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HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Elektrooptik
und insbesondere eine organische elektro-optische Vorrichtung sowie
ein Verfahren zur Herstellung derselben.
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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.
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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.
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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.
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In
der
US2003/0175427 ist
ein Verfahren zum Laminieren zweier Substrate, beispielsweise für organische
Dünnfilmtransistoren,
mittels eines Klebstoffs beschrieben.
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Die
obigen und weitere Nachteile bestehen in bekannten Systemen und
Verfahren.
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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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.
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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.
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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.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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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.
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1 zeigt
ein Flussdiagramm unter Veranschaulichung eines beispielhaften Verfahrens
zur Herstellung einer organischen lichtemittierenden Vorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung.
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2 veranschaulicht
eine Querschnittsansicht einer organischen lichtemittierenden Vorrichtung
und ein Verfahren zur Herstellung derselben gemäß einer beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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3 veranschaulicht
eine Querschnittsansicht einer weiteren organischen lichtemittierenden Vorrichtung
und ein Verfahren zur Herstellung derselben gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der
Erfindung.
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4 veranschaulicht
eine Querschnittsansicht einer noch weiteren organischen lichtemittierenden
Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung derselben gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung.
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5 veranschaulicht
eine Querschnittsansicht einer noch weiteren organischen lichtemittierenden
Vorrichtung gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung.
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6 zeigt
einen Leistungsvergleich zwischen zwei organischen lichtemittierenden
Vorrichtungen gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform der
Erfindung.
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7 veranschaulicht
eine Querschnittsansicht einer organischen lichtemittierenden Vorrichtung
gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform der
Erfindung.
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8 veranschaulicht
eine beispielhafte organische lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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9 veranschaulicht
eine weitere beispielhafte organische lichtemittierende Vorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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10 veranschaulicht
noch eine weitere beispielhafte organische lichtemittierende Vorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Nachstehend
wird in Einzelheiten auf die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung Bezug genommen, die in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht
sind.
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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 2–6 vorgesehen.
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Das
beispielhafte Verfahren beginnt im Schritt 100.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Das
beispielhafte Verfahren endet in Schritt 110.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Beispiel 1
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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.
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Beispiel 2
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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.
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Beispiel 3
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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.
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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.
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Beispiel 4
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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.
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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.
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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.