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Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf Verfahren zum Herstellen von organischen elektronischen Bauelementen wie zum Beispiel organische Licht emittierende Dioden (OLEDs) durch Tröpfchenabscheideverfahren wie zum Beispiel das Tintenstrahldrucken. Die Erfindung betrifft auch organische elektronische Bauelementsubstrate, die mittels solcher Verfahren hergestellt und/oder in solchen Verfahren verwendet werden.
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Hintergrund der Erfindung
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Organische Licht emittierende Dioden (OLEDs) stellen eine besonders vorteilhafte Form einer elektrooptischen Anzeige dar. Sie sind hell, farbreich, schalten schnell, bieten einen weiten Betrachtungswinkel und sind auf einer Vielzahl von Substraten leicht und billig herzustellen. Je nach den eingesetzten Materialien können organische (inklusive organometallische) LEDs unter Verwendung von Polymeren oder kleinmoleküligen Stoffen in einem Bereich von Farben (oder in Vielfarbenanzeigen) hergestellt werden. Ein typisches OLED-Bauelement weist zwei Schichten eines organischen Materials auf, wovon es sich bei einer um eine Schicht aus einem Licht emittierenden Material wie etwa ein Licht emittierendes Polymer (LEP), Oligomer oder ein Licht emittierendes Material mit niedrigem Molekulargewicht handelt, und die andere eine Schicht aus einem Löcherinjektionsmaterial wie etwa ein Polythiophenderivat oder ein Polyanilinderivat ist.
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Organische LEDs können auf einem Substrat in einer Pixelmatrix abgeschieden werden, um eine einfarbige oder vielfarbige, gepixelte Anzeige zu bilden. Eine vielfarbige 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 einen Speicherkondensator und einen Transistor, die jedem Pixel zugeordnet sind, während Anzeigen mit passiver Matrix kein solches Speicherelement aufweisen und stattdessen wiederholt abgescannt werden, um den Eindruck eines stehenden Bildes zu vermitteln.
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1 zeigt einen vertikalen Querschnitt durch ein Beispiel eines OLED-Bauelements 100 aus dem Stand der Technik. In einer Anzeige mit aktiver Matrix ist ein Teil des Bereichs eines Pixels durch die zugehörige Ansteuerungsschaltung (in 1 nicht gezeigt) belegt. Zu Darstellungszwecken ist der Aufbau des Bauelements etwas vereinfacht.
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Die OLED 100 umfasst ein Substrat 102, typischerweise aus 0,7 mm oder 1,1 mm dickem Glas, optional aber auch aus durchsichtigem Kunststoff, auf dem eine Anodenschicht 106 abgeschieden ist. Die Anodenschicht umfasst typischerweise eine ca. 15 nm dicke Schicht aus ITO (Indiumzinnoxid), über der eine Metallkontaktschicht vorgesehen ist, die typischerweise aus Aluminium mit einer Dicke von ca. 500 nm besteht und manchmal auch als Anodenmetall bezeichnet wird. Glassubstrate, die mit ITO und einem Kontaktmetall beschichtet sind, können von Corning, USA, bezogen werden. Durch einen herkömmlichen Fotolithografieprozess, an den sich ein Ätzvorgang anschließt, wird das Kontaktmetall (und optional die ITO-Schicht) wie gewünscht so strukturiert, dass es die Anzeige nicht verdeckt.
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Über dem Anodenmetall ist eine im Wesentlichen transparente Löcherinjektionsschicht 108a vorgesehen, gefolgt von einer elektrolumineszierenden Schicht 108b. Stege 112 können auf dem Substrat gebildet sein, zum Beispiel aus einem positiven oder negativen Photoresistmaterial, um Vertiefungen 114 zu bilden, in denen diese aktiven organischen Schichten zielgerichtet abgeschieden werden können, z. B. durch ein Tröpfchenabscheide- oder Tintenstrahldruckverfahren. Die Vertiefungen 114 bilden somit Licht emittierende Bereiche oder Pixel der Anzeige.
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Dann wird eine Kathodenschicht 110 zum Beispiel durch physikalische Dampfabscheidung aufgetragen. Eine Kathodenschicht weist typischerweise ein Metall mit geringer Austrittsenergie wie zum Beispiel Kalzium oder Barium auf, überdeckt von 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 einer verbesserten Anpassung des Elektronenenergieniveaus dient. Durch den Einsatz von Kathodentrennelementen kann eine gegenseitige elektrische Isolierung von Kathodenleitungen erzielt werden. Typischerweise werden eine ganze Reihe von Anzeigen auf einem einzelnen Substrat hergestellt, und am Ende des Herstellungsprozesses wird das Substrat geritzt und die Anzeigen werden vereinzelt, bevor an jeder ein Verkapselungsbehälter angebracht wird, um den Eintritt von Sauerstoff und Feuchtigkeit zu unterbinden.
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Organische LEDs dieses allgemeinen Typs können mittels einer Palette von Materialien hergestellt werden, einschließlich Polymere, Dendrimere und so genannte kleinmolekülige Stoffe, um über einen Bereich von Wellenlängen bei unterschiedlichen Steuerspannungen und Wirkungsgraden zu emittieren. Beispiele von auf Polymeren basierenden OLED-Materialien sind in
WO 90/13148 ,
WO 95/06400 und
WO 99/48160 beschrieben; Beispiele von auf Dendrimeren beruhenden Materialien sind in
WO 99/21935 und
WO 02/067343 beschrieben; und Beispiele für kleinmolekülige OLED-Materialien sind in
US 4,539,507 beschrieben. Die vorstehend erwähnten Polymere, Dendrimere und kleinmoleküligen Stoffe emittieren Licht durch einen radiativen Zerfall von Singlet-Exzitonen (Fluoreszenz). Jedoch handelt es sich bei bis zu 75% der Exzitonen um Trielet-Exzitonen, die normalerweise einen nicht-radiativen Zerfall durchmachen. Elektrolumineszenz durch radiativen Zerfall von Trielet-Exzitonen (Phosphoreszenz) ist zum Beispiel offenbart in
"Very high-efficiency green organic light-emitting devices based an electrophosphorescence" M. A. Baldo, S. Lamansky, P. E. Burrows, M. E. Thompson und S. R. Forrest Applied Physics Letters, Band 75(1), Seiten 4–6, 5. Juli 1999. Im Falle einer auf Polymeren beruhenden OLED umfassen die Schichten
108 typischerweise eine Löcherinjektionsschicht
108a und eine elektrolumineszierende Schicht
108b aus einem Licht emittierenden Polymer (LEP). Zwischen der Locherinjektionsschicht
108a und der elektrolumineszierenden Schicht
108b kann eine weitere Löchertransportschicht (nicht gezeigt) vorgesehen sein. Die elektrolumineszierende Schicht kann zum Beispiel eine (im Trockenzustand) ca. 70 nm dicke Schicht aus PPV (Poly(p-phenylenvinylen)) aufweisen, und die Löcherinjektionsschicht, die dazu beiträgt, die Löcherenergieniveaus der Anodenschicht und elektrolumineszierenden Schicht aufeinander abzustimmen, kann zum Beispiel eine (im Trockenzustand) ca. 50–200 nm dicke, vorzugsweise ca. 150 nm dicke Schicht aus PEDOT:PSS (mit Polystyrolsulfonat dotiertes Polyethylendioxythiophen) aufweisen.
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Zum Abscheiden eines molekularen elektronischen Materials (typischerweise eines organischen halbleitenden Materials) wird im Allgemeinen ein flüchtiges Lösungsmittel mit 0,5% bis 4% gelöstem Lösungsmaterial verwendet. Der Vorgang zum Trocknen kann dann ein paar Sekunden bis hin zu einigen Minuten benötigen und führt, im Vergleich zu dem ursprünglichen „Tinten”-Volumen, zu einer relativ dünnen Schicht. Oftmals werden viele Tropfen abgeschieden, vorzugsweise bevor das Trocknen einsetzt, um eine ausreichende Dicke an Trockenmaterial bereitzustellen. Brauchbare Lösungsmittel umfassen Cyclohexylbenzol und alkylierte Benzole, insbesondere Toluol oder Xylol; weitere Lösungsmittel sind in
WO 00/59267 ,
WO 01/16251 und
WO 02/18513 beschrieben; es kann auch ein Lösungsmittel verwendet werden, das aus einem Gemisch aus diesen besteht.
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2, die der
WO 2005/076386 entnommen ist (hiermit durch Bezugnahme mit aufgenommen), zeigt eine Draufsicht (d. h. nicht durch das Substrat hindurch) eines Teilbereichs einer dreifarbigen, gepixelten OLED-Anzeige
200 mit aktiver Matrix nach Abscheidung einer der aktiven Farbschichten.
2 zeigt eine Anordnung aus Stegen
112 und Vertiefungen
114, die Pixel der Anzeige bilden. Die Vertiefungen
114 sind als Öffnungen in einer durchgehenden Schicht oder Lage gebildet.
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Techniken zur Abscheidung von Material für organische Licht emittierende Dioden (OLEDs) unter Verwendung von Tintenstrahldruckverfahren sind in mehreren Druckschriften beschrieben, einschließend zum Beispiel
Y. Yang, "Review of Recent Progress an Polymer Electroluminescent Devices" SPIE Photonics West: Optoelectronics '98, Conf. 3279, San Jose, Jan., 1998;
EP 0 880 303 ; und
"Ink-Jet Printing of Polymer Light-Emitting Devices", Paul C. Duineveld, Margreet M. de Kok, Michael Buechel, Aad H. Sempel, Kees A. H. Mutsaers, Peter van de Weijer, Ivo G. J. Camps, Ton J. M. van den Biggelaar, Jan-Eric J. M. Rubingh und Eliav I. Haskal, Organic Light-Emitting Materials and Devices V, Zakya H. Kafafi, Editor, Proceedings of SPIE, Band 4464 (2002). Tintenstrahlverfahren können zur Abscheidung von Materialien sowohl für kleinmolekülige als auch Polymer-LEDs verwendet werden.
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Es werden Präzisionstintenstrahldrucker wie zum Beispiel Maschinen von der Litrex Corporation, Kalifornien, USA, verwendet; geeignete Druckköpfe sind von Xaar, Cambridge, UK, und Spectra, Inc., NH, USA, erhältlich. Ein typischer Druckkopf ist deutlicher in 3 zu sehen. Der Druckkopf 222 verfügt über eine Vielzahl von Düsen 227, typischerweise Öffnungen in einer Düsenplatte zum Ausstoßen von Fluidtröpfchen vom Druckkopf auf das Substrat. Eine (nicht gezeigte) Fluidzufuhr zum Drucken kann entweder durch ein Reservoir innerhalb des Druckkopfs 222 oder einer Druckkopfeinheit bereitgestellt sein, oder ein Fluid kann von einer externen Quelle zugeführt werden. In dem dargestellten Beispiel hat der Druckkopf 222 eine einzige Reihe 228 aus Düsen 227, aber in anderen Beispielen von Druckköpfen können mehr als eine Düsenreihe vorgesehen sein, wobei die Düsen in einer oder zwei Richtungen zueinander versetzt sein können. Der Durchmesser der Öffnungen der Düsen 227 liegt typischerweise zwischen 10 μm und 100 μm, und die Tropfengrößen sind ähnlich. Der Raum oder Abstand zwischen benachbarten Düsenöffnungen beträgt typischerweise zwischen 50 μm und 100 μm.
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Bei Druckern, die solche Druckköpfe 222 verwenden, wird der Druckbereich der Anzeige automatisch in eine Anzahl von Streifen unterteilt, und diese werden aufeinanderfolgend bedruckt, wie schematisch in den folgenden 4a und 4b gezeigt ist. Der Grund dafür liegt darin, dass ein normales Anzeigefeld mehr Pixel über seine Breite aufweist, als ein Druckkopf in einem einzelnen Druckdurchlauf drucken kann. So verfügen einige Drucker aus dem Stand der Technik zum Beispiel über 128 Düsen, aber normalerweise werden nur 80 bei einem einzelnen Druckdurchlauf verwendet.
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4a ist eine Abbildung, die das streifenweise Drucken zeigt, wie es im Stand der Technik bekannt ist. Es sind ein erster Streifen 10, ein zweiter Streifen 11 und ein dritter Streifen 12 gezeigt, sowie auch die Reihenfolge, in der sie gedruckt werden. 4b zeigt eine herkömmliche Druckstrategie, bei der der Druckkopf 222 aufeinanderfolgende Streifen 302, 304 in der Y-Richtung druckt, wobei er zwischen jedem Streifen in der X-Richtung verfährt. Die in 4a und 4b dargestellte Technik kann dazu verwendet werden, einen kleineren Punktabstand zu erzeugen. Der Druckkopf wird unter einem Winkel Φ zur X-Richtung angeordnet, um den Punktabstand um einen Faktor cos Φ zu reduzieren. Im Allgemeinen ist die Größen- oder Volumenverteilung von Tropfen nicht gleichförmig, nimmt bei Düsen am Rand des Druckkopfs (d. h. nahe eines Endes einer Düsenreihe) zu oder fällt ab, und eine weitere Ungleichmäßigkeit ergibt sich aus kleinen Abweichungen in Bezug auf die Düsenhöhen.
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Einige der Probleme mit dem streifenweisen Drucken aus dem Stand der Technik werden im Folgenden beschrieben:
Wie vorstehend erläutert, wird zur Abscheidung eines molekularen elektronischen Materials ein flüchtiges Lösungsmittel wie zum Beispiel Toluol oder Xylol mit 1–2% aufgelöstem Lösungsmaterial verwendet. Dies führt zu einer relativ dünnen Schicht, verglichen mit dem ursprünglichen „Tinten”-Volumen. Die Trocknungszeit hängt vom Lösungsmittelgemisch und der Atmosphäre über dem Substrat ab, schwankt aber typischerweise zwischen ein paar Sekunden und einigen Minuten. Es ist unbedingt vorzuziehen, dass alle materialhaltigen Tropfen, die schließlich ein Pixel bilden sollen, abgeschieden sind, bevor der Trocknungsvorgang einsetzt.
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Durch Lösungsmitteltrocknungseffekte sehen Pixel am Rand eines Streifens geringfügig anders aus als diejenigen in der Mitte eines Streifens, da Tropfen entlang des Randes eines Streifens schneller trocknen; und wo der Tropfen am dünnsten ist, wird durch die Anzeige mehr Licht emittiert und es ist eine sichtbare Linie zu erkennen. Das streifenweise Drucken von Anzeigefeldern führt zu einem „gestreiften” Erscheinungsbild innerhalb der Anzeige.
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Solche „Streifenrand”-Probleme können teilweise abgemildert werden, indem Tintenformulierungen verwendet werden, die dazu ausgelegt sind, das Trocknen zu verlangsamen, bis alle Streifen gedruckt sind, oder indem die Ansteuerung der Pixel so eingestellt wird, dass diejenigen an Streifenrändern anders angesteuert werden als andere Pixel – wobei jedoch beide Lösungsansätze komplex sind und ihre eigenen Beschränkungen haben.
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Ein zweiter Effekt wird üblicherweise durch eine nicht richtig arbeitende Düse verursacht, die entweder zu wenig oder zu viel Tinte abgibt. Beim Abscheiden von Materialien für molekulare elektronische Bauelemente wie zum Beispiel OLEDs besteht ein Bedarf sowohl an einer hohen Auflösung, die im Allgemeinen besser zu sein hat als die, die für die besten, hochauflösenden grafischen Darstellungen erforderlich sind, als auch einer genauen Steuerung des Volumens an abgeschiedenem Material. Für Grafikanwendungen ist die Tropfenplatzierung maßgeblich, und Volumenschwankungen von 5 bis 10% sind hinnehmbar. Beim Aufbau von molekularen elektronischen Bauelementen ist jedoch das abgeschiedene „Tinten”-Volumen entscheidend, da dieses die letztendliche Schichtdicke bestimmt, die im Falle einer OLED einen Einfluss auf die Helligkeit und somit auf den Ansteuerstrom und die Lebensdauer des Bauelements hat. Folglich ist es wünschenswert, eine Volumenschwankung von unter 2%, vorzugsweise unter 1% zu erzielen, und zwar über die gesamte OLED-Anzeige.
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Wenn die Volumenschwankung einer Spalte in einem Streifen um mehr als 5% verglichen mit dem Ergebnis einer anderen, normalen Spalte abweicht, dann kann dies darüber hinaus vom menschlichen Auge wahrgenommen werden. Das Ergebnis ist eine sichtbare „Streifenlinie”, die über die ganze Länge des Streifens auszumachen ist und sich in jedem gedruckten Streifen wiederholt.
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In einigen Druckern aus dem Stand der Technik wird versucht, einige dieser Streifeneffekte abzuschwächen, indem das Drucken von Streifen im Druckmuster verschachtelt bzw. mosaikartig gestaltet wird. Bei dem Mosaikmuster handelt es sich jedoch um ein einfaches Ein/Aus-Muster, bei dem jedes zweite Pixel in einem ersten Druckdurchlauf gedruckt wird und die übrigen Pixel in einem zweiten Druckdurchlauf gefüllt werden.
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5 ist eine Abbildung, die das Drucken von Streifen in einem Ein/Aus-Druckmuster zeigt, wie es im Stand der Technik bekannt ist. Hier sind ein erstes Druckmuster 20 und ein zweites Druckmuster 21 gezeigt. Auch das Ergebnis von zwei Druckdurchlaufen ist gezeigt, bei denen die Druckmuster jeweils aufeinanderfolgend verwendet werden, und bei dem es sich um einen vollständig gefüllten Streifen 22 handelt.
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Bei diesem Verfahren hat sich jedoch herausgestellt, dass es sogar zu noch mehr Streifenrandeffektproblemen führt (weil hier nun tatsächlich mehr, wenn auch kleinere Streifen vorliegen), und weitere Streifenlinieneffekte aufgrund von fehlerhaften Düsen dennoch nicht aufgewogen werden können.
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In Bezug auf das Drucken von Anzeigefeldern ist ein Verschachteln unter Verwendung komplexerer Muster aus Pixelpositionen nicht bekannt.
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Es ist ein Ziel von bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Tintenstahldrucken von Anzeigefeldern bereitzustellen, welches Streifeneffektprobleme überwindet oder zumindest abschwächt.
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Ein weiteres Ziel besteht darin, ein verbessertes Anzeigefeld bereitzustellen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines organischen elektronischen Bauelements bereitgestellt, wie es in den Ansprüchen spezifiziert ist.
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Vorzugsweise sind nach allen Druckdurchläufen alle Positionen in der Spalte nur einmal bedruckt worden und/oder werden zumindest zwei verschiedene Druckdüsen verwendet, um die Positionen in der Spalte zu bedrucken.
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Darüber hinaus ergibt die erste Gruppe von Positionen plus die zweite Gruppe von Positionen vorzugsweise die Gesamtanzahl von Positionen in der Spalte, und/oder die Anzahl von Düsen, die zum Füllen aller Positionen in der Spalte verwendet werden, ist gleich der Anzahl von Druckdurchläufen, die benötigt werden, um die Spalte voll zu bedrucken.
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Auch werden vorzugsweise 25%, 50% oder 75% der Positionen in einem Streifen im ersten, zweiten, dritten und/oder darauffolgenden Druckdurchlauf bedruckt, und darüber hinaus sind alle Positionen in dem Streifen nach allen Druckdurchläufen bedruckt.
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Vorzugsweise werden 80 bis 128 Düsen jeweils in dem ersten, zweiten, dritten oder nachfolgenden Druckdurchlauf verwendet, und/oder beträgt der Düsendurchmesser zwischen 10 μm und 100 μm und/oder liegt der Düsenabstand zwischen 50 μm und 100 μm.
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Vorzugsweise handelt es sich bei der Tinte um ein leitfähiges Material oder ein leitfähiges organisches Material, und das leitfähige organische Material kann aus der aus LEP, einer Zwischenschicht, PEDOT oder PEDOT:PSS bestehenden Gruppe ausgewählt sein; sie kann darüber hinaus ein Lösungsmittel enthalten, welches aus folgender Aufzählung stammt: Cyclohexylbenzol, ein alkyliertes Benzol, Toluol oder Xylol.
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Vorzugsweise handelt es sich bei den Positionen um Pixel, die durch eine Elektrode gebildet sind, und die Pixel befinden sich in Vertiefungen oder Kanälen. Darüber hinaus sind die Vertiefungen und/oder Kanäle vorzugsweise durch ein resistives Material gebildet.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein organisches elektronisches Bauelement bereitgestellt, das gemäß dem ersten Aspekt hergestellt ist.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine organische Licht emittierende Diode bereitgestellt, die gemäß dem ersten Aspekt hergestellt ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die vorliegende Erfindung wird nun in weiteren Einzelheiten, jedoch lediglich beispielhaft, mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
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1 einen vertikalen Querschnitt durch ein Beispiel eines OLED-Bauelements aus dem Stand der Technik;
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2 eine Draufsicht eines Teilbereichs einer gepixelten, dreifarbigen OLED-Anzeige aus dem Stand der Technik;
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3 eine Abbildung, die ein Detail eines Tintenstrahldruckkopfs zeigt, wie im Stand der Technik bekannt;
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4a und 4b Abbildungen, die das Drucken von Streifen zeigen, wie es im Stand der Technik bekannt ist;
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5 eine Abbildung, die das Drucken von Streifen unter Verwendung eines Ein/Aus-Mosaikmusters zeigt, wie im Stand der Technik bekannt;
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6 eine Abbildung, die ein zufallsgesteuertes Mosaikmuster gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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7 eine Abbildung, die ein erstes einfaches Mosaikmuster gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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8a und 8b Diagramme, die eine verbesserte mittlere Leuchtdichte in Bezug auf die Anzeigespalte für das erste einfache Mosaikmuster von 7 zeigen;
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9 eine Abbildung, die ein Zweibereichs-Mosaikmuster gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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10 eine Abbildung, die ein Vierbereichs-Mosaikmuster gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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11a und 11b Abbildungen, die die Verfahrensschritte zeigen, die nach einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beim Drucken einer Vollanzeige unter Verwendung eines Vierbereichsmusters und eines Druckkopfs mit 128 Düsen beteiligt sind.
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Ausführliche Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen
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Es hat sich herausgestellt, dass ein verbessertes Verfahren zur Vermeidung der Erscheinung von Streifen darin besteht, die benachbarten Streifen zufallsartig zu überlappen, wie in 6 gezeigt ist.
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6 ist ein zufallsgesteuertes Mosaikmuster gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Gezeigt sind ein Streifenmuster 30 nach einem Druckdurchlauf 1, ein Streifenmuster 31 nach einem Druckdurchlauf 2, ein Streifenmuster 32 nach einem Druckdurchlauf 3 und ein Streifenmuster 33 nach einem Druckdurchlauf 4.
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Ein Problem bei der Erzeugung eines derartigen Druckmusters besteht darin, dass ein vollständig zufallsgesteuertes Muster nicht gewährleistet, dass entweder a) jedes Pixel einmal und nur einmal gedruckt wird und/oder b) am Ende aller Druckdurchläufe alle Pixel gedruckt sind und c) dasselbe Pixel mit einer vorab festgelegten Anzahl überdruckt wird, um das nötige Materialvolumen abzusetzen, damit die erforderliche Farbhelligkeit gegeben ist.
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Man hat auch herausgefunden, dass bei bestimmten Druckern aus dem Stand der Technik, bei denen ein zufallsgesteuertes Druckmuster verwendet wird, welches auch die Tatsache berücksichtigt, dass alle Pixel gleichmäßig gedruckt werden müssen, es für die Drucksoftware-Steuerprogramme sehr schwierig wird, ein vollständig zufallsgesteuertes „Druckrezept” oder komplexes Druckmuster erzeugen zu können. Und zwar ist dies so, weil ein komplexes Muster durch die Kombination aus einfacheren, rechteckigen Anordnungen aus Pixeln gebildet werden muss, wobei jede Anordnung zu einer zusätzlichen Zeile in der Layoutdatei der Software führt. Für den extremen Fall eines vollständig zufallsgesteuerten und dennoch definierten Musters muss jedes gedruckte Pixel durch eine Anordnung definiert werden, die nur eine Druckposition enthält, was zu Zehntausenden von solchen Anordnungen führt. Typischerweise lässt die Verwendung von mehr als 25 dieser Anordnungen pro Feld die Druckersoftware abstürzen.
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Es hat sich jedoch herausgestellt, dass ein Mosaikschema zum Drucken einer Anzeige gut funktioniert, wenn das Mosaikmuster auf einfache Art und Weise definiert werden kann, d. h. wenn es auf einem regelmäßigen, sich wiederholenden Zufallsmuster beruht, wie im Folgenden beschrieben wird.
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7 ist eine Abbildung, die ein erstes, einfaches Mosaikmuster gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Es ist ein einfaches Mosaikdruckmuster 40 gezeigt, das ein erstes Ein/Aus-Muster 41 aus Positionen aufweist, die entlang einer Spalte an der linken Seite des Streifens verlaufen, einen zentralen Bereich 43 aus voll gefüllten Positionen, und einen zweiten Bereich eines Ein/Aus-Musters 42 in der letzten Spalte auf der rechten Seite. Das zweite Muster 42 ist das Inversbild oder Umkehrbild des ersten Musters 41.
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Einem Drucker kann dieses Muster dann in Form einer als „bitmap” oder „tif” formatierten Datei übergeben werden, und er kann angewiesen werden, am Beginn jedes Druckdurchlaufs das Drucken um eine Spalte zu überlappen. Dies führt dazu, dass alle Positionen in der letzten Spalte durch die erste und auch die letzte, vom Drucker verwendete Düse gefüllt werden. Dies vermindert den Effekt einer ausgefallenen Düse um 50% und stellt auch sicher, dass beide Düsen ausgefallen sein müssen, um diese Spalte vollständig ungefüllt oder überfüllt zu hinterlassen. Dies ist sehr unwahrscheinlich.
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Das Verfahren oder Muster, das mit Bezug auf 6 beschrieben ist, schwächt durch „Ausfransen” der Ränder bedingte Streifenrandprobleme (praktisch) ab, nicht jedoch ein Streifenlinienproblem, das durch eine fehlerhafte Düse (oder fehlerhafte Düsen) im mittleren Bereich 43 verursacht wird.
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In 8a und 8b sind Diagramme zu sehen, die eine verbesserte mittlere Leuchtdichte gegenüber der Anzeigefarbe für das erste einfache Mosaikmuster von 7 zeigen. Der Graph 50 in 8a zeigt die mittlere Leuchtdichte gegenüber Anzeigespaltenergebnissen für eine Anzeige, die unter Verwendung von Streifen gedruckt wurde, wie sie in 4a und 4b beschrieben sind. Der Graph 51 in 8b zeigt die mittlere Leuchtdichte gegenüber Anzeigespaltenergebnissen für eine Anzeige, die mittels Streifen gedruckt wurde, bei denen das erste Mosaikmuster von 7 verwendet wurde. Wie zu sehen ist, zeigen die Ergebnisse in 8b einen glatteren Verlauf.
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Vom menschlichen Auge kann selbst ein 5%-iger Abfall der Pixelhelligkeit wahrgenommen werden, aber eine „gesprenkelte” Streifenlinie und Randeffekte über das Feld hinweg können deren Effekte bis hin zu Null abschwächen. In 9 und 10 sind einfach definierte Mosaikmuster beschrieben, die sowohl Streifenrand- als auch Streifenlinieneffekte abschwächen.
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9 ist eine Abbildung, die ein Zweibereichs-Mosaikmuster gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Bei diesem Beispiel ist die linke Seite des zufallsgesteuerten Musters 60 exakt das Inversbild (oder Gegenteil) der rechten Seite des Musters 61, was eine Überlappung der Druckmuster 60, 61 ermöglicht, ohne Pixel auszulassen oder doppelt zu drucken. Wenn ein Druckkopf mit beispielsweise 80 Düsen verwendet wird, haben die beiden Hälften des Druckmusters 60, 61 eine Breite von 40 Düsen.
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Das Muster in jedem Halbseitenabschnitt wird mittels der folgenden Schritte gebildet:
- 1. Im Bereich 1 (60) wird die Hälfte der Positionen zufallsgesteuert ausgewählt, wobei keine Einschränkungen hinsichtlich der Auswahl bestehen.
- 2. Im Bereich 2 (61) werden die verbliebenen Positionen ausgewählt, die im vorigen Schritt 1 nicht ausgewählt worden sind.
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Die Verfahrensschritte, die beim Drucken aller Streifen in der Anzeige unter Verwendung dieses 50/50-Druckmusters beteiligt sind, sind wie folgt:
- 1. In einem ersten Druckdurchlauf wird der Drucker angewiesen, zuerst die rechte Seite des Musters 61 zu drucken. Dadurch entsteht ein erster (40 Düsen breiter) Druckbereich, der vervollständigt wird, indem nur die rechte Seite des Musters 61 verwendet wird.
- 2. In einem zweiten Druckdurchlauf wird der Drucker angewiesen, das gesamte Muster 60, 61 abzudrucken, indem er um einen Abstand nach rechts verfahren wird, der 40 Düsen breit ist. Dies führt dazu, dass der erste, 40 Düsen breite Druckbereich vollständig gefüllt wird und ein zweiter (40 Düsen breiter) Bereich übrig gelassen wird, der wieder nur durch die rechte Seite des Musters 61 gefüllt wird.
- 3. In einem dritten Durchlauf wird der Ort des Druckkopfs wiederum um eine Breite von 40 Düsen versetzt und das ganze Muster 60, 61 wird abgedruckt. Dies führt dazu, dass der zweite Bereich vollständig gefüllt wird und ein dritter (40 Düsen breiter) Bereich übrig bleibt, der wieder nur durch die rechte Seite des Musters 61 gefüllt wird.
- 4. Es wird Schritt 3 wiederholt, bis der letzte Streifen in voller Breite gedruckt ist.
- 5. Die Druckdüsenposition wird um 50% versetzt und erneut der letzte Halbstreifen gedruckt, aber dieses Mal nur mit der linken Seite des Musters 60.
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Dieses Verfahren kann im Prinzip so ausgeweitet werden, dass eine beliebige Anzahl von benachbarten Feldern einander überlappen, und nicht nur zwei Felder, wie in all den Beispielen gezeigt ist; es können z. B. vier Felder überlappt werden, wobei jedes Feld das vorige um ¾ seiner Größe überlappt.
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10 ist eine schematische Abbildung, die ein Vierbereichs-Mosaikmuster gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Es ist ein Muster 70 gezeigt, das durch einen Druckkopf mit 128 Düsen gedruckt werden soll und in vier Bereiche 71, 72, 73, 74 unterteilt ist, wobei jeder Bereich 71, 72, 73, 74 eine Breite von 32 Düsen hat. Jeder zu druckende Bereich 71, 72, 73, 74 stellt eine Anzeige dar, die aus einer rechteckigen Anordnung aus Pixellvertiefungen besteht, die alle während des Druckdurchlaufs einmal und nur einmal gefüllt werden müssen.
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Der Druckkopf läuft über jedes Pixel viermal hinweg und wird dabei zwischen jedem Durchlauf um ¼ seiner Gesamtlänge (d. h. 32 Düsen) verschoben. Bei jedem Durchlauf wird dasselbe Muster aus Pixeln gedruckt, derart, dass nach vier Läufen über jedes Pixel alle Pixel einmal und nur einmal gefüllt sind.
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Das individuelle Muster in jedem Bereich 71, 72, 73, 74 wird mittels der folgenden Schritte gebildet:
- 1. Im Bereich 1 (71) wird zufallsgesteuert ein Viertel der Positionen ausgewählt, wobei keine Beschränkungen hinsichtlich der Auswahl bestehen. Daher werden 25% aller möglichen Pixel, die in diesem Bereich 71 überstrichen werden, gedruckt. Diese sind über den Bereich 71 hinweg zufallsgesteuert verstreut.
- 2. Im Bereich 2 (72) wird zufallsgesteuert ein Viertel der verfügbaren Positionen ausgewählt, mit der Einschränkung, dass in diesem Schritt keiner der Positionen ausgewählt werden kann, die zuvor im obigen Schritt 1 ausgewählt wurden. Dadurch werden 25% aller möglichen Pixel bedruckt, die in diesem Bereich 72 überstrichen werden. Diese sind zufällig ausgewählt, enthalten jedoch keinerlei Pixel, die im Bereich 1 (71) gedruckt wurden.
- 3. Im Bereich 3 (73) wird zufallsgesteuert ein Viertel der verfügbaren Positionen ausgewählt, mit der Beschränkung, dass in diesem Schritt keine der Positionen ausgewählt werden kann, die zuvor in den obigen Schritten 1 und 2 ausgewählt wurden (d. h. eine Auswahl aus 50% der verbliebenen Positionen). Von daher werden 25% aller möglichen Pixel gedruckt, die in diesem Bereich 73 überstrichen werden. Diese sind zufällig ausgewählt, enthalten aber keine Pixel, die in den Bereichen 1 und 2 (71, 72) gedruckt wurden.
- 4. Im Bereich 4 (74) werden die verbliebenen Positionen ausgewählt, die bisher in den obigen Schritten 1, 2 und 3 nicht ausgewählt wurden. Daher werden 25% aller möglichen Pixel gedruckt, die in diesem Bereich 74 überstrichen werden. Diese stellen die verbliebenen 25% an Pixeln dar, die nicht in den Bereichen 1, 2 oder 3 (71, 73, 73) gedruckt wurden.
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Bei der vorstehend beschriebenen Zufallsauswahl muss es sich nicht um eine echte zufallsgesteuerte Auswahl handeln. Die Auswahl kann mittels einer pseudo-zufälligen oder quasi-zufälligen Sequenz erfolgen, oder durch eine andere Sequenz, die dem menschlichen Auge als zufällig erscheint, aber nicht echt zufallsgesteuert ist. Somit werden durch jeden Bereich der Vorrichtungen, die Bereich 1 + Bereich 2 + Bereich 3 + Bereich 4 aufeinanderfolgend überstreichen, verschoben um die korrekte Anzahl von 32 Düsen, alle Pixel per Definition einmal und nur einmal gedruckt.
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Die linken und rechten Teilränder jeder Anzeige umfassen somit kleinere Teilmengen dieses Musters, um über alle Bereiche hinweg einen korrekten Druck aufrechtzuerhalten, wie mit Bezug auf die folgenden 11a und 11b beschrieben wird.
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Die 11a und 11b sind Abbildungen, die die Verfahrensschritte zeigen, die beim Drucken einer Vollanzeige unter Verwendung eines Vierbereichsmusters und eines Druckkopfs mit 128 Düsen beteiligt sind. In 11a und 11b sind die Verfahrensschritte „Durchlauf 1” bis „Durchlauf N” gezeigt, die beim Drucken aller Streifen in einer Anzeige mittels des Vierbereichs-Druckmusters von 10 beteiligt sind und im Folgenden beschrieben werden:
Durchlauf 1: In einem ersten Druckdurchlauf wird der Drucker angewiesen, zuerst den 4. Bereich 74 des Musters 70 zu drucken. Dadurch entsteht ein erstes (32 Düsen breites) Feld, das unter Verwendung nur dieses 4. Bereichs 74 des Musters 70 vervollständigt wird.
Durchlauf 2: In einem zweiten Druckdurchlauf wird der Drucker angewiesen, sich um einen Abstand von 32 Düsen zu bewegen und das 3. und 4. Viertel der Druckmusterbereiche 73, 74 abzudrucken. Dies führt dazu, dass das erste (32 Düsen breite) Feld halb gefüllt wird und ein zweites (32 Düsen breites) Feld nur zu 25% vervollständigt wird.
Durchlauf 3: In einem dritten Druckdurchlauf wird der Drucker angewiesen, um einen weiteren Abstand von 32 Düsen zu verfahren und nur das 2., 3. und 4. Viertel der Druckmusterbereiche 72, 73, 74 abzudrucken. Dies führt dazu, dass das erste (32 Düsen breite) Feld nun zu 75% vervollständigt ist, das zweite (32 Düsen breite) Feld zu 50% vervollständigt ist, und ein neues, drittes (32 Düsen breites) Feld wiederum nur zu 25% vollständig ist.
Durchlauf 4: In einem vierten Druckdurchlauf wird der Drucker angewiesen, um einen weiteren Abstand von 32 Düsen zu verfahren und das ganze Druckmuster 70 abzudrucken. Dies führt dazu, dass das erste (32 Düsen breite) Feld nun zu 100% vollständig ist, das zweite (32 Düsen breite) Feld zu 75% vollständig ist, das dritte (32 Düsen breite) Feld zu 50% vollständig ist, und ein neues, viertes (20 Düsen breites) Feld nur zu 25% vollständig ist.
Durchlauf 5: Wiederhole Schritt „Durchlauf 4”.
Durchlauf 6: Wiederhole Schritt „Durchlauf 4”.
Durchlauf N-3: Wiederhole Schritt „Durchlauf 4”, bis der letzte Streifen in voller Breite bedruckt ist.
Durchlauf N-2: Die Druckdüsenposition wird um 25% (eine Breite von 32 Düsen) versetzt und es werden nur der 1., 2. und 3. Bereich 71, 72, 73 der Druckmuster gedruckt.
Durchlauf N-1: Die Druckdüsenposition wird um 25% (eine Breite von 32 Düsen) versetzt und es werden der 1. und 2. Bereich 71, 72 der Druckmuster gedruckt.
Durchlauf N: Die Druckdüse wird um 25% (eine Breite von 32 Düsen) versetzt und der 1. Bereich 71 des Druckmusters gedruckt, womit das Drucken der letzten 25% des letzten Streifens beendet wird.
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Das wie vorstehend beschriebene mosaikartige Behandeln von Druckmustern hat gezeigt, dass es zu einer deutlichen Verbesserung der Qualität der gedruckten Anzeige führt, wie aus den Ergebnissen zu ersehen ist, die mittels einer einfachen Mosaikbildung (5a und 5b) erhalten werden. Darüber hinaus hat sich herausgestellt, dass die vollständig zufallsgesteuerten Zweibereichs- oder Vierbereichsverfahren, die in den obigen Ausführungsformen 2 und 3 beschrieben sind, zu sogar noch größeren Verbesserungen der Anzeigequalität führen.
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Je öfter man jedoch über denselben zu bedruckenden Bereich verfahren muss, desto länger dauert das Bedrucken eines Feldes, wie aus den zuvor beschriebenen Verfahren klar wird. Somit ist die Qualitätssteigerung, die man mit einer größeren Anzahl von Mosaikmustern oder Wiederholungen erzielt, eine Kompromisslösung in Bezug auf die Gesamtzeit, die das Drucken der Anzeige selbst in Anspruch nimmt. In der Praxis muss eine Kompromissposition gefunden werden.
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Normalerweise ist es wünschenswert, jede Position einmal und nur einmal zu bedrucken (wenn zum Beispiel PEDOT verwendet wird), aber in anderen Anwendungen bei Verwendung anderer Materialien kann es sein, dass eine Position wiederholt bedruckt werden muss, um die Position zu „füllen”. Jedoch stellt es nach wie vor einen großen Vorteil dar, jede Position mit verschiedenen Düsen zu bedrucken, damit Effekte in Bezug auf eine beschädigte Düse abgemildert werden. Von daher gelten immer noch dieselben Regeln, die die vorstehenden Muster bestimmen, d. h. es muss mittels eines regelmäßigen, sich wiederholenden Zufallsmusters sichergestellt werden, dass Druckpositionen weder unzureichend gefüllt noch überfüllt werden.
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Während diese Erfindung insbesondere mit Bezug auf deren bevorzugte Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurde, wird Fachleuten klar sein, dass daran verschiedene Abänderungen in Bezug auf Form und Einzelheiten vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.
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Verfahren zum Tintenstrahldrucken von organischen elektronischen Bauelementen
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Ein Verfahren zur Herstellung eines organischen elektronischen Bauelements unter Verwendung eines streifenweisen Tintenstrahldruckvorgangs umfasst das Absetzen von Tinte an einer ersten Gruppe von Positionen in einer Spalte in einem ersten Druckdurchlauf; wobei die erste Gruppe von Positionen eine geringere Anzahl darstellt als eine Gesamtanzahl von Positionen in der Spalte; und Absetzen von Tinte an einer zweiten Gruppe von Positionen in der Spalte in einem darauffolgenden Druckdurchlauf; wobei die zweite Gruppe von Positionen eine geringere Anzahl darstellt als eine Gesamtanzahl von Positionen in der Spalte. Vorzugsweise ist die Anzahl von Düsen, die zum Füllen aller Positionen in einer Spalte verwendet werden, gleich der Anzahl von Druckdurchläufen, die zum Bedrucken der Spalte benötigt werden. Nach allen Druckdurchläufen, bei denen ein regelmäßiges, sich wiederholendes Zufallsmuster verwendet wird, sind alle Positionen in dem Streifen so bedruckt, dass sichergestellt ist, dass Druckpositionen weder unzureichend gefüllt noch überfüllt sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 90/13148 [0008]
- WO 95/06400 [0008]
- WO 99/48160 [0008]
- WO 99/21935 [0008]
- WO 02/067343 [0008]
- US 4539507 [0008]
- WO 00/59267 [0009]
- WO 01/16251 [0009]
- WO 02/18513 [0009]
- WO 2005/076386 [0010]
- EP 0880303 [0011]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- ”Very high-efficiency green organic light-emitting devices based an electrophosphorescence” M. A. Baldo, S. Lamansky, P. E. Burrows, M. E. Thompson und S. R. Forrest Applied Physics Letters, Band 75(1), Seiten 4–6, 5. Juli 1999 [0008]
- Y. Yang, ”Review of Recent Progress an Polymer Electroluminescent Devices” SPIE Photonics West: Optoelectronics '98, Conf. 3279, San Jose, Jan., 1998 [0011]
- ”Ink-Jet Printing of Polymer Light-Emitting Devices”, Paul C. Duineveld, Margreet M. de Kok, Michael Buechel, Aad H. Sempel, Kees A. H. Mutsaers, Peter van de Weijer, Ivo G. J. Camps, Ton J. M. van den Biggelaar, Jan-Eric J. M. Rubingh und Eliav I. Haskal, Organic Light-Emitting Materials and Devices V, Zakya H. Kafafi, Editor, Proceedings of SPIE, Band 4464 (2002) [0011]
