokalen Signalabtastung für sensorische Anwendungen, wie etwa eine Bildaufnahme verwendet werden.
- Die Erfindung wird nachfolgend genauer anhand bevorzugter Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichungen genauer beschrieben. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen in den Zeichnungen gleiche oder ähnliche Teile.
- Es zeigen:
-
1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen OLED, -
2 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen OLED mit inverser Schichtstruktur, -
3A bis3D Ausführungsformen mit zusätzlicher Abdeckung zum Schutz der OLED-Schichtstruktur, -
4 eine Ausführungsform der OLED mit Anordnung der Schicht eines Glases zwischen OLED-Schichtstruktur und Träger, -
5 eine Ausführungsform mit mehrlagiger Verkapselung der OLED-Schichtstruktur, -
6 eine Ausführungsform mit mehrlagiger Verkapselung der OLED-Schichtstruktur und unterschiedlichen Brechungsindizes einzelner Lagen, -
7A und7B den Verlauf des Brechungsindex in einer Schicht eines Glases gemäß zweier weiterer Ausführungsformen einer OLED, und -
8 eine Ausführungsform einer OLED mit kammartig strukturierten leitenden Schichten. -
1 zeigt in schematischer Querschnittsansicht eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen OLED, welche als ganzes mit1 bezeichnet ist. Die OLED umfasst einen Träger3 , auf welchem auf einer Seite9 eine OLED-Schichtstruktur5 aufgebracht ist. Die Schichtstruktur5 umfasst eine erste leitfähige Schicht13 , eine Schicht15 , welche zumindest ein organisches, elektro-optisches Material aufweist, sowie eine zweite leitfähige Schicht17 . - Die Schichtstruktur
5 der OLED ist mit einer Schicht7 eines Glases abgedeckt, welche mittels PVD- und/oder CVD-Beschichtung aufgebracht wurde. Die Schicht7 eines Glases schafft aufgrund ihrer niedrigen Permeabilität eine hermetische Kapselung der OLED-Schichtstruktur5 insbesondere gegen kleine Gasmoleküle der natürlichen Atmosphäre, wie Wasser oder Sauerstoff. Auf diese Weise ist die Degradation der erfindungsgemäßen OLED durch chemische Reaktionen reaktiver Gase mit Materialien der Schichtstruktur deutlich herabgesetzt, was sich in einer erhöhten Lebensdauer der OLED äußert. Bevorzugt umfasst die Schicht eines Glases dabei ein Aufdampfglas, welches durch Aufdampfen auf dem Element1 abgeschieden wurde. - Die Schicht
15 , die ein organisches, elektro-optisches Material aufweist, wird nachfolgend der Einfachheit halber als organische, lichtemittierende Schicht bezeichnet. Diese Schicht kann jedoch auch als lichtabsorbierende, photovoltaische Schicht für ein photovoltaisches Element ausgebildet sein. -
- Der elektrische Widerstand beträgt ungefähr 1010 Ω/cm (bei 100°C),
- Dieses Glas weist in reiner Form ferner einen Brechungsindex von etwa 1,470 auf.
- Die Dielektrizitätskonstante ε liegt bei etwa 4,8 (bei 25°C, 1 MHz), tgδ beträgt etwa 80 × 10–9 (bei 25°C, 1 MHz). Durch den Aufdampfprozeß und die unterschiedliche Flüchtigkeit der Komponenten dieses Systems ergeben sich leicht unterschiedliche Stöchiometrien zwischen dem Targetmaterial und der aufgedampften Schicht. Die Abweichungen in der aufgedampften Schicht sind in Klammern angegeben.
- Durch das Aufbringen der Schicht
7 eines Glases mittels CVD und/oder PVD entsteht eine innige Verbindung der Schicht7 eines Glases sowohl mit der Oberfläche der Schichtstruktur5 , als auch mit dem Träger3 , selbst in Bereichen neben der OLED-Schichtstruktur. Damit werden auch Permeabilitätskanäle an den Randbereichen der OLED-Schichtstruktur vermieden, die bei bisher bekannten OLEDs etwa mittels Verklebungen verkapselt werden. - Der Träger
3 umfasst in dieser Ausführungsform ein transparentes Substrat. Von der organischen, lichtemittierenden Schicht15 emittiertes Licht passiert zunächst die erste, leitfähige Schicht13 und passiert dann die Grenzfläche zur Umgebung an der Seite11 des transparenten Trägers3 . - Die erste leitfähige Schicht
13 umfasst in dieser Ausführungsform ein transparentes, leitfähiges Material, wie beispielsweise Indium-Zinn-Oxid, um den Durchtritt des Lichts zu ermöglichen. - Die zweite leitfähige Schicht
17 umfasst ein Material mit niedrigerer Austrittsarbeit als das der ersten leitfähigen Schicht, wobei im Falle einer Indium-Zinn-Oxidschicht deren Austrittsarbeit bei etwa 4,9 eV liegt. Als Material für die zweite leitfähige Schicht ist insbesondere Calzium geeignet. Calzium ist jedoch sehr reaktiv und reagiert insbesondere mit dem Luftsauerstoff, sowie mit dem in der Luft als Feuchtigkeit enthaltenen Wasser. Insbesondere für den Schutz dieser Schicht ist eine hermetische Kapselung der OLED-Schichtstruktur zur Vermeidung einer Degradation wichtig. - Diese Ausführungsform einer OLED umfasst die Schichtabfolge Träger/erste leitfähige Schicht/organische, lichtemittierende Schicht/zweite leitfähige Schicht. Dies entspricht dem standardmäßigen Aufbau von OLEDs. Durch das Aufbringen einer Schicht
7 eines Glases, die gleichzeitig die OLED-Schichtstruktur5 wirksam verkapselt, ist aber auch ein Aufbau mit inverser Schichtabfolge realisierbar. Diese Variante ist in2 dargestellt. Bei der in2 gezeigten Ausführungsform lautet die Schichtabfolge dementsprechend: Träger/zweite leitfähige Schicht/organische, lichtemittierende Schicht/erste leitfähige Schicht. Bei dieser Ausführungsform kann der Träger3 auch ein undurchsichtiges Material umfassen. Das von der organischen, lichtemittierenden Schicht15 emittierte Licht tritt dann nach dem Passieren der ersten leitfähigen Schicht13 durch die Schicht7 eines Glases an der Außenseite19 aus. - In den
3A bis3D sind Ausführungsformen des organischen, elektro-optischen Elements1 mit zusätzlicher Abdeckung23 dargestellt. Die Abdeckung23 dient zum Schutz insbesondere vor mechanischen Beschädigungen. Da die Schichten13 bis17 des Elements1 relativ weich sein können, ist die Schicht7 eines Glases im Bereich der OLED-Schichtstruktur5 mit einer nicht sehr stabilen Unterlage verbunden, so dass die Schicht7 eines Glases gegenüber mechanischen Einwirkungen empfindlich sein kann. Die Abdeckung23 kann vorteilhaft mit der OLED verklebt sein. Bei der in3A gezeigten Ausführungsform ist die Abdeckung23 über eine Kunstharz- oder Kunststoffschicht25 mit den weiteren Komponenten des Elements verbunden. Die Kunstharz- oder Kunststoffschicht25 ist geeignet, Unebenheiten auf der Oberfläche, etwa durch die hervorragende OLED-Schichtstruktur auszugleichen. - Bei der in
3B gezeigten Ausführungsform wurde auf eine Verklebung der Abdeckung mit der Unterlage verzichtet. Hier dient die Schicht7 eines Glases selbst zur Befestigung der Abdeckung23 . Neben einer Versiegelung der Ränder der Abdeckung23 wird durch das Abscheiden der Schicht eines Glases demnach auch eine Verbindung der Abdeckung23 , ähnlich, wie mit einem Glaslot erreicht, ohne jedoch die OLED-Schichtstruktur einer besonderen Wärmebelastung aussetzen zu müssen. Die Schicht7 eines Glases ist beispielhaft nicht als durchgehende Schicht ausgeführt, sondern nur auf den Rändern der Abdeckung23 , beziehungsweise der Umrandungskurve der Auflagefläche der Abdeckung23 abgeschieden. -
3C zeigt eine weitere Ausführungsform eines mit einer Abdeckung23 versehenen Elements1 , bei welchem die Umrandungskurve der Auflagefläche der Abdeckung23 mit einer Schicht7 eines Glases abgedeckt ist. Auch hier wird, wie bei der anhand von3B gezeigten Ausführungsform, neben einer Versiegelung auch eine Befestigung der Abdeckung23 mittels der Schicht7 eines Glases erreicht. Im Unterschied ist aber die Schicht7 eines Glases seitlich auf das Element aufdedampft, so dass die Ränder des Elements1 versiegelt werden. - Bei der anhand von
3D gezeigten Ausführungsform wurde eine Versiegelung, beziehungsweise ein hermetischer Abschluß der OLED-Schichtstruktur und eine Befestigung einer Abdeckung23 durch Abscheiden von der Seite her, welche der Abdeckung23 gegenüberliegt, erreicht. Auch hier ist, den Ausführungsformen der3B und3C gemeinsam, die Umrandungskurve der Auflagefläche der Abdeckung23 durch die Schicht7 eines Glases abgedeckt. - In
4 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei welcher die Schicht7 eines Glases vor dem Aufbringen der ersten und zweiten leitfähigen Schicht und der organischen, lichtemittierenden Schicht auf den Träger3 aufgebracht ist. Damit befindet sich die Schicht7 eines Glases zwischen Träger und der OLED-Schichtstruktur. Auf diese Weise ist die Diffusion durch das Substrat, beziehungsweise den Träger hindurch in die OLED-Schichtstruktur hinein unterdrückt. Durch die mit dieser Anordnung der Schicht7 eines Glases zwischen OLED-Schichtstruktur5 und Träger3 erreichten Verkapselung der OLED von der Seite des Trägers3 her wird es außerdem möglich, dass für den Träger3 ein für Gasmoleküle penetrierbares Material verwendet werden kann. Beispielsweise kann auf diese Weise auch ein Kunststoffträger verwendet werden, durch den aufgrund der schlechten Barrierewirkung von Kunststoffen ansonsten Gasmoleküle in die OLED-Schichtstruktur migrieren würden. Die Verwendung von Kunststoffträgern ist dabei insbesondere für die Herstellung flexibler OLEDs geeignet. - Die OLED kann außerdem eine Haftvermittlungsschicht
10 für die Verbindung der Schicht7 eines Glases mit einem Kunststoffträger aufweisen. Die Haftvermittlungsschicht10 grenzt dabei an die Schicht7 eines Glases an und befindet sich zwischen Träger3 und Schicht7 . Die Haftvermittlungsschicht10 schafft eine feste und dauerhafte Verbindung der Schicht7 eines Glases mit dem Träger3 , so dass eine Abtrennung der Schicht7 vom flexiblen Träger3 insbesondere beim Verbiegen der OLED verhindert wird. Selbstverständlich können auch die oben beschriebenen, sowie die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen solche Haftvermittlungsschichten aufweisen. - Zusätzlich kann eine in
4 nicht gezeigte weitere Verkapselung die OLED-Schichtstruktur5 hermetisch abschließen, wobei diese Verkapselung bevorzugt ebenfalls durch Aufbringen einer Schicht eines Glases mittels CVD- und/oder PVD-Beschichtung erfolgt. Die zwischen der OLED-Schichtstruktur5 und dem Träger3 aufgebrachte Schicht eines Glases kann neben ihrer Funktion als Diffusionssperre auch zusätzlich als Brechungsindex-Anpassung zwischen OLED-Schichtstruktur5 und Träger3 dienen, um die Auskopplung des von der organischen Schicht15 emittierten Lichts zu verbessern. - Bei OLEDs mit flexiblen Trägern
3 , die wie in4 gezeigt aufgebaut sind, sollte die Schicht7 eines Glases möglichst entlang der neutralen Faser des Aufbaus laufen, so dass sich in dieser Schicht beim Verbiegen der OLED keine Risse bilden können, welche die Degradation wieder erhöhen könnten. In5 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei welcher eine mehrlagige Schicht27 aufgebracht wurde, um die Flexibilität des Aufbaus zu erhöhen. Dabei ist die mehrlagige Schicht27 auf der Seite9 des Trägers zwischen Träger3 und OLED-Schichtstruktur5 aufgebracht. Die mehrlagige Schicht27 umfasst in dieser Ausführungsform N Schichten eines Glases71 ,72 , ...,7N . - Abwechselnd zu diesen Schichten
71 ,72 , ...,7N sind N Schichten81 ,82 , ...,8N aufgebracht. Das gleiche Prinzip kann selbstverständlich auch auf der dieser Seite gegenüberliegenden Seite der OLED-Schichtstruktur zur vollständigen und gleichzeitig Kapselung der OLED-Schichtstruktur5 angewandt werden. - In den
4 und5 ist jeweils der Übersichtlichkeit halber die Kapselung der OLED-Schichtstruktur auf der dem Träger gegenüberliegenden Seite nicht dargestellt. -
6 zeigt ähnlich zu der in5 dargestellten Ausführungsform eine erfindungsgemäße OLED mit mehrlagiger Schicht27 , die Schichten71 ,72 , ...,7N mit glasartiger Struktur, sowie weitere Schichten81 ,82 , ...,8N umfasst. Im Gegensatz zu der in5 gezeigten Ausführungsform sind hier jedoch die Schichten auf der Seite11 des Trägers3 aufgebracht, welche der Seite9 , auf welcher die OLED-Schichtstruktur5 aufgebracht ist, gegenüberliegt. Zusätzlich dargestellt ist eine Verkapselung der OLED-Schichtstruktur5 ähnlich der anhand der1 bis3D dargestellten Ausführungsformen durch eine Schicht7 mit glasartiger Struktur. - Die mehrlagige Schicht
27 dient hier neben der durch die Schichten71 bis7N erzielte Barrierewirkung zur Brechungsindex-Anpassung, um die Auskopplung des von der organischen Schicht15 emittierten Lichts an der Grenzfläche der OLED zur Umgebung zu verbessern. Die einzelnen Schichten71 bis7N und81 bis8N der mehrlagigen Schicht27 weisen dazu unterschiedliche Brechungsindizes auf. Insbesondere ist die Schicht27 so aufgebaut, dass die Schichten71 bis7N eines Glases gleiche Brechungsindizes und die Schichten81 bis8N ebenfalls gleiche Brechungsindizes aufweisen. Auf diese Weise alterniert der Brechungsindex durch die abwechselnde Anordnung der Schichten von Schicht zu Schicht. - Eine Variation des Brechungsindex kann jedoch nicht nur durch Kombination verschiedener Schichten entstehen. Vielmehr ist es auch möglich, dass eine Schicht eines Glases entlang der Richtung senkrecht zur beschichteten Oberfläche variierende Zusammensetzung und/oder einen entlang dieser Richtung variierenden Brechungsindex aufweist. Dabei wird eine Variation des Brechungsindex bevorzugt ebenfalls durch Variation der Schichtzusammensetzung verändert. Jedoch ist auch eine Variation durch eine sich entlang dieser Richtung ändernden Schichtmorphologie, wie etwa eine sich ändernde Dichte denkbar. Schichten mit Variation des Brechungsindex durch sich ändernde Schichtzusammensetzung können durch Abscheiden der Schicht mittels Coverdampfung ereugt werden, wobei die Aufdampfrate zumindest einer der Verdampfungsquellen im Verlauf des Aufdampfprozesses geändert wird. Durch periodische Änderung der Aufdampfrate, beispielsweise durch periodische Änderung der Leistung einer der Quellen kann so eine entsprechende Schicht eines Glases erzeugt werden, die senkrecht zur beschichteten Oberfläche einen periodisch variierenden Brechungsindex aufweist.
- Ein solcher Verlauf des Brechungsindex ist beispielhaft in den
7A und7B dargestellt. Die Koordinate z kennzeichnet dabei die Richtung senkrecht zur beschichteten Oberfläche. Beide Verläufe zeigen eine periodische Variation des Brechungsindex in z-Richtung. Der in7B dargestellte Verlauf des Brechungsindex weist neben der periodischen Variation außerdem eine Abnahme der Amplitude in z-Richtung auf, was zusätzlich von Nutzen für die Aus-, beziehungsweise Einkoppeleffizienz des Elements sein kann. - In
8 ist schließlich eine weitere Ausführungsform einer OLED, beziehungsweise eines organischen, elektro-optischen Elements dargestellt, welches strukturierte funktionelle Schichten aufweist. Bei dieser Ausführungsform sind die leitenden Schichten13 und17 kammartig strukturiert und befinden sich beide auf derselben Ebene auf dem Träger3 . Die Schichten13 und17 weisen jeweils Fingerelektroden30 auf, die mit wenigstens einem Steg32 verbunden sind. Die Spannungszuführung, beziehungsweise der Spannungsabgriff im Falle eines photovoltaischen Elements geschieht dabei über die Stege32 . Die Schicht15 , die zumindest ein organisches, elektro-optisches Material aufweist, ist auf die mit den strukturierten Schichten13 und17 aufgebracht, so dass sich Material der Schicht15 auch zwischen den Fingerelektroden befindet. Die so hergestellte OLED-Schichtstruktur ist in diesem Ausführungsbeispiel zur Verkapselung wieder, ähnlich der anhand von1 dargestellten Ausführungsform mit einer Schicht7 eines Glases abgedeckt. - Selbstverständlich können die oben dargestellten beispielhaften Ausführungsformen auch in vielfältiger Weise kombiniert werden, etwa indem Schichten eines Glases auf mehreren Seiten des Substrats aufgebracht werden. So kann unter anderem die anhand von
6 gezeigte Ausführungsform mit einer Beschichtung auf der Seite des Substrats, die der OLED-Schichtstruktur5 zugewandt ist, zum Beispiel wie in den Ausführungsformen der4 oder5 kombiniert werden. Ebenso sind auch nahezu beliebige andere Kombinationen der gezeigten Ausführungsformen möglich. Auch können alle Ausführungsformen in Pixel-Displays Verwendung finden, beispielsweise durch Matrixanordnung der beschriebenen Elemente oder durch entsprechend strukturierte leitfähige Schichten mit überkreuzenden Leiterbahnen. Bezugszeichenliste
Claims (23)
- Verfahren zur Herstellung eines organischen, elektro-optischen Elements (
1 ), umfassend die Schritte: – Bereitstellen eines Trägers (3 ), – Aufbringen einer ersten leitfähigen Schicht (13 ,17 ) – Aufbringen zumindest einer Schicht (15 ), welche zumindest ein organisches, elektro-optisches Material aufweist, – Aufbringen einer zweiten leitfähigen Schicht (13 ,17 ), gekennzeichnet durch den Schritt des – Abscheidens zumindest einer Schicht (7 ,71 ,72 , ...7N ) eines Glases, welches ein zumindest binäres Stoffsystem umfasst, mittels physikalischer und/oder chemischer Dampfphasenabscheidung auf das organische elektro-optische Element (1 ) oder derart, dass der Rand einer Abdeckung (23 ) auf dem organischen elektro-optischen Element (1 ) gasdicht versiegelt ist. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Abscheidens zumindest einer Schicht (
7 ,71 ,72 , ...7N ) eines Glases den Schritt des Aufdampfens einer Schicht (7 ,71 ,72 , ...7N ) eines Glases umfasst. - Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt des Aufdampfens einer Schicht (
7 ,71 ,72 , ...7N ) eines Glases den Schritt des Elektronenstrahlverdampfens umfasst. - Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Aufdampfens einer Schicht (
7 ,71 ,72 , ...7N ) eines Glases den Schritt des Coverdampfens aus zumindest zwei Verdampfungsquellen umfasst. - Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Coverdampfens den Schritt des Variierens, insbesondere des periodischen Variierens der Aufdampfrate zumindest einer der Verdampfungsquellen umfasst.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Abscheidens einer Schicht (
7 ,71 ,72 , ...7N ) eines Glases den Schritt des Abscheidens mittels plasmainduzierter chemischer Dampfphasenabscheidung (PECVD), insbesondere den Schritt des Abscheidens mittels plasmaimpulsinduzierter chemischer Dampfphasenabscheidung (PICVD) und/oder den Schritt des Aufsputterns einer Schicht (7 ,71 ,72 , ...7N ) eines Glases umfasst. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch den Schritt des Aufbringens zumindest einer Lochinjektionsschicht und/oder einer Potentialanpassungsschicht und/oder einer Elektronenblockerschicht und/oder einer Lochblockerschicht und/oder einer Elektronenleiterschicht und/oder einer Lochleiterschicht und/oder einer Elektroneninjektionsschicht.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der leitfähigen Schichten (
13 ,17 ) Indium-Zinn-Oxid und/oder Fluordotiertes Zinnoxid aufweist. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite leitfähige und/oder die zumindest eine Schicht, welche zumindest ein organisches, elektro-optisches Material aufweist, strukturiert aufgebracht werden.
- Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (
13 ) und/oder zweite (15 ) leitfähige Schicht kammartig strukturiert aufgebracht werden. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Schritt des Abscheidens der zumindest einen Schicht (
7 ,71 ,72 , ...7N ) eines Glases vor dem Aufbringen einer der leitfähigen Schichten (13 ,17 ) erfolgt. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Abscheidens einer Schicht (
7 ,71 ,72 , ...7N ) eines Glases den Schritt des Abscheidens einer Schicht (7 ,71 ,72 , ...7N ) eines Glases auf der Seite (9 ) des Trägers umfasst, welche der Seite (11 ), auf welcher die Schicht (15 ), die zumindest ein organisches, elektro-optisches Material aufweist, aufgebracht wird, gegenüberliegt. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Abscheidens einer Schicht (
7 ,71 ,72 , ...7N ) eines Glases den Schritt des Aufbringens einer mehrlagigen Schicht (27 ) mit zumindest zwei Lagen (71 ,72 , ...,7N ,81 ,82 , ...,8N ) umfasst, wobei die Lagen (71 ,72 , ...,7N ,81 ,82 , ...,8N ) unterschiedliche Brechungsindizes aufweisen. - Organisches elektro-optisches Element (
1 ), insbesondere hergestellt mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, umfassend: – einen Träger (3 ), – eine erste leitfähige Schicht (13 ), – zumindest eine Schicht (15 ), welche zumindest ein organisches, elektro-optisches Material aufweist und – eine zweite leitfähige Schicht (17 ), gekennzeichnet durch – zumindest eine mittels physikalischer und/oder chemischer Dampfphasenabscheidung abgeschiedene Schicht (7 ,71 ,72 , ...7N ) eines Glases, welches ein zumindest binäres Stoffsystem umfasst, auf dem organischen elektro-optischen Element (1 ) oder derart, dass der Rand einer Abdeckung (23 ) auf dem organischen elektro-optischen Element (1 ) gasdicht versiegelt ist. - Element nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der leitfähigen Schichten (
13 ,17 ) Indium-Zinn-Oxid und/oder Fluor-dotiertes Zinnoxid aufweist. - Element nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Schicht (
7 ,71 ,72 , ...7N ) eines Glases zwischen dem Träger (3 ) und erster (13 ) oder zweiter (15 ) leitfähiger Schicht angeordnet ist. - Element nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass sich die zumindest eine Schicht (
7 ,71 ,72 , ...7N ) eines Glases auf der Seite (11 ) des Trägers befindet, welche der Seite (9 ), auf welcher sich die Schicht (15 ) befindet, welche ein organisches, elektro-optisches Material aufweist, gegenüberliegt. - Element nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Schicht (
7 ,71 ,72 , ...7N ) eines Glases entlang der Richtung senkrecht zur beschichteten Oberfläche variierende Zusammensetzung und/oder einen entlang dieser Richtung variierenden Brechungsindex aufweist. - Element nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch eine periodische Variation der Zusammensetzung und/oder des Brechungsindex der zumindest einen Schicht (
7 ,71 ,72 , ...7N ) eines Glases entlang der Richtung senkrecht zur beschichteten Oberfläche. - Element nach einem der Ansprüche 14 bis 19, gekennzeichnet durch eine mehrlagige Schicht (
27 ), welche zumindest zwei Lagen einer Schicht (7 ,71 ,72 , ...7N ) eines Glases umfasst, wobei die Lagen (71 ,72 , ...,7N ,81 ,82 , ...,8N ) der mehrlagigen Schicht (27 ) unterschiedliche Brechungsindizes aufweisen. - Element nach einem der Ansprüche 14 bis 20, gekennzeichnet durch zumindest eine Lochinjektionsschicht und/oder zumindest eine Potentialanpassungsschicht und/oder zumindest eine Elektronenblockerschicht und/oder zumindest eine Lochblockerschicht und/oder zumindest eine Elektronenleiterschicht und/oder Lochleiterschicht und/oder zumindest eine Elektroneninjektionsschicht.
- Element nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite leitfähige und/oder die zumindest eine Schicht, welche zumindest ein organisches, elektro-optisches Material aufweist, strukturiert sind.
- Element nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (
13 ) und/oder zweite (15 ) leitfähige Schicht kammartig strukturiert sind.
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