DE112009000486T5

DE112009000486T5 - Lösungsmittel für eine Druckzusammensetzung

Info

Publication number: DE112009000486T5
Application number: DE112009000486T
Authority: DE
Inventors: Simon Cambourne Goddard; Paul Cambourne Wallace
Original assignee: Cambridge Display Technology Ltd
Current assignee: Cambridge Display Technology Ltd
Priority date: 2008-03-03
Filing date: 2009-02-24
Publication date: 2011-03-24
Also published as: CN101965651A; TW200943602A; GB0803950D0; GB2469969B; GB2469969A; US20110008590A1; CN101965651B; KR20100126781A; US8404159B2; JP2011517369A; GB201013832D0; KR101657319B1; WO2009109738A1

Abstract

Zusammensetzung, die zur Herstellung eines elektronischen Bauelements unter Einsatz eines Druckverfahrens wie zum Beispiel Tintenstrahldrucken, Walzendruck oder Siebdruck geeignet ist, wobei die Zusammensetzung ein leitendes oder halbleitendes organisches Material sowie ein Lösungsmittel umfasst, wobei das Lösungsmittel einen Siedepunkt von über 250°C und eine Viskosität von unter 5 cPs hat.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Zusammensetzung, die ein leitendes oder halbleitendes organisches Material sowie ein Lösungsmittel umfasst, wobei die Zusammensetzung bei der Herstellung eines organischen elektronischen Bauelements wie zum Beispiel einem organischen Licht emittierenden Bauelement zur Abscheidung durch ein Druckverfahren geeignet ist.
Ein typisches organisches Licht emittierendes Bauelement (OLED) weist ein Substrat auf, auf dem eine Anode, eine Kathode und eine zwischen der Anode und Kathode liegende Licht emittierende Schicht aufgebracht sind, die zumindest ein polymeres elektrolumineszierendes Material aufweist. Im Betrieb werden über die Anode Defektelektronen bzw. Löcher in das Bauelement injiziert und über die Kathode werden Elektronen in das Bauelement injiziert. Die Löcher und Elektronen vereinigen sich in der Licht emittierenden Schicht unter Bildung eines Exzitons, das dann unter Lichtemission radiativ zerfällt.
In dem Bauelement können weitere Schichten vorhanden sein; so kann zum Beispiel eine Schicht aus einem leitfähigen Löcherinjektionsmaterial, wie etwa Poly(ethylendioxythiophen)/Polystyrolsulfonat (PEDOT/PSS) zwischen der Anode und der Licht emittierenden Schicht vorgesehen sein, um die Injektion von Löchern von der Anode zur Licht emittierenden Schicht zu unterstützen. Darüber hinaus kann zwischen der Anode und der Licht emittierenden Schicht eine aus einem Löchertransportmaterial bestehende Löchertransportschicht vorgesehen sein, um den Transport von Löchern zur Licht emittierenden Schicht zu unterstützen.
Lumineszierende konjugierte Polymere stellen eine wichtige Klasse von Materialien dar, die in organischen Licht emittierenden Bauelementen für die nächste Generation von auf Informationstechnologie beruhenden Verbraucherprodukten verwendet werden. Das Hauptinteresse beim Einsatz von Polymeren, im Gegensatz zu anorganischen Halbleitermaterialien und organischen Farbstoffen, liegt in der Möglichkeit der kostensparenden Herstellung der Bauelemente mittels einer auf Lösungstechnologie beruhenden Verarbeitung von Dünnschicht bildenden Materialien. Seit dem letzten Jahrzehnt hat man große Anstrengungen in Bezug auf die Verbesserung der Emissionsleistung von organischen Leuchtdioden (OLEDs) unternommen, und zwar entweder durch die Erschließung von effizienteren Materialien oder die Entwicklung effizienterer Bauelementstrukturen.
Ein weiterer Vorteil von konjugierten Polymeren besteht darin, dass sie sich ohne Weiteres durch eine Suzuki- oder Yamamoto-Polymerisation bilden lassen. Dies ermöglicht es, die Regioregularität des sich ergebenden Polymers in einem hohen Maß zu steuern.
Bei Anwesenheit von entsprechenden Solubilisierungsgruppen können konjugierte Polymere in Lösungstechnologie verarbeitet werden. Geeignete Lösungsmittel für Polyarylene, insbesondere Polyfluorene, umfassen Mono- oder Poly-Alkylbenzole wie etwa Toluol und Xylol. Besonders bevorzugte Lösungsabscheidungsverfahren sind das Schleuderbeschichten und Tintenstrahldrucken.
Das Schleuderbeschichten eignet sich besonders für Bauelemente, bei denen eine Strukturierung des elektrolumineszierenden Materials nicht nötig ist, beispielsweise für Beleuchtungsanwendungen oder einfache einfarbige segmentierte Anzeigen.
Das Tintenstrahldrucken eignet sich besonders für Anzeigen mit hohem Informationsgehalt, insbesondere für Vollfarbenanzeigen.
Andere Lösungsabscheidungsverfahren, für die sich die vorliegende Zusammensetzung eignet, umfassen das Tauchbeschichten, den Walzendruck sowie den Siebdruck.
Das Tintenstrahldrucken von lumineszierenden Schichten von OLEDs ist zum Beispiel in EP 0 880 303 beschrieben.
In EP 1 083 775 ist eine Zusammensetzung offenbart, die bei einem Tintenstrahldruckverfahren verwendet werden kann. Die Zusammensetzung besteht aus einem funktionellen Material und einem Lösungsmittel, das mindestens ein Benzolderivat umfasst, das einen oder mehrere Substituenten hat, und drei Substituenten haben insgesamt drei oder mehr Kohlenstoffatome. Die folgenden Lösungsmittel sind erwähnt: Cumol, Cymol, Cyclohexylbenzol, Dodecylbenzol, Diethylbenzol, Pentylbenzol, Dipentylbenzol, Butylbenzol, Tetralin und Tetramethylbenzol. In Beispiel 2-2 von EP 1 083 775 wird Dodecylbenzol als Lösungsmittel für rot, grün und blau lumineszierende Materialien verwendet.
JP 2006-241309 offenbart eine Tintenstrahlzusammensetzung, die einen Diphenylether umfasst, zum Beispiel 3-Phenoxytoluol.
In WO 01/16251 ist eine Formulierung zur Abscheidung einer konjugierten Polymerschicht in einem Licht emittierenden Bauelement offenbart. Es ist eine Formulierung zur Abscheidung einer Polymerschicht in einem Licht emittierenden Bauelement offenbart, wobei die Formulierung ein in einem Lösungsmittel aufgelöstes, konjugiertes Polymer aufweist, wobei das Lösungsmittel mindestens eine Substanz enthält, die aus der aus Terpenen und alkylierten aromatischen Verbindungen bestehenden Gruppe ausgewählt ist. Bevorzugte polyalkylierte aromatische Verbindungen sollen Polyalkylbenzole wie zum Beispiel Cymol und Isodurene umfassen. Nach einer Ausführungsform umfasst das Lösungsmittel mindestens eine aromatische Verbindung, die an drei oder mehr Positionen mit Alkylgruppen substituiert ist. Dialkylbenzole wie etwa Diethylbenzol und 1-Methyl-4-t-butylbenzol sind auch offenbart.
WO 2006/123167 befasst sich mit Zusammensetzungen zum Tintenstrahldrucken von leitenden oder halbleitenden organischen Materialien zur Verwendung bei der Herstellung von optoelektrischen Bauelementen. In WO 2006/123167 ist ausgesagt, dass eine Ladungsinjektionsschicht als Zusammensetzung abgeschieden werden kann, die ein leitfähiges organisches Material in einem Lösungsmittel mit hohem Siedepunkt umfasst. PEDOT:PSS wird beispielhaft als leitfähiges organisches Material angeführt.
In WO 2006/123167 ist auch eine Zusammensetzung offenbart, die ein organisches elektrolumineszierendes Material und ein Lösungsmittel umfasst, das einen höheren Siedepunkt als Wasser hat.
Die folgenden Lösungsmittel mit hohem Siedepunkt sind in WO 2006/123167 offenbart: Ethylenglykol, Glycerol, Diethylenglykol, Propylenglykol, Butan-1,4-diol, Propan-1,3-diol, Dimethyl-2-imidazolidinon, N-Methyl-2-pyrrolidon und Dimethylsulfoxid.
Die Hauptgründe für das Interesse am Tintenstrahldrucken liegen in der Skalierbarkeit und Anpassbarkeit. Ersteres gestattet die Strukturierung von Substraten in beliebiger Größe. Letzteres bedeutet, dass die Werkzeugkosten, die mit dem Übergang von einem Produkt zum anderen zusammenhängen, vernachlässigbar sein sollten, da das Erscheinungsbild von auf einem Substrat aufgedruckten Bildpunkten durch die Software definiert ist. Auf den ersten Blick wäre dies dem Drucken einer grafischen Abbildung ähnlich – es sind handelsübliche Druckeinrichtungen verfügbar, die das Drucken von beliebigen Bildern auf Substraten in Plakatgröße ermöglichen [Website von Inca Digital: http://www.incadigital.com]. Der wesentliche Unterschied zwischen Grafikdruckern und Anzeigefeldern besteht jedoch darin, dass bei Grafikdruckern Substrate verwendet werden, die porös sind, oder Druckfarben zum Einsatz kommen, die mittels UV-Licht aushärtbar sind, was zu einer sehr geringen Auswirkung der Trocknungsumgebung auf die Dünnschichtbildung führt. Im Vergleich dazu werden die Tinten, die bei der Herstellung von OLED-Anzeigen verwendet werden, mittels Tintenstrahl auf nicht poröse Oberflächen gedruckt, und der Prozess des Übergangs von einer feuchten Tinte zur trockenen Dünnschicht wird von der Trocknungsumgebung der Tinte im Pixel bestimmt. Da der Druckprozess das Drucken von Streifen (oder Spuren) von Tinte (entsprechend der Breite des Tintenstrahlkopfs) bedingt, besteht hier eine inhärente Asymmetrie der Trocknungsumgebung. Außerdem ist es bei OLED-Bauelementen erforderlich, dass die Dünnschichten bis auf eine Toleranz im Nanometerbereich gleichförmig sind. Daraus folgt, dass zur Erzielung einer Skalierbarkeit und Anpassbarkeit eine Steuerung der Dünnschichtbildungseigenschaften der Tinte und eine Unempfindlichkeit dieses Prozesses in Bezug auf Veränderungen der Pixelabmessungen und die Streifensetzung erforderlich sind.
Es ist wichtig, Materialformulierungen zu verwenden, mit denen dünne Polymerschichten hergestellt werden können, die eine exzellente Gleichmäßigkeit aufweisen. In dieser Hinsicht ist es wichtig, Formulierungen zu verwenden, die in Bezug auf die Oberflächenspannung, Viskosität, Konzentration und den Kontaktwinkel (am Abscheidungsmittel und am Substrat, auf dem die Abscheidung stattfinden soll) die gewünschten Eigenschaften aufweisen, und die vorzugsweise auch eine gute Lösungsstabilität haben.
Die vorliegenden Erfinder haben einen Bedarf ausgemacht, weitere Zusammensetzungen bereitzustellen, die zur Abscheidung durch Tintenstrahldrucken geeignet sind.
Somit wird nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine in den Ansprüchen 1 bis 19 angegebene Zusammensetzung bereitgestellt.
Viskositätswerte, wie sie in der vorliegenden Beschreibung und in den Ansprüchen erwähnt sind, beziehen sich auf dynamische Viskositätswerte, die bei 20°C z. B. unter Verwendung eines mit gesteuerter Belastung arbeitenden Rheometers TA-AR1000 mit Kegel- und Plattengeometrie gemessen wurden. Es wurden Scherraten im Bereich von 0–1000 s^–1 verwendet, wobei unter diesen Bedingungen die beschriebenen Lösungsmittel und Tinten Newtonsche oder nahezu Newtonsche Fluide sind.
Der hohe Siedepunkt des in der Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendeten Lösungsmittels hat den Vorteil, es zu bewirken oder zu ermöglichen, dass die „Tinte” nach dem Drucken für längere Zeit feucht bleibt. Dies führt zu einer besseren Prozesssteuerung während des Trocknens, was zu gleichmäßigeren Dünnschichten und einer besseren Steuerung des Dünnschichtprofils führt. Darüber hinaus ermöglicht die geringe Viskosität des Lösungsmittels das Ausstoßen der Zusammensetzung mit hohen Frequenzen, wie zum Beispiel mit über 6 kHz. Das Lösungsmittel ermöglicht es auch, dass die Zusammensetzung mit einem hohen Feststoffgehalt formuliert werden kann (also mit einer hohen Konzentration des leitenden oder halbleitenden organischen Materials).
Das Lösungsmittel entspricht vorzugsweise der Formel I:
worin R eine lineare oder verzweigte C₆- bis C₁₁-Alkyl-, Alkoxy-, Alkylthio- oder Alkylaminogruppe bedeutet. Eine oder mehrere weitere R-Gruppen können als Substituenten am Phenylring vorhanden sein.
R stellt vorzugsweise eine C₇- bis C₁₁-Alkylgruppe, bevorzugter eine C₈- bis C₁₀-Alkylgruppe, am meisten bevorzugt eine C₉-Alkylgruppe dar.
R stellt vorzugsweise eine lineare C₇- bis C₁₁-Alkylgruppe, bevorzugter eine lineare C₈- bis C₁₀-Alkylgruppe, am meisten bevorzugt eine lineare C₉-Alkylgruppe dar.
Das Lösungsmittel hat vorzugsweise einen Siedepunkt von mindestens 261°C. Vorzugsweise hat das Lösungsmittel eine Viskosität von unter 4 cPs. Das Lösungsmittel weist in den Lösungsmittelmolekülen vorzugsweise keine Sauerstoffatome auf.
In Bezug auf die Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung sollte klar sein, dass das leitende oder halbleitende organische Material in dem Lösungsmittel mit einem Siedepunkt über 250°C und einer Viskosität unter 5 cPs löslich ist. Die vorliegenden Erfinder waren überrascht, zu entdecken, dass in einem solchen Lösungsmittel leitende oder halbleitende organische Materialien auch tatsächlich löslich sind.
Das Lösungsmittel mit der Formel I ist darüber hinaus insofern vorteilhaft, als herausgefunden wurde, dass es eine Zusammensetzung ermöglicht, die eine erstrebenswerte Viskosität in Kombination mit einem hohen Feststoffgehalt hat. Die Viskosität der endgültigen Formulierung beträgt vorzugsweise 0,1–20 cPs, bevorzugter liegt sie im Bereich von 3–12 cPs, und am meisten bevorzugt im Bereich von 8–10 cPs. Die Viskosität kann durch Zuschlagen von Feststoffen gesteuert werden.
Ein hoher Feststoffgehalt ist wünschenswert, da dadurch das Drucken einer gewünschten Schichtdicke in einem Druckdurchlauf ermöglicht werden kann, und nicht zwei oder mehr Druckdurchläufe erforderlich sind.
Ein Lösungsmittel mit der oben angegebenen Formel I hat typischerweise eine Viskosität zwischen 0,1 und 5 cPs, bevorzugter zwischen 1 und 4 cPs, und am meisten bevorzugt in den Bereichen von 2,7 bis 3,9 cPs oder 3 bis 4 cPs.
Ein Lösungsmittel mit der oben angegebenen Formel I hat darüber hinaus typischerweise einen Siedepunkt von mindestens 250°C, typischer mindestens 261°C. Für solche hochsiedenden Lösungsmittel würde der Fachmann eine viel höhere Viskosität des Lösungsmittels voraussagen. Somit bietet die Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung die Vorteile eines Lösungsmittels mit hohem Siedepunkt in Kombination mit den Vorteilen einer erwünschten Viskosität, die den Einsatz von Druckverfahren wie zum Beispiel Tintenstrahldruck, Walzendruck oder Siebdruck zur Abscheidung der Zusammensetzung als Dünnfilm oder Dünnschicht ermöglichen.
Bevorzugte Lösungsmittel umfassen die folgenden:

LÖSUNGSMITTEL Siedepunkt/°C Viskosität/cPs

Phenyloktan 261 2,7

Phenylnonan 282 3,2

Phenyldekan 293

Phenyldodekan 331

1,3-Dimethylnaphthalen 263 3,9

Isoamylbenzoat 262 3,9
Tintenstrahldrucken ist von besonderem Interesse.
Es kann ein einziges Lösungsmittel verwendet werden, d. h. das Lösungsmittel mit der Formel I.
Alternativ dazu kann die Zusammensetzung ein Lösungsmittelgemisch umfassen. Ein Lösungsmittelgemisch gestattet eine weitergehende Steuerung in Bezug auf die Viskosität der Zusammensetzung. Ein Lösungsmittelgemisch kann ein erstes Lösungsmittel mit einem Siedepunkt von mindestens 250°C und einer Viskosität unter 5 cPs, und ein zweites Lösungsmittel enthalten, das einen höheren oder niedrigeren Siedepunkt, vorzugsweise einen niedrigeren Siedepunkt hat. Ein bevorzugtes zweites Lösungsmittel ist aus der Gruppe ausgewählt, die besteht aus: Benzol, das mit einem oder mehreren Alkyl-, Alkoxy-, Alkylthio- oder Alkylaminosubstituenten substituiert ist, zum Beispiel 4-Methylanisol, Mesitylol, Butylbenzol und Orthoxylol. Das zweite Lösungsmittel hat vorzugsweise einen Siedepunkt unter 250°C und eine Viskosität im Bereich von 1–5 cPs. Ein bevorzugtes Lösungsmittelgemisch ist ein 1:1-Gemisch des ersten, Lösungsmittels und eines zweiten Lösungsmittels mit einem niedrigeren Siedepunkt. Es hat sich herausgestellt, dass ein solches Gemisch zur Bildung einer besonders guten, flachen Dünnschicht führt.
Das leitende oder halbleitende organische Material umfasst vorzugsweise ein Polymer. Aufgrund des Vorhandenseins von vernetzbaren Gruppen kann das Polymer vernetzbar sein.
Die Ausstoßeigenschaften der Zusammensetzung sind stark abhängig vom Feststoffanteil, der durch eine gravimetrische Analyse bestimmt werden kann, wobei das Lösungsmittel aus einem abgemessenen Gewicht oder Volumen der Tinte bis zur Trockenheit verdampft wird. Der Feststoffgehalt kann durch Abwiegen des verbleibenden Festmaterials bestimmt werden und durch Berechnen des Schwunds beim Abtrocknen des Lösungsmittels.
Es sollte klar sein, dass der Feststoffgehalt unter Berücksichtigung der gewünschten Viskosität der Zusammensetzung gewählt wird.
Bei dem leitenden oder halbleitenden organischen Material handelt es sich vorzugsweise um ein halbleitendes Material.
Das leitende oder halbleitende organische Material kann ein halbleitendes lumineszierendes Material sein. Die Konzentration des halbleitenden lumineszierenden Materials in der Zusammensetzung liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1% bis 5% w/v, bevorzugter im Bereich von 0,8% bis 1,2% w/v, für Polymermaterialien im Bereich von 100–1.500.000 Dalton Mw.
Bei dem leitenden oder halbleitenden organischen Material kann es sich um ein halbleitendes Ladungstransportmaterial handeln, insbesondere um ein halbleitendes Löchertransportmaterial. Die Konzentration des halbleitenden Löchertransportmaterials in der Zusammensetzung beträgt vorzugsweise bis zu 0,8 w/v% und liegt noch bevorzugter im Bereich von 0,2 bis 0,5 w/v%.
Das leitende oder halbleitende organische Material kann ein leitendes Löcherinjektionsmaterial sein. Die Konzentration des Löcherinjektionsmaterials in der Zusammensetzung liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 4 w/v%.
Das halbleitende lumineszierende Material weist vorzugsweise ein lumineszierendes Polymer auf, bevorzugter ein konjugiertes Polymer. Das lumineszierende Polymer hat vorzugsweise ein absolutes Molekulargewicht im Bereich von mehr als 500, noch bevorzugter im Bereich von 200–300 kiloDalton Mw.
Vorzugsweise umfasst das halbleitende Ladungstransportmaterial (insbesondere ein Löchertransportmaterial) ein Ladungstransportpolymer, bevorzugter Weise ein konjugiertes Polymer. Das Ladungstransportpolymer hat vorzugsweise ein absolutes Molekulargewicht im Bereich von mindestens 40 kiloDalton Mw, bevorzugter im Bereich von 180 kiloDalton bis 500 kiloDalton.
Das absolute Molekulargewicht eines Polymers in einer Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch Gelpermeationschromatographie (GPC) in Bezug auf Polystyrolstandard bestimmt werden.
Bevorzugte halbleitende Löchertransportpolymere umfassen eine Triarylamin-Grundeinheit. Bevorzugte Triarylamin-Grundeinheiten genügen der allgemeinen Formel 1:
worin Ar¹ und Ar² optional substituierte Aryl- oder Heteroarylgruppen sind, n größer oder gleich 1, vorzugsweise 1 oder 2 ist, und es sich bei R1 um H oder einen Substituent handelt, vorzugsweise um einen Substituenten. R1 ist vorzugsweise eine Alkyl- oder Aryl- oder Heteroarylgruppe, am meisten bevorzugt eine Aryl- oder Heteroarylgruppe. Jede der Aryl- oder Heteroarylgruppen in der Einheit von Formel 1 kann substituiert sein. Bevorzugte Substituenten umfassen Alkyl- und Alkoxygruppen. Jede der Aryl- oder Heteroarylgruppen in der Grundeinheit von Formel 1 kann durch eine direkte Bindung oder ein bivalentes Bindungsatom oder eine bivalente Bindungsgruppe gebunden sein. Bevorzugte bivalente Bindungsatome und -gruppen umfassen O, S; substituierten N; und substituierten C.
Besonders bevorzugte Einheiten, die Formel 1 genügen, umfassen Einheiten der Formeln 2–4:
worin Ar¹ und Ar² wie vorstehend angegeben definiert sind; und Ar³ eine optional substituierte Aryl- oder Heteroarylgruppe bedeutet. Sofern vorhanden, umfassen bevorzugte Substituenten für Ar³ Alkyl- und Alkoxygruppen.
Besonders bevorzugte Löchertransportpolymere dieser Art sind Copolymere (insbesondere AB-Copolymere) aus einer Triarylamin-Grundeinheit und einer zweiten Grundeinheit. Die zweite Grundeinheit ist vorzugsweise eine Fluoren-Grundeinheit, bevorzugter eine Grundeinheit der Formel 5:
worin R¹ und R² unabhängig voneinander aus Wasserstoff oder einer optional substituierten Alkyl-, Alkoxy-, Aryl-, Arylalkyl-, Heteroaryl- und Heteroarylalkyl-Gruppe ausgewählt sind. Bevorzugter umfassen R¹ und/oder R² eine optional substituierte C₄-C₂₀-Alkyl- oder Arylgruppe.
Bevorzugte leitende Löcherinjektionsmaterialien umfassen ein leitendes organisches oder anorganisches Material, das typischerweise dotiert ist. Beispiele für dotierte organische Löcherinjektionsmaterialien umfassen dotiertes Poly(ethylendioxythiophen) (PEDT), insbesondere PEDT, das mit einer ladungsausgleichenden Polysäure wie etwa Polystyrolsulfonat (PSS) dotiert ist, wie in EP 0 901 176 und EP 0 947 123 offenbart ist, eine Polyacrylsäure oder eine fluorierte Sulfonsäure, zum Beispiel Nafion^®; Polyanilin, wie in US 5,723,873 und US 5,798,170 offenbart ist; und Poly(thienothiophen). Beispiele für leitfähige anorganische Materialien umfassen Übergangsmetalloxide wie etwa VOx, MoOx und RuOx, wie sie in Journal of Physics D: Applied Physics (1996), 29(11), 2750–2753, offenbart sind.
Die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann ein Lösungsmittel mit niedrigem Siedepunkt enthalten, wie vorstehend beschrieben ist. Zusätzlich oder alternativ dazu sollte klar sein, dass in der Zusammensetzung noch weitere Materialien enthalten sein können, zum Beispiel ein weiteres Lösungsmittel mit einem hohen Siedepunkt. Auch andere, nicht solubilisierende Mittel wie zum Beispiel ein Oberflächenbenetzungsmittel (z. B. ein Alkoxyether) können enthalten sein.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zur Bildung eines organischen, Licht emittierenden Bauelements dar, das die Abscheidung einer wie in Bezug auf den ersten Aspekt definierten Zusammensetzung umfasst, um eine Schicht zu bilden.
Die Abscheidung erfolgt vorzugsweise durch Tintenstrahldrucken, Walzendruck oder Siebdruck.
In der Ausführungsform, bei der das leitende oder halbleitende organische Material ein halbleitendes Löchertransportmaterial ist, umfasst das Verfahren vorzugsweise einen weiteren Schritt, die Schicht durch Erwärmen auszuheizen. An das Ausheizen der halbleitenden Löchertransportschicht schließt sich die Abscheidung einer lumineszierenden Schicht an. Die Ausheizbedingungen sollten so gewählt sein, dass mindestens ein Teil der halbleitenden Löchertransportschicht unlöslich gemacht wird, so dass die lumineszierende Schicht abgeschieden werden kann, ohne dabei die halbleitende Löchertransportschicht anzulösen. Das halbleitende Löchertransportmaterial kann vernetzbare Gruppen umfassen, die während des Ausheizens vernetzen, um die sich ergebende Schicht unlöslich zu machen. Alternativ kann das Material im Wesentlichen frei von vernetzbaren Gruppen sein, in welchem Fall die halbleitende Löchertransportschicht durch Ausheizen immer noch unlöslich gemacht werden kann, wie zum Beispiel in WO 2004/023573 beschrieben ist. Eine geeignete Temperatur zum Ausheizen liegt im Bereich von 180 bis 220°C. Das Ausheizen bei der gewünschten Temperatur wird vorzugsweise 5 bis 60 Minuten lang ausgeführt.
Bei dem Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung können Präzisionstintenstrahldrucker verwendet werden, wie etwa Maschinen von Litrex Corporation aus Kalifornien, USA; geeignete Druckköpfe sind von Xaar aus Cambridge, UK, und Spectra Inc. aus NH, USA, erhältlich.
Bei dem Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt die Dicke der halbleitenden lumineszierenden Schicht vorzugsweise im Bereich von 30 bis 120 nm, bevorzugter im Bereich von 50 bis 90 nm.
Bei dem Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt die Dicke der halbleitenden Löchertransportschicht vorzugsweise im Bereich von 10 bis 40 nm, bevorzugter im Bereich von 15 bis 40 nm.
Bei dem Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt die Dicke der leitenden Löcherinjektionsschicht vorzugsweise im Bereich von 30 bis 200 nm, bevorzugter im Bereich von 50 bis 130 nm.
Bei dem Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren typischerweise folgende Schritte:

1. Bereitstellen einer Anodenschicht;
2. optionale Bereitstellung einer leitenden Löcherinjektionsschicht auf der Anodenschicht;
3. optionale Bereitstellung einer halbleitenden Löchertransportschicht auf der Anodenschicht (oder auf der Löcherinjektionsschicht, sofern vorhanden);
4. Bereitstellen einer lumineszierenden Schicht auf der Anodenschicht (oder der leitenden Löcherinjektionsschicht oder halbleitenden Löchertransportschicht, sofern vorhanden);
5. optionale Bereitstellung einer Elektronentransportschicht auf der lumineszierenden Schicht; und
6. Bereitstellen einer Kathode auf der lumineszierenden Schicht (oder Elektronentransportschicht, sofern vorhanden). Die leitende Löcherinjektionsschicht und/oder halbleitende Löchertransportschicht und/oder lumineszierende Schicht können durch Abscheiden einer Zusammensetzung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung gebildet sein. Die vorstehend genannten Prozessschritte 1 bis 6 können in der umgekehrten Reihenfolge ausgeführt werden, womit dann eine OLED mit einer Kathode an der Unterseite bereitgestellt wird.

Es sollte klar sein, dass im zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung das Verfahren vorzugsweise einen Schritt enthält, nach der Bildung der Schicht das Lösungsmittel aus der Zusammensetzung gemäß dem ersten Aspekt zu entfernen. Bevorzugte Verfahren zum Abziehen des Lösungsmittels bzw. der Lösungsmittel umfassen das Vakuumtrocknen bei Umgebungs- und auch erhöhter Temperatur, wobei die Temperatur bis zu 150°C beträgt. Ein Ausheizen vor der Abscheidung der Kathode kann dahingehend vorteilhaft sein, sicherzustellen, dass die Lösungsmittel aus der Dünnschicht entfernt wurden.
Bei dem Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung sollte klar sein, dass bei Einsatz des Tintenstrahldrucks das Drucken allgemein in Form von Pixeln erfolgt, die durch Stegstrukturen definiert sind. In diesem Zusammenhang wird die gewünschte Viskosität der Zusammensetzung zu einem gewissen Maß von der Pixelgröße, vom Tropfendurchmesser, Tropfenvolumen, der Tropfenfrequenz und der Benetzbarkeit der Oberfläche, auf der die Zusammensetzung abgeschieden wird, abhängig sein. Für kleine Pixel wird im Allgemeinen ein höherer Feststoffgehalt verwendet. Für größere Pixel wird ein geringerer Feststoffgehalt verwendet. Für größere Pixel wird die Konzentration der Zusammensetzung reduziert, um gute Dünnschichtbildungseigenschaften zu erhalten.
Die Zusammensetzung sollte mit den Stegen vorzugsweise einen solchen Kontaktwinkel haben, dass sie diese nicht benetzt, aber die Wanne ausflutet.
Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein organisches Halbleiterbauteil bereit, das durch ein Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung hergestellt ist. Solche Bauelemente können Licht emittierende Bauelemente wie etwa Dioden (OLED), Dünnfilmtransistoren (OTFT) und organische Fotodetektoren (OPD) umfassen.
Das Bauelement kann eine Vollfarbenanzeige aufweisen oder eine Lichtquelle, die eine organische LED umfasst.
Bevorzugte Merkmale des Bauelements gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind nachstehend angegeben.
Mit Bezug auf 1 umfasst der Aufbau eines elektrolumineszierenden Bauelements gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung vorzugsweise ein (typischerweise aus transparentem Glas oder Kunststoff bestehendes) Substrat 1, eine Anode 2 und eine Kathode 4. Zwischen der Anode 2 und der Kathode 4 ist eine lumineszierende Schicht 3 vorgesehen.
In einem realen Bauelement ist mindestens eine der Elektroden semitransparent, so dass Licht emittiert werden kann. Wenn die Anode transparent ist, weist sie typischerweise Indiumzinnoxid auf.
Zwischen der Anode 2 und der lumineszierenden Schicht 3 ist eine halbleitende Löchertransportschicht vorhanden. Zwischen der Anode 2 und der Kathode 3 können weitere Schichten wie etwa eine Ladungstransportschicht, eine Ladungsinjektionsschicht oder eine Ladungssperrschicht vorgesehen sein.
Insbesondere ist es wünschenswert, eine leitende Löcherinjektionsschicht vorzusehen, die aus einem leitenden organischen oder anorganischen Material zwischen der Anode 2 und der halbleitenden Löchertransportschicht gebildet sein kann, um die Löcherinjektion von der Anode in die halbleitende Löchertransportschicht zu unterstützen. Beispiele für dotierte organische Löcherinjektionsmaterialien umfassen dotiertes Poly(ethylendioxythiophen) (PEDT), insbesondere PEDT, das mit einer ladungsausgleichenden Polysäure wie zum Beispiel Polystyrolsulfonat (PSS) dotiert ist, wie in EP 0 901 176 und EP 0 947 123 offenbart ist, eine Polyacrylsäure oder eine fluorierte Sulfonsäure, zum Beispiel Nafion^®; Polyanilin, wie in US 5,723,873 und US 5,798,170 offenbart ist; und Poly(thienothiophen). Beispiele für leitfähige anorganische Materialien umfassen Übergangsmetalloxide wie zum Beispiel VOx, MoOx und RuOx, wie in Journal of Physics D: Applied Physics (1996), 29(11), 2750–2753, offenbart ist.
Die Löchertransportschicht, die sich zwischen der Anode 2 und der lumineszierenden Schicht 3 befindet, hat vorzugsweise ein HOMO-Niveau von kleiner oder gleich 5,5 eV, bevorzugter um etwa 4,8–5,5 eV. HOMO-Niveaus können zum Beispiel durch zyklische Voltammetrie gemessen werden.
Sofern vorhanden, hat eine Elektronentransportschicht, die zwischen der elektrolumineszierenden Schicht 3 und der Kathode 4 sitzt, vorzugsweise ein LUMO-Niveau von ca. 3–3,5 eV.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Bauelement bereit, das ein organisches Licht emittierendes Bauelement umfasst. Bei dem Bauelement kann es sich beispielsweise um eine Vollfarbenanzeige oder eine Lichtquelle handeln.
Eine bevorzugte Vollfarbenanzeige umfasst „rote” Pixel, „grüne” Pixel und „blaue” Pixel, wobei jedes Pixel eine OLED aufweist, wie sie in Bezug auf den zweiten Aspekt definiert ist. Ein „rotes” Pixel weist eine lumineszierende Schicht mit einem rot elektrolumineszierenden Material auf. Ein „grünes” Pixel hat eine lumineszierende Schicht mit einem grün elektrolumineszierenden Material. Ein „blaues” Pixel weist eine lumineszierende Schicht mit einem blau elektrolumineszierenden Material auf.
Mit „rot elektrolumineszierendem Material” ist ein organisches Material gemeint, das durch Elektrolumineszenz Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von 600–750 nm aussendet, vorzugsweise im Bereich von 600–700 nm, bevorzugter im Bereich von 610–650 nm und am meisten bevorzugt mit einem Emissionspeak um 650–660 nm. Mit „grün elektrolumineszierendem Material” ist ein organisches Material gemeint, das durch Elektrolumineszenz Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von 510–580 nm, vorzugsweise im Bereich von 510–570 nm aussendet. Mit „blau elektrolumineszierendem Material” ist ein organisches Material gemeint, das durch Elektrolumineszenz Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von 400–500 nm, bevorzugter im Bereich von 430–500 nm aussendet. Rot, grün und blau elektrolumineszierende Materialien sind im Stand der Technik bekannt.
Die vorliegende Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben.
1 zeigt den Aufbau einer typischen OLED; und
2 zeigt einen Vertikalschnitt durch ein Beispiel einer OLED.
Unter Bezugnahme auf das Bauelement gemäß dem dritten Aspekt kann die lumineszierende Schicht 3 ausschließlich aus lumineszierendem Material bestehen oder kann das lumineszierende Material in Kombination mit einem weiteren oder mehreren weiteren Materialien aufweisen. Das lumineszierende Material kann insbesondere mit einem Löchertransportmaterial und/oder Elektronentransportmaterial versetzt sein, wie beispielsweise in WO 99/48160 offenbart ist, oder kann einen lumineszierenden Dotierstoff in einer halbleitenden Wirtsmatrix umfassen. Alternativ kann das lumineszierende Material kovalent an ein Ladungstransportmaterial und/oder Wirtsmaterial gebunden sein.
Die lumineszierende Schicht 3 kann strukturiert oder unstrukturiert sein. Ein Bauelement, das eine unstrukturierte Schicht aufweist, kann zum Beispiel als Beleuchtungsquelle verwendet werden. Für diesen Zweck ist ein Weißlicht emittierendes Bauelement besonders geeignet. Bei einem Bauelement mit einer strukturierten Schicht kann es sich zum Beispiel um eine Anzeige mit aktiver Matrix oder eine Anzeige mit passiver Matrix handeln. Im Falle einer Anzeige mit aktiver Matrix wird eine strukturierte elektrolumineszierende Schicht typischerweise in Kombination mit einer strukturierten Anodenschicht und einer nicht strukturierten Kathode verwendet. Bei einer Anzeige mit passiver Matrix ist die Anodenschicht aus parallelen Streifen aus Anodenmaterial gebildet, und aus parallelen Streifen aus elektrolumineszierendem Material und Kathodenmaterial, die senkrecht zum Anodenmaterial angeordnet sind, wobei die Streifen aus elektrolumineszierendem Material und Kathodenmaterial typischerweise durch Streifen aus Isoliermaterial („Kathodentrennelemente”) getrennt sind, die durch Fotolithografie gebildet sind.
Geeignete Materialien zur Verwendung in der lumineszierenden Schicht 3 umfassen kleinmolekülige, polymere und dendrimere Materialien, und Zusammensetzungen hiervon. Geeignete elektrolumineszierende Polymere zur Verwendung in der Schicht 3 umfassen Poly(arylenvinylene) wie etwa 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-verknüpfte Poly-9,9-Spirofluorene; Polyindenofluorene, insbesondere 2,7-verknüpfte Polyindenofluorene; Polyphenylene, insbesondere Alkyl- oder Alkoxy-substituierte Poly-1,4-phenylene. Solche Polymere sind zum Beispiel in Adv. Mater. 2000 12(23) 1737–1750, und den darin angegebenen Bezugsquellen offenbart. Geeignete elektrolumineszierende Dendrimere zur Verwendung in der Schicht 3 umfassen elektrolumineszierende Metallkomplexe, die dendrimere Gruppen tragen, wie zum Beispiel in WO 02/066552 offenbart.
Die Kathode 4 ist aus Materialien ausgewählt, die eine Austrittsenergie haben, welche die Injektion von Elektronen in die lumineszierende Schicht ermöglicht. Die Auswahl der Kathode ist durch weitere Faktoren beeinflusst, wie etwa die Möglichkeit nachteiliger Wechselwirkungen zwischen der Kathode und dem elektrolumineszierendem Material. Die Kathode kann aus einem einzigen Material wie zum Beispiel aus einer Schicht aus Aluminium bestehen. Alternativ dazu kann sie mehrere Metalle umfassen, zum Beispiel eine Doppelschicht aus einem Material mit geringer Austrittsenergie und einem Material mit hoher Austrittsenergie, wie etwa Kalzium und Aluminium, wie in WO 98/10621 offenbart ist; elementares Barium, wie in WO 98/57381 , Appl. Phys. Lett. 2002, 81(4), 634, und WO 02/84759 offenbart ist; oder eine dünne Schicht aus einer Metallverbindung, insbesondere eines Oxids oder Fluorids eines Alkali- oder Erdalkalimetalls, um die Elektroneninjektion zu unterstützen, zum Beispiel Lithiumfluorid wie in WO 00/48258 offenbart; Bariumfluorid wie in Appl. Phys. Lett. 2001, 79(5), 2001 offenbart; und Bariumoxid. Um eine effiziente Injektion von Elektronen in das Bauelement zu bieten, hat die Kathode eine Austrittsenergie von vorzugsweise unter 3,5 eV, bevorzugter von unter 3,2 eV, und am meisten bevorzugt von unter 3 eV. Austrittsenergien von Metallen finden sich zum Beispiel in Michaelson, J. Appl. Phys. 48(11), 4729, 1977.
Die Kathode kann opak oder transparent sein. Transparente Kathoden sind für Bauelemente mit aktiver Matrix besonders vorteilhaft, weil die Emission durch eine transparente Anode in solchen Bauelementen durch die unterhalb der emittierenden Pixel sitzende Ansteuerschaltung zumindest teilweise blockiert ist. Eine transparente Kathode umfasst eine Schicht aus einem Elektroneninjektionsmaterial, das ausreichend dünn ist, um transparent zu sein. Typischerweise ist die seitliche Leitfähigkeit dieser Schicht aufgrund ihrer dünnen Gestaltung gering. In diesem Fall wird die Schicht aus Elektroneninjektionsmaterial in Kombination mit einer dickeren Schicht aus einem transparenten leitenden Material wie etwa Indiumzinnoxid verwendet.
Es sollte klar sein, dass ein Bauelement mit transparenter Kathode keine transparente Anode zu haben braucht (es sei denn, dass ein volltransparentes Bauelement erwünscht ist), und so kann die transparente Anode, die für bodenseitig emittierende Bauelemente verwendet wird, durch eine Schicht aus reflektierendem Material wie zum Beispiel eine Aluminiumschicht ersetzt oder durch diese ergänzt werden. Beispiele für Bauelemente mit transparenter Kathode sind zum Beispiel in GB 2 348 316 offenbart.
Optische Bauelemente sind tendenziell gegenüber Feuchtigkeit und Sauerstoff empfindlich. Dementsprechend verfügt das Substrat vorzugsweise über gute Sperreigenschaften zur Verhinderung des Eintritts von Feuchtigkeit und Sauerstoff in das Bauelement. Bei dem Substrat handelt es sich üblicherweise um Glas, wobei alternative Substrate verwenden werden können, insbesondere dort, wo eine Flexibilität des Bauelements wünschenswert ist. Das Substrat kann zum Beispiel einen Kunststoff wie in US 6,268,695 aufweisen, in der ein Substrat aus abwechselnden Kunststoff- und Sperrschichten offenbart ist, oder einen Schichtstoff aus dünnem Glas und Kunststoff, wie in EP 0 949 850 offenbart ist.
Das Bauelement ist vorzugsweise mit einem Verkapselungsmaterial (in 1 nicht gezeigt) verkapselt, um den Eintritt von Feuchtigkeit und Sauerstoff zu verhindern. Geeignete Verkapselungsmaterialien umfassen eine Glasplatte, Dünnschichten mit geeigneten Sperreigenschaften wie etwa abwechselnde Schichtungen aus einem Polymer und einem Dielektrikum, wie zum Beispiel in WO 01/81649 offenbart ist, oder einen luftdichten Behälter, wie er beispielsweise in WO 01/19142 offenbart ist. Zwischen Substrat und Verkapselungsmaterial kann ein Gettermaterial zur Aufnahme jeglicher atmosphärischer Feuchtigkeit und/oder von Sauerstoff angeordnet sein, die das Substrat oder Verkapselungsmaterial durchdringen können.
Die Ausführungsform von 1 stellt ein Bauelement dar, das gebildet wird, indem zuerst eine Anode auf einem Substrat ausgebildet wird, gefolgt von der Abscheidung einer lumineszierenden Schicht und einer Kathode, wobei aber klar sein wird, dass das erfindungsgemäße Bauelement auch gebildet werden könnte, indem auf einem Substrat zunächst eine Kathode ausgebildet wird, gefolgt von der Abscheidung einer lumineszierenden Schicht und einer Anode.
Polymerisationsverfahren
Bevorzugte Verfahren zur Herstellung von halbleitenden Polymeren sind die Suzuki-Polymerisation, wie zum Beispiel in WO 00/53656 beschrieben, und die Yamamoto-Polymerisation, wie zum Beispiel in T. Yamamoto "Electrically Conducting And Thermally Stable π – Conjugated Poly(arylene)s Prepared by Organometallic Processes", Progress in Polymer Science 1993, 17, 1153–1205 beschrieben ist. Diese Polymerisationsverfahren arbeiten beide über einen „Metalleinschub”, wobei das Metallatom eines Metallkomplexkatalysators zwischen eine Aryl-Gruppe und eine Abgangsgruppe eines Monomers eingeschoben wird. Im Falle der Yamamoto-Polymerisation wird ein Nickelkomplexkatalysator verwendet; bei der Suzuki-Polymerisation wird ein Palladiumkomplexkatalysator verwendet.
Bei der Synthese eines linearen Polymers durch die Yamamoto-Polymerisation wird zum Beispiel ein Monomer mit zwei reaktiven Halogen-Gruppen verwendet. In ähnlicher Weise ist nach dem Verfahren der Suzuki-Polymerisation mindestens eine reaktive Gruppe eine sich von Bor herleitende Gruppe wie zum Beispiel Borsäure oder ein Borester, und die andere reaktive Gruppe ist ein Halogen. Bevorzugte Halogene sind Chlor, Brom und Iod, wobei Brom am meisten bevorzugt wird.
Es sollte daher klar sein, dass Grundeinheiten und Endgruppen mit Aryl-Gruppen, wie sie in dieser Anmeldung durchgehend dargestellt sind, sich aus einem Monomer ableiten können, das eine geeignete Abgangsgruppe trägt.
Die Suzuki-Polymerisation kann dazu verwendet werden, regioreguläre Copolymere, Blockcopolymere und statistische Copolymere herzustellen. Insbesondere können Homopolymere oder statistische Copolymere hergestellt werden, wenn eine reaktive Gruppe ein Halogen und die andere reaktive Gruppe eine sich von Bor ableitende Gruppe ist. Alternativ können Blockcopolymere oder regioreguläre Copolymere, insbesondere AB-Copolymere hergestellt werden, wenn beide reaktiven Gruppen eines ersten Monomers durch Bor und beide reaktiven Gruppen eines zweiten Monomers durch ein Halogen dargestellt sind.
Als Alternativen zu Halogenen umfassen andere Abgangsgruppen, die am Metalleinschub teilnehmen können, Gruppen mit Tosylat, Mesylat und Triflat.
OLEDs können auf einem Substrat in einer Matrix aus Pixeln abgeschieden werden, um eine einfarbige oder mehrfarbige gepixelte Anzeige zu bilden. Eine mehrfarbige Anzeige kann unter Verwendung von Gruppen aus rot, grün und blau emittierenden Pixeln aufgebaut sein. Sogenannte Anzeigen mit aktiver Matrix verfügen über ein Speicherelement, typischerweise ein Ladungskondensator und ein Transistor, die jeweils einem Pixel zugeordnet sind. Anzeigen mit passiver Matrix haben kein solches Speicherelement und werden stattdessen wiederholt abgerastert, um den Eindruck eines stehenden Bildes zu vermitteln.
2 zeigt einen Vertikalschnitt durch ein Beispiel eines OLED-Bauelements 100. In einer Anzeige mit aktiver Matrix ist ein Teil der Fläche eines Pixels durch die zugeordnete Ansteuerungsschaltung (in 2 nicht gezeigt) belegt. Zum Zwecke der Darstellung ist der Aufbau des Bauelements etwas vereinfacht.
Die OLED 100 umfasst ein Substrat 102, typischerweise aus 0,7 mm oder 1,1 mm dickem Glas, aber optional aus durchsichtigem Kunststoff, auf dem eine Anodenschicht 106 abgeschieden ist. Die Anodenschicht umfasst typischerweise eine ca. 150 nm dicke Schicht aus ITO (Indiumzinnoxid), über der eine Metallkontaktschicht vorgesehen ist, typischerweise eine ca. 500 nm dicke Schicht aus Aluminium, das manchmal auch als Anodenmetall bezeichnet wird. Glassubstrate, die mit ITO und einem Kontaktmetall beschichtet sind, können von Corning, USA, bezogen werden. Das Kontaktmetall (und optional das ITO) sind nach Bedarf strukturiert, so dass sie nicht die Anzeige verdecken, und zwar durch einen herkömmlichen Vorgang der Fotolithografie, an den sich ein Ätzvorgang anschließt.
Über dem Anodenmetall ist eine im Wesentlichen transparente, leitende Löcherinjektionsschicht 108a vorgesehen, an die sich die halbleitende Löchertransportschicht 108b und eine elektrolumineszierende Schicht 108c anschließen. Auf dem Substrat können Stege 112 gebildet sein, zum Beispiel aus einem positiven oder negativen Photoresistmaterial, um Wannen 114 zu bilden, in denen diese aktiven organischen Schichten selektiv abgeschieden werden können. Die Wannen bilden somit Lichtemissionsbereiche oder Pixels der Anzeige.
Dann wird zum Beispiel durch physikalische Dampfabscheidung eine Kathodenschicht 110 aufgebracht. Die Kathodenschicht umfasst typischerweise ein Metall mit geringer Austrittsenergie wie etwa Kalzium oder Barium, abgedeckt mit einer dickeren Deckschicht aus Aluminium und optional mit einer zusätzlichen Schicht, die unmittelbar an die elektrolumineszierende Schicht angrenzt, wie etwa eine Schicht aus Lithiumfluorid, was der besseren Anpassung des Elektronenenergiepegels dient. Durch den Einsatz von Kathodentrennelementen kann eine gegenseitige elektrische Isolierung der Kathodenzeilen erreicht werden. Typischerweise werden eine Reihe von Anzeigen auf einem einzelnen Substrat hergestellt, und am Ende des Herstellprozesses wird das Substrat geritzt und die Anzeigen werden voneinander getrennt. Ein Verkapselungsmittel wie etwa eine Glasplatte oder ein Metallbehälter wird dazu verwendet, eine Oxidation und den Eintritt von Feuchtigkeit zu hemmen.
Auf der Oberfläche des Substrats sind die Flanken oder Wände der Stege wie gezeigt abgeschrägt, typischerweise mit einem Winkel zwischen 10 und 40 Grad. Die Stege haben eine hydrophobe Oberfläche, so dass sie durch die Lösung aus abgeschiedenem organischem Material nicht benetzt werden und somit dazu beitragen, das abgeschiedene Material innerhalb einer Wanne zu behalten. Dies wird erreicht, indem man den Werkstoff eines Stegs wie z. B. Polyimid mit einem O₂/CF₄-Plasma behandelt, wie in EP 0 989 778 offenbart ist. Alternativ kann der Plasmabehandlungsschritt durch Einsatz eines fluorierten Materials wie etwa eines fluorierten Polyimids vermieden werden, wie in WO 03/083960 offenbart ist.
Die Steg- und Trennelementstrukturen können aus einem Resistmaterial gebildet sein, beispielsweise unter Verwendung eines positiven (oder negativen) Resists für die Stege und eines negativen (oder positiven) Resists für die Trennelemente; diese beiden Resiste können auf Polyimid basieren und auf das Substrat durch Schleuderbeschichten aufgetragen sein; oder es kann ein fluorierter Fotoresist oder ein Fotoresist verwendet werden, der wie ein fluorierter Fotoresist wirkt.
Zusammenfassung
LÖSUNGSMITTEL FÜR EINE DRUCKZUSAMMENSETZUNG
Eine Zusammensetzung, die sich zur Herstellung eines elektronischen Bauelements wie etwa einer OLED unter Einsatz eines Tintenstrahldruckverfahrens eignet, umfasst ein leitendes oder halbleitendes organisches Material sowie ein Lösungsmittel, wobei das Lösungsmittel einen Siedepunkt von über 250°C und eine Viskosität von unter 5 cPs hat. Die Zusammensetzung hat vorzugsweise eine Viskosität im Bereich zwischen 0,1 und 20 cPs, und das Lösungsmittel entspricht vorzugsweise der Formel:
worin R eine C₆- bis C₁₁-Alkylgruppe bedeutet. Der hohe Siedepunkt des Lösungsmittels gestattet es, dass die „Tinte” nach dem Drucken für längere Zeit feucht bleibt. Dies Nietet eine bessere Prozesssteuerung während des Trocknens, was zu gleichmäßigeren Dünnschichten und einer besseren Beherrschung des Dünnschichtprofils führt. Die niedrige Viskosität des Lösungsmittels ermöglicht das Ausstoßen der Zusammensetzung bei hohen Frequenzen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0880303 [0010]
EP 1083775 [0011, 0011]
JP 2006-241309 [0012]
WO 01/16251 [0013]
WO 2006/123167 [0014, 0014, 0015, 0016]
EP 0901176 [0049, 0068]
EP 0947123 [0049, 0068]
US 5723873 [0049, 0068]
US 5798170 [0049, 0068]
WO 2004/023573 [0053]
WO 99/48160 [0077]
WO 02/066552 [0079]
WO 98/10621 [0080]
WO 98/57381 [0080]
WO 02/84759 [0080]
WO 00/48258 [0080]
GB 2348316 [0082]
US 6268695 [0083]
EP 0949850 [0083]
WO 01/81649 [0084]
WO 01/19142 [0084]
WO 00/53656 [0086]
EP 0989778 [0096]
WO 03/083960 [0096]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

http://www.incadigital.com [0017]
Journal of Physics D: Applied Physics (1996), 29(11), 2750–2753 [0049]
Journal of Physics D: Applied Physics (1996), 29(11), 2750–2753 [0068]
Adv. Mater. 2000 12(23) 1737–1750 [0079]
Appl. Phys. Lett. 2002, 81(4), 634 [0080]
Appl. Phys. Lett. 2001, 79(5), 2001 [0080]
Michaelson, J. Appl. Phys. 48(11), 4729, 1977 [0080]
T. Yamamoto ”Electrically Conducting And Thermally Stable π – Conjugated Poly(arylene)s Prepared by Organometallic Processes”, Progress in Polymer Science 1993, 17, 1153–1205 [0086]

Claims

Zusammensetzung, die zur Herstellung eines elektronischen Bauelements unter Einsatz eines Druckverfahrens wie zum Beispiel Tintenstrahldrucken, Walzendruck oder Siebdruck geeignet ist, wobei die Zusammensetzung ein leitendes oder halbleitendes organisches Material sowie ein Lösungsmittel umfasst, wobei das Lösungsmittel einen Siedepunkt von über 250°C und eine Viskosität von unter 5 cPs hat.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung eine Viskosität im Bereich zwischen 0,1 und 20 cPs aufweist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittel der Formel I entspricht:
worin R eine C₆- bis C₁₁-Alkylgruppe bedeutet.
Zusammensetzung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass R eine C₇- bis C₁₁-Alkylgruppe bedeutet.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass R eine C₈- bis C₁₀-Alkylgruppe bedeutet.
Zusammensetzung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass R eine lineare C₈- bis C₁₀-Alkylgruppe bedeutet.
Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das leitende oder halbleitende organische Material ein Polymer umfasst.
Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das leitende oder halbleitende organische Material ein halbleitendes lumineszierendes Material ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das halbleitende lumineszierende Material ein halbleitendes lumineszierendes Polymer ist.
Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das leitende oder halbleitende organische Material ein halbleitendes Löchertransportmaterial ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das halbleitende Löchertransportmaterial ein halbleitendes Löchertransportpolymer ist, das eine Triarylamin-Grundeinheit aufweist.
Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das leitende oder halbleitende organische Material ein leitendes Löcherinjektionsmaterial ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das leitende Löcherinjektionsmaterial Poly(ethylendioxythiophen) (PEDT) umfasst, das mit Polystyrolsulfonat (PSS) dotiert ist.
Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung ein einziges Lösungsmittel umfasst.
Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung ein Lösungsmittelgemisch mit zwei oder mehr Lösungsmitteln umfasst.
Zusammensetzung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittelgemisch ein erstes Lösungsmittel mit einem Siedepunkt von über 250°C und einer Viskosität von unter 5 cPs und ein zweites Lösungsmittel umfasst, das einen niedrigeren Siedepunkt als das erste Lösungsmittel hat.
Zusammensetzung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Lösungsmittel aus der aus 4-Methylanisol, Mesitylen, Butylbenzol und Orthoxylol bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittelgemisch ein 1:1-Gemisch aus dem ersten Lösungsmittel und dem zweiten Lösungsmittel ist.
Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittel keinen Sauerstoff enthält.
Verfahren zur Bildung eines organischen Halbleiterbauelements, das die Abscheidung einer in einem der Ansprüche 1 bis 19 definierten Zusammensetzung durch Tintenstrahldrucken, Walzendruck oder Siebdruck zur Bildung einer Schicht umfasst.
Organisches Licht emittierendes Bauelement, das durch ein Verfahren nach Anspruch 20 hergestellt ist.