EP1629542A2 - VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON OLEDs - Google Patents

VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON OLEDs

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Publication number
EP1629542A2
EP1629542A2 EP04762979A EP04762979A EP1629542A2 EP 1629542 A2 EP1629542 A2 EP 1629542A2 EP 04762979 A EP04762979 A EP 04762979A EP 04762979 A EP04762979 A EP 04762979A EP 1629542 A2 EP1629542 A2 EP 1629542A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
layer
structured
conductive
light
depressions
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04762979A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Clemens Ottermann
Georg Sparschuh
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schott AG
Original Assignee
Schott AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schott AG filed Critical Schott AG
Publication of EP1629542A2 publication Critical patent/EP1629542A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/10—Deposition of organic active material
    • H10K71/12—Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating
    • H10K71/13—Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating using printing techniques, e.g. ink-jet printing or screen printing
    • H10K71/135—Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating using printing techniques, e.g. ink-jet printing or screen printing using ink-jet printing
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/22—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of auxiliary dielectric or reflective layers
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/10—Apparatus or processes specially adapted to the manufacture of electroluminescent light sources
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/805—Electrodes
    • H10K50/81—Anodes
    • H10K50/814—Anodes combined with auxiliary electrodes, e.g. ITO layer combined with metal lines
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/80—Constructional details
    • H10K59/805—Electrodes
    • H10K59/8051—Anodes
    • H10K59/80516—Anodes combined with auxiliary electrodes, e.g. ITO layer combined with metal lines
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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    • H10K59/10—OLED displays
    • H10K59/17—Passive-matrix OLED displays
    • H10K59/173—Passive-matrix OLED displays comprising banks or shadow masks
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    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass

Definitions

  • the invention relates to a method for producing an OLED in general and with the application of layers on a substrate for producing a layer composite in particular, and the OLED itself.
  • organic light-emitting devices or diodes are made from one
  • Layer composite or a layer structure with an organic electroluminescent layer between two electrode layers, which is applied to a suitable substrate.
  • One of the electrode layers acts as a cathode and the other as
  • OLEDs have special advantages over other lamps.
  • OLEDs have promising properties for flat screens, for example, because they allow a significantly larger viewing angle compared to LCD or liquid crystal displays and, as self-illuminating displays, also allow reduced power consumption compared to the backlit LCD displays.
  • OLEDs can be produced as thin, flexible films that are particularly suitable for special applications in lighting and display technology.
  • OLEDs are not only suitable for pixelated displays. In general, they can be used as illuminants for a wide variety of applications, such as self-illuminating signs and information boards.
  • TCO coatings transparent conductive oxides
  • ITO indium tin oxide
  • Sn0 2 tin oxide
  • TCO inorganic or organic conductive transparent coatings, e.g. thin metal layers or PEDOT or PANI (polyaniline) then only serve for the local surface distribution of the streams.
  • Structuring eg for pixelated color displays
  • Structuring takes place using classic PVD techniques such as shadow masks.
  • “Light-emitting polymers (LEP)” especially organic molecules with molecular weights of approx. 1,000,000 amu and more (classic representatives are PPV and perylene), decompose at higher thermal loads before they evaporate.
  • LEPs are brought into solution and deposited using classic liquid coating processes such as spin coating, dip coating or knife coating.
  • these methods are not economical in terms of coating material (and thus cost-intensive) and structuring of the layer to be deposited cannot be achieved or can only be achieved with greater effort.
  • Other approaches use printing processes (screen printing or gravure printing) or ink-jet techniques for structuring and applying less layers of material.
  • the invention is therefore based on the object of a method for producing light-emitting To provide devices, in particular OLEDs, which work in a material-saving manner and produce a homogeneous light-emitting layer.
  • Another object of the invention is to provide a simple and inexpensive method for producing light-emitting devices, in particular OLEDs, which can be used on a large area and on a large industrial scale and is process-stable.
  • Another object of the invention is to provide a method for producing light-emitting devices, in particular OLEDs, which avoids or at least reduces the disadvantages of known methods.
  • a method for producing an organic light-emitting device or diode, so-called OLED, by applying layers on a substrate or a base, for producing a layer composite is proposed.
  • the substrate is provided and a first electrically conductive electrode or electrode layer is applied thereon, optionally with the interposition of further layers.
  • the first electrode defines in particular an anode.
  • depressions or cells are produced on the substrate or one of the layers of the layer composite and applied a layer of an organic light-emitting or electro-luminescent material.
  • the organic electroluminescent material is introduced or filled into the depressions in a fluid, in particular in a liquid, state of aggregation.
  • a particularly homogeneous electro-luminescent layer can be produced in a simple manner, which can also be used excellently for large-area applications.
  • a structured layer e.g. a lattice structure has been applied, the structure of which defines the depressions, so that a honeycomb-structured layer filled with the electroluminescent material is produced, "honeycomb” not being limited to hexagonal structures.
  • honeycomb-shaped structures formed from hexagons or rectangles are particularly preferred.
  • the structured layer further preferably contains an electrically conductive material or is electrically conductive.
  • the structured and electrically conductive layer defines conductor tracks for homogenizing the current flow, which are basically known to the person skilled in the art as bus bars.
  • bus bars are installed at a height which is sufficient to define a sufficiently large cavity.
  • the light emitting material is in liquid
  • doctor blades or screen printing are particularly suitable.
  • the structured layer or the bus bars are in electrically conductive contact with the first conductive electrode in order to fulfill their function as a current distributor.
  • the first conductive electrode is in particular a transparent conductive anode layer, e.g. made of ITO, for electrical contacting or supplying the electroluminescent layer.
  • a transparent conductive anode layer e.g. made of ITO
  • a second conductive electrode or metallic cathode can be applied, the structured layer and the electroluminescent layer being arranged between the first and second electrodes.
  • the structured layer and the second conductive electrode are at least directly electrically insulated from one another. This does not mean that they must not be in electrical connection with each other, but only that there is no direct contact.
  • the insulation mentioned above is preferably produced by a structured insulator layer which is applied to the structured conductive layer.
  • the structured insulator layer and the structured conductive layer can also be applied first.
  • An electro-luminescent polymer is preferably used as the organic light-emitting material, a light-emitting polymer layer, in particular interrupted by the structured conductive layer, being produced.
  • a further polymer layer more precisely a conductive or hole-conductive polymer layer, is preferably applied, which in particular is arranged directly adjacent to the light-emitting polymer layer.
  • this step may even be dispensed with, subsequently applying a conductive structured layer to produce the depressions, subsequently applying a conductive
  • Polymer layer within the depressions, which are defined by the conductive structured layer subsequently application of a structured insulator layer for electrically isolating the structured layer, subsequently application of a light-emitting polymer layer within the depressions, which are defined by the conductive structured layer, subsequently applying a cathode layer, the cathode layer being insulated from direct contact with the conductive structured layer by means of the structured insulator layer.
  • Sequence 2 (so-called inverse OLED) providing the substrate, subsequently applying a cathode layer, the cathode layer being insulated from direct contact with the conductive structured layer by means of the structured insulator layer, subsequently applying a structured insulator layer for electrically insulating the cathode layer, subsequently applying a conductive one structured layer for producing the depressions, subsequently applying a light-emitting polymer layer within the depressions, which are defined by the conductive structured layer, subsequently applying a conductive
  • Fig. 1 is a schematic sectional view of a conventional layer application by means of ink
  • FIG. 2 is a schematic sectional view of a
  • FIG. 3 is a schematic sectional view "bus bar" -
  • FIG. 4 is a schematic perspective view of a structured honeycomb lattice structure
  • FIG. 5 shows a schematic sectional illustration of an OLED according to the invention
  • FIG. 6 shows a schematic sectional illustration of an inverse OLED according to the invention
  • FIGS. 7a-e show schematic sectional illustrations of different ones
  • FIG. 1 shows the basically known coating of a substrate glass 1 with a jet nozzle or ink jet Spray head 4 with emerging jet of liquid droplets.
  • the inventors have found that the uniform coating of large areas using such an inkjet process is technically very complex, since here the surface properties, in particular the surface energy and the wettability of the substrates to be coated, the coating atmosphere (solvent saturation), ambient temperature (viscosity, drying behavior) and the former composition of the LEP coating liquid has to be checked very precisely over a long period of time (ink-jet printing is usually a sequential coating process). Typical coating defects that occur include insufficient flow of the drops 2, which leads to an inhomogeneous and inadequate layer formation.
  • an ink-jet coating according to the invention is shown in a “cup structure” for structured OLED display applications.
  • the substrate glass 1 is shown with a structured layer 3 with webs for the formation of depressions 3.3 between the webs 3 or for structure limitation.
  • electroluminescent OLED With the Ink-Jet spray head 4, electroluminescent OLED
  • the different hatching of the polymer fillings 2 represent different materials, in particular for producing different colors. This further clarifies the enormous advantages of the invention, since it is very easy and precise to produce multicolored structured OLEDs.
  • FIG. 1 The disadvantages of the method can thus be illustrated in FIG. 1 .
  • the manufacture of highly structured OLED displays using the invention elegantly clear out.
  • wells 3.3 are applied to the substrate 1 in the ink jet process, which are then filled with the liquid of the ink jet 4.
  • this method can be applied or transferred to all organic layers of an OLED layer sequence. This creates a locally defined one
  • Coating achieved with a homogeneous layer thickness.
  • the coating results do not change critically with slight local differences in the properties of the substrate surface, e.g. the surface energy and thus the wetting behavior of the liquid.
  • TCO coatings such as ITO or Sn0 2 or thin metal layers or organic coatings, such as PEDOT or PANI
  • Additional metallic conductor tracks are therefore used to support the power line. These can be attached as a line or grid both on and under the TCO layer, or laterally along separate TCO lines.
  • FIG. 3 represents a schematic diagram of a “bus bar” reinforcement on a conductive transparent coating 5.
  • the transparent conductive ITO coating 5 is applied to the substrate glass 1.
  • the structured layer 3 in the form of metallic bus bars is in turn applied to the ITO coating 5.
  • the invention ensures a reduced cost
  • the improvement of the TCO conductivity is achieved by the formation of the bus bar structure. This structure is designed to be active at the same time
  • Coating technology can be used. This is
  • bus bars are simultaneously formed as cavity-forming recesses or cups produces a synergistic saving effect.
  • 5 shows an exemplary embodiment of the OLED component design with an ink-jet coating of the active well structure 3.3 of the bus bar grid 3.1.
  • the bus bar layer 3.1 is on the substrate 1
  • a structured insulator layer 3.2 is applied over the busbar structure 3.1.
  • the conductive transparent coating 5 is located as the anode between the substrate 1 and the busbar layer 3.1.
  • a conductive or hole-conductive HTL polymer layer 6 and an immediately adjacent light-emitting EL polymer layer 7 are arranged above the anode 5 and between the webs 3.1 or in the depressions 3.3 of the structured bus bar layer.
  • a cathode layer 8 is immediately adjacent to the EL polymer layer 7.
  • the HTL polymer layer 6 and an EL polymer layer 7 are directly electrically isolated from the bus bars by means of the insulator layer 3.2.
  • the basis is the transparent substrate 1, for example glass, thin (st) glass, glass-plastic laminate, polymer-coated thin (st) glass or a polymer plate / film, coated with the conductive (semi-) transparent layer or anode layer 5, eg consisting of or containing TCO, in particular ITO, Sn0 2 , or ln 2 0 3 or a thin metal layer, an organic thin layer made of PEDOT, PANI or the like.
  • the transparent substrate for example glass, thin (st) glass, glass-plastic laminate, polymer-coated thin (st) glass or a polymer plate / film, coated with the conductive (semi-) transparent layer or anode layer 5, eg consisting of or containing TCO, in particular ITO, Sn0 2 , or ln 2 0 3 or a thin metal layer, an organic thin layer made of PEDOT, PANI or the like.
  • the bus bar lattice structures 3.1 made of metal with a sufficiently high conductivity, for example Cr / Cu / Cr- Layer sequences, which have the cup shape or depressions 3.3 with sufficient properties for the ink jet coating process, are deposited.
  • the width and thickness of the structure and the density of the grid mesh are additionally adapted to the requirements from the boundary conditions for the luminous uniformity of the EL layer and the current density distribution to be derived therefrom.
  • the surface of the bus bars is passivated. This can be done electrochemically or through an additional local
  • Coating with an insulator e.g. metal oxide or nitride or polymer.
  • HTL hole transport layer, e.g. PEDOT or PANI
  • EL layer electroluminescent layer 7
  • the cathode 8 which is in particular opaque and / or metallic, e.g. containing Ca / Al or Ba / Al or Mg: Ag, possibly also with a thin Li intermediate layer, or transparent, e.g. applied from TCO and the component encapsulated / passivated.
  • the light generated is emitted in particular via the substrate side.
  • FIG. 6 shows the structure according to the invention of an alternative inverse OLED layer structure with ink jet coating of the active cup structure 3.3 of the busbar. Grid 3.1.
  • the inverse OLED emits the light in the opposite direction to the substrate 1.
  • busbar support must be provided here.
  • the bus bar grid structure is accordingly insulated from the cathode layer 8 on the substrate.
  • the substrate 1 is shown with the cathode 8 arranged directly thereon.
  • the structured insulator layer 3.2 and the bus bar structure 3.1 applied thereon are arranged on the cathode 8.
  • the conductive HTL polymer layer 6 and the light-emitting EL polymer layer (EL) 7 are introduced or filled into the recesses 3.3 of the bus bar structure.
  • the conductive transparent anode layer 5 At the top is the conductive transparent anode layer 5.
  • the TCO coating of the substrate can be dispensed with. If the bus bar grid structure is adequately designed, the
  • the layers are applied to the substrate 1 in the following order: 7a: bus bar 3.1 for structure limitation and current distribution,
  • FIG. 7b conductive HTL polymer layer 6
  • FIG. 7c insulator layer 3.2
  • FIG. 7d light-emitting EL polymer layer 7
  • FIG. 7e cathode 8.
  • the bus bars 3.1 are first applied to the substrate and are in direct contact with the conductive transparent layer 6 then produced using ink-jet technology or other suitable liquid coating processes (e.g.
  • Insulator layer 3.2 insulated and the rest of the OLED
  • the conductive transparent HTL layer can also be covered over the entire surface using appropriate liquid coating processes, e.g. Diving techniques, spin coating, etc. are applied and then, analogously to FIG. 3, the insulated bus bar structure is coated over them.
  • bus-bar grid structure in the formation of the layer or in order to achieve the required uniformity.
  • the bus bar structure usually required for large-area lighting applications to increase the surface conductivities is used here in two functions. However, this also couples different requirements to the grid system, such as
  • Width and distance of the bus bar lines average surface conductance and minimum transparency of the
  • cup structures that are as uniformly distributed as possible, ideally identical in shape, are used in a predetermined grid.
  • the same liquid volumes or the same number of droplets are preferably filled in at predetermined intervals, in particular by means of an automatic control.
  • The is preferably in a rectangular grid pattern
  • Structure traversed sequentially with the ink-jet print head or a specified row of nozzles to increase the printing speed, particularly in the case of pixelated display applications.
  • the lattice structure should preferably be designed as a rectangular or honeycomb lattice and local conductivity fluctuations should be achieved by varying the web widths.
  • the present method is therefore particularly attractive if complex and expensive lithography steps can be dispensed with in the production of the bus bar lattice structure and instead simple printing methods such as screen printing, offset printing, roller printing or electrophotographic processes, e.g. Computer-to-glass (CTG) can be used.
  • simple printing methods such as screen printing, offset printing, roller printing or electrophotographic processes, e.g. Computer-to-glass (CTG) can be used.
  • CCG Computer-to-glass
  • the process also includes substrate pretreatments directly before the solvent is applied (increased wettability) and options for influencing the layer formation (post-polymerization, partial or
  • Multi-layer systems are applied with different layers or films by parallel arrangement of inkjet or similar rows of nozzles
  • the polymer or monomer films are crosslinked, in particular within a film or the films with one another, in particular in a system.
  • the first layer (6,7) is applied and / or layers or film partitions are locally crosslinked and / or residual liquid components are removed by rinsing with solvent or suction and / or the second layer (6,7) is applied and in the free areas or depressions locally networked.
  • Display technology e.g. Backlights from cell phones, PDAs or generally LCD displays

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer OLED unter Aufbringung von Schichten auf einem Substrat zur Erzeugung eines Schichtverbunds sowie die OLED selbst. Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur Herstellung von lichtemittierende Einrichtungen, insbesondere OLEDs bereit zu stellen, welches materialsparend arbeitet und eine homogene lichtemittierende Schicht erzeugt. Erfindungsgemäss wird ein derartiges Verfahren unter Aufbringung von Schichten auf einem Substrat vorgeschlagen, umfassend die Schritte: Aufbringen einer ersten leitfähigen Elektrode; Erzeugen einer Oberfläche mit Vertiefungen; und Aufbringen von organischem lichtemittierenden Material, dadurch gekennzeichnet, dass das organische lichtemittierende Material in die Vertiefungen eingebracht wird.

Description

Verfahren zur Herstellung von OLEDs
Besehreibung
Gegenstand der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer OLED im Allgemeinen und unter Aufbringung von Schichten auf einem Substrat zur Erzeugung eines Schichtverbunds im Speziellen, sowie die OLED selbst.
Hintergrund der Erfindung
Im allgemeinen sind organische lichtemittie ende Einrichtungen oder Dioden, besser bekannt als OLEDs (organic light-emitting devices or diodes) aus einem
Schichtverbund, beziehungsweise einer SchichtStruktur mit einer organischen elektrolumineszenten Schicht zwischen zwei Elektrodenschichten aufgebaut, der auf einem geeigneten Substrat aufgebracht ist. Dabei wirkt jeweils eine der Elektrodenschichten als Kathode und die andere als
Anode.
OLEDs zeichnen sich gegenüber anderen Leuchtmitteln durch besondere Vorzüge aus. So besitzen OLEDs vielversprechende Eigenschaften für Flachbildschirme, da sie beispielsweise gegenüber LCD-, beziehungsweise Flüssigkristall-Anzeigen einen deutlich größeren Sichtwinkel ermöglichen und als selbstleuchtende Displays im Vergleich zu den von hinten beleuchteten LCD-Anzeigen auch einen reduzierten Stromverbrauch ermöglichen. Zudem lassen sich OLEDs als dünne, flexible Folien herstellen, die sich besonders für spezielle Anwendungen in der Licht- und Anzeigetechnik eignen. OLEDs sind jedoch nicht nur für pixelierte Displays geeignet. Allgemein können sie als Leuchtmittel für verschiedenste Anwendungen, wie etwa für selbstleuchtende Hinweisschilder und Informationstafeln eingesetzt werden.
Einer der Hauptkostenfaktoren bei der Herstellung von OLEDs sind die Materialkosten des organischen Leuchtmediums und der transparent-leitfähigen Substrate. Bekannt ist die Verwendung von TCO-BeSchichtungen (transparent conductive oxides) von Glas- oder PolymerSubstraten, typischerweise ITO (Indium-Zinn-Oxid) oder Sn02 (Zinnoxid) . Besonders großflächige OLED-Anwendungen benötigen zur Erzielung homogener Leuchtdichteverteilungen hochwertige TCO- Schichten mit niedrigen Flächenwiderständen. Diese
Substrate sind sehr teuer bzw. sind die heute vorliegenden besten BeSchichtungen für manche OLED-Anwendungen noch nicht hinreichend. Ein technischer Ausweg ist die Verbesserung der Leitfähigkeit der transparenten Schichten durch eine Beschichtung mit metallischen Linienstrukturen
(sogenannte bus bars) , die die Stromleitung übernehmen. Das TCO oder andere anorganische bzw. organische leitfähige- transparente Beschichtungen, wie z.B. dünne Metallschichten bzw. PEDOT oder PANI (Polyanilin) , dienen dann nur noch zur lokalen Flächenverteilung der Ströme.
Für eine kostengünstige Produktion werden daher für das elektrolumineszente Leuchtmaterial materialsparende Beschichtungsverfahren benötigt . Auch sollten Substrate eingesetzt werden, die kompatibel zum Beschichturigsprozess sind, idealerweise gute Transparenz (> 80%) und hinreichend hohe mittlere Flächenleitfähigkeit aufweisen, aber hierzu keine hochwertigen und teuren TCO-Beschichtungen benötigen. Materialien zur Herstellung von organischen Schichten für OLED Anwendungen werden prinzipiell nach Art ihrer Abscheidung in zwei Materialklassen eingeteilt : • "Small molecules (SM)", d.h. organische Moleküle mit Molekulargewichten < 1000 amu (klassischer Vertreter dieser Klasse ist Alq3) , die sich ohne sich zu zersetzen thermisch verdampfen lassen und aus der Gasphase auf die Substrate sublimieren (Vakuum Aufdampfverfahren oder Gasstromabscheideverfahren, PVD). Strukturierungen (z.B. für pixelierte Farbdisplays) der abgeschiedenen Schichten erfolgt mittels klassischer PVD Techniken, wie Schattenmasken. • "Light-emitting polymers (LEP) " , insbesondere organische Moleküle mit Molekulargewichten von ca. 1000000 amu und mehr (klassische Vertreter sind PPV und Perylene) , zersetzen sich bei höherer thermischen Belastung bevor sie verdampfen. LEPs werden in Lösung gebracht und über klassische Flüssigbeschichtungsprozesse abgeschieden, wie z.B. Spin Coating, TauchbeSchichtung oder Rakeln. Diese Verfahren sind jedoch nicht beschichtungsmaterialsparend (und damit kostenintensiv) und eine Strukturierung der abzuscheidenden Schicht ist damit nicht oder nur mit höherem Aufwand erzielbar. Andere Ansätze setzen Druckverfahren (Siebdruck (screen printing) oder Tiefdruck) oder Ink-Jet Techniken zum strukturieren und materialsparenderen Aufbringen der Schichten ein.
Ansätze zur Flüssigabscheidung von SM-Materialien sind ebenfalls bekannt, jedoch liefern auch diese bislang keine befriedigenden Resultate. Ein Fokus der OLED Technologie liegt im Bereich kleinflächiger Displayanwendungen (Handy, PDA) , d.h. feinstrukturierter BeSchichtungen. Die Abscheidetechnologien sind entsprechend für diese Anwendungen ausgesucht und optimiert . Für großflächige homogene oder nur grob strukturierte
Beleuchtungsanwendungen sind diese Beschichtungsverfahren nur bedingt übertragbar.
Zur uniformen großflächigen Beschichtung sind die PVD Verfahren als auch Beschichtung aus der Flüssigphase prinzipiell geeignet. Jedoch sind auch hier aus Kostengründen möglichst materialsparende Beschichtungsverfahren vorzuziehen, d.h. klassische PVD Verfahren scheiden daher i.d.R. aus. Potenzial im Anwendungsbereich Beleuchtung haben sowohl Siebdruc - (screen printing) als auch Ink-Jet (JP 05251186 AI, JP 10012377 AI) Techniken zur Beschichtung von LE s . Für SM- OLED zeigt dies ein Dampfphasenbeschichtungsverfahren (WO
0161071 A2) .
Siebdruckverfahren zur LEP Beschichtung sind technisch noch nicht für kommerziellen Anwendungen ausgereift. Ink-Jet Techniken sind ebenfalls in der Erprobung und im Vergleich zum Siebdruck weiter ausgereift .
Es ist auch bekannt passive Hilfsstrukturen aus isolierendem Photolack aufzubringen, dies ist jedoch sehr aufwendig und verteuert damit die Herstellung.
Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur Herstellung von lichtemittierende Einrichtungen, insbesondere OLEDs bereit zu stellen, welches materialsparend arbeitet und eine homogene lichtemittierende Schicht erzeugt.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung von lichtemittierende Einrichtungen, insbesondere OLEDs bereit zu stellen, welches großflächig und großindustriell einsetzbar und prozessstabil ist.
Noch eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von lichtemittierende Einrichtungen, insbesondere OLEDs bereit zu stellen, welches die Nachteile bekannter Verfahren meidet oder zumindest mindert.
Die Aufgabe der Erfindung wird in überraschend einfacher Weise bereits durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst . Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert .
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung einer organischen lichtemittierenden Einrichtung oder Diode, sogenannte OLED, unter Aufbringung von Schichten auf einem Substrat oder einer Unterlage, zur Erzeugung eines Schichtverbunds vorgeschlagen.
Es wird das Substrat bereitgestellt und darauf, ggf. unter Zwischenschaltung weiterer Schichten eine erste elektrisch leitfähige Elektrode oder Elektrodenschicht aufgebracht. Die erste Elektrode definiert insbesondere eine Anode.
Ferner werden Vertiefungen oder Näpfchen auf dem Substrat oder einer der Schichten des Schichtverbunds erzeugt und eine Schicht aus einem organischem lichtemittierenden oder elektro-lumineszenten Material aufgebracht.
Das organische elektrolumineszente Material wird fluide, insbesondere in flüssigem Aggregatzustand in die Vertiefungen eingebracht oder eingefüllt .
Vorteilhafterweise läßt sich derart auf einfache Weise eine besonders homogene elektro-lumineszente Schicht erzeugen, welche auch für großflächige Anwendungen hervorragend einsetzbar ist.
Vorzugsweise wird zum Erzeugen der Oberfläche mit Vertiefungen in einfacher Weise eine strukturierte Schicht, z.B. eine Gitterstruktύr aufgebracht, deren Struktur die Vertiefungen definiert, so dass eine wabenförmig strukturierte und mit dem elektrolumineszenten Material gefüllte Schicht entsteht, wobei „wabenförmig" nicht auf sechseckige Strukturen beschränkt is . Allerdings sind wabenförmige Strukturen gebildet aus Sechsecken oder Rechtecken besonders bevorzugt .
Weiter bevorzugt enthält die strukturierte Schicht ein elektrisch leitfähiges Material, bzw. ist elektrisch leitfähig. Bei dieser Ausführungsform definiert die strukturierte und elektrisch leitfähige Schicht Leiterbahnen zur Homogenisierung des Stromflusses, welche dem Fachmann als Bus-bars grundsätzlich bekannt sind.
Hier wird ein überraschender Synergieeffekt der Erfindung deutlich, nämlich die Doppelnutzung der Bus-bars als elektrische Leiterbahnen und gleichzeitig als geschlossene Rahmenstruktur zur Definition der Vertiefungen oder Näpfchen zum Einfüllen des elektrolumineszenten Materials. Hierzu werden die Bus-bars in einer Höhe aufgebracht, welche zur Definition einer hinreichend großen Kavität ausreichend ist .
Das lichtemittierende Material wird in flüssigem
Aggregatzustand in die Vertiefungen eingefüllt, wobei sich
Ink-Jet-Verfahren, Rakeln oder Siebdruck besonders eignen.
Die strukturierte Schicht bzw. die Bus-bars sind elektrisch leitend mit der ersten leitfähigen Elektrode in Kontakt, um ihre Funktion als Stromverteiler zu erfüllen.
Bei der OLED ist die erste leitfähige Elektrode insbesondere eine transparente leitfähige Anodenschicht, z.B. aus ITO, zum elektrischen Kontaktieren oder Versorgen der elektrolumineszenten Schicht .
Weiter kann eine zweiten leitfähigen Elektrode oder metallische Kathode aufgebracht sein, wobei die strukturierte Schicht und die elektrolumineszente Schicht zwischen der ersten und zweiten Elektrode angeordnet ist.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die strukturierte Schicht und die zweite leitfähige Elektrode zumindest unmittelbar elektrisch voneinander isoliert. Dies bedeutet nicht, dass diese in keiner elektrischen Verbindung miteinander stehen dürfen, sondern lediglich dass kein unmittelbarer Kontakt besteht.
Die vorstehend erwähnte Isolation wird vorzugsweise durch eine strukturierte Isolatorschicht, welche auf die strukturierte leitfähige Schicht aufgebracht wird erzeugt. Umgekehrt kann auch zunächst die strukturierte Isolatorschicht und darauf die strukturierte leitfähige Schicht aufgebracht werden.
Als organisches lichtemittierendes Material wird bevorzugt ein elektro-lumineszentes Polymer verwendet, wobei eine insbesondere durch die strukturierte leitfähige Schicht unterbrochene lichtemittierende Polymerschicht entsteht .
Ferner wird vorzugsweise eine weitere Polymerschicht, genauer eine leitfähige oder loch-leitfähige Polymerschicht aufgebracht, welche insbesondere unmittelbar benachbart zu der lichtemittierenden Polymerschicht angeordnet ist .
Grundsätzlich werden zwei Reihenfolgen für die Schritte zur Erzeugung des SchichtVerbunds der OLED vorgeschlagen:
Reihenfolge 1
Bereitstellen des Substrats, nachfolgend Aufbringen der transparenten leitfähigen Anode, z.B. aus TCO, wobei auf diesen Schritt ggf. sogar verzichtet werden kann, nachfolgend Aufbringen einer leitfähigen strukturierten Schicht zur Erzeugung der Vertiefungen, nachfolgend Aufbringen einer leitfähigen
Polymerschicht innerhalb der Vertiefungen, welche von der leitfähigen strukturierten Schicht definiert werden, nachfolgend Aufbringen einer strukturierten Isolatorschicht zum elektrischen Isolieren der strukturierten Schicht, nachfolgend Aufbringen einer lichtemittierenden Polymerschicht innerhalb der Vertiefungen, welche von der leitfähigen strukturierten Schicht definiert werden, nachfolgend Aufbringen einer Kathodenschicht, wobei die Kathodenschicht mittels der strukturierten Isolatorschicht von einem unmittelbaren Kontakt mit der leitfähigen strukturierten Schicht isoliert ist .
Reihenfolge 2 (sogenanntes inverses OLED) Bereitstellen des Substrats, nachfolgend Aufbringen einer Kathodenschicht, wobei die Kathodenschicht mittels der strukturierten Isolatorschicht von einem unmittelbaren Kontakt mit der leitfähigen strukturierten Schicht isoliert ist, nachfolgend Aufbringen einer strukturierten Isolatorschicht zum elektrischen Isolieren der Kathodenschicht, nachfolgend Aufbringen einer leitfähigen strukturierten Schicht zur Erzeugung der Vertiefungen, nachfolgend Aufbringen einer lichtemittierenden Polymerschicht innerhalb der Vertiefungen, welche von der leitfähigen strukturierten Schicht definiert werden, nachfolgend Aufbringen einer leitfähigen
Polymerschicht innerhalb der Vertiefungen, welche von der leitfähigen strukturierten Schicht definiert werden, nachfolgend Aufbringen einer transparenten leitfähigen Elektrode über die leitfähige strukturierte Schicht.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, wobei gleiche und ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und die Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können. Ferner werden auch in der Einleitung (Hintergrund der Erfindung) beschriebene und/oder ggf. aus dem Stand der Technik bekannte Merkmale mit der Erfindung kombiniert.
Kurzbeschreibung der Figuren
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung einer herkömmlichen Schichtaufbringung mittels Ink¬
Jet-Verfahren, Fig. 2 eine schematische Schnittdarstel-lung einer
Schichtaufbringung mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung „Bus-bar,, -
Verstärkung auf einer leitfähigen transparenten BeSchichtung, Fig. 4 eine schematische perspektivische Darstellung einer strukturierten wabenförmigen GitterStruktur
Fig. 5 eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen OLEDs, Fig. 6 eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen inversen OLEDs und Fig. 7a-e schematische Schnittdarstellungen verschiedener
Verfahrensstadien bei der erfindungsgemäßen Herstellung eines OLEDs.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Fig. 1 zeigt die grundsätzlich bekannte Beschichtung eines Sμbstratglases 1 mit einer Strahldüse oder Ink-Jet- Sprühkopf 4 mit austretendem Strahl von Flüssigkeitströpfchen.
Die Erfinder haben jedoch herausgefunden, dass die uniforme Beschichtung großer Flächen mittels eines derartigen InkJet Verfahren technisch sehr aufwendig ist, da hier die Oberflächeneigenschaften insbesondere die Oberflächenenergie und die Benetzfähigkeit der zu beschichtenden Substrate, die Beschichtungsatmosphäre (Lösungsmittelsättigung) , Umgebungstemperatur (Viskosität, Eintrockenverhalten) und die ehem. Zusammensetzung der LEP- Beschichtungsflüssigkeit über längere Zeit (Ink-Jet Printing ist i.d.R. ein sequentieller Beschichtungsprozess) sehr genau kontrolliert werden müssen. Typisch auftretenden Beschichtungsfehler sind u.a. ein unzureichendes Verfließen der Tropfen 2, was zu einer inhomogenen und unzureichenden Schichtausbildung führt .
Das Benetzungsverhalten und damit die Ausbildung der Tropfenform hängt kritisch von den lokalen
Oberflächeneigenschaften des Substrats ab. Weiter sind hier das Auseinanderlaufen der Tropfen und die sich daraus ergebende Schichtdicke bei homogener Belegung stark über die Oberflächeneigenschaften des Substrats miteinander verkoppelt, was eine gezielte Einstellung der
Schichteigenschaften im Prozess äußerst erschwert. Eine großindustrielle prozessstabile Anwendung dieser Technik für die Herstellung von OLED Leuchtprodukten ist mittels einer einfachen Ink-Jet Beschichtung nicht sicherzustellen.
Bezug nehmend auf Fig. 2 ist eine erfindungsgemäße Ink-Jet Beschichtung in eine „Napfchenstruktur,, für strukturierte OLED-Displayanwendungen dargestellt. Es ist das Substratglas 1 mit einer strukturierten Schicht 3 mit Stegen zur Bildung von Vertiefungen 3.3 zwischen den Stegen 3 bzw. zur Strukturbegrenzung dargestellt. Mit dem Ink-Jet Sprühkopf 4 wird elektrolumineszente OLED-
Polymerflüssigkeit in Form von Flüssigkeitstropfen in die Vertiefungen oder Näpfchen 3.3 eingebracht.
Die unterschiedlichen Schraffuren der Polymerfüllungen 2 repräsentieren unterschiedliche Materialien, insbesondere zur Erzeugung unterschiedlicher Farben. Dies evrdeutlicht weiter die enormen Vorzüge der Erfindung, da so sehr einfach und präzise mehrfarbig strukturierte OLEDs hergestellt werden können.
Somit lassen sich die Nachteile des Verfahrens dargestellt in Fig. 1. bei der Herstellung von hochstrukturierten OLED- Displays mit Hilfe der Erfindung elegant ausräumen. Zur kontrollierten Strukturierung werden hier beim Ink-Jet Verfahren auf dem Substrat 1 Näpfchen 3.3 aufgebracht, die dann mit der Flüssigkeit des Ink-Jets 4 gefüllt werden. Zur Vereinfachung ist hier nur das Aufbringen einer Schicht dargestellt, jedoch lässt sich dieser Verfahren auf alle organischen Schichten einer OLED Schichtfolge anwenden bzw. übertragen. Hierdurch wird eine lokal definierte
Beschichtung mit homogener Schichtdicke erzielt. Die Beschichtungsergebnisse ändern sich nicht kritisch bei leichten lokalen Unterschieden der Eigenschaften der Substratoberfläche, wie z.B. der Oberflächenenergie und damit des BenetZungsverhaltens der Flüssigkeit.
Für eine großflächige uniforme Stromverteilung ohne wesentliche Spannungsabfälle sind die Flächenleitfähigkeiten der gängigen TCO-Beschichtungen (wie ITO oder Sn02 bzw. dünne Metallsqhichten oder organische BeSchichtungen, wie PEDOT oder PANI) bei gleichzeitiger Forderung nach hoher Transparenz nicht hinreichend. Zur Unterstützung der Stromleitung der werden daher zusätzliche metallische Leiterbahnen (sogenannte bus bars) eingesetzt. Diese können als Linien- oder Gitternetz sowohl auf als auch unter der TCO-Schicht angebracht werden, bzw. seitlich entlang von separaten TCO-Linien.
Eine solche Ausführungsform ist in Fig. 3 illustriert, welche eine Prinzipskizze einer „bus bar„ -Verstärkung auf einer leitfähigen transparenten Beschichtung 5 darstellt . Auf dem Substratglas 1 ist die transparente leitfähige ITO-Beschichtung 5 aufgebracht. Auf der ITO-Beschichtung 5 ist wiederum die strukturierte Schicht 3 in Form von metallischen Bus-bars aufgebracht.
In Fig. 4 ist ein Gitterstrukturbeispiel für die strukturierte Schicht 3 bzw. die Bus bars dargestellt .
Die Erfindung gewährleistet ein kostenreduziertes
Herstellverfahren für großflächige homogene OLED-Bauteile.
Die Verbesserung der TCO-Leitfähigkeit wird durch die Ausbildung der Bus-bar-Struktur erzielt. Diese Struktur wird so ausgelegt, dass sie gleichzeitig als aktive
„Napfchen,,-Struktur für die Ink-Jet
Beschichtungstechnologie eingesetzt werden kann. Dieser
Aspekt der Erfindung, dass die Bus-bars gleichzeitig als kavitätsbildende Vertiefungen oder Näpfen ausgebildet sind erzeugt einen synergistischen Einspareffekt . Fig. 5 zeigt eine beispielhafte Ausführung des OLED- Bauteil-Designs mit einer Ink-Jet Beschichtung der aktiven Näpfchenstruktur 3.3 des Bus-bar-Gitters 3.1.
Auf dem Substrat 1 ist die Bus-bar-Schicht 3.1 zur
Strukturbegrenzung und Stromverteilung dargestellt . Über die Bus-bar-Struktur 3.1 ist eine strukturierte Isolatorschicht 3.2 aufgebracht . Zwischen dem Substrat 1 und der Bus-bar-Schicht 3.1 befindet sich die leitfähige transparente Beschichtung 5 als Anode.
Über der Anode 5 und zwischen den Stegen 3.1 bzw. in den Vertiefungen 3.3 der strukturierten Bus-bar-Schicht ist eine leitfähige oder lochleitfähige HTL-Polymerschicht 6 und eine unmittelbar benachbarte lichtemittierende EL- Polymerschicht 7 angeordnet . Zuoberst ist eine der EL- Polymerschicht 7 unmittelbar benachbarte, insbesondere metallische Kathodenschicht 8 angeordnet. Die HTL- Polymerschicht 6 und eine EL-Polymerschicht 7 sind mittels der Isolatorschicht 3.2 von den Bus-bars unmittelbar elektrisch isoliert.
Als Basis dient das transparente Substrat 1, z.B Glas, Dünn (st) glas , Glas-Kunststoff-Laminat, polymerbeschichtetes Dün (st) glas oder eine Polymerplatte/- folie, beschichtet mit der leitfähigen (semi-) transparenten Schicht oder Anodenschicht 5, z.B. bestehend aus oder enthaltend TCO, insbesondere ITO, Sn02, oder ln203 oder eine dünne Metallschicht, eine organische dünne Schicht aus PEDOT, PANI oder ähnliches.
Hierauf werden die Bus-bar-Gitterstrukturen 3.1 aus Metall mit hinreichend hoher Leitfähigkeit, z.B. Cr/Cu/Cr- Schichtfolgen, die die Näpfchenform oder Vertiefungen 3.3 mit hinreichenden Eigenschaften für das Ink-Jet Beschichtungsverfahren aufweist, abgeschieden. Die Breite und Dicke der Struktur und die Dichte der Gittermaschen ist zusätzlich an die Anforderungen aus den Randbedingungen für die Leuchtuniformität der EL-Schicht und den daraus abzuleitenden Stromdichteverteilung angepasst . Zur Vermeidung von Kurzschlüssen im fertigen Bauteil ist die Oberfläche der Bus-bars passiviert. Dies kann elektrochemisch oder durch eine zusätzliche lokale
Beschichtung mit einem Isolator (z.B. Metalloxid oder - nitrid oder Polymer) erfolgen.
In den Näpfchen 3.3 werden mittels Ink-Jet im Routinebeschichtungsverfahren die aktiven Schichten der
OLED-Struktur eingebracht, wie z.B. die HTL-Schicht 6 (HTL: hole transport layer, z.B. PEDOT oder PANI) und die Elektrolumineszenzschicht 7 (EL layer), z.B. PPV-Derivate oder Polyfluorene .
Zum Abschluss wird die Kathode 8, welche insbesondere opaque und/oder metallisch, z.B. enthaltend Ca/Al oder Ba/Al oder Mg:Ag, ggf. auch mit dünner Li-Zwischenschicht, oder transparent, z.B. aus TCO aufgebracht und das Bauteil verkapselt/passiviert .
Bei diesem Aufbau wird das erzeugte Licht insbesondere über die Substratseite emittiert .
Fig. 6 zeigt den erfindungsgemäßen Aufbau einer alternativen inversen OLED-SchichtStruktur mit Ink-Jet Beschichtung der aktiven Napfchenstruktur 3.3 des Bus-bar- Gitters 3.1. Die inverse OLED strahlt das das Licht entgegengesetzt zum Substrat 1 ab.
Da in der Regel die Leitfähigkeit der transparenten Anode 5 auf der OLED-Schichtstruktur, bedingt durch die strikten Temperaturrestriktionen bei der Beschichtung, für großflächige Applikationen unzureichend ist, ist hier die Bus-bar-Unterstützung vorzusehen. Die Bus-bar-Gittersturtur ist dementsprechend gegen die Kathodenschicht 8 auf dem Substrat isoliert.
Bezug nehmend auf Fig. 6 ist das Substrat 1 mit der unmittelbar daruaf angeordneten Kathode 8 gezeigt .. Auf der Kathode 8 ist die strukturierte Isolatorschicht 3.2 und die darauf aufgebrachte Bus-Bar-Struktur 3.1 angeordnet. In den Vertiefungen.3.3 der Bus-Bar-Struktur sind zumindest teilweise die Bus-Bar-Struktur sind zumindest teilweise die leitfähige HTL-Polymerschicht 6 und die lichtemittierende EL-Polymerschicht (EL) 7 eingebracht oder eingefüllt. Zuoberst ist die leitfähige transparente Anodenschicht 5 au gebracht .
In einer weiteren Ausführungsform kann auf die TCO- Beschichtung des Substrats verzichtet werden. Bei hinreichend ausgelegter Bus-bar-Gitterstruktur ist die
Leitfähigkeit der HTL-Schicht (PEDOT oder PANI) zur lokalen flächigen Stromverteilung nämlich ausreichend. In Fig. 7a bis 7e sind die entsprechenden Beschichtungsschritte der Ink-Jet Beschichtung der aktiven „Näpfchenstruktur,, des Bus-bar-Gitters ohne TCO Schicht skizziert.
Es werden in der folgenden Reihenfolge die Schichten suf das Substrat 1 aufgebracht : Fig. 7a: Bus-bar 3.1 zur Strukturbegrenzung und Stromverteilung,
Fig. 7b: Leitfähige HTL-Polymerschicht 6, Fig. 7c : Isolatorschicht 3.2,
Fig. 7d: lichtemittierende EL-Polymerschicht 7 und Fig. 7e: Kathode 8.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel in Fig. 7a bis 7e werden erst die Bus-bars 3.1 auf das Substrat aufgebracht und stehen im direkten Kontakt zu der dann per Ink-Jet Technik oder anderen geeigneten Flüssigbeschichtungsverfahren hergestellten leitfähigen transparenten Schicht 6 (z.B.
PEDOT) innerhalb der Näpfchen. Zur Vermeidung von Kurzschlüssen werden die Bus-bars dann mittels der
Isolatorschicht 3.2 isoliert und die restliche OLED-
Schichtfolge 7,8 aufgebracht.
Hierbei gibt es keine kritischen Temperatur-Einschränkungen bei der Bus-bar-Abscheidung. Es kann auch erst die leitfähige transparente HTL-Schicht vollflächig über entsprechende Flüssigbeschichtungsprozesse, z.B. Tauchtechniken, Spin Coating, usw. aufgebracht und dann, analog zur Fig. 3., die isolierte Bus-bar-Struktur darüber beschichtet werden.
Neben Ink-Jet Verfahren können auch andere Flüssigbeschichtungsverfahren, wir z.B. Siebdruck oder Rakeln, durch eine Bus-bar-Gitterstruktur bei der Schichtausbildung oder zur Erzielung der erforderlichen Uniformität positiv beeinflusst werden. Die in der Regel für großflächige Beleuchtungsanwendungen benötigte Bus-barstruktur zur Erhöhung der Flächenleitfähigkeiten wird hier in zwei Funktionen genutzt. Dies koppelt jedoch auch unterschiedliche Anforderungen an das GitterSystem, wie
Verteilung der Stromdichte (aus Uniformität der
Leuchtanwendung)
Breite und Abstand der Bus-bar-Linien (mittlerer Flächenleitwert und Mindesttransparenz der
Beschichung)
Höhe und Oberflächenbeschaffenheit der Buslinien
(Füll- und Benetzverhalten der Näpfchen)
Geometrie und Größe der Maschen (Füllverhalten)
Es werden für das Ink-Jet Verfahren möglichst gleichverteilte, idealerweise formidentische NapfStrukturen in einem fest vorgegebenen Raster eingesetzt .
Ferner werden bevorzugt gleiche Flüssigkeitvolumina oder gleiche Anzahl von Tröpfchen in vorbestimmten Abständen eingefüllt, insbesondere mittels einer automatischen Ansteuerung.
Vorzugsweise wird in einem Rechteck-Gitterraster die
Struktur mit dem Ink-Jet Druckkopf oder einer vorgegebenen Düsenreihe zur Erhöhung der Druckgeschwindigkeit sequentiell abgefahren, insbesondere bei pixelierten Displayanwendungen.
Die Forderungen der uniformen Stromverteilungen, insbesondere bei nicht-rechteckigen Bauteilen, führen jedoch zu lokal unterschiedlichen Ausprägungen des Bus-bar- Gitters. Als Kompromiss zwischen diesen sich widersprechenden Anforderungen, sollte die Gitterstruktur möglichst als Rechteck- oder Honigwabengitter ausgeführt und lokale Leitfähigkeitsschwankungen über eine Variation der Stegbreiten erzielt werden.
Das vorliegende Verfahren wird daher besonders attraktiv, wenn bei der Herstellung der Bus-bar-Gitterstruktur auf aufwendige und teure Lithographieschritte verzichtet werden kann und stattdessen einfache Druckverfahren, wie Siebdruck, Offset-Druck, Walzendruck oder elektrophotographische Verfahren, z.B. Computer-to-Glass (CTG) eingesetzt werden. Mit diesen Verfahren könnte dann ebenfalls die Isolation und/oder Passivierung der Bus-bar- Oberfläche zur Vermeidung von Kurzschlüssen aufgebracht werden.
Zusammenfassung die Vorteile des Verfahrens • Verwendung materialsparenden
Flüssigbeschichtungsverfahren für den Lösungsauftrag auf unstrukturierte uniforme große Substratflächen
• Homogenisierung der Schichteigenschaften durch lokal begrenzte Abscheidung • Nachträgliche kostenaufwendige Reinigungs- und
Strukturierungsschritte der Polymerbeschichtung (wie z.B. Freilegung der Kontakt- oder Verkapselungsflachen durch Laserablation) entfallen
• die i.d.R. für großflächige Beleuchtungsanwendungen benötigte Bus-barStruktur zur Erhöhung der
Flächenleitfähigkeiten wird hier in zwei Funktionen ausgenutzt. • Einsatz kostengünstiger und/oder flexibler Beschichtungsprozesse (Kopier- und Drucktechniken) für die Bus-bar-Struktur möglich, da OLED-Leuchtanwendungen im Vergleich zu Displayapplikationen keine hohen Anforderungen an laterale Auflösungen und Passgenauigkeiten stellen
• Zusätzlich im Prozess sind Substratvorbehandlungen direkt vor der Lösungsmittelaufbringung (Erhöhung der Benetzfähigkeit) und Möglichkeiten zur Beeinflussung der Schichtausbildung (Nachpolymerisation, Teil- oder
Komplettvernetzung) mit unterschiedlichsten Verfahren integrierbar.
• Anspruch auch für invertierte Systeme, d.h. mit Kathode auf Substrat und aufgebrachter Anode auf Schichtsystem, ausdehnbar.
Vorzugsweise Weiterbildungen der Erfindung • Kontrolle der Flüssigkeitsverteilung innerhalb der
Näpfchen
• Optimierung der Napfchengeometrie
• Kontrolle der Atmosphäre und/oder des Lösungsmittelanteils • Vorbehandlung der Substratoberfläche
• Nachbehandlung der elektrolumineszenten Schicht oder des Films
• Mehrfachschichtsysteme werden mit unterschiedlichen Schichten oder Filmen durch Parallelanordnung von Ink- Jet oder ähnliche Düsenreihen aufgebracht Es werden die Polymer- oder Monomerfilme vernetzt, insbesondere innerhalb eines Films oder die Filme untereinander, insbesondere in einem System. Es werden die erste Schicht (6,7) aufgebracht und/oder Schichten oder Filmpartitionen lokal vernetzt und/oder restliche Flüssiganteile durch Spülen mit Lösungsmittel oder Absaugen entfernt und/oder die zweite Schicht (6,7) aufgebracht und in den freien Stellen oder Vertiefungen lokal vernetzt.
Anwendungsfeider (nicht abschließend)
• Display Technologie: z.B. Backlights von Handy, PDA oder generell LCD displays
• Werbung: Hinweis- und Leuchttafeln • Signage: Hinweis- und Leuchttafeln
• Haushalt: Schalter- und Sensorbeleuchtung (Kochfeld), Leuchtböden, Spezialbeleuchtung
• Ambiente, Design: Lichtflächen
• Automotive, Avionik: Hinweis^- und Leuchttafeln, Schalter- und Sensorbeleuchtung
• Outdoor: Notbeleuchtung, transportable Leuchten, ggf. batteriebetrieben
Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft zu verstehen sind, und die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist, sondern in vielfältiger Weise variiert werden kann, ohne den Geist der Erfindung zu verlassen.

Claims

Patentansprüche :
1. Verfahren zur Herstellung einer organischen lichtemittierenden Einrichtung, insbesondere einer OLED, unter Aufbringung von Schichten auf einem Substrat , umfassend die Schritte:
Aufbringen einer ersten leitfähigen Elektrode Erzeugen einer Oberfläche mit Vertiefungen und Aufbringen von organischem lichtemittierenden
Material, dadurch gekennzeichnet, dass das organische lichtemittierende Material in die Vertiefungen eingebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erzeugen der Oberfläche mit den Vertiefungen eine strukturierte Schicht aufgebracht wird.
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierte Schicht elektrisch leitfähig ist.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierte Schicht eine gitterformige Schicht ist.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierte Schicht Bus-bars definiert.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtemittierende Material in flüssigem Aggregatzustand in die Vertiefungen eingefüllt wird.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtemittierende Material mit zumindest einem der folgenden Verfahren in die Vertiefungen eingefüllt wird:
- Ink-Jet-Verfahren,
- Rakeln,
- Siebdruck.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierte Schicht elektrisch leitend mit der ersten leitfähigen Elektrode in Kontakt gebracht, wird.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als erste leitfähige Elektrode eine transparente leitfähige Schicht aufgebracht wird.
10. Verfahren nach einem. der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierte Schicht zwischen der ersten und einer zweiten leitfähigen Elektrode aufgebracht wird.
11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als zweite leitfähige Elektrode eine Metallschicht aufgebracht wird.
12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierte Schicht und die zweite leitfähige
Elektrode zumindest unmittelbar elektrisch voneinander isoliert aufgebracht werden.
13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der strukturierten Schicht und der zweiten leitfähigen Elektrode eine Isolatorschicht aufgebracht wird.
14. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das organische lichtemittierende Material ein Polymer enthält .
15. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen des organischen lichtemittierenden
Materials ein Aufbringen einer lichtemittierenden
Polymerschicht umfasst .
16. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine leitfähige Polymerschicht aufgebracht wird.
17. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des Schichtverbunds zumindest einige der folgenden Verfahrensschritte in der folgenden Reihenfolge durchgeführt werden:
Bereitstellen des Substrats, nachfolgend Aufbringen einer transparenten leitfähigen Elektrode, nachfolgend Aufbringen einer leitfähigen strukturierten Schicht zur Erzeugung der Vertiefungen, nachfolgend Aufbringen einer leitfähigen Polymerschicht innerhalb der Vertiefungen, welche von der leitfähigen strukturierten Schicht definiert werden, nachfolgend Aufbringen einer strukturierten. Isolatorschicht zum elektrischen Isolieren der strukturierten Schicht, nachfolgend Aufbringen einer lichtemittierenden Polymerschicht innerhalb der Vertiefungen, welche von der leitfähigen strukturierten Schicht definiert werden, nachfolgend Aufbringen einer Kathodenschicht, wobei die Kathodenschicht mittels der strukturierten Isolatorschicht von einem unmittelbaren Kontakt mit der leitfähigen strukturierten Schicht isoliert ist.
18. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des Schichtverbunds zumindest einige der folgenden Verfahrensschritte in der folgenden Reihenfolge durchgeführt werden: Bereitstellen des Substrats, nachfolgend Aufbringen einer Kathodenschicht, wobei die Kathodenschicht mittels der strukturierten
Isolatorschicht von einem unmittelbaren Kontakt mit der leitfähigen strukturierten Schicht isoliert ist, nachfolgend Aufbringen einer strukturierten Isolatorschicht zum elektrischen Isolieren der Kathodenschicht, nachfolgend Aufbringen einer leitfähigen strukturierten Schicht zur Erzeugung der Vertiefungen, nachfolgend Aufbringen einer lichtemittierenden
Polymerschicht innerhalb der Vertiefungen, welche von der leitfähigen strukturierten Schicht definiert werden, nachfolgend Aufbringen einer leitfähigen Polymerschicht innerhalb der Vertiefungen, welche von der leitfähigen strukturierten Schicht definiert werden, nachfolgend Aufbringen einer transparenten leitfähigen Elektrode über die leitfähige strukturierte Schicht.
19. Lichtemittierende Einrichtung, insbesondere eine OLED, gebildet aus einem Schichtverbund, umfassend ein Substrat, zumindest eine erste Elektrode zum elektrischen
Versorgen einer lichtemittierenden Schicht, eine strukturierte Schicht, welche Vertiefungen definiert, die lichtemittierende Schicht, welche lichtemittierendes Material enthält, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtemittierende Material innerhalb der Vertief ngen angeordnet ist .
20. Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierte Schicht elektrisch leitfähig ist.
21. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierte Schicht eine gitterformige Schicht ist.
22. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierte Schicht Leiterbahnen definiert .
23. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtemittierende Material in den Vertiefungen verfestigt ist.
24. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtemittierende Material mit zumindest einem der folgenden Verfahren in die Vertiefungen eingefüllt ist:
- Ink-Jet-Verfahren, - Rakeln,
- Siebdruck.
25. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierte Schicht und die erste Elektrode unmittelbar elektrisch leitend kontaktiert sind.
26. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode eine transparente leitfähige Schicht ist .
27. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierte Schicht zwischen der ersten und einer zweiten Elektrode angeordnet ist .
28. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Elektrode eine metallische Kathodenschicht ist.
29. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierte Schicht und die zweite Elektrode zumindest unmittelbar elektrisch voneinander isoliert sind.
30. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der strukturierten Schicht und der zweiten Elektrode eine strukturierte Isolatorschicht angeordnet ist.
31. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtemittierende Material ein organisches Polymer enthält .
32. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass benachbart zu der lichtemittierenden Schicht eine leitfähige Polymerschicht angeordnet ist.
3. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Lichtabstrahlung durch das Substrat oder entgegengesetzt zu dem Substrat.
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