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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines organischen lichtemittierenden Bauelements. Ferner betrifft die Erfindung ein organisches lichtemittierendes Bauelement.
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Organische lichtemittierende Bauelemente, wie beispielsweise organische Leuchtdioden, werden in der Regel mittels Mehrmaskenprozesse hergestellt, um verschiedene Ebenen herzustellen. Dabei können beim Maskenwechsel oder während des Transports zwischen den Anlageteilen Partikel entstehen, insbesondere Schmutzpartikel, die die Funktionsweise des Bauelements beeinträchtigen und bis zum vollständigen Versagen des Bauelements führen können.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines organischen lichtemittierenden Bauelements bereitzustellen, das ein stabiles Bauelement erzeugt. Ferner ist Aufgabe der Erfindung, ein organisches lichtemittierendes Bauelement bereitzustellen, das stabil ist und/oder eine große Lebensdauer aufweist. Insbesondere liegt eine Aufgabe darin, die Wahrscheinlichkeit für partikelinduzierte Fehler aufgrund von Wechseln der Schattenmasken oder aufgrund von Transportwegen zu reduzieren und gleichzeitig die Möglichkeit zur Herstellung eines mehrlagigen Bauelements mit lateral unterschiedlichen Schichten, insbesondere mit Schichten verschiedener Eigenschaften, wie beispielsweise die Leitfähigkeit, bereitzustellen.
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Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren zur Herstellung eines organischen lichtemittierenden Bauelementes gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Ferner werden diese Aufgaben durch ein organisches lichtemittierendes Bauelement gemäß dem unabhängigen Anspruch 14 gelöst.
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In zumindest einer Ausführungsform weist das Verfahren zur Herstellung eines organischen lichtemittierenden Bauelements die Schritte auf:
- A) Bereitstellen eines Trägers, der ein Substrat, eine erste Kontaktierungsschicht und zumindest einen elektrischen Kontakt umfasst, wobei die erste Kontaktierungsschicht auf dem Substrat und der elektrische Kontakt auf der ersten Kontaktierungsschicht angeordnet ist,
- B) ganzflächiges Aufbringen einer ersten anorganischen Passivierungsschicht auf den Träger,
- C) Aufbringen einer ersten Maske zumindest auf Bereiche der ersten anorganischen Passivierungsschicht, die im Querschnitt zumindest über dem elektrischen Kontakt angeordnet sind,
- D) Entfernen der ersten anorganischen Passivierungsschicht, die im Querschnitt gesehen von der ersten Maske unbedeckt ist, sodass eine partikelfreie Oberfläche des Trägers erzeugt wird,
- E) Aufbringen eines ersten funktionellen Schichtenstapels zumindest auf eine schmutzpartikelfreie Oberfläche des Trägers, sodass die erste anorganische Passivierungsschicht und der erste funktionelle Schichtenstapel lateral zueinander angeordnet sind, und
- F) Entfernen der ersten Maske.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgen die Prozessschritte A) bis F) nacheinander.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Verfahren einen Schritt A) auf, Bereitstellen eines Trägers. Der Träger weist ein Substrat, eine erste Kontaktierungsschicht und zumindest einen elektrischen Kontakt auf.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist das Bauelement ein Substrat auf. Das Substrat kann beispielsweise eines oder mehrere Materialien in Form einer Schicht, einer Platte, einer Folie oder einem Laminat aufweisen, die ausgewählt sind aus Glas, Quarz, Kunststoff, Metall, Siliziumwafer. Insbesondere weist das Substrat Glas auf oder besteht daraus.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine erste Kontaktierungsschicht auf dem Substrat angeordnet. Dass eine Schicht oder ein Element "auf" oder "über" einer anderen Schicht oder einem anderen Element angeordnet oder aufgebracht ist, kann dabei hier und im Folgenden bedeuten, dass die eine Schicht oder das eine Element unmittelbar in direktem mechanischem und/oder elektrischem Kontakt auf der anderen Schicht oder dem anderen Element angeordnet ist. Weiterhin kann es auch bedeuten, dass die eine Schicht oder das eine Element mittelbar auf beziehungsweise über der anderen Schicht oder dem anderen Element angeordnet ist. Dabei können dann weitere Schichten und/oder Elemente zwischen der einen und der anderen Schicht beziehungsweise zwischen dem einen und dem anderen Element angeordnet sein.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die erste Kontaktierungsschicht transparent oder reflektierend ausgeformt. Als Material für die erste Kontaktierungsschicht kann beispielsweise ein transparentes, elektrisch leitendes Oxid verwendet werden. Transparente, elektrisch leitende Oxide (transparent conductive oxides, kurz "TCO") sind transparente, elektrisch leitende Materialien, in der Regel Metalloxide, wie beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid oder Indiumzinnoxid (ITO). Neben binären Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise ZnO, SnO2 oder In2O3 gehören auch ternäre Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise Zn2SnO4, CdSnO3, ZnSnO3, MgIn2O4, GaInO3, Zn2In2O5 oder In4Sn3O12 oder Mischungen unterschiedlicher transparenter leitender Oxide zu der Gruppe der TCOs. Weiterhin kann es möglich sein, dass die TCOs nicht zwingend einer stöchiometrischen Zusammensetzung entsprechen und auch p- oder n-dotiert sein können.
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Für die zweite, dritte Kontaktierungsschicht und/oder jede weitere Kontaktierungsschicht gilt soweit nicht anders angegeben hier und im Folgenden das für die erste Kontaktierungsschicht Offenbarte entsprechend.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die erste Kontaktierungsschicht als dünne Metallschicht ausgeformt. "Dünn" bedeutet hier eine Schichtdicke von 0,1 nm bis 50 nm. Alternativ kann die erste Kontaktierungsschicht auch eine metallische Netzstruktur und/oder Graphen aufweisen oder daraus bestehen.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das organische lichtemittierende Bauelement einen elektrischen Kontakt auf. Insbesondere ist der elektrische Kontakt als elektrische Kontaktzuführung ausgeformt. Der elektrische Kontakt kann eine Elektrode, beispielsweise eine Anode oder Kathode, sein oder ein Teil einer Elektrode sein. Der elektrische Kontakt kann transparent oder intransparent ausgeformt sein. Als Materialien für einen elektrischen Kontakt kommen beispielsweise eine Schichtenfolge aus Molybdän-Aluminium-Molybdän oder Chrom-Aluminium-Chrom oder Silber-Magnesium oder Aluminium in Frage.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das organische lichtemittierende Bauelement eine organische lichtemittierende Diode (OLED). Die organische lichtemittierende Diode weist insbesondere einen ersten funktionellen Schichtenstapel auf. Alternativ oder zusätzlich kann die Diode auch einen zweiten funktionellen Schichtenstapel, einen dritten funktionellen Schichtenstapel oder weitere funktionelle Schichtenstapel aufweisen. Insbesondere ist der jeweilige funktionelle Schichtenstapel aus vorwiegend organischen Schichten gebildet. Mit "vorwiegend organischen Schichten" ist hier und im Folgenden gemeint, dass der funktionelle Schichtenstapel hauptsächlich organische Schichten aufweist, vorzugsweise ist der funktionelle Schichtenstapel ausschließlich aus organischen Schichten geformt.
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Der jeweilige funktionelle Schichtenstapel kann Schichten mit organischen Polymeren, organischen Oligomeren, organischen Monomeren, organischen kleinen nicht-polymeren Molekülen ("small molecules") oder Kombinationen daraus aufweisen. Der funktionelle Schichtenstapel kann zusätzlich zu der zumindest einen organischen lichtemittierenden Schicht weitere funktionelle Schichten aufweisen, die als Lochtransportschichten ausgeführt sind, um eine effektive Löcherinjektion in zumindest einer der lichtemittierenden Schichten zu ermöglichen. Als Materialien für eine Lochtransportschicht können sich beispielsweise tertiäre Amine, Carbazolderivate, mit Kampfersulfonsäure dotiertes Polyanilin oder mit Polystyrolsulfonsäure dotiertes Polyethylendioxithiophen als vorteilhaft erweisen. Der jeweilige funktionelle Schichtenstapel kann weiterhin zumindest eine funktionelle Schicht aufweisen, die als Elektrontransportschicht ausgebildet ist. Allgemein kann der jeweilige funktionelle Schichtenstapel zusätzlich zu den lichtemittierenden Schichten weitere Schichten aufweisen, die ausgewählt sind aus Löcherinjektionsschichten, Lochtransportschichten, Elektroninjektionsschichten, Elektrontransportschichten, Lochblockierungsschichten und Elektronblockierschichten.
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Als Material für eine Lochblockierschicht kann beispielsweise 2,2',2"-(1,3,5-Benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazol), 2-(4-Biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazol, 2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (BCP), 8-Hydroxyquinolinolato-lithium oder 4-(Naphthalen-1-yl)-3,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazol verwendet werden.
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Als Material für eine Elektronblockierschicht kann beispielsweise NPB (N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin), beta-NPB N,N'-Bis(naphthalen-2-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin), TPD (N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin), Spiro TPD (N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin) oder Spiro-NPB (N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-spiro) verwendet werden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Bauelement zumindest zwei Elektroden auf. Insbesondere ist zwischen den zwei Elektroden der jeweilige funktionelle Schichtenstapel angeordnet. Als Elektroden können hier auch die jeweiligen Kontaktierungsschichten oder umgekehrt bezeichnet werden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist zumindest eine der Elektroden transparent ausgebildet. Mit "transparent" wird hier und im Folgenden eine Schicht bezeichnet, die durchlässig für sichtbares Licht ist. Dabei kann die transparente Schicht klar durchscheinend oder zumindest teilweise lichtstreuend und/oder teilweise lichtabsorbierend sein, so dass die transparente Schicht beispielsweise auch diffus oder milchig durchscheinend sein kann. Besonders bevorzugt ist eine hier als transparent bezeichnete Schicht möglichst lichtdurchlässig, so dass insbesondere die Absorption von im Betrieb des Bauelements im funktionellen Schichtenstapel erzeugten Lichts oder Strahlung so gering wie möglich ist.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind beide Elektronen transparent ausgebildet. Damit kann das in den zumindest zwei lichtemittierenden Schichten erzeugte Licht in beide Richtungen, also durch beide Elektroden hindurch, abgestrahlt werden. Für den Fall, dass das organische lichtemittierende Bauelement ein Substrat aufweist, bedeutet dies, dass Licht sowohl durch das Substrat hindurch, das dann ebenfalls transparent ausgebildet ist, als auch in die vom Substrat abgewandte Richtung abgestrahlt werden kann. Weiterhin können in diesem Fall alle Schichten des organischen lichtemittierenden Bauelements transparent ausgebildet sein, so dass das organische lichtemittierende Bauelement eine transparente OLED bildet. Darüber hinaus kann es auch möglich sein, dass eine der beiden Elektroden, zwischen denen der funktionelle Schichtenstapel angeordnet ist, nicht transparent und vorzugsweise reflektierend ausgebildet ist, so dass das in den zumindest zwei lichtemittierenden Schichten erzeugte Licht nur in eine Richtung durch die transparente Elektrode abgestrahlt werden kann. Ist die auf dem Substrat angeordnete Elektrode transparent und ist auch das Substrat transparent ausgebildet, so spricht man auch von einem sogenannten Bottomemitter, während man im Fall, dass die dem Substrat abgewandt angeordnete Elektrode transparent ausgebildet ist, von einem sogenannten Topemitter spricht.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der jeweilige funktionelle Schichtenstapel organische lichtemittierende Schichten, beispielsweise eins, zwei, drei, vier oder fünf, auf. Der jeweilige funktionelle Schichtenstapel ist vorzugsweise von dem jeweiligen anderen funktionellen Schichtenstapel hermetisch voneinander getrennt. Die lichtemittierenden Schichten können Strahlung emittieren. Vorzugsweise emittiert der erste funktionelle Schichtenstapel eine erste Strahlung, der zweite funktionelle Schichtenstapel eine zweite Strahlung, der dritte funktionelle Schichtenstapel eine dritte Strahlung und der jeweilige weitere funktionelle Schichtenstapel eine jeweilige weitere Strahlung. Die Strahlung der jeweiligen funktionellen Schichtenstapel können einen gleichen Wellenlängenbereich oder verschiedene Wellenlängenbereiche, beispielsweise aus dem roten, grünen und/oder blauen Wellenlängenbereich, aufweisen. Als Materialien für die lichtemittierenden Schichten können beispielsweise fluoreszierende und/oder phosphoreszierende Materialien verwendet werden. Vorzugsweise werden als lichtemittierende Materialien organische oder organometallische Verbindungen, wie Derivate von Polyfluoren, Polythiophen und Polyphenylen, beispielsweise 2- oder 2,5-substituiertes Poly-p-phenylenvinylen) und/oder Metallkomplexe, beispielsweise Iridium-Komplexe, wie blau phosphoreszierendes FIrPic (Bis(3,5-difluoro-2-(2-pyridyl)phenyl-(2-carboxypyridyl)-iridium III), grün phosphoreszierendes Ir(ppy)3 (Tris(2-phenylpyridin)iridium III) und/oder rot phosphoreszierendes Ru (dtb-bpy)3·2(PF6) (Tris[4,4’-di-tert-butyl-(2,2’)-bipyridin]ruthenium(III)komplex), sowie blau fluoreszierendes DPAVBi (4,4-Bis[4-(di-p-tolylamino)styryl]biphenyl), grün fluoreszierendes TTPA (9,10-Bis[N,N-di-(p-tolyl)-amino]anthracen) und/oder rot fluoreszierendes DCM2 (4-Dicyanomethylen)-2-methyl-6-julolidyl-9-enyl-4H-pyran) als nichtpolymere Emitter verwendet.
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Im Hinblick auf den prinzipiellen Aufbau eines organischen lichtemittierenden Bauelements, dabei insbesondere im Hinblick auf den Aufbau, die Schichtzusammensetzung und die Materialien oder organischen funktionellen Schichtenstapel, wird auf die Druckschrift
WO 2010/066245 A1 verwiesen, die diesbezüglich hiermit ausdrücklich durch Rückbezug aufgenommen wird.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Verfahren einen Schritt B) auf, ganzflächiges Aufbringen einer ersten anorganischen Passivierungsschicht auf den Träger. Die Passivierungsschicht kann unmittelbar oder mittelbar auf den Träger aufgebracht werden. "Ganzflächig" bedeutet hier und im Folgenden, dass die erste anorganische Passivierungsschicht sowohl die Bereiche, die später für die Leuchtfläche vorgesehen sind, als auch die Außenbereiche, die beispielsweise durch die Kontakte oder den elektrischen Kontakt gebildet sind, bedeckt.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Bauelement eine erste anorganische Passivierungsschicht auf. Dabei gilt – soweit nicht anders angegeben – das im Folgenden Gesagte auch für eine zweite, dritte oder weitere anorganische Passivierungsschicht. Die anorganische Passivierungsschicht bedeckt insbesondere die elektrischen Kontakte, sodass ein Kurzschluss vermieden wird. Insbesondere ist die anorganische Passivierungsschicht aus anorganischen Materialien geformt. Als Materialien kommen beispielsweise Materialien in Frage, die unabhängig aus der folgenden Gruppe ausgewählt sind: Aluminiumoxid, Titanoxid, Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Zirkoniumoxid, SiNCOx. Aluminiumoxid bezeichnet hier vorzugsweise das Al2O3. Titanoxid bezeichnet hier vorzugsweise das TiO2. Siliziumoxid bezeichnet hier vorzugsweise das Siliziumdioxid. Siliziumnitrid bezeichnet hier vorzugsweise das Si3N4. Dabei ist insbesondere jede Stöchiometrie der Nitride und Oxide möglich.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die jeweilige anorganische Passivierungsschicht mittels Atomlagenabscheideverfahren (ALD, Atomic Layer Deposition) aufgebracht. Alternativ kann statt des Atomlagenabscheideverfahrens auch das Molekülabscheideverfahren (MLD, Molecular Layer Deposition) verwendet werden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Verfahren einen Schritt C) auf, Aufbringen einer ersten Maske zumindest auf Bereiche der ersten anorganischen Passivierungsschicht, die im Querschnitt zumindest über dem elektrischen Kontakt angeordnet sind. Damit kann ein strukturiertes Erzeugen von unterschiedlich lateral angeordneten Schichten erfolgen. Als erste Maske können beispielsweise Masken mit den Materialien Stahl, Invar, mit Invar beschichtete Masken, mit superhydrophoben Schichten oder Polyimid für z.B. Plastikfolien verwendet werden. Die Materialien für die erste Maske können auch für die zweite Maske, dritte Maske oder weitere Masken verwendet werden.
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Die Masken ermöglichen eine Strukturierung von Schichten und können mehrlagig verwendet werden. Alternativ können die Masken auch einmalig verwendet werden. Die Masken können beispielsweise mit oder ohne in situ-Reinigung durch zum Beispiel Trockenätzprozesse gereinigt werden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Verfahren einen Schritt D) auf, Entfernen der ersten anorganischen Passivierungsschicht. Die anorganische Passivierungsschicht wird insoweit im Querschnitt gesehen von der ersten Maske entfernt, dass alles entfernt wird, was nicht von der ersten Maske bedeckt ist, also unbedeckt ist. Damit kann eine partikelfreie Oberfläche beispielsweise des Trägers erzeugt werden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Verfahren einen Schritt E) auf, Aufbringen eines ersten funktionellen Schichtenstapels zumindest auf eine schmutzpartikelfreie Oberfläche des Trägers, sodass die erste anorganische Passivierungsschicht und der erste funktionelle Schichtenstapel lateral zueinander angeordnet sind. "Lateral" meint hier insbesondere, dass sie direkten mechanischen lateralen und/oder indirekten mechanischen lateralen Kontakt zueinander aufweisen. Eine schmutzpartikelfreie Oberfläche des Trägers wird dadurch erzeugt, dass durch das Abtragen der anorganischen Passivierungsschichten in Bereichen, die von der ersten Maske unbedeckt sind, zuvor mögliche abgelagerte Schmutzpartikel mit abgetragen werden, sodass eine schmutzpartikelfreie Oberfläche des Trägers erzeugt werden kann.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Verfahren einen Schritt F) auf, Entfernen der ersten Maske. Das Entfernen kann beispielsweise mittels Abziehen, Abheben oder Abrollen erfolgen.
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Die Erfinder haben erkannt, dass durch das Einfügen von anorganischen Passivierungsschichten in einem mehrlagigen versetzten Maskenschattenprozess im Schichtaufbau weiter unten liegende Schichten besser vor Partikeleinwirkung geschützt werden, indem eine ganzflächige Passvierungsschicht oder Isolatorschicht durch dieselbe Schattenmaske entfernt wird. Dies erfolgt wie die später nachfolgende Aufbringung der Schichten, beispielsweise der funktionellen Schichten. Gleichzeitig können die externen elektrischen Kontakte nach dem Beschichtungsprozess durch beispielsweise selektive Laserablation freigelegt werden.
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Die Erfinder haben ferner erkannt, dass durch die Verwendung einer anorganischen Passivierungsschicht sowohl eine Passivierung der elektrischen Kontakte als auch eine Opferschicht zur Verfügung gestellt werden kann, um eine partikelfreie Oberfläche, insbesondere eine schmutzpartikelfreie Oberfläche, der entsprechenden Elemente wie beispielsweise des Trägers, der ersten Kontaktierungsschicht, der zweiten Kontaktierungsschicht oder einer weiteren Kontaktierungsschicht zu erzeugen.
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Die Erfinder haben ferner erkannt, dass durch das hier beschriebene Verfahren eine zusätzliche Partikelschutzwirkung durch in situ-Aufbringung von Schutzschichten, die hermetisch dicht sein können und in situ ätzbar sind, erzeugt werden können, wobei ein mehrlagiger Schichtaufbau mit lateral unterschiedlichen Schichten in einem Mehrmaskenprozess möglich ist. Zudem kann eine seitliche Abdichtung aller vertikaler Schichten erfolgen. Ferner kann eine mehrlagige Resiststruktur bereitgestellt werden, die eine weitergehende Bauelementkonzepte durch parallelisierten Mehrlagenaufbau für alle Ebenen ermöglicht. Zum anderen ist das Verfahren geeignet, um Vias in einer Prozesslinie herzustellen. Ferner werden keine Schwachstellen in den Barriereschichten oder Passivierungsschichten, wie eine unterschiedliche Dicke oder unterschiedliche Höhenunterschiede, zur Abdeckung erzeugt.
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Die Entfernung von Partikeln können in einem in situ-Ätzprozess direkt vor der Organikabscheidung, also vor Abscheidung des funktionellen Schichtenstapels, in jeder Ebene erzeugt werden. Dadurch wirkt die Passivierungsschicht gleichzeitig als Opferschicht und als Partikelfangschicht. Die jeweiligen anorganischen Passivierungsschichten, die auch Isolationsschichten sein können, können aus unterschiedlichen oder gleichen oder identischen Materialien wie die Barriereschichten erzeugt werden.
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Zudem ist eine Anpassung der unteren Barriere oder Pufferschichten in der Dicke der funktionellen Schichtenstapeldicke für jede Ebene denkbar, damit eine optimierte Abdichtung möglich ist, ohne große Höhenunterschiede ausgleichen zu müssen. Zum anderen kann eine seitliche oder durch die Oberfläche des Bauelements erforderliche Kontaktierung erfolgen. Ferner können Ätzstoppschichten im Trockenätzprozess eingefügt werden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Verfahren die zusätzlichen Schritte auf:
- – Aufbringen einer zweiten Kontaktierungsschicht auf den ersten funktionellen Schichtenstapel und die erste anorganische Passivierungsschicht,
- – Aufbringen einer zweiten anorganischen Passivierungsschicht ganzflächig auf die zweite Kontaktierungsschicht,
- – Aufbringen einer zweiten Maske zumindest auf Bereiche der zweiten anorganischen Passivierungsschicht, die im Querschnitt zumindest über dem elektrischen Kontakt angeordnet sind,
- – Entfernen der zweiten anorganischen Passivierungsschicht, die im Querschnitt gesehen von der zweiten Maske unbedeckt ist, sodass eine schmutzpartikelfreie Oberfläche der zweiten Kontaktierungsschicht erzeugt wird,
- – Aufbringen eines zweiten funktionellen Schichtenstapels zumindest auf die schmutzpartikelfreie Oberfläche der zweiten Kontaktierungsschicht, sodass die zweite anorganische Passivierungsschicht und der zweite funktionelle Schichtenstapel lateral zueinander angeordnet sind, und
- – Entfernen der zweiten Maske und gegebenenfalls Aufbringen einer dritten Kontaktierungsschicht.
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Mit anderen Worten kann hier ein Bauelement zur Verfügung gestellt werden, das zwei Ebenen aufweist. Insbesondere weist das Bauelement zwei Ebenen aus zwei funktionellen Schichtenstapeln, die vertikal zueinander angeordnet sind, auf.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der erste und der zweite funktionelle Schichtenstapel im Querschnitt gesehen eine unterschiedliche laterale Ausdehnung auf. Die laterale Ausdehnung kann einseitig oder beidseitig unterschiedlich sein. Damit kann ein funktioneller Schichtenstapel oder ein Bauelement mit funktionellen Schichtenstapeln erzeugt werden, wobei der eine funktionelle Schichtenstapel den anderen funktionellen Schichtenstapel in Draufsicht oder im Querschnitt des Bauelements überragt. Beispielsweise kann der erste funktionelle Schichtenstapel den zweiten funktionellen Schichtenstapel im Querschnitt gesehen lateral überragen. Damit kann eine erste Strahlung, die vom ersten funktionellen Schichtenstapel emittiert werden, separat aus dem Bauelement ausgekoppelt werden. Zudem kann zusätzlich eine Mischstrahlung aus erster Strahlung und eine vom zweiten funktionellen Schichtenstapel emittierte zweite Strahlung aus dem Bauelement ausgekoppelt werden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind der erste funktionelle Schichtenstapel zur Emission einer ersten Strahlung über die erste Kontaktierungsschicht und der zweite funktionelle Schichtenstapel zur Emission einer zweiten Strahlung über die dritte Kontaktierungsschicht eingerichtet. Dabei ist die zweite Kontaktierungsschicht als Spiegel ausgeformt, sodass eine Durchmischung der ersten und zweiten Strahlung verhindert wird. Mit anderen Worten wird hier ein Bauelement bereitgestellt, das beidseitig Strahlung emittiert, wobei keine Mischstrahlung aus erster Strahlung und zweiter Strahlung erzeugt wird.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind der erste funktionelle Schichtenstapel zur Emission einer ersten Strahlung und der zweite funktionelle Schichtenstapel zur Emission einer zweiten Strahlung eingerichtet. Die erste, zweite und dritte Kontaktierungsschicht sind jeweils transparent ausgeformt. Transparent meint hier insbesondere ein Transmissionsvermögen von > 95 %, insbesondere > 99 %. Damit kann ein beidseitig emittierendes organisches lichtemittierendes Bauelement bereitgestellt werden, das eine Mischstrahlung emittiert, wobei sich die Mischstrahlung aus zumindest der ersten und der zweiten Strahlung erzeugt wird.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Verfahren die Schritte auf:
- – Aufbringen einer dritten anorganischen Passivierungsschicht ganzflächig auf die dritte Kontaktierungsschicht,
- – Aufbringen einer dritten Maske zumindest auf Bereiche der dritten anorganischen Passivierungsschicht, die im Querschnitt zumindest teilweise über dem elektrischen Kontakt angeordnet sind,
- – Entfernen der dritten anorganischen Passivierungsschicht, die im Querschnitt gesehen von der dritten Maske unbedeckt ist, so dass eine schmutzpartikelfreie Oberfläche der dritten Kontaktierungsschicht erzeugt wird,
- – Aufbringen eines dritten funktionellen Schichtenstapels zumindest auf die schmutzpartikelfreie Oberfläche der dritten Kontaktierungsschicht, so dass die dritte anorganische Passivierungsschicht und der dritte funktionelle Schichtenstapel lateral zueinander angeordnet sind, wobei der dritte funktionelle Schichtenstapel zur Emission einer dritten Strahlung eingerichtet ist, und
- – Entfernen der dritten Maske und gegebenenfalls Aufbringen einer vierten Kontaktierungsschicht.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der erste, der zweite und der dritte funktionelle Schichtenstapel jeweils eine unterschiedliche laterale Ausdehnung auf. Damit kann das organische lichtemittierende Bauelement sowohl Mischstrahlung emittieren, die sich aus erster, zweiter und/oder dritter Strahlung zusammensetzt. Zusätzlich kann das Bauelement auch eine separate Strahlung, also eine erste, zweite oder dritte Strahlung emittieren. Das Bauelement weist daher zwei Bereiche auf, beispielsweise einen Bereich, der Mischstrahlung emittiert, und zum anderen einen Bereich, der lediglich eine Strahlung der entsprechenden funktionellen Schichtenstapel emittiert. Damit kann ein Bauelement zur Verfügung gestellt werden, das einen unterschiedlichen Farbeindruck für einen äußeren Betrachter erzeugt. Es können beispielsweise unterschiedliche Piktogramme in unterschiedlichen Farben erzeugt werden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der dritte funktionelle Schichtenstapel eine größere laterale Ausdehnung auf. Alternativ kann auch der zweite und/oder dritte funktionelle Schichtenstapel eine größere laterale Ausdehnung als der jeweilige andere funktionelle Schichtenstapel aufweisen. Die erste Strahlung emittiert insbesondere Licht aus dem blauen Spektralbereich. Die zweite Strahlung emittiert insbesondere Licht aus dem grünen Spektralbereich. Die dritte Strahlung emittiert Licht insbesondere aus dem roten Spektralbereich. Damit kann ein Bauelement bereitgestellt werden, das Mischstrahlung aus dem weißen Spektralbereich emittiert. Insbesondere wird zusätzlich eine dritte Strahlung aus dem roten Spektralbereich ausgesendet. Aufgrund der größeren lateralen Ausdehnung des dritten funktionellen Schichtenstapels wird beim äußeren Betrachter eine Leuchtfläche erzeugt, die weißes Licht emittiert und eine rote Umrandung, die von dem dritten funktionellen Schichtenstapel verursacht wird, aufweist.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Verfahren die Schritte auf:
- – Aufbringen einer zweiten Kontaktierungsschicht auf den ersten funktionellen Schichtenstapel und die erste anorganische Passivierungsschicht,
- – Aufbringen einer zweiten anorganischen Passivierungsschicht ganzflächig auf die zweite Kontaktierungsschicht,
- – Aufbringen einer zweiten Maske zumindest auf Bereiche der zweiten anorganischen Passivierungsschicht, die im Querschnitt zumindest über dem elektrischen Kontakt angeordnet sind,
- – Entfernen der zweiten anorganischen Passivierungsschicht, die im Querschnitt gesehen von der zweiten Maske unbedeckt ist, sodass eine schmutzpartikelfreie Oberfläche der zweiten Kontaktierungsschicht erzeugt wird und zwei lateral beabstandete Bereiche der zweiten anorganischen Passivierungsschicht erzeugt werden,
- – Aufbringen einer dritten Kontaktierungsschicht zwischen den Bereichen der zweiten anorganischen Passivierungsschicht und ganzflächig auf die zweite anorganische Passivierungsschicht. Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt der Schritt D) mittels nasschemischem Ätzen oder Trockenätzen.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt der Schritt E) mittels thermischer Verdampfung, insbesondere PVD, Physical Vapor Deposition (physikalische Gasphasenabscheidung). Alternativ oder zusätzlich können zumindest die Schritte D) und E) in derselben Anlage erfolgen. Damit können beispielsweise ALD- oder MLD-Schichten und PVD-Schichten in einer Anlage erzeugt werden.
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Es wird ferner ein organisches lichtemittierendes Bauelement bereitgestellt. Dabei gelten sämtliche Definitionen für das Bauelement wie oben angegeben für das Verfahren und umgekehrt.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Bauelement nach einem oben beschriebenen Verfahren erhältlich.
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Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
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Die 1A bis 1M zeigen ein Verfahren zur Herstellung eines organischen lichtemittierenden Bauelements gemäß einer Ausführungsform,
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die 2 zeigt ein organisches lichtemittierendes Bauelement gemäß einer Ausführungsform,
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die 3 zeigt ein organisches lichtemittierendes Bauelement gemäß einer Ausführungsform, und
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die 4 zeigt ein organisches lichtemittierendes Bauelement gemäß einer Ausführungsform.
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In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche oder gleichartige oder gleich wirkende Elemente jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen. Vielmehr können einzelne Elemente wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
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Die 1A bis 1M zeigen ein Verfahren zur Herstellung eines organischen lichtemittierenden Bauelements gemäß einer Ausführungsform. Das Verfahren zeigt den Aufbau von zwei Ebenen, also von mindestens zwei vertikal angeordneten funktionellen Schichtenstapeln. Alternativ kann das Verfahren auch mehr als zwei Ebenen, insbesondere x-Ebene, wobei x ≥ 1 ist, aufweisen.
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Die 1A zeigt das Bereitstellen eines Trägers 1. Der Träger weist ein Substrat 101 auf, das beispielsweise aus Glas ist. Auf dem Substrat 101 ist eine erste Kontaktierungsschicht 11 angeordnet. Die erste Kontaktierungsschicht 11 ist beispielsweise aus Indiumzinnoxid (ITO) geformt. Auf der ersten Kontaktierungsschicht 11 ist ein elektrischer Kontakt 102, der beispielsweise aus Chrom-Aluminium-Chrom geformt ist, angeordnet.
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Die 1B zeigt das ganzflächige Aufbringen einer ersten anorganischen Passivierungsschicht 12 auf dem Träger 1. Auf der anorganischen Passivierungsschicht 12 kann beispielsweise ein Partikel 6, wie ein Schmutzpartikel, der während eines Maskenwechsels oder während des Transports zwischen den Anlageteilchen entstehen kann, vorliegen. Dieser Partikel 6 ist insbesondere im Bereich, der später für die Leuchtfläche vorgesehen ist, angeordnet. Dieser Partikel 6 würde die Lebensdauer des Bauelements erheblich reduzieren, sofern dieser nicht entfernt wird.
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In 1C ist das Aufbringen einer ersten Maske 13 zumindest auf Bereiche der ersten anorganischen Passivierungsschicht 12, die im Querschnitt zumindest über dem elektrischen Kontakt 102 angeordnet ist, gezeigt.
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Anschließend, wie in 1D gezeigt, wird die erste anorganische Passivierungsschicht 12 in den Bereichen, die von der ersten Maske 13 unbedeckt sind, entfernt. Damit wird auch der Partikel 6 entfernt und somit eine schmutzpartikelfreie Oberfläche des Trägers 103 erzeugt.
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In einem weiteren Schritt, wie in 1F gezeigt, kann der erste funktionelle Schichtenstapel 14 aufgebracht werden. Der erste funktionelle Schichtenstapel 14 kann auf die schmutzpartikelfreie Oberfläche des Trägers 103 und auf die Oberfläche der Maske 13 aufgebracht werden.
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In 1F ist ferner gezeigt, dass die Maske 13 entfernt wird und somit ein Bauelement erzeugt wird, das einen ersten funktionellen Schichtenstapel 14 und lateral dazu angeordnet eine erste anorganische Passivierungsschicht 12 aufweist. Die erste anorganische Passivierungsschicht 12 ist somit eine Opferschicht, um eine schmutzpartikelfreie Oberfläche einer entsprechenden Schicht oder eines Elements zu erzeugen und zum anderen ein Resist für den elektrischen Kontakt 102.
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In 1G ist das Aufbringen einer zweiten Kontaktierungsschicht 21 gezeigt.
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Die 1H bis 1M zeigen dann das Aufbringen einer zweiten Ebene, also eines zweiten funktionellen Schichtenstapels.
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Die 1H zeigt das Aufbringen einer zweiten anorganischen Passivierungsschicht 22. Auf dieser zweiten anorganischen Passivierungsschicht 22 können wieder beispielsweise während des Maskenwechsels oder während des Transports weitere Schmutzpartikel 6 auf die Oberfläche der anorganischen Passivierungsschicht 22 angelagert werden. Anschließend wird eine zweite Maske 23 über zumindest dem elektrischen Kontakt 102 aufgebracht. Die zweite Maske 23 kann eine gleiche oder unterschiedliche laterale Ausdehnung als die erste Maske 13 aufweisen.
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Anschließend erfolgt, wie in 1J gezeigt, das Entfernen der zweiten anorganischen Passivierungsschicht 22 in Bereichen dort, die nicht von der zweiten Maske 23 bedeckt sind. Damit wird auch der Schmutzpartikel 6 entfernt.
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Anschließend kann ein zweiter funktioneller Schichtenstapel 24 aufgebracht werden, wie in 1K gezeigt, und die zweite Maske 23, wie in 1L gezeigt, entfernt werden.
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Es entsteht somit eine zweite Ebene aus einer anorganischen Passivierungsschicht und einem organischen funktionellen Schichtenstapel, die lateral zueinander angeordnet sind. Insbesondere ist der erste funktionelle Schichtenstapel 14 und der zweite funktionelle Schichtenstapel 24 voneinander räumlich separiert. Anschließend kann gegebenenfalls eine dritte Kontaktierungsschicht 31 aufgebracht werden. Die organischen funktionellen Schichtenstapel 14, 24 können eine gleiche oder unterschiedliche laterale Ausdehnung aufweisen.
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Diese Verfahrensschritte können beliebig wiederholt werden.
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Die 2 zeigt eine schematische Seitenansicht eines organischen lichtemittierenden Bauelements 100 gemäß einer Ausführungsform. Das Bauelement 100 der 2 weist wie das Bauelement 100 der 1H einen Träger 1 auf. Der elektrische Kontakt 102 kann stirnseitig oder lateral versetzt angebracht sein. Ferner ist auf dem Träger 1 ein erster organischer funktioneller Schichtenstapel 14 angeordnet. Der erste organische funktionelle Schichtenstapel 14 ist in einer ersten anorganischen Passivierungsschicht 12 eingebettet. Über dem ersten funktionellen Schichtenstapel 14 kann eine zweite Kontaktierungsschicht 21 angeordnet sein, auf der wiederum ein zweiter funktioneller Schichtenstapel 24 angeordnet ist, der in einer zweiten anorganischen Passivierungsschicht 22 eingebettet ist. Über dem zweiten funktionellen Schichtenstapel 24 kann eine dritte Kontaktierungsschicht 31 angeordnet sein. Über der dritten Kontaktierungsschicht 31 kann eine vierte anorganische Passivierungsschicht 42 und anschließend eine Verkapselung oder eine Planarisierungsschicht 7 angeordnet sein. Die Verkapselung 7 kann Materialien aus Acryl, Epoxy oder Kleber als Kratzschutz aufweisen.
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Das Substrat 101 kann aus Glas geformt sein. Alternativ kann das Substrat 101 auch ein Schutzglas sein oder es kann auch andere Substrate, Schutzschichten oder Fritten aufweisen.
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Die zweite Kontaktierungsschicht 21 des Bauelements der 2 ist insbesondere als Spiegel ausgeformt. Damit wird die von dem ersten funktionellen Schichtenstapel 14 emittierte erste Strahlung 15 und die von dem zweiten funktionellen Schichtenstapel 24 emittierte zweite Strahlung 25 in unterschiedlichen Richtungen aus dem Bauelement 100 ausgekoppelt. Es entsteht somit eine beidseitig emittierende OLED, die beispielsweise eine unterschiedliche Farbe oder eine gleiche Farbe aufweist. Beispielsweise kann der erste funktionelle Schichtenstapel 14 Strahlung aus dem gelben Spektralbereich und der zweite funktionelle Schichtenstapel Strahlung 24 aus dem roten Bereich emittieren, sodass eine beidseitig emittierende OLED mit unterschiedlichen Farben erzeugt werden kann.
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Vorteil ist, dass die anorganische Passivierungsschicht in der zweiten Ebene gleichzeitig ein Partikelschutz bei versetztem Maskenprozess darstellt. Die Kontakte können in einem anschließenden Prozess durch Laserablationsprozesse freigelegt werden.
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Die 3 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Bauelements 100. Das Bauelement kann gemäß dem oben beschriebenen Verfahren erzeugt werden. Das Bauelement ist als Bottom-Emitter ausgestrahlt, emittiert also Strahlung über dem Träger 1. Insbesondere ist die Strahlung eine Mischstrahlung 5. Das Bauelement 100 weist drei funktionelle Schichtenstapel 14, 24, 34, die jeweils in anorganische Passivierungsschichten 12, 22, 32 eingebettet sind, auf. Die funktionellen Schichtenstapel 14, 24, 34 weisen insbesondere eine unterschiedliche laterale Ausdehnung auf. Damit kann zum einen Mischstrahlung, die sich aus erster, zweiter und dritter Strahlung zusammensetzt, und eine einzelne Strahlung der dritten funktionellen Schicht 34 erzeugt werden.
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Das Bauelement weist hier insbesondere ITO als Ätzstoppschicht auf und dient als Zuleitung für die zwei Ebenen in einem Mehrebenenbauelement.
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Es kann hier somit ein organisches lichtemittierendes Bauelement bereitgestellt werden, das eine dreilagige farbige Schichtenfolge aufweist. Beispielsweise kann hier ein RGB-OLED bereitgestellt werden, wobei aber die organischen lichtemittierenden Schichten eine unterschiedliche laterale Ausdehnung oder eine gleiche laterale Ausdehnung aufweisen können. Mit anderen Worten kann hier mittels Mehrschattenmaskenprozesse eine OLED bereitgestellt werden, die beispielsweise versetzt zueinander angeordnete Leuchtflächen aufweisen kann.
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Die 4 zeigt eine schematische Seitenansicht eines organischen lichtemittierenden Bauelements 100 gemäß einer Ausführungsform. Das Bauelement wurde vorzugsweise mit dem hier beschriebenen Verfahren erzeugt. Das Bauelement weist einen Träger 1 auf, auf dem ein erster funktioneller Schichtenstapel 14 angeordnet ist. Lateral zu diesem Schichtenstapel 14 ist eine anorganische Passivierungsschicht 12 angeordnet. Über den ersten funktionellen Schichtenstapel 14 ist eine zweite Kontaktierungsschicht 21 angeordnet, die ein Vias aufweist. Zwischen der Kontaktierungsschicht 21 ist eine zweite anorganische Passivierungsschicht 22 angeordnet. Der Vias kann dadurch erzeugt werden, dass zuerst die zweite anorganische Passivierungsschicht 22 ganzflächig auf die zweite Kontaktierungsschicht 21 aufgebracht wird. Anschließend kann eine zweite Maske 23 zumindest auf Bereiche der zweiten anorganischen Passivierungsschicht 22 aufgebracht werden. Anschließend kann die zweite anorganische Passivierungsschicht 22 entfernt werden, die im Querschnitt gesehen, von der zweiten Maske 23 unbedeckt ist, sodass eine schmutzpartikelfreie Oberfläche der zweiten Kontaktierungsschicht 21 erzeugt wird und zwei lateral zueinander beabstandete Bereiche der zweiten anorganischen Passivierungsschicht 22 erzeugt werden. Anschließend kann eine dritte Kontaktierungsschicht 31 aufgebracht werden, die zum einen zwischen den Bereichen der zweiten anorganischen Passivierungsschicht 22 angeordnet ist und ganzflächig auf die zweite anorganische Passivierungsschicht 22 angeordnet ist.
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Mit dem hier beschriebenen Verfahren können also in situ Vias erzeugt werden. Dies ist hier beispielsweise an einer Rückseitenkontaktierung einer organischen Leuchtdiode gezeigt.
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Die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele und deren Merkmale können gemäß weiterer Ausführungsbeispiele auch miteinander kombiniert werden, auch wenn solche Kombinationen nicht explizit in den Figuren gezeigt sind. Weiterhin können die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele zusätzliche oder alternative Merkmale gemäß der Beschreibung im allgemeinen Teil aufweisen.
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Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- organisches lichtemittierendes Bauelement
- 1
- Träger
- 103
- Oberfläche des Trägers
- 101
- Substrat
- 102
- elektrischer Kontakt
- 11
- erste Kontaktierungsschicht
- 12
- erste anorganische Passivierungsschicht
- 13
- erste Maske
- 14
- erster funktioneller Schichtenstapel
- 21
- zweite Kontaktierungsschicht
- 22
- zweite anorganische Passivierungsschicht
- 23
- zweite Maske
- 24
- zweiter funktioneller Schichtenstapel
- 31
- dritte Kontaktierungsschicht
- 32
- dritte anorganische Passivierungsschicht
- 33
- dritte Maske
- 34
- dritter funktioneller Schichtenstapel
- 15
- erste Strahlung
- 25
- zweite Strahlung
- 35
- dritte Strahlung
- 16
- Schmutzpartikelfreie Oberfläche des Trägers
- 26
- Schmutzpartikelfreie Oberfläche der zweiten Kontaktierungsschicht
- 36
- Schmutzpartikelfrei Oberfläche der dritten Kontaktierungsschicht
- 41
- vierte Kontaktierungsschicht
- 42
- vierte anorganische Passivierungsschicht
- 5
- Mischstrahlung
- 6
- Partikel
- 7
- Verkapselung
- 8
- Vias
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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