DE602004010297T2 - Organisches elektro-optisches bauelement und sein herstellungsverfahren - Google Patents

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Description

  • HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Elektrooptik und insbesondere eine organische elektro-optische Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben.
  • Organische elektro-optische Vorrichtungen enthalten beispielsweise organische lichtemittierende Vorrichtungen oder Leuchtdioden (OLEDs, Organic Light Emitting Devices) und organische photovoltaische Vorrichtungen. Eine OLED weist gewöhnlich einen oder mehrere halbleitende organische Dünnfilme auf, die zwischen zwei Elektroden eingefügt sind, von denen eine gewöhnlich transparent ist. Wenn eine Vorspannung in Durchlassrichtung angelegt wird, rekombinieren injizierte Elektronen und Löcher in den organischen Schichten, um Licht zu erzeugen. Organische lichtemittierende Vorrichtungen haben in der Bildschirm- und Beleuchtungsindustrie ein großes Potential. Aufgrund ihrer erhöhten Helligkeit, schnelleren Reaktionszeit, ihres geringeren Gewichts und niedrigeren Leistungsverbrauchs wird angenommen, dass OLED-Anzeigen in naher Zukunft Anwendungen von Flüssigkristallanzeigen (LCD-Displays) ersetzen werden.
  • Eine weitere Art einer organischen elektro-optischen Vorrichtung ist eine photovoltaische Vorrichtung. Eine Photovoltaikzelle weist gewöhnlich ein Elektrodenpaar und ein dazwischen angeordnetes licht absorbierendes photovoltaisches Material auf. Wenn das photovoltaische Material mit Licht bestrahlt wird, werden Elektronen, die an ein Atom in dem photovoltaischen Material gebunden sind, durch Licht energie freigesetzt, so dass sie sich frei bewegen können. Somit werden freie Elektronen und Löcher erzeugt. Die freien Elektronen und Löcher werden effizient voneinander getrennt, so dass kontinuierlich elektrische Energie entzogen wird. Eine organische Photovoltaikvorrichtung weist gewöhnlich eine ähnliche Materialzusammensetzung und/oder einen ähnlichen Aufbau wie eine OLED auf, führt jedoch einen gegenläufigen Energieumwandlungsprozess durch.
  • Organische lichtemittierende Vorrichtungen werden in herkömmlicher Weise in einem diskontinuierlichen Verfahren hergestellt, in dem die organischen Dünnfilme aufeinanderfolgend aufgebracht werden und anschließend eine dünne Metallkathode auf ein transparentes, eine Anode tragendes Substrat, wie beispielsweise Glas oder einen elastischen Kunststoff, aufgebracht wird. Bei dieser Herstellungsmethode bestehen jedoch viele Nachteile. Beispielsweise sind gewöhnlich ein oder mehrere Vakuumverfahren erforderlich, um das Aufbringen des organischen Materials und/oder der Metallelektrode(n) zu unterstützen. Die vorhandenen Vakuumverfahren erhöhen die Kosten des sehr erwünschten Roll-to-Roll-Verfahrens (R2R-Verfahrens), in dem eine Substratrolle kontinuierlich in eine Rolle eines Produkts umgewandelt werden kann, in wesentlichem Maße. Da das Kathodenmetall und aktive Materialien oder Emissionssubstanzen in einer OLED gegenüber Luft und Wasserdampf empfindlich sind und schnell beeinträchtigt werden, wenn sie unverpackt bleiben, ist es häufig notwendig, herkömmlich fabrizierte Vorrichtungen in einer Inertgasumgebung einzukapseln. Diese zusätzlichen Kapselungsverfahrensschritte dauern gewöhnlich lange und sind kostspielig. Mit den herkömmlichen Abscheidungsverfahren kann es auch schwierig sein, zuverlässige OLED-Produkte mit großer Fläche zu erzeugen. Aufgrund des Vakuumprozesses ist die Größe eines OLED-Produktes, das mit herkömmlichen Verfahren hergestellt wird, gewöhnlich durch die Größe der Hochvakuumeinrichtung beschränkt.
  • In der US2003/0175427 ist ein Verfahren zum Laminieren zweier Substrate, beispielsweise für organische Dünnfilmtransistoren, mittels eines Klebstoffs beschrieben.
  • Die obigen und weitere Nachteile bestehen in bekannten Systemen und Verfahren.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine organische elektro-optische Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung derselben, die diese und weitere Nachteile bekannter Systeme und Verfahren überwinden. Obwohl nachstehend lediglich organische lichtemittierende Vorrichtungen bzw. Leuchtdioden und Verfahren zu deren Herstellung beschrieben sind, sollte beachtet werden, dass Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf alle Arten von organischen elektro-optischen Vorrichtungen, einschließlich lichtemittierender Vorrichtungen, photovoltaischer Vorrichtungen und Photodetektoren, angewandt werden können.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer elektro-optischen Vorrichtung, das die Schritte aufweist: Bildung einer ersten Komponente, die wenigstens ein erstes Material auf einem ersten Substrat aufweist; Bildung einer zweiten Komponente, die wenigstens ein zweites Material auf einem zweiten Substrat aufweist; und Laminieren bzw. schichtweises Zusammenfügen der ersten Komponente, der zweiten Kompo nente und der dritten Komponente in einer derartigen Weise, dass die zweite Komponente zwischen der ersten Komponente und der dritten Komponente angeordnet ist, das wenigstens eine erste Material und das wenigstens eine zweite Material wenigstens einen Teil einer organischen elektro-optischen Vorrichtung bilden, die zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat angeordnet ist, und die dritte Komponente an die zweite Komponente angebondet ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Öffnung durch die zweite Komponente hindurch ausgebildet wird und die dritte Komponente an die erste Komponente durch die wenigstens eine Öffnung angebondet wird.
  • Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform betrifft die Erfindung eine elektro-optische Vorrichtung, zu der gehören: eine erste Komponente, die wenigstens ein erstes Material auf einem ersten Substrat aufweist; eine zweite Komponente, die wenigstens ein zweites Material auf einem zweiten Substrat aufweist; und eine dritte Komponente; wobei die erste Komponente, die zweite Komponente und die dritte Komponente derart laminiert bzw. schichtweise zusammengefügt sind, dass die zweite Komponente zwischen der ersten Komponente und der dritten Komponente angeordnet ist, das wenigstens eine erste Material und das wenigstens eine zweite Material wenigstens einen Teil einer organischen elektro-optischen Vorrichtung bilden, die zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat angeordnet ist, und die dritte Komponente an die zweite Komponente angebondet ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Öffnung durch die zweite Komponente hindurch ausgebildet ist und die dritte Komponente an der ersten Komponente durch die wenigstens eine Öffnung hindurch angebondet ist.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Um ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung zu fördern, wird nun auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in denen gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Diese Zeichnungen sollten nicht in einem die vorliegende Erfindung beschränkenden Sinne ausgelegt werden, sondern sollen lediglich beispielhafter Natur sein.
  • 1 zeigt ein Flussdiagramm unter Veranschaulichung eines beispielhaften Verfahrens zur Herstellung einer organischen lichtemittierenden Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • 2 veranschaulicht eine Querschnittsansicht einer organischen lichtemittierenden Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung derselben gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3 veranschaulicht eine Querschnittsansicht einer weiteren organischen lichtemittierenden Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung derselben gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • 4 veranschaulicht eine Querschnittsansicht einer noch weiteren organischen lichtemittierenden Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung derselben gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • 5 veranschaulicht eine Querschnittsansicht einer noch weiteren organischen lichtemittierenden Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • 6 zeigt einen Leistungsvergleich zwischen zwei organischen lichtemittierenden Vorrichtungen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • 7 veranschaulicht eine Querschnittsansicht einer organischen lichtemittierenden Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • 8 veranschaulicht eine beispielhafte organische lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 9 veranschaulicht eine weitere beispielhafte organische lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 10 veranschaulicht noch eine weitere beispielhafte organische lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Nachstehend wird in Einzelheiten auf die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, die in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind.
  • 1 zeigt ein Flussdiagramm unter Veranschaulichung eines beispielhaften Verfahrens zur Herstellung einer organischen lichtemittierenden Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die folgende Beschreibung in Verbindung mit 1 gibt eine Übersicht über das beispiel hafte Verfahren. Eine detailliertere Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist weiter unten in Verbindung mit den 26 vorgesehen.
  • Das beispielhafte Verfahren beginnt im Schritt 100.
  • In Schritt 102 kann eine erste Komponente einer organischen lichtemittierenden Vorrichtung erzeugt werden. Beispielsweise kann ein erstes Substrat bereitgestellt und mit einer oder mehreren Schichten von OLED-Materialien beschichtet werden. Die OLED-Materialien können ein oder mehrere der Materialien, zu denen beispielsweise ein organisches Lichtemissionsmaterial, ein Ladungstransportmaterial oder ein Elektrodenmaterial gehören, in einer beliebigen gewünschten Kombination enthalten. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das erste Substrat selbst ein oder mehrere OLED-Materialien aufweisen. Beispielsweise kann das Substrat Indium-Zinn-Oxid (ITO) oder eine Metallfolie aufweisen. Das erste Substrat, mit oder ohne Dünnfilmbeschichtungen, bildet eine erste Komponente für die organische lichtemittierende Vorrichtung. Beispiele für elektrolumineszente Materialien (EL-Materialien), die in der ersten oder zweiten Komponente eingesetzt werden können, umfassen Oligomere und Polymere mit einer konjugierten Hauptkette, wie beispielsweise Poly(p-Phenylen-Vinylene), Polyphenylene, Polythiophen, Polychinoline, Polyfluorene sowie ihre Derivate und Gemische. Eine zweite Klasse von EL-Materialien umfasst Oligomere und Polymere, die keine konjugierte Hauptkette aufweisen, wie beispielsweise Poly(vinylcarbazol). Eine dritte Klasse von EL-Materialien umfasst Oligomere und Polymere, die eine nicht konjugierte Hauptkette mit Chromophorseitenketten, wie beispielsweise Polystyrol mit Quaterphenylensegmenten, aufweist. Eine vierte Klasse von EL-Materialien umfasst Oligomere und Polymere, die eine nicht konjugierte Hauptkette mit isoliertem Chromophorm, wie beispielsweise Poly(disilanylenoligothienylen), aufweist. Eine fünfte Klasse von EL-Materialien bilden ein geringes molekulares Gewicht aufweisende Halbleitermaterialien, hauptsächlich organometallische Komplexe, wie beispielsweise Tris(8-chinolinolat)aluminium und seine Derivative, sowie organische Fluoreszenzfarbstoffe, wie beispielsweise Cumarin. Die vorstehend erwähnten Materialien können alleine oder in einer beliebigen Kombination mit anderen eingesetzt werden.
  • In Schritt 104 kann eine zweite Komponente der organischen lichtemittierenden Vorrichtung erzeugt werden. Die zweite Komponente kann ein zweites Substrat aufweisen, das mit einem oder mehreren OLED-Materialien (wie vorstehend beschrieben) beschichtet ist, die gemeinsam mit den OLED-Materialien der ersten Komponente die Kernstruktur einer organischen lichtemittierenden Vorrichtung bilden können. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das zweite Substrat selbst ein oder mehrere OLED-Materialien aufweisen. In Abhängigkeit von der gewünschten Struktur können die Materialarten und -eigenschaften des ersten Substrats, des zweiten Substrats und der das erste und das zweite Substrat beschichtenden OLED-Materialien vor dem Schritt 102 bestimmt werden. Die geeignete Substratzubereitungstechniken und Beschichtungstechniken können ebenfalls entsprechend ausgewählt werden.
  • Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können eine oder mehrere Öffnungen durch die zweite Komponente hindurch ausgebildet werden. Die Öffnungen können geätzt oder mit einem Laser gebohrt oder mit beliebigen ver fügbaren Techniken, wie sie in der Technik bekannt sind, erzeugt werden. Die Öffnungen können Löcher, Linien oder beliebige andere Formen in Abhängigkeit von der speziellen Verwendung einnehmen. Diese Öffnungen können vor oder nach der Auftragung der OLED-Materialien auf das zweite Substrat eingerichtet werden. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Öffnungen im Wesentlichen senkrecht zu dem zweiten Substrat verlaufen. Die Öffnungen in der zweiten Komponente können dazu dienen, das Haftvermögen zu verbessern, und/oder einen Durchgang für elektrische Verbindungen zwischen den OLED-Komponenten zu schaffen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Muster der Öffnungen, d. h. die Anzahl, Form und Anordnung der Öffnungen, in Abhängigkeit von der gewünschten Verwendung der Öffnungen variiert werden. Beispielsweise können die Öffnungen in regelmäßigem Abstand zueinander angeordnet sein, um ein Gittermuster zu erzeugen.
  • In Schritt 106 kann eine dritte Komponente der organischen lichtemittierenden Vorrichtung erzeugt werden. Die dritte Komponente weist gewöhnlich ein drittes Substrat auf, das mit einer oder mehreren Schichten von Haftmitteln oder Klebstoffen beschichtet ist, die in der Lage sind, eine starke mechanische Bindung an andere Materialien, wie beispielsweise diejenigen der zweiten Komponente und der ersten Komponente, zu schaffen. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Klebstoff durch einen thermoplastischen Film oder andere geeignete organische Materialien, wie beispielsweise Epoxide, Acrylate, Acrylamid, Isozyanate, Polyurethane, Melamin-Formaldehyd und ungesättigte Polyester, gebildet sein. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein elektrisch leitfähiger Klebstoff, wie beispielsweise ein leitendes E poxidharz, verwendet werden, um eine Verbindung zwischen den OLED-Komponenten und/oder Schichten zu schaffen.
  • In Schritt 108 können die drei Komponenten der organischen lichtemittierenden Vorrichtung schichtweise zusammengefügt oder laminiert werden, um ein OLED-Produkt zu erzeugen. Der Laminationsprozess kann eine Anwendung von Hitze, Druck und/oder ultravioletter Strahlung (UV-Strahlung) umfassen, falls dies gewünscht ist. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann ein kommerziell erhältlicher Rollenlamintor, wie beispielsweise der durch Attalus High Tech Industry S.A. hergestellte AttalamTM 110L, eingesetzt werden. Der Laminator AttalamTM 110L weist vier Silikonrollen und einen einstellbaren Temperaturbereich zwischen Raumtemperatur und 160°C auf. Der Laminationsprozess kann derart durchgeführt werden, dass die zweite Komponente zwischen der ersten und der dritten Komponente angeordnet wird, die OLED-Materialien auf dem ersten und dem zweiten Substrat wenigstens einen Teil einer OLED-Kernstruktur zwischen diesen beiden Substraten bilden und die dritte Komponente in von Öffnungen freien Bereichen an das zweite Substrat sowie durch die Öffnungen hindurch an die erste Komponente angebunden bzw. gebondet wird. Die drei Komponenten können gleichzeitig in einem einzigen Schritt zusammen laminiert werden, oder sie können in einem zweistufigen Prozess laminiert werden, bei dem zwei der Komponenten laminiert werden, bevor die verbleibende Komponente laminiert oder in sonstiger Weise daran befestigt wird. Um die Komponenten zu laminieren kann ein Rollenlaminator mit geeigneten Temperatur- und Druckeinstellungen eingesetzt werden.
  • Das beispielhafte Verfahren endet in Schritt 110.
  • Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können viele Vorteile ergeben. Da beispielsweise die drei Komponenten einer organischen lichtemittierenden Vorrichtung mit oder ohne ein Vakuumverfahren im Voraus gefertigt werden können und der Laminationsprozess keine Vakuumumgebung erfordert, kann die Effizienz des OLED-Fertigungsprozesses deutlich verbessert werden, und folglich können die damit verbundenen Kosten reduziert werden. Ferner können aufgrund der Eigenart des Fertigungsverfahrens gemäß der Lehre der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung großflächige (z. B. 15,2 cm mal 15,2 cm (6 Zoll mal 6 Zoll) große und größere) organische lichtemittierende Vorrichtungen mit mehreren Schichten erzielt werden, bei denen durch Auswahl geeigneter OLED-Materialien gewünschte elektrische, optische und/oder mechanische Eigenschaften erreicht werden können. Die Öffnungen in der zweiten Komponente können helfen, die Möglichkeit eines Einfangs von Gasbläschen zu reduzieren und einen guten organischen Kontakt zwischen den organischen Schichten während der Lamination herzustellen. In einem endgefertigten OLED-Produkt, das gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hergestellt ist, ist die OLED-Kernstruktur bereits durch das erste und das zweite Substrat geschützt. Folglich sind alle Anforderungen hinsichtlich einer hermetischen Abdichtung ohne irgendwelche zusätzlichen Kapselungsschritte bereits erfüllt. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die Effizienz bei der Lichtausbeute der organischen lichtemittierenden Vorrichtung durch eine richtige Einrichtung bzw. Auslegung der Struktur und/oder des Materials der dritten Komponente weiter gesteigert werden kann. Beispielsweise kann die dritte Komponente konstruiert und strukturiert sein, um Streuteilchen mit gewünschten Größen und Ladungen zu enthalten, um die Lichtausbeute zu steigern.
  • Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die Substrate der drei Komponenten verändert werden, um unterschiedliche Spezifikationen eines OLED-Produktes zu erfüllen. Beispielsweise kann das Substrat der dritten Komponente ausgestaltet sein, um eine oder mehrere Schichten von farbmodifizierenden Materialien aufzuweisen, die die Emissionsfarben des OLED-Produktes anpassen oder wandeln können. Beispielsweise kann das Substrat der dritten Komponente farbmodifizierende Materialien, wie beispielsweise einen oder mehrere Leuchtstoffe, enthalten. Gemäß einer Ausführungsform weist das Substrat der dritten Komponente ein Down-Conversion-Leuchtstoffsystem auf, das beispielsweise Perylen orange, Perylen rot und anorganische Leuchtstoffteilchen aufweist, um blaues Licht in weißes Licht zu wandeln.
  • 2 veranschaulicht eine Querschnittsansicht einer organischen lichtemittierenden Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung derselben gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. In 2 sind eine erste Komponente 21, eine zweite Komponente 22 und eine dritte Komponente 23 einer beispielhaften organischen lichtemittierenden Vorrichtung veranschaulicht. Diese Komponenten können zusammen laminiert werden, um ein OLED-Produkt 24 zu bilden.
  • In diesem Beispiel weist die erste Komponente 21 ein Substrat 200 auf, das eine Kathodenschicht 202 aufweist, die von einer Emitterschicht 204 bedeckt ist. Die Kathodenschicht 202 kann ein oder mehrere Metalle mit kleiner Austrittsarbeit, wie beispielsweise Magnesium (Mg) oder Kalzium (Ca), aufweisen. Die Emitterschicht 204 kann ein oder mehrere organische Lichtemissionsmaterialien, wie beispielsweise Polyphenylenvinylen (PPPV) oder Polyfluoren (PF), enthalten. Diese organischen Materialschichten können mit einem Prozess, wie beispielsweise durch Schleuderguss, Tintenstrahldruck, Siebdruck, Bandbeschichtung (Web Coating), physikalische Dampfabscheidung oder sonstige in der Technik bekannte Verfahren, erzeugt worden sein. Die zweite Komponente 22 weist ein Substrat 206, eine Indium-Zinn-Oxid-Schicht (ITO-Schicht) 208 und eine Polyethylendioxythiophen-Schicht (PEDOT-Schicht) 210 auf. Die ITO-Schicht 208 dient als eine Anode, während die PEDOT-Schicht 210 ein leitfähiges Polymer ist, das als ein Ladungstransportmaterial dient. Das Substrat 206 kann beispielsweise transparentes Glas oder transparenter Kunststoff sein. Durch die zweite Komponente 22 kann eine Anordnung von Öffnungen 216 ausgebildet werden. In diesem speziellen Beispiel sind die Öffnungen in Form von Löchern veranschaulicht, die durch die zweite Komponente 22 hindurch gebohrt oder geätzt sind. Die Ausrichtung der Öffnungen kann im Wesentlichen senkrecht zu der oberen und der unteren Fläche der zweiten Komponente 22 verlaufen. Die dritte Komponente 23 weist ein Substrat 212 und eine Klebschicht 214 auf. Die Klebschicht 214 kann ein thermoplastisches oder sonstiges organisches Material sein, das eine starke Verbindung mit dem Substrat 206 sowie der Emitterschicht 204 erzeugen kann. Wenn die Komponenten 21, 22 und 23 zusammen laminiert werden, um das OLED-Produkt 24 zu erzeugen, kann der Klebstoff 214 somit nicht nur an der Oberfläche des Substrats 206 anhaften, wie dies in 2 veranschaulicht ist, sondern er kann auch durch die Öffnungen 216 hindurchtreten, um eine Bindung an der oberen Fläche der ersten Komponente 21, in diesem Fall der Emitterschicht 204, herzustellen. Infolge der Lamination können die drei Komponenten in einem einzigen endge fertigten Produkt fest integriert sein, das sich nicht so leicht aufspaltet oder in sonstiger Weise auftrennt, selbst wenn es großflächig hergestellt ist.
  • 3 veranschaulicht eine Querschnittsansicht einer weiteren organischen lichtemittierenden Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. In 3 sind eine erste Komponente 31, eine zweite Komponente 32 und eine dritte Komponente 33 einer beispielhaften organischen lichtemittierenden Vorrichtung veranschaulicht. Diese Komponenten können zusammen laminiert werden, um ein OLED-Produkt 34 zu bilden.
  • In diesem Beispiel weist die erste Komponente 31 ein Substrat 300 auf, das eine ITO-Schicht 302 (Anode), die von einer PEDOT-Schicht 304 bedeckt ist, und eine Emitterschicht 306 aufweist. Die zweite Komponente 32 weist ein Substrat 308, eine Kathodenschicht 310 und eine Emitterschicht 312 auf. Durch die zweite Komponente 32 kann eine Anordnung von Öffnungen 318 ausgebildet werden. Die dritte Komponente 33 weist ein Substrat 314 und eine Klebschicht 316 auf. Wenn die Komponenten 31, 32 und 33 schichtweise zusammengefügt sind, um ein OLED-Produkt 34 zu bilden, kann der Klebstoff 316 sowohl an der oberen Fläche des Substrats 308 als auch an der oberen Fläche der Emitterschicht 306 durch die Öffnungen 318 anbinden.
  • Es versteht sich, dass die in den 2 und 3 veranschaulichten OLED-Produkte lediglich zwei Beispiele gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bilden. Es existieren viele Varianten hinsichtlich der Auswahl der OLED-Materialien und ihrer Schichtabfolge in der in einem endgefertigten Produkt ausgebildeten OLED-Kernstruktur. In der Tat können selbst für dasselbe OLED-Produkt viele Optionen hinsichtlich der OLED-Materialien und ihrer Schichtabfolge in den drei Komponenten gegeben sein, bevor diese laminiert werden.
  • 4 veranschaulicht eine Querschnittsansicht einer noch weiteren organischen lichtemittierenden Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung derselben gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. In 4 sind eine erste Komponente 41, eine zweite Komponente 42 und eine dritte Komponente 43 einer beispielhaften organischen lichtemittierenden Vorrichtung veranschaulicht, wobei die zweite Komponente 42 kleiner ist als die anderen beiden Komponenten. Die erste Komponente 41 weist ein Substrat 400 auf, das eine durch eine PEDOT-Schicht 404 bedeckte ITO-Schicht 402 (Anode) aufweist. Die zweite Komponente 42 weist ein Substrat 408, eine Kathodenschicht 410 und eine Emitterschicht 412 auf. Öffnungen können, müssen jedoch nicht, in der zweiten Komponente 42 enthalten sein. Die dritte Komponente 43 weist ein Substrat 414 und eine Klebschicht 416 auf. Wenn die Komponenten 41, 42 und 43 zusammen laminiert sind, um das endgefertigte OLED-Produkt 44 zu bilden, kann der Klebstoff 416 sowohl an der oberen Fläche des Substrats 408 als auch an der oberen Fläche der PEDOT-Schicht 404 an über die Ränder der zweiten Komponente 42 hinausragenden Stellen kleben. Aufgrund ihrer kleineren Größe im Vergleich zu der ersten und der dritten Komponente 41 und 43 kann die zweite Komponente 42 nach der Laminierung zwischen den Komponenten 41 und 43 eingekapselt werden. In Abhängigkeit von der Größe der zweiten Komponente 42 sowie der gewünschten Bindekraft kann es, braucht jedoch nicht, wünschenswert sein, vor der Laminierung Öffnungen in der zweiten Komponente 42 zu erzeugen.
  • 5 veranschaulicht eine Querschnittsansicht einer noch weiteren organischen lichtemittierenden Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung, bei der eine elektrische Verbindung durch den Einsatz eines Klebstoffs geschaffen wird, der auch elektrisch leitend ist. Diese OLED ist durch Lamination von Komponenten 51, 52 und 53 erzeugt. Die erste Komponente 51 weist ein Substrat 500 auf, das mit einer gemusterten ITO-Schicht 502 und einer gemusterten PEDOT-Schicht 504 bedeckt ist. Die zweite Komponente 52 weist ein Substrat 506, eine gemusterte Kathodenschicht 508 und eine organische Emitterschicht 510 auf. Die dritte Komponente 53 weist ein nicht leitendes Substrat 512 und eine gemusterte leitfähige Epoxidschicht 514 auf. Wenn die drei Komponenten zusammen laminiert werden, kann das leitfähige Epoxid 514 nicht nur als ein Klebstoff dienen, um die drei Komponenten zusammen zu verkleben, sondern es kann auch eine elektrische Verbindung zwischen den verschiedenen Schichten des OLED-Produktes herstellen. Die drei Komponenten und die Öffnungen können gestaltet sein, um gewünschte Konfigurationen der elektrischen Verbindung zu schaffen. Die beispielhafte Konfiguration der in 5 veranschaulichten Vorrichtung ergibt eine seriell verbundene Architektur. Die Struktur kann als eine Anzahl kleinerer OLEDs angesehen werden, die in Reihe miteinander verbunden sind, wobei unter einer geeigneten Vorspannung ein Strom von einem Teil zu einem anderen über die durch das leitende Epoxidharz erzeugten Verbindungspunkte fließen kann.
  • Ein weiteres Beispiel für eine Verbindungskonfiguration ist in 7 veranschaulicht. Diese OLED ist durch Lamination von Komponenten 71, 72 und 73 hergestellt. Die erste Komponente 71 weist ein Substrat 700 auf, das mit einer ITO-Schicht 702 und einer PEDOT-Schicht 704 bedeckt ist. Die zweite Komponente 72 weist ein Substrat 706, eine gemusterte Kathodenschicht 708 und eine organische Emitterschicht 710 auf. Die dritte Komponente 73 weist ein leitfähiges Substrat 712 und eine gemusterte leitende Epoxidschicht 714 auf. Wenn die drei Komponenten zusammen laminiert werden, kann das leitende Epoxid 714 eine elektrische Verbindung zwischen dem Substrat 712 und der ersten Komponente 71 schaffen. In einer Anwendung kann das Substrat 712 eine stark leitende Metallfolie aufweisen, die in Form einer Busleitung strukturiert ist, um den Flächenwiderstand der weniger leitfähigen zweischichtigen ITO/PEDOT-Anode zu verringern. Im Ergebnis kann die in 7 veranschaulichte Struktur als eine Anzahl kleinerer OLEDs betrachtet werden, die parallel zueinander mit der Busleitung (oder Sammelschiene) verbunden sind.
  • Die seriell verbundene Architektur und die parallel verbundene Architektur, wie sie beispielhaft in den 5 bzw. 7 dargestellt sind, können bei der Konfiguration elektrischer Verbindungen miteinander kombiniert werden. Weitere Veränderungen sind ebenfalls möglich. Ferner können auch andere leitfähige Klebstoffe als Epoxidharz eingesetzt werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann es wünschenswert sein, einen oder mehrere Klebstoffe den aktiven organischen Schichten einer organischen lichtemittierenden Vorrichtung beizufügen. Der Vor teil einer Vermischung eines emissionsfähigen Polymers mit einem oder mehreren Klebstoffen kann zweifältig sein. Es kann helfen, einen besseren Kontakt zwischen den laminierten Flächen zu erzielen. Beispielsweise kann der Oberflächenkontakt zwischen einer emissionsfähigen Polymerschicht und einer PEDOT-Schicht oder zwischen einer emissionsfähigen Polymerschicht und einer Metallelektrodenschicht verstärkt werden. Zusätzlich kann eine Vermischung eines emissionsfähigen Polymers mit einem oder mehreren Klebstoffen auch die Effizienz einer OLED-Vorrichtung verbessern. Gemäß Ausführungsformen der Erfindung können viele Klebstoffe oder ihre Kombinationen eingesetzt werden. Zu Beispielen von Klebstoffen, die eingesetzt werden können, gehören Epoxide, Acrylate, Acrylamide, Isozyanate, Polyurethane, Melamin-Formaldehyd und ungesättigte Polyester. Um eine hohe Effizienz bei der Lichtausbeute zu erhalten, sollte der ausgewählte Klebstoff für das Licht, das von dem Lichtemissionsmaterial ausgestrahlt wird, im Wesentlichen durchlässig sein. Ein Verbundstoff aus einem Klebstoff, der mit einem organischen Lichtemissionsmaterial vermischt ist, kann vorbereitet werden, indem diese in demselben Lösungsmittel oder demselben Gemisch aus zwei oder mehreren mischbaren Lösungsmitteln gelöst werden. Danach kann der Verbundstoff beispielsweise durch einen Schleuderguss-, Sprühbeschichtungs-, Tauchbeschichtungs-, Siebdruck-, Tintenstrahldruck- oder Rollenbeschichtungsprozess aufgetragen werden. Der Klebstoff kann durch eine ultraviolette Strahlung (UV-Strahlung) oder bei einer Temperatur zwischen etwa 50°C und etwa 250°C ausgehärtet werden. Gewöhnlich bildet das Lichtemissionsmaterial in dem Verbundstoff den größten Bestandteil, was die Masse anbetrifft.
  • 10 veranschaulicht eine beispielhafte organische lichtemittierende Vorrichtung, die einen oder mehrere Klebstoffe enthält, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese OLED weist ein Substrat 1000, eine Anodenschicht (ITO-Schicht) 1002, eine PEDOT-Schicht 1004, eine Verbundschicht 1006 und eine Kathodenschicht 1008 auf. Die Verbundschicht 1006 kann durch Vermischung eines emissiven Polymers ADS 329 mit einem Klebstoff Norland 68 erzeugt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann eine OLED erzeugt werden, indem lediglich eine erste und eine zweite Komponente laminiert werden, wenn ein Klebstoff in eine Polymerschicht eingemischt ist, um die Grenzflächenbindung zwischen den beiden Komponenten zu erhöhen. In diesem Fall ist eine dritte Komponente nicht unbedingt erforderlich.
  • Beispiel 1
  • Eine OLED-Vorrichtung ist in der folgenden Weise erzeugt worden. Eine erste Komponente wies ein Polyethylenterephthalat-Substrat (PET-Substrat) auf, das mit einer ITO-Schicht und einer PEDOT-Schicht beschichtet worden ist. Eine zweite Komponente wies ein PET-Substrat auf, das mit einer ITO-Schicht und einer Schicht eines Polymergemisches beschichtet worden ist, bei dem ein emissives Polymer, ADS329 (Poly(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl), das von American Dye Source, Inc. (555 Morgan Boulevard, Baie D. Urfe, Quebec, Kanada H9X 3T6) bezogen worden ist, mit einem Klebstoff, Norland Optical Adhesive 68 („Norland 68"), der von Norland Products, Inc. (Cranbury, New York 08512, USA) bezogen worden ist, vermengt war. Die erste Komponente hatte somit eine Struktur aus PET/ITO/PEDOT, während die zweite Komponente eine Struktur aus PET/ITO/(Polymergemisch) hatte. Diese beiden Komponenten wurden anschließend zusammen laminiert, woraufhin sie einer kurzen Bestrahlung (von 30 Sekunden Dauer) mit einer UV-Strahlung ausgesetzt worden sind. Vor der Laminierung wurde lediglich von der zweiten Komponente (aufgrund von ADS329) eine Photolumineszenz beobachtet. Nach der Laminierung wurde der laminierte Film absichtlich aufgetrennt. Nun war Photolumineszenz auf beiden Seiten sichtbar, was anzeigt, dass das ADS329 in der zweiten Komponente aufgrund der verstärkten Adhäsion teilweise auf die Oberfläche der PEDOT-Schicht in der ersten Komponente übertragen worden ist.
  • Beispiel 2
  • In einem weiteren Experiment wurden zwei arbeitsfähige Vorrichtungen mit einer Struktur aus PET/ITO/PEDOT/(Polymergemisch)/Al/PET durch Laminierung gesonderter Komponenten hergestellt, wobei Al eine Kathodenschicht aus Aluminium bildete und das Polymergemisch ein Gemisch aus ADS329 und Norland 68 aufwies. Die erste Vorrichtung wurde unter Verwendung einer Komponente mit einer Struktur aus PET/ITO/PEDOT/(Polymergemisch) und einer Komponente mit einer Struktur aus PET/Al hergestellt. Die zweite Vorrichtung wurde unter Verwendung einer Komponente mit einer Struktur aus PET/ITO/PEDOT und einer Komponente mit einer Struktur aus PET/Al/(Polymergemisch) hergestellt. Die Polymermischschicht wurde durch Schleuderguss aufgetragen, und die laminierten Schichtstapel wurden unter Verwendung einer UV-Lampe mit großer Wellenlänge (von 365 Nanometer) fünf Minuten lang unter Luft aushärten gelassen. Beide Vorrichtungen zeigten verbesserte mechanische Eigenschaften, das heißt eine stärkere Bindung zwischen der PEDOT-Schicht und dem emissiven Polymer sowie zwischen dem emissiven Polymer und der Al-Kathode.
  • Beispiel 3
  • In einem weiteren Beispiel wurde das Emissionspolymer ADS329 mit dem Klebstoff Norland 68 vermischt. Die Gemischlösung wurde zubereitet, indem 52 mg von ADS329 mit 19 mg von entgastem Norland 68 in einem bernsteingelben Fläschchen bei Raumtemperatur in Luft gemischt wurden, das Gemisch 40 Minuten lang in Stickstoff gespült wurde, 4 ml von (wasserfreiem) m-Xylen hinzugefügt wurden, die Lösung bei 75°C (unter Rühren mit einem Rührstab) eine Stunde lang erwärmt und in einer Stickstoff gespülten Box auf Raumtemperatur abgekühlt wurde. Eine organische lichtemittierende Vorrichtung („Vorrichtung A") wurde nach den folgenden Schritten hergestellt: (1) Auftragen von PEDOT auf ein vorgereinigtes UV-ozonisiertes ITO-Substrat; (2) Wärmebehandlung des ITO/PEDOT-Substrats bei 170°C für 30 Minuten und anschließende Abkühlung desselben bis auf Raumtemperatur in einer Stickstoff gespülten Box; (3) Auftragen der in vorstehend erläuterter Weise vorbereiteten Gemischlösung durch Schleuderguss auf das ITO/PEDOT-Substrat und anschließendes teilweises Aushärtenlassen desselben mit einer UV-Lampe mit großer Wellenlänge (von 365 nm) für 30 Sekunden; (4) Überführung des Musters in eine mit Argon gespülte Box (mit Feuchtgehalt und Sauerstoffgehalt von weniger als 1 ppm); (5) thermische Verdampfung und Aufbringung des Kathodenmaterials – NaF (4nm)/Al(100nm) auf das Muster; und (6) Einkapselung des Musters mit einem Deckglasstück mit Norland 68. Eine ähnliche Vorrichtung („Vorrichtung B") wurde eben falls mit dem Emissionspolymer, jedoch ohne den Klebstoff hergestellt.
  • Das Verhalten dieser beiden Vorrichtungen wurde in einer Strom-Spannung-Helligkeits-Messung untersucht, wobei die Ergebnisse in 6 aufgezeichnet sind. Bezugnehmend auf 6 veranschaulicht die Kurve 61 die Bauteileffizienz der Vorrichtung A, während die Kurve 62 die Bauteileffizienz der Vorrichtung B veranschaulicht. Wie veranschaulicht, zeigte die Vorrichtung A eine viel höhere Effizienz als die Vorrichtung B.
  • Beispiel 4
  • 8 veranschaulicht eine beispielhafte organische lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese OLED wurde durch Laminierung von drei Komponenten 81, 82 und 83 hergestellt. Die erste Komponente 81 wurde durch Beschichtung einer PEDOT-Schicht 804 mit einer Dicke von etwa 60 nm durch Schleuderguss auf ein vorgereinigtes und UV-ozonisiertes PET(800)/ITO(802)-Substrat vorbereitet. Somit hatte die Komponente 81 eine Struktur aus PET/ITO/PEDOT. Die zweite Komponente 82 wurde vorbereitet, indem eine 80 nm dicke Al-Schicht 810 auf ein PET-Substrat 808 thermisch aufgedampft und anschließend das Substrat durch Schleuderguss mit einem Polyfluoren basierten Licht emittierenden Polymer 812 mit einer Dicke von etwa 80 Nanometer (nm) beschichtet wurde. Somit hatte die Komponente 82 eine Struktur aus PET/Al/(Emissionspolymer). Die dritte Komponente 83 wies eine selbstklebende bzw. selbstlaminierende Schaltungsplattenschutzeinrichtung (Card Protector) 814 des Typs 3MTM LS851 auf, die in dem empfangenen Zustand ohne irgendeine Bearbeitung eingesetzt wurde. Die drei Komponenten wurden mit einem Rollenlaminator AttalamTM 110L bei 130°C laminiert. Die endgefertigte OLED hatte eine Struktur aus PET/ITO/PEDOT/(Emissionspolymer)/Al/PET/(3MTMCard Protector). Die Effizienz der Vorrichtung, wie sie bei einer konstanten Spannung (von 9 Volt) gemessen worden ist, die zwischen den elektrischen Kontakten 816 und 818 angelegt worden ist, betrug ungefähr 0,14 cd/A. In einem Vergleichsexperiment wurden gemäß den obigen Prozeduren Vorrichtungen ohne die dritte Komponente 83 hergestellt. Keine dieser Vorrichtungen erwies sich als funktionsfähig, was auf eine Schichtablösung zurückzuführen ist, die anzeigte, dass die Grenzflächenhaftung zwischen der ersten und der zweiten Komponente schwach war.
  • 9 veranschaulicht eine weitere beispielhafte organische lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese OLED wurde durch Laminierung von drei Komponenten 91, 92 und 93 erzeugt. Die erste Komponente 91 wurde durch Auftragen einer etwa 60 nm dicken PEDOT-Schicht 904 durch Schleuderguss auf ein vorgereinigtes und UV-ozonisiertes Glas(900)/ITO(902)-Substrat vorbereitet. Somit hatte die Komponente 91 eine Struktur aus Glas/ITO/PEDOT. Die zweite Komponente 92 wurde vorbereitet, indem eine 80 nm dicke Al-Schicht 910 durch thermische Aufdampfung auf ein PET-Substrat 908 aufgebracht, ein Polyfluoren basiertes Licht emittierendes Polymer 912 mit einer Dicke von etwa 80 nm durch Schleuderguss aufgebracht und durch die Komponente 92 ein Loch 906 mit einer ortsfesten Stanzvorrichtung erzeugt worden ist. Somit hatte die Komponente 92 eine Struktur aus PET/Al/(Emissionspolymer) mit einem hindurchführenden Loch. Die dritte Komponente 93 wurde durch Auftragen des Norland 68 Kleb stoffs 914 auf ein vorgereinigtes Deckglas 916 vorbereitet. Somit hatte die Komponente 93 die Struktur aus Glas/(Norland 68). Die drei Komponenten wurden auf einer Heizplatte bei 150°C zusammen laminiert. Die fertiggestellte OLED hatte eine Struktur aus PET/ITO/PEDOT/(Emissionspolymer)/Al/(Norland 68)/Glas. Die OLED wurde durch Anlegen einer Gleichspannung zwischen die elektrischen Kontakte 918 und 920 getestet. In Abhängigkeit von der angelegten Spannung konnte die Vorrichtung zur Lichtemission ein- oder ausgeschaltet werden.
  • Während die vorstehende Beschreibung viele Einzelheiten und spezifische Angaben enthält, ist zu verstehen, dass diese hier lediglich zu Erläuterungszwecken eingefügt worden sind und nicht als Beschränkungen der vorliegenden Erfindung ausgelegt werden sollen. Für einen Fachmann ist es offensichtlich, dass weitere Modifikationen an den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne von dem Rahmen der Erfindung abzuweichen. Demgemäß werden derartige Modifikationen als in dem Schutzumfang der Erfindung liegend betrachtet, wie er durch die folgenden Ansprüche definiert sein soll.

Claims (8)

  1. Verfahren zur Herstellung einer elektro-optischen Vorrichtung, wobei das Verfahren aufweist: Bildung einer ersten Komponente (21), die wenigstens ein erstes Material (202) auf einem ersten Substrat (200) aufweist; Bildung einer zweiten Komponente (22), die wenigstens ein zweites Material (208) auf einem zweiten Substrat (206) aufweist; Bildung einer dritten Komponenten (23) und schichtweise Fügung der ersten Komponente (21), der zweiten Komponente (22) und der dritten Komponente (23) zusammen, so dass die zweite Komponente (22) zwischen der ersten Komponente (21) und der dritten Komponente (23) angeordnet ist; das wenigstens eine erste Material (202) und das wenigstens eine zweite Material (208) wenigstens einen Teil einer organischen elektro-optischen Vorrichtung bilden, die zwischen dem ersten Substrat (200) und dem zweiten Substrat (206) angeordnet ist; und die dritte Komponente (23) an der zweiten Komponente (22) angebondet ist; dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Öffnung (216) durch die zweite Komponente (22) ausgebildet wird und die dritte Komponente (23) an die erste Komponente (21) durch die wenigstens eine Öffnung (216) angebondet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die dritte Komponente (23) wenigstens ein elektrisch leitendes Material aufweist, das eine elektrische Verbindung zwischen der ersten Komponente (21), der zweiten Komponente (22) und der dritten Komponenten (23) durch die wenigstens eine Öffnung schafft.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die dritte Komponente (23) wenigstens ein farbmodifizierendes Material aufweist, das eine oder mehrere Emissionsfarben der organischen Lichtemissionsvorrichtung modifizieren kann.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Komponente (21) oder die zweite Komponente (22) wenigstens ein organisches Licht ausstrahlendes Material aufweist, das mit wenigstens einem Klebstoff vermischt ist.
  5. Elektro-optische Vorrichtung, die aufweist: eine erste Komponente (21), die wenigstens ein erstes Material (202) auf einem ersten Substrat (200) aufweist; eine zweite Komponente (22), die wenigstens ein zweites Material (208) auf einem zweiten Substrat (206) aufweist; und eine dritte Komponente (23); wobei die erste Komponente (21), die zweite Komponente (22) und die dritte Komponente (23) derart schichtweise zusammengefügt sind, dass die zweite Komponente (22) zwischen der ersten Komponente (21) und der dritten Komponente (23) angeordnet ist; das wenigstens eine erste Material (202) und das wenigstens eine zweite Material (208) wenigstens einen Teil einer organischen elektro-optischen Vorrichtung bilden, die zwischen dem ersten Substrat (200) und dem zweiten Substrat (206) angeordnet ist; und die dritte Komponente (23) an der zweiten Komponente (22) angebondet ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Öffnung (216) vorhanden ist, die durch die zweite Komponente (22) hindurch ausgebildet ist; und die dritte Komponente (23) an der ersten Komponente (21) durch die wenigstens eine Öffnung (216) angebondet ist.
  6. Elektro-optische Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die dritte Komponente (23) wenigstens ein elektrisch leitendes Material aufweist, das eine elektrische Verbindung zwischen der ersten Komponente (21), der zweiten Komponente (22) und der dritten Komponente (23) durch die wenigstens eine Öffnung (216) schafft.
  7. Elektro-optische Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die dritte Komponente (23) wenigstens ein farbmodifizierendes Material aufweist, das eine oder mehrere Emissi onsfarben der organischen lichtemittierenden Vorrichtung modifizieren kann.
  8. Elektro-optische Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die erste Komponente (21) oder die zweite Komponente (22) wenigstens ein organisches Licht ausstrahlendes Material aufweist, das mit wenigstens einem Klebstoff vermischt ist.
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