EP3408879A1 - Verfahren zum einstellen der emission einer oled - Google Patents

Verfahren zum einstellen der emission einer oled

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EP3408879A1
EP3408879A1 EP17702071.6A EP17702071A EP3408879A1 EP 3408879 A1 EP3408879 A1 EP 3408879A1 EP 17702071 A EP17702071 A EP 17702071A EP 3408879 A1 EP3408879 A1 EP 3408879A1
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EP
European Patent Office
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oled
electron beam
emission
layer
organic layer
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP17702071.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Elisabeth BODENSTEIN
Christoph Metzner
Stefan SAAGER
Matthias Schober
Uwe Vogel
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Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current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
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/10—OLED displays
    • H10K59/221—Static displays, e.g. displaying permanent logos
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/125—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers specially adapted for multicolour light emission, e.g. for emitting white light
    • H10K50/13—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers specially adapted for multicolour light emission, e.g. for emitting white light comprising stacked EL layers within one EL unit
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    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/20—Changing the shape of the active layer in the devices, e.g. patterning
    • H10K71/211—Changing the shape of the active layer in the devices, e.g. patterning by selective transformation of an existing layer

Definitions

  • the invention relates to a method by which the emission of an organic light-emitting diode (OLED) can be adjusted after the deposition of a functional organic layer of the OLED and even after the encapsulation of the OLED.
  • OLED organic light-emitting diode
  • An OLED usually comprises a substrate on which at least the following layers are deposited one above the other: a first electrode layer; at least one electromagnetic radiation-emitting organic layer, followed by a second electrode layer, wherein the organic layer consists of a number of partial layers of different organic layer materials. Furthermore, OLEDs also have one or more encapsulation layers, which are deposited above the second electrode layer.
  • the inventive method is characterized in that the emission of an OLED is adjusted by after the full surface deposition of the at least one organic layer, the OLED is acted upon at least in a surface area with accelerated low-energy electrons of an electron beam. In this case, the organic layer of the OLED should not be heated higher than 1 50 ° C, because the OLED can be destroyed otherwise.
  • the penetration depth of an electron beam into a material can be set.
  • its emission can also be adjusted by means of the method according to the invention in that the wavelength range of the electromagnetic radiation emitted by the OLED and thus the color emitted by the OLED is changed in the area in which accelerated electrons of an electron beam apply the OLED. in this connection the depth of penetration of the electron beam into the layer stack of the OLED is set so low that one or more superimposed organic layers which emit electromagnetic radiation with accelerated electrons of the
  • the radiation intensity of the organic layers, which are acted upon by accelerated electrons of the electron beam in the surface region, is changed, as a result of which the color emitted by the OLED is influenced in the surface region.
  • Fig. 1 the layer stack of a known monochromatic OLED 1 is shown schematically and simplified in cross section.
  • a first electrode layer 3 functioning as an anode in the exemplary embodiment is first deposited.
  • an organic layer 4 which emits electromagnetic radiation.
  • the organic layer of an OLED consists of a multiplicity of partial layers of different organic materials. By way of example only, some of these sublayers are hereafter
  • HIL Hole Injection Layer
  • HTL Hole Transport Layer
  • EBL Electron Blocking Layer
  • EML Emission Layer
  • HBL Hole Blocking Layer
  • ETL Electron Transport Layer
  • Fig. 1 has been dispensed with the representation of the individual layers, because they have only a minor significance for the description of the method according to the invention.
  • the inventive method is applicable to all known OLEDs.
  • a second electrode layer 5 acting as a cathode in the exemplary embodiment is deposited, and finally an encapsulation layer 6 is deposited.
  • the encapsulation layer of an OLED can consist of a multiplicity of partial layers of different materials.
  • the representation of the individual sub-layers of such an encapsulation layer has also been dispensed with in the exemplary embodiment.
  • the layer stack illustrated in simplified form in FIG. 1 describes a functional OLED which emits electromagnetic radiation of a wavelength range.
  • the materials of the individual layers were selected in the exemplary embodiment in such a way that the OLED 1 radiates a full red color. In a surface area of the OLED 1, in which the red hue is emitted, the intensity of the red radiation is to be lowered.
  • E-beam generator 8 is generated.
  • the embodiment the embodiment, the
  • Electron beam generator 8 is formed such that this focused
  • dot-shaped electron beam 7 is generated, with which the area of the OLED 1 is swept over, in which the intensity of the red hue is to be lowered.
  • the cross section of an electron beam used for the method according to the invention may have any other geometric shape. The on the
  • the degree of lowering of the intensity of the OLED 1, in the surface area swept by the electron beam 7, depends on the power of the electron beam 7 and on the time duration with which the surface area is swept by the electron beam 7. The higher the power of the electron beam and / or the longer the area covered by the electron beam 7, the darker the area becomes.
  • the degree of Abdunkiung a surface area of an OLED can therefore be adjusted continuously with the method according to the invention. Since also used in an OLED
  • Layer materials which may be different from OLED to OLED, exert an influence on the end-ring depth of an electron beam, can in a concrete
  • the organic materials used in an OLED can already evaporate at temperatures around 1 00 ° C. In the process according to the invention therefore reach
  • Electron beam generators are used, which generate a electron beam with low electric power and low energy electrons, so that in
  • no heating of the OLED 1 could be ascertained as a result of the charging of the OLED 1 with accelerated electrons.
  • the method according to the invention makes it possible initially to deposit the layers of an OLED over a large area, without masking, in accordance with a desired geometric figure of the luminous area and in this way to produce a base OLED.
  • the geometric figure of the luminous area of an OLED dark grades of certain surface areas and thus the generation of patterns, graphics and images on the luminous surface of an OLED with the inventive method according to individual configurations after the deposition of the organic layer or even after the encapsulation of an OLED can be realized.

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

Verfahren zum Einstellen der Emission einer OLED Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen der Emission einer OLED (1), umfassend ein Substrat (2), auf welchem mindestens folgende Schichten abgeschieden werden: eine erste Elektrodenschicht (3), mindestens eine organische Schicht (4) und eine zweite Elektrodenschicht (5), wobei nach dem Abscheiden der mindestens einen organischen Schicht (4), die OLED (1) zumindest in einem Flächenbereich mit beschleunigten Elektronen eines Elektronenstrahls (7) beaufschlagt wird.

Description

Verfahren zum Einstellen der Emission einer OLED Beschreibung Die Erfindung betrifft ein Verfahren, mit dem die Emission einer Organischen Leuchtdiode (OLED) nach dem Abscheiden einer funktionellen organischen Schicht der OLED und sogar erst nach dem Verkapseln der OLED eingestellt werden kann.
In„Micro- and Nanopatterning Techniques for Organic Electronic and Optoelectronic Systems", Etienne Menard, Matthew A. Meitl, Yugang Sun, Jang-Ung Park, Daniel Jay-Lee Shir, Yun-Suk Nam, Chem. Rev. 2007, Vol. 1 07, p. 1 1 1 7-1 1 60, ist nahezu die gesamte Vielfalt bekannter Verfahren beschrieben, mittels denen die Leuchtfläche einer OLED strukturiert bzw. die Leuchtfläche einer OLED entsprechend einer vorgegebenen geometrischen Figur hergestellt werden kann. So ist es beispielsweise bekannt, die elektromagnetische Strahlung emittierende, organische Schicht durch Vakuumverdampfung strukturiert mittels einer Schattenmaske in einer geforderten geometrischen Figur abzuscheiden. Alternativ ist es auch möglich, die organische Schicht mittels verschiedener Drucktechniken in einer gewünschten Form abzuscheiden. Bei allen bekannten Verfahren zum Herstellen von OLEDs wirkt sich nachteilig aus, dass nach dem Abscheiden der organischen Schicht, spätestens jedoch nach dem Verkapseln der OLED keine
Veränderungen bezüglich der Emission der OLED mehr vorgenommen werden können. Nachträgliche optische Dämpfungen von außen ermöglichen zwar die Abschattung, allerdings kommt es so auch in abgeschatteten Bereichen zum Leistungsumsatz und eine Transparenz wird unmöglich.
Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen einer OLED zu schaffen, mittels dessen die Nachteile aus dem Stand der Technik überwunden werden können. Insbesondere soll es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch möglich sein, die Emission der OLED nach dem Verkapseln der OLED einzustellen.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch Gegenstände mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 . Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Eine OLED umfasst üblicherweise ein Substrat, auf welchem mindestens folgende Schichten übereinander abgeschieden werden: eine erste Elektrodenschicht; mindestens eine, elektromagnetische Strahlung emittierende, organische Schicht, gefolgt von einer zweiten Elektrodenschicht, wobei die organische Schicht aus einer Anzahl von Teilschichten verschiedener organischer Schichtmaterialien besteht. Weiterhin weisen OLEDs auch noch eine oder mehrere Verkapselungsschichten auf, die oberhalb der zweiten Elektrodenschicht abgeschieden werden. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Emission einer OLED eingestellt wird, indem nach dem vollflächigen Abscheiden der mindestens einen organischen Schicht, die OLED zumindest in einem Flächenbereich mit beschleunigten niederenergetischen Elektronen eines Elektronenstrahls beaufschlagt wird. Dabei soll die organische Schicht der OLED nicht höher als 1 50 °C erwärmt werden, weil die OLED ansonsten zerstört werden kann.
Das Einstellen der Emission der OLED mittels des Elektronenstrahls kann unmittelbar nach dem Abscheiden der mindestens einen organischen Schicht, nach dem Abscheiden der zweiten Elektrodenschicht oder erst nach dem Abscheiden einer oder mehrerer
Verkapselungsschichten erfolgen.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird die Emission einer OLED mittels des
Elektronenstrahls dahingehend eingestellt, dass die Intensität der OLED in dem
Flächenbereich verändert wird, in welchem die organische Schicht mit beschleunigten Elektronen des Elektronenstrahls beaufschlagt wird.
Um ein Vollfarben-OLED-Display herzustellen, ist es nötig drei verschiedenfarbige Pixel (rot, grün, blau - RGB) zu erzeugen. Die wesentliche Herausforderung ist dabei, die
elektromagnetische Strahlung emittierende organische Schicht zu strukturieren.
Es ist möglich mehrere organische Schichten, welche elektromagnetische Strahlung unterschiedlicher Wellenlänge emittieren, übereinander abzuscheiden. Es ist bekannt, dass die Eindringtiefe eines Elektronenstrahls in ein Material, bzw. die Eindringtiefe eines Elektronenstrahls in einen Stapel übereinander abgeschiedener Schichten, einstellbar ist. Bei einer zuvor beschriebenen, mehrschichtig ausgebildeten OLED kann deren Emission mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens auch dahingehend eingestellt werden, dass der Wellenlängenbereich der von der OLED emittierten elektromagnetischen Strahlung und somit die von der OLED abgestrahlte Farbe in dem Flächenbereich verändert wird, in welchem beschleunigte Elektronen eines Elektronenstrahls die OLED beaufschlagen. Hierbei wird die Eindringtiefe des Elektronenstrahls in den Schichtstapel der OLED so tief eingestellt, da ss eine oder mehrere übereinander angeordnete organische Schichten, welche elektromagnetische Strahlung emittieren, mit beschleunigten Elektronen des
Elektronenstrahls beaufschlagt werden. Hierbei wird die Strahlungsintensität der organischen Schichten, welche mittels beschleunigter Elektronen des Elektronenstrahls in dem Flächenbereich beaufschlagt werden, verändert, wodurch in dem Flächenbereich die von der OLED abgestrahlte Farbe beeinflusst wird.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In Fig. 1 ist der Schichtstapel einer bekannten monochromatischen OLED 1 schematisch und vereinfacht im Querschnitt dargestellt. Auf einem Glassubstrat 2 ist zunächst eine im Ausführungsbeispiel als Anode fungierende erste Elektrodenschicht 3 abgeschieden. Auf der Elektrodenschicht 3 folgt eine organische Schicht 4, welche elektromagnetische Strahlung emittiert. Es ist bekannt, dass die organische Schicht einer OLED aus einer Vielzahl von Teilschichten verschiedener organischer Materialien besteht. Lediglich beispielhaft seien nachfolgend einige dieser Teilschichten mit ihren
englischsprachigen Fachbegriffen und zugehörigen Kürzeln in Klammern, ohne Anspruch auf Vollständigkeit, aufgezählt: Hole Injection Layer (HIL), Hole Transport Layer (HTL), Electron Blocking Layer (EBL), Emission Layer (EML), Hole Blocking Layer (HBL), Electron Transport Layer (ETL). In Fig. 1 wurde auf die Darstellung der Einzelschichten verzichtet, weil diese für die Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens lediglich eine nebensächliche Bedeutung aufweisen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist bei allen bekannten OLEDs anwendbar. Nach der organischen Schicht 4 ist eine im Ausführungsbeispiel als Kathode fungierende zweite Elektrodenschicht 5 und abschließend eine Verkapselungsschicht 6 abgeschieden. Es ist ebenfalls bekannt, dass die Verkapselungsschicht einer OLED aus einer Vielzahl von Teilschichten unterschiedlicher Materialien bestehen kann. Aus Vereinfachungsgründen wurde im Ausführungsbeispiel auch auf die Darstellung der einzelnen Teilschichten einer solchen Verkapselungsschicht verzichtet.
Der in Fig. 1 vereinfacht dargestellte Schichtstapel beschreibt eine funktionstüchtige OLED, welche elektromagnetische Strahlung eines Wellenlängenbereichs emittiert. Die Materialien der einzelnen Schichten wurden im Ausführungsbeispiel dahingehend ausgewählt, dass die OLED 1 vollflächig einen roten Farbton abstrahlt. In einem Oberflächenbereich der OLED 1 , in welchem der rote Farbton abgestrahlt wird, soll die Intensität der roten Strahlung abgesenkt werden.
Erfindungsgemäß erfolgt dies mittels eines Elektronenstrahls 7, der von einem
Elektronenstrahlgenerator 8 erzeugt wird. Im Ausführungsbeispiel ist der
Elektronenstrahlgenerator 8 derart ausgebildet, dass dieser einen fokussierten,
punktförmigen Elektronenstrahl 7 erzeugt, mit welchem der Flächenbereich der OLED 1 überstrichen wird, in welchem die Intensität des roten Farbtons abgesenkt werden soll. Alternativ kann der Querschnitt eines für das erfindungsgemäße Verfahren verwendeten Elektronenstrahls eine beliebige andere geometrische Figur aufweisen. Der auf die
Oberfläche einer OLED auftreffende Querschnitt des Elektronenstrahls darf lediglich nicht größer sein als der Flächenbereich, in welchem die Emission einer OLED eingestellt werden soll. Der Grad der Absenkung der Intensität der OLED 1 , im mit dem Elektronenstrahl 7 überstrichenen Flächenbereich, hängt von der Leistung des Elektronenstrahls 7 und von der Zeitdauer ab, mit welcher der Flächenbereich mit dem Elektronenstrahl 7 überstrichen wird. Je höher die Leistung des Elektronenstrahls und/oder je länger der Flächenbereich mit dem Elektronenstrahl 7 überstrichen wird, umso dunkler wird der Flächenbereich. Der Grad der Abdunkiung eines Flächenbereichs einer OLED kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren daher stufenlos eingestellt werden. Da auch die bei einer OLED verwendeten
Schichtmaterialien, welche von OLED zu OLED unterschiedlich sein können, einen Einfluss auf die Endringtiefe eines Elektronenstrahls ausüben, kann bei einer konkreten
Aufgabenstellung in Laborversuchen ermittelt werden, welche elektrische Leistung eines verwendeten Elektronenstrahls und welche Verweilzeit des Elektronenstrahls im
Flächenbereich erforderlich sind, um eine gewünschte Emission im Flächenbereich zu erzielen.
Die in einer OLED verwendeten organischen Materialien können bereits bei Temperaturen um 1 00 °C verdampfen. Bei erfindungsgemäßen Verfahren gelangen daher
Elektronenstrahlgeneratoren zur Anwendung, die einen Elektronenstrahl mit geringer elektrischer Leistung und niederenergetische Elektronen erzeugen, so dass beim
Beaufschlagen der OLED mit beschleunigten Elektronen die organischen Materialien der OLED nicht verdampft werden. Für das erfindungsgemäße Verfahren sind deshalb
Elektronenstrahlgeneratoren mit einem Leistungsspektrum geeignet, wie sie beispielsweise in Raster-Eiektronen-Mikroskopen verwendet werden. Im Ausführungsbeispiel wurde ein Elektronenstrahlgenerator 8 mit einer Beschleunigungsspannung von 20 kV, einem
Strahlstrom von 50 nA und einer Ablenkgeschwindigkeit des Elektronenstrahls von 30 m/s verwendet. Bei den im Ausführungsbeispiel verwendeten elektrischen Parametern des Elektronenstrahlgenerators 8 konnte infolge des Beaufschlagens der OLED 1 mit beschleunigten Elektronen keine Erwärmung der OLED 1 festgestellt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, die Schichten einer OLED zunächst einmal großflächig, ohne Maskierung entsprechend einer gewünschten geometrischen Figur der Leuchtfläche abzuscheiden und auf diese Weise eine Basis-OLED herzustellen. Ausgehend von dieser Basis-OLED können die geometrische Figur der Leuchtfläche einer OLED, Dunkelgrade bestimmter Flächenbereiche und somit das Erzeugen von Mustern, Grafiken und Bildern auf der Leuchtfläche einer OLED mit dem erfindungsgemäßen Verfahren entsprechend individueller Konfigurationen nach dem Abscheiden der organischen Schicht oder sogar erst nach dem Verkapseln einer OLED realisiert werden.
Vorteilhaft hat sich beim erfindungsgemäßen Verfahren auch erwiesen, dass das erfindungsgemäße Beaufschlagen einer OLED mit beschleunigten Elektronen mit einer Erhöhung des elektrischen Widerstandes der OLED einhergeht, wodurch deren
Stromverbrauch gesenkt wird.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Einstellen der Emission einer OLED (1 ), umfassend ein Substrat (2), auf welchem mindestens folgende Schichten abgeschieden werden: eine erste
Elektrodenschicht (3), mindestens eine organische Schicht (4) und eine zweite Elektrodenschicht (5), dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Abscheiden der mindestens einen organischen Schicht (4), die OLED (1 ) zumindest in einem
Flächenbereich mit beschleunigten Elektronen eines Elektronenstrahls (7) beaufschlagt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Emission der OLED (1 ) in dem zumindest einem Flächenbereich hinsichtlich der Strahlungsintensität eingestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Emission der OLED in dem zumindest einem Flächenbereich hinsichtlich des Wellenlängenbereichs eingestellt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Emission der OLED nach dem Abscheiden der zweiten Elektrodenschicht (5) mittels des Elektronenstrahls (7) eingestellt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Emission der OLED nach dem Abscheiden mindestens einer Verkapselungsschicht (6) über der zweiten Elektrodenschicht (5) mittels des Elektronenstrahls (7) eingestellt wird.
EP17702071.6A 2016-01-29 2017-01-26 Verfahren zum einstellen der emission einer oled Withdrawn EP3408879A1 (de)

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WO2017129681A1 (de) 2017-08-03
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Inventor name: VOGEL, UWE

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