DE602004013007T2 - Verfahren zur Herstellung einer organischen elektrolumineszierenden Anzeigevorrichtung - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer organischen elektrolumineszierenden Anzeigevorrichtung Download PDF

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer organischen elektrolumineszierenden Anzeigevorrichtung, insbesondere ein Verfahren zur Ausbildung eines organischen Schichtmusters, welches bei der Ausbildung des organischen Schichtmusters mittels eines Verfahrens zur laserinduzierten thermischen Bebilderung (LITI) eine Laserbestrahlungsvorrichtung mit einem Modulator für räumliches Licht verwendet.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Allgemein weist eine organische elektrolumineszierende Anzeigevorrichtung, die ein Flachbildschirm ist, eine Anodenelektrode, eine Kathodenelektrode sowie organische Schichten zwischen der Anodenelektrode und der Kathodenelektrode auf. Die organischen Schichten weisen zumindest eine Emissionsschicht auf. Die organischen Schichten können zusätzlich zur Emissionsschicht weiterhin eine Lochinjektionsschicht, eine Lochtransportschicht, eine Elektronentransportschicht und eine Elektroneninjektionsschicht aufweisen. Je nach der organischen Schicht, insbesondere je nach dem Material, das die Emissionsschicht ausbildet, lässt sich die organische elektrolumineszierende Anzeigevorrichtung in eine polymere, organische elektrolumineszierende Anzeigevorrichtung und eine kleinmolekulare, organische elektrolumineszierende Anzeigevorrichtung unterteilen.
  • Zur Realisierung von Vollfarbe in der organischen elektrolumineszierenden Anzeigevorrichtung ist die Strukturierung der Emissionsschicht erforderlich. Ein Verfahren zur Strukturierung der Emissionsschicht weist im Fall der kleinmolekularen, organischen elektrolumineszierenden Anzeigevorrichtung ein eine Lochmaske verwendendes Verfahren, und im Fall der polymeren, organischen elektrolumineszierenden Anzeigevorrichtung ein Tintenstrahldruckverfahren oder ein Verfahren zur laserinduzierten thermischen Bebilderung (im Folgenden LITI genannt) auf. Das LITI-Verfahren ermöglicht die feine Strukturierung der organischen Schicht. Das LITI-Verfahren ist für eine großformatige Anzeigevorrichtung einsetzbar und ist bei einer hohen Auflösung von Vorteil. Anders als das Tintenstrahldruckverfahren, das ein Nassverfahren ist, ist das LITI-Verfahren vorteilhafterweise ein Trockenverfahren.
  • Für das Verfahren zur Ausbildung des organischen Schichtmusters mittels eines derartigen LITI-Verfahrens sind zumindest ein Lasergenerator, ein organisches elektrolumineszierendes Anzeigevorrichtungssubstrat und ein Donorsubstrat erforderlich. Ein Laserstrahl aus dem Lasergenerator wird von einer Schicht zur Umwandlung von Licht in Wärme des Donorsubstrats absorbiert und in thermische Energie umgewandelt, wodurch ein eine Transferschicht ausbildendes Material auf das Substrat übertragen werden kann, so dass die organische Schicht auf dem Substrat strukturiert wird. Dies ist in der koreanischen Patentanmeldung Nr. 1998-51844 , im US-Patent Nr. 5,998,085 , im US-Patent Nr. 6,214,520 , im US-Patent Nr. 6,114,088 sowie in US-A-6 582 875 offenbart.
  • Zur Ausbildung des organischen Schichtmusters ist die homogene Regulierung des Laserstrahls, namentlich des einfallenden Lichtes, sowie die Strukturierung der organischen Schicht in einer gewünschten Form erforderlich. Deswegen wird ein Strahlhomogenisierer, wie eine Fresnel-Linse, verwendet. In diesem Fall funktioniert der Strahlhomogenisierer nur im Falle einer vorgeschriebenen Art einfallenden Lichtes, nicht jedoch im Falle verschiedener anderer Arten einfallenden Lichtes.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Deswegen löst die vorliegende Erfindung die vorgenannten, mit konventionellen Vorrichtungen verbundenen Probleme durch die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer organischen elektrolumineszierenden Anzeigevorrichtung, welches zur Ausbildung eines organischen Schichtmusters durch die Regulierung verschiedener Arten einfallenden Lichtes derart, dass diese homogen sind und ein gewünschtes Profil aufweisen, befähigt ist, indem es bei der Ausbildung des organischen Schichtmusters mittels eines Verfahrens zur laserinduzierten thermischen Bebilderung (LITI) einen Modulator für räumliches Licht (SLM) verwendet.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Verfahren zur Herstellung einer organischen elektrolumineszierenden Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 bereitgestellt. Demgemäß kann ein organisches Schichtmuster ausgebildet werden, indem verschiedene Arten einfallenden Lichtes derart reguliert werden, dass sie homogen sind und ein gewünschtes Profil aufweisen.
  • Der Modulator für räumliches Licht kann ein Array aus zumindest zwei Modulatoren für räumliches Licht sein.
  • Die Laserbestrahlungsvorrichtung kann aufweisen: einen Lasergenerator; einen Modulator für räumliches Licht zur Modulation eines vom Lasergenerator erzeugten einfallenden Laserstrahls, wobei der Modulator für räumliches Licht unter dem Lasergenerator angeordnet ist; und ein Projektionsobjektiv, das unter dem Modulator für räumliches Licht angeordnet ist. Der Lasergenerator kann ein Array aus zumindest zwei Lasergeneratoren sein.
  • Der vom Lasergenerator erzeugte einfallende Laserstrahl kann ein Gaußsches Strahlprofil sein.
  • Der Lasergenerator kann eine Laserdiode oder ein Array aus zumindest zwei Laserdioden sein.
  • Die Ausbildung des organisches Schichtmusters auf der Pixelelektrode kann unter N2-Atmosphäre oder unter Vakuumatmosphäre erfolgen.
  • Das ausgebildete organische Schichtmuster kann eine Einzelschicht oder eine Mehrlagenschicht, die aus zumindest zwei Schichten besteht, sein, wobei die zumindest zwei Schichten aus einer Gruppe bestehend aus einer Emissionsschicht, einer Lochinjektionsschicht, einer Lochtransportschicht, einer Elektronentransportschicht und einer Elektroneninjektionsschicht ausgewählt sind.
  • KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • Die oben genannten und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die angehängten Figuren zusammen mit bestimmten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei:
  • 1 eine schematische Darstellung zeigt, die ein Verfahren zur Herstellung einer organischen elektrolumineszierenden Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert;
  • 2 eine schematische Darstellung zeigt, die die Modulation in einem Modulator für räumliches Licht gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert;
  • 3 eine schematische Darstellung zeigt, die die Homogenisierung eines Laserstrahls illustriert, den man durch die Modulation in einem Modulator für räumliches Licht gemäß der vorliegenden Erfindung erhält;
  • 4 eine schematische Darstellung zeigt, die ein Strahlprofil eines Laserstrahls illustriert, den man durch die Modulation in einem Modulator für räumliches Licht vom Typ eines Mikrospiegelarrays (DMD = digital micromirror device) erhält; und
  • 5 eine schematische Darstellung zeigt, die ein Strahlprofil illustriert, das man durch die Modulation eines in einer Laserdiode erzeugten Laserstrahls mittels eines Modulators für räumliches Licht vom Typ eines Mikrospiegelarrays erhält.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren bevorzugte Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann ebenso durch andere Formen ausgeführt werden.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung, die ein Verfahren zur Herstellung einer organischen elektrolumineszierenden Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert.
  • Gemäß 1 wird ein Substrat 110, das eine auf dem Substrat 110 ausgebildete Pixelelektrode aufweist, bereitgestellt. Anschließend wird ein Donorsubstrat 120, das eine organische Schicht 130 aufweist, auf das die Pixelelektrode aufweisende Substrat 110 auflaminiert. Das die organische Schicht 130 aufweisende Donorsubstrat 120 wird durch Vakuumabsorption, eine Andruckwalze oder Ähnliches auf das Substrat 110 auflaminiert.
  • Anschließend bestrahlt eine Laserbestrahlungsvorrichtung 100, die einen Modulator für räumliches Licht aufweist, das Donorsubstrat 120 mit einem Laserstrahl 150, so dass ein organisches Schichtmuster auf dem die Pixelelektrode aufweisenden Substrat 110 ausgebildet wird.
  • Die Ausbildung des organischen Schichtmusters kann unter N2-Atmosphäre realisiert werden. Es besteht die Gefahr, dass das organische Schichtmuster, das übertragen wird, aufgrund eines Sauerstoffanteils in der Luft oxidiert wird. Aus diesem Grund kann ein Verfahren zur Übertragung des organischen Schichtmusters unter Stickstoffatmosphäre, die keinen Sauerstoffanteil enthält, durchgeführt werden. Alternativ kann das Übertragungsverfahren unter Vakuumatmosphäre durchgeführt werden, wodurch die Bildung von Blasen zwischen dem Donorsubstrat und dem Substrat nach dem vorhergehenden Laminationsverfahren verhindert wird.
  • Das beim Übertragungsverfahren auszubildende organische Schichtmuster kann eine Einzelschicht oder eine Mehrlagenschicht, die aus zumindest zwei Schichten besteht, sein, wobei die zumindest zwei Schichten aus einer Gruppe bestehend aus einer Emissionsschicht, einer Lochinjektionsschicht, einer Lochtransportschicht, einer Elektronentransportschicht und einer Elektroneninjektionsschicht ausgewählt sind.
  • Die Laserbestrahlungsvorrichtung 100 weist einen Lasergenerator 140, einen Modulator 160 für räumliches Licht und ein Projektionsobjektiv 170 auf. Der Modulator 160 für räumliches Licht ist unter dem Lasergenerator 140 angeordnet. Der Modulator 160 für räumliches Licht moduliert einen Laserstrahl aus dem Lasergenerator, so dass der Laserstrahl derart reguliert wird, dass er homogen ist und ein gewünschtes Profil aufweist. Der Laserstrahl 150, der vom Modulator 160 für räumliches Licht moduliert wird, wird am unter dem Modulator 160 für räumliches Licht ausgebildeten Projektionsobjektiv 170 gebrochen und auf das Donorsubstrat 110 gestrahlt, wodurch das organische Schichtmuster auf dem Substrat 110 ausgebildet wird.
  • Der Modulator 160 für räumliches Licht wird speziell auf dem Gebiet der optischen Informationsverarbeitung, der Projektionsdisplays, Video- und Grafikmonitore, Fernsehgeräte und des elektronischen, fotografischen, graphischen Drucks eingesetzt. Der Modulator 160 für räumliches Licht ist eine Vorrichtung, die einfallendes Licht durch Modulation in ein räumliches Muster umwandelt, so dass homogenes Licht, welches einem elektrischen oder optischen Input entspricht, ausgebildet wird. Das einfallende Licht kann hinsichtlich seiner Phase, Intensität, Polarisation oder Richtung moduliert werden. Die optische Modulation erfolgt durch verschiedene Materialien, die verschiedene elektro-optische oder magneto-optische Umwandlungswirkungen aufweisen, oder ein Material, das Licht mittels Oberflächenverformung moduliert.
  • Derzeit wird der Modulator 160 für räumliches Licht vornehmlich in Form einer Flüssigkristall-Vorrichtung, einer Vorrichtung zur optischen Brechung, einer magneto-optischen Vorrichtung, einer verformbaren Spiegelvorrichtung oder Ähnlichem verwendet.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung, die die Modulation in einem Modulator für räumliches Licht illustriert, während 3 eine schematische Darstellung zeigt, die die Homogenisierung eines Laserstrahls illustriert, den man durch die Modulation in einem Modulator für räumliches Licht gemäß der vorliegenden Erfindung erhält.
  • Gemäß 2 ist ein Beugungsgitter 210 im Modulator 260 für räumliches Licht in Pfeilerform ausgebildet und wird mit Spannung versorgt. T zeigt einen Abstand zwischen den Beugungsgittern an, a zeigt eine Breite jedes Beugungsgitters an, und d zeigt eine Tiefe einer Reflexionsfläche an.
  • Das Anlegen der Spannung an das Beugungsgitter 210 verformt ein Material, das die Reflexionsfläche 220 ausbildet. Die verformte Form und Tiefe (d) der Reflexionsfläche bestimmt die Reflexionseffizienz des einfallenden Lichtes. Das heißt, das Anlegen einer hohen Spannung an das Beugungsgitter 210 erhöht die Tiefe (d) der Reflexionsfläche, was die Reflexionseffizienz des einfallenden Lichtes vermindert. Das Anlegen einer niedrigen Spannung verringert dagegen die Tiefe (d) der Reflexionsfläche, was die Reflexionseffizienz des einfallenden Lichtes verbessert. Wird keine Spannung an das Beugungsgitter 210 angelegt, so führt dies zu einer Totalreflexion.
  • Dementsprechend ist es möglich, das einfallende Licht durch die Steuerung der Reflexionseffizienz des einfallenden Lichtes über die Regulierung der Höhe der an das Beugungsgitter 210 angelegten Spannung homogen zu modulieren.
  • Weiterhin ist eine Steuerung der Reflexionseffizienz des einfallenden Lichtes über die Regulierung einer Differenz (T-a) zwischen dem Abstand (T) zwischen den Beugungsgittern und der Breite (a) des Beugungsgitters möglich. Das heißt, die Steuerung der Reflexionseffizienz des einfallenden Lichtes ist dadurch möglich, dass man sich die Tatsache zunutze macht, dass sich die Tiefe (d) der Reflexionsfläche verringert, wenn sich die Differenz (T-a) zwischen dem Abstand (T) zwischen den Beugungsgittern und der Breite (a) des Beugungsgitters vergrößert, und dass sich die Tiefe (d) der Reflexionsfläche dagegen vergrößert, wenn sich die Differenz (T-a) zwischen dem Abstand (T) zwischen den Beugungsgittern und der Breite (a) des Beugungsgitters verringert.
  • Der Modulator für räumliches Licht kann ein Array aus zumindest zwei Modulatoren für räumliches Licht sein, wodurch das einfallende Licht effizienter moduliert wird.
  • Desgleichen kann der Lasergenerator ein Array aus zumindest zwei Lasergeneratoren sein, wodurch eine größere Menge an einfallendem Licht moduliert wird.
  • Obwohl in 2 die Reflexionsfläche 220 der Wellenform dargestellt wurde, ist die Reflexionsfläche 220 nicht auf die Wellenform beschränkt, sondern kann unterschiedliche verformte Formen annehmen.
  • Gemäß 3 wird als einfallendes Licht ein Gaußscher Laserstrahl auf einen Modulator 360 für räumliches Licht gestrahlt. Der Gaußsche Laserstrahl ist ein Laserstrahl, der in seinem zentralen Bereich eine hohe Energie aufweist, während die Energie zu einem Randbereich hin abnimmt.
  • Wird das Gaußsche Licht auf den Modulator 360 für räumliches Licht gestrahlt, so wird es durch das in 2 beschriebene Prinzip moduliert. Aus 3 ist ersichtlich, dass das modulierte Licht homogen ist.
  • 4 zeigt eine schematische Darstellung, die ein Strahlprofil eines Laserstrahls illustriert, den man durch die Modulation in einem Modulator für räumliches Licht vom Typ eines Mikrospiegelarrays (DMD), der nicht von der vorliegenden Erfindung abgedeckt wird, erhält.
  • Gemäß 4 ist das Mikrospiegelarray 460 ein Typ eines Modulators für räumliches Licht. Es ist ein Modulator für räumliches Licht, der aus einem (nicht gezeigten) High-Density-Array von beweglichen Mikrospiegeln besteht. Das Mikrospiegelarray 460 kann ein Array aus zumindest zwei Modulatoren für räumliches Licht vom Typ eines Mikrospiegelarrays (nachfolgend DMDs benannt) sein, wodurch das einfallende Licht effizient moduliert wird.
  • Das einfallende Licht ist ein homogener Laserstrahl und tritt in das DMD ein, so dass es durch Modulation in einen Laserstrahl, der ein sphärisches Wellenprofil aufweist, umgewandelt wird.
  • Speziell bildet jeder der Mikrospiegel eine Zelle im DMD-Array aus und ist bistabil. Anders ausgedrückt, ist der Mikrospiegel in einer von zwei Positionen stabil. Das einfallende Licht wird auf das Array von Mikrospiegeln gestrahlt und von den Mikrospiegeln in eine von zwei Richtungen reflektiert. Das in den Mikrospiegel einfallende Licht wird in jeder stabilen „EIN"-Position des Spiegels zum Projektionsobjektiv reflektiert und auf das Donorsubstrat fokussiert. Das einfallende Licht, das auf den Mikrospiegel gestrahlt wird, wird in einer anderen „AUS"-Position des Spiegels zu einem (nicht gezeigten) optischen Absorber reflektiert. Die jeweiligen Spiegel im Array werden einzeln gesteuert, so dass sie das einfallende Licht direkt auf das Projektionsobjektiv oder den optischen Absorber strahlen.
  • Es ist ersichtlich, dass das einfallende Licht in der „EIN"-Position des Spiegels durch konstruktive Interferenz derart moduliert wird, dass es ein Puls-Wellen-Profil aufweist, während das einfallende Licht in der „AUS"-Position des Spiegels aufgrund destruktiver Interferenz ausgelöscht wird, wodurch man einen modulierten Laserstrahl mit einem generell sphärischen Wellenprofil erhält.
  • Obwohl in diesem Beispiel dargestellt wurde, dass das einfallende Licht durch Modulation in den Laserstrahl, der ein sphärisches Wellenprofil aufweist, umgewandelt wird, kann es ebenso, wie in 1 dargestellt, durch die Regulierung einer Form, in die ein die Reflexionsfläche ausbildendes Material verformt wird, einer Tiefe der Reflexionsfläche oder Ähnlichem derart moduliert werden, dass es ein gewünschtes Profil aufweist.
  • 5 zeigt eine schematische Darstellung, die ein Strahlprofil illustriert, das man durch die Modulation eines in einer Laserdiode erzeugten Laserstrahls mittels eines Modulators für räumliches Licht vom Typ eines Mikrospiegelarrays, der nicht von der vorliegenden Erfindung abgedeckt wird, erhält.
  • Gemäß 5 wird in diesem Beispiel eine (nicht gezeigte) Laserdiode als Lasergenerator verwendet. Die Laserdiode kann ein Array aus zumindest zwei Laserdioden sein. Aus 5 ist ersichtlich, dass einfallendes Licht, das vom Laserdiodenarray erzeugt wird, ein ungleichmäßiger Laserstrahl ist. Das Licht wird auf das DMD 560 gestrahlt und derart moduliert, dass es ein sphärisches Wellenprofil aufweist.
  • Abgesehen vom Vorgenannten entsprechen weitere Beschreibungen derjenigen, die in Zusammenhang mit 4 illustriert wurde.
  • Wie oben beschrieben, wurde das organische Schichtmuster auf dem Substrat, das die auf dem Substrat ausgebildete Pixelelektrode aufweist, ausgebildet, indem der modulierte Laserstrahl mittels der Laserbestrahlungsvorrichtung, die den Modulator für räumliches Licht aufweist, auf das Donorsubstrat gestrahlt wurde.
  • Nach dem Übertragungsverfahren zur Ausbildung des organischen Schichtmusters wird eine Kathode auf dem organischen Schichtmuster ausgebildet, wodurch eine organische elektrolumineszierende Anzeigevorrichtung fertiggestellt wird.
  • Wie oben beschrieben, wird gemäß der vorliegenden Erfindung der Modulator für räumliches Licht bei der Ausbildung des organischen Schichtmusters mittels des Verfahrens zur laserinduzierten thermischen Bebilderung verwendet. Demgemäß ist es möglich, verschiedene Arten einfallenden Lichtes derart zu regulieren, dass sie homogen sind und einen Laserstrahl mit einem gewünschten Profil ausbilden. Somit wird ein Verfahren zur Herstellung einer organischen elektrolumineszierenden Anzeigevorrichtung bereitgestellt, welches zur Ausbildung eines organischen Schichtmusters ohne Verwendung einer Maske befähigt ist.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurde, können in einer dem Fachmann geläufigen Weise verschiedene Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden, ohne den in den angehängten Ansprüchen definierten Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Herstellung einer organischen elektrolumineszierenden Anzeigevorrichtung, aufweisend: Bereitstellung eines Substrats, das eine auf dem Substrat ausgebildete Pixelelektrode aufweist; Auflaminieren eines Donorsubstrats auf eine gesamte Oberfläche des Substrats; Homogenisierung eines einfallenden Laserstrahls, der von einem Lasergenerator erzeugt wird; und Ausbildung eines organischen Schichtmusters auf dem Substrat durch Bestrahlung einer vorbestimmten Region des Donorsubstrats mit dem homogenisierten Laserstrahl mittels der Laserbestrahlungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass der besagte einfallende Laserstrahl mittels eines Modulators für räumliches Licht (SLM) einer Laserbestrahlungsvorrichtung homogenisiert wird, wobei der Modulator für räumliches Licht (SLM) ein Beugungsgitter (210) und eine Reflexionsfläche (220), welche zwischen dem Beugungsgitter (210) angeordnet ist, aufweist, und wobei das Anlegen einer Spannung an das Beugungsgitter (210) ein Material, welches die Reflexionsfläche (220) ausbildet, verformt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Modulator für räumliches Licht ein Array aus zumindest zwei Modulatoren für räumliches Licht ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Laserbestrahlungsvorrichtung aufweist: einen Lasergenerator; einen Modulator für räumliches Licht zur Modulation eines vom Lasergenerators erzeugten, einfallenden Laserstrahls, wobei der Modulator für räumliches Licht unter dem Lasergenerator angeordnet ist; und ein Projektionsobjektiv, das unter dem Modulator für räumliches Licht angeordnet ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Lasergenerator ein Array aus zumindest zwei Lasergeneratoren ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der vom Lasergenerator erzeugte, einfallende Laserstrahl ein Gaußsches Strahlprofil aufweist.
  6. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Lasergenerator eine Laserdiode ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Laserdiode ein Array aus zumindest zwei Laserdioden ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Ausbildung des organischen Schichtmusters auf der Pixelelektrode unter N2-Atmosphäre erfolgt.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Ausbildung des organischen Schichtmusters auf der Pixelelektrode unter Vakuumatmosphäre erfolgt.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das organischen Schichtmuster eine Einzelschicht oder eine Mehrlagenschicht, die aus zumindest zwei Schichten besteht, ist, wobei die zumindest zwei Schichten aus einer Gruppe bestehend aus einer Emissionsschicht, einer Lochinjektionsschicht, einer Lochtransportschicht, einer Elektronentransportschicht und einer Elektroneninjektionsschicht ausgewählt sind.
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