WO2016169980A1 - Verfahren zur ausbildung einer organischen optoelektronischen vorrichtung und organische optoelektronische vorrichtung - Google Patents

Verfahren zur ausbildung einer organischen optoelektronischen vorrichtung und organische optoelektronische vorrichtung Download PDF

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Andreas Rausch
Thomas Wehlus
Daniel Riedel
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    • H10K50/166—Electron transporting layers comprising a multilayered structure

Definitions

  • the invention relates to a method for producing an organic optoelectronic device and a
  • organic optoelectronic device Playing organic optoelectronic devices
  • organic light-emitting diode ⁇ organic light emitting diodes - OLED
  • OLEDs play an increasing role in general lighting, such as
  • Organic optoelectronic devices are currently obtained by the coating of substrates, wherein the surface of the substrate to be coated flat, ie
  • organic optoelectronic devices which are characterized by a deposition of organic
  • the flexible substrates can be bent to some degree, so that a curved organic optoelectronic device can be obtained. Having organic opto-electronic devices
  • reach whose surface to be coated not flat, so not as described above is two-dimensional, but has a three-dimensional surface structure (for example, including edges, bends, depressions, elevations, protruding areas so shadows, etc.).
  • Substrates allow full surface coatings.
  • the source from which the materials to be deposited emerge and the location of the substrate surface to be coated must be in "line of sight" with respect to each other, and there must be no objects between the source and the location to be coated.
  • the substrate is so curved that there are areas of the substrate that obscure parts of the substrate surface (shadowing), a full-coverage, continuous coating can not be achieved (see FIG. 2A).
  • the deposition of the organic functional layers with different lateral layer thicknesses occurs
  • the object of the invention is therefore to provide a method for
  • Embodiments of the inventive method for Production of an organic optoelectronic device are the subject of further claims.
  • the invention of claim 1 is a method for producing an organic optoelectronic
  • the layer arrangement at least a first and a second
  • MLD molecular layer deposition
  • MLD molecular layer deposition
  • the layer arrangement For the "three-dimensionally curved" organic functional layer arrangement, in particular, it applies that it extends over curved regions of the three-dimensionally curved substrate, that is to say the layer arrangement can become
  • the curvature can also be done in different directions.
  • three-dimensionally curved surface can be understood to mean a coherent surface which has different surface normals in different partial regions.
  • three-dimensionally curved may mean "macroscopically" curved, ie, there may be, for example, one or more bends, bends, edges, depressions, protruding areas, and shadows that have a macroscopic extent, ie beyond the surface roughness of a conventional two-dimensional surface substrate
  • the dimensions may be in the range of 100 ⁇ m or larger, but more preferably 1 mm or larger, It is also possible that the dimensions are in the range of 2 mm or greater, 3 mm or greater, 5 mm or greater, and more preferably 1 cm or larger or even 2 cm or larger, it is also possible that the dimensions are 10 cm or larger, so three-dimensionally curved does not mean the conventional surface roughness of conventional 2D surface substrates.
  • Intermediate layers can also mean, inter alia, electrodes of the organic optoelectronic device for example, for the said first organic functional layer, that it does not necessarily have to be arranged directly on a three-dimensionally curved substrate, but that intermediate layers may still be present.
  • the intermediate layers can image the structure of the three-dimensionally curved substrate.
  • an electrode can be, for example, a first electrode, for example an anode made of indium tin oxide (ITO), aluminum zinc oxide (AZO), or a metal such as Al, Ag or alloys thereof, between the substrate and the be arranged first organic functional layer.
  • the second organic functional layer is disposed directly on the first organic functional layer and covalently bonded to it.
  • the molecular layer deposition is a technique for the deposition of layers from the gas phase.
  • Atomlagen- deposition English: atomic layer deposition - ALD
  • are ⁇ excreted in the molecular layer deposition not individual atoms, but molecules or molecular fragments.
  • MLD molecules that have only limited solubility can be deposited.
  • the molecular layer deposition from the gas phase is characterized in particular by the fact that this is a sequential, ie stepwise deposition, which is self-limiting. In particular, it allows the
  • Layers of covalent bonds can be attached.
  • MLD process for example, pure organic compounds can be deposited, but also, for example, metal complex compounds.
  • the inventive method according to claim 1 differs from conventional methods for producing three-dimensional optoelectronic devices in that it does not require joining and combining of two-dimensional optoelectronic devices.
  • opto-electronic devices can be formed without undesired non-functional edges (e.g., 3D OLEDs without non-luminous edges). The geometry of the optoelectronic device is therefore no longer on "edged" body
  • continuous opto-electronic device that is functional on the entire outer surface.
  • three-dimensional OLEDs can be produced whose entire outer surface is luminous.
  • substrate surfaces with particularly complex three-dimensional surfaces can be produced
  • curved surfaces are coated. Even surfaces with depressions, edges, curvatures of different types and in different directions, as well as shadowing are no obstacle in the coating. In particular, even in complex three-dimensionally curved substrates still a homogeneous coating can be achieved. For example, by using the molecular layer deposition, it is possible for the three-dimensionally curved organic functional layer arrangement to accurately map the three-dimensional surface structure of the three-dimensionally curved substrate. It may be
  • a 3D organic optoelectronic device may be provided which images an outer surface having the three-dimensionally curved structure of the substrate surface.
  • outer surfaces such as inner surfaces of three-dimensionally curved substrates can be coated equally.
  • the covalent attachment of the second organic functional layer to the first organic functional layer also results in a strong and stable attachment of the second organic functional layer to the first organic functional layer reached. This not only allows a particularly high
  • a preferred embodiment of the invention relates to the inventive method, wherein process step A) a first reaction step AI) within the
  • MLD molecular layer deposition
  • the application does not necessarily have to be done directly on the three-dimensionally curved substrate. It may, for example, at least one intermediate layer between the three-dimensionally curved substrate and the first
  • the monomolecular layer of the first organic functional layer may be present, in which case the monomolecular layer is deposited on the intermediate layer.
  • the at least one intermediate layer can at least largely preferably completely image the three-dimensionally curved surface structure of the substrate.
  • it may be an electrode layer of a first electrode on the three-dimensional curved ⁇ substrate.
  • it is possible, for example, that on the three-dimensional
  • a development of the embodiment of the method according to the invention just described relates to a method, wherein in the first reaction step AI) a first starting material having a functional group arranged on the three-dimensionally curved substrate forms a
  • first functional molecular substructure "A” is bound to a first functional group "W” and a second functional group "X"
  • first functional group "W” and the second functional group “X” may be either terminal functional groups or in a ring structure
  • Group “W” reacts with the functional group located on the three-dimensionally curved substrate, and wherein the functional group "X" is available for further reaction.
  • the functional group arranged on the three-dimensionally curved substrate does not have to be directly on the
  • the substrate may be arranged three-dimensionally curved substrate, but may, for example, on a first electrode on the
  • Substrate may be arranged or on another
  • Intermediate layer which in turn is arranged on the first electrode.
  • the first starting material "WAX" can directly react with the functional groups directly on the electrode to form a covalent bond
  • Al can be carried out without any pretreatment of the electrode.
  • the first electrode does not have sufficiently many functional groups.
  • it is possible to perform a pretreatment of the electrode for example, chemical pretreatment such as ozone, plasma treatment, etc.). The pretreatment produces the functional groups to which the
  • the electrode itself can be applied in each case, for example, by means of atomic layer deposition (ALD) and thus by imaging the three-dimensional substrate structure with excellent layer thickness control. Furthermore, it is possible, for example, that on the
  • Electrode which in turn is arranged on the three-dimensionally curved substrate, another intermediate layer
  • This layer can be replaced by another
  • Process step which is the process step AI) upstream of the electrode are applied.
  • the intermediate layer itself does not necessarily have to be bonded to the electrode by means of covalent bonds, but can also be connected to the electrode by way of other interactions (such as van der Waals bonds).
  • an intermediate layer on the electrode may be a monomolecular layer.
  • the application of an intermediate layer to the electrode after activation or pretreatment of the electrode is also conceivable.
  • the reaction of the functional group "W" of the first educt "WAX” with a functional group of the intermediate Layer corresponding to the "functional group disposed on the three-dimensionally curved substrate is also conceivable.
  • the material forming the intermediate layer can thereby
  • an educt of the MLD process the intermediate layer form.
  • the intermediate layer it is possible for the intermediate layer to be formed by the second starting material (of reaction step A2) which will be described in more detail later. In particular, it can adsorb a monolayer of the second educt on the electrode.
  • the functional group disposed on the three-dimensionally curved substrate may be a nucleophilic or electrophilic group.
  • the group “W” may also be a nucleophilic or electrophilic group having opposite reactivity with the functional group disposed on the substrate so that both groups can react to form a covalent bond in that this reaction produces a leaving product.
  • “W” and “X” can be terminal groups, meaning that they can be free-standing, not unmasked, groups. "W” preferably exhibits a higher reactivity with that arranged on the three-dimensionally curved substrate
  • both “W” and “X” may be nucleophilic groups, where “W” has higher nucleophilicity than “X”. In this way it can be ensured that "W”
  • both “W” and “X” can be electrophilic, where “W” can be more electrophilic than “X” and thus preferentially react with a nucleophilic group on the substrate.
  • Protecting group can be provided, which ensures that "X" in the first reaction step AI) does not react.
  • the protective group can be split off after AI), so that "X" for the deposition of another layer as
  • the first starting material is then a cyclic first educt, which undergoes a ring-opening reaction in process step AI).
  • a ring-opening reaction in process step AI.
  • ⁇ "W" reacts with the substrate arranged on the functional group is in this case a single reaction step both the attachment of the first reactant -., And thus the first functional
  • the ring-opening reaction can be carried out, for example, without release of a leaving group.
  • the use of cyclic reactants enables a "masking" of the functionality of the reactant, thus avoiding unwanted double reactions
  • reaction step AI it is thus possible in the reaction step AI) to deposit a monomolecular layer with formation of covalent bonds. In this way, a stable attachment of the first organic functional layer, for example, with a picture of the surface structure of the underlying
  • the first organic functional layer may be a charge transport layer.
  • "A" may be a molecular substructure that promotes charge transport in the first organic functional layer
  • A may be a partial structure of a conductive material of the first organic functional layer.
  • a further development of the embodiment of the process according to the invention just described relates to a process, wherein in the first reaction step AI), in addition to said first starting material, a further first starting material having a
  • Binding reacts wherein the further first starting material has the following general formula:
  • first functional group "W” and the second functional group “X” may be either terminal functional groups or in a ring structure
  • Partial structure and may cause the same or a different function than "A" in the first organic functional layer.
  • the first organic functional layer may form a charge transport layer.
  • "A” may be a molecular substructure that is part of a conductive substructure
  • ⁇ ⁇ is also a molecular substructure, which is another part of the forms conductive material.
  • both molecular substructures may be required for the structure of a conductive organic material.
  • Dopant can act, for example in the form of a metal complex.
  • step AI Matrix material constructed from the units “A” and a dopant composed of the units “ ⁇ ⁇ " has.
  • step AI the first of these monomolecular layers with “A” and “ ⁇ ⁇ " can be formed for this purpose.
  • Layer of the first organic functional layer can therefore have a well-defined ratio of the molecular
  • Substructures "A” and “ ⁇ ⁇ " have. This principle can also be extended in the event that in the first reaction step further starting materials are introduced, for example comprising a third molecular substructure " ⁇ ⁇ .”
  • This principle of introducing several molecular substructures within a reaction step as presented in this embodiment in reaction step AI) can also be transferred to the further reaction steps described below, in each case monomolecular layers having a precisely set ratio of the respective molecular substructures (eg "A”, “ ⁇ ⁇ “, “ ⁇ ⁇ ⁇ ", "B”, “ ⁇ ⁇ ",” ⁇ ⁇ ⁇ ", see below)
  • organic functional layers which contain precisely defined ratios of the respective molecular substructures.
  • organic functional layers which contain precisely defined ratios of the respective molecular substructures.
  • organic functional layers which contain precisely defined ratios of the respective molecular substructures.
  • organic functional layers which contain precisely defined ratios of the respective molecular substructures.
  • organic functional layers which contain precisely defined ratios of
  • molecular substructures (eg, "A”, “ ⁇ ⁇ ”) can be selectively varied from monolayer to monolayer as desired.
  • the method in addition to the first reaction step AI) additionally a second reaction step A2) within the process step A) for applying a second monomolecular layer of the first organic functional layer by means of molecular layer deposition (MLD) on the first monomolecular layer of the first organic functional layer ,
  • MLD molecular layer deposition
  • a second monomolecular layer may be deposited on and covalently attached to the first monomolecular layer.
  • a further development of the embodiment just described relates to the process, wherein in the second reaction step A2) a second reactant reacts with the functional group "X" of the first monomolecular layer of the first organic functional layer to form a covalent bond, the second starting material having the following general formula having :
  • first functional group "Y” and the second functional group “V” may be either terminal functional groups or in a ring structure
  • X after the first reaction step AI) is a functional group of the first monomolecular layer of the first organic functional layer and serves as attachment point in reaction step A2) of the functional group "Y” with the group "X” of the first monomolecular layer, by means of which reaction a second monomolecular layer is deposited on the first monomolecular one
  • X may be a nucleophilic or electrophilic group.
  • the group “Y” may also be a nucleophilic or electrophilic group having opposite reactivity to the functional group "X" so that both groups can react to form a covalent bond. It is also possible that in this reaction, a leaving product is formed.
  • "Y" and "V" may be terminal groups.
  • both “Y” and “V” may be nucleophilic groups, where “Y” has higher nucleophilicity than “V”. In this way it can be ensured that "Y"
  • both "Y” and “V” may be electrophilic, where “Y” may be more electrophilic than “V” and thus may preferentially react with a nucleophilic group "X" of the first monomolecular layer.
  • a protective group can be cleaved off after A2), so that "V” can be available for the deposition of another layer as a functional group
  • Another possibility is that "Y" and "V" in one
  • the second educt is then a cyclic second educt, which undergoes a ring-opening reaction in process step A2).
  • the group "Y” reacts with "X” from the first monomolecular layer. This is done in a single
  • Reaction step equally reached the attachment of the second reactant - and thus the second functional molecular substructure " ⁇ ⁇ " - and at the same time exposed the functional group "V" for the next reaction step.
  • the ring-opening reaction can be carried out, for example, without release of a leaving group.
  • Substructures act different substructure.
  • Attachment of the second monomolecular layer to the first monomolecular layer of the first organic functional layer can be achieved.
  • a monomolecular layer is produced, which in turn has functional groups "V", to which a further monomolecular layer can be bound.
  • R is preferably H, or R is a short-chain alkyl, in particular-methyl, -ethyl, branched or linear propyl, branched or linear butyl, branched or linear pentyl,
  • R1, R2 and R3 each
  • Rest R can be defined (epoxide group). or nucleophiles:
  • starting materials ie first or second educts in the sense of the invention
  • starting materials which have a
  • Hydroxyl group and an amino group e.g., W is a hydroxyl group and X is an amino group or vice versa or Y is a hydroxyl group and V is an amino group or vice versa.
  • W is a hydroxyl group and X is an amino group or vice versa or Y is a hydroxyl group and V is an amino group or vice versa.
  • This combination is particularly advantageous because the amino group and the hydroxyl group differ sufficiently in their reactivity to react selectively. Besides, they do not react with themselves or
  • the further second educt may have the following general formula:
  • Another development of the method according to the invention comprising the described reaction steps AI) and A2) additionally has at least one iteration step A3) within the method step A) for repeating the steps AI) and A2).
  • the iteration can be continued until the desired layer thickness of the first organic functional layer is reached.
  • the iteration can be ended both after method step AI) and after method step A2).
  • process step B) comprises a first reaction step B1) within process step B) for applying a first monomolecular layer of the second organic functional layer by means of Having molecular layer deposition (MLD) on the first organic functional layer.
  • MLD molecular layer deposition
  • the first monomolecular layer of the second organic functional layer becomes covalently attached to the last monomolecular layer of the first organic layer
  • first functional molecular substructure "B” is bound to a first functional group "W” and a second functional group "X"
  • first functional group "W” and the second functional group “X” may be either terminal functional groups or in a ring structure
  • the second organic functional layer may be an electroluminescent layer or a photosensitive layer.
  • "B" may be a molecular substructure, which in the second organic
  • reaction step B1 allows the emission or absorption of electromagnetic radiation. It is thus possible, for example, in reaction step B1) to deposit exactly one monomolecular layer with formation of covalent bonds on the first organic functional layer. In this way, a stable attachment of the second organic functional layer to the first organic functional layer can be achieved. At the same time a monomolecular layer is generated, which in turn having functional groups, to which another
  • monomolecular layer can be bound.
  • Another embodiment of the method according to the invention possible that not only a first starting material with a first molecular structure "B" in the first reaction step Bl) within the process step B) but also a first starting material with a first molecular structure "B" in the first reaction step Bl) within the process step B) but also a first starting material with a first molecular structure "B" in the first reaction step Bl) within the process step B) but also a first starting material with a first molecular structure "B" in the first reaction step Bl) within the process step B) but also a
  • Partial structure is deposited " ⁇ ⁇ ". In this way, also in the second organic functional layer
  • the method additionally comprises a second reaction step B2) within the process step B) for applying a second monomolecular layer of the second organic functional layer by means of molecular layer deposition (MLD) on the first monomolecular layer of the second
  • the second monomolecular layer can thus turn
  • a development of the just described embodiment relates to the process according to the invention, wherein in the second reaction step B2) a second educt with a
  • monomolecular layer of the second organic functional layer is arranged to form a
  • first functional group "Y” and the second functional group “V” may be either terminal functional groups or in a ring structure
  • the built-in molecular substructure " ⁇ ⁇ " causes a function in the second organic functional layer.
  • "B” may be identical to “ ⁇ ⁇ " or different from "a
  • Another development of the method according to the invention comprising the described reaction steps B1) and B2) additionally has at least one iteration step B3) within the method step B) for repeating steps B1) and B2). The iteration can be continued until the desired layer thickness of the second organic functional layer is reached.
  • the iteration can be ended both after method step B1) and after method step B2).
  • Such a method thus allows the stepwise or successive construction of the second organic functional layer by deposition of monolayer for monolayer, all monolayers in this case being linked to one another by covalent bonds.
  • Another embodiment of the method according to the invention additionally comprises a method step C) for depositing a third organic functional layer on the second organic functional layer by means of molecular layer deposition (MLD), wherein in step C) the attachment of the third layer to the second layer to form covalent Bindings done.
  • MLD molecular layer deposition
  • Embodiments can therefore also be applied analogously to method step C). Further embodiments of the method according to the invention comprise further method steps analogous to those
  • a preferred embodiment of the invention relates to the method according to the invention, wherein the three-dimensional ⁇ curved substrate has a surface structure of the three-dimensionally curved organic functional layer arrangement is imaged.
  • the surface structure of the three-dimensionally curved substrate may have one or more curvatures, edges, minima, maxima, saddle points or shadings which are imaged by the organic functional layer arrangement. That the surface structure of the
  • Substrates can vary in the surface structure of each
  • the first and / or second organic functional layer may be a charge carrier transport layer, a radiation-emitting layer or a photoactive layer.
  • organic functional layer around a charge carrier transport layer in particular a hole transport or
  • organic functional layer either by one
  • electroluminescent layer or a photosensitive layer an electroluminescent layer or a photosensitive layer.
  • the organic functional layer comprises three organic functional layers, it is preferred that the third organic functional layer is a charge carrier transport layer, for example an electron transport layer or electron injection layer.
  • a charge carrier transport layer for example an electron transport layer or electron injection layer.
  • the molecular substructure A is a molecular structure which occupies a function as a charge transport material or as a dopant in the first organic functional layer.
  • the molecular structure may be, for example, a purely organic molecule or a metal complex.
  • the molecular structure may be part of a
  • the molecular structure can become part of a hole transport material and allow a hole transport function.
  • a dopant e.g. be incorporated as a p-type dopant metal complex.
  • the molecular substructure B is a molecular structure which occupies a function as a charge carrier transport material, as an emitter material or as a photoactive material in the second organic functional layer.
  • the molecular structure may be a metal complex that can emit radiation. It can for example be a phosphorescent or fluores ⁇ ornamental molecular structure. However, it may also be, for example, a molecular structure which forms a conductive material in the layer and thus allows a charge carrier transport.
  • a third organic functional Layer are deposited analogously to the process steps A) and B) with the reaction of a third starting material with a third molecular part structure, wherein the third molecular substructure has a function in the third organic
  • the substructure C may have a charge carrier transport function e.g. require an electron transport function in an electron transport or electron injection layer.
  • the molecular substructures "A”, “ ⁇ ⁇ “, “ ⁇ ⁇ ⁇ “, “B”, “ ⁇ ⁇ “, ⁇ ⁇ “and” C “, "C x “ ... act, for example, to substructures of the following educts:
  • W and X as well as Y and V correspond here and below to the previously treated functional groups, while the
  • Partial structures arising from the residues of the functional groups are formed.
  • Typical bridges are, for example, ether groups,
  • the optoelectronic device has a first electrode which can be deposited by means of atomic layer deposition (ALD).
  • ALD atomic layer deposition
  • the first electrode may be e.g. one
  • the first electrode may be indium tin oxide (ITO) or
  • Aluminum zinc oxide (AZO) comprise or consist of.
  • the first electrode may, for example, between the substrate and the first organic
  • the first electrode to which high demands are made with regard to the homogeneity of the layer thickness in 3D optoelectronic devices, can also be used with good layer thickness control
  • a second electrode for example a reflective electrode, which can be deposited by conventional methods.
  • the inventors of the present invention have recognized that there are less requirements for the layer thickness control for the specular electrode. A certain lateral
  • the second electrode can therefore also be deposited by conventional methods.
  • the specular electrode may be
  • a bottom-emitting OLED may be the top electrode, which is designed as a reflective electrode.
  • it may, for example, in the
  • organic optoelectronic device also act around a top emitting OLED, wherein the first electrode is deposited by conventional methods and the second electrode is deposited by means of atomic layer deposition (ALD).
  • ALD atomic layer deposition
  • the invention further relates to an organic opto-electronic device, comprising at least one
  • a substrate wherein said layer arrangement comprises at least a first organic functional layer and a second organic functional layer, wherein the second organic functional layer is bound by covalent bonds to the first organic functional layer.
  • inventive ⁇ contemporary organic optoelectronic devices for example, a three-dimensional curved surface structure have no undesirable non-functional edge as would be, for example, by combining two planar ⁇ dimensional organic optoelectronic devices. Instead, almost arbitrarily complex geometries of the three-dimensionally curved substrate or of the three-dimensionally curved organic functional layer are possible.
  • the organic optoelectronic devices according to the invention are characterized by an intimate attachment of the individual organic functional layers to each other by means of covalent bonds, which are high
  • a preferred embodiment of the organic optoelectronic device just described relates to said device, wherein the organic functional layer arrangement takes place by means of molecular layer deposition of the individual organic functional layers.
  • Such an organic optoelectronic device is easier to manufacture than conventional organic optoelectronic devices having a three-dimensionally curved organic functional layer arrangement. So can to
  • coating sources with the aid of, for example, a robot arm are guided over the three-dimensionally curved substrate during the coating. Also, a better layer thickness control can be achieved.
  • the three-dimensionally curved substrate has a surface structure and wherein the layers of the organic functional
  • Layer arrangement map the surface structure of the three-dimensional curved substrate.
  • the surface structure of the three-dimensionally curved substrate may have one or more curvatures, edges, minima, maxima, saddle points or shadings which are imaged by the organic functional layer arrangement.
  • Another embodiment relates to the organic optoelectronic device according to the invention, wherein the first organic functional layer has a defined number superimposed molecular substructures "A” and / or " ⁇ ⁇ ", which cause a function within the first organic functional layer, and wherein the thickness of the layer is determined by this number (see, for example, Figures 8A, 8B, 8C).
  • Another embodiment relates to the organic optoelectronic device according to the invention, wherein the second organic functional layer has a defined number of superposed molecular substructures "B" and / or " ⁇ ⁇ ", which cause a function within the second organic functional layer, and wherein the thickness the layer is determined by this number.
  • the layer thicknesses are respectively defined by the number of molecular partial structures arranged one above the other. This allows an accuracy in the layer thickness of
  • Optoelectronic device that extends to the dimensions of the individual molecular substructures.
  • Optoelectronic device relates to an organic optoelectronic device, wherein the organic
  • the optoelectronic device can in the first organic functional layer and / or the second organic functional layer bridging groups between the molecular substructures are present.
  • These may be, for example, ester groups, acid amide groups, ether groups, alkyl groups, allyl groups, etc.
  • organic optoelectronic device comprises a third organic functional layer, which is bound by covalent bonds to the second organic functional layer.
  • the optoelectronic devices according to the invention are not limited in the number of organic functional layers and may have further layers.
  • the first organic functional layer is a charge carrier transport layer
  • the second organic functional layer is an electroluminescent layer or a photosensitive layer
  • the third organic functional layer is um a charge carrier transport layer.
  • the first organic functional layer may be a hole transport and / or
  • the third layer may be an electron transport and / or electron injection layer.
  • the organic optoelectronic device additionally has a first Electrode on the three-dimensionally curved substrate and a second electrode on the organic functional layer arrangement.
  • a first Electrode on the three-dimensionally curved substrate and a second electrode on the organic functional layer arrangement.
  • one of the two electrodes may be transparent and the other electrode may be a specular electrode.
  • Optoelectronic device is an organic light emitting diode (OLED).
  • OLED organic light emitting diode
  • Light emitting diodes of the form described are characterized by the fact that they are, for example, a three-dimensional
  • Luminous surface may have their entire surface has a homogeneous luminance. Further embodiments of the invention are illustrated in the figures and are explained in more detail below.
  • FIG. 1 shows a conventional organic optoelectronic device
  • FIG. 3 shows organic optoelectronic according to the invention
  • Figure 4 is a schematic representation of an embodiment of method step A) of the method according to the invention.
  • Figure 5 is a schematic representation of another
  • FIG. 6 is a schematic representation of an embodiment of method step A) and B) of the inventive method ⁇ ;
  • FIG. 7 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of process step A) with a first starting material having different functional groups and of process step B) with a ring-opening reaction;
  • Figure 8 is a schematic illustration of various components
  • FIG. 9 is a schematic representation of an organic optoelectronic device according to the invention on
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a
  • Conventional optoelectronic devices comprise a substrate (3) which has a two-dimensional surface, that is to say is largely planar. On the substrate, a first electrode (7) may be arranged. On the first electrode (7)
  • Electrode is an organic functional layer arrangement (2) arranged. On the organic functional
  • a second electrode (8) is arranged.
  • the electrodes (7), (8) can be used as cathode and anode
  • the other electrode may have reflective so reflective properties.
  • Organic functional layer assembly may include various organic functional layers (4) - (6). It may comprise a first organic functional layer (4), a second organic functional layer (5). It is also possible that they have more organic functional layers eg a third organic functional layer (6).
  • the layers may eg charge transport layers (such as hole transport layers, electron transport layers), electroluminescent layers or photosensitive
  • Fig. 2A and Fig. 2B shows conventional organic
  • the devices can be mounted on a holder (9).
  • Optoelectronic devices have a three-dimensionally curved substrate (3).
  • the device can also
  • the three-dimensionally curved substrate has shadowing due to its surface structure.
  • a continuous, nationwide coating is therefore not achieved.
  • coating of uneven substrates results in the case where there are no shading or hidden surface areas, as shown in Fig. 2A.
  • Fig. 2B the coating of a curved substrate (3) is shown. Due to the curvature and thus different distance and / or angle between
  • Substrate surface and coating source (10) it comes in conventional methods to Schichtdickengradienten in the organic functional layer arrangement (2).
  • FIGS. 3A and 3B schematically show organic optoelectronic devices (1) according to the invention, which have been produced by the method according to the invention.
  • Devices can e.g. be applied to a holder (9).
  • the device can also electrodes (7), (8)
  • Electrodes can be arranged directly on the three-dimensionally curved substrate (3), so that the organic
  • Electrode layer may e.g. by means of ALD on the
  • the three-dimensional curved substrate are deposited.
  • Layer arrangement (2) which is applied by means of molecular layer deposition, precisely images the surface structure of the three-dimensionally curved substrate surface.
  • Fig. 3A shadows do not result in uncoated areas when using the molecular layer deposition, unlike conventional methods (Fig. 2A). Rather, a continuous coating with the organic functional layer arrangement is achieved.
  • the three-dimensionally curved layer arrangement has a homogeneous layer thickness, ie it is the same thickness at every location on the substrate. The difference to conventional
  • Fig. 4 shows a schematic illustration of an exemplary embodiment of method step A) of FIG
  • the term "on” here is not to be understood as “directly on.” Rather, an electrode can be present on the substrate and image its 3D structure, and it is also possible for the electrode to still be present on the electrode another
  • Reaction step AI with the functional groups on the substrate.
  • A stands for a first
  • first functional molecular substructure that is part of the first educt and that causes a function within the first organic functional layer.
  • first functional group "W” and a second functional group "X" To the first functional molecular substructure "A” is bound a first functional group "W” and a second functional group "X", wherein the first functional group "W” and the second functional group "X" either terminal
  • the first reactant reacts with the first functional group "W" with that arranged on the three-dimensionally curved substrate
  • reaction step AI may be followed by a second reaction step A2), in which, analogously to the first reaction step
  • Reaction step a second reactant reacts with the functional groups "X" on the first monomolecular layer to form a covalent bond
  • the second molecular substructure " ⁇ ⁇ " may be different from the first molecular substructure "A”.
  • the steps AI) and A2) can be repeated in an iteration step A3) until the
  • Fig. 5 shows a schematic representation of an execution ⁇ embodiment similar to method step A) those shown in Fig. 4 process step, with the difference that for each reaction step, also different first and second starting materials comprising different molecular substructures "A" and
  • Fig. 6 shows a schematic representation of a
  • the first reaction step AI) of process step A) takes place as already described. This can be either the
  • the first organic functional layer can contain other molecular entities besides a first molecular substructure "A"
  • process step B The principle of the layer structure in process step B) is the same as in process step A), wherein in the course of
  • process step B which begins with a first reaction step B1), a molecular substructure "B" is
  • first reactant Y-B-V or W-B-X is used depends on how many
  • Process step B) are further reaction and / or
  • a third organic functional layer may also be formed, for example in the course of an analogous process step C).
  • the thickness of each individual organic functional layer can be controlled by iteration steps.
  • the individual molecular substructures can each be connected to one another via bridges.
  • the bridges may be radicals of the functional groups used in the layer construction, "X", “W”, “Y”, “V”, etc.
  • Typical bridging compounds are, for example, ester groups, acid amide groups, ether groups, alkyl groups and allyl groups.
  • FIG. 7 shows an example of the method steps A) and B), wherein in method step A) the functional groups of the first educt are terminal free-standing functional groups.
  • the first starting material shown has functional groups of the same functionality but different
  • Substrate arranged can have a selective
  • FIGS. 8A, 8B, 8C show examples of possible three-dimensionally curved organic functional layer arrangements (2) (SD curve not shown for the sake of simplicity).
  • Layer arrangement has at least a first (4) and a second (5) organic functional layer, but may also comprise further layers.
  • the two layers are linked by covalent bonds. They each comprise at least one monomolecular layer, but may also comprise a plurality of monomolecular layers exhibit.
  • the nature of the deposition forms a molecular strand which extends from the first monomolecular layer of the first organic functional layer to the last monomolecular layer of the second organic functional layer and continuously links all monomolecular layers together by covalent bonds.
  • bridging groups can also be present which result from the radicals of the functional groups of the starting materials used (eg radicals of the groups). W “,” X “,” Y “and” V ").
  • each layer comprises only one type of molecular substructures (FIG. 8A). It is also possible for different molecular substructures (eg "A” and " ⁇ ⁇ ”) to be present within individual monomolecular layers (FIG. 8B).
  • FIG. 9 shows an embodiment of an organic optoelectronic device (1) according to the invention, produced according to the method according to the invention, comprising
  • curved organic functional layer arrangement (2) The individual organic functional layers of the organic functional layer arrangement are linked to one another by covalent bonds.
  • the connection to the electrodes can, but does not have to be by means of covalent bonds.
  • a 3D OLED comprising a first organic functional layer, which is a
  • Hole Injection Layer is a second organic functional layer that has a
  • electroluminescent layer is (emitter layer - EML) and a third organic functional layer which is an electron transport layer (ETL).
  • EML electron transport layer
  • the 3D curvature is only slightly indicated in the case shown. However, it can also be complex geometries
  • the three-dimensionally curved substrate is introduced into a molecular layer deposition process chamber.
  • the process chamber is brought to a temperature of 90 ° C.
  • Nitrogen (N 2 ) serves as a carrier or purge gas.
  • nitrogen serves as a carrier or purge gas.
  • other inert gases as they are regularly used as carrier or purge gases
  • reaction steps AI reaction steps AI
  • A2), B1), B2), Cl) C2) etc. are in individual
  • the educts are introduced (“flushed") into the process chamber by means of the carrier gas over a period of about one second.
  • reaction time or purging time 60 seconds. During this time, the process chamber is rinsed with pure carrier gas. It is clear to a person skilled in the art that the
  • Process parameters may vary depending on the apparatus and reactant used.
  • HIL Hole injection layer
  • Electron transport layer (ETL) from BCP is an Electron transport layer
  • Y is further functional group

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Ausbildung einer organischen optoelektronischen Vorrichtung (1), aufweisend zumindest eine dreidimensional gekrümmte organische funktionelle Schichtanordnung angegeben (2), wobei die Schichtanordnung zumindest eine erste und eine zweite organische funktionelle Schicht aufweist. Das Verfahren umfasst das Abscheiden der ersten organischen funktionellen Schicht mittels Molekularlagenabscheidung (MLD) auf einem dreidimensional gekrümmten Substrat (3) (Verfahrensschritt A) und das Abscheiden der zweiten organischen funktionellen Schicht auf der ersten organischen funktionellen Schicht mittels Molekularlagenabscheidung (MLD) (Verfahrensschritt B), wobei in Schritt B) die Anbindungder zweiten Schicht an die erste Schicht unter Ausbildung kovalenter Bindungen erfolgt. Weiterhin wird eine organische optoelektronische Vorrichtung angegeben.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Ausbildung einer organischen optoelektronischen Vorrichtung und organische optoelektronische Vorrichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer organischen optoelektronischen Vorrichtung und eine
organische optoelektronische Vorrichtung. Organische optoelektronische Vorrichtungen spielen
beispielsweise als strahlungsemittierende oder fotosensitive Vorrichtungen eine zunehmende praktische Bedeutung. Besonders hervorzuhebende Beispiele sind hierbei organische Leucht¬ dioden (organic light emitting diodes - OLEDs) sowie
organische Solarzellen. OLEDs spielen beispielsweise eine zunehmende Rolle in der Allgemeinbeleuchtung, etwa als
FlächenIichtquellen .
Organische optoelektronische Vorrichtungen werden derzeit durch die Beschichtung von Substraten erhalten, wobei die zu beschichtende Oberfläche des Substrates flach, also
zweidimensional ist (2D) . Nahezu alle gängigen opto¬ elektronischen Vorrichtungen sind in diesem Sinne 2D
optoelektronische Vorrichtungen.
Daneben sind auch organische optoelektronische Vorrichtungen bekannt, die durch eine Abscheidung von organischen
funktionellen Schichten auf flexiblen Substraten gebildet werden können. Die flexiblen Substrate lassen sich bis zu einem gewissen Grad biegen, sodass eine gekrümmte organische optoelektronische Vorrichtung erhalten werden kann. Organische optoelektronische Vorrichtungen aufweisend
Substrate, deren zu beschichtende Oberfläche eine echte SD- Oberflächenstruktur (auch makroskopisch, also eine SD- Oberflächenstruktur, die über die herkömmliche Rauigkeit des Substrates hinausreicht) aufweist und deren organische funktionelle Schichtanordnung diese Oberflächenstruktur zumindest weitgehend abbildet, sind dagegen bislang fast gänzlich unbekannt. Derartige organische optoelektronische Vorrichtungen werden im Folgenden als 3D organische opto- elektronische Vorrichtungen bzw. dreidimensional gekrümmte organische optoelektronische Vorrichtungen bezeichnet.
Das Grundproblem bei der Fertigung derartiger organischer optoelektronischer Vorrichtungen liegt in der Schwierigkeit, eine gleichmäßige, also homogene, Abscheidung von dünnen organischen funktionellen Schichten auf Substraten zu
erreichen, deren zu beschichtende Oberfläche nicht eben, also nicht wie oben geschildert zweidimensional ist, sondern eine dreidimensionale Oberflächenstruktur (z.B. umfassend Kanten, Krümmungen, Vertiefungen, Erhebungen, überstehende Bereiche also Abschattungen etc.) aufweist.
Für leistungsstarke organische optoelektronische
Vorrichtungen werden in der Regel organische funktionelle Schichten mit genau definierter Schichtdicke mit Hilfe von physikalischer Gasphasenabscheidung aufgebracht. Dies sind sogenannte „line-of-sight-Verfahren" , die für flache
Substrate vollflächige Beschichtungen erlauben. Für derartige Verfahren müssen die Quelle, aus welcher die abzuscheidenden Materialien austreten, und die zu beschichtende Stelle der Substratoberfläche in „Sichtlinie" zueinander vorliegen. Es dürfen keine Objekte zwischen Quelle und zu beschichtender Stelle vorliegen. Wenn das Substrat beispielsweise so geformt bzw. gekrümmt ist, dass es Bereiche des Substrates gibt, die Teile der Substratoberfläche verdecken (Abschattungen) , kann eine flächendeckende, durchgehende Beschichtung nicht erreicht werden (siehe Figur 2A) . Weiterhin kommt es bei gekrümmten Substraten zur Abscheidung der organischen funktionellen Schichten mit unterschiedlichen lateralen Schichtdicken
(Figur 2B) , was die Leistung der organisch optoelektronischen Vorrichtung erheblich einschränken kann und z.B. bei
organischen lichtemittierenden Dioden zu unerwünschten
Leuchtdichtegradienten führen kann. Für die Beschichtung der Oberfläche eines komplexen dreidimensionalen Objektes sind die existierenden Verfahren daher ungeeignet.
Aufgrund der genannten Probleme wurden dreidimensionale optoelektronische Vorrichtungen bislang durch das Zusammenfügen mehrerer zweidimensionaler optoelektronischer
Vorrichtungen zu 3D-Körpern gefertigt, wobei an den Rändern der zweidimensionalen Vorrichtungen jedoch nachteiligerweise nicht-funktionale Bereiche verbleiben. Außerdem können auf diese Art und Weise einzig kantige 3D-Körper gebildet werden, die aus planaren Flächen zusammengeführt werden müssen. Die erreichbaren Geometrien sind somit beschränkt und der Aufwand der Verbindung multipler 2D-optoelektronischer Vorrichtungen erheblich .
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur
Ausbildung einer organischen optoelektronischen Vorrichtung bereitzustellen, welches die oben genannten Nachteile
herkömmlicher Verfahren nicht aufweist. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere
Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer organischen optoelektronischen Vorrichtung sind Gegenstand weiterer Ansprüche.
Gegenstand der Erfindung nach Anspruch 1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer organischen optoelektronischen
Vorrichtung, aufweisend zumindest eine dreidimensional¬ gekrümmte organische funktionelle Schichtanordnung, wobei die Schichtanordnung zumindest eine erste und eine zweite
organische funktionelle Schicht aufweist,
umfassend die Verfahrensschritte
A) Abscheiden der ersten organischen funktionellen
Schicht mittels Molekularlagenabscheidung (MLD) auf einem dreidimensional-gekrümmten Substrat,
B) Abscheiden der zweiten organischen funktionellen Schicht auf der ersten organischen funktionellen
Schicht mittels Molekularlagenabscheidung (MLD) , wobei in Schritt B) die Anbindung der zweiten Schicht an die erste Schicht unter Ausbildung kovalenter Bindungen erfolgt. Der Begriff "dreidimensional gekrümmt" bezieht sich im
Folgenden auf die zu beschichtende Oberfläche von Substraten beziehungsweise auf organische funktionelle Schichtanord¬ nungen, die dauerhaft, also permanent, gekrümmt sind. Die Krümmung ist also nicht nur temporär, wie etwa auf flexiblen Substraten. Diese dreidimensional gekrümmten Substrate können aber ebenfalls flexibel ausgestaltet sein.
Für die „dreidimensional gekrümmte" organische funktionelle Schichtanordnung gilt insbesondere, dass sie sich über gekrümmte Bereiche des dreidimensional gekrümmten Substrates erstreckt. Das heißt die Schichtanordnung kann sich
beispielsweise über eine oder mehrere Kanten, über eine oder mehrere Vertiefungen oder über einen oder mehrere herausragende Bereiche und/oder Abschattungen der dreidimensional gekrümmten Substratoberfläche hinweg
erstrecken. Die Krümmung kann dabei auch in verschiedene Richtungen erfolgen.
Beispielsweise kann unter dem Begriff einer dreidimensional gekrümmten Oberfläche eine zusammenhängende Oberfläche verstanden werden, die in unterschiedlichen Teilbereichen unterschiedliche Flächennormalen aufweist. Dreidimensional gekrümmt kann beispielsweise bedeuten „makroskopisch" gekrümmt, d.h. es können z.B. eine oder mehrere Krümmungen, Biegungen, Kanten, Vertiefungen, herausstehende Bereiche und Abschattungen vorliegen, die eine makroskopische Ausdehnung haben, also über die Oberflächenrauigkeit eines herkömmlichen Substrates mit zweidimensionaler Oberfläche hinausreichen. Insbesondere können die Ausdehnungen im Bereich von 100 ym oder größer, insbesondere jedoch von 1 mm oder größer sein. Es ist auch möglich, dass die Ausdehnungen im Bereich von 2 mm oder größer, 3 mm oder größer, 5 mm oder größer und weiter bevorzugt von 1 cm oder größer oder gar 2 cm oder größer sind. Es ist auch möglich, dass die Ausdehnungen 10 cm oder größer sind. Dreidimensional gekrümmt meint also nicht die herkömmliche Oberflächenrauigkeit herkömmlicher Substrate mit 2D-Oberfläche .
Der Begriff "auf" kann dabei und im Folgenden „direkt auf" bedeuten. Der Begriff „auf" kann aber insbesondere im
Hinblick auf die Anordnung von Schichten auf dem dreidimensional gekrümmten Substrat (oder funktionellen Gruppen z.B. „auf" einem Substrat - siehe später) bedeuten, dass noch Zwischenschichten vorliegen. Mit Zwischenschichten können dabei unter anderem auch Elektroden der organischen optoelektronischen Vorrichtung gemeint sein. Dies bedeutet beispielsweise für die genannte erste organische funktionelle Schicht, dass sie nicht notwendigerweise direkt auf einem dreidimensional gekrümmten Substrat angeordnet sein muss, sondern dass noch Zwischenschichten vorliegen können. Die Zwischenschichten können dabei die Struktur des dreidimensional gekrümmten Substrates abbilden. Beispielsweise kann eine Elektrode beispielsweise eine erste Elektrode z.B. eine Anode etwa aus Indiumzinnoxid (engl, indium tin oxide - ITO) , Aluminiumzinkoxid (aluminum zinc oxide - AZO) , oder aus einem Metall z.B. AI, Ag oder Legierungen daraus, zwischen dem Substrat und der ersten organischen funktionellen Schicht angeordnet sein. Die zweite organische funktionelle Schicht ist jedoch direkt auf der ersten organischen funktionellen Schicht angeordnet und kovalent an sie gebunden.
Die Molekularlagenabscheidung (englisch: molecular layer deposition - MLD) ist eine Technik für die Abscheidung von Schichten aus der Gasphase. Im Gegensatz zur Atomlagen- abscheidung (englisch: atomic layer deposition - ALD) werden bei der Molekularlagenabscheidung nicht einzelne Atome, sondern Moleküle beziehungsweise Molekülfragmente abge¬ schieden. Im Gegensatz zu Verfahren, bei welchen die
Abscheidung von Molekülen aus der Flüssigphase erfolgt, handelt es sich bei der Molekularabscheidung um eine
Abscheidung aus der Gasphase, sodass auch Oberflächen
beziehungsweise Substrate beschichtet werden können, die nicht lösungsmittelstabil sind. Zudem lassen sich mit MLD Moleküle abscheiden, die nur eine beschränkte Löslichkeit aufweisen. Die Molekularlagenabscheidung aus der Gasphase zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass es sich hierbei um eine sequentielle, also stufenweise Abscheidung handelt, die selbstlimitierend ist. Insbesondere erlaubt es die
Molekularlagenabscheidung, Monolage für Monolage kontrolliert nacheinander abzuscheiden, wobei zwischen den einzelnen
Schichten kovalente Bindungen geknüpft werden können. Mit dem MLD-Verfahren lassen sich beispielsweise reine organische Verbindungen abscheiden aber beispielsweise auch Metall- komplexverbindungen .
Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Anspruch 1 unterscheidet sich von herkömmlichen Verfahren zur Herstellung von dreidimensionalen optoelektronischen Vorrichtungen dadurch, dass es kein Aneinanderfügen und Kombinieren von zweidimensionalen optoelektronischen Vorrichtungen erfordert. Es können also optoelektronische Vorrichtungen ohne unerwünschte nicht funktionale Kanten gebildet werden (z.B. 3D OLEDs ohne nicht leuchtende Kanten) . Die Geometrie der optoelektronischen Vorrichtung ist somit nicht mehr auf „kantige" Körper
beschränkt. Vielmehr erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren die Herstellung von 3D organischen optoelektronischen
Vorrichtungen mit einer bislang nicht möglichen Vielfalt von Oberflächengeometrien. Beispielsweise ist die Herstellung von Körpern möglich, deren vollständige Oberfläche eine
durchgehende optoelektronische Vorrichtung ist, die auf der gesamten Außenoberfläche funktional ist. Beispielsweise können dreidimensionale OLEDs hergestellt werden, deren gesamte Außenoberfläche leuchtend ist.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren können Substrat¬ oberflächen mit besonders komplexen dreidimensional
gekrümmten Oberflächen beschichtet werden. Auch Oberflächen mit Vertiefungen, Kanten, Krümmungen unterschiedlicher Art und in verschiedene Richtungen, sowie Abschattungen stellen kein Hindernis bei der Beschichtung dar. Insbesondere ist auch bei komplexen dreidimensional gekrümmten Substraten noch eine homogene Beschichtung erreichbar. Beispielsweise ist es durch Nutzung der Molekularlagen- abscheidung möglich, dass die dreidimensional gekrümmte organische funktionelle Schichtanaordnung die drei¬ dimensionale Oberflächenstruktur des dreidimensional gekrümmten Substrates genau abbildet. Es kann sich
beispielsweise um eine durchgehende, flächendeckende
dreidimensional gekrümmte organische funktionelle Schicht¬ anordnung handeln. Es ist also möglich dreidimensional gekrümmte organische funktionelle Schichtanordnungen
auszubilden, welche alle Oberflächenformen der
dreidimensional gekrümmten Substratoberfläche nachzeichnen. So kann beispielsweise eine 3D organische optoelektronische Vorrichtung bereitgestellt werden, welche eine Außenoberfläche aufweisend die dreidimensional gekrümmte Struktur der Substratoberfläche abbildet.
Insbesondere erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren durch Nutzung der Molekularlagenabscheidung eine sehr gute
Schichtdickenkontrolle und Homogenität der aufgebrachten organischen funktionellen Schichten. Im Gegensatz zu
herkömmlichen Verfahren wie der physikalischen Gasphasen- abscheidung lassen sich so auch auf dreidimensional
gekrümmten Substraten homogene Schichten abscheiden.
Beispiels-weise ist sogar eine monolagengenaue Schicht- dickenkontrolle möglich.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich Außenflächen wie Innenflächen von dreidimensional gekrümmten Substraten gleichermaßen beschichten. Durch die kovalente Anbindung der zweiten organischen funktionellen Schicht an die erste organische funktionelle Schicht wird zudem eine starke und stabile Anknüpfung der zweiten organischen funktionellen Schicht an die erste organische funktionelle Schicht erreicht. Dies erlaubt nicht nur eine besonders hohe
Stabilität der Schichtanordnung, sondern sorgt auch für eine sehr gute elektrische Kontaktierung . Im Folgenden sollen bevorzugte Ausführungsformen des
erfindungsgemäßen Verfahrens vorgestellt werden.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung betrifft das erfindungsgemäße Verfahren, wobei Verfahrensschritt A) einen ersten Reaktionsschritt AI) innerhalb des
Verfahrensschrittes A) zur Aufbringung einer ersten
monomolekularen Schicht der ersten organischen funktionellen Schicht mittels Molekularlagenabscheidung (MLD) auf dem dreidimensional gekrümmten Substrat aufweist.
Dabei muss die Aufbringung nicht notwendigerweise direkt auf dem dreidimensional gekrümmten Substrat erfolgen. Es kann beispielsweise zumindest eine Zwischenschicht zwischen dem dreidimensional gekrümmten Substrat und der ersten
monomolekularen Schicht der ersten organischen funktionellen Schicht vorhanden sein, wobei dann die monomolekulare Schicht auf der Zwischenschicht abgeschieden wird. Die zumindest eine Zwischenschicht kann dabei zumindest weitgehend bevorzugt vollständig die dreidimensional gekrümmte Oberflächenstruktur des Substrates abbilden. Beispielsweise kann es sich um eine Elektrodenschicht einer ersten Elektrode auf dem drei¬ dimensional gekrümmten Substrat handeln. Weiterhin ist es beispielsweise möglich, dass auf dem dreidimensional
gekrümmten Substrat neben einer ersten Elektrodenschicht weitere Schichten vorliegen. Außerdem ist es beispielsweise möglich, dass in dem ersten Reaktionsschritt AI) bei der Aufbringung der ersten monomolekularen Schicht der ersten organischen funktionellen Schicht kovalente Bindungen
geknüpft werden. Es ist also beispielsweise möglich, dass eine kovalente Anbindung an die Schicht erfolgt, auf welcher die erste organische funktionelle Schicht direkt abgeschieden wird . Eine Weiterbildung der soeben beschriebenen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens betrifft ein Verfahren, wobei im ersten Reaktionsschritt AI) ein erstes Edukt mit einer auf dem dreidimensional-gekrümmten Substrat ange- ordneten funktionellen Gruppe unter Ausbildung einer
kovalenten Bindung reagiert,
wobei das erste Edukt die folgende allgemeine Formel aufweist :
W A X wobei es sich bei „A" um eine erste funktionelle
molekulare Teilstruktur handelt, die eine Funktion innerhalb der ersten organischen funktionellen Schicht bedingt,
wobei an die erste funktionelle molekulare Teilstruktur „A" eine erste funktionelle Gruppe „W" und eine zweite funktionelle Gruppe „X" gebunden ist,
wobei die erste funktionelle Gruppe „W" und die zweite funktionelle Gruppe „X" entweder terminale funktionelle Gruppen sein können oder in einer Ringstruktur
miteinander verbunden sein können,
wobei das erste Edukt mit der ersten funktionellen
Gruppe „W" mit der auf dem dreidimensional gekrümmten Substrat angeordneten funktionellen Gruppe reagiert, und wobei die funktionelle Gruppe „X" für eine weitere Reaktion zur Verfügung steht.
Die auf dem dreidimensional gekrümmten Substrat angeordnete funktionelle Gruppe muss dabei nicht direkt auf dem
dreidimensional gekrümmten Substrat angeordnet sein, sondern kann beispielsweise auf einer ersten Elektrode auf dem
Substrat angeordnet sein oder auf einer anderen
Zwischenschicht, die ihrerseits auf der ersten Elektrode angeordnet ist. Beispielsweise kann eine erste Elektrode auf dem
dreidimensional gekrümmten Substrat angeordnet sein und ein Material aufweisen, das über hinreichend funktionelle Gruppen verfügt, die im Reaktionsschritt AI) als „auf dem dreidimensional gekrümmten Substrat angeordnete funktionelle Gruppen" fungieren. In diesem Fall kann das erste Edukt „W-A-X" direkt mit den funktionellen Gruppen direkt auf der Elektrode unter Ausbildung einer kovalenten Bindung
reagieren. In diesem Fall kann AI) ohne jede Vorbehandlung der Elektrode durchgeführt werden. Beispielsweise ist es aber auch möglich, dass die erste Elektrode nicht über hinreichend viele funktionellen Gruppen verfügt. In diesem Fall ist es beispielsweise möglich eine Vorbehandlung der Elektrode durchzuführen (z.B. chemische Vorbehandlung, beispielsweise mit Ozon, Plasmabehandlung etc.). Durch die Vorbehandlung werden die funktionellen Gruppen erzeugt, an welche die
Edukte bei der MLD-Abscheidung anbinden können. Die Elektrode selbst kann jeweils beispielsweise mittels Atomlagenabschei- dung (ALD) und somit unter Abbildung der dreidimensionalen Substratstruktur mit hervorragender Schichtdickenkontrolle aufgebracht werden. Weiterhin ist es beispielsweise möglich, dass auf der
Elektrode, die ihrerseits auf dem dreidimensional gekrümmten Substrat angeordnet ist, eine weitere Zwischenschicht
vorhanden ist. Diese Schicht kann durch einen weiteren
Verfahrensschritt, der dem Verfahrensschritt AI) vorgelagert ist auf die Elektrode aufgebracht werden. Die Zwischenschicht selbst muss dabei nicht notwendiger Weise mittels kovalenter Bindungen an die Elektrode gebunden sein, sondern kann beispielsweise auch über andere Wechselwirkungen (etwa van- der-Waals-Bindungen) mit der Elektrode verbunden sein.
Insbesondere kann es sich bei einer Zwischenschicht auf der Elektrode um eine monomolekulare Schicht handeln. Auch die Aufbringung einer Zwischenschicht auf die Elektrode nach Aktivierung bzw. Vorbehandlung der Elektrode ist denkbar. Im Falle des Vorliegens einer Zwischenschicht auf der Elektrode erfolgt die Reaktion der funktionellen Gruppe „W" des ersten Eduktes „W-A-X" mit einer funktionellen Gruppe der Zwischen- Schicht, die der „auf dem dreidimensional gekrümmten Substrat angeordneten funktionellen Gruppe" entspricht.
Das die Zwischenschicht bildende Material kann dabei
Verbindungen bzw. Materialien umfassen, die sich von den Edukten, die mittels MLD-Prozess abgeschieden werden, unterscheiden. Alternativ kann auch ein Edukt des MLD- Prozesses, die Zwischenschicht bilden. Beispielsweise ist es möglich, dass die Zwischenschicht von dem später noch näher beschriebenen zweiten Edukt (von Reaktionsschritt A2) gebildet wird. Es kann insbesondere eine Monolage des zweiten Eduktes auf der Elektrode adsorbieren. Eine vorherige
Aktivierung der Elektrode kann diesen Prozess begünstigen. Zusammenfassend kann also die „auf dem dreidimensional gekrümmten Substrat angeordnete funktionelle Gruppe"
beispielsweise auf einer Elektrode, die auf dem
dreidimensional gekrümmten Substrat angeordnet ist,
angeordnet sein oder auf einer Zwischenschicht, die
ihrerseits auf einer Elektrode auf dem dreidimensional gekrümmten Substrat angeordnet ist.
Beispielsweise kann es sich bei der auf dem dreidimensional gekrümmten Substrat angeordneten funktionellen Gruppe um eine nukleophile oder elektrophile Gruppe handeln.
Bei der Gruppe „W" kann es sich beispielsweise ebenfalls um eine nukleophile oder elektrophile Gruppe handeln, mit gegensätzlicher Reaktivität zur funktionellen Gruppe, die auf dem Substrat angeordnet ist, so dass beide Gruppen unter Ausbildung einer kovalenten Bindung miteinander reagieren können. Es ist zudem möglich, dass bei dieser Reaktion ein Abgangsprodukt gebildet wird. Bei „W" und „X" kann es sich um terminale Gruppen handeln. Damit ist gemeint, dass es sich um freistehende also nicht maskierte Gruppen handeln kann. „W" zeigt bevorzugt eine höhere Reaktivität mit der auf dem dreidimensional gekrümmten Substrat angeordneten
funktionellen Gruppe als „X". Es erfolgt also bevorzugt eine selektive Reaktion von „W" mit der auf dem Substrat
angeordneten funktionellen Gruppe, während „X" bevorzugt nicht mit der auf dem Substrat angeordneten funktionellen Gruppe reagiert. So kann erreicht werden, dass die Anbindung der ersten funktionellen Teilstruktur „A" mittels Reaktion von „W" erfolgt, während „X" für weitere Reaktionen also insbesondere die Abscheidung der nächsten monomolekularen Schicht zur Verfügung steht.
„W" und „X" reagieren bevorzugt weder mit sich selbst, noch miteinander. Dadurch kann auch bei terminalen Gruppen „W" und „X" erreicht werden, dass im ersten Reaktionsschritt nur eine monomolekulare Schicht abgeschieden wird. Es wird also pro Reaktionsschritt nur eine Monolage gebildet.
Es ist insbesondere möglich, dass „W" und „X" entweder beide nukleophile oder beide elektrophile Gruppen darstellen und jeweils die entgegengesetzte Reaktivität wie die auf dem Substrat angeordnete funktionelle Gruppe aufweisen.
Es ist grundsätzlich möglich, dass „W" und „X" identisch sind.
Es ist jedoch bevorzugt, dass „W" und „X" nicht identisch sind. Beispielsweise können sich „W" und „X" in ihrer
Funktionalität oder Reaktivität unterscheiden:
Beispielsweise können sowohl „W" als auch „X" nukleophile Gruppen sein, wobei „W" höhere Nukleophilie besitzt als „X". Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass „W"
bevorzugt mit einer elektrophilen Gruppe auf dem Substrat reagiert. Analoges gilt für die umgekehrte Polung, d.h.
sowohl „W" als auch „X" können elektrophil sein, wobei „W" elektrophiler als „X" sein kann und somit bevorzugt mit einer nukleophilen Gruppe auf dem Substrat reagieren kann.
Außerdem ist es auch denkbar, dass „W" nukleophil ist und „X" elektrophil, vorausgesetzt, dass die Reaktivität von „W" und „X" miteinander geringer als die Reaktivität von „W" mit der funktionellen Gruppe auf der Oberfläche des dreidimensional gekrümmten Substrates ist. Dadurch, dass sich „W" und „X" in ihrer Funktionalität und/oder Reaktivität unterscheiden kann sichergestellt werden, dass immer nur einzelne Monolagen abgeschieden werden und es in einem Reaktionsschritt nicht zu Reaktionen der Edukte mit sich selbst z.B. unter Kettenbildung kommt. Dies erlaubt eine gute Schichtdickenkontrolle.
Es ist zudem denkbar, dass die Gruppe „X" mit einer
Schutzgruppe versehen sein kann, die sicherstellt, dass „X" im ersten Reaktionsschritt AI) nicht reagiert. Die Schutz- gruppe kann im Anschluss an AI) abgespalten werden, so dass „X" für die Abscheidung einer weiteren Schicht als
funktionelle Gruppe zur Verfügung stehen kann.
Eine weitere Möglichkeit ist, dass „W" und „X" in einer
Ringstruktur gebunden vorliegen. Das erste Edukt ist dann ein zyklisches erstes Edukt, das im Verfahrensschritt AI) eine Ringöffnungsreaktion erfährt. Im Zuge der Ringöffnungs¬ reaktion reagiert die Gruppe „W" mit der auf dem Substrat angeordneten funktionellen Gruppe. Hierbei wird in einem einzigen Reaktionsschritt gleichermaßen die Anknüpfung des ersten Eduktes - und damit der ersten funktionellen
molekularen Teilstruktur „A" - erreicht und zugleich die funktionelle Gruppe „X" für den folgenden Reaktionsschritt freigelegt. Die Ringöffnungsreaktion kann beispielsweise ohne Freisetzung einer Abgangsgruppe erfolgen. Die Nutzung zyklischer Edukte ermöglicht eine „Maskierung" der Funktionalität des Eduktes. So lassen sich unerwünschte Doppelreaktionen vermeiden. Die für die Anbindung der
folgenden monomolekularen Schicht erforderliche funktionelle Gruppe „X" bildet sich in ihrer reaktiven Form erst durch die Ringöffnungsreaktion. Somit wird eine Reaktion von „X" mit der auf dem dreidimensionalen Substrat angeordneten
funktionellen Gruppe vermieden. Es ist also möglich im Reaktionsschritt AI) eine mono¬ molekulare Schicht unter Ausbildung kovalenter Bindungen abzuscheiden. Auf diese Weise kann eine stabile Anknüpfung der ersten organischen funktionellen Schicht z.B. auch mit Abbildung der Oberflächenstruktur der darunterliegenden
Schicht erreicht werden. Zugleich wird eine monomolekulare Schicht erzeugt, die funktionelle Gruppen „X" aufweist, an welche eine weitere monomolekulare Schicht gebunden werden kann . Die eingebaute molekulare Teilstruktur „A" bedingt eine
Funktion in der ersten organischen funktionellen Schicht. Dies soll beispielhaft erläutert werden. Beispielsweise kann es sich bei der ersten organischen funktionellen Schicht um eine Ladungstransportschicht handeln. In diesem Fall kann „A" eine molekulare Teilstruktur sein, welche in der ersten organischen funktionellen Schicht Ladungstransport
ermöglicht. Beispielsweise kann "A" eine Teilstruktur eines leitenden Materials der ersten organischen funktionellen Schicht sein.
Eine Weiterbildung der soeben beschriebenen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens betrifft ein Verfahren, wobei im ersten Reaktionsschritt AI) neben dem besagten ersten Edukt ein weiteres erstes Edukt mit einer auf
dem dreidimensional gekrümmten Substrat angeordneten
funktionellen Gruppe unter Ausbildung einer kovalenten
Bindung reagiert, wobei das weitere erste Edukt die folgende allgemeine Formel aufweist:
W A' X wobei es sich bei „Αλ" um eine zweite funktionelle molekulare Teilstruktur handelt, die eine Funktion innerhalb der ersten organischen funktionellen Schicht bedingt,
wobei an die zweite funktionelle molekulare Teilstruktur „Αλ" jeweils eine erste funktionelle Gruppe „W" und eine zweite funktionelle Gruppe „X" gebunden ist,
wobei die erste funktionelle Gruppe „W" und die zweite funktionelle Gruppe „X" entweder terminale funktionelle Gruppen sein können oder in einer Ringstruktur
miteinander verbunden sein können,
wobei das weitere erste Edukt mit der ersten
funktionellen Gruppe „W" mit der auf dem dreidimensional gekrümmten Substrat angeordneten funktionellen Gruppe reagiert,
- und wobei die funktionelle Gruppe „X" für eine weitere Reaktion zur Verfügung steht.
Für die funktionellen Gruppen „W" und „X" sowie die auf dem dreidimensional gekrümmten Substrat angeordnete funktionelle Gruppe gilt hierbei dasselbe, wie oben bereits beschrieben.
„Αλ" ist hierbei eine von „A" verschiedene molekulare
Teilstruktur und kann die gleiche oder eine andere Funktion als „A" in der ersten organischen funktionellen Schicht bedingen.
Dies sei im Folgenden beispielhaft erläutert. So ist es möglich, dass die erste organische funktionelle Schicht eine Ladungstransportschicht bildet. Beispielsweise kann „A" eine molekulare Teilstruktur sein, welche Teil eines leitenden
Materials sein kann. Es ist dann möglich, dass „Αλ" ebenfalls eine molekulare Teilstruktur ist, die einen weiteren Teil des leitenden Materials bildet. Beide molekulare Teilstrukturen können beispielsweise für den Aufbau der Struktur eines leitenden organischen Materials erforderlich sein.
Beispielsweise ist es aber auch möglich, dass „A" eine molekulare Teilstruktur bildet, die das leitende organische Material bildet, während es sich bei „Αλ" um einen
Dotierstoff z.B. in Form eines Metallkomplexes handeln kann. Durch Koabscheidung eines ersten Eduktes mit „A" und eines weiteren ersten Eduktes mit „Αλ" kann also Schichtweise
(Monolage für Monolage) der Aufbau einer ersten organischen funktionellen Schicht erfolgen, die ein leitendes
Matrixmaterial aufgebaut aus den Einheiten „A" und einen Dotierstoff aufgebaut aus den Einheiten „Αλ" aufweist. Im Schritt AI) kann hierzu die erste dieser monomolekularen Schichten mit „A" und „Αλ" gebildet werden.
Eine wichtige Eigenschaft der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass sich die Anteile der molekularen Teilstrukturen von „A" und „Αλ" - sowie falls gewünscht auch von weiteren molekularen Teilstrukturen („Αλ λλ etc.) - innerhalb der jeweiligen monomolekularen Schicht jeweils mit hoher
Genauigkeit einstellen lassen. Die erste monomolekulare
Schicht der ersten organischen funktionellen Schicht kann also ein genau definiertes Verhältnis der molekularen
Teilstrukturen „A" und „Αλ" aufweisen. Dieses Prinzip ist auch für den Fall erweiterbar, dass im ersten Reaktionsschritt noch weitere Edukte etwa aufweisend eine dritte molekulare Teilstruktur „Αλ λ" eingebracht werden. Dieses Prinzip der Einbringung mehrerer molekularer Teilstrukturen innerhalb eines Reaktionsschrittes wie in dieser Ausführungsform bei Reaktionsschritt AI) vorgestellt, kann auch auf die im Folgenden geschilderten weiteren Reaktionsschritte übertragen werden. So lassen sich jeweils mono- molekulare Schichten mit genau eingestelltem Verhältnis der jeweiligen molekularen Teilstrukturen (z.B. „A", „Αλ", „Αλ λ", „B", „Βλ", „Βλ λ", siehe im Folgenden) erzeugen. Auf diese Weise können organische funktionelle Schichten aufgebaut werden die genau definierte Verhältnisse der jeweiligen molekularen Teilstrukturen enthalten. Insbesondere ist es so möglich gezielt organische funktionelle Schichten mit
Gradienten der Anteile der jeweiligen molekularen
Teilstrukturen einzustellen. Es lassen sich beispielsweise molekularmonolagengenau Konzentrationsgradienten innerhalb der jeweiligen organischen funktionellen Schicht erzeugen. Zu diesem Zweck kann das Verhältnis der verschiedenen
molekularen Teilstrukturen (z.B. „A", „Αλ") von Monolage zu Monolage nach Wunsch gezielt variiert werden.
Gemäß einer anderen Weiterbildung des erfindungsgemäßen
Verfahrens weist das Verfahren neben dem ersten Reaktions- schritt AI) zusätzlich einen zweiten Reaktionsschritt A2) innerhalb des Verfahrensschrittes A) zur Aufbringung einer zweiten monomolekularen Schicht der ersten organischen funktionellen Schicht mittels Molekularlagenabscheidung (MLD) auf der ersten monomolekularen Schicht der ersten organischen funktionellen Schicht auf.
Durch Nutzung der Molekularlagenabscheidung aus der Gasphase kann eine zweite monomolekulare Schicht auf der ersten monomolekularen Schicht aufgebracht und kovalent an sie angebunden werden.
Eine Weiterbildung der soeben beschriebenen Ausführungsform betrifft das Verfahren, wobei im zweiten Reaktionsschritt A2) ein zweites Edukt mit der funktionellen Gruppe „X" der ersten monomolekularen Schicht der ersten organischen funktionellen Schicht unter Ausbildung einer kovalenten Bindung reagiert, wobei das zweite Edukt die folgende allgemeine Formel aufweist :
Y Α' V wobei es sich bei „Αλ" um eine zweite funktionelle molekulare Teilstruktur handelt, die eine Funktion innerhalb der ersten organischen funktionellen Schicht bedingt,
wobei an die zweite funktionelle molekulare Teilstruktur
„Αλ" eine erste funktionelle Gruppe „Y" und eine zweite funktionelle Gruppe „V" gebunden ist,
wobei die erste funktionelle Gruppe „Y" und die zweite funktionelle Gruppe „V" entweder terminale funktionelle Gruppen sein können oder in einer Ringstruktur
miteinander verbunden sein können,
wobei das zweite Edukt mit der ersten funktionellen
Gruppe „Y" mit der funktionellen Gruppe „X" der ersten monomolekularen Schicht der ersten organischen
funktionellen Schicht reagiert
und wobei die funktionelle Gruppe „V" für weitere
Reaktionen zur Verfügung steht.
„X" ist nach dem ersten Reaktionsschritt AI) wie oben geschildert eine funktionelle Gruppe der ersten mono¬ molekularen Schicht der ersten organischen funktionellen Schicht und dient im Reaktionsschritt A2) als Anknüpfungs¬ punkt. Im Reaktionsschritt A2) erfolgt also die Reaktion des zweiten Eduktes mit der funktionellen Gruppe „Y" mit der Gruppe „X" der ersten monomolekularen Schicht. Durch diese Reaktion erfolgt die Abscheidung einer zweiten monomolekularen Schicht auf der ersten monomolekularen
Schicht der ersten organischen funktionellen Schicht.
Bei „X" kann es sich wie oben geschildert beispielsweise um eine nukleophile oder elektrophile Gruppe handeln.
Bei der Gruppe „Y" kann es sich beispielsweise ebenfalls um eine nukleophile oder elektrophile Gruppe handeln, mit gegensätzlicher Reaktivität zur funktionellen Gruppe „X", so dass beide Gruppen unter Ausbildung einer kovalenten Bindung miteinander reagieren können. Es ist zudem möglich, dass bei dieser Reaktion ein Abgangsprodukt gebildet wird. Bei „Y" und „V" kann es sich beispielsweise um terminale Gruppen handeln.
„Y" zeigt bevorzugt eine höhere Reaktivität mit „X" als „V" mit „X". Es erfolgt also eine selektive Reaktion von „Y" mit „X", während „V" bevorzugt nicht mit „X" reagiert. So kann erreicht werden, dass die Anbindung der zweiten funktionellen Teilstruktur „Αλ" mittels Reaktion von „Y" erfolgt, während „V" für weitere Reaktionen also insbesondere die Abscheidung der nächsten monomolekularen Schicht zur Verfügung steht.
„Y" und „V" reagieren bevorzugt weder mit sich selbst, noch miteinander. Dadurch kann auch bei terminalen Gruppen „Y" und „V" erreicht werden, dass nur eine monomolekulare Schicht abgeschieden wird. Es wird also auch im zweiten Reaktions¬ schritt nur eine Monolage gebildet.
Es ist insbesondere möglich, dass „Y" und „V" entweder beide nukleophile oder beide elektrophile Gruppen darstellen und jeweils die entgegengesetzte Reaktivität wie die auf der ersten monomolekularen Schicht angeordnete Gruppe „X" aufweisen .
Es ist grundsätzlich möglich, dass „Y" und „V" identisch sind.
Es ist jedoch bevorzugt, dass „Y" und „V" nicht identisch sind . Beispielsweise können sich „Y" und „V" in ihrer
Funktionalität oder Reaktivität unterscheiden:
Beispielsweise können sowohl „Y" als auch „V" nukleophile Gruppen sein, wobei „Y" höhere Nukleophilie besitzt als „V". Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass „Y"
bevorzugt mit einer elektrophilen Gruppe „X" der ersten monomolekularen Schicht reagiert. Analoges gilt für die umgekehrte Polung, d.h. sowohl „Y" als auch „V" können elektrophil sein, wobei „Y" elektrophiler als „V" sein kann und somit bevorzugt mit einer nukleophilen Gruppe „X" der ersten monomolekularen Schicht reagieren kann.
Außerdem ist es auch denkbar, dass „Y" nukleophil ist und „V" elektrophil, vorausgesetzt, dass die Reaktivität von „Y" und „V" miteinander geringer als die Reaktivität von „Y" mit der funktionellen Gruppe „X" ist.
Dadurch, dass sich „Y" und „V" in ihrer Funktionalität und/oder Reaktivität unterscheiden kann sichergestellt werden, dass immer nur einzelne Monolagen abgeschieden werden und es in einem Reaktionsschritt nicht zu Reaktionen der Edukte mit sich selbst z.B. unter Kettenbildung kommt. Dies erlaubt eine gute Schichtdickenkontrolle.
Es ist zudem denkbar, dass die Gruppe „V" mit einer
Schutzgruppe versehen sein kann, die sicherstellt, dass „V" im zweiten Reaktionsschritt A2) nicht reagiert. Die
Schutzgruppe kann im Anschluss an A2) abgespalten werden, so dass „V" für die Abscheidung einer weiteren Schicht als funktionelle Gruppe zur Verfügung stehen kann. Eine weitere Möglichkeit ist, dass „Y" und „V" in einer
Ringstruktur gebunden vorliegen. Das zweite Edukt ist dann ein zyklisches zweites Edukt, das im Verfahrensschritt A2) eine Ringöffnungsreaktion erfährt. Im Zuge der Ringöffnungs¬ reaktion reagiert die Gruppe „Y" mit „X" von der ersten monomolekularen Schicht. Hierbei wird in einem einzigen
Reaktionsschritt gleichermaßen die Anknüpfung des zweiten Eduktes - und damit der zweiten funktionellen molekularen Teilstruktur „Αλ" - erreicht und zugleich die funktionelle Gruppe „V" für den folgenden Reaktionsschritt freigelegt. Die Ringöffnungsreaktion kann beispielsweise ohne Freisetzung einer Abgangsgruppe erfolgen. Die Nutzung zyklischer Edukte ermöglicht eine „Maskierung" der Funktionalität des Eduktes. So lassen sich unerwünschte Doppelreaktionen vermeiden. Die für die Anbindung der
folgenden monomolekularen Schicht erforderliche funktionelle Gruppe „V" bildet sich in ihrer reaktiven Form erst durch die Ringöffnungsreaktion. Somit wird eine Reaktion von „V" mit der auf dem dreidimensionalen Substrat angeordneten
funktionellen Gruppe vermieden. In dieser Ausführungsform können „A" und „Αλ" gleich oder verschieden sein. Falls im ersten Reaktionsschritt AI) bereits mehrere verschiedene molekulare Teilstrukturen eingebracht wurden ist es möglich, dass „Αλ" mit einer dieser Teilstrukturen identisch ist. Es kann sich aber auch um eine weitere von den bis dahin eingebrachten molekularen
Teilstrukturen verschiedene Teilstruktur handeln.
Es ist also beispielsweise möglich im Reaktionsschritt A2) eine monomolekulare Schicht unter Ausbildung kovalenter
Bindungen abzuscheiden. Auf diese Weise kann eine stabile
Anknüpfung der zweiten monomolekularen Schicht an die erste monomolekulare Schicht der ersten organischen funktionellen Schicht erreicht werden. Zugleich wird eine monomolekulare Schicht erzeugt, die ihrerseits funktionelle Gruppen „V" aufweist, an welche eine weitere monomolekulare Schicht gebunden werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die
funktionellen Gruppen „W" und „X", die auf dem Substrat angeordnete funktionelle Gruppe, sowie die funktionellen Gruppen „Y" und „V" ausgewählt aus der Gruppe von
Elektrophilen :
*-COOR, mit R bevorzugt H, oder R ist ein kurzkettiges Alkyl, insbesondere -Methyl, -Ethyl-, verzweigtes oder lineares -Propyl, verzweigtes oder lineares -Butyl, verzweigtes oder lineares Pentyl,
(Carbonsäure- und Carbalkoxygruppe) *-COOX mit X = Halogen, bevorzugt X gleich Cl oder Br (Säurehalogenidgruppe)
*-CONH2 (Säureamidgruppe)
*-N=C=0 ( Isocyanatgruppe)
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, wobei Rl, R2 und R3 jeweils
unabhängig voneinander wie der oben beschriebene
Rest R definiert sein können (Epoxidgruppe) . oder Nukleophilen :
*-NH2 (Aminogruppe)
*-OH (Hydroxylgruppe)
*-SH (Thiolgruppe)
*-CH2-CH=CH2 (Allylgruppe)
„*" symbolisiert hierbei jeweils die Anbindung an die
molekulare Teilstruktur.
Besonders bevorzugt sind beispielsweise Edukte (also erste bzw. zweite Edukte im Sinne der Erfindung), welche eine
Hydroxylgruppe und eine Aminogruppe aufweisen (z.B. W ist eine Hydroxylgruppe und X eine Aminogruppe oder umgekehrt oder Y ist eine Hydroxylgruppe und V eine Aminogruppe oder umgekehrt) . Diese Kombination ist besonders vorteilhaft, weil sich die Aminogruppe und die Hydroxylgruppe hinreichend in ihrer Reaktivität unterscheiden um selektiv zu reagieren. Außerdem reagieren sie nicht mit sich selbst oder
miteinander .
Analog wie für den ersten Reaktionsschritt AI) dargelegt ist es auch beim zweiten Reaktionsschritt A2) gemäß einer
weiteren Ausführungsform möglich, dass nicht nur ein zweites Edukt der allgemeinen Formel
Y A' V sondern zusätzlich ein weiteres zweites Edukt auf der ersten monomolekularen Schicht der ersten organischen funktionellen Schicht abgeschieden wird. Beispielsweise kann das weitere zweite Edukt die folgende allgemeine Formel aufweisen:
Y A V
wobei die molekulare Teilstruktur „A" in diesem Fall ungleich der molekularen Teilstruktur „Αλ" und wobei „Y" und „V" wie oben geschildert definiert sind.
Eine andere Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens aufweisend die beschriebenen Reaktionsschritte AI) und A2) weist zusätzlich zumindest einen Iterationsschritt A3) innerhalb des Verfahrensschrittes A) zur Wiederholung der Schritte AI) und A2) auf. Die Iteration kann dabei solange fortgesetzt werden bis die gewünschte Schichtdicke der ersten organischen funktionellen Schicht erreicht ist.
Die Iteration kann dabei sowohl nach Verfahrensschritt AI) als auch nach Verfahrensschritt A2) beendet werden.
Ein derartiges Verfahren erlaubt also den schrittweise bzw. sukzessiven Aufbau der ersten organischen funktionellen
Schicht durch Abscheidung von Monolage für Monolage, wobei alle Monolagen hierbei miteinander durch kovalente Bindungen verknüpft werden. Neben der hervorragenden Schichtdickenkontrolle und dem guten Zusammenhalt der einzelnen mono¬ molekularen Schichten, kann so zudem die Oberflächenstruktur des darunterliegenden dreidimensional gekrümmten Substrates abgebildet werden.
Eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens betrifft ein Verfahren wobei Verfahrensschritt B) einen ersten Reaktionsschritt Bl) innerhalb des Verfahrensschrittes B) zur Aufbringung einer ersten monomolekularen Schicht der zweiten organischen funktionellen Schicht mittels Molekularlagenabscheidung (MLD) auf der ersten organischen funktionellen Schicht aufweist.
Auf diese Weise wird die erste monomolekulare Schicht der zweiten organischen funktionellen Schicht kovalent an die letzte monomolekulare Schicht der ersten organischen
funktionellen Schicht angeknüpft. Es wird also eine kovalente Anbindung der zweiten organischen funktionellen Schicht an die erste organische funktionelle Schicht erreicht. Zudem kann die Oberflächenstruktur der ersten organischen
funktionellen Schicht abgebildet werden. Dies sorgt für einen guten Zusammenhalt der organischen funktionellen Schichten sowie für eine gute elektrische Kontaktierung . Eine Weiterbildung der soeben geschilderten Ausführungsform betrifft das erfindungsgemäße Verfahren, wobei im ersten Reaktionsschritt Bl) ein erstes Edukt mit einer auf der ersten organischen funktionellen Schicht angeordneten
funktionellen Gruppe, unter Ausbildung einer kovalenten
Bindung reagiert,
wobei das erste Edukt die folgende allgemeine Formel aufweist :
W B X wobei es sich bei „B" um eine erste funktionelle
molekulare Teilstruktur handelt, die eine Funktion innerhalb der zweiten organischen funktionellen Schicht bedingt,
wobei an die erste funktionelle molekulare Teilstruktur „B" eine erste funktionelle Gruppe „W" und eine zweite funktionelle Gruppe „X" gebunden ist,
wobei die erste funktionelle Gruppe „W" und die zweite funktionelle Gruppe „X" entweder terminale funktionelle Gruppen sein können oder in einer Ringstruktur
miteinander verbunden sein können,
- wobei das erste Edukt mit der ersten funktionellen
Gruppe „W" mit der auf der ersten organischen funktionellen Schicht angeordneten funktionellen Gruppe reagiert,
und wobei die funktionelle Gruppe „X" für weitere
Reaktionen zur Verfügung steht.
Bei der funktionellen Gruppe die auf der ersten organischen funktionellen Schicht angeordnet ist und mit der die
funktionelle Gruppe „W" reagiert, handelt es sich
beispielsweise um eine funktionelle Gruppe, die Bestandteil eines Eduktes im letzten Reaktionsschritt von
Verfahrensschritt A) war.
Für „W" und „X" und die funktionelle Gruppe, die auf der ersten organischen funktionellen Schicht angeordnet ist, gelten hierbei die gleichen Eigenschaften wie zuvor im
Zusammenhang mit Verfahrensschritt AI) für „W", „X" und die auf dem dreidimensional gekrümmten Substrat angeordnete funktionelle Gruppe beschrieben. Die eingebaute molekulare Teilstruktur „B" bedingt eine
Funktion in der zweiten organischen funktionellen Schicht. Dies soll beispielhaft erläutert werden. Beispielsweise kann es sich bei der zweiten organischen funktionellen Schicht um eine elektrolumineszierende Schicht oder eine photosensitive Schicht handeln. In diesem Fall kann „B" eine molekulare Teilstruktur sein, welche in der zweiten organischen
funktionellen Schicht die Emission oder Absorption von elektromagnetischer Strahlung ermöglicht. Es ist also beispielsweise möglich im Reaktionsschritt Bl) genau eine monomolekulare Schicht unter Ausbildung kovalenter Bindungen auf der ersten organischen funktionellen Schicht abzuscheiden. Auf diese Weise kann eine stabile Anknüpfung der zweiten organischen funktionellen Schicht an die erste organische funktionelle Schicht erreicht werden. Zugleich wird eine monomolekulare Schicht erzeugt, die ihrerseits funktionelle Gruppen aufweist, an welche eine weitere
monomolekulare Schicht gebunden werden kann.
Ebenso wie für den ersten Reaktionsschritt AI) dargelegt ist es auch beim zweiten Reaktionsschritt Bl) gemäß einer
weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich, dass nicht nur ein erstes Edukt mit einer ersten molekularen Teilstruktur „B" im ersten Reaktionsschritt Bl) innerhalb des Verfahrensschrittes B) sondern auch ein
weiteres erstes Edukt mit einer zweiten molekularen
Teilstruktur „Βλ" abgeschieden wird. Auf diese Weise können auch in der zweiten organischen funktionellen Schicht
verschiedenartige molekulare Teilstrukturen „B" und „Βλ" eingeführt werden.
Gemäß einer anderen Weiterbildung des erfindungsgemäßen
Verfahrens weist das Verfahren neben dem ersten Reaktions¬ schritt Bl) zusätzlich einen zweiten Reaktionsschritt B2) innerhalb des Verfahrensschrittes B) zur Aufbringung einer zweiten monomolekularen Schicht der zweiten organischen funktionellen Schicht mittels Molekularlagenabscheidung (MLD) auf der ersten monomolekularen Schicht der zweiten
organischen funktionellen Schicht auf. Die zweite monomolekulare Schicht kann somit wiederum
kovalent an die erste monomolekulare Schicht der zweiten organischen funktionellen Schicht angeknüpft werden.
Eine Weiterbildung der soeben geschilderten Ausführungsform betrifft das erfindungsgemäße Verfahren, wobei im zweiten Reaktionsschritt B2) ein zweites Edukt mit einer
funktionellen Gruppe „X", welche auf der ersten
monomolekularen Schicht der zweiten organischen funktionellen Schicht angeordnet ist, unter Ausbildung einer
kovalenten Bindung reagiert,
- wobei das zweite Edukt die folgende allgemeine Formel aufweist :
Y Β' V wobei es sich bei „Βλ" um eine zweite funktionelle molekulare Teilstruktur handelt, die eine Funktion innerhalb der zweiten organischen funktionellen Schicht bedingt,
wobei an die zweite funktionelle molekulare Teilstruktur
„Βλ" eine erste funktionelle Gruppe „Y" und eine zweite funktionelle Gruppe „V" gebunden ist,
wobei die erste funktionelle Gruppe „Y" und die zweite funktionelle Gruppe „V" entweder terminale funktionelle Gruppen sein können oder in einer Ringstruktur
miteinander verbunden sein können,
wobei das erste Edukt mit der ersten funktionellen
Gruppe „Y" mit der funktionellen Gruppe „X" reagiert, und wobei die funktionelle Gruppe „V" für weitere
Reaktionen zur Verfügung steht.
Für „Y" und „V" und die funktionelle Gruppe „X", gelten hierbei die gleichen Eigenschaften wie zuvor im Zusammenhang mit Verfahrensschritt A2) beschrieben.
Die eingebaute molekulare Teilstruktur „Βλ" bedingt eine Funktion in der zweiten organischen funktionellen Schicht. „B" kann dabei identisch mit „Βλ" sein oder verschieden von „a
Eine andere Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens aufweisend die beschriebenen Reaktionsschritte Bl) und B2) weist zusätzlich zumindest einen Iterationsschritt B3) innerhalb des Verfahrensschrittes B) zur Wiederholung der Schritte Bl) und B2) auf. Die Iteration kann dabei solange fortgesetzt werden bis die gewünschte Schichtdicke der zweiten organischen funktionellen Schicht erreicht ist.
Die Iteration kann dabei sowohl nach Verfahrensschritt Bl) als auch nach Verfahrensschritt B2) beendet werden. Ein derartiges Verfahren erlaubt also den schrittweise bzw. sukzessiven Aufbau der zweiten organischen funktionellen Schicht durch Abscheidung von Monolage für Monolage, wobei alle Monolagen hierbei miteinander durch kovalente Bindungen verknüpft sind.
Eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst zusätzlich einen Verfahrensschritt C) zum Abscheiden einer dritten organischen funktionellen Schicht auf der zweiten organischen funktionellen Schicht mittels Molekular- lagenabscheidung (MLD) , wobei in Schritt C) die Anbindung der dritten Schicht an die zweite Schicht unter Ausbildung kovalenter Bindungen erfolgt. Es ist also möglich, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine organische funktionelle Schichtanordnung aufweisend zumindest drei Schichten hergestellt wird. Die dritte Schicht kann dabei auf genau die gleiche Art und Weise hergestellt werden wie oben für die erste und die zweite organische funktionelle Schicht beschrieben. Alle im Zusammenhang mit den Verfahrensschritten A) und B) genannten bevorzugten
Ausführungsformen können daher auch auf Verfahrensschritt C) analog angewandt werden. Weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens umfassen noch weitere Verfahrensschritte analog zu den
Verfahrensschritten A) , B) oder C) zur Aufbringung weiterer organischer funktioneller Schichten. Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht durch die Zahl der aufzubringenden
Schichten limitiert. Es kann eine Vielzahl verschiedenartiger oder gleichartiger organischer funktioneller Schichten aufgebracht werden.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung betrifft das erfindungsgemäße Verfahren, wobei das dreidimensional¬ gekrümmte Substrat eine Oberflächenstruktur aufweist, die von der dreidimensional gekrümmten organischen funktionellen Schichtanordnung abgebildet wird.
Insbesondere kann die Oberflächenstruktur des dreidimensional gekrümmten Substrates eine oder mehrere Krümmungen, Kanten, Minima, Maxima, Sattelpunkte oder Abschattungen aufweisen, die von der organischen funktionellen Schichtanordnung abgebildet werden. D.h. die Oberflächenstruktur des
Substrates kann sich in der Oberflächenstruktur jeder
einzelnen Schicht der organischen funktionellen Schichtanordnung wiederspiegeln und wird auch durch deren oberste Schicht abgebildet, wobei sich die organische funktionelle Schichtanordnung über diese Krümmungen, Kanten, Minima, Maxima, Sattelpunkte oder Abschattungen hinweg erstreckt.
Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es sich bei der ersten und/oder zweiten organischen funktionellen Schicht um eine Ladungsträgertransportschicht, eine Strahlungsemittierende Schicht oder eine photoaktive Schicht handeln.
Besonders bevorzugt handelt es sich bei der ersten
organischen funktionellen Schicht um eine Ladungsträgertransportschicht, insbesondere eine Lochtransport- oder
Lochinjektionsschicht.
Weiter ist es bevorzugt, dass es sich bei der zweiten
organischen funktionellen Schicht entweder um eine
elektrolumineszierende Schicht oder um eine photosensitive Schicht handelt.
Sofern die organische funktionelle Schicht drei organische funktionelle Schichten umfasst ist es bevorzugt, dass es sich bei der dritten organischen funktionellen Schicht um eine Ladungsträgertransportschicht z.B. eine Elektronentransport- oder Elektroneninjektionsschicht handelt. Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet die Abscheidung verschiedenartiger Funktionsschichten .
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der molekularen Teilstruktur A um eine Molekülstruktur, welche eine Funktion als Ladungstransportmaterial oder als Dotierstoff in der ersten organischen funktionellen Schicht einnimmt . Bei der Molekülstruktur kann es sich beispielsweise um ein rein organisches Molekül oder um einen Metallkomplex handeln.
Beispielsweise kann die Molekülstruktur Teil eines
Ladungsträgertransportmaterials werden und somit den
Ladungsträgertransport ermöglichen. Beispielsweise kann die Molekülstruktur Teil eines Lochtransportmaterials werden und eine Lochtransportfunktion ermöglichen.
Beispielsweise kann ein als Dotierstoff z.B. als p- Dotierstoff wirkender Metallkomplex eingebaut werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der molekularen Teilstruktur B um eine Molekülstruktur, welche eine Funktion als Ladungsträgertransportmaterial, als Emitter-Material oder als photoaktives Material in der zweiten organischen funktionellen Schicht einnimmt.
Beispielsweise kann es sich bei der Molekülstruktur um einen Metallkomplex handeln, der Strahlung emittieren kann. Es kann sich also z.B. um eine phosphoreszierende oder fluores¬ zierende Molekülstruktur handeln. Es kann sich aber z.B. auch um eine Molekülstruktur handeln, die in der Schicht ein leitendes Material bildet und so einen Ladungsträgertransport erlaubt .
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann in einem
Verfahrensschritt C) eine dritte organische funktionelle Schicht analog zu den Verfahrensschritten A) und B) mit Reaktion eines dritten Eduktes mit einer dritten molekularen Teilstruktur abgeschieden werden, wobei die dritte molekulare Teilstruktur eine Funktion in der dritten organischen
funktionellen Schicht bedingt.
Beispielsweise kann die Teilstruktur C eine Ladungsträgertransportfunktion z.B. eine Elektronentransportfunktion in einer Elektronentransport- oder Elektroneninjektionsschicht bedingen.
Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es sich bei den molekularen Teilstrukturen „A", „Αλ", „Αλ λλ\.., „B", „Βλλ\ „Βλ λλ\·. und „C", „Cx"... beispielsweise um Teilstrukturen der folgenden Edukte handeln:
Lochtransportmaterial: alpha-NPD (N, N ' -Di ( 1 -naphthyl ) -N, ' - diphenyl- (1,1' -biphenyl) -4,4' -diamine) :
W/X
Figure imgf000034_0001
W und X sowie Y und V entsprechen hier und im Folgenden den zuvor behandelten funktionellen Gruppen, während die
Molekülstruktur an welche sie angebunden sind Beispiele für die molekularen Teilstrukturen bilden.
Emittermaterial: Ir(ppy)3 (Tris [2-phenylpyridinato
C2 , N] iridium (III) :
Figure imgf000035_0001
Figure imgf000035_0002
Figure imgf000035_0003
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können in dem
erfindungsgemäßen Verfahren verbrückende Gruppen zwischen den monomolekularen Schichten und insbesondere den für die
Funktion der einzelnen Schichten wichtigen molekularen
Teilstrukturen gebildet werden, die aus den Resten der funktionellen Gruppen hervorgehen (z.B. aus „W", „X", „Y" und „V") . Typische Verbrückungen sind etwa Ethergruppen,
Säureamidgruppen, Estergruppen, Alkylgruppen oder
Allylgruppen .
Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die optoelektronische Vorrichtung eine erste Elektrode auf, die mittels Atomlagenabscheidung (ALD) abgeschieden werden kann.
Bei der ersten Elektrode kann es sich z.B. um eine
transparente Elektrode handeln. Die erste Elektrode kann Indiumzinnoxid (engl, indium tin oxide - ITO) oder
Aluminiumzinkoxid (aluminum zink oxide - AZO) umfassen oder daraus bestehen. Die erste Elektrode kann beispielsweise zwischen dem Substrat und der ersten organischen
funktionellen Schicht angeordnet sein.
Durch Nutzung der Atomlagenabscheidung kann auch die erste Elektrode, an welche hohe Anforderungen bzgl. der Homogenität der Schichtdicke bei 3D-optoelektronischen Vorrichtungen gestellt werden, mit guter Schichtdickenkontrolle
abgeschieden werden. Durch Nutzung des ALD-Verfahrens kann die dreidimensional gekrümmte Oberflächenstruktur des
Substrates abgebildet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die
erfindungsgemäße optoelektronische Vorrichtung eine zweite Elektrode z.B. eine spiegelnde Elektrode, die mittels herkömmlicher Verfahren abgeschieden werden kann. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben erkannt, dass für die spiegelnde Elektrode geringere Anforderungen an die Schichtdickenkontrolle bestehen. Eine gewisse laterale
Schichtdickenvariation ist hier tolerierbar für die Funktion der optoelektronischen Vorrichtung. Die zweite Elektrode kann daher auch mittels herkömmlichen Verfahren abgeschieden werden. Bei der spiegelnden Elektrode kann es sich
insbesondere um eine metallische Schicht handeln. Z.B. kann es sich bei einer bottom-emittierenden OLED um die Top- Elektrode handeln, die als spiegelnde Elektrode ausgeführt ist. Alternativ kann es sich beispielsweise bei der
organischen optoelektronischen Vorrichtung auch um eine topemittierende OLED handeln, wobei die erste Elektrode mittels herkömmlicher Verfahren abgeschieden wird und die zweite Elektrode mittels Atomlagenabscheidung (ALD) abgeschieden wird .
Die Erfindung betrifft weiterhin eine organische opto- elektronische Vorrichtung, aufweisend zumindest eine
dreidimensional gekrümmte organische funktionelle
Schichtanordnung auf einem dreidimensional gekrümmten
Substrat, wobei besagte Schichtanordnung zumindest eine erste organische funktionelle Schicht und eine zweite organische funktionelle Schicht aufweist, wobei die zweite organische funktionelle Schicht durch kovalente Bindungen an die erste organische funktionelle Schicht gebunden ist. Erfindungs¬ gemäße organische optoelektronische Vorrichtungen können beispielsweise eine dreidimensional gekrümmte Oberflächen- struktur aufweisen ohne unerwünschte nicht funktionale Kanten wie sie beispielsweise durch Kombination planarer zwei¬ dimensionaler organischer optoelektronischer Vorrichtungen vorliegen würden. Stattdessen sind nahezu beliebig komplexe Geometrien des dreidimensional gekrümmten Substrates bzw. der dreidimensional gekrümmten organischen funktionellen Schicht möglich . Außerdem sind die erfindungsgemäßen organischen optoelektronischen Vorrichtungen durch eine innige Anknüpfung der einzelnen organischen funktionellen Schichten aneinander durch kovalente Bindungen gekennzeichnet, die eine hohe
Stabilität und gute Kontaktierung gewährleisten.
Eine bevorzugte Ausführungsform der soeben beschriebenen organischen optoelektronischen Vorrichtung betrifft besagte Vorrichtung, wobei die organische funktionelle Schicht- anordnung mittels Molekularlagenabscheidung der einzelnen organischen funktionellen Schichten erfolgt.
Eine derartige organisch optoelektronische Vorrichtung ist leichter herzustellen als herkömmliche organische opto- elektronische Vorrichtungen mit dreidimensional gekrümmter organischer funktioneller Schichtanordnung. So kann zum
Beispiel darauf verzichtet werden Beschichtungsquellen mit Hilfe etwa eines Roboterarmes über das dreidimensional gekrümmte Substrat während der Beschichtung zu führen. Auch kann eine bessere Schichtdickenkontrolle erreicht werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen organischen optoelektronischen Vorrichtung weist das dreidimensional gekrümmte Substrat eine Oberflächenstruktur auf und wobei die Schichten der organischen funktionellen
Schichtanordnung die Oberflächenstruktur des dreidimensionalgekrümmten Substrates abbilden.
Insbesondere kann die Oberflächenstruktur des dreidimensional gekrümmten Substrates eine oder mehrere Krümmungen, Kanten, Minima, Maxima, Sattelpunkte oder Abschattungen aufweisen, die von der organischen funktionellen Schichtanordnung abgebildet werden. Eine andere Ausführungsform betrifft die erfindungsgemäße organische optoelektronische Vorrichtung, wobei die erste organische funktionelle Schicht eine definierte Anzahl übereinander angeordneter molekularer Teilstrukturen „A" und/oder „Αλ" aufweist, die eine Funktion innerhalb der ersten organischen funktionellen Schicht bedingen, und wobei die Dicke der Schicht durch diese Anzahl bestimmt ist (siehe z.B. Figuren 8A, 8B, 8C) .
Eine andere Ausführungsform betrifft die erfindungsgemäße organische optoelektronische Vorrichtung, wobei die zweite organische funktionelle Schicht eine definierte Anzahl übereinander angeordneter molekularer Teilstrukturen „B" und/oder „Βλ" aufweist, die eine Funktion innerhalb der zweiten organischen funktionellen Schicht bedingen, und wobei die Dicke der Schicht durch diese Anzahl bestimmt ist. In den beiden letztgenannten Ausführungsformen werden die Schichtdicken jeweils durch die Anzahl der übereinander angeordneten molekularen Teilstrukturen definiert. Dies ermögliche eine Genauigkeit in der Schichtdicke der
optoelektronischen Vorrichtung, die bis zu den Abmessungen der einzelnen molekularen Teilstrukturen reicht.
Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen organischen
optoelektronischen Vorrichtung betrifft eine organische optoelektronische Vorrichtung, wobei die organischen
funktionellen Schichten der Schichtanordnung eine
monolagengenaue Homogenität der Schichtdicke aufweisen.
Die erfindungsgemäßen optoelektronischen Vorrichtungen zeichnen sich also durch eine außerordentlich hohe
Genauigkeit der Kontrolle der Schichtdicke der einzelnen organischen funktionellen Schichten beziehungsweise der gesamten organischen funktionellen Schichtanordnung aus. Die Genauigkeit der Schichtdicke wird letzten Endes durch die Größe der abzuscheidenden Moleküle bestimmt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen optoelektronischen Vorrichtung können in der ersten organischen funktionellen Schicht und/oder der zweiten organischen funktionellen Schicht verbrückende Gruppen zwischen den molekularen Teilstrukturen vorliegen. Dabei kann es sich zum Beispiel um Estergruppen, Säureamidgruppen, Ethergruppen, Alkylgruppen, Allylgruppen usw. handeln.
Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen organischen optoelektronischen Vorrichtung weist eine dritte organische funktionelle Schicht auf, die durch kovalente Bindungen an die zweite organische funktionelle Schicht gebunden ist.
Durch die kovalente Anbindung wird eine besonders stabile Verknüpfung und elektrische Kontaktierung erreicht. Die erfindungsgemäßen optoelektronischen Vorrichtungen sind in der Zahl der organischen funktionellen Schichten nicht beschränkt und können noch weitere Schichten aufweisen.
Eine andere Weiterbildung der soeben beschriebenen
Ausführungsform der erfindungsgemäßen organischen
optoelektronischen Vorrichtung ist eine organisch
optoelektronische Vorrichtung, wobei es sich bei der ersten organischen funktionellen Schicht um eine Ladungsträgertransportschicht handelt, wobei es sich bei der zweiten organischen funktionellen Schicht um eine elektrolumines- zierende Schicht oder um eine photosensitive Schicht handelt und, wobei es sich bei der dritten organischen funktionellen Schicht um eine Ladungsträgertransportschicht handelt. Beispielsweise kann es sich bei der ersten organischen funktionellen Schicht um eine Lochtransport- und/oder
Lochinjektionsschicht handeln. Beispielsweise kann es sich bei der dritten Schicht um eine Elektronentransport- und/oder Elektroneninj ektionsSchicht handeln .
Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen organischen optoelektronischen Vorrichtung weist zusätzlich eine erste Elektrode auf dem dreidimensional gekrümmten Substrat und eine zweite Elektrode auf der organischen funktionellen Schichtanordnung auf. Beispielsweise kann eine der beiden Elektroden eine transparente und die andere Elektrode eine spiegelnde Elektrode sein.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen optoelektronischen Vorrichtung handelt es sich um eine organische Leuchtdiode (OLED) . Organische
Leuchtdioden der beschriebenen Form zeichnen sich dadurch aus, dass sie beispielsweise eine dreidimensionale
Leuchtfläche aufweisen können, die ihre gesamte Fläche eine homogene Leuchtdichte aufweist. Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen: Figur 1 eine herkömmliche organische optoelektronische
Vorrichtung;
Figur 2 herkömmliche organische optoelektronische
Vorrichtungen und ein herkömmliches Verfahren zum Ausbilden einer organischen funktionellen
Schichtstruktur ;
Figur 3 erfindungsgemäße organische optoelektronische
Vorrichtungen;
Figur 4 schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels von Verfahrensschritt A) des erfindungsgemäßen Verfahrens ; Figur 5 schematische Darstellung eines anderen
Ausführungsbeispiels von Verfahrensschritt A) des erfindungsgemäßen Verfahrens; Figur 6 schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels von Verfahrensschritt A) und B) des erfindungs¬ gemäßen Verfahrens;
Figur 7 schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels von Verfahrensschritt A) mit einem ersten Edukt mit unterschiedlichen funktionellen Gruppen und von Verfahrensschritt B) mit einer Ringöffnungs- reaktion;
Figur 8 schematische Veranschaulichung verschiedener
Gestaltungsformen der ersten und zweiten organischen funktionellen Schicht;
Figur 9 schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen organischen optoelektronischen Vorrichtung am
Beispiel einer 3D-OLED. Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer
herkömmlichen optoelektronischen Vorrichtung (1).
Herkömmliche optoelektronische Vorrichtungen umfassen ein Substrat (3) , das eine zweidimensionale Oberfläche aufweist, also weitgehend eben bzw. planar ist. Auf dem Substrat kann eine erste Elektrode (7) angeordnet sein. Auf der ersten
Elektrode ist eine organische funktionelle Schichtanordnung (2) angeordnet. Auf der organischen funktionellen
Schichtanordnung ist eine zweite Elektrode (8) angeordnet. Die Elektroden (7), (8) können als Kathode und Anode
fungieren. Beispielsweise kann eine der Elektroden
transparent sein, während die andere Elektrode spiegelnde also reflektierende Eigenschaften aufweisen kann. Die
organische funktionelle Schichtanordnung kann verschiedene organische funktionelle Schichten (4) -(6) aufweisen. Sie kann eine erste organische funktionelle Schicht (4) eine zweite organische funktionelle Schicht (5) umfassen. Es ist zudem möglich, dass sie weitere organische funktionelle Schichten z.B. eine dritte organische funktionelle Schicht (6) umfasst. Die Schichten könne z.B. Ladungstransportschichten (etwa Lochtransportschichten, Elektronentransportschichten) , elektrolumineszierende Schichten oder photosensitive
Schichten sein. Außerdem können noch weitere übliche
Schichten wie sie von herkömmlichen organischen optoelektronischen Vorrichtungen wie etwa OLEDs oder organischen Solarzellen bekannt sind, vorliegen. Die organische
funktionelle Schichtanordnung von herkömmlichen opto- elektronischen Vorrichtungen ist weitgehend planar. Durch
Aufbringung auf flexible Substrate kann nach der Abscheidung eine eingeschränkte Krümmung erzielt werden. Beliebige 3D Geometrien sind jedoch nicht zu erzielen. Fig. 2A und Fig. 2B zeigt herkömmliche organische
optoelektronische Vorrichtungen (1), welche durch
herkömmliche Verfahren hergestellt wurden. Die Vorrichtungen können auf einer Halterung (9) aufgebracht sein. Die
optoelektronischen Vorrichtungen weisen ein dreidimensional gekrümmtes Substrat (3) auf. Die Vorrichtung kann zudem
Elektroden (7), (8) aufweisen, die jedoch nicht dargestellt sind. Die Herstellung erfolgt im gezeigten Fall mit
herkömmlichen Verfahren z.B. mittels physikalischer
Dampfphasenabscheidung mit Hilfe einer Beschichtungsquelle (10) . In Fig. 2A weist das dreidimensional gekrümmte Substrat aufgrund seiner Oberflächenstruktur Abschattungen auf. Bei der Abscheidung der organischen funktionellen Schichtstruktur (2) führt dies zu nicht beschichteten Bereichen (11) . Eine durchgehende, flächendeckende Beschichtung wird also nicht erreicht. Jedoch sogar in dem Fall, dass keine Abschattungen bzw. verdeckte Oberflächenbereiche vorliegen wie in Fig. 2A gezeigt führt die Beschichtung unebener Substrate zu
Problemen. In Fig. 2B ist die Beschichtung eines gekrümmten Substrates (3) gezeigt. Aufgrund der Krümmung und damit unterschiedlichen Distanz und/oder Winkel zwischen
Substratoberfläche und Beschichtungsquelle (10) kommt es bei herkömmlichen Verfahren zu Schichtdickengradienten in der organischen funktionellen Schichtanordnung (2). Die
unterschiedlichen Schichtdicken führen zu unerwünschtem unregelmäßigem Verhalten. Z.B. kann es bei OLEDs zum
Auftreten von Leuchtdichtegradienten kommen.
Fig. 3A und Fig. 3B zeigen schematisch erfindungsgemäße organische optoelektronische Vorrichtungen (1), die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurden. Die
Vorrichtungen können z.B. auf einer Halterung (9) aufgebracht sein. Die Vorrichtung kann zudem Elektroden (7), (8)
aufweisen, die jedoch nicht dargestellt sind. Eine der
Elektroden kann direkt auf dem dreidimensional gekrümmten Substrat (3) angeordnet sein, sodass die organische
funktionelle Schichtanordnung (2) auf dieser Elektrode abgeschieden werden kann. Es können jedoch auch noch weitere Zwischenschichten zwischen der Elektrode und der organischen funktionellen Schichtanordnung (2) vorliegen. Die
Elektrodenschicht kann z.B. mittels ALD auf dem
dreidimensional gekrümmten Substrat abgeschieden werden. Die dreidimensional gekrümmte organische funktionelle
Schichtanordnung (2), welche mittels Molekularlagen- abscheidung aufgebracht wird, bildet die Oberflächenstruktur der dreidimensional gekrümmten Substratoberfläche genau ab. Wie in Fig. 3A zu erkennen führen bei der Verwendung der Molekularlagenabscheidung auch Abschattungen im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren (Fig. 2A) nicht zu unbeschichteten Bereichen. Vielmehr wird eine durchgehende Beschichtung mit der organischen funktionellen Schichtanordnung erreicht. Die dreidimensional gekrümmte Schichtanordnung weist zudem eine homogene Schichtdicke auf, ist also an jeder Stelle auf dem Substrat gleich dick. Der Unterschied zu herkömmlichen
Verfahren wird z.B. auch durch Vergleich von Fig. 3B und 2B. deutlich. Auch ein unterschiedlicher Abstand und/oder Winkel von Oberflächenbereichen zur Beschichtungsquelle führt nicht zu unerwünschten Schichtdickengradienten. Fig . 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels von Verfahrensschritt A) des
erfindungsgemäßen Verfahrens. Auf dem dreidimensional gekrümmten Substrat (hier der Einfachheit halber ohne
dreidimensionale Krümmung dargestellt) können funktionelle Gruppen z.B. funktionelle Gruppen „V" angeordnet sein. Der Begriff „auf" ist hierbei insbesondere nicht als „direkt auf" zu verstehen. Vielmehr kann eine Elektrode auf dem Substrat vorliegen und dessen 3D-Struktur abbilden. Zudem ist es möglich, dass auf der Elektrode noch eine weitere
Zwischenschicht vorliegt. Die Gruppe „V" kann also auch auf der besagten Elektrode (oder gegebenenfalls weiteren
Zwischenschicht) vorliegen. Im Verfahrensschritt A) wird die erste organische funktionelle Schicht der dreidimensional gekrümmten organischen funktionellen Schichtanordnung
aufgebracht. Hierbei kann ein erstes Edukt im
Reaktionsschritt AI) mit den funktionellen Gruppen auf dem Substrat reagieren. „A" steht dabei für eine erste
funktionelle molekulare Teilstruktur die Teil des ersten Eduktes ist und, die eine Funktion innerhalb der ersten organischen funktionellen Schicht bedingt. An die erste funktionelle molekulare Teilstruktur „A" ist eine erste funktionelle Gruppe „W" und eine zweite funktionelle Gruppe „X" gebunden, wobei die erste funktionelle Gruppe „W" und die zweite funktionelle Gruppe „X" entweder terminale
funktionelle Gruppen sein können oder in einer Ringstruktur miteinander verbunden sein können. Das erste Edukt reagiert mit der ersten funktionellen Gruppe „W" mit der auf dem dreidimensional gekrümmten Substrat angeordneten
funktionellen Gruppe. Nach der Reaktion steht die zweite funktionelle Gruppe „X" für die Aufbringung der nächsten monomolekularen Schicht zur Verfügung. Bei der Reaktion kann beispielsweise eine Abgangsgruppe („V-W") gebildet und freigesetzt werden. Es können aber insbesondere auch Teile der funktionellen Gruppen in der ersten organischen
funktionellen Schicht als Verbrückungen zwischen den
molekularen Teilstrukturen verbleiben. Die molekularen Teilstrukturen liegen also bevorzugt verbrückt in der
jeweiligen organischen funktionellen Schicht vor. Sofern die Abscheidung mehrerer monomolekularer Teilschichten innerhalb der ersten organischen funktionellen Schicht gewünscht ist, kann an den Reaktionsschritt AI) ein zweiter Reaktionsschritt A2) angeschlossen sein, in welchem analog zum ersten
Reaktionsschritt ein zweites Edukt mit den funktionellen Gruppen „X" auf der ersten monomolekularen Schicht unter Ausbildung einer kovalenten Bindung reagiert. Die zweite molekulare Teilstruktur „Αλ" kann verschieden von der ersten molekularen Teilstruktur „A" sein. „A" und „Αλ" können aber auch gleich sein. Die Schritte AI) und A2) können solange in einem Iterationsschritt A3) wiederholt werden bis die
gewünschte Schichtdicke erreicht ist.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungs¬ beispiels von Verfahrensschritt A) ähnlich dem in Fig. 4 gezeigtem Verfahrensschritt, mit dem Unterschied, dass pro Reaktionsschritt auch verschiedene erste bzw. zweite Edukte aufweisend verschiedene molekulare Teilstrukturen „A" und
„Αλ" jedoch mit jeweils den gleichen funktionellen Endgruppen eingebracht werden können. So können innerhalb einer
monomolekularen Schicht jeweils zwei verschiedene molekulare Teilstrukturen eingebracht werden. Beispielsweise können beim Aufbau einer Ladungsträgertransportschicht Bausteine „A" für ein leitendes Material und ein Dotierstoff etwa in der Form eines Metallkomplexes „Αλ" zum Aufbau der organischen
funktionellen Schicht gemeinsam eingebracht werden. Auch weitere Teilstrukturen „Αλ λ" etc. können so eingebracht werden.
Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung eines
Ausführungsbeispiels von Verfahrensschritt A) und B) . Der erste Reaktionsschritt AI) von Verfahrensschritt A) erfolgt wie bereits geschildert. Daran können sich entweder die
Schritte A2) und gegebenenfalls Iterationsschritte A3) anschließen und/oder direkt Verfahrensschritt B) . Je nachdem ob und wieviele Iterationsschritte vorgenommen werden kann die erste organische funktionelle Schicht neben einer ersten molekularen Teilstruktur „A" noch weitere molekulare
Teilstrukturen „Αλ", „Αλ λ", „Αλ λ λ" usw. aufweisen. Das
Prinzip des Schichtaufbaus ist in Verfahrensschritt B) dasselbe wie in Verfahrensschritt A) , wobei im Zuge von
Verfahrensschritt B) die zweite organische funktionelle
Schicht unter Ausbildung kovalenter Bindungen auf der ersten organischen funktionellen Schicht abgeschieden wird. Bei Verfahrensschritt B) , der mit einem ersten Reaktionsschritt Bl) beginnt, wird eine molekulare Teilstruktur „B"
eingebracht, die eine Funktion in der zweiten organischen funktionellen Schicht bedingt. Ob als erstes Edukt Y-B-V oder W-B-X zum Einsatz kommt hängt davon ab, nach wie vielen
Iterationsschritten der Verfahrensschritt A) abgebrochen wird, sprich ob die erste organische funktionelle Schicht die Gruppe „X" oder die Gruppe „V" als Gruppe für die Anbindung der zweiten organischen funktionellen Schicht zur Verfügung stellt. Im gezeigten Beispielfall steht die Gruppe „X" für den nächsten Reaktionsschritt zur Verfügung. Auch bei
Verfahrensschritt B) sind weitere Reaktions- und/oder
Iterationsschritte B2), B3) möglich. Analog zur Ausbildung der ersten beiden funktionellen Schichten kann auch eine dritte organische funktionelle Schicht etwa im Zuge eines analogen Verfahrensschrittes C) gebildet werden. Die Dicke jeder einzelnen organischen funktionellen Schicht kann jeweils durch Iterationsschritte gesteuert werden. Die einzelnen molekularen Teilstrukturen können jeweils über Verbrückungen miteinander verbunden sein. Insbesondere kann es sich bei den Verbrückungen um Reste der beim Schichtaufbau zum Einsatz kommenden funktionellen Gruppen, „X", „W", „Y", „V" etc. handeln. Typische Verbrückungen sind beispielsweise Estergruppen, Säureamidgruppen, Ethergruppen, Alkylgruppen und Allylgruppen .
Fig. 7 zeigt ein Beispiel für die Verfahrensschritte A) und B) , wobei im Verfahrensschritt A) die funktionellen Gruppen des ersten Eduktes terminale also freistehende funktionelle Gruppen sind. Das gezeigte erste Edukt weist funktionelle Gruppen gleicher Funktionalität aber unterschiedlicher
Reaktivität auf. So sind beide funktionellen Gruppen - H2 und -OH nukleophile Gruppen. Da beide Gruppen nukleophil sind können sie nicht mit sich selbst oder miteinander reagieren. Da die beiden Gruppen zudem eine unterschiedliche Reaktivität für Reaktionen mit Carboxylgruppen -COOH, die auf dem
Substrat angeordnet sind besitzen kann eine selektive
Anbindung in diesem Fall durch die Bildung einer Estergruppe unter Abspaltung von Wasser erfolgen. Die Aminogruppe steht im nächsten Reaktions- bzw. Verfahrensschritt für die
Abscheidung der nächsten Schicht zur Verfügung. Durch die Nutzung derartiger heterobifunktioneller Verbindungen kann eine Monolagenabscheidung besonders gut kontrolliert werden. Eine ebenfalls gut kontrollierte Monolagenabscheidung ist wie in Figur 7 im Verfahrensschritt B) gezeigt auch durch Nutzung zyklischer Edukte in welchen die reaktiven Gruppen maskiert vorliegen möglich. Im gezeigten Beispiel wird ein
Säureanhydrid verwendet. Im Säureanhydrid sind zwei
Carboxylgruppen durch Reaktion miteinander gebunden. Das Säureanhydrid kann schließlich mit einem Nukleophil, hier der Aminofunktion reagieren, wobei sich die Ringstruktur öffnet. Im Zuge der Ringöffnungsreaktion erfolgt nicht nur die
Ausbildung einer Säureamidbindung sondern zugleich wird eine Carbonsäuregruppe freigesetzt, die für die Anbindung der folgenden Schicht zur Verfügung steht.
Fig. 8A, 8B, 8C zeigen exemplarisch mögliche dreidimensional gekrümmte organische funktionelle Schichtanordnungen (2) (SD- Krümmung der Einfachheit halber nicht dargestellt) . Die
Schichtanordnung weist zumindest eine erste (4) und eine zweite (5) organische funktionelle Schicht auf, kann aber auch noch weitere Schichten umfassen. Die beiden Schichten sind durch kovalente Bindungen miteinander verknüpft. Sie umfassen jeweils zumindest eine monomolekulare Schicht, können aber auch eine Vielzahl von monomolekularen Schichten aufweisen. Durch die Art der Abscheidung bildet sich ein Molekülstrang, der von der ersten monomolekularen Schicht der ersten organischen funktionellen Schicht bis zur letzten monomolekularen Schicht der zweiten organischen funktionellen Schicht reicht und durchgehend alle monomolekularen Schichten durch kovalente Bindungen miteinander verknüpft. Zwischen den molekularen Teilstrukturen („A", „Αλ", „Αλ λ", „B" etc.) können auch Verbrückende Gruppen vorliegen, die sich aus den Resten der funktionellen Gruppen der eingesetzten Edukte ergeben (z.B. Reste der Gruppen „W", „X", „Y" und „V") .
Bezogen auf das Beispiel der vorherigen Figur 7 sind diese Verbrückungen z. B. Säureamid- oder Estergruppen. Insgesamt ergeben sich zahlreiche Möglichkeiten beim Einbau der
molekularen Teilstrukturen. So ist es möglich, dass jede Schicht jeweils nur eine Art von molekularen Teilstrukturen umfasst (Fig. 8A) . Es ist auch möglich, dass innerhalb einzelner monomolekularer Schichten verschiedene molekulare Teilstrukturen (z.B. „A" und „Αλ") vorliegen (Fig. 8B) .
Beispielsweise ist aber auch denkbar, dass eine erste Schicht „Αλ" und „Αλ" aufweist und die folgende zweite monomolekulare Schicht „Αλ λ" aufweist etc. Für den Fachmann ist klar
ersichtlich, dass sich hieraus weitere Kombinations¬ möglichkeiten ergeben. Schließlich können in verschiedenen monomolekularen Schichten unterschiedliche molekulare
Teilstrukturen vorliegen (Fig. 8C) .
Fig. 9 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen organischen optoelektronischen Vorrichtung (1), hergestellt gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren, umfassend ein
dreidimensional gekrümmtes Substrat (3) mit einer ersten
Elektrode als Anode (7) einer zweiten Elektrode als Kathode (8) und zwischen den Elektroden eine dreidimensional
gekrümmte organische funktionelle Schichtanordnung (2). Die einzelnen organischen funktionellen Schichten der organischen funktionellen Schichtanordnung sind durch kovalente Bindungen miteinander verknüpft. Die Anbindung an die Elektroden kann, muss aber nicht mittels kovalenter Bindungen erfolgen. Im dargestellten Fall handelt es sich um eine 3D-OLED aufweisend eine erste organische funktionelle Schicht, die eine
Lochinjektionsschicht ist (engl, hole injektion layer - HIL) eine zweite organische funktionelle Schicht, die eine
elektrolumineszierende Schicht ist (emitter layer - EML) sowie eine dritte organische funktionelle Schicht, die eine Elektronentransportschicht ist (electron transport layer - ETL) . Die 3D-Krümmung ist im gezeigten Fall nur leicht angedeutet. Es können jedoch auch komplexe Geometrien
ermöglicht werden.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines konkreten
Beispiels näher erläutert werden. Die hierbei genannten
Edukte, Apparaturen und Prozessparameter dienen dabei lediglich der Veranschaulichung der Erfindung, das
erfindungsgemäße Verfahren und erfindungsgemäße organische optoelektronische Vorrichtungen sind aber nicht darauf beschränkt : Im vorliegenden Beispielfall für ein erfindungsgemäßes
Verfahren wird das dreidimensional gekrümmte Substrat in eine Molekularlagenabscheidungs-Prozesskammer eingebracht. Die Prozesskammer wird auf eine Temperatur von 90 °C gebracht. Stickstoff (N2) dient als Träger- bzw. Spül-Gas. Es sind jedoch beispielsweise auch andere inerte Gase, wie sie als Träger- bzw. Spül-Gase regelmäßig zum Einsatz kommen
geeignet. Der Basisdruck in der Prozesskammer wird auf 1 mbar eingestellt. Die Prozesskammer wird kontinuierlich mit dem Trägergas (N2) durchspült. Das Edukt bzw. die Edukte der jeweiligen Reaktionsschritte (z.B. Reaktionsschritte AI), A2), Bl), B2), Cl) C2) etc.) werden in individuellen
Behältern bei einer Temperatur von 50°C bereitgehalten. Der Zustrom (bzw. „das Einspülen") des Eduktes oder der Edukte in die Prozesskammer erfolgt durch temporäres Öffnen von
Ventilen zwischen den Edukt-Behältern und dem Trägergas- Zufluss in die Prozesskammer. Ablauf des Beschichtungszyklus für die Ausbildung einer monomolekularen Schicht:
Zunächst werden die Edukte in die Prozesskammer mittels des Trägergases in einem Zeitraum von etwa einer Sekunde eingebracht („eingespült").
Daraufhin folgt eine Reaktionszeit bzw. Spülzeit von 60 Sekunden. In dieser Zeit wird die Prozesskammer mit reinem Trägergas gespült. Für einen Fachmann ist dabei klar ersichtlich, dass die
Zeitdauer der hier genannten Schritte die am besten
geeigneten Reaktionstemperaturen sowie alle weiteren
Prozessparameter je nach Apparatur und verwendetem Edukt variieren können.
Mit dem beschriebenen Verfahren wird eine erfindungsgemäße organische optoelektronische Vorrichtung gemäß Figur 9 hergestellt. Hierbei werden jeweils die folgende Anzahl an monomolekularen Schichten (Monolagen) pro organischer
funktioneller Schicht aufgebracht:
Erste organische funktionelle Schicht:
Lochinjektionsschicht (HIL) aus alpha-NPD: 98 Monolagen
Zweite organische funktionelle Schicht:
Elektrolumineszierende Schicht (EML) aus Ir(ppy)3~ dotiertem CBP: 17 Monolagen
Dritte organische funktionelle Schicht:
Elektronentransportschicht (ETL) aus BCP:
316 Monolagen
Dies ergibt einen Aufbau mit den folgenden Schichtdicken: HIL 200 nm / EML 30 nm / ETL 300 nm
Für die Abscheidung der elektrolumineszierenden Schicht (EML) werden dem Trägergas Ir(ppy)3 und CBP so beigegeben, dass das Massenverhältnis zwischen den Edukten Ir(ppy)3 und CBP der gewünschten Dotierung in der EML entspricht. Im konkreten Ausführungsbeispiel 10 Gewichtsprozent Ir(ppy)3 und 90
Gewichtsprozent CBP.
Die 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 106 123.6, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Bezugs zeichenliste
1 optoelektronische Vorrichtung
2 organische funktionelle Schichtanordnung 3 Substrat
4 erste organische funktionelle Schicht
5 zweite organische funktionelle Schicht
6 dritte organische funktionelle Schicht
7 erste Elektrode
8 zweite Elektrode
9 Halterung
10 Beschichtungsquelle
11 nicht beschichteter Bereich A funktionelle molekulare Teilstruktur
A' weitere funktionelle molekulare Teilstruktur
A' ' weitere funktionelle molekulare Teilstruktur
B molekularen Teilstruktur
B' weitere molekularen Teilstruktur
B"
V weitere funktionelle Gruppe
W erste funktionelle Gruppe
X zweite funktionelle Gruppe
Y weitere funktionelle Gruppe
EML elektrolumineszierende Schicht
ETL Elektronentransportschicht
HIL Lochinjektionsschicht

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer organischen
optoelektronischen Vorrichtung, aufweisend zumindest eine dreidimensional-gekrümmte organische funktionelle
Schichtanordnung, wobei die Schichtanordnung zumindest eine erste und eine zweite organische funktionelle Schicht aufweist, umfassend die Verfahrensschritte
A) Abscheiden der ersten organischen funktionellen
Schicht mittels Molekularlagenabscheidung (MLD) auf einem dreidimensional gekrümmten Substrat,
B) Abscheiden der zweiten organischen funktionellen Schicht auf der ersten organischen funktionellen Schicht mittels Molekularlagenabscheidung (MLD) , wobei in Schritt B) die Anbindung der zweiten Schicht an die erste Schicht unter Ausbildung kovalenter Bindungen erfolgt.
2. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei
Verfahrensschritt A)
- einen ersten Reaktionsschritt AI) innerhalb des
Verfahrensschrittes A) zur Aufbringung einer ersten monomolekularen Schicht der ersten organischen
funktionellen Schicht mittels Molekularlagenabscheidung (MLD) auf dem dreidimensional gekrümmten Substrat aufweist.
3. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei im ersten Reaktionsschritt AI) ein erstes Edukt mit einer auf dem dreidimensional gekrümmten Substrat angeordneten
funktionellen Gruppe unter Ausbildung einer kovalenten
Bindung reagiert,
wobei das erste Edukt die folgende allgemeine Formel aufweist :
W A X wobei es sich bei „A" um eine erste funktionelle molekulare Teilstruktur handelt, die eine Funktion innerhalb der ersten organischen funktionellen Schicht bedingt,
wobei an die erste funktionelle molekulare Teilstruktur „A" eine erste funktionelle Gruppe „W" und eine zweite funktionelle Gruppe „X" gebunden ist,
wobei die erste funktionelle Gruppe „W" und die zweite funktionelle Gruppe „X" entweder terminale funktionelle Gruppen sein können oder in einer Ringstruktur
miteinander verbunden sein können,
- wobei das erste Edukt mit der ersten funktionellen
Gruppe „W" mit der auf dem dreidimensional-gekrümmten Substrat angeordneten funktionellen Gruppe reagiert, und wobei die funktionelle Gruppe „X" für eine weitere Reaktion zur Verfügung steht.
4. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei im ersten Reaktionsschritt AI) ein weiteres erstes Edukt mit einer auf dem dreidimensional gekrümmten Substrat angeordneten
funktionellen Gruppe unter Ausbildung einer kovalenten
Bindung reagiert,
wobei das weitere erste Edukt die folgende allgemeine
Formel aufweist:
W Α' X wobei es sich bei „Αλ" um eine zweite funktionelle molekulare Teilstruktur handelt, die eine Funktion innerhalb der ersten organischen funktionellen Schicht bedingt,
wobei an die zweite funktionelle molekulare Teilstruktur „Αλ" jeweils eine erste funktionelle Gruppe „W" und eine zweite funktionelle Gruppe „X" gebunden ist,
wobei die erste funktionelle Gruppe „W" und die zweite funktionelle Gruppe „X" entweder terminale funktionelle Gruppen sein können oder in einer Ringstruktur
miteinander verbunden sein können,
- wobei das weitere erste Edukt mit der ersten
funktionellen Gruppe „W" mit der auf dem dreidimensional gekrümmten Substrat angeordneten funktionellen Gruppe reagiert,
und wobei die funktionelle Gruppe „X" für eine weitere Reaktion zur Verfügung steht.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, zusätzlich aufweisend
einen zweiten Reaktionsschritt A2) innerhalb des
Verfahrensschrittes A) zur Aufbringung einer
zweiten monomolekularen Schicht der ersten organischen funktionellen Schicht mittels Molekularlagen- abscheidung (MLD) auf der ersten monomolekularen
Schicht der ersten organischen funktionellen Schicht.
6. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei im zweiten Reaktionsschritt A2) ein zweites Edukt mit einer
funktionellen Gruppe „X" der ersten monomolekularen Schicht der ersten organischen funktionellen Schicht unter Ausbildung einer kovalenten Bindung reagiert,
- wobei das zweite Edukt die folgende allgemeine Formel aufweist :
Y A' V
wobei es sich bei „Αλ" um eine zweite funktionelle molekulare Teilstruktur handelt, die eine Funktion innerhalb der ersten organischen funktionellen Schicht bedingt,
wobei an die zweite funktionelle molekulare Teilstruktur „Αλ" eine erste funktionelle Gruppe „Y" und eine zweite funktionelle Gruppe „V" gebunden ist,
wobei die erste funktionelle Gruppe „Y" und die zweite funktionelle Gruppe „V" entweder terminale funktionelle Gruppen sein können oder in einer Ringstruktur
miteinander verbunden sein können,
wobei das zweite Edukt mit der ersten funktionellen Gruppe „Y" mit der funktionellen Gruppe „X" der ersten monomolekularen Schicht der ersten organischen
funktionellen Schicht reagiert und wobei die funktionelle Gruppe „V" für weitere
Reaktionen zur Verfügung steht.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 6, wobei Verfahrensschritt B)
einen ersten Reaktionsschritt Bl) innerhalb des
Verfahrensschrittes B) zur Aufbringung einer ersten monomolekularen Schicht der zweiten organischen
funktionellen Schicht mittels Molekularlagenabscheidung (MLD) auf der ersten organischen funktionellen Schicht aufweist .
8. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei im ersten Reaktionsschritt Bl) ein erstes Edukt mit einer auf der ersten organischen funktionellen Schicht angeordneten funktionellen Gruppe, unter Ausbildung einer kovalenten Bindung reagiert,
wobei das erste Edukt die folgende allgemeine Formel aufweist :
W B X wobei es sich bei „B" um eine erste funktionelle molekulare Teilstruktur handelt, die eine Funktion innerhalb der zweiten organischen funktionellen Schicht bedingt,
wobei an die erste funktionelle molekulare Teilstruktur
„B" eine erste funktionelle Gruppe „W" und eine zweite funktionelle Gruppe „X" gebunden ist,
wobei die erste funktionelle Gruppe „W" und die zweite funktionelle Gruppe „X" entweder terminale funktionelle Gruppen sein können oder in einer Ringstruktur
miteinander verbunden sein können,
wobei das erste Edukt mit der ersten funktionellen Gruppe „W" mit der auf der ersten organischen
funktionellen Schicht angeordneten funktionellen Gruppe reagiert,
und wobei die funktionelle Gruppe „X" für weitere
Reaktionen zur Verfügung steht.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, zusätzlich aufweisend
einen zweiten Reaktionsschritt B2) innerhalb des
Verfahrensschrittes B) zur Aufbringung einer
zweiten monomolekularen Schicht der zweiten organischen funktionellen Schicht mittels Molekularlagen- abscheidung (MLD) auf der ersten monomolekularen
Schicht der zweiten organischen funktionellen Schicht.
10. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei im zweiten Reaktionsschritt B2) ein zweites Edukt mit einer
funktionellen Gruppe „X", welche auf der ersten
monomolekularen Schicht der zweiten organischen funktionellen Schicht angeordnet ist, unter Ausbildung einer
kovalenten Bindung reagiert,
wobei das zweite Edukt die folgende allgemeine Formel aufweist :
Y B" V
wobei es sich bei „Βλ" um eine zweite funktionelle molekulare Teilstruktur handelt, die eine Funktion innerhalb der zweiten organischen funktionellen Schicht bedingt,
wobei an die zweite funktionelle molekulare Teilstruktur „Βλ" eine erste funktionelle Gruppe „Y" und eine zweite funktionelle Gruppe „V" gebunden ist,
wobei die erste funktionelle Gruppe „Y" und die zweite funktionelle Gruppe „V" entweder terminale funktionelle Gruppen sein können oder in einer Ringstruktur
miteinander verbunden sein können,
wobei das erste Edukt mit der ersten funktionellen
Gruppe „Y" mit der funktionellen Gruppe „X" reagiert, und wobei die funktionelle Gruppe „V" für weitere
Reaktionen zur Verfügung steht.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, zusätzlich umfassend einen Verfahrensschritt C) zum Abscheiden einer dritten organischen funktionellen Schicht auf der zweiten organischen funktionellen Schicht mittels Molekularlagen- abscheidung (MLD) , wobei in Schritt C) die Anbindung der dritten Schicht an die zweite Schicht unter Ausbildung kovalenter Bindungen erfolgt.
12. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche,
wobei das dreidimensional gekrümmte Substrat eine
Oberflächenstruktur aufweist, die von der dreidimensional gekrümmten organischen funktionellen Schichtanordnung
abgebildet wird.
13. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei es sich bei der ersten und/oder zweiten organischen
funktionellen Schicht um eine Ladungsträgertransportschicht, eine Strahlungsemittierende Schicht oder eine photoaktive Schicht handeln kann.
14. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei es sich bei der molekularen Teilstruktur A um eine Molekülstruktur handelt, welche eine Funktion als Ladungstransport¬ material oder als Dotierstoff in der ersten organischen funktionellen Schicht einnimmt.
15. Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei es sich bei der
molekularen Teilstruktur B um eine Molekülstruktur handelt, welche eine Funktion als Ladungsträgertransportmaterial, als Emittermaterial oder als photoaktives Material in der zweiten organischen funktionellen Schicht einnimmt.
16. Organische optoelektronische Vorrichtung, aufweisend zumindest eine dreidimensional-gekrümmte organische
funktionelle Schichtanordnung auf einem dreidimensional¬ gekrümmten Substrat, wobei besagte Schichtanordnung zumindest eine erste organische funktionelle Schicht und eine zweite organische funktionelle Schicht aufweist, wobei die zweite organische funktionelle Schicht durch kovalente Bindungen an die erste organische funktionelle Schicht gebunden ist.
17. Organische optoelektronische Vorrichtung gemäß dem vorherigen Anspruch, wobei das dreidimensional gekrümmte Substrat eine Oberflächenstruktur aufweist und wobei die
Schichten der organischen funktionellen Schichtanordnung die Oberflächenstruktur des dreidimensional gekrümmten Substrates abbilden .
18. Organische optoelektronische Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 16 oder 17, wobei die erste organische funktionelle Schicht eine definierte Anzahl übereinander angeordneter molekularer Teilstrukturen „A" und/oder „Αλ" aufweist, die eine Funktion innerhalb der ersten organischen funktionellen Schicht bedingen, und wobei die Dicke der Schicht durch diese Anzahl bestimmt ist.
19. Organische optoelektronische Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 16 bis 18 zusätzlich aufweisend eine dritte
organische funktionelle Schicht, die durch kovalente
Bindungen an die zweite organische funktionelle Schicht gebunden ist.
20. Organische optoelektronische Vorrichtung, gemäß dem vorherigen Anspruch
wobei es sich bei der ersten organischen funktionellen Schicht um eine Ladungsträgertransportschicht handelt, wobei es sich bei der zweiten organischen funktionellen Schicht um eine elektrolumineszierende Schicht oder um eine photosensitive Schicht handelt und,
wobei es sich bei der dritten organischen funktionellen Schicht um eine Ladungsträgertransportschicht handelt.
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