WO2012076587A1 - Verfahren zur herstellung eines organischen lichtemittierenden leuchtmittels - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines organischen lichtemittierenden leuchtmittels Download PDF

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WO2012076587A1
WO2012076587A1 PCT/EP2011/072035 EP2011072035W WO2012076587A1 WO 2012076587 A1 WO2012076587 A1 WO 2012076587A1 EP 2011072035 W EP2011072035 W EP 2011072035W WO 2012076587 A1 WO2012076587 A1 WO 2012076587A1
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WO
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layer
electrode layer
forming
organic
substrate
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PCT/EP2011/072035
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English (en)
French (fr)
Inventor
Carsten Deus
Jörk RICHTER
Ruben Seifert
Lutz Gottsmann
Original Assignee
Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H10K71/20—Changing the shape of the active layer in the devices, e.g. patterning

Definitions

  • the present invention relates to a method for the
  • OLEDs organic light-emitting diodes
  • An OLED structure contains one or more organic radicals
  • EML light emitting layers
  • Electrodes are arranged, for example, a cathode and an anode on a substrate.
  • As for the OLED structure mobility and thus the current density for electrons and
  • an OLED usually additionally has two layers, a hole transport (HTL) and electron transport layer (ETL), whose task is to holes and electrons in the
  • FIG. 1 shows a schematic structure of an OLED known from the prior art. It consists of a substrate 100, on which an optional
  • Hole transport layer 103 (HTL), at least one
  • Emission layer 104 Emission layer 104
  • ETL electron transport layer 105
  • cathode layer 106 cathode layer 106
  • different colors e.g., red, green, blue
  • red, green, blue can emit light and produce white light.
  • the organic light-emitting layers emit light when a voltage between anode and cathode
  • Electrodes are involved in the charge carrier injection in
  • the individual layers are not
  • 2005/0236975 AI described a structuring method in which the deposited layer is removed by a laser.
  • Another possibility of structured deposition is the lithographic / wet-chemical structuring, in particular for structuring the first base electrode applied to the substrate.
  • the object of the present invention is to increase the efficiency of in-line vacuum treatment plants in the production of organic light-emitting bulbs and thereby the steps for generating an electrical
  • Organic light-emitting lamp is characterized in that the layers are deposited in strips, wherein the strip-like forming of the layers by means of coating in an inline
  • Vacuum coating system with stationary shadow masks on the passed substrate so that at least a portion of the base electrode layer remains uncoated after forming the layers, i. that at least one
  • the layers which are formed in strip form include at least an organic light-emitting layer, a cover electrode layer and a wiring layer.
  • Base electrode layer remains uncoated after the formation of the layers, it is meant that at least a portion of the base electrode layer remains free of the coating in each case after a strip-like coating of these layers. This means that after the deposition of the last layer at least a portion of the base electrode is free of the coating.
  • an "in-line process” means physically transporting the substrate from one coating station to the next to apply different layers, wherein the substrate during the
  • Coating process is also transported.
  • the process can be used in continuous flow systems with continuous transporting substrate tape, either an endless substrate in roll-to-roll coating or a quasi-continuous sequence of synchronously moving
  • the method comprises before the step of
  • an optional insulating smoothing layer over the substrate.
  • an insulating smoothing layer for example, a varnish for smoothing the
  • the smoothing layer is formed flat over the substrate.
  • the method comprises before the step of
  • the step of structuring the base electrode layer by means of laser In the areas of the base electrode layer that have been laser-treated, the material of the base electron layer is removed down to the substrate, optionally as far as the smoothing layer, so that regions of the base electrode layer are formed which are electrically insulated from one another. For each organic light-emitting luminous means, base electrode layers in two regions are preferred
  • Structuring method namely the laser structuring and coating combined by stationary strip masks with each other to produce contactable OLED components in a simple manner.
  • This combination of processes can be carried out on continuously moving continuous substrate or a quasi-continuous sequence of substrate disks in an in-line coating system, without the substrate in front of the coating sources or the
  • the method comprises, before the step of forming the cover electrode layer, the step of structuring at least one organic layer
  • At least one organic light-emitting layer can be subsequently laser-structured after its structured deposition by means of the shadow mask.
  • the method comprises, after the step of forming the cover electrode layer and the subsequent conductor layer, the step of
  • the coating of the respective layer is carried out by coating sources below the
  • Line management of the substrates are arranged, which thus have substantially vertically upward.
  • the substrate is guided horizontally past the coating sources, so that the coating direction is vertical.
  • the terms “horizontal” and “vertical” should also be used.
  • Coating direction are aligned vertically and in which a horizontal substrate transport takes place, are used.
  • the handling of the substrate during transport is simplified, since this can now be performed for example via transport rollers.
  • Substrate, sources and coating direction are used, for example, vertically oriented substrates in the horizontal coating direction.
  • Each stationary shadow mask has at least one
  • the stationary shadow masks are used to deposit layers, such as the organic light-emitting layers
  • the base electrode layer can be applied flat or strip-shaped. In the case of strip-forming the base layer electrode, a stationary shadow mask is provided between the corresponding coating source and the passing substrate
  • sputtering or thermal evaporation are used as coating methods.
  • the layers such as the base electrode layer, the organic light-emitting layers, the
  • the base electrode layer can optionally be deposited by sputtering inline or in an external plant.
  • At least one of the electrode layers comprises or consists of a transparent conductive layer or a metal, preferably silver (Ag). Due to its electrical conductivity, silver has very good properties as an electrode.
  • the base layer electrode is formed as a transparent conductive layer. If the electrode layer, which comprises or consists of the metallic layer, is permeable to the light emitted by the organic layer stack, the metallic layer must be made sufficiently thin. Preferably, the thickness is one
  • semitransparent metallic layer at about 100 nm.
  • the interconnect layer has at least one electrically conductive path, which preferably comprises or consists of a metal.
  • the electrically conductive path provides an electrical connection to the
  • Cover electrode layer and may as a first
  • the second contact area is
  • the method comprises in the step of
  • an organic layer is suitable for producing light in a different color, for example red, green or blue.
  • the process of the invention comprises the organic
  • Layers preferably a hole transport layer and an electrode transport layer.
  • the layers are also formed strip-shaped, so that at least a portion of the base layer electrode is free of the coating.
  • the organic layer stack comprises, in addition to the organic light-emitting layer, further organic layers, such as, for example, a hole-injecting layer, a hole-transport layer, a
  • Electron blocker layer an electron injecting
  • Hole blocker layer The hole-injecting layer, the
  • the hole transport layer and the electron blocker layer are preferably arranged on the side of the organic layer stack facing the anode, while the
  • Electron transport layer and the hole blocking layer preferably on the side facing the cathode
  • organic layer stack are arranged.
  • the organic light-emitting layer is in this case preferably between the electron blocker layer and the hole blocker layer
  • 2a-2d are plan views of the layer structure for
  • FIG. 3 cross-sectional view of one with the invention
  • the method according to the invention is an in-line vacuum coating system in which the substrates or a large-area substrate moves through the coating or processing stations and on which several organic light-emitting bulbs
  • a substrate 200 is provided.
  • the substrate 200 comprises aluminum or consists of such. Its thickness is in the range between 0.2 to 0.5 mm.
  • the substrate is in an elongated vacuum coating system with a
  • Vacuum coating plant in a transport direction through different processing stations moves through.
  • a smoothing layer 201 is optionally applied over the substrate 200.
  • Smoothing layer 201 is, for example, a varnish for smoothing Understand the substrate surface in order to avoid short circuits in and between the components on rough surfaces of the substrate.
  • the substrate surface in order to avoid short circuits in and between the components on rough surfaces of the substrate.
  • Smoothing layer 201 formed over the substrate surface.
  • a base electrode layer 202 is formed flat over the smoothing layer 201. The coating of the
  • Base electrode layer 202 may be made by sputtering inline in the vacuum deposition equipment or in an external plant. The formation of the base electrode layer 202 is also possible by thermal evaporation. The
  • Base electrode layer 202 comprises or consists of silver (Ag).
  • Base electrode layer 202 also called base electrode layer, optionally structured with laser.
  • FIG. 2a shows four identical structures (marked in black), two in each case in an upper and two in a lower part of the substrate, which have been patterned with a laser, the center line being parallel to the transport direction of the substrate. The structures are along the
  • the black marked areas represent the areas of the base electrode layer 202 that have been laser ablated to the smoothing layer 201 or, optionally, to the substrate 200.
  • OLED structure organic light-emitting structure
  • the isolated area 202.1 respectively represents the inner area of each of the four structures.
  • the second electrical area 202.2 isolated from the first area represents respectively the area which is in each case arranged around one of the four structures in the form of a rectangle, also referred to as outer area.
  • the size of the respective rectangle corresponds to one quadrant of the substrate surface.
  • organic light-emitting layer (emission layer) 203 is striped over the base electrode layer 202
  • the deposition of the OLE layer 203 takes place inline by the thermal evaporation.
  • the layer thickness is about 200 nm. It is also possible to apply further OLE layers 203.2, 203.3, 203.3 in strips.
  • the strip-like deposition in FIG. 2b takes place in each case in the upper and in the lower part of the substrate with respect to the center line of the substrate which is parallel to the substrate
  • Transport direction of the substrate runs. It is important that at least one area of the
  • Region for the respective structure has at least a portion of the inner region 202.1 and outer region 202.2 of the structure. These two areas 202.1 and 202.2 are electrically isolated from each other. Since the deposition of
  • Emission layer 203 also over one of the areas of
  • Base electrode layer 202 (marked black) takes place by the material of the base electrode layer 202 to the substrate 200, optionally to the smoothing layer 201, by means of
  • the OLE layers 203 may also be patterned by laser (not shown).
  • a cover electrode layer 204 is formed over at least a portion of the OLE layer 203
  • Cover electrode layer 204 comprises or consists of silver. The coating is done by the thermal
  • Strip-shaped deposition in FIG. 2c takes place respectively in the upper and in the lower part of the substrate with respect to the center line of the substrate, which runs parallel to the transport direction.
  • the cover electrode layer 202 may be structured by means of a laser (not shown) for the purpose of separating cover electrode regions which are electrically insulated from one another.
  • the method according to the invention comprises the strip-shaped application of printed conductors 205, wherein at least that of
  • the interconnect coating 205 is formed on the OLE layer 203 so that the OLE layer 203 on both sides transversely to the transport direction of the substrate 200 under the
  • Cover electrode layer 204 and trace coating 205 protrudes to avoid short circuit between the base electrode layer 202 and cover electrode layer 204.
  • Conductor layer 205 represents at least one electrically conductive path, which preferably comprises metal or consists of such. She usually has a good one
  • the metallic path in FIG. 2 d is preferably designed such that it only forms a small part of the surface of the electrode comprising it
  • the cover electrode layer It represents an electrical connection to the cover electrode layer and can serve as a contact area.
  • the second contact area is
  • the conductor track layer by means of laser
  • Vacuum coating system equal to several OLE bulbs are produced.
  • An OLE lamp produced by the method according to the invention has, according to FIG. 3, a substrate 200 on which a layer system is constructed.
  • the layer system comprises in sequence a smoothing layer 201, a
  • Base electrode layer 202 which has been patterned by laser, an OLE layer 203, a cover electrode layer 204 and a wiring layer 205 from.
  • Ground electrode layer 202 comprises in consequence of
  • Base layer electrodes 202 are removed to the smoothing layer 201, whereby a trench in the
  • Base layer electrode 202 has emerged, which separates the two areas 202.1, 202.2 from each other.
  • the OLE layer consists of three separate OLE layers 203.1, 203.2, 203.3, each layer emitting the light in a different color.
  • the layers 203.1, 203.2, 203.3, 204, 205, 206 were deposited such that at least a portion of the base electrode layer is free of the coating.
  • This region of the base electrode layer comprises a part of the two mutually electrically isolated regions 202.1, 202.2. the ground electrode layer. Since the deposition of the OLE layers also occurs over one of the areas of the base layer electrode which has been patterned by laser, part of the emission layer becomes in the region of the trench formed as a result of the laser patterning deposited directly on the smoothing layer.
  • the strip-shaped cover electrode layer 204 is so
  • Conductor layer 205 also becomes strip-shaped
  • the ceiling electrode 204 is preferably designed so that it fills only a small part of the surface of the ceiling electrode 204.

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Abstract

Der Erfindung, die ein Verfahren zur Herstellung eines organischen lichtemittierenden Leuchtmittels betrifft, bei dem auf einem bereitgestellten Substrat (200) eine Grundelektrodenschicht (202) über dem Substrat, eine organische lichtemittierende Schicht (203) über zumindest einem Teil der Grundelektrodenschicht und eine Deckelektrodenschicht (204) über zumindest einem Teil der organischen lichtemittierenden Schicht streifenförmig ausgebildet wird, liegt die Aufgabe zugrunde, die Effizienz von inline Vakuumbehandlungsanlagen bei der Herstellung von organischen lichtemittierenden Leuchtmitteln zu erhöhen und dabei die Schritte zur Erzeugung einer elektrischen Kontaktierung für die Kathode und Anode zu vereinfachen. Dies wird dadurch gelöst, dass das streifenförmige Ausbilden der Schichten mittels Beschichtung in einer inline -Vakuumbeschichtungsanlage mit stationären Schattenmasken an dem vorbeigeführten Substrat erfolgt, so dass zumindest ein Bereich der Grundelektrodenschicht nach dem Ausbilden der Schichten unbeschichtet (203-205) bleibt.

Description

Verfahren zur Herstellung eines organischen
lichtemittierenden Leuchtmittels Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Herstellung organische lichtemittierenden Leuchtmittel, insbesondere organischer lichtemittierenden Dioden, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Organische lichtemittierende Leuchtmittel, insbesondere organische lichtemittierenden Dioden (OLEDs), werden
gegenwärtig bereits in vielen Teilen der
Unterhaltungselektronik, beispielsweise in
Displayanwendungen, eingesetzt und werden auch als
Zukunftstechnologie der Beleuchtungsbranche angesehen. Eine OLED- Struktur enthält eine oder mehrere organische
lichtemittierende Schichten (EML) , die zwischen zwei
Elektroden angeordnet sind, beispielsweise einer Kathode und einer Anode auf einem Substrat. Da für die OLED-Struktur die Mobilität und damit die Stromdichte für Elektronen und
Löcher unterschiedlich sind, da die Beweglichkeit der Löcher in organischen Halbleitern im Vergleich zweier
Größenordnungen über der Beweglichkeit der Elektronen liegt, weist eine OLED üblicherweise zusätzlich zwei Schichten auf, eine Lochtransport- (HTL) und ElektronentransportSchicht (ETL), deren Aufgabe ist, Löcher und Elektronen in die
Emissionszone zu transportieren.
In Fig. 1 ist ein schematischer Aufbau einer aus dem Stand der Technik bekannten OLED dargestellt. Sie besteht aus einem Substrat 100, auf dem in Folge eine optionale
Glättungsschicht 101, eine Anodenschicht 102, eine
LochtransportSchicht 103 (HTL), zumindest eine
Emissionsschicht 104 (EML), eine ElektronentransportSchicht 105 (ETL) sowie eine Kathodenschicht 106 abgeschieden worden sind. In Fig. 1 besteht die Emissionsschicht 104 aus drei separaten Emissionsschichten, die jeweils einzeln in
verschiedenen Farben (z.B. rot, grün, blau) Licht emittieren und weißes Licht erzeugen können.
Die organischen lichtemittierenden Schichten emittieren Licht, wenn eine Spannung zwischen Anode und Kathode
angelegt wird. Durch die angelegte Spannung an den
Elektroden kommt es zur Ladungsträgerinjektion im
organischen Material. Diese führt zu einem
Ladungsträgertransport in die Emissionszone, wo eine
Rekombination der Ladungsträger stattfindet und folgend die Lichtemission bewirkt wird.
Um eine elektrische Kontaktierung von Kathode und Anode sowie einen Stromfluss durch die emittierenden Schichten zu ermöglichen, werden die einzelnen Schichten nicht
ganzflächig aufgebaut, sondern strukturiert abgeschieden. Eine Möglichkeit des strukturierten Abscheidens offenbart die Druckschrift US US7049757, welche eine Beschichtung durch mit dem Substrat mitgeführte Schattenmasken offenbart. Ferner wird im Stand der Technik der Druckschrift US
2005/0236975 AI ein Strukturierungsverfahren beschrieben, in dem die abgeschiedene Schicht mit einem Laser abgetragen wird. Eine andere Möglichkeit des strukturierten Abscheidens stellt die lithographische/nasschemische Strukturierung dar, insbesondere zur Strukturierung der ersten, auf dem Substrat aufgebrachten Grundelektrode. Diese bekannten Verfahren haben den Nachteil des aufwändigen Handlings der
mitfahrenden Schattenmasken und sind für die Beschichtung von flexiblen Endlossubstraten im Rolle-zu-Rolle-Verfahren ungeeignet . Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Effizienz von inline Vakuumbehandlungsanlagen bei der Herstellung von organischen lichtemittierenden Leuchtmitteln zu erhöhen und dabei die Schritte zur Erzeugung einer elektrischen
Kontaktierung für die Kathode und Anode zu vereinfachen. Die Herstellung soll dabei kostengünstig, insbesondere
kommerziell anwendbar, und mit höherem Durchsatz als bisher möglich sein.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen dieses Gegenstands sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen enthalten.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines
organischen lichtemittierenden Leuchtmittels zeichnet sich dadurch aus, dass die Schichten streifenförmig abgeschieden werden, wobei das streifenförmige Ausbilden der Schichten mittels Beschichtung in einer inline-
Vakuumbeschichtungsanlage mit stationären Schattenmasken an dem vorbeigeführten Substrat erfolgt, so dass zumindest ein Bereich der Grundelektrodenschicht nach dem Ausbilden des Schichten unbeschichtet bleibt, d.h. dass zumindest ein
Bereich der Grundelektrodenschicht nach dem Ausbilden der Schichten frei von der nachfolgenden Beschichtung ist. Zu den Schichten, die streifenförmig ausgebildet werden, gehören zumindest eine organische lichtemittierende Schicht, eine Deckelektrodenschicht und eine Leiterbahnschicht. Mit der Formulierung, dass zumindest ein Bereich der
Grundelektrodenschicht nach dem Ausbilden der Schichten unbeschichtet bleibt, ist gemeint, dass jeweils nach einer streifförmigen Beschichtung dieser Schichten zumindest ein Bereich der Grundelektrodenschicht frei von der Beschichtung bleibt. Das bedeutet, dass nach dem Abscheiden der letzten Schicht zumindest ein Bereich der Grundelektrode frei von der Beschichtung ist.
In Bezug auf die vorliegende Erfindung meint eine "inline- Prozessführung" einen körperlichen Transport des Substrates von einer Beschichtungsstation zur nächsten, um verschiedene Schichten aufzubringen, wobei das Substrat während des
Beschichtungsvorganges auch weiter transportiert wird. Das Verfahren kann in Durchlaufanlagen mit kontinuierlich transportierendem Substrat-Band, entweder ein Endlos- Substrat in Rolle-zu-Rolle-Beschichtung oder eine quasikontinuierliche Abfolge von synchron bewegten
aufeinanderfolgenden flächigen StückgutSubstraten, betrieben werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Verfahren vor dem Schritt des
Ausbildens der Grundelektrodenschicht den Schritt des
Ausbildens einer optionalen isolierenden Glättungsschicht über dem Substrat. Unter einer isolierenden Glättungsschicht ist beispielsweise ein Lack zum Glätten der
Substratoberfläche zu verstehen, um bei rauen Oberflächen Kurzschlüsse in und zwischen den Bauelementen zu vermeiden. Bevorzugt wird die Glättungsschicht über dem Substrat flächig ausgebildet.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Verfahren vor dem Schritt des
Ausbildens von zumindest einer organischen
lichtemittierenden Schicht den Schritt der Strukturierung der Grundelektrodenschicht mittels Laser. In den Bereichen der Grundelektrodenschicht, die mit Laser behandelt worden sind, wird das Material der Grundelektronenschicht bis zum Substrat, optional bis zur Glättungsschicht, abgetragen, so dass Bereiche der Grundelektrodenschicht gebildet sind, die untereinander elektrisch isoliert sind. Bevorzugt werden für jeweils ein organisches lichtemittierendes Leuchtmittel Grundelektrodenschichten in zwei Bereichen der
Grundelektrodenschicht separiert, die untereinander
elektrisch isoliert sind. Dabei wird zumindest ein Teil der untereinander elektrisch isolierten Bereiche von dem
nachfolgenden Auftragen der Schichten unbeschichtet bleiben, d.h. frei von der nachfolgenden Beschichtung . Dadurch wird ein Verfahren geschaffen, welches die
Strukturierungsverfahren, nämlich die Laserstrukturierung sowie Beschichtung durch stationäre Streifenmasken mit einander kombiniert, um kontaktierbare OLED-Bauteile auf einfache Weise zu erzeugen. Diese Kombination von Prozessen kann an kontinuierlich bewegtem Endlossubstrat bzw. einer quasikontinuierlichen Abfolge von SubstratScheiben in einer inline-Beschichtungsanlage durchgeführt werden, ohne das Substrat vor den Beschichtungsquellen oder den
Strukturierungsstationen anzuhalten und ohne Schattenmasken mit zubewegen . In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des
erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Verfahren vor dem Schritt des Ausbildens der Deckelektrodenschicht den Schritt der Strukturierung von zumindest einer organischen
lichtemittierenden Schicht mittels Laser. Dabei kann zumindest eine organische lichtemittierende Schicht nach ihrem strukturierten Abscheiden mittels der Schattenmaske nachträglich laserstrukturiert werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Verfahren nach dem Schritt des Ausbildens der Deckelektrodenschicht und der nachfolgenden Leiterbahnschicht den Schritt ihrer
Strukturierung mittels Laser. Dadurch können untereinander elektrisch isolierte Bereiche der Deckelektrodenschicht und der Leiterbahnschicht separiert werden. Erfindungsgemäß erfolgt die Beschichtung der jeweiligen Schicht durch Beschichtungsquellen, die unterhalb der
Linienführung der Substrate angeordnet sind, die also im Wesentlichen vertikal nach oben weisen. Das Substrat wird dabei horizontal an den Beschichtungsquellen vorbeigeführt, so dass die Beschichtungsrichtung vertikal verläuft. Die Begriffe „horizontal" und „vertikal" sollen dabei auch
Abweichungen von bis zu 20% von der tatsächlichen
Horizontalen beziehungsweise Vertikalen mit einschließen, also bedeuten, dass das Substrat dabei im wesentlichen horizontal an den Beschichtungsquellen vorbeigeführt wird, so dass die Beschichtungsrichtung im wesentlichen vertikal verläuft. Auf diese Weise können Beschichtungsanlagen, in denen die Beschichtungsquellen in Bezug auf ihre
Beschichtungsrichtung vertikal ausgerichtet sind und bei denen ein horizontales Substrattransport erfolgt, eingesetzt werden. Dadurch wird das Handling des Substrates während des Transports vereinfacht, da dieses nun beispielsweise über Transportrollen geführt werden kann. Alternativ können auch andere räumliche Bezüge zwischen
Substrat, Quellen und Beschichtungsrichtung zur Anwendung kommen, beispielsweise vertikal orientierte Substrate bei horizontaler Beschichtungsrichtung .
Gemäß der Erfindung ist zumindest eine stationäre
Schattenmaske zwischen jeweils einer Beschichtungsquelle und jeweils den vorbeigeführten Substraten angeordnet. Dabei weist jede stationäre Schattenmaske zumindest eine
streifenförmige Öffnung auf, durch welche eine dynamische Beschichtung der Schichten auf den vorbeigeführten bzw.
vorbeigefahrenen Substraten mit streifigen Strukturen hindurch erfolgt. Dadurch kann das aufwändige Handling der mitfahrenden Schattenmasken vermieden werden.
Mithilfe der stationären Schattenmasken werden Schichten abgeschieden, wie die organischen lichtemittierenden
Schichten, die Deckelektrodenschicht und die
Leiterbahnenschicht. Die Grundelektrodenschicht kann flächig oder streifenförmig aufgebracht werden. Im Falle des streifenförmigen Ausbildens der Grundschichtelektrode ist eine stationäre Schattenmaske zwischen der entsprechenden Beschichtungsquelle und dem vorbeigeführten Substrat
vorgesehen .
Erfindungsgemäß werden als Beschichtungsverfahren Sputtern oder thermische Verdampfung eingesetzt. Vorzugsweise erfolgt das Ausbilden der Schichten, wie der Grundelektrodenschicht, der organischen lichtemittierenden Schichten, der
Deckelektrodenschicht und der Leiterbahnenschicht, durch Bedampfen. Die Grundelektrodenschicht kann optional durch Sputtern inline oder in einer externen Anlage abgeschieden werden .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Erfindung weist mindestens eine der Elektrodenschichten eine transparente leitende Schicht oder ein Metall, vorzugsweise Silber (Ag) , auf oder besteht aus einem solchen. Silber weist aufgrund seiner elektrischen Leitfähigkeit sehr gute Eigenschaften als Elektrode auf. In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Grundschichtelektrode als eine transparente leitfähige Schicht ausgebildet. Soll die Elektrodenschicht, die die metallische Schicht aufweist oder aus einer solchen besteht, durchlässig für das von dem organischen SchichtStapel ausgesandte Licht ausgebildet sein, so muss die metallische Schicht hinreichend dünn ausgebildet sein. Vorzugsweise liegt die Dicke einer
semitransparenten metallischen Schicht bei ca. 100 nm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtmittels weist die Leiterbahnschicht zumindest eine elektrisch leitende Bahn auf, die bevorzugt ein Metall aufweist oder aus einem solchen besteht. Die elektrisch leitende Bahn stellt eine elektrische Verbindung zu der
Deckelektrodenschicht dar und kann als ein erster
Kontaktbereich dienen. Der zweite Kontaktbereich ist
entsprechend leitend mit der zweiten Elektrode, d.h. mit der Grundelektrodenschicht des Leuchtmittels - beispielsweise über zweite elektrische Zuleitungen - verbunden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Verfahren im Schritt des
streifenförmigen Ausbildens zumindest einer organischen lichtemittierenden Schicht vorteilhaft mehrere, vorzugsweise drei separate organische lichtemittierende Schichten, zur Bildung eines organischen lichtemittierenden SchichtStapels . Dabei ist jeweils eine organische Schicht geeignet, Licht in jeweils eine andere Farbe, beispielsweise rot, grün oder blau, zu erzeugen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des
erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst der organische
lichtemittierende SchichtStapel weitere organische
Schichten, vorzugsweise eine Lochtransportschicht und eine Elektrodentransportschicht . Dabei werden die Schichten auch streifenförmig ausgebildet, so dass zumindest ein Bereich der Grundschichtelektrode von der Beschichtung frei ist.
Es ist denkbar, dass der organische SchichtStapel neben der organischen lichtemittierenden Schicht weitere organische Schichten umfasst, wie beispielsweise eine lochinjizierende Schicht, eine Lochtransportschicht , eine
Elektronenblockerschicht , eine elektroneninjizierende
Schicht, eine Elektronentransportschicht und eine
Lochblockerschicht . Die lochinjizierende Schicht, die
Lochtransportschicht und Elektornenblockerschicht sind dabei bevorzugt auf der Seite des organischen SchichtStapels , der zur Anode weist, angeordnet, während die
elektroneninjizierende Schicht , die
Elektronentransportschicht und die Lochblockerschicht bevorzugt auf der zur Kathode weisenden Seite des
organischen SchichtStapels angeordnet sind. Die organische lichtemittierende Schicht ist hierbei bevorzugt zwischen der Elektronenblockerschicht und der Lochblockerschicht
angeordnet. Bei der Verwendung mehrerer lichtemittierender Schichten können zwischen diesen weitere elektrische
Funktionsschichten angeordnet sein.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von bevorzugten
Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen: Fig. 1 einen schematischen Aufbau eines organischen lichtemittierenden Leuchtmittels nach dem Stand der Technik,
Fig. 2a-2d Draufsichten der Schichtenstruktur für
einzelne Schritte des Verfahrens zum
Herstellen des organischen lichtemittierenden
Leuchtmittels, und
Fig. 3 Querschnittansicht eines mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellten organischen
lichtemittierenden Leuchtmittels .
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich um eine inline Vakuumbeschichtungsanlage, in der die Substrate oder ein großflächiges Substrat durch die Beschichtungs- bzw. Bearbeitungsstationen hindurch bewegt und auf denen/dem mehrere organische lichtemittierende Leuchtmittel
hergestellt werden. Obwohl in den Figuren 2a bis 2d vier OLED-Strukturen auf dem Substrat dargestellt sind, ist die Anordnung und Anzahl der Strukturen nicht auf dieses
Beispiel begrenzt, sondern ist auch eine andere Kombination der OLED-Strukturen denkbar.
In dem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Substrat 200 bereitgestellt. Das Substrat 200 weist Aluminium auf oder besteht aus solchem. Seine Dicke liegt im Bereich zwischen 0,2 bis 0,5 mm. Das Substrat wird in einer längserstreckten Vakuumbeschichtungsanlage mit einem
SubstrattransportSystem (nicht dargestellt) durch die
Vakuumbeschichtungsanlage in eine Transportrichtung durch verschiedene Bearbeitungsstationen hindurch bewegt. In dem nächsten Schritt wird optional über das Substrat 200 eine Glättungsschicht 201 aufgebracht. Unter einer
Glättungsschicht 201 ist beispielsweise ein Lack zum Glätten der Substratoberfläche zu verstehen, um bei rauen Oberflächen des Substrats Kurzschlüsse in und zwischen den Bauelementen zu vermeiden. Bevorzugt wird die
Glättungsschicht 201 über dem Substrat flächig ausgebildet. Im nächsten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Grundelektrodenschicht 202 über die Glättungsschicht 201 flächig ausgebildet. Die Beschichtung der
Grundelektrodenschicht 202 kann durch Sputtern inline in der Vakuumbeschichtungsanlage oder in einer externen Anlage erfolgen. Das Ausbilden der Grundelektrodenschicht 202 ist auch durch thermisches Verdampfen möglich. Die
Grundelektrodenschicht 202 weist Silber (Ag) auf oder besteht aus solchem. Nach dem beendeten Beschichtungsvorgang der Grundelektrodenschicht 202 kann die
Grundelektrodenschicht 202, auch Basiselektrodenschicht genannt, optional mit Laser strukturiert werden. In Fig. 2a sind vier gleiche Strukturen (schwarz markiert), jeweils zwei in einem oberen und zwei in einem unteren Teil des Substrats dargestellt, die mit Laser strukturiert wurden, wobei die Mittellinie parallel zur Transportrichtung des Substrates verläuft. Die Strukturen sind entlang der
Mittellinie und quer zu der Transportrichtung des Substrats symmetrisch zueinander angeordnet. Die schwarz markierten Bereiche, wie in Fig. 3 zu sehen ist, stellen die Bereiche der Grundelektrodenschicht 202 dar, die mittels Laser bis zur Glättungsschicht 201 oder optional bis zum Substrat 200 abgetragen wurden. Dadurch sind untereinander elektrisch isolierte Bereiche der Grundelektrodenschicht 202 für die jeweilige organische lichtemittierende Struktur (OLE- Struktur) separiert worden. Einen ersten elektrisch
isolierten Bereich 202.1 stellt jeweils der Innenbereich von jeder der vier Strukturen dar. Den zweiten elektrischen, vom ersten Bereich isolierten Bereich 202.2 stellt jeweils der Bereich dar, der jeweils um eine der vier Strukturen in Form eines Rechtecks, nachstehend auch Außenbereich genannt, angeordnet ist. Die Größe des jeweiligen Rechtecks entspricht einem Quadranten der Substratfläche.
In Fig. 2b wird im nächsten Schritt zumindest eine
organische lichtemittierende Schicht (Emissionsschicht) 203 über die Grundelektrodenschicht 202 streifenförmig
abgeschieden. Das Abscheiden der OLE-Schicht 203 erfolgt inline durch das thermische Verdampfen. Die Schichtdicke beträgt ca. 200 nm. Es können auch weitere OLE-Schichten 203.2, 203.3, 203.3 streifenförmig aufgetragen werden. Das streifenförmige Abscheiden in Fig. 2b erfolgt jeweils im oberen als auch im unterem Teil des Substrates in Bezug auf die Mittellinie des Substrates, die parallel zur
Transportrichtung des Substrats verläuft. Dabei ist es wichtig, dass zumindest ein Bereich der
Grundelektrodenschicht 202 für jeweils eine der vier
Strukturen frei von der Beschichtung bleibt, wobei der
Bereich für die jeweilige Struktur zumindest einen Bereich des Innenbereichs 202.1 und Außenbereichs 202.2 der Struktur aufweist. Diese beiden Bereiche 202.1 und 202.2 sind von einander elektrisch isoliert. Da das Abscheiden der
Emissionsschicht 203 ebenfalls über einen der Bereiche der
Grundelektrodenschicht 202 (schwarz markiert) erfolgt, indem das Material der Grundelektrodenschicht 202 bis zum Substrat 200, optional bis zur Glättungsschicht 201, mittels
Laserstrukturierung abgetragen wurde, wird damit ein Teil der Emissionsschicht 203 direkt auf dem Substrat 200, bzw. auf der Glättungsschicht 201 abgeschieden. Optional können die OLE-Schichten 203 auch mittels Laser strukturiert werden (nicht dargestellt) .
Im nächsten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens, der in Fig. 2c dargestellt ist, wird eine Deckelektrodenschicht 204 über zumindest einen Bereich der OLE-Schicht 203
streifenförmig beschichtet, so dass zumindest ein Bereich der OLE-Schicht 203 von der Beschichtung frei bleibt und auch keine Überdeckung des OLE-Schicht-freien Bereiches der Grundelektrodenschicht 202 erfolgt. Die
Deckelektrodenschicht 204 weist Silber auf oder besteht aus solchem. Die Beschichtung erfolgt durch das thermische
Verdampfen in der inline Vakuumbeschichtungsanlage durch eine Öffnung der stationären Schattenmaske. Das
streifenförmige Abscheiden in Fig. 2c erfolgt jeweils im oberen als auch im unterem Teil des Substrates in Bezug auf die Mittellinie des Substrates, die zur Transportrichtung parallel verläuft. Optional kann die Deckelektrodenschicht 202 zur Separierung untereinander elektrisch isolierter Deckelektrodenbereiche mittels Laser strukturiert werden (nicht dargestellt) .
Der nächste in Fig. 2d dargestellte Schritt des
erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das streifenförmige Aufbringen von Leiterbahnen 205, wobei zumindest der von
OLE-Schichten freie Bereich der Grundelektrodenschicht 202 frei von der Leiterbahn-Beschichtung bleibt. Bevorzugt wird die Leiterbahn-Beschichtung 205 auf der OLE-Schicht 203 so ausgebildet, dass die OLE-Schicht 203 beidseitig quer zur Transportrichtung des Substrates 200 unter der
Deckelektrodenschicht 204 und Leiterbahn-Beschichtung 205 übersteht, um Kurzschluss zwischen Grundelektrodenschicht 202 und Deckelektrodenschicht 204 zu vermeiden. Die
Leiterbahnschicht 205 stellt zumindest eine elektrisch leitende Bahn dar, die bevorzugt Metall aufweist oder aus solchem besteht. Sie weist in der Regel eine gute
elektrische Leitfähigkeit auf, so dass sie besonders gut geeignet ist, Ladungsträger in den organischen Schicht Stapel einzuprägen. Weiterhin ist die metallische Bahn in Fig. 2d bevorzugt so ausgebildet, dass sie von der Fläche der sie umfassenden Elektrode nur einen kleinen Teil der
Deckelektrodenschicht ausfüllt. Sie stellt eine elektrische Verbindung zu der Deckelektrodenschicht dar und kann als Kontaktbereich dienen. Der zweite Kontaktbereich ist
entsprechend leitend mit der zweiten Elektrode, d.h. mit der Grundelektrodenschicht des Leuchtmittels - beispielsweise über zweite elektrische Zuleitungen - verbunden.
Optional kann die Leiterbahnschicht mittels Laser
strukturiert werden (nicht dargestellt) . Mit dem Verfahren ist es möglich, dass in einer inline
Vakuumbeschichtungsanlage gleich mehrere OLE-Leuchtmittel hergestellt werden.
Ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes OLE- Leuchtmittel weist nach Fig. 3 ein Substrat 200 auf, auf dem ein SchichtSystem aufgebaut ist. Das SchichtSystem weist in Abfolge eine Glättungsschicht 201, eine
Grundelektrodenschicht 202, die mittels Laser strukturiert wurde, eine OLE-Schicht 203, eine Deckelektrodenschicht 204 und eine Leiterbahnschicht 205 aus. Die strukturierte
Grundelektrodenschicht 202 umfasst in Folge der
Laserstrukturierung zwei Bereiche 202.1, 202.2, die
voneinander elektrisch isoliert sind. In Folge der
Laserstrukturierung wurde das Material der
Grundschichtelektroden 202 bis zur Glättungsschicht 201 abgetragen, wodurch einen Graben in der
Grundschichtelektrode 202 entstanden ist, der die beiden Bereiche 202.1, 202.2 von einander trennt. Die OLE-Schicht besteht aus drei separaten OLE-Schichten 203.1, 203.2, 203.3, wobei jede Schicht in einer anderen Farbe das Licht emittiert. Die Schichten 203.1, 203.2, 203.3, 204, 205, 206 wurden so abgeschieden, dass zumindest einen Bereich der Grundelektrodenschicht frei von der Beschichtung ist. Dieser Bereich der Grundelektrodenschicht umfasst einen Teil von den beiden untereinander elektrisch isolierten Bereichen 202.1, 202.2. der Grundelektrodenschicht. Da das Abscheiden der OLE-Schichten ebenfalls über einen der Bereiche der Grundschichtelektrode, der mit Laser strukturiert wurde, erfolgt, wird ein Teil der Emissionsschicht in dem Bereich des infolge der Laserstrukturierung entstandenen Graben direkt auf der Glättungsschicht abgeschieden. Die streifenförmige Deckelektrodenschicht 204 ist so
abgeschieden, dass zumindest der OLE-Schicht-frei Bereich der Grundelektrodenschicht und zumindest ein Bereich der OLE-Schicht frei von ihrer Beschichtung ist. Die
Leiterbahnschicht 205 wird ebenfalls streifenförmig
ausgebildet. Dabei ist sie bevorzugt so ausgebildet, dass sie von der Fläche der Deckenelektrode 204 nur einen kleinen Teil ausfüllt .
Verfahren zur Herstellung eines organischen lichtemittierenden Leuchtmittels
Bezugszeichenliste Substrat
Glättungsschicht
Anodenschicht
L o cht r an sport s ch i cht
Emi s s i on s s ch i cht
Elektrodentransportschicht
Kathodenschicht
Substrat
Glättungsschicht
Grundelektrodenschicht
02.2 untereinander elektrisch isolierte
Bereiche der Grundelektrodenschicht organische 1 i cht emi t t i erende Schicht organische Schichten, die Licht in03.3 verschiedene Farben emittieren
Deckelektrodenschicht
04.2 untereinander elektrisch isolierte
Bereiche der Deckelektrodenschicht Leiterbahnschicht

Claims

Verfahren zur Herstellung eines organischen lichtemittierenden Leuchtmittels Patentansprüche
.Verfahren zur Herstellung eines organischen
1 i cht emi t t i erenden Leuchtmittels, umfassend die Schritte von
Bereitstellen eines Substrates (200)
Ausbilden einer Grundelektrodenschicht (202) über dem Substrat (200)
streifenförmigen Ausbilden zumindest einer organischen 1 i cht emi t t i erenden Schicht (203) über zumindest einem Teil der
Grundelektrodenschicht (202)
streifenförmigen Ausbilden einer
Deckelektrodenschicht (204) über zumindest einem Teil der organischen 1 i cht emi t t i erenden Schicht ( 203 ) ; und
streifenförmigen Ausbilden einer
Leiterbahnschicht (205) dadurch gekennzeichnet, dass das streifenförmige Ausbilden der Schichten (203, 204, 205) mittels Beschichtung in einer inline- Vakuumbeschichtungsanlage mit stationären
Schattenmasken an dem vorbeigeführten Substrat erfolgt, so dass zumindest ein Bereich der
Grundelektrodenschicht nach dem Ausbilden der Schichten (203, 204, 205) unbeschichtet bleibt.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass es vor dem Schritt des Ausbildens der Grundelektrodenschicht (202) den Schritt des Ausbildens einer Glättungsschicht (201) über dem Substrat (200) umfasst.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass es vor dem Schritt des
Ausbildens von zumindest einer organischen
1 i cht emi t t i erenden Schicht (203) den Schritt der Strukturierung der Grundelektrodenschicht (202) mittels Laser umfasst.
4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, dass der Schritt der
Strukturierung der Grundelektrodenschicht ( 202 ) mittels Laser untereinander elektrisch isol iert e Bereiche separiert (202.1 , 202.2) .
5. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 4, dadurch
gekennzeichnet, dass es vor dem Schritt des
Ausbildens der Deckelektrodenschicht (204) den Schritt der Strukturierung zumindest einer
organischen 1 i cht emi t t i erenden Schicht (203) mittels Laser umfasst.
6. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 5, dadurch
gekennzeichnet, dass es nach dem Schritt des
Ausbildens der Deckelektrodenschicht (204) und der nachfolgenden Leiterbahnschicht den Schritt ihrer Strukturierung mittels Laser umfasst.
7. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, dass der Schritt der
Strukturierung der Deckelektrodenschicht (204) mittels Laser untereinander elektrisch isolierte Bereiche der Deckelektrodenschicht separiert
(204.1 , 204.2) .
8. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (203) in einer horizontalen Linienführung an
Be s ch i chtungs que 11 en vorbeigeführt wird, so dass die Beschichtungsr ichtung vertikal verläuft.
9. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die stationären
Schattenmasken zwischen Beschichtungsquellen und dem vorbeigeführten Substrat angeordnet sind.
10. Verfahren gemäß einem der vorherigen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das
Ausbilden der Schichten (202, 203, 204, 205) durch Bedampfen oder Sputtern erfolgt.
11. Verfahren gemäß einem der vorherigen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Elektrodenschichten (202,204) eine transparente leitende Schicht oder Metall,
vorzugsweise Silber, aufweist oder aus solchem besteht .
12. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnschicht (205) zumindest eine elektrisch leitende Bahn aufweist, die vorzugsweise ein Metall aufweist oder aus einem solchen besteht.
13. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es im Schritt des streifenförmigen Ausbildens zumindest einer organischen 1 i cht emi t t i erenden Schicht (203) vorteilhaft mehrere, vorzugsweise drei organische Schichten (203.1, 203.2, 203.3), zur Bildung einer organischen 1 i cht emi 11 i erenden Schicht Stapel umfasst, wobei jeweils eine organische Schicht
(203.1, 203.2, 203.3) geeignet ist, Licht in jeweils unterschiedlicher Farbe zu erzeugen.
14. Verfahren gemäß einem der vorherigen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der organische 1 i cht emi 11 i erende Schicht Stapel weitere organische Schichten, vorzugsweise eine
L o cht r an sport s ch i cht (HTL) und eine
Elektrodentransportschicht (ETL), umfasst.
15. Verfahren gemäß einem der vorherigen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das
Ausbilden der Grundschichtelektrodenschicht (202) flächig oder streifenförmig erfolgt.
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