DE112004000937B4

DE112004000937B4 - Organisches elektronisches Bauelement

Info

Publication number: DE112004000937B4
Application number: DE112004000937T
Authority: DE
Inventors: Dr. Henseler Debora; Dr. Heuser Karsten; Dr. Pätzold Ralph; Dr. Wittmann Georg
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Pictiva Displays International Ltd
Priority date: 2003-05-30
Filing date: 2004-05-28
Publication date: 2012-02-09
Anticipated expiration: 2024-05-29
Also published as: TWI249965B; TW200503579A; CN104091897B; CN104091897A; US20040238846A1; DE112004000937T5; KR20060011886A; JP2006526264A; WO2004107470A1

Abstract

Organisches elektronisches Bauelement, das gegenüber Feuchtigkeit oder oxidierenden Agentien empfindlich ist, umfassend: ein Substrat (20, 60, 200), einen organischen funktionalen Bereich auf dem Substrat mit aktiven Elementen und mit topographischen Stufen, eine aktive polymere Barrierenschicht (45, 100, 230) auf dem organischen funktionalen Bereich, wobei die aktive polymere Barrierenschicht (45, 100, 230) Polymere und/oder Oligomere und/oder Säureanhydride enthält, die in der Lage sind, die Feuchtigkeit und oxidierenden Agentien chemisch zu binden, und die topographischen Stufen des organischen funktionalen Bereichs planarisiert, und eine Kappe (50, 105), die den organischen funktionalen Bereich und die aktive polymere Barrierenschicht (45, 100, 230) verkapselt.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Viele organische elektronische Bauelemente, zum Beispiel organische lichtemittierende Bauelemente (OLEDs), integrierte Polymerschaltungen oder organische Strahlungssensoren wie organische Fototransistoren bestehen aus Komponenten, die oftmals für oxidierende Agentien und Feuchtigkeit anfällig sind, was zu einer Verschlechterung der Leistung des Bauelements führt, wenn es Feuchtigkeit oder Sauerstoff ausgesetzt wird.
Ein OLED-Bauelement beispielsweise umfasst einen auf einem Substrat angeordneten funktionalen Stapel. Der funktionale Stapel umfasst mindestens eine oder mehrere organische funktionale Schichten, die zwischen zwei leitende Schichten geschichtet sind. Die leitenden Schichten fungieren als Elektroden (Kathode und Anode). Wenn eine Spannung an die Elektroden angelegt wird, werden Ladungsträger durch diese Elektroden in die funktionalen Schichten indiziert, und bei Rekombination der Ladungsträger wird sichtbare Strahlung emittiert (Elektrolumineszenz). Die meisten der Komponenten des funktionalen Stapels, beispielsweise die organische funktionale Schicht und die Kathodenschichten, die normalerweise unedle Metalle wie Calcium oder Magnesium umfassen, sind gegenüber Feuchtigkeit oder oxidierenden Agentien wie Sauerstoff sehr empfindlich. Der organische funktionale Stapel auf dem Substrat ist normalerweise durch eine Kappe verkapselt, die beispielsweise Glas oder Keramik umfassen kann.
Die US-Patentanmeldungsveröffentlichung US 2003/0038590 A1 beschreibt eine OLED-Bauelementstruktur, bei der aktive OLED-Pixel auf einem Substrat angeordnet sind und von einer Abdeckung verkapselt werden. Eine strukturierte Getterschicht, die aus Metallen der Gruppe IIA oder Metalloxiden der Gruppe IIA wie Calcium, Barium, Bariumoxid oder Calciumoxid besteht, ist innerhalb des verkapselten Bereichs angeordnet, um eindringende Stoffe zu absorbieren. Ein Hauptnachteil dieses herkömmlichen Bauelements besteht darin, dass die Kathodenschicht, die oftmals die obere Elektrodenschicht ist, nicht von dem Gettermaterial bedeckt ist. Deshalb kann die Kathodenschicht weiterhin leicht mit der Feuchtigkeit oder dem Sauerstoff reagieren, die bzw. der ungeachtet der Tatsache, dass eine Getterschicht vorliegt, in das Innere des Bauelements eindringt (siehe z. B. 1).
Zudem werden gegenwärtig Kappen in Form von Dünnfilmverkapselungen für organische elektronische Bauelemente untersucht. Die organischen elektronischen Bauelemente weisen oftmals aktive Bereiche auf, die aktive Elemente mit verschiedenen topographischen Stufen umfassen. OLEDs beispielsweise können Stege mit überhängenden Sektionen zum Strukturieren der funktionalen Schichten und/oder Strukturieren der Kathodenschichten umfassen, die von dem aktiven Bereich vorstehen (siehe z. B. 2 bis 4). Diese topographischen Stufen erzeugen eine stark unregelmäßige Oberfläche, auf der sich die Dünnfilmverkapselungen schwer abscheiden lassen.
Die Patentschrift US 5,189,405 A zeigt ein elektrolumineszentes Dünnfilmpanel, bei dem ein elektrolumineszierendes Element von einer feuchtigkeitsfesten Schicht, die eine zwischen zwei Harzfilmen laminierte Metallschicht umfasst, bedeckt wird.
Aus der Druckschrift EP 0 977 469 A2 ist ein organisches elektrolumineszentes Bauelement bekannt, das eine Barriere aufweist, die das Eindringen von Wasser und Sauerstoff zu dem Bauelement verhindert. Die Barriere ist aus erster Polymerschicht, anorganischer Schicht und zweiter Polymerschicht aufgebaut.
Die Offenlegungsschrift DE 199 43 149 A1 betrifft ein Verfahren zur Verkapselung von Bauelementen, bei dem ein Gehäuse mit einem Substrat verklebt wird.
Ein mit einem Barrierestapel verkapseltes Display-Bauelement ist aus der Druckschrift WO 01/82389 A1 bekannt. Die Druckschrift WO 01/89006 A1 betrifft ein mikroelektronisches verkapseltes Bauelement mit einem Barrierestack.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es besteht deshalb ein Bedarf an organischen elektronischen Bauelementen mit einer zuverlässigen Verkapselung, die die Diffusion von Feuchtigkeit oder oxidierenden Agentien in den aktiven organischen Bereich verhindern. Weiterhin besteht ein Bedarf an organischen elektronischen Bauelementen, deren organische funktionale Bereiche so ausgeführt sind, dass Kappen in Form von Dünnfilmverkapselungen leicht auf der Oberseite des organischen funktionalen Bereichs erzeugt werden können.
Die vorliegende Erfindung kommt diesem Bedarf entgegen dadurch das ein organisches elektronisches Bauelement gemäß dem Hauptanspruch 1 bereitgestellt wird. Günstige Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand von weiteren abhängigen Ansprüchen.
Der Hauptgegenstand der Erfindung gemäß dem Hauptanspruch ist ein organisches elektronisches Bauelement, das gegenüber Feuchtigkeit oder oxidierenden Agentien empfindlich ist und folgendes umfasst:

– ein Substrat,
– einen organischen funktionalen Bereich auf dem Substrat mit aktiven Elementen und mit topographischen Stufen,
– eine aktive polymere Barrierenschicht auf dem organischen funktionalen Bereich,
– wobei die aktive polymere Barrierenschicht Polymere und/oder Oligomere und/oder Säureanhydride enthält, die in der Lage sind, die Feuchtigkeit und oxidierende Agentien zu binden, und die topographischen Stufen des organischen funktionalen Bereichs planarisiert, und
– eine Kappe, die den organischen funktionalen Bereich und die aktive polymere Schicht verkapselt.

Im Gegensatz zu herkömmlichen organischen elektronischen Bauelementen, die anorganische Gettermaterialien umfassen, stellt das organische elektronische Bauelement der Erfindung eine aktive polymere Barrierenschicht bereit, die eindringende Stoffe wie Feuchtigkeit und oxidierende Agentien aktiv binden und deshalb neutralisieren kann. Dieses Binden kann beispielsweise durch Chemi- oder Physisorption der eindringenden Stoffe stattfinden.
Die aktive polymere Barrierenschicht lasst sich aufgrund ihrer polymeren Natur leichter verarbeiten als die herkömmlichen anorganischen Gettermaterialien und kann beispielsweise über der oberen Elektrode des funktionalen Stapels des organischen elektronischen Bauelements als eine Flüssigkeit oder Paste abgeschieden werden, wodurch die normalerweise in dem organischen funktionalen Bereich vorliegenden topographischen Stufen planarisiert werden.
Die topographischen Stufen werden normalerweise den verschiedenen Elementen des funktionalen Bereichs zugeschrieben. Elemente des funktionalen Bereichs im Fall eines OLED-Bauelements können zum Beispiel Stege mit überhängenden Sektionen für die Trennung von Kathodenstreifen oder Schichten mit Kavitäten sein, wodurch die aktiven Pixelbereiche des OLED-Bauelements definiert werden. OLED-Bauelemente mit Stegen mit überhängenden Sektionen und Schichten mit Kavitäten für die Definition der aktiven Pixel sind in der deutschen Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer DE 10133686 A1 , beschrieben.
Die topographischen Stufen, zum Beispiel die Stege, können eine Nähe von etwa 3 μm aufweisen. Deshalb werden die topographischen Stufen des organischen funktionalen Bereichs mit einer aktiven polymeren Barrierenschicht, deren Dicke, neben den topographischen Stufen gemessen, größer ist als die Höhe der topographischen Stufen, bedeckt, und dadurch planarisiert, Die planarisierende aktive polymere Barrierenschicht liefert dann eine flache Oberfläche für die Erzeugung von Dünnfilmverkapselungen, Die aktive polymere Barrierenschicht ist bevorzugt aus einer polymeren Matrix mit dispergierten Cyclodextrinen, cyclischen Olefincopolymeren, einer polymeren Matrix mit Anhydriden und Mischungen davon ausgewählt.
Cyclodextrine sind cyclische Oligomere von alpha-D-Glukose, die entstehen durch die Einwirkung bestimmter Enzyme wie etwa Cyclodextrin-Glukotransferasen. Die Cyclodextrine bestehen aus 6, 7 oder 8 alpha-1,4-verketteten Glukosemonomeren und sind als alpha-, beta- oder gamma-Cyclodextrine bekannt. Die Cyclodextrin-Moleküle sind auf spezielle Weise zueinander orientiert, so dass innerhalb des Kristallgitters der Cyclodextrine durchgehende Kanäle ausgebildet werden. Diese Kanäle weisen große hohle Innenräume mit einem spezifischen Volumen auf und können deshalb eindringende Stoffe wie etwa Gasmoleküle binden. Die eindringenden Stoffe können sogar kovalent an die Cyclodextrin-Moleküle angehängt werden, beispielsweise durch die primären Hydroxylgruppen an den Sechs-Kohlenstoff-Positionen der Glukosegruppierung und die sekundäre Hydroxylgruppe in der Zwei- und Drei-Kohlenstoff-Position des Moleküls. Diese Hydroxylgruppen können auch durch andere Gruppen ersetzt werden, um die Löslichkeit, Kompatibilität und Thermostabilität der Cyclodextrine zu ändern. Die Substitution der Hydroxylgruppen kann auch dazu verwendet werden, die Bindungsstärke auf einen Wert einzustellen, der zwischen der Bindungsstärke von Cyclodextrinen und von potenziellen eindringenden Stoffen liegt. Die Cyclodextrine können deshalb Feuchtigkeit oder oxidierende Agentien permanent neutralisieren. Bevorzugt sind Cyclodextrine in einer polymeren Matrix wie Polypropylen dispergiert.
Die cyclischen Olefincopolymere können beispielsweise zwei Komponenten umfassen, die durch Extrudieren vermischt werden. Eine Komponente kann beispielsweise ein oxidierbares Polymer sein wie etwa Polyethylenmethacrylat/Cyclohexenylmethacrylat (EMCM). Die zweite Komponente kann beispielsweise aus einem Fotoinitiator und einem Katalysator, beispielsweise einem Übergangsmetallkatalysator, bestehen. Beide Komponenten können ein sogenanntes Sauerstoff abfangendes System bilden, das aktiviert werden kann, indem es beispielsweise UV-Strahlung ausgesetzt wird. Die cyclischen Olefingruppen dieser Polymere können dann zum Beispiel mit Sauerstoffmolekülen über Ringöffnungsreaktionen oder Aromatisierungsreaktionen chemisch reagieren.
Bei einer weiteren Ausführungsform kann die aktive polymere Barrierenschicht auch eine polymere Matrix mit Anhydriden sein. Die Anhydride sind bevorzugt Kohlensäureanhydride, die gebildet werden können, indem Wasser von den jeweiligen freien Säuren entfernt wird. Deshalb können diese Anhydride Feuchtigkeit, zum Beispiel Wassermoleküle, sehr effektiv binden. Bevorzugte Beispiele für Säureanhydride sind Säureanhydride von organischen Säuren wie etwa Maleinsäureanhydrid. Die Säuereanhydride werden bevorzugt kovalent an die polymere Matrix gebunden, zum Beispiel Polystyrol. Es ist auch möglich, eine Mischung aus Cyclodextrinen, cyclischen Olefincopolymeren und Anhydriden zu verwenden, um eine optimale Barrierenleistung für verschiedene Arten von oxidierenden Agentien oder Feuchtigkeit sicherzustellen.
Es ist auch möglich, Flüssigkristallpolymere als eine aktive polymere Barrierenschicht zu verwenden. Diese Polymere weisen die gleichen Eigenschaften wie Flüssigkristalle auf und werden oftmals durch die Polykondensation aromatischer Dicarbonsäuren und aromatischer Diamine oder Phenole synthetisiert.
Bevorzugt kann die aktive polymere Barrierenschicht die Feuchtigkeit und oxidierenden Agentien chemisch und deshalb permanent binden. Das chemische Binden stellt eine optimale Absorption und Neutralisierung der Feuchtigkeit und oxidierenden Agentien sicher.
Vorteilhafterweise liegt die mittlere Dicke der aktiven polymeren Barrierenschicht bei etwa 1 bis 10 μm. Diese Dicke reicht aus, um die meisten der topographischen Stufen in organischen funktionalen Bereichen, die den verschiedenen Elementen des funktionalen Bereichs zugeschrieben werden, zu bedecken und deshalb zu planarisieren.
Das Substrat des organischen elektronischen Bauelements der Erfindung ist ausgewählt unter Glas, Metall, Polymer und Keramik. Glassubstrate werden beispielsweise für sogenannte bodenemittierende OLED-Bauelemente bevorzugt, wo das von dem organischen funktionalen Stapel erzeugte Licht durch das Substrat emittiert wird.
Eine den organischen funktionalen Stapel verkapselnde Kappe kann beispielsweise ein Material wie Polymer, Metall, Keramik und Glas oder Kombinationen davon umfassen. Die Kappe kann auch Barrierenanordnungen von aktiven polymeren Barrierenschichten und keramischen Barrierenschichten umfassen (siehe beispielsweise 4).
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des organischen elektronischen Bauelements der Erfindung stellt die Kappe einen Hohlraum zwischen der Kappe und dem organischen funktionalen Bereich bereit. In diesem Fall kann die aktive polymere Barrierenschicht eine Dicke aufrechterhalten, die ausreicht, um zu verhindern, dass die Kappe den organischen funktionalen Bereich kontaktiert. Dies bedeutet, dass die aktive polymere Barrierenschicht zwischen der Kappe und dem organischen funktionalen Bereich liegt und deshalb eine Art von Sicherheitszone bereitstellt, die die Kappe zurückhalten und deshalb irgendeine Beschädigung des organischen funktionalen Bereichs verhindern kann. Vorteilhafterweise füllt die aktive polymere Barrierenschicht im Wesentlichen den Hohlraum (siehe beispielsweise 2). Dies bedeutet, dass die Kappe, beispielsweise eine transparente Glaskappe, an der aktiven polymeren Barrierenschicht befestigt ist und deshalb von der aktiven polymeren Barrierenschicht getragen wird. Eine derartige Anordnung stellt auch eine stabilere Kappe bereit.
Die Kappe kann auch eine keramische Barrierenschicht umfassen, die auf der aktiven polymeren Barrierenschicht liegt, die die topographischen Stufen des organischen funktionalen Bereichs planarisiert. Eine derartige keramische Barrierenschicht kann physikalisch verhindern, dass Feuchtigkeit und oxidierende Agentien aus der äußeren Umgebung in das Innere des organischen elektronischen Bauelements eindringen. In dieser Ausführungsform können restliche Feuchtigkeit und oxidierende Agentien, die durch die Defekte der keramischen Barrierenschicht eindringen, von dem aktiven polymeren Material der darunterliegenden aktiven polymeren Barrierenschicht absorbiert und neutralisiert werden. Die keramische Barrierenschicht weist normalerweise eine Dicke zwischen 1 und 250 Nanometer auf. Es ist deshalb möglich, Dünnfilmverkapselungen auf organischen elektronischen Bauelementen der Erfindung aufzubauen durch Erzeugen einer keramischen Barrierenschicht auf der aktiven polymeren Barrierenschicht. Eine keramische Barrierenschicht mit einer Diffusionsrate von 10^–3 g/(m²/Tag), die auf einer 1 μm dicken aktiven polymeren Barrierenschicht angeordnet ist, kann zu 10.000 Stunden führen, bevor das erste eindringende Molekül den von einer derartigen Dünnfilmverkapselung verkapselten organischen aktiven Bereich erreichen kann.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die keramische Barrierenschicht ausgewählt aus Metallnitriden, Metalloxiden und Metalloxinitriden. Die Metallkomponenten dieser Metallnitride, Metalloxide oder Metalloxinitride sind bevorzugt unter Aluminium und Silicium ausgewählt. Diese keramischen Barrierenschichten können eine sehr gute physikalische Barriere für das Eindringen von Gasen oder Flüssigkeiten bereitstellen. Außer diesen Materialien können andere keramische Materialien verwendet werden, die überwiegend anorganische oder nichtmetallische Verbindungen oder Elemente umfassen.
Bei einer weiteren Ausführungsform sind das Substrat oder die Kappe und die aktive polymere Barrierenschicht transparent. Im Fall von organo-optischen Bauelementen, bei denen das Substrat, beispielsweise Glas, transparent ist, können sogenannte bodenemittierende OLEDs aufgebaut werden, bei denen das erzeugte Licht durch das Substrat visualisiert werden kann. In dem anderen Fall, in dem die Kappe und die aktive polymere Barrierenschicht transparent sind, können sogenannte nach oben emittierende OLEDs oder TOLEDs, aufgebaut werden, bei denen das von dem organischen funktionalen Bereich emittierte Licht durch die Kappe und die polymere Barrierenschicht dringen kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die Kappe nicht nur eine keramische Barrierenschicht, sondern auch eine abwechselnde Anordnung von zusätzlichen polymeren Barrierenschichten und zusätzlichen keramischen Barrierenschichten. Eine derartige Anordnung weist sehr hohe Barrierenkapazitäten auf und zeigt beispielsweise Permeationsraten für Feuchtigkeit und Sauerstoff von bis zu 10^–6 g/(m²/Tag).
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst das organische elektronische Bauelement der Erfindung weiterhin einen zusätzlichen Barrierenstapel mit mindestens einer zusätzlichen aktiven polymeren Barrierenschicht, die in der Lage ist, die Feuchtigkeit und oxidierenden Agentien zu binden, und mindestens eine keramische Barrierenschicht. Ein derartiger Barrierenstapel beispielsweise ist sehr geeignet für flexible organische elektronische Bauelemente auf flexiblen polymeren Substraten. Diese flexiblen polymeren Substrate weisen normalerweise sehr hohe Eindringungsraten für Wasserdampf und für oxidierende Agentien im Bereich von über 1 g/(m²/Tag) auf. In diesem Fall kann der Barrierenstapel eine zusätzliche Barriere gegenüber der Feuchtigkeit und den oxidierenden Agentien liefern, insbesondere wenn er zwischen dem Substrat und dem organischen funktionalen Bereich angeordnet ist, um den größte Teil der Feuchtigkeit und des Sauerstoffs zu absorbieren, die durch das flexible Substrat eindringen (siehe beispielsweise 4).
Im Fall eines zusätzlichen Barrierenstapels, der zwischen dem Substrat und dem organischen funktionalen Bereich angeordnet ist, liegt der organische funktionale Bereich bevorzugt auf dem Barrierenstapel. Dann liegt die mindestens eine zusätzliche polymere Barrierenschicht des Barrierenstapels vorteilhafterweise neben dem organischen funktionalen Bereich, was die Unebenheit der keramischen Barrierenschicht des Barrierenstapels planarisiert. Normalerweise weist die keramische Barrierenschicht eine Unebenheit von etwa < 25 nm (quadratisches Mittel) auf, was ebenfalls die empfindlichen Komponenten des organischen funktionalen Bereichs beschädigen kann. Es ist deshalb nützlich, eine aktive polymere Barrierenschicht zwischen dem organischen funktionalen Bereich und der keramischen Barrierenschicht anzuordnen (siehe beispielsweise 3).
Im Fall eines flexiblen Substrats umfasst das Substrat vorteilhafterweise ein Polymer, beispielsweise Polyethersulfon (PES) oder Polyethylentherephthalat (PET). Bei einer weiteren nützlichen Abwandlung der Erfindung ist das Substrat selbst eine aktive polymere Barrierenschicht. Normalerweise sind die polymeren Substrate von flexiblen organischen elektronischen Bauelementen viel dicker als die keramischen Barrierenschichten oder die aktiven polymeren Barrierenschichten. Flexible polymere Substrate weisen normalerweise eine Dicke von 10 bis 200 μm auf. Deshalb werden die Feuchtigkeit und oxidierende Agentien abfangenden Materialien, beispielsweise die Cyclodextrine, die cyclischen Olefincopolymere oder die Anhydride, bevorzugt in das polymere Substrat coextrudiert, so dass das polymere Substrat selbst als eine aktive polymere Barrierenschicht fungieren kann. Ein derartiges Substrat kann aufgrund seiner großen Dicke sehr hohe Barrierenkapazitäten aufweisen (siehe beispielsweise 4).
Wenn ein Substrat als eine aktive polymere Barrierenschicht fungiert, wird eine keramische Barrierenschicht bevorzugt auf dem Substrat angeordnet, wodurch das Substrat gegenüber der Umgebung außerhalb des Bauelements geschützt wird. Eine derartige keramische Barrierenschicht kann verhindern, dass der größte Teil der Feuchtigkeit und oxidierenden Agentien in Kontakt mit dem aktiven polymeren Barrierensubstrat gelangt (siehe beispielsweise 4).
Der organische funktionale Bereich kann aus einem Stapel einer ersten elektrisch leitenden Schicht, einer organischen funktionalen Schicht auf der ersten leitenden Schicht und einer zweiten elektrisch leitenden Schicht auf der funktionalen Schicht bestehen, wobei die organische funktionale Schicht mindestens eine organische Elektrolumineszenzschicht umfasst. Ein elektronisches Bauelement mit einem derartigen organischen funktionalen Stapel bildet ein organisches Elektrolumineszenzbauelement (OLED).
Die organische funktionale Schicht zwischen der ersten elektrisch leitenden und der zweiten elektrisch leitenden Schicht kann ebenfalls eine organische strahlungsdetektierende Schicht sein, so dass das elektronische Bauelement ein organisches strahlungsdetektierendes Bauelement bereitstellt, beispielsweise eine organische Solarzelle. Der organische funktionale Stapel kann auch eine sogenannte integrierte Polymerschaltung bilden, die ein organisches, elektrisch leitendes Material umfasst.
Im folgenden Text wird die Erfindung durch die Figuren eingehender erläutert. Alle Figuren sind lediglich vereinfachte schematische Darstellungen, die nur zu Veranschaulichungszwecken vorgelegt werden.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein herkömmliches elektronisches Bauelement.
2 zeigt ein organisches elektronisches Bauelement der Erfindung.
3 zeigt eine weitere Ausführungsform des organischen elektronischen Bauelements der Erfindung.
4 zeigt eine weitere Variante eines organischen elektronischen Bauelements der Erfindung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 zeigt eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen organischen Elektrolumineszenzbauelements mit einer strukturierten Getterschicht, wie beispielsweise in der US-Patentanmeldungsveröffentlichung US 2003/0038590 A1 beschrieben. Ein funktionaler Stapel 5, der organische funktionale Schichten umfasst, die zwischen zwei elektrisch leitende Schichten geschichtet sind, befindet sich auf einem Substrat 1 und wird von einer Kappe 10 und einem Abdichtungsgebiet 20 verkapselt. Eine strukturierte Getterschicht 15, die den funktionalen Stapel 5 in Form eines Rings seitlich umgibt, befindet sich innerhalb des verkapselten Bereichs. Zwischen der Kappe und der Getterschicht liegt eine Lücke d vor, die gestattet, dass Sauerstoff und Feuchtigkeit durch das Abdichtungsgebiet 20 hindurchdringen, wie durch die Pfeile 12 angegeben, ohne von der Getterschicht absorbiert zu werden.
2 zeigt eine Querschnittsansicht eines organischen elektronischen Bauelements der Erfindung, ein OLED-Bauelement. Eine erste elektrisch leitende Schicht 25 in Form paralleler Streifen befindet sich auf einem Substrat 20. Stege 40 mit überhängenden Sektionen sind auf der ersten elektrisch leitenden Schicht 25 angeordnet. Organische funktionale Schichten 30 sind in den Lücken zwischen benachbarten Stegen 40 auf der ersten leitenden Schicht 25 angeordnet. Eine zweite elektrisch leitende Schicht 35, die von den Stegen 40 in Form von Streifen strukturiert wird, die senkrecht zu den Streifen der ersten elektrisch leitenden Schicht 25 verlaufen, kann ausgebildet werden, indem ein durchgehender Film aus elektrisch leitendem Material über dem ganzen Bereich des organischen funktionalen Bereichs abgeschieden wird. Der durchgehende Film ist an den überhängenden Sektionen der Stege unterbrochen und bildet Streifen 35 aus. Die Anordnung von organischen funktionalen Stapeln, die die elektrisch leitenden Schichten 25, 35 und die organischen funktionalen Schichten 30 in Verbindung mit den Stegen 40 umfassen, führen zu verschiedenen topographischen Stufen in dem organischen funktionalen Bereich. Diese topographischen Stufen werden von einer aktiven polymeren Barrierenschicht 45, die über der ganzen Anordnung von Elementen des organischen funktionalen Bereichs abgeschieden wird, bedeckt und planarisiert. Eine Kappe 50, beispielsweise Glas, verkapselt den ganzen organischen funktionalen Bereich und die aktive polymere Barrierenschicht 45. Bevorzugt trägt die aktive polymere Barrierenschicht 45 auch die Kappe 50, wodurch Kontakte zwischen der Kappe und dem organischen funktionalen Stapel verhindert werden. Kontaktpads 26 können vorliegen, um die erste leitende Schicht 25 von außerhalb des Bauelements aus elektrisch zu kontaktieren.
3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines flexiblen organischen OLED-Bauelements der Erfindung. Ein Barrierenstapel 80, der aus zwei aktiven polymeren Barrierenschichten 65 und 75 und einer keramischen Barrierenschicht 70 besteht, befindet sich auf einem flexiblen polymeren Substrat 60. Ein organischer funktionaler Bereich, der aus zwei elektrisch leitenden Schichten 85 und 95 in Form von Streifen, die senkrecht zueinander verlaufen, und einer organischen funktionalen Schicht 90 besteht, befindet sich auf dem Barrierenstapel 80. Der organische funktionale Bereich umfasst auch eine Schicht 81 mit Kavitäten 82, die die aktiven Pixel des OLED-Bauelements definieren. Zusätzlich befinden sich Stege 83 mit überhängenden Abschnitten für die Trennung der Kathodenstreifen auf der Kavitäten-Schicht 81. Diese vollständige Anordnung aus dem organischen funktionalen Stapel, der Kavitäten-Schicht 81 und den Stegen 83 wird von einer aktiven polymeren Barrierenschicht 100 bedeckt und planarisiert. Bei dieser Variante des OLED-Bauelements der Erfindung besteht die Kappe 105 aus einer keramischen Barrierenschicht. Beide keramischen Barrierenschichten 105 und 70 weisen eine Unebenheit auf, die schematisch durch die gezackten Linien für die keramischen Schichten angedeutet ist. Aktive polymere Barrierenschichten 100 oder 75 befinden sich zwischen den jeweiligen keramischen Barrierenschichten und dem organischen aktiven Bereich, um die Unebenheit beider keramischer Barrierenschichten zusätzlich zu planarisieren, wodurch eine etwaige Beschädigung an dem organischen funktionalen Bereich verhindert wird. Wieder liegen Kontaktpads 86 vor, die einen externen elektrischen Kontakt zu der ersten elektrisch leitenden Schicht 85 ermöglichen.
4 zeigt eine Querschnittsansicht eines weiteren OLED-Bauelements der Erfindung. Ein organischer funktionaler Bereich, der eine erste elektrisch leitende Schicht 210, eine organische funktionale Schicht 215 und eine zweite elektrisch leitende Schicht 220 zusammen mit Stegen 225 umfasst, befindet sich auf einem flexiblen Substrat 200, das eine aktive polymere Barrierenschicht ist. Dieses aktive polymere Barrierenschichtsubstrat ist gegenüber der äußeren Umgebung durch eine keramische Barrierenschicht 205 geschützt, die sich auf der Oberfläche des Substrats befindet. Die topographischen Stufen des organischen funktionalen Bereichs werden von einer aktiven polymeren Barrierenschicht 230 planarisiert. Auf dieser aktiven polymeren Barrierenschicht ist eine Anordnung aus einer keramischen Barrierenschicht 235, einer aktiven polymeren Barriere 240 und einer weiteren keramischen Barrierenschicht 245 angeordnet.
Der Schutzbereich der Erfindung ist nicht auf die in den Figuren gezeigten Ausführungsformen beschränkt. Tatsächlich sind Variationen, insbesondere hinsichtlich der Sequenz der keramischen Barrierenschichten und der aktiven polymeren Barrierenschichten in den Barrierenstapeln, möglich. Zudem können andere topographische Stufen außer den in den Figuren gezeigten Elementen durch die aktiven polymeren Barrierenschichten des Bauelements der Erfindung planarisiert werden.

Claims

Organisches elektronisches Bauelement, das gegenüber Feuchtigkeit oder oxidierenden Agentien empfindlich ist, umfassend: ein Substrat (20, 60, 200), einen organischen funktionalen Bereich auf dem Substrat mit aktiven Elementen und mit topographischen Stufen, eine aktive polymere Barrierenschicht (45, 100, 230) auf dem organischen funktionalen Bereich, wobei die aktive polymere Barrierenschicht (45, 100, 230) Polymere und/oder Oligomere und/oder Säureanhydride enthält, die in der Lage sind, die Feuchtigkeit und oxidierenden Agentien chemisch zu binden, und die topographischen Stufen des organischen funktionalen Bereichs planarisiert, und eine Kappe (50, 105), die den organischen funktionalen Bereich und die aktive polymere Barrierenschicht (45, 100, 230) verkapselt.
Bauelement nach Anspruch 1, wobei die aktive polymere Barrierenschicht (45, 100, 230) ausgewählt ist aus den folgenden Materialien: eine polymere Matrix mit dispergierten Cyclodextrinen, cyclischen Olefincopolymeren und einer polymeren Matrix mit Säureanhydriden.
Bauelement nach Anspruch 1, wobei die mittlere Dicke der aktiven polymeren Barrierenschicht (45, 100, 230) größer ist als die Höhe der topographischen Stufen des organischen funktionalen Bereichs.
Bauelement nach Anspruch 1, wobei die Dicke der aktiven polymeren Barrierenschicht (45, 100, 230) bei etwa 1 bis 10 μm liegt.
Bauelement nach Anspruch 1, wobei das Substrat (20, 60, 200) ausgewählt ist aus den folgenden Materialien: Glas, Metall, Polymer und Keramik.
Bauelement nach Anspruch 1, wobei die Kappe (50, 105) ein Material umfasst ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus: Polymere, Metalle, Keramik und Glas.
Bauelement nach Anspruch 1, wobei die Kappe (50, 105) einen Hohlraum zwischen der Kappe (50, 105) und dem organischen funktionalen Bereich bereitstellt, wobei die aktive polymere Barrierenschicht (45, 100, 230) eine Dicke aufrechterhält, die ausreicht, um zu verhindern, dass die Kappe (50, 105) den organischen funktionalen Bereich kontaktiert.
Bauelement nach Anspruch 7, wobei die aktive polymere Barrierenschicht (45, 100, 230) den Hohlraum im Wesentlichen füllt,
Bauelement nach Anspruch 1, wobei die Kappe (105) eine keramische Barrierenschicht umfasst, die auf der aktiven polymeren Barrierenchicht (45, 100, 230) liegt.
Bauelement nach Anspruch 9, wobei die keramische Barrierenschicht (105) aus Metallnitriden, Metalloxiden und Metalloxinitriden ausgewählt ist.
Bauelement nach Anspruch 10, wobei das Metall aus Al und Si ausgewählt ist.
Bauelement nach Anspruch 1, wobei das Substrat (20, 60, 200) oder die Kappe (50, 105) und die aktive polymere Barrierenschicht (45, 100, 230) transparent sind.
Bauelement nach Anspruch 9, wobei die Kappe (50, 105) eine alternierende Anordnung von polymeren Barrierenschichten (240) und keramischen Barrierenschichten (235, 245) umfasst.
Bauelement nach Anspruch 1, weiterhin umfassend einen Barrierenstapel (80), der besteht aus mindestens einer zusätzlichen aktiven polymeren Barrierenschicht (65, 75), die in der Lage ist, die Feuchtigkeit und oxidierenden Agentien zu binden, und mindestens einer keramischen Schicht (70).
Bauelement nach Anspruch 14, wobei der Barrierenstapel (80) zwischen dem Substrat (60) und dem organischen funktionalen Bereich angeordnet ist.
Bauelement nach Anspruch 15, wobei der organische funktionale Bereich auf dem Barrierenstapel (80) liegt und die mindestens eine zusätzliche aktive polymere Barrierenschicht (75) des Barrierenstapels (80) sich neben dem organischen funktionalen Bereich befindet und die Unebenheit der keramischen Barrierenschicht (70) des Barrierenstapels (80) planarisiert.
Bauelement nach Anspruch 16, wobei das Substrat (20, 60, 200) flexibel ist und ein Polymer umfasst.
Bauelement nach Anspruch 16, wobei das Substrat (20, 60, 200) eine aktive polymere Barrierenschicht ist.
Bauelement nach Anspruch 18, wobei, eine keramische Barrierenschicht (205) an dem Substrat (200) angeordnet ist, wodurch das Substrat (200) vor der Umgebung außerhalb des Bauelements geschützt wird.
Bauelement nach Anspruch 1, wobei der organische funktionale Bereich ein Stapel von Schichten ist, die aus einer ersten elektrisch leitenden Schicht (25, 85, 210), einer organischen, funktionalen Schicht (30, 90, 215) auf der ersten leitenden Schicht (25, 85, 210) und einer zweiten elektrisch leitenden Schicht (35, 95, 220) auf der funktionalen Schicht (30, 90, 215) besteht, wobei die organische, funktionale Schicht (30, 90, 215) mindestens eine organische Elektrolumineszenzschicht umfasst, die ein OLED bildet.
Bauelement nach Anspruch 1, wobei der organische funktionale Bereich ein Stapel von Schichten ist, die aus einer ersten elektrisch leitenden Schicht (25, 85, 210), einer organischen, funktionalen Schicht (30, 90, 215) auf der ersten leitenden Schicht (25, 85, 210) und einer zweiten elektrisch leitenden Schicht (35, 95, 220) auf der funktionalen Schicht (30, 90, 215) besteht, wobei die organische funktionale Schicht (30, 90, 215) mindestens eine organische strahlungsdetektierende Schicht umfasst, die einen organischen Strahlungssensor bildet.
Bauelement nach Anspruch 1, wobei der organische funktionale Bereich eine integrierte Polymerschaltung umfasst.