DE112006001268T5

DE112006001268T5 - Nach oben emittierende elektrolumineszierende Vorrichtungen mit Kathodensammelschienen

Info

Publication number: DE112006001268T5
Application number: DE112006001268T
Authority: DE
Inventors: Euan Smith; William Young
Original assignee: Cambridge Display Technology Ltd
Current assignee: Cambridge Display Technology Ltd
Priority date: 2005-05-20
Filing date: 2006-05-12
Publication date: 2008-04-17
Also published as: US20090066229A1; WO2006123126A1; TW200704272A; JP2008541393A; GB2440865A; GB2440865B; GB0510282D0; GB0722541D0; TWI321967B; GB0722243D0

Abstract

Nach oben emittierende Anzeigevorrichtung mit einer Vielzahl von Pixeln, wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst:
eine auf einem Substrat gebildete Anode;
eine Wannen definierende Schicht, wobei die Dicke der Wannen definierenden Schicht nicht ausreicht, um als Abstandshalter für eine Aufdampfmaske zu dienen;
eine organische elektrolumineszierende Schicht, die auf der Anode in jeder Wanne der Wannen definierenden Schicht gebildet ist, um die Vielzahl von Pixeln zu bilden;
eine Metallschicht, die auf der Oberseite der Wannen definierenden Schicht gebildet ist; und
eine lichtdurchlässige Kathodenschicht, die so abgeschieden ist, dass sie sowohl auf der elektrolumineszierenden Schicht als auch auf der Metallschicht auf der Oberseite der Wannen definierenden Schicht gebildet ist;
wobei die Metallschicht und die Wannen definierende Schicht selbstausgerichtet sind und die Metallschicht von denselben Masken aus bzw. von einer derselben Masken aus gemustert ist, mit der/denen auch die Wannen definierende Schicht gemustert ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft nach oben emittierende Vorrichtungen mit lichtdurchlässigen Kathoden mit verbesserter lateraler Leitfähigkeit und Verfahren zu deren Herstellung.
Hintergrund der Erfindung
Unter Verwendung von OLEDs (organische Lichtemissionsdisplays) hergestellte Anzeigeeinrichtungen bieten eine Reihe von Vorteilen gegenüber anderen Flachbildschirmtechnologien. Sie sind hell, farbintensiv und schnell schaltend, bieten einen breiten Bildwinkel und lassen sich auf einer Vielzahl von Substraten leicht und kostengünstig fertigen. Organische (hier auch metallorganische) LEDs können unter Verwendung von Materialien, die Polymere, kleine Moleküle und Dendrimere umfassen, in einer ganzen Palette von Farben gefertigt werden, die von den verwendeten Materialien abhängen. Beispiele für organische LEDs auf Polymerbasis werden in WO 90/13148 , WO 95/06400 und WO 99/48160 beschrieben; Beispiele für Materialien auf Dendrimerbasis werden in WO 99/21935 und WO 02/067343 beschrieben; und Beispiele für sogenannte kleinmolekülige Vorrichtungen werden in US 4,539,507 beschrieben.
Eine typische OLED-Vorrichtung umfasst zwei Schichten von organischem Material, wovon eine eine Schicht aus lichtemittierendem Material wie zum Beispiel einem lichtemittierenden Polymer (LEP), Oligomer oder einem lichtemittierenden Material von niedrigem Molekulargewicht ist und die andere eine Schicht aus einem löchertransportierenden Material wie zum Beispiel einem Polythiophenderivat oder einem Polyanilinderivat ist.
OLEDs können in einer Matrix von Pixeln auf einem Substrat abgeschieden werden, um ein ein- oder mehrfarbiges, aus Pixeln aufgebautes Display zu bilden. Ein mehrfarbiges Display kann mit Gruppen von rot, grün und blau emittierenden Pixeln hergestellt werden. Sogenannte Aktivmatrix-Displays haben ein zu jedem Pixel gehöriges Speicherelement, typischerweise einen Speicherkondensator und einen Transistor, während Passivmatrix-Displays kein solches Speicherelement haben und statt dessen wiederholt abgetastet werden, um den Eindruck eines stehenden Bildes zu erwecken. Andere passive Displays umfassen segmentierte Displays, bei denen sich mehrere Segmente eine gemeinsame Elektrode teilen und ein Segment durch Anlegen einer Spannung an seine andere Elektrode zum Aufleuchten gebracht werden kann. Ein einfaches segmentiertes Display muss nicht abgetastet werden, aber bei einem Display mit mehreren segmentierten Bereichen können die Elektroden gemultiplext werden (um ihre Zahl zu verringern) und dann abgetastet werden.
1 zeigt einen vertikalen Querschnitt durch ein Beispiel für eine OLED-Vorrichtung 100. Bei einem Aktivmatrix-Display nimmt die zugehörige Antriebsschaltung (in 1 nicht dargestellt) einen Teil der Fläche eines Pixels ein. Der Aufbau der Vorrichtung ist zur Veranschaulichung etwas vereinfacht dargestellt.
Die OLED 100 umfasst ein Substrat 102, typischerweise Glas von 0,7 mm oder 1,1 mm, optional aber durchsichtigen Kunststoff oder ein anderes im Wesentlichen lichtdurchlässiges Material. Auf dem Substrat ist eine Anodenschicht 104 abgeschieden, die typischerweise ITO (Indiumzinnoxid) in einer Dicke von etwa 150 nm umfasst, worüber teilweise eine Kontaktschicht aus Metall vorgesehen ist. Typischerweise umfasst die Kontaktschicht etwa 500 nm Aluminium oder eine sandwichartig zwischen Chromschichten angeordnete Aluminiumschicht, und dies wird manchmal als Anodenmetall bezeichnet. Mit ITO und Kontaktmetall beschichtete Glassubstrate sind bei Corning, USA, erhältlich. Das Kontaktmetall über dem ITO trägt dazu bei, Bahnen von vermindertem Widerstand bereitzustellen, wo die Anodenverbindungen nicht lichtdurchlässig sein müssen, insbesondere bei externen Kontakten mit der Vorrichtung. Das Kontaktmetall wird dort, wo es nicht gewünscht wird, nach einem herkömmlichen Photolithographieverfahren mit anschließendem Ätzen von dem ITO entfernt, vor allem dort, wo es sonst das Display verdecken würde.
Eine im Wesentlichen lichtdurchlässige Löchertransportschicht 106 wird über der Anodenschicht abgeschieden, danach eine elektrolumineszierende Schicht 108 und eine Kathode 110. Die elektrolumineszierende Schicht 108 kann zum Beispiel ein PPV (Poly(p-phenylenvinylen)) umfassen, und die Löchertransportschicht 106, die dazu beiträgt die Lochenergieniveaus der Anodenschicht 104 und der elektrolumineszierenden Schicht 108 aufeinander abzustimmen, kann ein leitfähiges lichtdurchlässiges Polymer, zum Beispiel PEDOT:PSS (mit Polystyrolsulfonat dotiertes Polyethylendioxythiophen) von Bayer AG, Deutschland, umfassen. Bei einer typischen Vorrichtung auf Polymerbasis kann die Löchertransportschicht 106 etwa 200 nm PEDOT umfassen; eine lichtemittierende Polymerschicht 108 hat typischerweise eine Dicke von etwa 70 nm. Diese organischen Schichten können durch Schleuderbeschichten aufgebracht werden (wobei anschließend durch Plasmaätzen oder Laserablation Material von unerwünschten Bereichen entfernt wird) oder durch Tintenstrahldrucken. In diesem letzteren Fall können auf dem Substrat, zum Beispiel unter Verwendung von Photoresist, Wälle 112 gebildet werden, um Wannen zu definieren, in denen die organischen Schichten abgeschieden werden können. Solche Wannen definieren lichtemittierende Bereiche oder Pixel des Displays.
Die Kathodenschicht 110 umfasst typischerweise ein Metall von geringer Austrittsarbeit wie zum Beispiel Calcium oder Barium (zum Beispiel abgeschieden durch physikalisches Aufdampfen), das von einer dickeren Deckschicht aus Aluminium bedeckt wird. Wahlweise kann eine zusätzliche Schicht unmittelbar angrenzend an die elektrolumineszierende Schicht vorgesehen sein, wie zum Beispiel eine Lithiumfluoridschicht zur besseren Abstimmung des Elektronenniveaus. Eine gegenseitige elektrische Isolierung der Kathodenleitungen kann durch die Verwendung von Kathodenabstandshaltern (in 1 nicht dargestellt) erreicht bzw. verbessert werden.
Dieselbe Grundstruktur kann auch für kleinmolekülige Vorrichtungen verwendet werden.
Typischerweise wird eine Anzahl von Displays auf einem einzigen Substrat hergestellt, und am Ende des Fertigungsprozesses wird das Substrat angerissen, und die Displays werden getrennt, bevor an jedem ein Verkapselungsbecher befestigt wird, um eine Oxidation und das Eindringen von Feuchtigkeit zu verhindern.
Um die OLED zu erleuchten, wird zwischen der Anode und der Kathode Strom angelegt, was in 1 durch die Batterie 118 dargestellt wird. In dem in 1 dargestellten Beispiel wird Licht durch die lichtdurchlässige Anode 104 und das Substrat 102 emittiert, und die Kathode ist im Allgemeinen reflektierend; solche Vorrichtungen werden als "nach unten emittierende Vorrichtungen" bezeichnet. Vorrichtungen, die durch die Kathode emittieren ("nach oben emittierende Vorrichtungen") können ebenfalls hergestellt werden, indem zum Beispiel die Dicke der Kathodenschicht 110 kleiner als etwa 50-100 nm gehalten wird, so dass die Kathode im Wesentlichen lichtdurchlässig ist.
Organische LEDs können auf einem Substrat in einer Matrix von Pixeln abgeschieden werden, um ein ein- oder mehrfarbiges, aus Pixeln aufgebautes Display zu bilden. Ein mehrfarbiges Display kann mit Gruppen von rot, grün oder blau emittierenden Pixeln hergestellt werden. Bei solchen Displays werden die einzelnen Elemente im Allgemeinen dadurch adressiert, dass die Leitungen von Zeilen (oder Spalten) aktiviert werden, um die Pixel auszuwählen, und es wird auf Zeilen (oder Spalten) von Pixeln geschrieben, um eine Anzeige zu schaffen. Sogenannten Aktivmatrix-Displays haben ein zu jedem Pixel gehöriges Speicherelement, typischerweise einen Speicherkondensator, und einen Transistor, während Passivmatrix-Displays kein solches Speicherelement haben und stattdessen wiederholt abgetastet werden, etwas ähnlich wie bei einem Fernsehbild, um den Eindruck eines stehenden Bildes zu erwecken.
Anhand von 1b ist nun ein vereinfachter Querschnitt durch eine Passivmatrix-OLED-Anzeigevorrichtung 150 dargestellt, bei dem gleiche Elemente wie in 1 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Wie dargestellt, sind die Löchertransportschicht 106 und die elektrolumineszierende Schicht 108 in eine Vielzahl von Pixeln 152 am Schnittpunkt der zueinander senkrechten Anoden- und Kathodenleitungen unterteilt, die jeweils in der Anodenmetallschicht 104 und in der Kathodenschicht 110 ausgebildet sind. In der Figur laufen in der Kathodenschicht 110 ausgebildete leitfähige Leitungen 154 in die Seite hinein, und es ist ein Querschnitt durch eine von mehreren im rechten Winkel zu den Kathodenleitungen verlaufenden Anodenleitungen 158 dargestellt. Ein elektrolumineszierendes Pixel 152 am Schnittpunkt einer Kathoden- und Anodenleitung kann durch Anlegen einer Spannung zwischen den relevanten Leitungen adressiert werden. Die Anodenmetallschicht 104 stellt externe Kontakte mit dem Display 150 bereit und kann sowohl für Anoden- als auch für Kathodenanschlüsse an die OLEDs verwendet werden (indem man das Kathodenschichtmuster über Außenanschlüsse aus Anodenmetall laufen lässt).
Die oben genannten OLED-Materialien, und insbesondere das lichtemittierende Polymermaterial und die Kathode, sind empfindlich gegen Oxidation und Feuchtigkeit. Die Vorrichtung ist daher in einen Metallbecher 111 eingekapselt, der durch einen UV-härtbaren Epoxidharzkleber 113 an der Anodenmetallschicht 104 befestigt ist, wobei kleine Glaskügelchen in dem Kleber verhindern, dass der Metallbecher die Kontakte berührt und kurzschließt. Vorzugsweise sind die Anodenmetallkontakte dort dünner, wo sie unter der Lippe des Metallbechers 111 verlaufen, damit der Kleber 113 zum Härten leichter mit UV-Licht bestrahlt werden kann.
Für die Realisierung eines vollfarbfähigen, ganz aus Kunststoff bestehenden Bildschirms wurde beträchtliche Mühe aufgewandt. Die Hauptprobleme beim Erreichen dieses Ziels waren: (1) Zugang zu konjugierten Polymeren, die Licht der drei Grundfarben Rot, Grün und Blau emittieren; und (2) die konjugierten Polymere müssen sich leicht zu Vollfarben-Displaystrukturen verarbeiten und fertigen lassen. PLED-Vorrichtungen sind sehr vielversprechend, was die Erfüllung der ersten Anforderung angeht, da die Manipulation der Emissionsfarbe durch Ändern der chemischen Struktur der konjugierten Polymere erreicht werden kann. Die Modulation der chemischen Beschaffenheit konjugierter Polymere ist zwar labortechnisch oft leicht und kostengünstig durchzuführen, doch kann dies großtechnisch gesehen ein teures und kompliziertes Verfahren sein. Die zweite Anforderung, wonach Vollfarbmatrixvorrichtungen leicht zu verarbeiten und herzustellen sein sollen, erhebt die Frage, wie sich feine Mehrfarbenpixel mikrostrukturieren lassen und wie eine Vollfarbenemission zu erreichen ist. Tintenstrahldruckverfahren und Hybrid-Tintenstrahldruckverfahren haben bezüglich der Strukturierung von PLED-Vorrichtungen großes Interesse gefunden (siehe zum Beispiel R.F. Service, Science 1998, 279, 1135; Wudl et al., Appl. Phys. Lett. 1998, 73, 2561; J. Bharathan, Y. Yang, Appl. Phys. Lett. 1998, 72, 2660; und T.R. Hebner, C.C. Wu, D. Marcy, M.L. Lu, J. Sturm, Appl. Phys. Lett. 1998, 72, 519).
Um zur Entwicklung eines Vollfarben-Displays beizutragen, wurden konjugierte Polymere mit direkter Farbabstimmung, guter Verarbeitbarkeit und dem Potenzial für kostengünstige großtechnische Fertigung gesucht. Die Poly-2,7-fluorene als „Stufenleiter"-Polymer waren Gegenstand umfangreicher Forschungen auf dem Gebiet der blaues Licht emittierenden Polymere (siehe zum Beispiel A. W. Grice, D. D. C. Bradley, M. T. Bernius, M. Inbasekaran, W. W. Wu und E. P. Woo, Appl. Phys. Lett. 1998, 73, 629; J. S. Kim, R. H. Friend und F. Cacialli, Appl. Phys. Lett. 1999, 74, 3084; WO-A-00/55927 und M. Bernius et al., Adv. Mater., 2000, 12, Nr. 23, 1737).
Wie oben angemerkt, sind Aktivmatrix-OLEDs (AMOLEDs) in der Technik bekannt, wobei elektrolumineszierende Pixel und eine Kathode auf einem Glassubstrat abgeschieden sind, das eine Aktivmatrixschaltung zum Steuern einzelner Pixel und eine lichtdurchlässige Anode umfasst. Bei diesen Vorrichtungen wird Licht durch die Anode und das Glassubstrat in Richtung zu dem Betrachter emittiert (sogenannte Emission nach unten), doch wird ein beträchtlicher Anteil des in der elektrolumineszierenden Schicht erzeugten Lichts durch die Aktivmatrixschaltung absorbiert. Vorrichtungen mit lichtdurchlässigen Kathoden (sogenannte "nach oben emittierende" Vorrichtungen) wurden als Lösung dieses Problems entwickelt. Eine lichtdurchlässige Kathode muss die folgenden Eigenschaften besitzen:

– Transparenz
– Leitfähigkeit
– geringe Austrittsarbeit für effiziente Elektroneninjektion in das niedrigste unbesetzte Molekülorbital (LUMO) der elektrolumineszierenden Schicht der Vorrichtung oder, falls vorhanden, die Elektronentransportschicht.

Es gibt jedoch sehr wenig leitfähige Materialien, die bei mehr als einer sehr geringen Dicke lichtdurchlässig sind. Ein solches Material ist Indiumzinnoxid (ITO), und somit umfassen im Stand der Technik offenbarte lichtdurchlässige Kathoden zum Beispiel solche aus MgAg/ITO, offenbart in Appl. Phys. Lett. 68, 2606, 1996, und Ca/ITO, offenbart in J. Appl. Phys. 87, 3080, 2000.
In diesen Beispielen stellt eine erste dünne Schicht aus Metall (oder einer Metalllegierung im Falle von MgAg) Elektroneninjektion bereit. Diese Schicht ist jedoch so dünn, dass die laterale Leitfähigkeit schlecht ist. Eine Schicht aus ITO ist notwendig, weil sie auch bei größerer Dicke noch lichtdurchlässig ist, was die laterale Leitfähigkeit der Kathode verbessert.
ITO wird jedoch nach dem hochenergetischen Verfahren des Sputterns abgeschieden, bei dem die Gefahr besteht, daß es zu Schäden an der(den) Schicht(en) führt, auf der(denen) es abgeschieden wird. Angesichts dieser Tatsache, und angesichts der begrenzten Alternativen zu ITO, wäre es daher wünschenswert, wenn die Notwendigkeit einer separaten Schicht aus lichtdurchlässigem leitfähigem Material umgangen werden könnte.
Sammelschienen sind ein wohlbekanntes Verfahren zum Erhöhen der Leitfähigkeit einer leitfähigen Schicht (siehe zum Beispiel US 6,664,730 ), wobei das weg von dem aktiven Bereich befindliche Metall verdickt ist. Wenn diese Sammelschienen jedoch nicht lichtdurchlässig sind, wird sofort klar, dass ihre Verwendung bei nach oben emittierenden Vorrichtungen den Emissionsbereich der Pixel genauso reduzieren wird wie dies durch eine Aktivmatrix-Schaltung bei nach unten emittierenden AMOLEDs erfolgt, so dass die mit diesen Vorrichtungen verbundenen Vorteile geschmälert werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Das Tintenstrahldrucken elektrolumineszierender Formulierungen ist ein kostengünstiges und effektives Verfahren zur Bildung gemusterter Vorrichtungen. Wie dies in EP-A-0880303 offenbart wird, beinhaltet dies auch die Verwendung der Photolithographie, um Wannen zu bilden, die Pixel definieren, in denen das elektrolumineszierende Material durch Tintenstrahldrucken abgeschieden wird. Die hier auftretenden Erfinder haben das Problem einer möglichen Verbesserung der Leitfähigkeit dieser dünnen lichtdurchlässigen Kathodenschichten bei nach oben emittierenden Vorrichtungen gelöst, ohne die Emissionsfläche der Pixel zu verringern, indem die Wannen bildenden Resistwälle verwendet werden, um Strukturen zu bilden, auf denen eine gemusterte Metallschicht abgeschieden werden kann, um Sammelschienen zu erhalten. Das Abscheiden einer Metallschicht über der Wannen bildenden Photoresistschicht verleiht einer lichtdurchlässigen Kathode eine erhöhte laterale Leitfähigkeit. Die Emissionsfläche wird durch die Verwendung dieser Metallschicht nicht verringert, weil sie sich nur über dem Photoresistmaterial befindet. Darüber hinaus kann die Metallschicht als Maske zum Mustern des Photoresists fungieren, mit dem Wannen zum Tintenstrahldrucken gebildet werden, und sie sorgt außerdem für eine bessere Kontinuität über den die Wannen bildenden Wällen.
In einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird somit eine nach oben emittierende Anzeigevorrichtung mit einer Vielzahl von Pixeln bereitgestellt, wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst:
eine auf einem Substrat gebildete Anode;
eine Wannen definierende Schicht, wobei die Dicke der Wannen definierenden Schicht nicht ausreicht, um als Abstandshalter für eine Aufdampfmaske zu dienen;
eine organische elektrolumineszierende Schicht, die auf der Anode in jeder Wanne der Wannen definierenden Schicht gebildet ist, um die Vielzahl von Pixeln zu bilden;
eine Metallschicht, die auf der Oberseite der Wannen definierenden Schicht gebildet ist; und
eine lichtdurchlässige Kathodenschicht, die so abgeschieden ist, dass sie sowohl auf der elektrolumineszierenden Schicht als auch auf der Metallschicht auf der Oberseite der Wannen definierenden Schicht gebildet ist.
Die Metallschicht auf der Oberseite der Wannen definierenden Schicht stellt Sammelschienen bereit, die die Leitfähigkeit der lichtdurchlässigen Kathodenschicht verbessern können, die damit in Kontakt steht. Weil die durch diese Metallschicht bereitgestellten Sammelschienen auf Flächen der Vorrichtung abgeschieden werden, die aufgrund des Vorhandenseins der die Wannen definierenden Wälle bereits nichtemittierend sind, wird die Leitfähigkeit der lichtdurchlässigen Kathodenschicht verbessert, ohne die Emissionsfläche der Pixel zu verringern.
Das Metall auf der Oberseite kann jedes Metall mit einer geeigneten Leitfähigkeit sein, und für den Fachmann auf diesem Gebiet werden geeignete Beispiele ohne weiteres ersichtlich sein. Bevorzugte Beispiele sind Aluminium und Chrom. Das Metall kann auf den Oberseiten der Wannen definierenden Photoresistschicht auf jede dem Fachmann offensichtliche Weise abgeschieden werden. Zum Beispiel kann das Metall durch thermisches Aufdampfen abgeschieden werden. Typischerweise beträgt die Dicke dieser Schicht 0,1-1 μm.
Die Wannen definierende Schicht kann aus einem Photoresist gebildet werden, der mit einer geeigneten Photomaske gemustert wird. Alternativ kann die Wannen definierende Schicht ein ätzbares Material sein, insbesondere ein ätzbares Polyimid, das gemustert werden kann, um die Wannen definierende Schicht nach einem Nass- oder Trockenätzverfahren zu bilden. Vorzugsweise ist die Wannen definierende Schicht ein Photoresist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Metallschicht und die Wannen definierende Schicht selbstausgerichtet. Mit anderen Worten, die Metallschicht wird mit derselben oder denselben Maske(n) gemustert, mit der oder denen auch die Wannen definierende Schicht gemustert wird. Dies hat den Vorteil, dass das Herstellungsverfahren dadurch vereinfacht wird und es keine zusätzlichen Ausrichtungstoleranzen gibt, so dass eine Minimierung der Verringerung der Emissionsfläche sichergestellt ist.
Die lichtdurchlässige Kathode kann jedes leitfähige Material mit geringer Austrittsarbeit umfassen, das den Durchtritt von wenigstens etwas Licht erlauben wird. Zum Beispiel kann die lichtdurchlässige Kathode eine Lichtdurchlässigkeit von mindestens 20% haben, vorzugsweise eine Lichtdurchlässigkeit von mindestens 30%, mehr bevorzugt eine Lichtdurchlässigkeit von mindestens 50% und am meisten bevorzugt eine Lichtdurchlässigkeit von mindestens 60%. Die lichtdurchlässige Kathode kann eine einzige Schicht aus leitfähigem Material oder mehrere Schichten umfassen. Besonders bevorzugte lichtdurchlässige Kathodenanordnungen sind:

(a) ein Metall mit geringer Austrittsarbeit, das dünn genug ist, um in Kontakt mit der elektrolumineszierenden Schicht lichtdurchlässig zu sein. Bevorzugte Materialien mit geringer Austrittsarbeit haben eine Austrittsarbeit von nicht mehr als 3,5 eV, vorzugsweise nicht mehr als 3,2 eV, am meisten bevorzugt nicht mehr als 3,0 eV. Erdalkalimetalle mit einer Austrittsarbeit in diesem Bereich, insbesondere Barium oder Calcium, werden besonders bevorzugt. Dünne Materialen mit geringer Austrittsarbeit können nach relativ energiearmen Verfahren wie zum Beispiel thermisches Aufdampfen oder Elektronenstrahl aufdampfen abgeschieden werden, die zu keiner Beschädigung der elektrolumineszierenden Schicht führen.
(b) eine dünne Schicht aus dielektrischem Material, die von einer dünnen Metallschicht bedeckt ist. Bevorzugte dielektrische Materialien sind Metalloxide oder -fluoride, vorzugsweise Metallfluoride. Bevorzugte Metallkationen sind Alkali- oder Erdalkalimetalle. Besonders bevorzugt sind Fluoride von Lithium, Natrium, Calcium und Barium. Jede dünne Metallschicht kann dazu dienen, die dielektrische Schicht zu bedecken, vorausgesetzt, sie bleibt lichtdurchlässig, so zum Beispiel Aluminium.

Bei geeigneter Wahl können Kathodenschichten typischerweise bis zu 20 nm lichtdurchlässig bleiben. Bevorzugte Dicken richten sich nach der Art des Kathodenmaterials selbst. Zum Beispiel kann durch Bildung einer Mg-Al-Legierung in einer Dicke von 14 nm eine Lichtdurchlässigkeit von 30% oder mehr erreicht werden. Beispiele für geeignete lichtdurchlässige Kathodenmaterialien sind dem Fachmann wohlbekannt und werden zum Beispiel in den US-Patenten Nr. 5,703,436 und 5,707,745 offenbart.
Das zur Bildung der Wannen definierenden Schicht verwendete Material kann nach jedem geeigneten, dem Fachmann bekannten Verfahren, z.B. durch Schleuderbeschichten, auf dem Substrat abgeschieden werden. Die Dicke der Wannen definierenden Schicht reicht aus, um die Grenzen der Wannen zu definieren, in denen die Lösungen des elektrolumineszierenden Materials mit Hilfe eines Tintenstrahldruckverfahrens abgeschieden werden, aber sie ist nicht so groß, dass eine signifikante Gefahr besteht, dass das dünne Kathodenmaterial zwischen der Oberseite der Metallschicht auf der Oberseite der Wannen definierenden Schicht und der elektrolumineszierenden Schicht bricht. Die Wannen definierende Schicht ist also typischerweise 1,5 bis 5 mal so dick wie die elektrolumineszierende Schicht, vorzugsweise 1,5 bis 4 mal so dick wie die elektrolumineszierende Schicht und am meisten bevorzugt 2 bis 3 mal so dick wie die elektrolumineszierende Schicht. Wenn die Wannen definierende Schicht eine Photoresistschicht ist, kann sie aus jedem beliebigen Photoresistmaterial gebildet sein; Beispiele hierfür sind lichtempfindliche Polyimide und dergleichen (siehe zum Beispiel EP-A-0880303 ). Vorzugsweise ist das verwendete Photoresist ein positives Photoresist.
Die organische elektrolumineszierende Schicht kann ein oder mehr lichtemittierende organische Materialien umfassen. Wenn mehr als ein lichtemittierendes organisches Material vorliegt, kann es als getrennte, diskrete Schichten oder als Mischung dieser Materialien in einer einzigen Schicht angeordnet sein. Für die elektrolumineszierende Schicht kann jedes lichtemittierende organische Material verwendet werden. Geeignete Beispiele sind: konjugierte Polymere einschließlich Poly(arylenvinylene) wie zum Beispiel Polyphenylenvinylen (PPV) und Derivate davon (siehe zum Beispiel WO-A-90/13148 ); Polyfluorenderivate (siehe zum Beispiel A. W. Grice, D. D. C. Bradley, M. T. Bernius, M. Inbasekaran, W. W. Wu und E. P. Woo, Appl. Phys. Lett. 1998, 73, 629, WO-A-00/55927 und Bernius et al., Adv. Materials, 2000, 12, Nr. 23, 1737), insbesondere 2,7-verknüpfte 9,9-Dialkylpolyfluorene oder 2,7-verknüpfte 9,9-Diarylpolyfluorene; Polyspirofluorene, insbesondere 2,7-verknüpftes Poly-9,9-spirofluoren; Polynaphthylenderivate, Polyindenofluorenderivate, insbesondere 2,7-verknüpfte Polyindenofluorene; und Polyphenanthrenylderivate. Der Inhalt dieser Veröffentlichungen wird hierin mit einbezogen.
Elektrolumineszierendes Material wird durch Tintenstrahldrucken in die durch die Wannen definierende Schicht und die gemusterte Metallschicht gebildeten Wannen abgeschieden. Die zum Abscheiden von elektrolumineszierendem Material verwendete Tintenstrahlzusammensetzung umfasst mindestens ein Lösungsmittel, mindestens ein elektrolumineszierendes Material und optionale Zusatzstoffe (z.B. Zusatzstoffe zum Modifizieren von Viskosität, Siedepunkt, etc. der Zusammensetzung). Geeignete elektrolumineszierende Zusammensetzungen zum Tintenstrahldrucken sind für den Fachmann offensichtlich aus der Offenbarung in, zum Beispiel, EP 0880303 und WO 01/16251 . Geeignete Lösungsmittel sind zum Beispiel alkyl- oder alkoxysubstituierte Benzole, insbesondere Polyalkylbenzole, wobei zwei oder mehr Alkylsubstituenten zu einem Ring verknüpft sein können.
Die Dicke der elektrolumineszierenden Schicht bzw. Schichten ist nicht entscheidend. Die genaue Dicke der Schicht bzw. Schichten wird in Abhängigkeit von Faktoren wie zum Beispiel der Art des Materials bzw. der Materialien der elektrolumineszierenden Schicht bzw. Schichten und der Art der sonstigen Bestandteile der Vorrichtung variieren. Typischerweise beträgt die Dicke der elektrolumineszierenden Schicht (bzw. die kombinierte Dicke, wenn mehr als eine Schicht vorliegt) jedoch von 1 bis 250 nm, vorzugsweise von 50 bis 120 nm.
Das Substrat, auf dem die organische elektrolumineszierende Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ausgebildet werden kann, ist jedes Substrat, das bei solchen Vorrichtungen typischerweise verwendet wird, wie zum Beispiel Glas- und Quarzsubstrate, kristalline Substrate aus Si, GaAs, ZnSe, ZnS, GaP und InP und lichtdurchlässiger Kunststoff. Davon werden Glassubstrate besonders bevorzugt.
Die löcherinjizierende Elektrode kann aus jedem Material gebildet sein, das typischerweise für diesen Zweck bei elektrolumineszierenden Vorrichtungen verwendet wird. Beispiele für geeignete Materialien sind zinndotiertes Indiumoxid (ITO), zinkdotiertes Indiumoxid (IZO), Indiumoxid, Zinnoxid und Zinkoxid, wovon ITO besonders bevorzugt wird. Die Dicke der löcherinjizierenden Elektrode wird je nach Art des löcherinjizierenden Materials und der anderen Bestandteile der elektrolumineszierenden Vorrichtung variieren. Typischerweise hat die Elektrode eine Dicke von 50 bis 500 nm, insbesondere von 50 bis 300 nm.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform haben die Wände der Wannen definierenden Schicht ein positives Profil, so dass der Winkel zwischen der Senkrechten zu dem Substrat und diesen Wänden größer ist als 0°. Dies trägt zur Sicherstellung der Kontinuität bei (d.h. kein Brechen der Kathodenschicht über der elektrolumineszierenden Schicht und der auf der Oberseite der die Wannen definierenden Photoresistschicht gebildeten Metallschicht).
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform gibt es einen Versatz zwischen dem Umfang der Wannen definierenden Schicht und dem Umfang der auf der Oberseite der Wannen definierenden Photoresistschicht gebildeten Metallschicht. Diese Konstruktion ist wünschenswert, wo die Eigenschaften der Wannen definierenden Schicht wie zum Beispiel ihr Kontaktwinkel mit der durch Tintenstrahldrucken aufgebrachten elektrolumineszierenden Zusammensetzung, Hydrophilie, etc. so gewählt wurden, dass die Wanne optimal mit elektrolumineszierendem Material gefüllt wird.
OLEDs zersetzen sich leicht in Gegenwart von Feuchtigkeit und Sauerstoff, und daher ist es wünschenswert, ein lichtdurchlässiges Verkapselungsmaterial über der lichtdurchlässigen Kathode bereitzustellen, um eine Sperre gegen das Eindringen von Feuchtigkeit und Sauerstoff bereitzustellen. Geeignete lichtdurchlässige Verkapselungsmaterialien sind zum Beispiel eine auf das Substrat geklebte Glasschicht oder ein Sperrschichtstapel, der abwechselnd Schichten aus Kunststoff und aus Keramik umfasst, die sich zu einem verschlungenen Weg gegen das Eindringen von Feuchtigkeit und Sauerstoff kombinieren.
Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer nach oben emittierenden Anzeigevorrichtung mit einer Vielzahl von Pixeln bereitgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

(a) Abscheiden einer Anode auf einem Substrat;
(b) Abscheiden einer zu musternden Isolierschicht auf die in Schritt (a) abgeschiedene Anodenschicht, wobei die Dicke der zu musternden Isolierschicht nicht ausreicht, um als Abstandshalter für eine Aufdampfmaske zu dienen;
(c) Abscheiden einer Metallschicht auf die Oberseite der in Schritt (b) gebildeten zu musternden Isolierschicht;
(d) Mustern der in Schritt (c) abgeschiedenen Metallschicht und der zu musternden Isolierschicht, um eine Wannen definierende Schicht mit dem aus der zu musternden Isolierschicht gebildeten gewünschten Muster von Wannen und eine gemusterte Metallschicht auf der Oberseite der Wannen definierenden Schicht zu bilden;
(e) in jeder der in Schritt (d) gebildeten Wannen wird nach einem Tintenstrahlverfahren eine organische elektrolumineszierende Schicht auf der Anodenschicht abgeschieden, um die Vielzahl von Pixeln zu bilden; und
(f) Abscheiden einer lichtdurchlässigen Kathodenschicht sowohl auf der elektrolumineszierenden Schicht als auch auf der Metallschicht auf der Oberseite der Wannen definierenden Photoresistschicht.

Das zur Bildung der zu musternden Isolierschicht verwendete Material kann ein Photoresist sein, das unter Verwendung einer geeigneten Photomaske behandelt wird, um die Wannen definierende Schicht zu bilden. Alternativ kann die Wannen definierende Schicht ein ätzbares Material sein, insbesondere ein ätzbares Polyimid, das nach einem Nass- oder Trockenätzverfahren gemustert werden kann, um die Wannen definierende Schicht zu bilden.
Vorzugsweise kann die Anode durch Sputtern abgeschieden werden. Die Wannen definierende Schicht, die normalerweise ein positives Photoresist ist, wird durch Aufschleudern des Photoresistmaterials aufgebracht. Die Metallschicht wird dann durch thermisches Aufdampfen des Metalls auf die Photoresistschicht gebildet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Mustern dadurch erreicht, dass zunächst ein positives Photoresistmaterial auf die Metallschicht aufgebracht wird (normalerweise durch Aufschleudern), die so gebildete zweite Photoresistschicht gemustert wird, indem sie durch eine Maske mit UV-Licht bestrahlt und gespült wird, Bereiche der so durch die gemusterte zweite Photoresistschicht gebildeten, durch die Maske freigelegten Metallschicht mit Säure oder Alkali behandelt werden, um die freiliegenden Bereiche zu ätzen, und dann die resultierende Vorrichtung mit UV-Licht bestrahlt wird, um den Rest der gemusterten zweiten Photoresistschicht und jenen Teil der Wannen definierenden ersten Photoresistschicht zu belichten, der nicht durch den verbleibenden Teil der Metallschicht geschützt wird, um die Wannen definierende Resistschicht zu bilden.
Eine Lösung von elektrolumineszierendem Material wird durch eine Tintenstrahlvorrichtung in jeder Wanne der so gebildeten Vorrichtung abgeschieden, um die Pixel der Vorrichtung zu bilden. Eine dünne lichtdurchlässige Kathodenschicht wird auf der elektrolumineszierenden Schicht abgeschieden, und die Metallschicht auf der Oberseite der Wannen definierenden Photoresistschicht wird auf geeignete Weise, zum Beispiel durch thermisches Aufdampfen oder Elektronenstrahlaufdampfen, abgeschieden.
Die vorliegende Erfindung wird besser verständlich unter Berücksichtigung des folgenden nichteinschränkenden Beispiels mit Bezug auf die folgenden Figuren; darin zeigen:
1 eine nach unten emittierende organische lichtemittierende Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik;
1b eine nach oben emittierende organische lichtemittierende Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik;
2 den ersten Schritt der Herstellung einer nach oben emittierenden organischen lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
3 den zweiten Schritt der Herstellung einer nach oben emittierenden organischen lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
4 den dritten Schritt der Herstellung einer nach oben emittierenden organischen lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
5 den vierten Schritt der Herstellung einer nach oben emittierenden organischen lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
6 den fünften Schritt der Herstellung einer nach oben emittierenden organischen lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
7 den sechsten Schritt der Herstellung einer nach oben emittierenden organischen lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
8 eine Teilstruktur einer alternativen nach oben emittierenden organischen lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; und
9 eine Teilstruktur einer weiteren alternativen nach oben emittierenden organischen lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Gemäß 2 wird auf ein Glassubstrat 1, das eine Aktivmatrix-Schaltung und eine Anode umfasst, eine Schicht aus positivem Photoresist durch Schleuderbeschichten aufgebracht, um die Wannen bildende Resistschicht 2 zu bilden, eine durch thermisches Aufdampfen eines leitfähigen Metalls wie Aluminium oder Chrom gebildete Metallschicht 3 und eine durch Schleuderbeschichten aufgebrachte Schicht aus positivem Photoresist, um die musterbildende Resistschicht 4 zu bilden. Wie es sich für den Fachmann versteht, sind die Anoden in einem den Pixelflächen der Endvorrichtung entsprechenden Muster vorgesehen, und jedem Pixel ist eine Antriebsschaltung zugeordnet.
3 zeigt, wie die oben hergestellte musterbildende Resistschicht 4 dann durch eine Maske mit UV-Licht bestrahlt und mit einem Lösungsmittel gespült wird, um die gemusterte Resistschicht 5 zu bilden.
Wie in 4 dargestellt, wird die Metallschicht 3 mit einer Säure oder einem Alkali behandelt, um sie zu ätzen und so eine Schicht aus gemustertem Metall 6 zu bilden. Die gemusterte Resistschicht 5 fungiert als positive Maske, was dazu führt, dass die Metallschicht 3 nur in den durch die gemusterte Resistschicht 5 freigelegten Bereichen geätzt wird, um die gemusterte Metallschicht 6 zu erzeugen.
Die Vorrichtung wird dann mit UV-Licht bestrahlt, wie in 5 gezeigt, so dass die gemusterte Resistschicht 5 und die Wannen bildende Resistschicht 2 mit UV-Licht bestrahlt werden. Die gemusterte Metallschicht 6 fungiert als Maske, um die darunterliegenden Bereiche aus Wannen bildendem Resist vor der Bestrahlung mit UV-Licht zu schützen. Durch das Spülen der Vorrichtung wird also die gemusterte Resistschicht 5 vollständig weggespült, und die Wannen bildende Resistschicht 2 wird gemustert, so dass die Wannen definierende Resistschicht 7 entsteht.
Elektrolumineszierendes Material 8 wird nun durch Tintenstrahldrucken in die durch die Wannen definierende Resistschicht 7 und die gemusterte Metallschicht 6 gebildeten Wannen abgeschieden, wie in 6 gezeigt. Die zum Abscheiden von elektrolumineszierendem Material 8 verwendete Tintenstrahlzusammensetzung umfasst mindestens ein Lösungsmittel, mindestens ein elektrolumineszierendes Material und optionale Zusatzstoffe (z.B. Zusatzstoffe zum Modifizieren von Viskosität, Siedepunkt, etc. der Zusammensetzung). Die Bestandteile der elektrolumineszierenden Zusammensetzungen zum Tintenstrahldrucken sind für den Fachmann zum Beispiel aus der Offenbarung in EP 0880303 und WO 01/16251 offensichtlich.
Bevorzugte Bestandteile der Tintenstrahlzusammensetzung sind zum Beispiel die folgenden:

– elektrolumineszierendes Material: konjugierte Polymere werden bevorzugt, einschließlich Poly(arylenvinylene) wie zum Beispiel Poly(p-phenylenvinylene) und Polyarylene wie zum Beispiel: Polyfluorene, insbesondere 2,7-verknüpfte 9,9-Dialkylpolyfluorene oder 2,7-verknüpfte 9,9-Diarylpolyfluorene; Polyspirofluorene, insbesondere 2,7-verknüpftes Poly-9,9-spirofluoren; Polyindenofluorene, insbesondere 2,7-verknüpfte Polyindenofluorene; Polyphenylene, insbesondere alkyl- oder alkoxysubstituiertes Poly-1,4-phenylen. Polymere wie sie zum Beispiel offenbart sind in Adv. Mater. 2000 12(23), 1737-1750, und in den darin genannten Veröffentlichungen.
– Lösungsmittel: alkyl- oder alkoxysubstituierte Benzole, insbesondere Polyalkylbenzole, wobei zwei oder mehr Alkylsubstituenten zu einem Ring verknüpft sein können.

Nach Bildung der Pixel durch Tintenstrahlabscheidung des elektrolumineszierenden Materials wird auf dem Substrat eine lichtdurchlässige Kathode 9 abgeschieden. Die lichtdurchlässige Kathode kann eine einzige Schicht aus leitfähigem Metall oder mehrere Schichten umfassen. Besonders bevorzugte lichtdurchlässige Kathodenanordnungen sind:

– ein Metall mit geringer Austrittsarbeit, das dünn genug ist, um in Kontakt mit der elektrolumineszierenden Schicht lichtdurchlässig zu sein. Bevorzugte Materialien mit geringer Austrittsarbeit haben eine Austrittsarbeit von nicht mehr als 3,5 eV, vorzugsweise nicht mehr als 3,2 eV, am meisten bevorzugt nicht mehr als 3,0 eV. Erdalkalimetalle mit einer Austrittsarbeit in diesem Bereich, insbesondere Barium oder Calcium, werden besonders bevorzugt. Dünne Materialien mit geringer Austrittsarbeit können können durch relativ energiearme Verfahren wie zum Beispiel thermisches oder Elektronenstrahlaufdampfen abgeschieden werden, die keine Beschädigung der elektrolumineszierenden Schicht 8 verursachen.
– eine dünne Schicht aus dielektrischem Material, die mit einer dünnen Metallschicht bedeckt ist. Bevorzugte dielektrische Materialien sind Metalloxide oder -fluoride, vorzugsweise Metallfluoride. Bevorzugte Metallkationen sind Alkali- oder Erdalkalimetalle. Besonders bevorzugt sind Fluoride von Lithium, Natrium, Calcium und Barium. Jede dünne Metallschicht kann dazu dienen, die dielektrische Schicht zu bedecken, vorausgesetzt sie behält ihre Lichtdurchlässigkeit, zum Beispiel Aluminium.

Die lichtdurchlässige Kathode 9 ist typischerweise mit einer weiteren Schicht bedeckt. Denn OLEDs zersetzen sich leicht in Gegenwart von Feuchtigkeit und Sauerstoff, und daher ist es wünschenswert, ein lichtdurchlässiges Verkapselungsmaterial über der lichtdurchlässigen Kathode bereitzustellen, um eine Sperre gegen das Eindringen von Feuchtigkeit und Sauerstoff bereitzustellen. Geeignete Verkapselungsmaterialien sind zum Beispiel eine auf das Substrat 1 geklebte Glasschicht oder ein Sperrschichtstapel, der abwechselnd Schichten aus Kunststoff und Keramik umfasst, die sich zu einem verschlungenen Weg gegen das Eindringen von Feuchtigkeit oder Sauerstoff kombinieren.
Wie sich für den Fachmann versteht, muss eine Wannen bildende Schicht 2 ein positives Photoresist sein, damit freiliegende Bereiche nach der Bestrahlung mit UV-Licht gemustert werden können. Die musterbildende Schicht 4 kann dagegen aus einem positiven oder negativen Photoresist zur Verwendung mit einer positiven oder negativen Photomaske gebildet werden, um eine gemusterte Resistschicht 5 zu bilden. Vorzugsweise wird die Schicht 4 jedoch aus einem positiven Photoresist gebildet, damit das Entfernen der gemusterten Resistschicht 5 und das Mustern der Schicht 2 in einem einzigen Bestrahlungs- und Spülschritt erfolgen können.
Zur einfacheren Darstellung haben die in 2–7 dargestellten Wannen senkrechte Wände. Vorzugsweise haben jedoch die Wände der einen einzelnen Pixelbereich definierenden Wannen ein positives Profil, wie in 8 dargestellt, d.h. der Winkel θ ist größer als 0. Dies trägt dazu bei, die Kontinuität (d.h. kein Bruch) der Kathodenschicht 9 sowohl über dem elektrolumineszierenden Material 8 als auch über der gemusterten Metallschicht 6 sicherzustellen.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform jedoch haben die Wände der einen einzelnen Pixelbereich definierenden Wannen ein negatives Profil, d.h. der Winkel θ ist kleiner als 0. Bei dieser Ausführungsform sollte eine dicke Kathodenschicht 9 abgeschieden werden, die am Rand der Wanne nicht bricht. Eine Klasse von Materialien, die bei solchen Dicken ihre Lichtdurchlässigkeit behalten, sind lichtdurchlässige leitende Oxide (TCOs), insbesondere Indiumzinnoxid und Indiumzinkoxid. Die Kathodenschicht 9 kann aus einem TCO allein bestehen, jedoch haben TCOs eine relativ hohe Austrittsarbeit, und so sollte die Kathodenschicht 9 vorzugsweise ferner eine dünne Schicht aus einem Metall mit geringer Austrittsarbeit umfassen, das vor dem Abscheiden des TCO auf der elektrolumineszierenden Schicht 8 abgeschieden wird. Diese dünne Metallschicht kann am Wannenrand brechen, so dass zwischen der dünnen Metallschicht über dem elektrolumineszierenden Material 8 und der gemusterten Metallschicht 6 physisch kein Kontakt besteht. Über die TCO-Schicht kann jedoch eine elektrische Verbindung zwischen diesen hergestellt werden.
Die in 8 dargestellte Struktur resultiert aus den oben beschriebenen Schritten, wobei die gemusterte Metallschicht 6 das Muster für die Wannen definierende Schicht 7 bildet, was in einer gemusterten Metallschicht und einer Wannen definierenden Schicht resultiert, die selbstausgerichtet sind. In diesem Fall können die Oberflächeneigenschaften der Metallschicht 6 durch entsprechende Oberflächenbehandlung zwecks Bildung einer energiereichen Oberfläche für Tintenstrahltröpfchen so gewählt werden, dass die Menge der in die Wanne strömenden, ungenau abgeschiedenen (und nicht auf der Oberfläche der Metallschicht 6 verbleibenden) Tintenstrahltröpfchen maximiert wird.
9 veranschaulicht jedoch eine alternative Konstruktion, wobei ein Versatz o zwischen dem Umfang der die Wannen bildenden Schicht und dem Umfang der gemusterten Metallschicht im Bereich eines Pixels vorgesehen ist. Wie für den Fachmann klar ist, kann der Versatz o mit Hilfe einer Maske zusätzlich zu (oder alternativ zu) dem durch die gemusterte Metallschicht 6 bereitgestellten Verdeckungseffekt gebildet werden, so dass der Versatzbereich der die Wannen bildenden Schicht 2 bei dem Verfahren zum Mustern der Schicht 2 nicht mit UV-Licht bestrahlt wird. Alternativ kann der Versatz o dadurch gebildet werden, dass das positive Photoresist und das zum Lösen der die Wannen bildenden Resistschicht 2 verwendete Lösungsmittel so gewählt werden, dass nur ein Teil der freiliegenden Fläche der die Wannen bildenden Resistschicht 2 gelöst wird.
Diese Konstruktion ist wiederum wünschenswert, wenn die Eigenschaften der Wannen definierenden Schicht 7, wie zum Beispiel ihr Kontaktwinkel mit der durch Tintenstrahldrucken aufgebrachten elektrolumineszierenden Zusammensetzung, Hydrophilie etc., so gewählt wurden, dass die Wanne optimal mit elektrolumineszierendem Material 8 gefüllt wird.
Zusammenfassung
Nach oben emittierende elektrolumineszierende Vorrichtungen mit Kathodensammelschienen
Es wird eine nach oben emittierende Vorrichtung mit einer Vielzahl von Pixeln bereitgestellt, wobei die Vorrichtung eine auf einem Substrat gebildete Anode, eine Wannen definierende Schicht, deren Dicke nicht ausreicht, um als Abstandshalter für eine Aufdampfmaske zu dienen, eine organische elektrolumineszierende Schicht, die auf der Anode in jeder Wanne der Wannen definierenden Schicht gebildet ist, um die Vielzahl von Pixeln zu bilden, eine auf der Oberseite der Wannen definierenden Schicht gebildete Metallschicht und eine lichtdurchlässige Kathodenschicht umfasst, die so abgeschieden ist, dass sie sowohl auf der elektrolumineszierenden Schicht als auch auf der Metallschicht auf der Oberseite der Wannen definierenden Schicht gebildet ist. Außerdem wird ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung bereitgestellt.

Claims

Nach oben emittierende Anzeigevorrichtung mit einer Vielzahl von Pixeln, wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst: eine auf einem Substrat gebildete Anode; eine Wannen definierende Schicht, wobei die Dicke der Wannen definierenden Schicht nicht ausreicht, um als Abstandshalter für eine Aufdampfmaske zu dienen; eine organische elektrolumineszierende Schicht, die auf der Anode in jeder Wanne der Wannen definierenden Schicht gebildet ist, um die Vielzahl von Pixeln zu bilden; eine Metallschicht, die auf der Oberseite der Wannen definierenden Schicht gebildet ist; und eine lichtdurchlässige Kathodenschicht, die so abgeschieden ist, dass sie sowohl auf der elektrolumineszierenden Schicht als auch auf der Metallschicht auf der Oberseite der Wannen definierenden Schicht gebildet ist; wobei die Metallschicht und die Wannen definierende Schicht selbstausgerichtet sind und die Metallschicht von denselben Masken aus bzw. von einer derselben Masken aus gemustert ist, mit der/denen auch die Wannen definierende Schicht gemustert ist.
Nach oben emittierende Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die organische elektrolumineszierende Schicht eine durch Tintenstrahldrucken aufgebrachte gemusterte Schicht ist.
Nach oben emittierende Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Metall auf der Oberseite der Wannen definierenden Schicht aus Aluminium und Chrom ausgewählt ist.
Nach oben emittierende Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Metall auf der Oberseite der Wannen definierenden Schicht durch thermisches Aufdampfen aufgebracht ist.
Nach oben emittierende Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Dicke der Metallschicht auf der Oberseite der Wannen definierenden Schicht 0,1-1 μm beträgt.
Nach oben emittierende Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Wannen definierende Schicht aus einem mit einer geeigneten Photomaske gemusterten Photoresist oder aus einem ätzbaren Material gebildet ist, das nach einem Nass- oder Trockenätzverfahren gemustert ist, um die Wannen definierende Schicht zu bilden.
Nach oben emittierende Anzeigevorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Wannen definierende Schicht aus einem Photoresist gebildet ist.
Nach oben emittierende Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die lichtdurchlässige Kathode ein leitfähiges Material mit geringer Austrittsarbeit umfasst, das den Durchtritt von wenigstens etwas Licht erlauben wird.
Nach oben emittierende Anzeigevorrichtung nach Anspruch 8, wobei die lichtdurchlässige Kathode eine Lichtdurchlässigkeit von mindestens 20% hat.
Nach oben emittierende Anzeigevorrichtung nach Anspruch 8, wobei die lichtdurchlässige Kathode eine Lichtdurchlässigkeit von mindestens 50% hat.
Nach oben emittierende Anzeigevorrichtung nach Anspruch 8, wobei die lichtdurchlässige Kathode eine Lichtdurchlässigkeit von mindestens 60% hat.
Nach oben emittierende Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die lichtdurchlässige Kathode ein Metall mit geringer Austrittsarbeit umfasst, das dünn genug ist, um in Kontakt mit der elektrolumineszierenden Schicht lichtdurchlässig zu sein.
Nach oben emittierende Anzeigevorrichtung nach Anspruch 12, wobei das Metall mit geringer Austrittsarbeit eine Austrittsarbeit von nicht mehr als 3,5 eV hat.
Nach oben emittierende Anzeigevorrichtung nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, wobei das Metall mit geringer Austrittsarbeit ein Erdalkalimetall ist.
Nach oben emittierende Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die lichtdurchlässige Kathode eine dünne Schicht aus dielektrischem Material umfasst, die mit einer dünnen Metallschicht bedeckt ist.
Nach oben emittierende Anzeigevorrichtung nach Anspruch 15, wobei das dielektrische Material ein Metalloxid oder ein Metallfluorid ist.
Nach oben emittierende Anzeigevorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Metallkationen Alkali- oder Erdalkalimetallkationen sind.
Nach oben emittierende Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei das zum Bilden der Wannen definierenden Schicht verwendete Material durch Schleuderbeschichten auf dem Substrat abgeschieden ist.
Nach oben emittierende Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die Wannen definierende Schicht 1,5 bis 5 mal so dick ist wie die elektrolumineszierende Schicht.
Nach oben emittierende Anzeigevorrichtung nach Anspruch 19, wobei die Wannen definierende Schicht 1,5 bis 4 mal so dick ist wie die elektrolumineszierende Schicht.
Nach oben emittierende Anzeigevorrichtung nach Anspruch 19, wobei die Wannen definierende Schicht 2 bis 3 mal so dick ist wie die elektrolumineszierende Schicht.
Nach oben emittierende Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei die organische elektrolumineszierende Schicht ein oder mehr lichtemittierende organische Materialien umfasst.
Nach oben emittierende Anzeigevorrichtung nach Anspruch 22, wobei die organische elektrolumineszierende Schicht mehr als ein lichtemittierendes organisches Material umfasst, wobei die lichtemittierenden organischen Materialien als getrennte, diskrete Schichten oder als Mischungen dieser Materialien in einer einzigen Schicht angeordnet sind.
Nach oben emittierende Anzeigevorrichtung nach Anspruch 22 oder Anspruch 23, wobei das lichtemittierende organische Material ein konjugiertes Polymer ist, das ausgewählt ist aus Poly(arylenvinylen)derivaten, Polyfluorenderivaten, Polyspirofluorenderivaten, Polynaphthylenderivaten, Polyindenofluorenderivaten und Polyphenanthrenylderivaten.
Nach oben emittierende Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, wobei das elektrolumineszierende Material durch Tintenstrahldrucken in den durch die Wannen definierende Schicht und die gemusterte Metallschicht definierten Wannen abgeschieden ist.
Nach oben emittierende Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, wobei das Substrat ausgewählt ist aus Glas, Quarz, kristallinen Substraten aus Si, GaAs, ZnSe, ZnS, GaP und InP und lichtdurchlässigem Kunststoff.
Nach oben emittierende Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 26, wobei die Anode zinndotiertes Indiumoxid (ITO), zinkdotiertes Indiumoxid (IZO), Indiumoxid, Zinnoxid oder Zinkoxid umfasst.
Nach oben emittierende Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 27, wobei die Wände der Wannen definierenden Schicht ein positives Profil aufweisen, so dass der Winkel zwischen der Senkrechten zu dem Substrat und den Wänden größer ist als 0°.
Nach oben emittierende Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 28, wobei es einen Versatz zwischen dem Umfang der Wannen definierenden Schicht und dem Umfang der auf der Oberseite der Wannen definierenden Photoresistschicht gebildeten Metallschicht gibt.
Nach oben emittierende Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 29, wobei ein lichtdurchlässiges Verkapselungsmaterial über der lichtdurchlässigen Kathode vorgesehen ist, um eine Sperre gegen das Eindringen von Feuchtigkeit und Sauerstoff bereitzustellen.
Verfahren zur Herstellung einer nach oben emittierenden Anzeigevorrichtung mit einer Vielzahl von Pixeln, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: (a) Abscheiden einer Anode auf einem Substrat; (b) Abscheiden einer zu musternden Isolierschicht auf die in Schritt (a) abgeschiedene Anodenschicht, wobei die Dicke der zu musternden Isolierschicht nicht ausreicht, um als Abstandshalter für eine Aufdampfmaske zu dienen; (c) Abscheiden einer Metallschicht auf die Oberseite der in Schritt (b) gebildeten zu musternden Isolierschicht; (d) Mustern der in Schritt (c) abgeschiedenen Metallschicht und der zu musternden Isolierschicht, um eine Wannen definierende Schicht mit dem aus der zu musternden Isolierschicht gebildeten gewünschten Muster von Wannen und eine gemusterte Metallschicht auf der Oberseite der Wannen definierenden Schicht zu bilden; (e) Abscheiden einer organischen elektrolumineszierenden Schicht auf der Anodenschicht in jeder der in Schritt (d) gebildeten Wannen, um die Vielzahl von Pixeln zu bilden; und (f) Abscheiden einer lichtdurchlässigen Kathodenschicht sowohl auf der elektrolumineszierenden Schicht als auch auf der Metallschicht auf der Oberseite der Wannen definierenden Schicht.
Verfahren nach Anspruch 31, wobei das zur Herstellung der zu musternden Isolierschicht verwendete Material ein Photoresist ist, das unter Verwendung einer geeigneten Photomaske behandelt wird, um die Wannen definierende Schicht zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 31, wobei das zur Herstellung der zu musternden Isolierschicht verwendete Material ein ätzbares Material ist, das gemustert wird, um die Wannen definierende Schicht nach einem Nass- oder Trockenätzverfahren zu bilden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 33, wobei die Metallschicht auf der Oberseite der zu musternden Isolierschicht durch thermisches Aufdampfen oder Elektronenstrahlaufdampfen des Metalls auf die zu musternde Isolierschicht gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 34, wobei die Anode durch Sputtern abgeschieden wird.
Verfahren nach Anspruch 31, wobei das Mustern dadurch erreicht wird, dass zunächst ein positives Photoresistmaterial auf der Metallschicht (normalerweise durch Schleuderbeschichten) abgeschieden wird, die so gebildete zweite Photoresistschicht gemustert wird, indem sie durch eine Maske mit UV-Licht bestrahlt und gespült wird, Bereiche der Metallschicht, die durch die so durch die gemusterte zweite Photoresistschicht gebildete Maske freigelegt wurden, mit Säure oder Alkali behandelt werden, um die freiliegenden Bereiche zu ätzen, und dann die resultierende Vorrichtung mit UV-Licht behandelt wird, um den Rest der gemusterten zweiten Photoresistschicht und jenen Teil der Wannen definierenden ersten Photoresistschicht zu belichten, der nicht durch den verbleibenden Teil der Metallschicht geschützt wird, um die Wannen definierende Resistschicht zu bilden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 36, wobei eine Lösung von elektrolumineszierendem Material in jeder Wanne der so gebildeten Vorrichtung durch eine Tintenstrahlvorrichtung abgeschieden wird, um die Pixel der Vorrichtung zu bilden.