WO2016142430A1 - Verfahren zur herstellung von elektrisch leitenden strukturen und organische leuchtdiode - Google Patents

Verfahren zur herstellung von elektrisch leitenden strukturen und organische leuchtdiode Download PDF

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WO2016142430A1
WO2016142430A1 PCT/EP2016/055042 EP2016055042W WO2016142430A1 WO 2016142430 A1 WO2016142430 A1 WO 2016142430A1 EP 2016055042 W EP2016055042 W EP 2016055042W WO 2016142430 A1 WO2016142430 A1 WO 2016142430A1
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WO
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layer
auxiliary layer
auxiliary
functional layer
electrically conductive
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PCT/EP2016/055042
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Michael Popp
Philipp SCHWAMB
Richard Baisl
Original Assignee
Osram Oled Gmbh
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/02—Electroplating of selected surface areas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D7/00—Electroplating characterised by the article coated
    • 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
    • H10K50/80—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
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/621—Providing a shape to conductive layers, e.g. patterning or selective deposition

Definitions

  • the method comprises the step of providing a carrier substrate.
  • the carrier substrate has a substrate top side.
  • the carrier substrate in the finished, electrically conductive structure is preferably the mechanically supporting and stabilizing component.
  • the carrier substrate is self-supporting.
  • an auxiliary layer is applied to the upper side of the substrate.
  • the auxiliary layer is preferably applied continuously and in a planar manner. That is, it is possible that the auxiliary layer is generated unstructured, homogeneous and not divided into subregions.
  • the auxiliary layer has a first electrical immediately after application
  • the first electrical conductivity is present continuously in the auxiliary layer, in the
  • the method comprises the step of modifying the first area by area
  • the auxiliary layer After this process step, the auxiliary layer then has first regions, in which preferably the first electrical conductivity is present unchanged or essentially unchanged. Likewise, second regions are formed in the auxiliary layer, which have a second electrical conductivity. The first
  • electrical conductivity differs from the second electrical conductivity, for example to
  • the conductivity changes at least so much that a selective, structured deposition of material on the auxiliary layer by plating is possible.
  • electrical conductivity is here and in the
  • the first are N-phenyl-N-phenyl-N-phenyl-N-phenyl-N-phenyl-N-phenyl-N-phenyl-N-phenyl-N-phenyl-N-phenyl-N-phenyl-N-phenyl-N-phenyl-N-phenyl-N-phenyl-N-phenyl-N-phenyl-N-phenyl-N-phenyl
  • auxiliary layer Top view seen on the auxiliary layer.
  • the entire auxiliary layer as seen in plan view, is divided into the first and the second regions. It is possible that the first areas enclose the second areas or vice versa. Also, the first and the second can
  • a thickness of the auxiliary layer remains unchanged when changing the electrical conductivity. This may mean that when changing the electrical conductivity no or no significant removal of material from the auxiliary layer takes place. Also, in this step, the auxiliary layer preferably remains as a continuous and geometrically unstructured layer
  • a functional layer is deposited either only on the first regions or only on the second regions. This does not necessarily exclude that the functional layer protrudes slightly, for example, from the first areas to the second areas. However, a form of the functional layer, seen in plan view, is predetermined by the electrical structuring of the auxiliary layer into the first and second regions.
  • the finished manufactured electrically conductive structures comprise both the carrier substrate and the auxiliary layer and also the
  • auxiliary layer is not removed in the entire manufacturing process.
  • the method for producing electrically conductive structures is set up and comprises the following steps, in particular in the order given: A) providing a carrier substrate with a substrate top,
  • electrodes are about organic
  • Light-emitting diodes structured by photolithography and with the aid of a photomask. Photoresists are usually used, which are then removed later. Alternatively, electrodes may be generated via stamping techniques.
  • stamping techniques and photoresists when structuring an electrode can be omitted.
  • the auxiliary layer as a selective Abscheidegroundlage for
  • the auxiliary layer can be applied as a uniform layer and subsequently structured in terms of their electrical conductivity to the areas
  • the method produces an organic light-emitting diode.
  • the electrically conductive structures which are produced by the method are in particular a part of at least one electrode of the organic light-emitting diode, for example an anode.
  • the functional layer is um
  • the functional layer is then formed of at least one metal or a metal alloy.
  • the functional layer consists only of metals or
  • the functional layer is formed of a single material that extends homogeneously over the entire functional layer.
  • the functional layer preferably has a plurality of partial layers, especially metallic partial layers.
  • the functional layer is preferably applied over the entire auxiliary layer with a same material composition, so that
  • the same stack of partial layers of the functional layer is present over each point of the auxiliary layer.
  • the functional layer and the auxiliary layer are formed in particular from different materials.
  • the deposition of the functional layer in step D) takes place via the application of an electric field to the auxiliary layer and / or via an energization of the auxiliary layer.
  • the functional layer can be electrodeposited.
  • the auxiliary layer is translucent in the visible spectral range.
  • the auxiliary layer is preferably a transparent layer in which no or no significant light scattering takes place.
  • the visible spectral range is in particular the range between 420 nm and 760 nm inclusive
  • Translucent may mean that the
  • Absorption of the auxiliary layer in this spectral range does not exceed 40% or 20% or 10%.
  • Spectral range is then preferably at least 50% or 70% or 80%.
  • the functional layer is against
  • the method comprises a further method step E). Particularly preferably, step E) takes place after step D).
  • Process step E) is carried out on one of the auxiliary layer
  • the cover layer is preferably an electrically insulating layer
  • an inorganic layer such as an oxide or a nitride.
  • the cover layer is produced in a structured manner.
  • regions in which the covering layer is produced are determined and controlled by an energization and / or by the application of a voltage to the auxiliary layer.
  • the cover layer can be generated selectively and locally only on the functional layer.
  • the covering layer is applied over the whole area on the functional layer and the auxiliary layer. In this case, it is possible for a material of the covering layer to be subsequently removed in part again after the application of the covering layer, so that the covering layer is structured.
  • the method comprises a further step F).
  • step F the entire auxiliary layer is preferably changed in terms of its electrical conductivity.
  • step F) follows step E). Alternatively, it is possible that step E) is preceded by step F).
  • the auxiliary layer is switched to be electrically conductive in step F).
  • the auxiliary step after step F) is formed by a single, contiguous second region and this second region is electrically conductive.
  • Electrically conductive can mean that one
  • Conductivity of the second range then at least 1 yS / m or 1 mS / m or 1 S / m or 10 ⁇ s / m.
  • changing the electrical conductivity of the auxiliary layer in step C) and preferably also in step F) is permanent. Permanent means that the set in steps C) and / or F)
  • electrical conductivity is not or not in the intended use of the electrically conductive structure
  • the auxiliary layer is applied to a light-transmitting current-conducting layer, in particular applied directly.
  • Layer of an electrically conductive oxide such as indium tin oxide or zinc oxide.
  • Auxiliary layer follows the Stromleit für preferably immediately after.
  • the functional layer is applied directly and in direct contact on the auxiliary layer.
  • a thickness of the current-carrying layer is preferably at least 10 nm or 25 nm or 50 nm or 100 nm and / or at most 1 ⁇ m or 500 nm or 250 nm or 150 nm.
  • the auxiliary layer is deposited directly on the carrier top side. Furthermore, then the functional layer is located directly on the auxiliary layer.
  • the carrier substrate is translucent and / or electrically insulating.
  • the carrier substrate is a glass plate, a glass film, a plastic plate or a plastic film.
  • ceramic materials can be used for the carrier substrate.
  • the radiation is preferably ultraviolet
  • Radiation for example, with a wavelength of maximum intensity in the range between 270 nm and 400 nm.
  • Heating or by doping for example via
  • Infrared radiation possible.
  • Several structuring types, ie thermal, radiative or implantative, can be combined with each other.
  • the shadow mask shadows preferably only the first areas or only the second
  • the shadow mask can be a one-piece mask and that large areas of the mask can be narrow webs are interconnected, these webs lead to no or no significant shading.
  • Shadow mask in step C) the auxiliary layer is not. That is, the shadow mask is spaced apart from the auxiliary layer. In this case, in particular the
  • the shadow mask can rest on the carrier substrate, on the carrier substrate
  • the carrier substrate be attached or spaced from the carrier substrate. According to at least one embodiment, the
  • Functional layer produced as one or more busbars, also referred to as bus bars. These areas of the functional layer are then, seen in plan view, shaped similar to conductor tracks and can, in plan view of the
  • Seen carrier top form a hexagonal or rectangular, regular pattern.
  • a thickness of the finished functional layer in particular a thickness of the busbar or the contact surface, is at least 0.1 ⁇ m or 0.3 ⁇ m or 0.5 ⁇ m. Alternatively or additionally, the thickness of the functional layer is at most 25 ⁇ m or 10 ⁇ m or 2 y or 1 ⁇ m.
  • Auxiliary layer immediately after step B) electrically insulating is then preferred
  • the auxiliary layer has a thickness of at least 10 nm or 30 nm or 60 nm or 90 nm. Alternatively or additionally, the thickness of the
  • the auxiliary layer is made of a metal oxide, a mixture of a plurality of metal oxides or a metal oxide ceramic.
  • the auxiliary layer of the material 12 is CaO ⁇ 7 Al 2 O 3
  • organic light emitting diode comprises an electrically conductive Structure as with a method in conjunction with one or more of the above embodiments
  • Light-emitting diode short OLED is the electrically conductive
  • Carrier substrate is located, a part of an anode or a cathode of the light-emitting diode, preferably a part of the anode.
  • the anode is in particular formed by the auxiliary layer together with the current-conducting layer and the functional layer.
  • Light emitting diode is located on the auxiliary layer and / or on the functional layer, an organic layer sequence.
  • the organic layer sequence is for the production of light, such as colored light such as blue light, green light or red light or for the generation of
  • mixed-colored light in particular of white light
  • the organic substrate is located on a side facing away from the carrier substrate
  • the further electrode is preferably a cathode, which may be reflective and opaque.
  • the further electrode may also be translucent, in particular in order to obtain a double-sided emitting organic light-emitting diode.
  • FIGS. 1 to 7 are schematic sectional views of FIG.
  • Figure 8 is a schematic sectional view of a
  • Figure 9 is a schematic plan view of a
  • FIGS. 1 to 7 schematically show method steps for producing an organic light-emitting diode 1.
  • FIG. 8 schematically shows the finished organic light-emitting diode 1.
  • the carrier substrate 2 is a glass plate, a
  • the carrier substrate 2 may be designed mechanically rigid or mechanically flexible, but is preferably mechanically self-supporting. In the finished organic light-emitting diode 1, the carrier substrate 2 is preferably the mechanically-bearing component.
  • a current-carrying layer 5 is applied to the carrier top side 20.
  • the current-carrying layer 5 is a light-transmitting layer, in particular of indium tin oxide, ITO for short.
  • a thickness of the current-carrying layer 5 is, for example, approximately 140 nm.
  • auxiliary layer 3 applied.
  • the auxiliary layer 3 is applied flat and unstructured.
  • the auxiliary layer 3 extends in a constant thickness and with constant composition, within the manufacturing tolerances, over the entire Stromleit Mrs 5 and over the entire
  • the Stromleit Mrs 5 and / or the auxiliary layer 3 are not present in an edge region of the carrier substrate 2. Such an edge region results, for example, from the production.
  • Such an edge region is preferably in the finished one
  • the current-conducting layer 5 it is also possible for the current-conducting layer 5 to be dispensed with.
  • the auxiliary layer 3 is located directly on the carrier top 20. This is especially advantageous when a cross-electrical conductivity of the finished
  • the processed auxiliary layer 3 is sufficiently high for a lateral current expansion.
  • the auxiliary layer 3 is a layer of 12 CaO.fwdarw.Al.sub.2O.sub.3, for example with a thickness of approximately 200 nm.
  • the auxiliary layer 3 is first of all electrically insulating. Thus, a single, electrically insulating region 31 is formed by the auxiliary layer 3 according to FIG.
  • a shadow mask 6 is arranged above the auxiliary layer 3. Subsequently, irradiation takes place by means of ultraviolet radiation R. The radiation R does not pass through the shadow mask 6.
  • the auxiliary layer 3 is electrically conductive by the radiation R. In the shadowed first region 31, the auxiliary layer 3 remains electrically insulating.
  • the auxiliary layer 3 is structured into regions 31, 32 of different electrical properties.
  • a thickness D of the auxiliary layer 3 remains constant and a side of the auxiliary layer 3 facing away from the carrier substrate 2 also remains flat, unstructured and connected.
  • a functional layer 4 is deposited locally over the second regions 32.
  • a thickness of the functional layer 4 over the second regions 32 is approximately equal, for example
  • the functional layer 4 is made of copper or of aluminum.
  • an electrical voltage is preferably applied to the current-carrying layer 5. If only the auxiliary layer 3 is present, then a voltage can be applied to the auxiliary layer 3 at several points. Furthermore, in this case, it is also conceivable that the auxiliary layer 3 has a relatively large thickness and the auxiliary layer 3 is not changed in its entire thickness in terms of electrical conductivity by the irradiation in the step of Figure 4. In particular, then instead of a
  • Irradiation with ultraviolet light an ion implantation in which an ion implantation depth can be set in a defined manner.
  • Functional layer 4 include several sub-layers, for example
  • the functional layer 4 then preferably comprises Ag, Al, Cr and / or Cu. In particular, there is a layer sequence of Cr-Al-Cr. Individual areas of the functional layer 4 can
  • conductor track-like busbars 44 are preferably present in plan view, which preferably have only a small width in the direction parallel to the carrier top side 20, for example of at most 1 mm or 0.5 mm or 0.2 mm. Seen in plan view of the carrier top 20 can be given by the busbars 44, also referred to as bus bars, a hexagonal pattern.
  • the functional layer it is possible for the functional layer to have one or more electrical contact surfaces 42. Compared to the busbars 44, the optional electrical contact surfaces 42 have larger dimensions, in Direction parallel to the carrier top 20, or too
  • busbars 44 is a busbar
  • electrical contact surface 42 it is possible to electrically contact the finished organic light emitting diode 1, for example by means of soldering.
  • Carrier top 20 irradiated with ultraviolet radiation R without a shadow mask is present.
  • Function layer 4 provided areas is also irradiated. As a result, the entire auxiliary layer 3 can become electrically conductive. Thus, it is possible to form the auxiliary layer 3 together with the optional current conducting layer 5 and the
  • Function layer 4 to be used as an electrode in the light-emitting diode 1. Unlike shown, this irradiation can also take place through the carrier substrate 2.
  • a covering layer 7 is applied.
  • the cover layer 7 is
  • cover layer 7 for example, formed of silicon dioxide and is electrically insulating. A thickness of the cover layer 7 is then for
  • the covering layer 7 is made of an organic material, for example a lacquer. According to FIG. 7, the covering layer 7 completely covers the busbars 44 and the electrical contact surface 42 is free or partially free of the covering layer 7. Differently than illustrated, it is possible for the covering layer 7 applied over the entire surface and subsequently structured. Likewise, the cover layer targeted only at certain
  • the functional layer 4 can be completely and completely covered by a material of the covering layer 7.
  • the finished organic light-emitting diode 1 is shown in FIG. It is above the auxiliary layer 3 and the
  • an organic layer sequence 8 for generating light attached.
  • the organic layer sequence 8 does not extend continuously over the auxiliary layer 3, but is demolished at the edges of the cover layer 7 in each case. Deviating from the representation, it may be in the organic
  • Layer sequence 8 also act around a continuous layer.
  • the organic layer sequence 8 is a cathode K, for example of a reflective metal such as aluminum or silver.
  • An anode A of the light-emitting diode 1 is formed by the functional layer 4, the auxiliary layer 3 and the current-carrying layer 5.
  • an encapsulation 9 It is possible that the encapsulation 9, the electrical
  • auxiliary layer is used which is initially electrically insulating or electrically conductive and in which the electrical conductivity is preferably permanently switchable.
  • the auxiliary layer is therefore in terms of their electrical properties
  • FIG. 9 is a schematic plan view of one
  • the busbars 44 of the functional layer 4 are formed as a thin, hexagonal honeycomb structure.
  • the electrical contact surfaces 42 are located on two opposite edges of the substrate 1 and are designed over a large area.
  • the cathode K is guided to the edges of the substrate 2 and, in the direction of the
  • organic layer sequence 8 executed comb-like.
  • busbars 44 and the electrical contact surfaces 42 may be present in all other embodiments.
  • OLED organic light emitting diode

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Abstract

In mindestens einer Ausführungsform ist das Verfahren zur Herstellung von elektrisch leitenden Strukturen eingerichtet und umfasst die Schritte: A) Bereitstellen eines Trägersubstrats (2), B) Aufbringen einer durchgehenden Hilfsschicht (3) mit einer ersten elektrischen Leitfähigkeit auf eine Substratoberseite (20), C) Bereichsweises Verändern der ersten elektrischen Leitfähigkeit der Hilfsschicht (3), sodass die Hilfsschicht (3) erste Bereiche (31) mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und zweite Bereich (32) mit einer zweiten elektrischen Leitfähigkeit aufweist, in Draufsicht gesehen, wobei die Hilfsschicht (3) in ihrer Dicke (D) unverändert bleibt, und D) Abscheiden einer Funktionsschicht (4) entweder nur auf den ersten Bereichen (31) oder nur auf den zweiten Bereichen (32), wobei die fertig hergestellten elektrisch leitenden Strukturen sowohl das Trägersubstrat (2), die Hilfsschicht (3) und die Funktionsschicht (4) umfassen.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Herstellung von elektrisch leitenden Strukturen und organische Leuchtdiode
Es wird ein Verfahren zur Herstellung von elektrisch
leitenden Strukturen angegeben. Darüber hinaus wird eine organische Leuchtdiode mit einer solchen Struktur angegeben. Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, effizient eine
elektrisch leitende Struktur herzustellen.
Diese Aufgabe wird unter anderem durch ein Verfahren und durch eine organische Leuchtdiode mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte
Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt des Bereitstellens eines Trägersubstrats. Das Trägersubstrat weist eine Substratoberseite auf. Bei dem
Trägersubstrat handelt es sich in der fertig hergestellten, elektrisch leitenden Struktur bevorzugt um die mechanisch tragende und stabilisierende Komponente. Insbesondere ist das Trägersubstrat selbsttragend.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird auf der Substratoberseite eine Hilfsschicht aufgebracht. Die Hilfsschicht wird dabei bevorzugt durchgehend und flächig aufgebracht. Das heißt, es ist möglich, dass die Hilfsschicht unstrukturiert, homogen und nicht in Teilbereiche unterteilt erzeugt wird. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Hilfsschicht unmittelbar nach dem Aufbringen eine erste elektrische
Leitfähigkeit auf. Insbesondere liegt in der Hilfsschicht durchgehend die erste elektrische Leitfähigkeit vor, im
Rahmen von Herstellungstoleranzen. Das heißt, nach dem
Aufbringen ist die Hilfsschicht hinsichtlich ihrer
elektrischen Eigenschaften unstrukturiert, insbesondere über die gesamte Substratoberseite hinweg. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt des bereichsweisen Veränderns der ersten
elektrischen Leitfähigkeit der Hilfsschicht. Nach diesem Verfahrensschritt weist die Hilfsschicht dann erste Bereiche auf, in denen bevorzugt die erste elektrische Leitfähigkeit unverändert oder im Wesentlichen unverändert vorliegt. Ebenso sind in der Hilfsschicht zweite Bereiche geformt, die eine zweite elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Die erste
elektrische Leitfähigkeit unterscheidet sich dabei von der zweiten elektrischen Leitfähigkeit, beispielsweise um
mindestens einen Faktor 10 oder 103 oder 105 oder 10'.
Insbesondere ändert sich die Leitfähigkeit mindestens so stark, dass ein selektives, strukturiertes Abscheiden von Material auf der Hilfsschicht durch ein Galvanisieren möglich ist. Unter elektrischer Leitfähigkeit wird hier und im
Folgenden insbesondere die Leitfähigkeit in Richtung
senkrecht zu Haupterstreckungsrichtungen der Hilfsschicht verstanden .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegen die ersten
Bereiche und die zweiten Bereiche nebeneinander, in
Draufsicht auf die Hilfsschicht gesehen. Insbesondere ist die gesamte Hilfsschicht, in Draufsicht gesehen, in die ersten und die zweiten Bereiche unterteilt. Es ist möglich, dass die ersten Bereiche die zweiten Bereiche umschließen oder umgekehrt. Auch können sich die ersten und die zweiten
Bereiche gegenseitig durchdringen, in Draufsicht gesehen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform bleibt eine Dicke der Hilfsschicht beim Verändern der elektrischen Leitfähigkeit unverändert. Dies kann bedeuten, dass beim Verändern der elektrischen Leitfähigkeit kein oder kein signifikanter Materialabtrag aus der Hilfsschicht heraus erfolgt. Auch bleibt bei diesem Schritt die Hilfsschicht bevorzugt als durchgehende und geometrisch unstrukturierte Schicht
erhalten .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird entweder nur auf den ersten Bereichen oder nur auf den zweiten Bereichen eine Funktionsschicht abgeschieden. Dies schließt nicht unbedingt aus, dass die Funktionsschicht geringfügig beispielsweise von den ersten Bereichen auf die zweiten Bereiche ragt. Eine Form der Funktionsschicht, in Draufsicht gesehen, ist jedoch durch die elektrische Strukturierung der Hilfsschicht in die ersten und zweiten Bereiche vorgegeben.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfassen die fertig hergestellten elektrisch leitenden Strukturen sowohl das Trägersubstrat wie auch die Hilfsschicht und außerdem die
Funktionsschicht. Insbesondere wird die Hilfsschicht in dem gesamten Herstellungsverfahren nicht entfernt.
In mindestens einer Ausführungsform ist das Verfahren zur Herstellung von elektrisch leitenden Strukturen eingerichtet und umfasst die folgenden Schritte, insbesondere in der angegebenen Reihenfolge: A) Bereitstellen eines Trägersubstrats mit einer Substratoberseite,
B) Aufbringen einer durchgehenden Hilfsschicht mit einer ersten elektrischen Leitfähigkeit auf die Substratoberseite, C) bereichsweises Verändern der ersten elektrischen
Leitfähigkeit der Hilfsschicht, sodass die Hilfsschicht erste Bereiche mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und zweite Bereiche mit einer zweiten elektrischen Leitfähigkeit
aufweist, in Draufsicht gesehen, wobei die Hilfsschicht in ihrer Dicke unverändert bleibt, und
D) Abscheiden einer Funktionsschicht entweder nur auf den ersten Bereichen oder nur auf den zweiten Bereichen, wobei die fertig hergestellten elektrisch leitenden Strukturen sowohl das Trägersubstrat, die Hilfsschicht als auch die Funktionsschicht umfassen.
Üblicherweise werden Elektroden etwa für organische
Leuchtdioden fotolithografisch und mit Hilfe einer Fotomaske strukturiert. Dabei werden in der Regel Fotolacke eingesetzt, die dann nachträglich entfernt werden. Alternativ können Elektroden über Stempeltechniken erzeugt werden.
Bei dem hier beschriebenen Verfahren kann auf solche
Stempeltechniken und auf Fotolacke beim Strukturieren einer Elektrode verzichtet werden. Insbesondere ist es möglich, die Hilfsschicht als selektive Abscheidegrundlage für die
elektrische Funktionsschicht zu verwenden, sodass die
Funktionsschicht beispielsweise nur auf elektrisch
leitfähigen Bereichen der Hilfsschicht erzeugt wird. Dabei kann die Hilfsschicht als gleichförmige Schicht aufgetragen werden und nachträglich hinsichtlich nur ihrer elektrischen Leitfähigkeit strukturiert werden, um die Bereiche zu
definieren, in denen die Funktionsschicht anzubringen ist. Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird mit dem Verfahren eine organische Leuchtdiode hergestellt. Die elektrisch leitenden Strukturen, die mit dem Verfahren erzeugt werden, sind dabei insbesondere ein Teil zumindest einer Elektrode der organischen Leuchtdiode, beispielsweise einer Anode. Zum Beispiel handelt es sich bei der Funktionsschicht um
Stromverteilungsstrukturen . Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die
Funktionsschicht eine elektrisch leitende Schicht,
insbesondere eine elektrisch leitende Metallschicht. Das heißt, die Funktionsschicht ist dann aus zumindest einem Metall oder einer Metalllegierung gebildet. Insbesondere besteht die Funktionsschicht nur aus Metallen oder
Metalllegierungen. Es ist möglich, dass die Funktionsschicht aus einem einzigen Material gebildet ist, das sich homogen über die gesamte Funktionsschicht erstreckt. Bevorzugt jedoch weist die Funktionsschicht mehrere Teilschichten, speziell metallische Teilschichten, auf. Die Funktionsschicht wird bevorzugt über die gesamte Hilfsschicht hinweg mit einer gleichen Materialzusammensetzung aufgebracht, sodass
beispielsweise über jeder Stelle der Hilfsschicht der gleiche Stapel an Teilschichten der Funktionsschicht vorliegt. Die Funktionsschicht und die Hilfsschicht sind insbesondere aus unterschiedlichen Materialien gebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt das Abscheiden der Funktionsschicht im Schritt D) über das Anlegen eines elektrischen Feldes an der Hilfsschicht und/oder über ein Bestromen der Hilfsschicht. Es kann die Funktionsschicht galvanisch abgeschieden werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Hilfsschicht im sichtbaren Spektralbereich lichtdurchlässig. Bevorzugt handelt es sich bei der Hilfsschicht um eine klarsichtige Schicht, in der keine oder keine signifikante Lichtstreuung stattfindet. Als sichtbarer Spektralbereich wird insbesondere der Bereich zwischen einschließlich 420 nm und 760 nm
verstanden. Lichtdurchlässig kann bedeuten, dass die
Absorption der Hilfsschicht in diesem Spektralbereich 40 % oder 20 % oder 10 % nicht überschreitet. Ein
Transmissionsgrad der Hilfsschicht im sichtbaren
Spektralbereich liegt dann bevorzugt je bei mindestens 50 % oder 70 % oder 80 %. Die Funktionsschicht ist dagegen
bevorzugt lichtundurchlässig. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren einen weiteren Verfahrensschritt E) . Besonders bevorzugt erfolgt der Schritt E) nach dem Schritt D) . In dem
Verfahrensschritt E) wird auf einer der Hilfsschicht
abgewandten Seite der Funktionsschicht und/oder auf einer dem Trägersubstrat abgewandten Seite der Hilfsschicht eine
Abdeckschicht erzeugt. Bei der Abdeckschicht handelt es sich bevorzugt um eine elektrisch isolierende Schicht,
insbesondere um eine anorganische Schicht, etwa aus einem Oxid oder einem Nitrid.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Abdeckschicht strukturiert erzeugt. Beispielsweise werden Bereiche, in denen die Abdeckschicht erzeugt wird, durch eine Bestromung und/oder durch das Anlegen einer Spannung an der Hilfsschicht bestimmt und gesteuert. So kann die Abdeckschicht selektiv und lokal nur auf der Funktionsschicht erzeugt werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Abdeckschicht ganzflächig auf der Funktionsschicht und der Hilfsschicht aufgebracht. Hierbei ist es möglich, dass nach dem Aufbringen der Abdeckschicht ein Material der Abdeckschicht nachträglich wieder zum Teil entfernt wird, sodass die Abdeckschicht strukturiert wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren einen weiteren Schritt F) . In dem Schritt F) wird bevorzugt die gesamte Hilfsschicht hinsichtlich ihrer elektrischen Leitfähigkeit verändert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform folgt der Schritt F) dem Schritt E) nach. Alternativ ist es möglich, dass dem Schritt E) der Schritt F) vorangeht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird in Schritt F) die Hilfsschicht elektrisch leitfähig geschaltet. In diesem Fall ist es möglich, dass der Hilfsschritt nach dem Schritt F) durch einen einzigen, zusammenhängenden zweiten Bereich gebildet ist und dieser zweite Bereich elektrisch leitfähig ist. Elektrisch leitfähig kann bedeuten, dass eine
Leitfähigkeit des zweiten Bereichs dann mindestens 1 yS/m oder 1 mS/m oder 1 S/m oder 10^ s/m beträgt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Verändern der elektrischen Leitfähigkeit der Hilfsschicht in Schritt C) und bevorzugt auch in Schritt F) dauerhaft. Dauerhaft bedeutet, dass die in den Schritten C) und/oder F) eingestellte
elektrische Leitfähigkeit sich im bestimmungsgemäßen Gebrauch der elektrisch leitenden Struktur nicht oder nicht
signifikant ändert. Nicht signifikant ändern kann bedeuten, dass die elektrische Leitfähigkeit mit einer Toleranz von höchstens einem Faktor 1,2 oder 1,5 oder 2 konstant bleibt, insbesondere über die vorgesehene Lebensdauer des Bauteils hinweg . Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Hilfsschicht auf einer lichtdurchlässigen Stromleitschicht aufgebracht, insbesondere unmittelbar aufgebracht. Bei der
Stromleitschicht handelt es sich beispielsweise um eine
Schicht aus einem elektrisch leitfähigen Oxid wie Indium- Zinn-Oxid oder Zinkoxid.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich die
Stromleitschicht direkt auf der Trägeroberseite. Die
Hilfsschicht folgt der Stromleitschicht bevorzugt unmittelbar nach. Alternativ oder zusätzlich ist die Funktionsschicht unmittelbar und in direktem Kontakt auf der Hilfsschicht aufgebracht .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die
Stromleitschicht aus einem Metalloxid hergestellt, das
Indium, Zinn und/oder Zink umfasst. In der Stromleitschicht können Dotierungen, beispielsweise durch Aluminium, vorhanden sein. Eine Dicke der Stromleitschicht liegt bevorzugt bei mindestens 10 nm oder 25 nm oder 50 nm oder 100 nm und/oder bei höchstens 1 ym oder 500 nm oder 250 nm oder 150 nm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Hilfsschicht direkt auf der Trägeroberseite abgeschieden. Ferner befindet sich dann die Funktionsschicht unmittelbar auf der
Hilfsschicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Trägersubstrat lichtdurchlässig und/oder elektrisch isolierend. Beispielsweise handelt es sich bei dem Trägersubstrat um eine Glasplatte, eine Glasfolie, eine Kunststoffplatte oder eine Kunststofffolie . Ebenso können keramische Materialien für das Trägersubstrat herangezogen werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt die
Strukturierung der Hilfsschicht in Verfahrensschritt C) unter Zuhilfenahme elektromagnetischer Strahlung oder
ausschließlich mit elektromagnetischer Strahlung. Bei der Strahlung handelt es sich bevorzugt um ultraviolette
Strahlung, beispielsweise mit einer Wellenlänge maximaler Intensität im Bereich zwischen 270 nm und 400 nm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt die
Strukturierung der Hilfsschicht in Schritt C) durch ein
Erwärmen oder durch ein Dotieren, beispielsweise über
Ionenimplantation. Das Erhitzen der Hilfsschicht ist
beispielsweise durch elektrische Heizstrukturen, durch eine erhitzte, strukturierte Heizform oder auch durch
Infrarotstrahlung möglich. Mehrere Strukturierungsarten, also thermisch, radiativ oder implantativ, können miteinander kombiniert werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt die
Strukturierung der Hilfsschicht in Verfahrensschritt C) unter Zuhilfenahme einer Schattenmaske. Insbesondere ist die
Schattenmaske undurchlässig für die verwendete
elektromagnetische Strahlung, also insbesondere undurchlässig für ultraviolette Strahlung. Die Schattenmaske schattet dabei bevorzugt nur die ersten Bereiche oder nur die zweiten
Bereiche ab. Dies schließt nicht aus, dass es sich bei der Schattenmaske um eine einstückige Maske handeln kann und dass großflächige Bereiche der Maske über schmale Stege miteinander verbunden sind, wobei diese Stege zu keiner oder keiner signifikanten Abschattung führen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform berührt die
Schattenmaske in Schritt C) die Hilfsschicht nicht. Das heißt, die Schattenmaske wird beabstandet zur Hilfsschicht angebracht. In diesem Fall erfolgt insbesondere das
Bestrahlen der Hilfsschicht von einer dem Trägersubstrat gegenüberliegenden Seite her. Erfolgt die Bestrahlung durch das Trägersubstrat hindurch, so kann die Schattenmaske auf dem Trägersubstrat aufliegen, auf dem Trägersubstrat
angebracht sein oder auch von dem Trägersubstrat beabstandet sein . Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die
Funktionsschicht als eine oder als mehrere Stromschienen hergestellt, auch als bus bars bezeichnet. Diese Bereiche der Funktionsschicht sind dann, in Draufsicht gesehen, ähnlich zu Leiterbahnen geformt und können, in Draufsicht auf die
Trägeroberseite gesehen, ein hexagonales oder rechteckiges, regelmäßiges Muster ausbilden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die
Funktionsschicht wenigstens zum Teil als elektrische
Kontaktfläche hergestellt. Beispielsweise dient die
Funktionsschicht oder die entsprechenden Bereiche der
Funktionsschicht dann zu einer externen elektrischen
Kontaktierung der fertig hergestellten elektrisch leitfähigen Strukturen. Beispielsweise ist über elektrisch leitfähiges Kleben oder über Löten auf der elektrischen Kontaktfläche dann eine elektrische Verbindung zu einer externen
Stromversorgung herstellbar. Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt eine Dicke der fertig hergestellten Funktionsschicht, insbesondere also eine Dicke der Stromschiene oder der Kontaktfläche, bei mindestens 0,1 ym oder 0,3 ym oder 0,5 ym. Alternativ oder zusätzlich liegt die Dicke der Funktionsschicht bei höchstens 25 ym oder 10 ym oder 2 y oder 1 ym.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die gesamte
Hilfsschicht unmittelbar nach dem Schritt B) elektrisch isolierend. Die erste elektrische Leitfähigkeit, in Richtung senkrecht zur Hilfsschicht, liegt dann bevorzugt bei
höchstens 1 yS/m oder 1 mS/m oder 0,1 S/m oder 10 S/m.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Hilfsschicht eine Dicke von mindestens 10 nm oder 30 nm oder 60 nm oder 90 nm auf. Alternativ oder zusätzlich liegt die Dicke der
Hilfsschicht bei höchstens 3 ym oder 1 ym oder 0,5 ym oder 0,2 ym. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Hilfsschicht aus einem Metalloxid, einer Mischung mehrerer Metalloxide oder einer Metalloxid-Keramik hergestellt. Insbesondere ist die Hilfsschicht aus dem Material 12 CaO · 7 AI2O3
hergestellt. Dieses Material und eine Einstellung der
elektrischen Leitfähigkeit dieses Materials insbesondere durch ultraviolette Strahlung ist in der Druckschrift Hayashi et al. in Nature 419, Seiten 462 bis 465, Oktober 2002, beschrieben. Der Offenbarungsgehalt dieser Druckschrift hinsichtlich des genannten Materials und der Bearbeitung dieses Materials wird durch Rückbezug mit aufgenommen.
Darüber hinaus wird eine organische Leuchtdiode angegeben. Die organische Leuchtdiode umfasst eine elektrisch leitfähige Struktur, wie mit einem Verfahren in Verbindung mit einer oder mehreren der oben genannten Ausführungsformen
hergestellt. Merkmale des Verfahrens sind daher auch für die organische Leuchtdiode offenbart und umgekehrt.
In mindestens einer Ausführungsform der organischen
Leuchtdiode, kurz OLED, ist die elektrisch leitfähige
Struktur mit der Hilfsschicht, die sich auf dem
Trägersubstrat befindet, ein Teil einer Anode oder einer Kathode der Leuchtdiode, bevorzugt ein Teil der Anode. Die Anode ist insbesondere gebildet durch die Hilfsschicht zusammen mit der Stromleitschicht und der Funktionsschicht.
In mindestens einer Ausführungsform der organischen
Leuchtdiode befindet sich auf der Hilfsschicht und/oder auf der Funktionsschicht eine organische Schichtenfolge. Die organische Schichtenfolge ist zur Erzeugung von Licht, beispielsweise von farbigem Licht wie blauem Licht, grünem Licht oder rotem Licht oder auch zur Erzeugung von
mischfarbigem Licht, insbesondere von weißem Licht,
eingerichtet .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich auf einer dem Trägersubstrat abgewandten Seite der organischen
Schichtenfolge eine weitere Elektrode der Leuchtdiode. Bei der weiteren Elektrode handelt es sich bevorzugt um eine Kathode, die reflektierend und lichtundurchlässig sein kann. Alternativ kann die weitere Elektrode auch lichtdurchlässig sein, insbesondere um eine beidseitig emittierende organische Leuchtdiode zu erhalten.
Nachfolgend werden ein hier beschriebenes Verfahren und eine hier beschriebene organische Leuchtdiode unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher
erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß
dargestellt sein.
Es zeigen: Figuren 1 bis 7 schematische Schnittdarstellungen von
Verfahrensschritten eines hier beschriebenen
Verfahrens zum Erzeugen einer hier beschriebenen organischen Leuchtdiode, Figur 8 eine schematische Schnittdarstellung eines
Ausführungsbeispiels einer hier beschriebenen organischen Leuchtdiode, und
Figur 9 eine schematische Draufsicht auf ein
Ausführungsbeispiels einer hier beschriebenen organischen Leuchtdiode.
In den Figuren 1 bis 7 sind schematisch Verfahrensschritte zur Herstellung einer organischen Leuchtdiode 1 gezeigt. In Figur 8 ist schematisch die fertige organische Leuchtdiode 1 zu sehen.
Gemäß Figur 1 wird ein Trägersubstrat 2 mit einer
Trägeroberseite 20 bereitgestellt. Beispielsweise handelt es sich bei dem Trägersubstrat 2 um eine Glasplatte, eine
Glasfolie oder eine Kunststofffolie . Das Trägersubstrat 2 kann mechanisch starr oder auch mechanisch flexibel gestaltet sein, ist bevorzugt jedoch mechanisch selbsttragend. In der fertig hergestellten organischen Leuchtdiode 1 stellt das Trägersubstrat 2 bevorzugt die mechanisch tragende Komponente dar . Im Verfahrensschritt, wie in Figur 2 zu sehen, wird auf der Trägeroberseite 20 eine Stromleitschicht 5 aufgebracht.
Beispielsweise handelt es sich bei der Stromleitschicht 5 um eine lichtdurchlässige Schicht, insbesondere aus Indium-Zinn- Oxid, kurz ITO. Eine Dicke der Stromleitschicht 5 liegt beispielsweise bei zirka 140 nm.
Gemäß Figur 3 wird auf die Stromleitschicht 5 eine
Hilfsschicht 3 aufgebracht. Die Hilfsschicht 3 wird flächig und unstrukturiert aufgebracht. Damit erstreckt sich die Hilfsschicht 3 in konstanter Dicke und mit gleichbleibender Zusammensetzung, im Rahmen der Herstellungstoleranzen, über die gesamte Stromleitschicht 5 und über die gesamte
Trägeroberseite 20. Alternativ ist es möglich, dass in einem Randbereich des Trägersubstrats 2 die Stromleitschicht 5 und/oder die Hilfsschicht 3 nicht vorhanden sind. Ein solcher Randbereich resultiert Zum Beispiel aus der Herstellung.
Bevorzugt ist ein solcher Randbereich in der fertigen
Leuchtdiode 1 dann nicht mehr vorhanden. Abweichend von der Darstellung gemäß Figur 3 ist es auch möglich, dass auf die Stromleitschicht 5 verzichtet wird. In diesem Fall befindet sich die Hilfsschicht 3 unmittelbar auf der Trägeroberseite 20. Dies ist speziell dann vorteilhaft, wenn eine elektrische Querleitfähigkeit der fertig
bearbeiteten Hilfsschicht 3 für eine laterale Stromaufweitung ausreichend hoch ist. Beispielsweise handelt es sich bei der Hilfsschicht 3 um eine Schicht aus 12 CaO · 7 AI2O3, beispielsweise mit einer Dicke von ungefähr 200 nm. Die Hilfsschicht 3 ist zuerst elektrisch isolierend. Somit wird durch die Hilfsschicht 3 gemäß Figur 3 ein einziger, elektrisch isolierender Bereich 31 gebildet.
Im Verfahrensschritt der Figur 4 wird eine Schattenmaske 6 über der Hilfsschicht 3 angeordnet. Anschließend erfolgt eine Bestrahlung durch ultraviolette Strahlung R. Die Strahlung R gelangt nicht durch die Schattenmaske 6 hindurch. In
bestrahlten zweiten Bereichen 32 wird durch die Strahlung R die Hilfsschicht 3 elektrisch leitend. In dem abgeschatteten ersten Bereich 31 bleibt die Hilfsschicht 3 elektrisch isolierend .
Somit wird im Schritt gemäß Figur 4 die Hilfsschicht 3 in Bereiche 31, 32 unterschiedlicher elektrischer Eigenschaften strukturiert. Dabei erfolgt keine geometrische Strukturierung der Hilfsschicht 3, das heißt, aus der Hilfsschicht 3 wird kein oder keine signifikante Menge eines Materials, aus dem die Hilfsschicht 3 gefertigt ist, abgetragen. Insbesondere bleibt eine Dicke D der Hilfsschicht 3 konstant und auch eine dem Trägersubstrat 2 abgewandte Seite der Hilfsschicht 3 bleibt eben, unstrukturiert und zusammenhängend.
Nachfolgend wird, siehe Figur 5, eine Funktionsschicht 4 lokal über den zweiten Bereichen 32 abgeschieden. Das
Erzeugen der Funktionsschicht 4 erfolgt dabei über
Galvanisierung. Eine Dicke der Funktionsschicht 4 über den zweiten Bereichen 32 liegt beispielsweise bei ungefähr
0,5 ym. Insbesondere ist die Funktionsschicht 4 aus Kupfer oder aus Aluminium hergestellt. Zum Erzeugen der Funktionsschicht 4 wird bevorzugt eine elektrische Spannung an die Stromleitschicht 5 angelegt. Ist nur die Hilfsschicht 3 vorhanden, so kann ein Anlegen einer Spannung an die Hilfsschicht 3 an mehreren Stellen geschehen. Ferner ist in diesem Fall auch denkbar, dass die Hilfsschicht 3 eine relativ große Dicke aufweist und durch die Bestrahlung im Schritt der Figur 4 die Hilfsschicht 3 nicht in ihrer gesamten Dicke hinsichtlich der elektrischen Leitfähigkeit verändert wird. Insbesondere wird dann anstelle einer
Bestrahlung mit ultraviolettem Licht eine Ionenimplantation herangezogen, bei der eine Ionenimplantationstiefe definiert einstellbar ist.
Abweichend von der Darstellung in Figur 5 kann die
Funktionsschicht 4 auch mehrere Teilschichten umfassen, zum
Beispiel einen Stapel aus mehreren Metallschichten. Bevorzugt umfasst die Funktionsschicht 4 dann Ag, AI, Cr und/oder Cu . Insbesondere liegt eine Schichtenfolge von Cr - AI - Cr vor. Einzelne Bereiche der Funktionsschicht 4 können
unterschiedlich funktionalisiert sein. So sind bevorzugt in Draufsicht gesehen leiterbahnähnliche Stromschienen 44 vorhanden, die in Richtung parallel zur Trägeroberseite 20 bevorzugt nur eine geringe Breite aufweisen, beispielsweise von höchstens 1 mm oder 0,5 mm oder 0,2 mm. In Draufsicht auf die Trägeroberseite 20 gesehen kann durch die Stromschienen 44, auch als bus bars bezeichnet, ein hexagonales Muster gegeben sein. Optional ist es möglich, dass die Funktionsschicht eine oder mehrere elektrische Kontaktflächen 42 aufweist. Im Vergleich zu den Stromschienen 44 weisen die optional vorhandenen elektrischen Kontaktflächen 42 größere Abmessungen auf, in Richtung parallel zur Trägeroberseite 20, oder auch
abweichende Dicken. Durch die Stromschienen 44 ist eine
Stromverteilung in Richtung parallel zu der Trägeroberseite 20 möglich, wodurch eine Dicke der Stromleitschicht 5
und/oder der Hilfsschicht 3 reduzierbar ist. Über die
elektrische Kontaktfläche 42 ist es möglich, die fertige organische Leuchtdiode 1 extern elektrisch zu kontaktieren, beispielsweise mittels Lötens.
In Figur 6 wird, in Draufsicht gesehen, die gesamte
Trägeroberseite 20 mit ultravioletter Strahlung R bestrahlt, ohne dass eine Schattenmaske vorhanden ist. Hierdurch wird der erste Bereich 31, der zwischen den mit der
Funktionsschicht 4 versehenen Gebieten liegt, ebenfalls bestrahlt. Dadurch kann die gesamte Hilfsschicht 3 elektrisch leitfähig werden. Somit ist es möglich, die Hilfsschicht 3 zusammen mit der optionalen Stromleitschicht 5 und der
Funktionsschicht 4 als Elektrode in der Leuchtdiode 1 zu verwenden. Anders als gezeigt kann dieses Bestrahlen auch durch das Trägersubstrat 2 hindurch erfolgen.
Im Verfahrensschritt, wie in Figur 7 illustriert, wird eine Abdeckschicht 7 aufgebracht. Die Abdeckschicht 7 ist
beispielsweise aus Siliziumdioxid gebildet und ist elektrisch isolierend. Eine Dicke der Abdeckschicht 7 liegt dann zum
Beispiel bei zirka 100 nm. Alternativ ist die Abdeckschicht 7 aus einem organischen Material, zum Beispiel einem Lack, hergestellt . Gemäß Figur 7 bedeckt die Abdeckschicht 7 die Stromschienen 44 vollständig und die elektrische Kontaktfläche 42 ist frei oder zum Teil frei von der Abdeckschicht 7. Anders als dargestellt ist es möglich, dass die Abdeckschicht 7 ganzflächig aufgebracht und nachträglich strukturiert wird. Ebenso kann die Abdeckschicht gezielt nur an bestimmten
Stellen aufgebracht werden, zum Beispiel durch ein
Aufdrucken. Abweichend von der Darstellung in Figur 7 kann die Funktionsschicht 4 ringsum und vollständig von einem Material der Abdeckschicht 7 bedeckt werden.
Die Reihenfolge der Verfahrensschritte, wie in den Figuren 6 und 7 illustriert, kann auch umgekehrt werden. Dann ist es möglich, die Abdeckschicht 7 auch über das Anlegen einer
Spannung oder eines Stroms an der Hilfsschicht 3 strukturiert und gezielt abzuscheiden.
Die fertig hergestellte organische Leuchtdiode 1 ist in Figur 8 gezeigt. Dabei ist über der Hilfsschicht 3 und der
Abdeckschicht 7 sowie der Funktionsschicht 4 eine organische Schichtenfolge 8 zur Erzeugung von Licht angebracht. Gemäß Figur 8 erstreckt sich die organische Schichtenfolge 8 nicht durchgehend über die Hilfsschicht 3 hinweg, sondern ist an Kanten der Abdeckschicht 7 jeweils abgerissen. Abweichend von der Darstellung kann es sich bei der organischen
Schichtenfolge 8 auch um eine durchgehende Schicht handeln.
Über der organischen Schichtenfolge 8 befindet sich eine Kathode K, beispielsweise aus einem reflektierenden Metall wie Aluminium oder Silber. Eine Anode A der Leuchtdiode 1 ist durch die Funktionsschicht 4, die Hilfsschicht 3 und die Stromleitschicht 5 gebildet. Über der Kathode K befindet sich eine Verkapselung 9. Es ist möglich, dass die Verkapselung 9 die elektrische
Kontaktfläche 42 mindestens teilweise freilässt. Bei dem hier beschriebenen Verfahren wird also eine Schicht genutzt, die anfangs elektrisch isolierend oder elektrisch leitfähig ist und bei der die elektrische Leitfähigkeit bevorzugt dauerhaft umschaltbar ist. Die Hilfsschicht wird demnach hinsichtlich ihrer elektrischen Eigenschaften
strukturiert, nicht aber geometrisch. Dadurch ist es möglich, durch ein Anlegen eines elektrischen Potenzials an der
Hilfsschicht einen potenzialabhängigen Abscheidungsprozess für die Funktionsschicht einzusetzen, sodass eine elektrische Struktur verdickt abgebildet wird.
Dieses Verfahren ist ohne anschließende Entfernung des
Struktur gebenden Materials, also hier der Hilfsschicht, möglich. Damit sind Ausbeuteeinbußen und Rückstände durch ein Entfernen eines Struktur gebenden Materials vermeidbar, auch können Fotolacke zur Strukturgebung eingespart werden. Die Verwendung von Metalloxiden oder Metalloxid-Keramiken für die Hilfsschicht ermöglichen zudem, dass die Hilfsschicht
lichtdurchlässig ist und über Vakuumabscheidungsprozesse erzeugbar ist. Außerdem handelt es sich bei der Hilfsschicht bevorzugt um eine anorganische Schicht, die einen geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, um thermische Spannungen zu reduzieren. In Figur 9 ist eine schematische Draufsicht auf eine
organische Leuchtdiode 1 gezeigt. Die Stromschienen 44 der Funktionsschicht 4 sind als dünne, hexagonale Wabenstruktur geformt. Die elektrischen Kontaktflächen 42 befinden sich an zwei gegenüberliegenden Rändern des Substrats 1 und sind großflächig gestaltet. Ebenso ist die Kathode K an die Ränder des Substrats 2 geführt und, in Richtung hin zu der
organischen Schichtenfolge 8, kammartig ausgeführt.
Entsprechende Formen der Stromschienen 44 und der elektrischen Kontaktflächen 42 können auch in allen anderen Ausführungsbeispielen vorliegen.
Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die
Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt.
Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist .
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2015 103 651.7, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Bezugs zeichenliste
1 organische Leuchtdiode (OLED)
2 Trägersubstrat
20 Substratoberseite
3 Hilfsschicht
31 erste Bereiche der Hilfsschicht
32 zweite Bereiche der Hilfsschicht
4 FunktionsSchicht
42 elektrische Kontaktfläche
44 Stromschiene
5 StromleitSchicht
6 Schattenmaske
7 Abdeckschicht
8 organische Schichtenfolge
9 Verkapselung
A Anode
D Dicke der Hilfsschicht
K Kathode
R Strahlung

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Herstellung von elektrisch leitenden
Strukturen mit den Schritten:
A) Bereitstellen eines Trägersubstrats (2) mit einer
Substratoberseite (20)
B) Aufbringen einer durchgehenden Hilfsschicht (3) mit einer ersten elektrischen Leitfähigkeit auf die Substratoberseite (20),
C) Bereichsweises Verändern der ersten elektrischen
Leitfähigkeit der Hilfsschicht (3) , sodass die Hilfsschicht (3) erste Bereiche (31) mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und zweite Bereich (32) mit einer zweiten elektrischen Leitfähigkeit aufweist, in Draufsicht gesehen, wobei die Hilfsschicht (3) in ihrer Dicke (D) unverändert bleibt, und
D) Abscheiden einer Funktionsschicht (4) entweder nur auf den ersten Bereichen (31) oder nur auf den zweiten Bereichen ( 32 ) ,
wobei die fertig hergestellten elektrisch leitenden
Strukturen sowohl das Trägersubstrat (2), die
Hilfsschicht (3) und die Funktionsschicht (4) umfassen.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,
wobei
- mit dem Verfahren eine organische Leuchtdiode (1) hergestellt wird,
- die Funktionsschicht (4) eine elektrisch leitende
Metallschicht ist,
- das Abscheiden im Schritt D) ein Galvanisieren ist, und
- die Hilfsschicht (3) im sichtbaren Spektralbereich lichtdurchlässig ist. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in einem weiteren Schritt E) , der dem Schritt nachfolgt, lokal nur auf der Funktionsschicht (4) eine elektrisch isolierende Abdeckschicht (7) abgeschieden wird .
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem in einem weiteren Schritt F) , der dem Schritt E) nachfolgt, die gesamte Hilfsschicht (3) verändert wird, sodass die Hilfsschicht (3) dann durch einen einzigen, zusammenhängenden zweiten Bereich (32) gebildet wird und dieser zweite Bereich (32) elektrisch leitfähig ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Verändern der elektrischen Leitfähigkeit im Schritt C) und im optionalen Schritt F) dauerhaft ist, sodass sich die im Schritt C) und im optionalen Schritt F) eingestellte elektrische Leitfähigkeit im
bestimmungsgemäßen Gebrauch der elektrisch leitenden Strukturen nicht ändert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Hilfsschicht (3) auf einer lichtdurchlässigen
Stromleitschicht (5) aufgebracht wird,
wobei sich die Stromleitschicht (5) direkt auf der
Trägeroberseite (20) befindet und die Hilfsschicht (3) direkt auf die Stromleitschicht (5) aufgebracht wird und die Funktionsschicht (4) direkt auf die Hilfsschicht (3) aufgebracht wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem die Stromleitschicht (5) aus einem Metalloxid mit In, Sn und/oder Zn hergestellt wird mit einer Dicke zwischen einschließlich 25 nm und 500 nm.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
bei dem die Hilfsschicht (3) direkt auf die
Trägeroberseite (20) aufgebracht wird und die
Funktionsschicht (4) direkt auf die Hilfsschicht (3) aufgebracht wird,
wobei das Trägersubstrat (2) lichtdurchlässig, elektrisch isolierend und mechanisch selbsttragend ist.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die Strukturierung der Hilfsschicht (3) im
Schritt C) nur mittels elektromagnetischer Strahlung (R) erfolgt .
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die Strukturierung der Hilfsschicht (3) im
Schritt C) mittels einer Schattenmaske (6) erfolgt, wobei die Schattenmaske dabei nur die ersten (31) oder nur die zweiten Bereiche (32) abschattet, und
wobei die Schattenmaske (6) im Schritt C) weder die
Hilfsschicht (3) noch das Trägersubstrat (2) berührt.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die Funktionsschicht (4) als zumindest eine
Stromschiene (44) und/oder als zumindest eine elektrische Kontaktfläche (42) hergestellt wird,
wobei eine Dicke der fertigen Funktionsschicht (4) zwischen einschließlich 0,3 ym und 10 ym beträgt.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die Hilfsschicht (3) unmittelbar nach dem Schritt B) elektrisch isolierend ist und die erste elektrische Leitfähigkeit höchstens 1 mS/m beträgt,
wobei die Hilfsschicht (3) aus einem Metalloxid und/oder einer Metalloxid-Keramik ist mit einer Dicke zwischen einschließlich 0,03 ym und 0,5 ym.
13. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem die Hilfsschicht (3) aus 12 CaO · 7 AI2O3 ist.
14. Organische Leuchtdiode (1), die mit einem Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche hergestellt ist, wobei
- die auf dem Trägersubstrat (2) angebrachte Hilfsschicht
(3) zumindest ein Teil einer Anode (A) der Leuchtdiode ist,
- auf der Hilfsschicht (3) und auf der Funktionsschicht
(4) eine organische Schichtenfolge (8) zur Erzeugung von Licht aufgebracht ist, und
- sich an einer dem Trägersubstrat (2) abgewandten Seite der organischen Schichtenfolge (8) eine Kathode (K) der Leuchtdiode (1) befindet.
PCT/EP2016/055042 2015-03-12 2016-03-09 Verfahren zur herstellung von elektrisch leitenden strukturen und organische leuchtdiode WO2016142430A1 (de)

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