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Dokumentenidentifikation DE102005005579A1 24.08.2006
Titel OLED-Verkapselung mit Wasserdampf- und sauerstoffabsorbierenden Zwischenschichten
Anmelder SCHOTT AG, 55122 Mainz, DE
Erfinder Hagemann, Volker, Dr., 55122 Mainz, DE;
Peplies, Timo, 55452 Windesheim, DE;
Pommerehne, Jörn, Dr., 55578 Gau-Weinheim, DE;
Leu, Simon, 55239 Gau-Odernheim, DE;
Ottermann, Clemens, Dr., 65795 Hattersheim, DE
Vertreter Blumbach Zinngrebe, 65187 Wiesbaden
DE-Anmeldedatum 07.02.2005
DE-Aktenzeichen 102005005579
Offenlegungstag 24.08.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.08.2006
IPC-Hauptklasse H01L 51/52(2006.01)A, F, I, 20060523, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H01L 23/16(2006.01)A, L, I, 20060523, B, H, DE   
Zusammenfassung Um eine erhöhte Lebensdauer organischer elektro-optischer Elemente zu erreichen, sieht die Erfindung ein Verfahren zu deren Herstellung vor, welches die Schritte umfaßt:
- Bereitstellen eines Trägers,
- Aufbringen einer ersten leitfähigen Schicht,
- Aufbringen zumindest einer Schicht, welche zumindest ein organisches, elektro-optisches Material aufweist,
- Aufbringen einer zweiten leitfähigen Schicht sowie den Schritt des
- Aufbringens zumindest einer Getterschicht, welche zumindest ein Gettermaterial aufweist, welches insbesondere mit Wasser und/oder Sauerstoff reaktionsfähig ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft allgemein organische elektrooptische Elemente, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung hermetisch verkapselter organischer elektro-optischer Elemente mit Wasserdampf- und Sauerstoff-absorbierenden Schichten, sowie entsprechende elektro-optische Elemente.

Elektro-optische Elemente, insbesondere organische lichtemittierende Dioden (OLEDs) sind Gegenstand intensiver Entwicklungsarbeiten, da sie gegenüber anderen Leucht- und Anzeigemitteln vielseitige Vorzüge besitzen. So können OLEDs sehr dünn und sogar flexibel hergestellt werden. Gegenüber Flüssigkristallanzeigen besitzen OLEDs außerdem den Vorzug, selbst leuchtend zu sein.

Problematisch bei OLEDs ist jedoch vor allem deren bisher sehr begrenzte Lebensdauer. Es ist kaum gelungen, die Betriebsdauer von OLEDs auf mehr als 5000 Betriebsstunden auszudehnen. Für OLEDs werden im allgemeinen Metallkathoden mit niedriger Austrittsarbeit verwendet. Gebräuchlich ist hierbei unter anderem metallisches Calzium. Solche Materialien mit niedriger Austrittsarbeit sind jedoch in der Regel sehr reaktiv. Chemische Reaktionen der Metallschicht und damit verbundene Austrittsarbeitsänderungen gelten als einer der Hauptfaktoren der Lebensdauerbegrenzung.

Insbesondere die Reaktion mit Luft, beziehungsweise mit dem in der Luft vorhandenen Sauerstoff oder als Feuchtigkeit vorhandenen Wasser, ist hier verantwortlich für die Degradation der Metallelektrode eines OLEDs.

Technisch relevante OLED-Bauteile werden derzeit auf Glassubstraten abgeschieden, da die Permeation von Wasserdampf und Sauerstoff durch Glas mit entsprechender Dicke ausreichend gering ist. Zum rückseitigen Schutz der OLED-Struktur wird in der Regel eine Abdeckung aus Glas oder Metall in Form einer Platte oder eines Gehäuses verwendet. Diese Abdeckung wird mittels eines Klebers, typischerweise auf Epoxidharzbasis, mit dem Trägersubstrat derart verbunden, daß ein hermetisch verkapselter Innenraum entsteht.

Die Permeationsrate durch das Trägersubstrat und die Abdeckung ist für übliche Anwendungen ausreichend gering. Die für die Randverkapselung erforderliche Klebenaht erlaubt jedoch eine Diffusion von Wasser und Sauerstoff in einem nicht akzeptablen Maß. Daher wird in das randverkapselte Volumen ein sogenanntes Gettermaterial eingebracht, das dazu dient, Feuchtigkeit beziehungsweise Sauerstoff zu binden. Dieses Prinzip ist in EP 776147 B1 offenbart, wobei als Gettermaterial ein Festkörpermaterial in Form von Säckchen oder Folien eingesetzt wird. Auch andere Gettermaterialien sind bekannt, beispielsweise Flüssigkeiten, wie sie in JP 7211456, US 5821692, oder US 5962962 beschrieben werden. Sogar Gase können, wie in WO 99/03112 offenbart ist, als Gettermedium für organische Bauelemente verwendet werden.

Das beschriebene Prinzip für randverkapselte OLEDs läßt sich für vollflächig verklebte OLEDs nicht oder zumindest nur unter Verwendung unüblich dicker Klebeschichten einsetzen. Auch sind mit der beschriebenen Art der Verkapselung wesentliche Eigenschaften der OLED-Technologie, wie die Verkapselung extrem dünner, beziehungsweise flexibler Bauteile nicht umsetzbar.

Die Erfindung hat es sich daher zur Aufgabe gemacht, eine Verkapselung von organischen elektro-optischen Elementen, wie beispielsweise OLEDs, vorzuschlagen, die eine Degradation der Elemente verlangsamt, beziehungsweise deren Lebensdauer erhöht.

Diese Aufgabe wird bereits in höchst überraschend einfacher Weise durch ein Verfahren zur Herstellung eines organischen elektro-optischen Elements gemäß Anspruch 1, sowie durch ein organisches elektro-optisches Element gemäß Anspruch 24 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.

Dementsprechend umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines organischen, elektro-optischen Elements die Schritte:

  • – Bereitstellen eines Trägers,
  • – Aufbringen einer ersten leitfähigen Schicht
  • – Aufbringen zumindest einer Schicht, welche zumindest ein organisches, elektro-optisches Material aufweist,
  • – Aufbringen einer zweiten leitfähigen Schicht, und den Schritt des
  • – Aufbringens zumindest einer Getterschicht.

Vorteilhaft werden die Schichten so aufgebracht, dass eine der leitfähigen Schichten eine niedrigere Austrittsarbeit als die andere leitfähige Schicht aufweist. Aufgrund der Austrittsarbeitsdifferenz der als Elektroden dienenden ersten und zweiten leitfähigen Schicht, zwischen denen sich die Schicht befindet, die ein organisches, elektrooptisches Material aufweist, werden Elektronen bei richtiger Polung der an die Elektroden angelegten Spannung an der als Kathode wirkenden Schicht in unbesetzte elektronische Zustände des organischen, elektro-optischen Materials injiziert. Gleichzeitig werden von der als Anode wirkenden Schicht mit niedrigerer Austrittsarbeit Defektelektronen oder Löcher injiziert, wodurch im organischen Material durch Rekombination der Elektronen mit den Defektelektronen Lichtquanten emittiert werden.

Der Begriff eines organischen, elektro-optischen Materials umfaßt erfindungsgemäß sowohl ein organisches Material, welches elektrolumineszente Eigenschaften aufweist und somit für den Aufbau einer OLED geeignet ist, als auch ein organisches Material, welches photovoltaische Eigenschaften aufweist. Im folgenden wird der Einfachheit halber der Begriff OLED aufgrund des äquivalenten Aufbaus allgemein für lichtwandelnde Elemente, also sowohl für lichtemittierende, als auch für photovoltaische Elemente verwendet.

Für die Herstellung von OLEDs werden vielfach zusätzliche funktionelle Schichten verwendet, die insbesondere zwischen der ersten und zweiten leitfähigen Schicht aufgebracht werden. Dementsprechend kann das Verfahren vorteilhaft auch den Schritt des Aufbringens zumindest einer Lochinjektionsschicht und/oder einer Potentialanpassungsschicht und/oder einer Elektronenblockierschicht und/oder einer Lochblockierschicht und/oder einer Elektronleiterschicht und/oder einer Lochleiterschicht und/oder einer Elektroneninjektionsschicht umfassen. Besonders hohe Quanten- beziehungsweise Lichtausbeuten werden dabei durch ein Aufbringen der Schichten in der bevorzugten Reihenfolge Potentialanpassungsschicht/Lochinjektionsschicht/Elektronenblockierschicht/Schicht, welche zumindest ein elektro-optisches Material aufweist/Lochblockierschicht/Elektronleiterschicht/Elektroneninjektionsschicht/Potentialanpassungsschicht erreicht.

Bevorzugt weist die Getterschicht zumindest ein Gettermaterial auf, welches mit Wasser und/oder Sauerstoff reaktionsfähig ist.

Als Gettermaterial findet hier vorzugsweise metallisches Calzium Anwendung, das mit Wasser und Sauerstoff gemäß der folgenden Reaktionen reagiert:

Alternativ können selbstverständlich auch andere Metalle wie beispielsweise Barium, oder auch Metalloxide wie beispielsweise Na2O, K2O, CaO, BaO oder MgO, aber auch Sulfate, Halogenide, Perchlorate, Silicone, Siloxane, oder prinzipiell auch jedes andere Material, das mit Wasser und/oder Sauerstoff reaktionsfähig ist, verwendet werden.

Eine bevorzugte Weiterbildung des Verfahrens besteht im Aufbringen zumindest einer Verkapselungsschicht.

Gültig für die gesamte Beschreibung und die Patentansprüche wird unter dem Begriff Verkapselungsschicht eine Schicht verstanden, die der Haftförderung angrenzender Schichten oder dem Schutz darunterliegender Schichten gegen Einwirkungen von außen dient und aus unterschiedlichen Materialien bestehen kann. Beispielsweise kann die Verkapselungsschicht Metalle, Polymere oder Keramiken aufweisen oder auch als Klebeschicht zum Beispiel auf Epoxidharzbasis ausgebildet sein. Insbesondere kann die Verkapselungsschicht auch als Passivierungsschicht in der Art einer BARIX-Beschichtung oder eines Aufdampfglases aufgebracht werden. Selbstverständlich kann die Verkapselungsschicht auch andere, dem Fachmann bekannte Passivierungsbeschichtungen aufweisen.

Bezüglich der Barriereeigenschaften von Aufdampfglas für die Verkapselung von Bauelementen und anderen Substraten wird auch auf die Anmeldung DE 102 22 958.9, eingereicht am 23.05.2002, desselben Anmelders verwiesen, dessen Offenbarungsgehalt hiermit ausdrücklich durch Referenz inkorporiert wird. Bezüglich der Barriereeigenschaften einer BARIX-Beschichtung wird auf das Dokument „Gas Permeation and Lifetime Tests on Polymer-Based Barrier Coatings" (P.E. Burrows et al., SPIE Annual Meeting, Invited Paper, 2000) verwiesen, dessen Offenbarungsgehalt hiermit ebenfalls ausdrücklich durch Referenz inkorporiert wird.

Bevorzugt umfasst das Verfahren den Schritt des Abscheidens einer Schicht.

Zum Abscheiden einer Schicht können verschiedene Verfahren eingesetzt werden, wie beispielsweise die physikalische Dampfphasenabscheidung (PVD), die chemische Dampfphasenabscheidung (CVD) oder auch das Aufschleudern (Spin-Coating) von Schichtmaterial. Auch können mehrere Abscheideverfahren miteinander kombiniert werden. Vorteilhafte PVD- oder CVD-Verfahren sind insbesondere Vakuum- und Niederdruckabscheidungsverfahren, da diese Verfahren im Vakuum oder in trockener Atmosphäre durchgeführt werden können und so eine Kontamination feuchtigkeitsempfindlicher OLED-Schichten bei der Beschichtung verhindern.

Besonders vorteilhafte CVD-Verfahren sind die plasmainduzierte, chemische Dampfphasenabscheidung (PCVD) und insbesondere die plasmaimpulsinduzierte chemische Dampfphasenabscheidung (PICVD), bei welcher das Plasma nicht zeitlich konstant, sondern gepulst erzeugt wird, was unter anderem eine geringere Wärmebelastung des zu beschichtenden Elements mit sich bringt.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Abscheiden einer Schicht durch Aufdampfen. Durch Aufdampfen können hohe Wachstumsraten der Schichten erzielt werden, was das Verfahren in dieser Variante besonders schnell und damit wirtschaftlich für große Stückzahlen macht.

Für das Aufdampfen besonders geeignet ist dabei beispielsweise die Elektronenstrahlverdampfung. Dazu wird ein Elektronenstrahl auf ein Target gelenkt, wobei die Elektronen durch Stöße ihre kinetische Energie an das Target abgeben, welches sich dadurch aufheizt. Durch das Aufheizen wird schließlich das Targetmaterial verdampft.

Das verdampfte Material trifft dann auf die zu beschichtende Oberfläche und scheidet sich dort als Schicht ab.

Vorteilhaft kann das Abscheiden einer Schicht durch Aufdampfen außerdem den Schritt des Plasma-Ionenunterstützten Aufdampfens (PIAD) umfassen. Dabei wird zusätzlich ein Ionenstrahl auf das zu beschichtende Substrat gerichtet. Der Ionenstrahl kann mittels einer Plasmaquelle, beispielsweise durch Ionisation eines geeigneten Gases erzeugt werden. Durch die Gasionen werden die von der Aufdampfquelle emittierten Teilchen zusätzlich beschleunigt. Dies führt zu besonders dichten und defektarm abgeschiedenen Schichten.

Das Abscheiden durch Aufdampfen erfordert jedoch im allgemeinen spezielle Aufdampfmaterialien mit vergleichsweise hohen Dampfdrücken. Da für spezielle OLED-Anwendungen auch Materialien mit niedrigen Dampfdrücken und damit verbunden im allgemeinen hohen Schmelztemperaturen geeignet sein können, kann der Schritt des Abscheidens einer Schicht mittels physikalischer und/oder chemischer Dampfphasenabscheidung auch mit Vorteil den Schritt des Aufsputterns einer Schicht oder das Kathodenzerstäuben umfassen. Dabei wird das Aufsputtern von Schichten und das Abscheiden durch Kathodenzerstäubung als eines der PVD-Verfahren verstanden. Das Aufsputtern von Schichten kann im Gegensatz zum Aufdampfen auch mit schwer verdampfbaren Materialien durchgeführt werden.

Der Einsatz etablierter Aufdampfverfahren hat den erheblichen Vorteil, dass die mit diesem Verfahren aufgebrachten Getterschichten deutlich dünner aufgebracht werden können, als dies mit herkömmlichen Gettermaterialien, beispielsweise in Form einer Folie, möglich ist.

Die Dicke einer mit dem Verfahren aufgebrachten Getterschicht kann etwa in einem Bereich von 1 bis 10.000 nm liegen. Vorzugsweise beträgt die Dicke 10 bis 500 nm, insbesondere um 100 nm. Kommerziell erhältliche Getterfolien haben im Gegensatz dazu eine Dicke von beispielsweise 300 &mgr;m.

Das Verfahren eignet sich daher insbesondere zur Herstellung großflächiger und/oder flexibler elektrooptischer Elemente.

Bei Aufdampfen der Getterschichten mit etablierten Aufdampfverfahren ergibt sich ein weiterer Vorteil dadurch, dass dieses Aufdampfen bei bestimmten Ausführungsformen in einem Arbeitsgang mit der Kathodenbedampfung der OLED erfolgen kann.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt den Schritt des Aufbringens einer mehrlagigen Schicht, die zumindest eine Verkapselungsschicht und zumindest eine Getterschicht aufweist, wobei diese gemäß einer weiteren Ausführungsform vorzugsweise abwechselnd aufgebracht werden.

Um die Schichthaftung zu verbessern sieht eine Weiterbildung des Verfahrens vor, die zumindest eine Getterschicht als strukturierte Schicht aufzubringen. Eine bevorzugte Variante dieser Weiterbildung sieht vor, dass die strukturierte Schicht zumindest einen Bereich ohne Schichtmaterial aufweist. Durch das Vorsehen von Bereichen ohne Schichtmaterial wird erreicht, dass Schichten über und unter der Getterschicht ineinander übergehen, wodurch einer Delamination der Getterschicht bei fortschreitender Degradation des Gettermaterials durch gewünschte Absorption von O2- und H2O-Kontaminationen entgegengewirkt werden kann.

Um dennoch die Abschirmfunktion der Getterschicht aufrechtzuerhalten, sieht eine weitere Variante vor, die strukturierte Getterschicht derart aufzubringen, dass weniger als die Hälfte der Schichtfläche kein Schichtmaterial aufweist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht das Aufbringen von zumindest zwei strukturierten Getterschichten vor, die entlang einer Richtung in der Schichtebene zueinander verschoben sind. Besonders vorteilhaft sind diese zumindest zwei strukturierten Getterschichten so zueinander verschoben, dass eine vollständige Flächenabdeckung mit Schichtmaterial in der Projektion senkrecht zur Schichtebene erzeugt wird. Dazu können die strukturierten Schichten beispielsweise ein Streifen- oder Schachbrett-Muster, gebildet durch Bereiche mit und ohne Schichtmaterial, aufweisen.

Da zwischen den zumindest zwei Getterschichten vorteilhaft wiederum eine Verkapselungsschicht aufgebracht wird, weist eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens folgende Schritte auf:

  • – Aufbringen einer ersten Verkapselungsschicht,
  • – Aufbringen einer ersten Getterschicht
  • – Aufbringen einer zweiten Verkapselungsschicht,
  • – Aufbringen einer zweiten Getterschicht,
  • – Aufbringen einer dritten Verkapselungsschicht.

Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, zumindest zeitweise gleichzeitig Gettermaterial und Verkapselungsmaterial abzuscheiden, beispielsweise durch Coverdampfung. Hierdurch wird ermöglicht, eine Verkapselungsschicht und eine Getterschicht mit einem stufenlosen Schichtübergang aufzubringen. Durch eine solche Ausführungsform wird ebenfalls einer Delamination entgegengewirkt.

Mit Aufdampfglas als Verkapselungsschicht kann mit dem Verfahren ein hygroskopisches Aufdampfglas erzeugt werden, das senkrecht zur Schichtebene abwechselnd verkapselnde und getternde Schichtbereiche aufweist, die stufenlos ineinander übergehen.

Weiterhin kann es vorteilhaft sein, die zumindest eine Getterschicht auf den Randbereichen des Trägers aufzubringen, beispielsweise wenn primär von der Seite eindringendes O2 oder H2O absorbiert werden soll. Dies ist zum Beispiel der Fall, wenn als abschliessende Schicht eine Verkapselungsschicht hoher Dicke und damit geringer Permeabilität für O2 und H2O oder auch wenn eine Abdeckung aufgebracht wird.

Dementsprechend sieht eine Weiterbildung des Verfahrens vor, eine Abdeckung aufzubringen. Die Abdeckung kann dabei zum Beispiel eine Metallabdeckung oder ein Deckglas sein. Der Vorteil eines Deckglases liegt unter anderem darin, dass das Licht hierbei auch in Richtung der Abdeckung ausgekoppelt werden kann.

Wird eine Abdeckung aufgebracht, kann das Aufbringen der zumindest einen Getterschicht auch das Aufbringen einer Schicht auf der Innenseite der Abdeckung umfassen. Das Aufbringen einer Schicht kann dabei auch auf die Randbereiche der Innenseite der Abdeckung begrenzt sein.

Das Verbinden der Abdeckung mit dem Träger mittels einer Verkapselungsschicht, beispielsweise mittels einer Klebeschicht, kann vollflächig erfolgen, Abdeckung und Träger können aber auch randverkapselt werden, so dass ein hermetisch abgedichteter Innenraum gebildet wird.

Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens sieht das Aufbringen einer Schicht vor, die eine Mischung aus zumindest einem pulverförmigen Gettermaterial und zumindest einem Verkapselungsmaterial aufweist. Das Verkapselungsmaterial kann beispielsweise ein Kleber sein, dem das pulverförmige Gettermaterial zugemischt wird und der zum Verbinden von Abdeckung und Träger mittels einer Klebeschicht verwendet wird.

Die Erfindung sieht auch vor, ein organisches elektrooptisches Element bereitzustellen, das insbesondere mit dem oben beschriebenen Verfahren herstellbar ist.

Ein erfindungsgemäßes Element umfasst demgemäß einen Träger, eine erste leitfähige Schicht, eine Schicht, welche zumindest ein organisches elektro-optisches Material aufweist, eine zweite leitfähige Schicht, sowie eine Getterschicht.

Bevorzugt weist die Getterschicht des Elementes zumindest ein Gettermaterial auf, welches mit Wasser und/oder Sauerstoff reaktionsfähig ist, besonders bevorzugt weist die Getterschicht metallisches Calzium auf.

Vorteilhaft handelt es sich bei der Getterschicht des Elementes um eine abgeschiedene Schicht, besonders vorteilhaft um eine aufgedampfte Schicht.

Das Element kann außerdem zumindest eine Verkapselungsschicht aufweisen. Auch sieht die Erfindung ein Element vor, das eine mehrlagige Schicht umfasst, die zumindest eine Verkapselungsschicht und zumindest eine Getterschicht aufweist. Bevorzugt umfasst das Element eine mehrlagige Schicht, die sich abwechselnde Verkapselungs- und Getterschichten aufweist.

Vorteilhaft weist das Element zumindest eine strukturierte Getterschicht auf. Bevorzugt weist diese strukturierte Getterschicht wenigstens einen Bereich ohne Schichtmaterial auf, der bevorzugt weniger als die Hälfte der gesamten Schichtfläche umfasst.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des Elementes weist zumindest zwei strukturierte Getterschichten auf, die entlang einer Richtung in der Schichtebene zueinander verschoben sind. Besonders vorteilhaft sind diese zwei strukturierten Getterschichten derart zueinander verschoben, dass in der Projektion senkrecht zur Schichtebene eine vollständige Flächenabdeckung mit Getterschichtbereichen gegeben ist.

Bevorzugt weist das Element unter- und oberhalb, sowie zwischen den zwei Getterschichten jeweils eine Verkapselungsschicht und dementsprechend folgende mehrlagige Schicht auf:

  • – erste Verkapselungsschicht,
  • – erste Getterschicht,
  • – zweite Verkapselungsschicht,
  • – zweite Getterschicht,
  • – dritte Verkapselungsschicht.

Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, dass das Element zumindest eine Verkapselungsschicht und zumindest eine Getterschicht umfasst, die stufenlose Schichtübergänge aufweisen.

Eine Weiterbildung sieht außerdem ein Element vor, das eine kombinierte Verkapselungs- und Getterschicht mit stufenlos wechselnder Konzentration an Gettermaterial aufweist. Dies kann beispielsweise ein hygroskopisches Aufdampfglas mit abwechselnd verkapselnden und getternden Schichtbereichen sein, die stufenlos ineinander übergehen.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Randbereiche des Trägers des Elementes zumindest eine Getterschicht aufweisen. Dies kann beispielsweise dann sinnvoll sein, wenn das Element zusätzlich eine Abdeckung aufweist, die ebenfalls im Rahmen der Erfindung liegt.

Die Abdeckung kann ihrerseits auf der Innenseite, insbesondere auf den Randbereichen der Innenseite, eine Getterschicht aufweisen.

Die Abdeckung und der Träger des Elementes können entweder vollflächig mittels einer Verkapselungsschicht miteinander verbunden sein, oder derart, dass Träger und Abdeckung einen hermetisch abgedichteten Innenraum bilden.

Schließlich liegt es auch im Rahmen der Erfindung, dass das Element eine Schicht umfasst, die eine Mischung aus zumindest einem pulverförmigen Gettermaterial und zumindest einem Verkapselungsmaterial aufweist. Beispielsweise kann die für das Verbinden von Abdeckung und Träger aufgebrachte Verkapselungsschicht einen Kleber mit pulverförmigem Gettermaterial aufweisen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen in den Zeichnungen gleiche oder ähnliche Teile.

Es zeigen:

1: schematisch ein aus EP 0 776 147 B1 bekanntes organisches Elektrolumineszenzelement,

2: schematisch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen organischen elektrooptischen Elementes mit vollflächig mit Gettermaterial beschichtetem Deckglas,

3: schematisch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen organischen elektrooptischen Elementes mit in den Randbereichen mit Gettermaterial beschichtetem Deckglas,

4: schematisch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen organischen elektrooptischen Elementes mit in den Randbereichen mit Gettermaterial beschichtetem Träger,

5: schematisch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen organischen elektrooptischen Elementes mit vollflächig mit Gettermaterial beschichtetem Deckglas und Randverkapselung,

6A-6G: eine schematische Darstellung von Verfahrensschritten einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

1 zeigt schematisch eine bekannte Form eines organischen Elektrolumineszenzelements (1) mit Randverkapselung, bei dem das Gettermaterial (8) in Form von Säckchen oder Folien in das verkapselte Volumen eingebracht wird. Auf ein transparentes Substrat (2) wird der Schichtkörper (6), bestehend aus der Anodenschicht (3), der organischen Lumineszenzmaterialschicht (4) und der Kathodenschicht (5), aufgebracht. Das Gettermaterial (8) wird auf der Innenseite des abdichtenden Gehäuses (7) so aufgebracht, daß es einen Abstand zum Schichtkörper (6) aufweist. Schichtkörper (6) und Gettermaterial (8) befinden sich im Innenraum (11) eines luftdichten Behälters (10), gebildet aus dem Substrat (2) und dem Gehäuse (7), die durch ein Dichtmittel (9) luftdicht miteinander verbunden sind.

In den 2 bis 5 sind Ausführungsformen erfindungsgemäßer organischer elektro-optischer Elemente 41, 42, 43, 44 schematisch dargestellt, die eine Abdeckung in Form eines Deckglases 26 aufweisen.

2 zeigt schematisch den Aufbau einer einfachsten Ausführungsform 41, bei der auf einen Träger 20 vollflächig eine OLED-Schichtstruktur, bestehend aus einer ersten leitfähigen Schicht 21, einer organischen elektro-optischen Schicht 22, sowie einer zweiten leitfähigen Schicht 23, aufgebracht ist. Ein Deckglas 26, das eine vollflächig aufgedampfte Calzium-Schicht 25 aufweist, ist durch eine vollflächige Klebeschicht 24 mit dem Träger verbunden.

Bei der in 3 schematisch dargestellten Ausführungsform 42 weisen nur die Randbereiche des Deckglases 26 eine aufgedampfte Calzium-Schicht 25 auf. Eine OLED-Schichtstruktur, bestehend aus einer ersten leitfähigen Schicht 21, einer organischen elektro-optischen Schicht 22, sowie einer zweiten leitfähigen Schicht 23, ist in diesem Ausführungsbeispiel nur auf einen inneren Bereich des Trägers 20 aufgebracht. Der beschichtete Träger 20 und das beschichtete Deckglas 26 sind wiederum durch eine Klebeschicht 24 vollflächig miteinander verbunden.

In 4 ist schematisch eine weitere Ausführungsform 43 dargestellt. Der Träger 20 weist in einem inneren Bereich eine OLED-Schichtstruktur, sowie in den Randbereichen eine aufgedampfte Calzium-Schicht 25 auf. Der so beschichtete Träger 20 wird in diesem Beispiel vollflächig mit einem unbeschichteten Deckglas 26 mittels einer Klebeschicht 24 verklebt.

5 zeigt schematisch eine Ausführungsform 44 mit vollflächig mit Gettermaterial 25 beschichtetem Deckglas 26, das mit dem beschichteten Träger 20 in den Randbereichen verklebt ist, so dass ein hermetisch abgedichteter Innenraum 27 entsteht. In diesem Beispiel weist das Element eine Klebeschicht 24' auf, die aus einem Kleber und einem dem Kleber zugemischten pulverförmigen Gettermaterial, beispielsweise metallisches Calzium, besteht.

Da die Klebeschicht eines Elementes mit verklebter Abdeckung den für O2 und H2O durchlässigsten Bereich eines solchen Elementes darstellt, wird durch das auf diese Weise eingebrachte Gettermaterial eine deutlich verbesserte Abschirmung gegen Kontaminationen bei verklebten OLEDs erreicht. Ein solche Klebeschicht mit pulverförmigem Gettermaterial kann selbstverständlich auch in den oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung eingesetzt werden.

Die 6A bis 6G zeigen die Verfahrensschritte einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, sowie eine hierbei zu verwendende Beschichtungsmaske. In dieser Ausführungsform wird im Gegensatz zu den oben beschriebenen Ausführungsformen keine Abdeckung aufgebracht. Statt dessen werden Verkapselungsschichten in Form von Aufdampfglas aufgebracht.

In 6A sind auf den Träger 20, typischerweise ein Glassubstrat, bereits eine erste leitfähige Schicht 21, eine OLED-Schicht 21, sowie eine zweite leitfähige Schicht 23 aufgebracht worden. Auf dieses Schichtsystem wird nun eine erste Verkapselungsschicht 240 in Form von Aufdampfglas aufgebracht. Dabei kann das Aufdampfen einer glasartigen Substanz beispielsweise durch Vakuum- oder Niederdruck-Abscheiden (PVD, CVD) erfolgen.

In dieser Ausführungsform werden die Getterschichten mittels Schattenmaskentechnik strukturiert aufgebracht. Die dafür verwendete Beschichtungsmaske 31 ist in 6B dargestellt und hat in diesem Ausführungsbeispiel eine schachbrettähnliche Struktur mit Bereichen 32, die zur Beschichtung vorgesehen sind, und solchen Bereichen 33, die nicht zur Beschichtung vorgesehen sind. Andere Ausführungen der Beschichtungsmaske in Streifenform oder anderen Geometrien sind ebenso möglich.

Wie in 6C dargestellt, erfolgt unter Verwendung der Beschichtungsmaske 31 aus 6B mittels Schattenmaskentechnik ein erstes Abscheiden einer Getterschicht aus Calzium 251. Aufgrund der Struktur der Beschichtungsmaske in diesem Ausführungsbeispiel werden durch das Abscheiden Getterschicht-Inseln gebildet, die idealerweise schräge Kanten aufweisen.

Auf die erste Getterschicht wird, wie in 6D dargestellt, eine weitere, vollflächige Verkapselungsschicht 241', wiederum in Form von Aufdampfglas, aufgebracht. Durch die zuvor aufgebrachte, strukturierte Getterschicht, weist auch diese Verkapselungsschicht eine Struktur mit entsprechenden Vertiefungen auf.

Wie in 6E dargestellt, erfolgt nun unter Verwendung der um ein halbes Raster verschobenen Beschichtungsmaske 31' aus 6B mittels Schattenmaskentechnik ein zweites Abscheiden einer Getterschicht aus Calzium 251'. Die Verschiebung der Beschichtungsmaske um ein halbes Raster führt idealerweise dazu, daß die zweite Getterschicht die Vertiefungen genau ausfüllt.

Wie in 6F dargestellt, wird nun zum Abschluss des Passivierungssystems eine weitere vollflächige Verkapselungsschicht 241, wiederum in Form von Aufdampfglas, aufgebracht. Das Gettermaterial ist so vor direktem Angriff aus der Umgebung geschützt. Zudem bildet in diesem Ausführungsbeispiel das Verkapselungsmaterial durch das ganze Passivierungssystem einen Verbund, wodurch einer Delamination bei Degradation der Getterschichten effektiv entgegengewirkt wird. An dieser Stelle kann die Beschichtung abgeschlossen werden und man erhält das in 6F dargestellte organische, elektro-optische Element 45.

Wie in 6G dargestellt, können aber auch weitere Schichtfolgen, jeweils bestehend aus einer ersten strukturierten Getterschicht 252 bis 25N, einer ersten Verkapselungsschicht 242' bis 24N', einer zweiten strukturierten Getterschicht 252' bis 252N', sowie einer zweiten Verkapselungsschicht 242 bis 24N, aufgebracht werden. Das Aufbringen einer großen Anzahl strukturierter Getterschichten hat den Vorteil, daß diese jeweils dünner aufgebracht werden können, was wiederum einer Delamination entgegenwirkt.

1Organisches Elektrolumineszenzelement 2Transparentes Substrat 3Anodenschicht 4Organische Lumineszenzmaterialschicht 5Kathodenschicht 6Schichtkörper 7Abdichtendes Gehäuse 8Gettermaterial 9Dichtmittel 10Luftdichter Behälter 11Innenraum 20Träger 21Erste leitfähige Schicht 22Organische elektro-optische Materialschicht 23Zweite leitfähige Schicht 24Verkapselungsschicht 24'Verkapselungsschicht mit pulverförmigem Gettermaterial 25Getterschicht 26Abdeckung 27Hermetisch abgedichteter Innenraum 31Maske 32Zur Materialabscheidung vorgesehene Bereiche 33Nicht zur Materialabscheidung vorgesehene Bereiche 240, 241, ..., 24NVerkapselungsschicht 241', 242', ..., 24N'Verkapselungsschicht 251, 252, ..., 25NStrukturierte Getterschicht 251', 252', ..., 25N'Strukturierte Getterschicht 41-46Organisches, elektro-optisches Element

Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Herstellung eines organischen, elektrooptischen Elements (41 bis 46), umfassend die Schritte:

    – Bereitstellen eines Trägers (20),

    – Aufbringen einer ersten leitfähigen Schicht (21)

    – Aufbringen zumindest einer Schicht (22), welche zumindest ein organisches, elektro-optisches Material aufweist,

    – Aufbringen einer zweiten leitfähigen Schicht (23), gekennzeichnet durch den Schritt des Aufbringens zumindest einer Getterschicht (25, 251, 251').
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Aufbringens der zumindest einen Getterschicht (25) den Schritt des Aufbringens einer Schicht umfaßt, welche zumindest ein Gettermaterial aufweist, welches mit Wasser und/oder Sauerstoff reaktionsfähig ist.
  3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Aufbringens der zumindest einen Getterschicht (25) den Schritt des Aufbringens einer Schicht umfaßt, welche metallisches Calzium aufweist.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Verfahren den Schritt des Aufbringens zumindest einer Verkapselungsschicht (24, 24', 240, 241, 241') umfaßt.
  5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Verfahren den Schritt des Abscheidens einer Schicht umfasst.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Verfahren den Schritt des Aufdampfens einer Schicht umfasst.
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Verfahren den Schritt des Aufbringens einer mehrlagigen Schicht umfaßt, die zumindest eine Verkapselungsschicht (24, 24', 240, 241, 241') und zumindest eine Getterschicht (25) aufweist.
  8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Verfahren den Schritt des abwechselnden Aufbringens zumindest einer Verkapselungsschicht (241, 241') und zumindest einer Getterschicht (251, 251') umfaßt.
  9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Aufbringen der zumindest einen Getterschicht (25) das Aufbringen zumindest einer strukturierten Schicht (251) umfaßt.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Aufbringen der zumindest einen Getterschicht (25) das Aufbringen zumindest einer strukturierten Schicht (251) umfaßt, die zumindest einen Bereich ohne Schichtmaterial aufweist.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Aufbringen der zumindest einen Getterschicht (25) das Aufbringen zumindest einer strukturierten Schicht (251) umfaßt, bei der weniger als die Hälfte der Schichtfläche kein Schichtmaterial aufweist.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei das Aufbringen der zumindest einen Getterschicht (25) das Aufbringen von zumindest zwei strukturierten Schichten (251, 251') umfaßt, die entlang einer Richtung in der Schichtebene zueinander verschoben sind.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Aufbringen der zumindest zwei strukturierten Schichten (251, 251') das Erzeugen einer vollständigen Flächenabdeckung mit Schichtmaterial in der Projektion senkrecht zur Schichtebene umfaßt.
  14. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Aufbringen der zumindest einen Getterschicht (25) die Schritte umfaßt:

    – Aufbringen einer ersten Verkapselungsschicht (240),

    – Aufbringen einer ersten Getterschicht (251),

    – Aufbringen einer zweiten Verkapselungsschicht (241'),

    – Aufbringen einer zweiten Getterschicht (251'),

    – Aufbringen einer dritten Verkapselungsschicht (241).
  15. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Aufbringens der zumindest einen Getterschicht (25) den Schritt des zumindest zeitweise gleichzeitigen Abscheidens von Gettermaterial und Verkapselungsmaterial umfasst.
  16. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Aufbringens der zumindest einen Getterschicht (25) den Schritt des Aufbringens zumindest einer Verkapselungsschicht und zumindest einer Getterschicht mit zumindest einem stufenlosen Schichtübergang umfaßt.
  17. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Verfahren den Schritt des Aufbringens zumindest einer Getterschicht (25) auf den Randbereichen des Trägers (20) umfaßt.
  18. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Verfahren den Schritt des Aufbringens einer Abdeckung (26) umfaßt.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Aufbringen der zumindest einen Getterschicht (25) das Aufbringen einer Schicht auf der Innenseite der Abdeckung (26) umfaßt.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 oder 19, wobei das Aufbringen der zumindest einen Getterschicht (25) das Aufbringen einer Schicht auf den Randbereichen der Innenseite der Abdeckung (26) umfaßt.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, wobei das Verfahren den Schritt des vollflächigen Verbindens der Abdeckung (26) mit dem Träger (20) mittels einer Verkapselungsschicht (24) umfaßt.
  22. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, wobei das Verfahren den Schritt des Bildens eines hermetisch abgedichteten Innenraums (27) durch Verbinden der Abdeckung (26) mit dem Träger (20) mittels einer Verkapselungsschicht (24') umfaßt.
  23. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Aufbringen der zumindest einen Getterschicht (25) das Aufbringen einer Schicht (24') umfaßt, die eine Mischung aus zumindest einem pulverförmigen Gettermaterial und zumindest einem Verkapselungsmaterial aufweist.
  24. Organisches elektro-optisches Element (41 bis 46), insbesondere herstellbar mit einem Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend einen Träger (20), eine erste leitfähige Schicht (21), eine Schicht (22), welche zumindest ein organisches elektrooptisches Material aufweist, sowie eine zweite leitfähige Schicht (23), gekennzeichnet durch eine Getterschicht (25, 251, 251').
  25. Element nach Anspruch 24, dessen Getterschicht (25) zumindest ein Gettermaterial aufweist, welches mit Wasser und/oder Sauerstoff reaktionsfähig ist.
  26. Element nach einen der vorstehenden Ansprüche, dessen Getterschicht (25) metallisches Calzium aufweist.
  27. Element nach einem der vorstehenden Ansprüche, welches zumindest eine Verkapselungsschicht (24, 24', 240, 241, 241') aufweist.
  28. Element nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine abgeschiedene Schicht.
  29. Element nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine aufgedampfte Schicht.
  30. Element nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine mehrlagige Schicht, die zumindest eine Verkapselungsschicht (24, 24', 240, 241, 241') und zumindest eine Getterschicht (25, 251, 251') aufweist.
  31. Element nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine mehrlagige Schicht, die sich abwechselnde Verkapselungs- (241, 241') und Getterschichten (251, 251') aufweist.
  32. Element nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eine strukturierte Getterschicht (251).
  33. Element nach Anspruch 32, gekennzeichnet durch zumindest eine strukturierte Getterschicht (251), die zumindest einen Bereich ohne Schichtmaterial aufweist.
  34. Element nach Anspruch 33, gekennzeichnet durch zumindest eine strukturierte Getterschicht (251), bei der weniger als die Hälfte der Schichtfläche kein Schichtmaterial aufweist.
  35. Element nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest zwei entlang einer Richtung in der Schichtebene zueinander verschobenen, strukturierten Getterschichten (251, 251').
  36. Element nach Anspruch 35, gekennzeichnet durch eine vollständige Flächenabdeckung mit Getterschichtbereichen in der Projektion senkrecht zur Schichtebene.
  37. Element nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende mehrlagige Schicht:

    – erste Verkapselungsschicht (240),

    – erste Getterschicht (251),

    – zweite Verkapselungsschicht (241'),

    – zweite Getterschicht (251'),

    – dritte Verkapselungsschicht (241).
  38. Element nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eine Verkapselungsschicht und zumindest eine Getterschicht, die stufenlose Schichtübergänge aufweisen.
  39. Element nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine kombinierte Verkapselungs- und Getterschicht, die eine stufenlos wechselnde Konzentration an Gettermaterial aufweist.
  40. Element nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Randbereiche des Trägers (20) zumindest eine Getterschicht (25) aufweisen.
  41. Element nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Abdeckung (26).
  42. Element nach Anspruch 41, dessen Abdeckung (26) auf der Innenseite zumindest eine Getterschicht (25) aufweist.
  43. Element nach einem der Ansprüche 41 oder 42, dessen Abdeckung (26) auf den Randbereichen der Innenseite zumindest eine Getterschicht (25) aufweist.
  44. Element nach einem der Ansprüche 41 bis 43, dadurch gekennzeichnet, daß Träger (20) und Abdeckung (26) mittels einer Verkapselungsschicht (24) vollflächig miteinander verbunden sind.
  45. Element nach einem der Ansprüche 41 bis 43, dadurch gekennzeichnet, daß Träger (20) und Abdeckung (26) mittels einer Verkapselungsschicht (24') verbunden sind und einen hermetisch abgedichteten Innenraum bilden.
  46. Element nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eine Schicht (24'), die eine Mischung aus zumindest einem pulverförmigen Gettermaterial und zumindest einem Verkapselungsmaterial aufweist.
Es folgen 7 Blatt Zeichnungen






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