DE10012205A1 - Leuchtdiode auf der Basis von löslichen organischen Materialien - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren zum Herstellen von Leuchtdioden wird auf ein Substrat (1) wenigstens eine Schicht aus einem optoelektronisch wirksamen Material, etwa eine Emitterschicht, aufgebracht und anschließend getrocknet. Die wenigstens eine Schicht wird in Vibrationen versetzt, bevor sie vollständig getrocknet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leuchtdiode auf Basis von lösli­ chen organischen Materialien. Leuchtdioden dieser Art werden beispielsweise für Displays von Mobiltelefonen, elektroni­ schen Geräten usw. verwendet. Als optoelektronisch wirksame Materialien wurden bisher vielfach anorganische Materialien verwendet. In neuerer Zeit finden jedoch auch organische Materialien, beispielsweise Polymere, Verwendung. Diese Materialien werden in einem geeigneten Lösungsmittel auf­ gelöst bzw. suspendiert, in dieser Form auf ein Substrat aufgebracht und getrocknet. Das Auftragen der Schichten erfolgt heute hauptsächlich nach dem Spin-Coating-Verfahren oder einem Standard-Druckverfahren, beispielsweise nach dem Ink-Jet-Verfahren. Bei der zuerst genannten Methode wird eine Lösung oder Suspension des organischen Materials auf das Sub­ strat aufgespritzt, wobei dieses während des Auftragens oder im Anschluss daran rotiert. Das andere Verfahren arbeitet nach dem Prinzip eines Tintenstrahldruckers und eignet sich besonders zum Herstellen von Pixelstrukturen.

Probleme bei diesen und auch bei sonstigen Auftragsverfahren bereitet die Tatsache, dass sich in den aufgetragenen Schich­ ten durch eingeschlossene Luftbläschen so genannte pin-holes bilden. Lufteinschlüsse in den Ausgangslösungen bzw. Aus­ gangssuspensionen lassen sich durch Ausfrieren, Zentrifugie­ ren oder durch Ultraschallbehandlung nur unzureichend ent­ fernen. Beim Aufbringen der Schichten bilden sich aber neue Lufteinschlüsse, die sich negativ auf die Lebensdauer der Leuchtdioden auswirken. Weiterhin ist es bei Auftragsverfah­ ren, mit denen kleine Materialmengen pixel- oder linienförmig appliziert werden, problematisch, eine glatte bzw. homogene Oberfläche herzustellen. Gleichermaßen ist es schwierig, z. B. aus Fotolack vorgefertigte Strukturen vollständig und gleichmäßig mit optoelektronisch wirksamem Material auszu­ füllen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Herstellungsverfahren für Leuchtdioden auf Basis löslicher organischer Materialien vor­ zuschlagen, mit dem sich optoelektronische Schichten auftra­ gen lassen, die hinsichtlich der oben geschilderten Nachteile verbessert sind.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 ge­ löst. Bei diesem Verfahren wird die auf einem Substrat auf­ gebrachte optoelektronische Schicht in Vibrationen versetzt, bevor sie vollständig getrocknet ist. Die Vibrationen können dabei in der optoelektronischen Schicht oder auch unmittel­ bar, d. h. direkt, erzeugt werden. Die Vibrationen wirken auf das organische Material der Schicht in zweifacher Weise. Zum einen werden beim Auftragsvorgang entstandene oder bereits in der Ausgangslösung vorhandene Lufteinschlüsse entfernt. Zum anderen bewirken sie eine Glättung der Oberfläche. Vorzugs­ weise wird die optoelektronische Schicht während des Auf­ tragens in Vibrationen versetzt. Es kann zweckmäßig sein, die Vibrationsbehandlung auch noch während des Trocknungsschrit­ tes fortzusetzen. Die Vibrationen werden bei einer bevor­ zugten Verfahrensvariante durch Ultraschall erzeugt, wobei das zu beschichtende Substrat direkt oder über ein Medium mit Ultraschall beaufschlagt wird. Das Medium kann z. B. der Dreh­ teller sein, auf dem das Substrat beim Spin-Coating fixiert ist.

Die Erfindung wird nun anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die beigefügte Zeichnung zeigt in schemati­ scher Querschnittsdarstellung eine Leuchtdiode, deren opto­ elektronisch wirksame Schicht sich aus einer Vielzahl von parallelen Streifen zusammensetzt. Auf einem Glassubstrat 1 sind mehrere parallel zueinander angeordnete Bahnen 2 aus ITO (Indium/Zinnoxid) aufgebracht. Die Bahnen haben eine Breite von ca. 200 µm bis 300 µm und einen Abstand von ca. 15 µm.

Senkrecht zu diesen Bahnen sind Fotolackstrukturen 3 auf­ gebracht, die - von oben gesehen - streifenförmige Flächen­ bereiche umgrenzen. In diese Flächenbereiche wird nun z. B. über ein Ink-Jet-System zunächst ein Material eingebracht, das eine Elektronentransportschicht bildet. Während diese Schicht aufgebracht wird und auch noch während des sich anschließenden Trocknungsschrittes ist das Glassubstrat 1 vorzugsweise großflächig mit einem Ultraschallgeber 4 ge­ koppelt. Der Ultraschall überträgt sich über das Glassubstrat und die ITO-Bahnen 2 auf die Elektronentransportschicht 5. Darin enthaltene Lufteinschlüsse steigen an die Oberfläche und werden daher aus der Schicht entfernt. Ohne eine Ultra­ schallbeaufschlagung besteht die Gefahr, dass die Luftein­ schlüsse dauerhaft in der Schicht eingeschlossen bleiben. Ein weiterer Effekt der Ultraschallbeaufschlagung ist, dass die Oberfläche der Elektronentransportschicht geglättet ist. In der linken Hälfte der Abbildung ist ein Zustand dargestellt, bei dem die Elektronentransportschicht 5a eine unebene Ober­ fläche aufweist. Wird auf eine solche unebene Fläche eine weitere Schicht aufgetragen, besteht die Gefahr, dass vor allem in den Randbereichen angeordnete Spalträume 6 zwischen der Schicht 5a und den Fotolackstrukturen nicht ausgefüllt werden, so dass erneute Lufteinschlüsse entstehen. Die in der Abbildung dargestellte Leuchtdiode wird weiter vervollstän­ digt, indem auf die Elektronentransportschicht 5 ein weiteres optoelektronisches Material aufgebracht wird, das eine Emitterschicht (nicht dargestellt) bildet. Auch bei dieser Schicht bewirkt die Ultraschallbeaufschlagung ein Entfernen von Lufteinschlüssen und eine glatte Oberfläche. Schließlich wird als letzte Schicht ein Metall aufgedampft, das die Ka­ thode bildet.

Zur Herstellung einer Leuchtdiode mit großflächiger optoelek­ tronischer Beschichtung (nicht dargestellt) wird zunächst auf ein transparentes Substrat eine ITO-Schicht aufgebracht und großflächig strukturiert, d. h. es werden rechteckige Schicht­ bereiche mit einer oder mehreren Kontaktierungsflächen für die ITO-Anode hergestellt. Nach dem Strukturieren wird das Substrat gereinigt und anschließend eine wasserlösliche Elek­ tronentransportschicht und nach deren Trocknung ein in Xylol gelöstes, eine Emitterschicht bildendes Polymer aufgebracht. Für beide optoelektronisch wirksamen Schichten wird z. B. das oben erwähnte Spin-Coating angewendet. Bei beiden Auftrags- und Trocknungsschritten wird das Substrat mit einem Ultra­ schallgeber gekoppelt.

Claims (4)

1. Verfahren zum Herstellen von Leuchtdioden, bei dem auf ein Substrat (1) wenigstens eine Schicht aus einem optoelek­ tronisch wirksamen Material, etwa eine Emitterschicht, auf­ gebracht und anschließend getrocknet wird, wobei in der wenigstens einen Schicht Vibrationen erzeugt werden, bevor sie vollständig getrocknet ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Vibrationen während des Auftragens des optoelektronisch wirksamen Materials er­ zeugt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Vibrationen während des Trocknens des optoelektronisch wirksamen Materials er­ folgen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Vibrationen durch Ultraschall erzeugt werden.