DE19715054A1

DE19715054A1 - Elektrolumineszierendes Bauelement

Info

Publication number: DE19715054A1
Application number: DE19715054A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Grothe; Werner Dr Gruenwald; Martin Dr Hueppauff
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1997-04-11
Filing date: 1997-04-11
Publication date: 1998-10-15
Also published as: WO1998047189A1

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrolumineszierendes Bau element in Schichtbauweise nach dem Oberbegriff des An spruchs 1.

Stand der Technik

Elektrolumineszierende Bauelemente senden bei Anlegung einer elektrischen Spannung an ihre Elektroden unter Stromfluß Licht aus. Derartige Bauelemente sind unter der Bezeichnung "Leuchtdiode" (LED = Light emitting Di ode) seit langem bekannt. Die Emission von Licht kommt insbesondere dadurch zustande, daß positive Ladungsträ ger, sogenannte Löcher und negative Ladungsträger, Elektronen unter Aussendung von Licht rekombinieren. Die bislang gebräuchlichen LED bestehen überwiegend aus anorganischen Halbleitermaterialien. Seit einigen Jahre sind jedoch auch elektrolumineszierende Bauelemente be kannt, deren wesentliche Bestandteile organische Mate rialien sind. Diese organischen LED, sogenannte O-LED enthalten in der Regel eine oder mehrere dünne Schich ten aus organischen Ladungstransportverbindungen als elektrolumineszierendes Medium, mindestens aber eine einzige derartige Schicht in Sandwichbauweise zwischen den beiden Elektroden zum Treiben der O-LED, wie bei spielsweise in der WO 9 013 148 auf der Grundlage von Poly-(p-Phenylenvinylen) beschrieben. Unter La dungstransportverbindungen werden allgemein sämtliche Verbindungen verstanden, die in irgendeiner Art und Weise Ladungen, d. h. Löcher und/oder Elektronen trans portieren. Unter diese Verbindungsklasse fallen auch all diejenigen Verbindungen, die Bestandteil der Emit ter-Schicht des Bauelements sind, also photolumineszie rende Materialien, wie beispielsweise Fluoreszenz-Farb stoffe. In der einschlägigen Literatur ist eine Vielzahl von organischen Verbindungen beschrieben, die Ladungen transportieren. Zum Einsatz gelangen hierzu überwiegend niedermolekulare Substanzen, die beispiels weise im Vakuum aufgedampft werden. Ein guter Überblick über die entsprechenden Substanzklassen und ihre Ver wendung kann beispielsweise folgenden Druckschriften entnommen werden: EP-A-387 715, US-A-4 539 507, US-A- 4 720 432 und US-A-4 769 292. Grundsätzlich können bei spielsweise sämtliche Substanzen zum Einsatz gelangen, die als Photoleiter aus der Elektrophotographie bekannt sind.

Organische elektrolumineszierende Bauelemente, wie etwa die O-LED sind mit dem Nachteil behaftet, daß sie unter Einfluß von Sauerstoff und Wasser degradieren. Grund sätzlich können dabei zwei Degradationsvorgänge unter schieden werden, die Degradation der Grenzflächeelek trode bzw. des organischen Mediums und die Degradation der organischen Materialien selbst. Bei beiden Vorgän gen spielen Sauerstoff und Wasser bzw. Wasserdampf die entscheidende Rolle. Dasselbe Problem wird auch bei an organischen elektrolumineszierenden Bauelementen, bei spielsweise basierend auf Zinksulfid (ZnS) oder ver wandten Systemen angetroffen, die in Anwesenheit von Wasserdampf degradieren. Auch diese Bauelemente erfor dern deshalb einen speziellen Schutz.

Als Schutz gegen die genannten Degradationsvorgänge kommen entsprechende Umhüllungen bzw. Verkapselungen des elektrolumineszierenden Bauelements in Betracht.

Verkapselungen, die aus Abdeckschichten bestehen, wel che die Bereiche der Kathoden schützen, sind beispiels weise in der EP-B1-0 468 439 und der EP-B1-0 468 440 beschrieben. Diese Abdeckschichten bestehen aus aufge dampften reinen Metallen oder aus kodeponierten Metall kompositen, die metallische oder organische Bestandtei le aufweisen. Der Nachteil dieser Abdeckschichten be steht darin, daß sie über eine Maske genau auf die Ka thode aufgedampft werden müssen. Insbesondere bei kom plizierten Strukturen ist diese Vorgehensweise sehr aufwendig. Außerdem sind die in den beiden vorstehend genannten Druckschriften beschriebenen Verkapselungen allein nicht ausreichend, um die vorstehend angespro chenen Degradationsvorgänge zu verhindern, weshalb sie mit weiteren Verkapselungen kombiniert werden müssen.

Eine weitere Verkapselungsart für elektrolumineszieren de Bauelemente ist in Appl. Phys. Lett. 65 (1994) Sei ten 2922 bis 2924 beschrieben. Demnach besteht die Ver kapselung aus einem Glaskörper bzw. eine Glasplatte, der bzw. die auf das Substrat geklebt ist. Dieser Kap selungsvorgang muß unter Inertgasatmosphäre durchge führt werden, da sonst im Raum zwischen dem Glaskörper und der Kathode Luft eingeschlossen wird, die zur Zer störung der Kathode führt. Ein Nachteil dieser Verkap selung ist ihr Mangel an Flexibilität, welche die Her stellung eines flexiblen Displays verhindert.

Vorteile der Erfindung

Das elektrolumineszierende Bauelement mit den Merkmalen des Hauptanspruchs weist demgegenüber den Vorteil auf, daß in Gestalt der durch die Plasmapolymerisation ge wonnenen Schutzschicht eine Verkapselung bereitgestellt wird, die durch ihre Materialbeschaffenheit sowohl fle xibel wie kratzfest und degradationshemmend ist und au ßerdem preisgünstig hergestellt werden kann. Bevorzugt sind mehrere derart durch Plasmapolymerisation gewonne ne Schutzschichten für die Verkapselung vorgesehen, um eine Permeation von Sauerstoff bzw. Wasser in das durch die Verkapselung geschützte Bauelement weitestgehend zu verhindern. Das Verfahren zum Deponieren von durch Plasmapolymerisation gewonnenen Schutzschichten auf den elektrolumineszierenden Bauelement gehört nicht zum Ge genstand dieser Erfindung und kann beispielsweise fol genden Druckschriften entnommen werden: "Dünne Schich ten (1991), Heft 2, Seite 10ff" und "Werkstoff und In novation 3/4 (1990) 3, Seite 50ff".

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

In besonders vorteilhafter Weise ist das elektrolumi neszierende Bauelement demnach als flexibles Bauelement ausgelegt, wobei in diesem Fall das Substrat bevorzugt aus einer Folie, beispielsweise PET, Polycarbonat oder Polyester besteht. Bevorzugt wird auf dem flexiblen Substrat eine Plasmapolymerisationsschicht abgeschie den, die transparent ist und das von dem elektrolumi neszierenden Schichtaufbau emittierte Licht hindurch läßt. Durch diese Schutzschicht, die durch Plasmapoly merisation gewonnen ist, wird Diffusion von Wasser und Sauerstoff durch das flexible folienförmige Substrat hindurch so weit reduziert, daß ein langlebiges elek trolumineszierendes Bauelement flexibler Ausbildung be reitgestellt werden kann. Ein zusätzlicher Vorteil be steht darin, daß die in der Regel an sich nicht ver kratzfeste Folie aufgrund der darauf deponierten plas mapolymerisierten Schicht(en) kratzfest gemacht wird.

Zeichnung

Die Erfindung wird anhand der einzigen Figur nachfol gend erläutert, die schematisch einen Querschnitt eines elektrolumineszierenden Bauelements in Gestalt einer O-LED zeigt, die in erfindungsgemäßer Weise verkapselt ist.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Demnach ist das elektrolumineszierende Bauelement in Schichtbauweise in der Figur von unten nach oben aufge baut aus einem Träger bzw. Substrat 1, einer Basiselek trode, beispielsweise einer Anode 2, einer Loch injizierenden Schicht 3, einer oder mehreren Loch transportierenden Schicht(en) 5, einer oder mehreren Elektronen-transportierenden Schicht(en) 6, einer Elek tronen-injizierenden Schicht 7 und einer Topelektrode, beispielsweise einer Kathode 8. An die Basiselektrode und die Topelektrode 8 ist eine Spannung angelegt, die von einer Stromquelle Q herrührt.

Der gesamte Schichtaufbau ist von einer Verkapselung 9 umhüllt, die erfindungsgemäß aus einer durch Plasmapo lymerisation gewonnen Schutzschicht, bevorzugt aus meh reren derartigen Schutzschichten besteht und transpa rent, flexibel, kratzfest und degradationshemmend ist. Vor allem im Fall, daß die Schichtbestandteile des Bau elements aus flexiblen Materialien bestehen, ist das Substrat 1 aus einer Folie gebildet, die aus einem an sich nicht kratzfesten Material besteht, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die PET, PEN, PES, PVC, PE, PP, Polyamid, Polycarbonat und Polyester umfaßt. Durch eine Außenbeschichtung 9a des Substrats 1, wie in der Figur gezeigt, wird eine kratzfeste und weitgehend permea tionsfeste Versiegelung des flexiblen Folienmaterials erzielt, aus dem das Substrat besteht.

Claims

1. Elektrolumineszierendes Bauelement in Schichtbau weise mit einem Substrat (1), auf dem wenigstens zwei Elektroden (2, 8), eine Basis- und eine Top elektrode angeordnet sind, die ein elektrolumi neszierendes Medium (4, 6) einschließen, und mit einer Verkapselung (9), welche die Bestandteile des Bauelements auf dem Substrat (1) umschließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkapselung (9) wenigstens eine durch Plasmapolymerisation gewon nene Schutzschicht enthält.

2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Schutzschicht transparent ist.

3. Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß das elektrolumineszierende Me dium (4, 6) wenigstens eine Schicht aus einer or ganischen Ladungstransportverbindung enthält.

4. Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß das elektrolumineszierende Me dium (4, 6) wenigstens eine anorganische elektro lumineszierende Verbindung enthält.

5. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß es aus flexiblen Mate rialien gebildet ist, wobei das Substrat (1) aus einer flexiblen Folie aus einem Material besteht, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die PET, PEN, PES, PVC, PE, PP, Polyamid, Polycarbonat, Poly ester umfaßt.

6. Bauelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß auf dem flexiblen Substrat (1) wenig stens eine durch Plasmapolymerisation gewonnene transparente Schicht (9a) deponiert ist.

7. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da durch gekennzeichnet, daß es als lichtemittieren de Diode (LED bzw. O-LED) gebildet ist.