WO2004021464A1 - Organische lichtemittierende diode (oled) und/oder display, verfahren zur versiegelung und verwendung davon - Google Patents
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Definitions
- OLED Organic light emitting diode
- the invention relates to the protection of organic, light-emitting diodes or displays, in particular the protection of the diodes or displays from the effects of the atmosphere, in particular of air, that is to say oxygen and water.
- OLEDs Organic light-emitting diodes
- OLEDs are unstable in air, which is why they have to be regularly protected from oxygen and air in order to make them last as long as possible.
- Particularly dangerous for OLEDs and their electrodes, e.g. a calcium cathode is water vapor, which is a problem in some OLED applications. This is usually done using e.g. OLED on a glass substrate covered with a glass cap or glass plate and then covered with e.g. glued to the glass substrate.
- Such protective devices or encapsulations using glass caps of OLEDs are e.g. known from DE 19943149.3 and DE 19943148.5.
- the bonding is done using an organic adhesive, e.g. a UV or light curing epoxy resin.
- suitable adhesives DE 199 43 149.3
- 85/85 tests i.e. Storage at a relative humidity of 85% and a temperature of 85 ° C for a period that can be used for displays, e.g. in mobile phones, is sufficient.
- higher requirements apply that have not yet been met by any known encapsulation based on organic adhesives.
- the object of the invention is therefore to create a device which provides better protection of an OLED / a display against environmental influences, in particular against air and moisture. guaranteed. It is also an object of the invention to provide a method for producing such a protected OLED / display and finally the use of an OLED / display protected by such a device.
- the invention relates to an OLED / display with a structure which comprises a substrate, an anode, a hole-conducting layer, an emitter layer, a cathode and, if appropriate, an encapsulation, the OLED / display also being at least partially sealed in addition to the encapsulation with a plastic film ,
- the invention also relates to a method for sealing an OLED / display, the / the encapsulated OLED / display by injection molding, laminating, dispensing, spraying, immersing, spreading or other application in addition to encapsulation with a plastic film, at least in some areas is covered.
- the invention also relates to the use of a sealed OLED / display in an operating atmosphere in which elevated temperature and / or air humidity are possible.
- Sealing is understood here to mean that a finished structure, which in particular can also comprise an encapsulation, by means of a last, final layer, which is referred to as sealing in contrast to the actual encapsulation, e.g. is protected against disruptive environmental influences.
- plastic film Everything that can be used to seal an OLED / a display is referred to here as a "plastic film”. It can be any type of natural or synthetic material with which an OLED / a display can be covered. An elastic and / or wax-like, preferably hydrophobic film is recommended, which forms a layer on the OLED, which maps the topography of the base. In particular, the use of natural and / or synthetic rubber and / or fluoropolymers has proven to be favorable.
- the OLED is after the encapsulation, i.e. after e.g. gluing with a glass cap, covered with a layer.
- the seal can be created before or after the bonding of the diodes or displays.
- the layer is hydrophobic, ie water-repellent.
- Suitable materials for the plastic film are e.g. materials based on butyl rubber, natural or synthetic rubbers, pe fluorinated rubbers, heat, light and / or addition-crosslinking silicones, solvent-based or solvent-free systems, nitrile rubber, polyisoprene, polybutadiene and / or polyisobutylene, perfluorinated and / or high molecular weight Hydrocarbons such as Teflon, as well as any mixtures of these systems.
- sealing layers can be produced by injection molding or laminating at elevated temperature or from solution. Other methods include dispensing, spraying, or immersing the OLED in the liquid materials.
- the thickness of the sealing layer which is preferably hydrophobic, is for example in the range from 1 to 2 mm. The thickness depends on the material and the use of the sealed OLED. The invention is described in more detail below using an example (FIG. 1):
- An OLED is built on a glass substrate 1. It is realized from bottom to top by the following layer structure 2: first an ITO (indium tin oxide) layer as an anode, then the first polymer layer (hole-conducting layer), then the second polymer layer, the emitter layer and finally the cathode layer.
- layer structure 2 first an ITO (indium tin oxide) layer as an anode, then the first polymer layer (hole-conducting layer), then the second polymer layer, the emitter layer and finally the cathode layer.
- the organic layers ie those made of polymer layers or the layers made of "small molecules" are either removed or the areas become, as in DE 101 30 992.9.
- the diodes are encapsulated with a glass cap 3, for example.
- the outer dimensions of the cap are 24 x 24 mm, the adhesive edge 1 mm, the depth of the cavity is 200 ⁇ m.
- the parts to be joined are preferably positioned to one another in an inert, that is to say in particular in a water or oxygen-poor or oxygen-free atmosphere, and glued together, e.g. with an organic glue.
- a sealing 5 is carried out as follows: a material selected for sealing is applied to the glass substrate by lamination over a large area, for example in a thickness of 2 mm, in such a way that the glass cap 3 is completely covered. Because of its better processability, the material is, for example, a commercially available low-solvent butyl rubber which is dissolved in petroleum ether with a medium boiling range and has a density of 1.4 g / ml. The lamination must be done in such a way that electrical contacting is possible. It can then be dried on a hotplate, for example at 80 ° C for 30 minutes.
- a service life of 120 h is achieved when stored at 85 ° C and 85% relative humidity.
- an extension to 200 h is achieved.
- the lifetime is understood to mean the time in which the initial brightness of the diode drops to half.
- the sealing layer 5 envelops the entire OLED, that is to say substrate 1 and the layer structure 2 located thereon, with or without encapsulation 3, uniformly.
- the sealing layer 5 can also only partially cover, for example by brushing or spraying, the point 4 where the encapsulation 3 and the substrate 1 meet.
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Abstract
Die Erfindung betrifft den Schutz organischer, lichtemittierender Dioden oder Displays, speziell den Schutz der Dioden oder Displays vor Einwirkungen der Atmosphäre, insbesondere von Luft also Sauerstoff und Wasser durch Versiegelung.
Description
Beschreibung
Organische lichtemittierende Diode (OLED) und/oder Display, Verfahren zur Versiegelung und Verwendung davon
Die Erfindung betrifft den Schutz organischer, lichtemittierender Dioden oder Displays, speziell den Schutz der Dioden oder Displays vor Einwirkungen der Atmosphäre, insbesondere von Luft also Sauerstoff und Wasser.
Organische lichtemittierende Dioden (OLEDs) sind instabil an Luft, weshalb sie, um ihre Lebensdauer möglichst lang zu gestalten, regelmäßig vor Sauerstoff und Luft geschützt werden müssen. Insbesondere gefährlich für OLEDs und deren Elektroden, z.B. eine Kathode aus Calcium ist Wasserdampf, der bei manchen Anwendungen von OLEDs ein Problem darstellt. Dazu wird üblicherweise eine, z.B. auf einem Glassubstrat befindliche OLED mit einer Glaskappe oder Glasplatte abgedeckt und diese dann mit z.B. einem Kleber mit dem Glassubstrat verklebt .
Derartige Schutzvorrichtungen oder Verkapselungen mittels Glaskappen von OLEDs ist z.B. aus der DE 19943149.3 und der DE 19943148.5 bekannt. Die Verklebung erfolgt mittels eines organische Klebers, z.B. eines UV oder lichthärtenden Epoxidharzes. Durch die Auswahl geeigneter Kleber (DE 199 43 149.3) können sogenannte 85/85-Tests, d.h. Lagerungen bei einer relativen Luftfeuchte von 85% und eine Temperatur von 85°C über einen Zeitraum bestanden werden, der für Displays, z.B. in Mobiltelephonen, ausreichend ist. Für andere Anwendungen, z.B. im Automobilbereich gelten höhere Anforderungen die bisher von keiner bekannten Verkapselung basierend auf organischen Klebern erfüllt werden.
Aufgabe der Erfindung ist daher, eine Vorrichtung zu schaffen, die einen besseren Schutz einer OLED/ eines Displays vor Umwelteinflüssen, insbesondere vor Luft und Feuchte gewähr-
leistet. Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer (s) solchen geschützten OLED/Displays anzugeben und schließlich noch die Verwendung einer (s) durch eine solche Vorrichtung geschützten OLED/Displays.
Gegenstand der Erfindung ist eine OLED/Display mit einem Aufbau, der ein Substrat, eine Anode, eine Lochleitschicht, eine Emitterschicht, eine Kathode und gegebenenfalls eine Verkapselung umfasst, wobei die OLED/das Display auch zusätzlich zur Verkapselung mit einem Kunststofffilm zumindest teilweise versiegelt ist. Außerdem ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Versiegelung einer (s) OLED/Displays, wobei die/das fertig verkapselte OLED/Display durch Spritzvergießen, Laminieren, Dispensen, Besprühen, Eintauchen, Aufstreichen oder sonstige Applikation zusätzlich zur Verkapselung mit einem Kunststofffilm zumindest in Teilbereichen überzogen wird.
Schließlich ist noch Gegenstand der Erfindung die Verwendung einer (s) versiegelten OLED/Displays in einer Betriebsatmosphäre, in der erhöhte Temperatur und/oder Luftfeuchtigkeit möglich sind.
Der Gegenstand der Erfindung ergibt sich aus den Haupt- und Nebenansprüchen sowie den Unteransprüchen, der Beschreibung, und dem Beispiel.
Unter Versiegelung wird hier verstanden, dass ein fertiger Aufbau, der insbesondere auch eine Verkapselung umfassen kann, durch eine letzte abschließende Schicht, die als Versiegelung im Gegensatz zur eigentlichen Verkapselung bezeichnet wird, z.B. vor störenden Umwelteinflüssen geschützt wird.
Als „Kunststofffilm" wird hier alles bezeichnet, was zur Versieglung einer OLED/eines Displays eingesetzt werden kann. Es kann sich um jede Art natürlichen oder syntetischen Stoffes handeln, mit dem eine OLED/ein Display überzogen werden kann.
Dabei wird sich ein elastischer und/oder wachsartiger, bevorzugt hydrophober Film empfehlen, der eine Schicht auf der OLED bildet, die die Topographie der Unterlage abbildet. Insbesondere hat sich der Einsatz von natürlichem und/oder synthetischem Kautschuk und/oder von Fluorpolymeren als günstig erwiesen.
Die OLED wird erfindungsgemäß nach der Verkapselung, also nach z.B. dem Verkleben mit einer Glaskappe, mit einer Schicht überzogen. Die Erzeugung der Versiegelung kann vor oder nach dem Bonden der Dioden oder Displays erfolgen.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Schicht hydrophob, also wasserabweisend ist.
Geeignete Materialien für den Kunststofffilm, also für die Versiegelung einer OLED/eines Displays, sind z.B. auf Butyl- kautschuk basierende Materialien, natürliche oder synthetische Kautschuke, pe fluorierte Kautschuke, Wärme-, Licht-, und/oder additionsvernetzende Silicone, lösungsmittelhaltige oder lösungsmittelfreie Systeme, Nitrilkautschuk, Polyi- sopren, Polybutadien und/oder Polyisobutylen, perfluorierte und/oder hochmolekulare Kohlenwasserstoffe, wie z.B. Teflon, sowie beliebige Mischungen dieser Systeme.
Das Aufbringen und/oder Erzeugen dieser Versiegelungsschichten kann durch Spritzguss oder Laminieren bei erhöhter Temperatur oder aus Lösung hergestellt werden. Weitere Methoden sind Dispensen, Sprühen, oder Eintauchen der OLED in die flüssigen Materialien.
Die Dicke der Versiegelungsschicht, die bevorzugt hydrophob ist, liegt beispielsweise im Bereich von 1 bis 2 mm. Die Dicke ist abhängig vom Material und dem Einsatz der versiegelten OLED.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispiels näher beschrieben (Figur 1) :
Eine OLED wird auf einem Glassubstrat 1 aufgebaut. Von unten nach oben wird sie durch folgenden Schichtaufbau 2 realisiert: zuerst eine ITO (Indium-Tin-Oxide) Schicht als Anode, darauf die erste Polymerschicht (Lochleitschicht) darauf die zweite Polymerschicht, die Emitterschicht und darauf schließlich die Kathodenschicht. An den Stellen 4, an denen das Substrat mit einer Glaskappe 3 verklebt werden soll, werden die organischen Schichten (d.h. die aus Polymer-Schichten, oder die Schichten aus „small molecules" ) entweder abgezogen oder die Bereiche werden, wie in der DE 101 30 992.9 beschrieben, behandelt .
Zum Schluss werden die Dioden mit beispielsweise einer Glaskappe 3 verkapselt. Beispielsweise betragen die Außenmaße der Kappe 24 x 24 mm, der Kleberand 1 mm die Tiefe der Kavität 200μm. Die zu fügenden Teile werden bevorzugt in einer inerten, das heißt insbesondere in einer Wasser- und Sauerstoffarmen oder -freien Atmosphäre zueinander positioniert und miteinander verklebt, z.B. mit einem organischen Kleber.
Nach der Verkapselung wird eine Versiegelung 5 wie folgt durchgeführt: ein zur Versiegelung ausgewähltes Material wird durch großflächiges Auflaminieren auf das Glassubstrat in einer Dicke von beispielsweise 2mm so aufgebracht, dass die Glaskappe 3 vollständig bedeckt ist. Das Material ist wegen der besseren Verarbeitbarkeit beispielsweise ein handelsüblicher lösungsmittelarmer Butylkautschuk, der in Petrolether mit mittlerem Siedebereich gelöst ist und eine Dichte von 1,4 g/ml aufweist. Das Laminieren muss so erfolgen, dass elektrische Kontaktierung möglich ist. Anschließend kann auf einer Hotplate beispielsweise bei 80°C für 30 Min getrocknet werden. Mit einer Referenz-Diode ohne zusätzliche Butylkau- tschukschicht wird bei Lagerung bei 85 °C und 85% relativer Luftfeuchte eine Lebensdauer von 120 h erreicht. Mit einer
zusätzlichen oben beschriebenen Butylkautschukschicht wird eine Verlängerung auf 200 h erreicht. Unter der Lebensdauer wird dabei die Zeit verstanden, in der die Anfangshelligkeit der Diode auf die Hälfte absinkt.
Die Versiegelungsschicht 5 umhüllt die gesamte OLED, also Substrat 1 und darauf befindlichen Schichtaufbau 2 mit oder ohne Verkapselung 3, gleichmäßig. Alternativ kann die Versiegelungsschicht 5 auch nur partiell, beispielsweise durch Bestreichen oder Besprühen, die Stelle 4, an der die Verkapselung 3 und das Substrat 1 aufeinandertreffen, überdecken.
Claims
1. OLED/Display mit einem Aufbau, der ein Substrat, eine Anode, eine Lochleitschicht, eine Emitterschicht, eine Kathode und gegebenenfalls eine Verkapselung umfasst, wobei die OLED/das Display auch zusätzlich zur Verkapselung mit einem Kunststofffilm zumindest teilweise versiegelt ist.
2. OLED/Display nach Anspruch 1, die (das) eine Glaskappe zur Verkapselung umfasst, die mit dem Substrat verklebt ist.
3. OLED/Display nach einem der vorstehenden Ansprüche, die (das) komplett mit einem Kunststofffilm versiegelt ist.
4. OLED/Display nach einem der vorstehenden Ansprüche, die (das) nur partiell, insbesondere im Bereich der Verklebung zwischen Substrat und Verkapselung zusätzlich zur Verkapselung versiegelt ist.
5. Verfahren zur Versiegelung einer (s) OLED/Displays, wobei die/das fertig verkapselte OLED/Display durch Spritzvergießen, Laminieren, Dispensen, Besprühen, Eintauchen, Aufstreichen oder sonstige Applikation zusätzlich zur Verkapselung mit einem Kunststofffilm zumindest in Teilbereichen überzogen wird.
6. Verfahren zur Versiegelung einer (s) OLED/Displays nach Anspruch 5, wobei der Kunststofffilm zumindest einen natürlichen und/oder synthetischen Kautschuk und/oder ein Fluorpolymer umfasst.
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