DE102006051101A1

DE102006051101A1 - Organische Licht emittierende Diode (OLED) mit strukturierter Backelektrode und Verfahren zur Herstellung einer OLED mit strukturierter Backelektrode

Info

Publication number: DE102006051101A1
Application number: DE102006051101A
Authority: DE
Inventors: Ralph Dr. Pätzold; Wiebke Sarfert
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Osram Oled GmbH
Priority date: 2006-10-25
Filing date: 2006-10-25
Publication date: 2008-04-30
Also published as: US20120032221A1; JP2008108731A; EP1916723A3; JP5322084B2; EP1916723B1; US20080100211A1; EP1916723A2; US8773014B2; US8193698B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine OLED mit strukturierter Backelektrode und ein Herstellungsverfahren für eine OLED mit strukturierter Backelektrode, wobei die Backelektrode zumindest zwei Schichten umfasst, eine erste strukturierte, Elektronen injizierende und dünne Schicht, die in die zweite leitfähige und dickere Schicht eingebettet ist. Eine Strukturierung der Anode wird dabei in der Regel überflüssig.

Description

Die Erfindung betrifft eine OLED mit strukturierter Backelektrode und ein Herstellungsverfahren für eine OLED mit strukturierter Backelektrode
Die Bedeutung der OLED-Technologie für Displays, Beleuchtungsanwendungen und Beschilderung nimmt stetig zu. Insbesondere auf Grund ihrer einfachen und kostengünstigen Prozessierung sind OLED-Bauelemente dafür prädestiniert, nicht bewegte, d.h. starre Symbole und Beschriftungen zur Kennzeichnung, Beschilderung bzw. Visualisierung darzustellen. Die dafür eingesetzten OLEDs nennt man schlicht „starre OLEDs", wobei sich das „starr" auf die Leuchtanzeige und nicht auf das lichtemittierende Bauelement selbst bezieht.
Um bei OLEDs die starre Darstellung von Symbolen oder Beschriftungen zu ermöglichen, bedarf es einer Strukturierung. Prinzipiell definiert der Überlappungsbereich von Anode und Kathode die leuchtende Fläche der OLED. Mit entsprechender Strukturierung der Elektroden ist es daher möglich, festgelegte Formen, Symbole und Text darzustellen. Stand der Technik ist dabei, die ITO-Anode über photolithographisches Ätzen zu strukturieren und die Kathode während des thermischen Aufdampfens durch den Einsatz von Schattenmasken strukturiert aufzutragen. Insbesondere unter dem Gesichtpunkt einer einfachen und kostengünstigen Prozessierung von OLEDs für einfache Anzeigeelemente, erweist sich die photolithographische Strukturierung als nicht geeignet, da es sich hierbei auf Grund der Vielzahl von Prozessschritten um ein komplexes und auch zeitintensives Verfahren handelt. Zudem erfordert die Photolithographie den Einsatz von Chemikalien, die sowohl bei der Anschaffung als auch Entsorgung Kosten verursachen und tiefer liegende Schichten beschädigen können.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Backelektrode für eine OLED, insbesondere eine starre OLED, zu schaffen, die kostengünstig herstellbar ist, weil die Backelektrode kostengünstig strukturierbar ist.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der Ansprüche, im Zusammenhang mit der Beschreibung und der Zeichnung gelöst.
Gegenstand der Erfindung ist eine organische Licht emittierende Diode (OLED), zumindest ein transparentes Substrat, eine transparente Elektrode, eine organische lichtemittierende Schicht und darüber eine strukturierte Backelektrode aufweisend, wobei die strukturierte Backelektrode zumindest zwei Schichten hat, eine erste strukturierte Schicht, die die Injektionsschicht für die Elektronen ist, und eine zweite leitfähige Schicht, in die die erste Schicht eingebettet ist. Außerdem ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer OLED, wobei auf einem transparenten Substrat mit einer transparenten Elektrode und zumindest einer organischen aktiven Schicht eine Backelektrode mit zwei Schichten aufgebaut wird, wobei die erste Schicht strukturiert aufgebracht wird und in eine leitfähige zweite Schicht eingebettet wird.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform wird die transparente Elektrode nicht strukturiert sondern flächig durch einfache Beschichtungsmethoden aufgetragen, wodurch weitere Prozessierungskosten eingespart werden können.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform hat die strukturierte erste Schicht der Backelektrode eine Dicke kleiner/gleich 12 nm, insbesondere kleiner/gleich 7 nm und besonders bevorzugt kleiner/gleich 5 nm.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Material der strukturierten ersten Schicht der Backelektrode ausgewählt aus der Gruppe folgender Materialien: Barium (Ba), Calcium (Ca), Mg, Lithiumfluorid (LiF) und/oder Cäsiumfluorid (CsF), Cäsiumcarbonat sowie andere Carbonate und Fluoride beliebiger Mischungen dieser Materialien. Ebenso gut kann die erste strukturierte Schicht der Backelektrode auch aus einem organischen Material sein.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird die erste strukturierte Schicht der Backelektrode, die Injektionsschicht für die Elektronen unter Verwendung von Schattenmasken während des thermischen Aufdampfens strukturiert abgeschieden.
Nach anderen vorteilhaften Ausführungsformen des Verfahrens wird die erste Schicht der Backelektrode durch andere beliebig wählbare strukturierende Aufbringungsmethoden erzeugt. Je nach Material können auch Präge- oder Druckverfahren eingesetzt werden.
Die zweite Schicht der Backelektrode wird unstrukturiert aufgetragen, weil in sie die erste strukturierte Schicht eingebettet wird. Diese zweite Schicht der Backelektrode dient auch zur Kontaktierung der ersten Schicht und zu deren Schutz vor korrosivem Angriff.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird die zweite Schicht auf die erste strukturierte Schicht, die Injektionsschicht in Form einer dickeren Schicht aus leitfähigem Material durch einfache Beschichtungsverfahren aufgebracht.
Nach einer Ausführungsform ist die zweite Schicht der Backelektrode eine dickere Schicht aus Deckmetall, die unstrukturiert aufgedampft ist, wobei auch hier geringe Strukturen erforderlich sein können und beispielsweise Schattenmasken zum Erhalt der ITO-Kontakte eingesetzt werden.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform liegt die Dicke der zweiten Schicht im Bereich von 50 bis 300 nm, insbesondere im Bereich von 70 bis 250 nm und insbesondere bevorzugt im Bereich von 100 bis 200 nm.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Material der zweiten dickeren Schicht ausgewählt aus der Gruppe folgender Materialien: Aluminium (Al), Silber (Ag) etc. sowie beliebiger Mischungen und Legierungen davon. Ebenso kann die zweite leitfähige Schicht der Backelektrode auch aus einem organischen Material sein.
Eine Strukturierung der ITO-Anode ist nicht erforderlich.
Die erfindungsgemäß strukturierten OLED-Anzeigenelemente wurden nach dem beschriebenen Maskenprozess erstellt und funktionieren bestens.
Im Folgenden wird die Erfindung noch anhand einer Figur, die einen beispielhaften Aufbau einer OLED nach der Erfindung zeigt, näher beschrieben:
Die in der Figur gezeigten Schichten sind, von unten nach oben die folgenden:
Unten liegt das transparente Substrat 1, das beispielsweise aus Glas, Quarz oder einer flexiblen Folie sein kann. Das Substrat 1 kann alternativ zu dem gezeigten auch mehrschichtig aufgebaut sein.
Auf dem Substrat liegt die unstrukturierte transparente Elektrode oder Anode 2, die beispielsweise aus ITO (Indium Zinn Oxide) sein kann. Auf dieser transparenten und – nach dem gezeigten, bevorzugten Ausführungsbeispiel unstrukturierten – Elektrode 2 liegt die zumindest eine funktionelle organische Licht emittierende Schicht 3. Diese Schicht 3 kann auch aus mehreren Schichten aufgebaut sein. Die funktionellen organischen Schichten 3 emittieren Licht in Richtung der Pfeile 6. Auf den funktionellen organischen Schichten 3 oder der funktionellen organischen Schicht 3 liegt die erste strukturierte Schicht 4 der Backelektrode.
Die Strukturierung der Schicht 4 kann während des Aufdampfens einer der Materialien wie Ba, Mg, Ca, LiF, CsF, Cs₂CO₃ durch einfache Schattenmasken erzeugt werden. Auf diese Schicht wird die zweite Schicht der Backelektrode 5, die so genannte Deckschicht 5, aus leitfähigem Material aufgebracht, beispielsweise durch einfache Beschichtungsmethoden wie Spincoating, Rakeln, Sprühen, Siebdruck etc. Die Deckschicht 5 bettet die erste Schicht 4 der Backelektrode ein, so dass die erste Schicht der Backelektrode vor Korrosion geschützt ist. Die Leitung 7 zeigt die Kontaktierung zwischen der unteren transparenten Elektrode 2 und der Backelektrode, die zumindest die beiden Schichten 4 und 5 hat. Das Bauteil hat vorteilhafterweise eine Verkapselung, die der Einfachheit halber in der Figur nicht gezeigt ist.
Der Vorteil des vorgeschlagenen Strukturierungsverfahrens gegenüber dem beschriebenen Standardprozess ist, dass keine Photolithographie notwendig ist. Dadurch ergeben sich Einsparungen hinsichtlich Kosten und Zeit. Im Unterschied zu den in der Photolithographie verwendeten Spezialmasken, sind die im Aufdampfverfahren eingesetzten Schattenmasken preisgünstig und einfach in der Herstellung. Insbesondere die Darstellung einfacher Strukturen, Formen und Symbole aber auch Schriftzüge lassen sich ohne größeren zeitlichen und kostenbezogenen Aufwand anhand von Schattenmasken realisieren. Dadurch ergeben sich besondere Wettbewerbschancen für OLEDs als Anwendung für leuchtende starre Anzeigen zur Beschilderung und Kennzeichnung.
Die Erfindung betrifft eine OLED mit strukturierter Backelektrode und ein Herstellungsverfahren für eine OLED mit strukturierter Backelektrode, wobei die Backelektrode zumindest zwei Schichten umfasst, eine erste strukturierte, Elektronen injizierende und dünne Schicht, die in die zweite leitfähige und dickere Schicht eingebettet ist. Eine Strukturierung der Anode wird dabei in der Regel überflüssig.

Claims

Organische Licht emittierende Diode (OLED), zumindest ein transparentes Substrat, eine transparente Elektrode, eine organische lichtemittierende Schicht und darüber eine strukturierte Backelektrode aufweisend, wobei die strukturierte Backelektrode zumindest zwei Schichten hat, eine erste strukturierte Schicht, die die Injektionsschicht für die Elektronen ist, und eine zweite leitfähige Schicht, in die die erste Schicht eingebettet ist.
OLED nach Anspruch 1, wobei die transparente Elektrode unstrukturiert ist.
OLED nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die strukturierte erste Schicht der Backelektrode eine Dicke kleiner/gleich 12 nm hat.
OLED nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Material der strukturierten ersten Schicht der Backelektrode ausgewählt ist aus der Gruppe folgender Materialien: Barium (Ba), Magnesium (Mg), Calcium (Ca), Lithiumfluorid (LiF) Cäsiumcarbonat und/oder Cäsiumfluorid (CsF), sowie andere Carbonate oder Fluoride und beliebige Mischungen dieser Materialien.
OLED nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die zweite Schicht der Backelektrode eine dickere Schicht aus leitfähigem Material ist, die durch einfache Beschichtungs- und/oder Druckverfahren aufbringbar ist.
OLED nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die zweite Schicht der Backelektrode eine dickere Schicht aus aufgedampftem Deckmetall ist.
OLED nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die zweite Schicht der Backelektrode eine Dicke im Bereich von 50 bis 300 nm hat.
OLED nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Material der zweiten Schicht der Backelektrode ausgewählt ist aus der Gruppe folgender Materialien: Aluminium (Al), Silber (Ag) sowie beliebiger Mischungen und Legierungen davon.
Verfahren zur Herstellung einer OLED, wobei auf einem transparenten Substrat mit einer transparenten Elektrode und zumindest einer organischen aktiven Schicht eine Backelektrode mit zwei Schichten aufgebaut wird, wobei die erste Schicht strukturiert aufgebracht wird und in eine leitfähige zweite Schicht eingebettet wird.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die erste Schicht strukturiert durch Aufdampfen durch eine Schattenmaske aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, bei dem die erste strukturierte Schicht der Backelektrode, die die Injektionsschicht für die Elektronen ist, unter Verwendung zumindest einer Schattenmaske während des thermischen Aufdampfens strukturiert abgeschieden wird.