DE10262143B4

DE10262143B4 - Lichtemittierende Anordnung

Info

Publication number: DE10262143B4
Application number: DE10262143A
Authority: DE
Inventors: Jan Dr. Blochwitz-Nimoth; Karl Prof. Dr. Leo; Martin Dr. Pfeiffer; Udo Dr. Bechtloff
Original assignee: KSG LEITERPLATTEN GmbH
Current assignee: Ksg De GmbH
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2011-01-20
Anticipated expiration: 2022-12-21
Also published as: WO2004057686A2; JP3838518B2; DE10261609B4; CN1692507A; TW200423447A; CN100536192C; JP2005524966A; KR20040077676A; US20050236973A1; WO2004057686A3; EP1552569A2; AU2003298073A1; TWI231059B; WO2004057687A2; AU2003303088A1; KR100654579B1; WO2004057687A3; DE10261609A1

Abstract

Lichtemittierende Anordnung mit einer Leiterplatte (1) einem lichtemittierenden Bauelement mit organischen Schichten, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte substratbildend für das lichtemittierende Bauelement ist und ein oder mehrere Schichten Dünnglas umfasst, wobei innenliegende Leiterbahnebenen (2) der Leiterplatte fotolithografisch abgebildet und nasschemisch strukturiert sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine lichtemittierende Anordnung, bestehend aus einer Leiterplatte und einem lichtemittierenden Bauelement mit organischen Schichten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Organische Leuchtdioden sind seit der Demonstration niedriger Arbeitsspannungen von Tang et al. 1987 [C. W. Tang et al., Appl. Phys. Lett. 51 (12), 913 (1987)] aussichtsreiche Kandidaten für die Realisierung großflächiger Displays. Sie bestehen aus einer Reihenfolge dünner (typischerweise 1 nm bis 1 μm) Schichten aus organischen Materialien, welche bevorzugt im Vakuum aufgedampft oder in ihrer polymeren Form aufgeschleudert oder gedruckt werden. Nach elektrischer Kontaktierung durch Metallschichten bilden sie vielfältige elektronische oder optoelektronische Bauelemente, wie z. B. Dioden, Leuchtdioden, Photodioden und Transistoren, die mit ihren Eigenschaften den etablierten Bauelementen auf der Basis anorganischer Schichten Konkurrenz machen. Im Falle der organischen Leuchtdioden (OLEDs) wird durch die Injektion von Ladungsträgern (Elektronen von der einen, Löcher von der anderen Seite) aus den Kontakten in die dazwischen befindlichen organischen Schichten infolge einer äußeren angelegten Spannung, der folgenden Bildung von Exzitonen (Elektron-Loch-Paaren) in einer aktiven Zone und der strahlenden Rekombination dieser Exzitonen, Licht erzeugt und von der Leuchtdiode emittiert.
Der Vorteil solcher Bauelemente auf organischer Basis gegenüber den konventionellen Bauelementen auf anorganischer Basis (Halbleiter wie Silizium, Galliumarsenid) besteht darin, dass es möglich ist, sehr großflächige Anzeigeelemente (Bildschirme, Screens) herzustellen. Die organischen Ausgangsmaterialien sind gegenüber den anorganischen Materialien relativ preiswert (geringer Material- und Energieaufwand). Obendrein können diese Materialien aufgrund ihrer gegenüber anorganischen Materialien geringen Prozeßtemperatur auf flexible Substrate aufgebracht werden, was eine ganze Reihe von neuartigen Anwendungen in der Display- und Beleuchtungstechnik eröffnet.
Übliche Bauelemente stellen eine Anordnung aus einer oder mehrerer der folgenden Schichten dar:

a) Träger, Substrat,
b) Basiselektrode, löcherinjizierend (Pluspol), transparent,
c) Löcher injizierende Schicht,
d) Löcher transportierende Schicht (HTL),
e) Licht emittierende Schicht (EL),
f) Elektronen transportierende Schicht (ETL),
g) Elektronen injizierende Schicht,
h) Deckelektrode, meist ein Metall mit niedriger Austrittsarbeit, elektroneninjizierend (Minuspol),
i) Kapselung, zum Ausschluß von Umwelteinflüssen.

Dies ist der allgemeinste Fall, meistens werden einige Schichten weggelassen (außer b, e und h), oder aber eine Schicht kombiniert in sich mehrere Eigenschaften.
Der Lichtaustritt erfolgt bei der beschriebenen Schichtfolge durch die transparente Basiselektrode und das Substrat, während die Deckelektrode aus nicht transparenten Metallschichten besteht. Gängige Materialien für die Löcherinjektion sind fast ausschließlich Indium-Zinn-Oxid (ITO) als Injektionskontakt für Löcher (ein transparenter entarteter Halbleiter). Für die Elektroneninjektion kommen Materialien wie Aluminium (Al), Al in Kombination mit einer dünnen Schicht Lithiumfluorid (LiF), Magnesium (Mg), Kalzium (Ca) oder eine Mischschicht aus Mg und Silber (Ag) zum Einsatz.
Aus DE 199 59 084 A1 ist ein organisches LED-Display mit einem Grundsubstrat aus unpoliertem alkaliarmen Glas bekannt, auf dem eine innere, transparente und leitfähige Elektrodenschicht als Anode, eine äußere metallische Elektrodenschicht als Katode und einer zwischen den beiden Elektrodenschichten befindlichen, organische Leuchtstoffen enthaltende und beim Anlegen einer Spannung an die Elektrodenschichten lichtemittierende Schicht aufgebracht sind.
Aus Schott Info 102/2002 sind Multilager-Laminate bekannt, welche aus mehreren Schichten aus Dünnglas bestehen, wobei die einzelnen Dünngläser von beiden Seiten mit einer Kupferfolie beklebt sind.
In DE 101 35 513 A1 wird ein lichtemittierendes Bauelement mit organischen Schichten, welche auf einem Glassubstrat aufgebracht sind, offenbart. Eine der organischen Schichten ist mit einem organischen Material p dotiert.
Für viele Anwendungen ist es wünschenswert, dass die Lichtemission nicht zum Substrat hin, sondern durch die Deckelektrode erfolgt. Ein besonders wichtiges Beispiel hierfür sind z. B. Displays oder andere Leuchtelemente auf der Basis organischer Leuchtdioden, die auf intransparenten Substraten wie beispielsweise Leiterplatten aufgebaut werden. Da viele Anwendungen mehrere Funktionalitäten wir beispielsweise elektronische Bauelemente, Tastaturen und Displayfunktionen vereinen, wäre es außerordentlich vorteilhaft, wenn diese alle mit möglichst geringem Aufwand auf der Leiterplatte integriert werden könnten. Leiterplatten können mit hohem Durchsatz vollautomatisch bestückt werden, was enorme Kosteneinsparungen bei der Produktion eines großflächigen integrierten Displays bedeutet. Unter Leiterplatten im Sinne der hier vorliegenden Erfindung verstehen wir also alle Vorrichtungen bzw. Substrate, bei denen andere Funktionelle Bauelemente als die OLEDs in einfacher Weise (z. B. durch Bonden, Löten, Kleben, Steckverbindungen) integriert werden können. Dies können herkömmliche Leiterplatten sein, aber auch keramische leiterplattenähnliche Substrate auf deren einer Seite sich die OLEDs und auf deren anderer Seite und elektrisch verbunden mit den OLED sich verschiedene elektrische Funktionselemente befinden. Die leiterplattenähnlichen Substrate können flach aber auch gebogen ausgeführt sein.
Die hierfür notwendige Emission durch die Deckelektrode kann für die oben beschriebene Reihenfolge der organischen Schichten (Deckelektrode ist die Kathode) dadurch erreicht werden, dass eine sehr dünne herkömmliche Metallelektrode aufgebracht wird. Da diese bei einer Dicke, welche hinreichend hohe Transmission aufweist, noch keine hohe Querleitfähigkeit erreicht, muss darauf noch ein transparentes Kontaktmaterial aufgebracht werden, z. B. ITO oder Zink dotiertes Indium-Oxid (z. B. US Patent Nr. 5 703 436 (S. R. Forrest et al.), eingereicht am 6.3.1996; US Patent Nr. 5 757 026 (S. R. Forrest et al.), eingereicht am 15.4.1996; US Patent Nr. 5 969 474 (M. Arai), eingereicht am 24.10.1997). Weitere bekannte Realisierungen dieser Struktur sehen eine organische Zwischenschicht zur Verbesserung der Elektronen-Injektion vor (z. B. G. Parthasarathy et al., Appl. Phys. Lett. 72, 2138 (1997); G. Parthasarathy et al., Adv. Mater. 11, 907 (1997)), welche teilweise durch Metallatome wie Lithium dotiert sein kann (G. Parthasarathy et al., Appl. Phys. Lett., 76, 2128 (2000)). Auf diese wird dann eine transparente Kontaktschicht (meistens ITO) aufgebracht. Allerdings ist ITO ohne Beimischung von Lithium o. a. Atomen der ersten Hauptgruppe in die Elektroneninjizierende Schicht an der Kathode schlecht zur Elektroneninjektion geeignet, was die Betriebsspannungen einer solchen LED erhöht. Die Beimischung von Li oder ähnlichen Atomen führt auf der anderen Seite zu Instabilitäten des Bauelementes wegen Diffusion der Atome durch die organischen Schichten.
Die alternative Möglichkeit zur transparenten Kathode besteht im Umkehren der Schichtreihenfolge, also der Ausführung des löcherinjizierenden transparenten Kontaktes (Anode) als Deckelektrode. Die Realisierung solcher invertierter Strukturen mit der Anode auf der LED bereitet in der Praxis jedoch erhebliche Schwierigkeiten. Wenn die Schichtfolge durch die löcherinjizierende Schicht abgeschlossen wird, so ist es erforderlich, das gebräuchliche Material für die Löcherinjektion, Indium-Zinn-Oxid (oder ein alternatives Material), auf die organische Schichtfolge aufzubringen (z. B. US Patent Nr. 5 981 306 (P. Burrows et al.), eingereicht am 12.9.1997). Dies verlangt meist Prozeßtechnologien, die mit den organischen Schichten schlecht verträglich sind und unter Umständen zur Beschädigung führen.
Ein entscheidender Nachteil der invertierten OLED auf vielen intransparenten Substraten ist die Tatsache, dass effiziente Elektronen-Injektion typischischerweise Materialien mit sehr niedriger Austrittsarbeit verlangt. Bei nichtinvertierten Strukturen kann dies teilweise dadurch umgangen werden, dass zwischen der Elektrode und der elektronenleitenden Schicht Zwischenschichten wie LiF eingebracht werden (Hung et al. 1997, US 5 677 572 A , Hung et al. Appl. Phys. Lett. 70, 152 (1997)). Es wurde jedoch gezeigt, dass diese Zwischenschichten nur wirksam werden, wenn die Elektrode anschließend aufgedampft wird (M. G. Mason, J. Appl. Phys. 89, 2756 (2001)). Damit ist ihre Verwendung bei invertierten OLEDs nicht möglich. Dies betrifft insbesondere auch invertierte Strukturen, welche auf Leiterplatten aufgebracht werden. Die auf Leiterplatten üblichen Kontaktmetalle (Kupfer, Nickel, Gold, Palladium, Zinn und Aluminium) erlauben aufgrund Ihrer größeren Austrittsarbeiten keine effiziente Elektroneninjektion bzw. sind wegen der Bildung einer Oxidschicht nicht zur Ladungsträgerinjektion geeignet.
Eine weitere Problematik bei der Realisierung von organischen Leuchtdioden besteht in der vergleichsweise großen Rauhigkeit von Leiterplatten. Dies führt dazu, dass häufig Defekte auftreten, da in den organischen Leuchtdioden an Stellen mit geringerer Schichtdicke Feldspitzen und Kurzschlüsse auftreten. Das Kurzschluss-Problem liesse sich durch OLEDs mit dicken Transportschichten lösen. Dies führt aber im Allgemeinen zu einer höheren Betriebsspannung und verringerter Effizienz der OLED.
Eine weitere Problematik bei der Realisierung einer organischen Leuchtdiode oder eines organischen Displays auf einer Leiterplatte ist die Abdichtung der OLED zum Substrat hin. OLED sind gegen die Normalatmosphäre, insbesondere gegen Sauerstoff und Wasser sehr emfindlich. Um eine schnelle Degradation zu verhindern, ist eine sehr gute Abdichtung unabdingbar. Dies ist bei einer Leiterplatte nicht gewährleistet (Permeabilitätsraten für Wasser und Sauerstoff von unter 10^–4 Gramm pro Tag und Quadratmeter sind erforderlich). Leiterplatten werden üblicherweise mit mindestens einer und bis zu 34 und mehr Cu-Lagen aufgebaut. Die heute zum Einsatz gebrachten Halbzeuge (Laminate) basieren auf einem mit Epoxidharz getränkten Glasgewebe in den Dicken von 50 μm aufwärts bis 2 mm. Auf Grund des Kompositaufbaues ergeben sich physikalische Kennwerte, die einen Einsatz als Substratmaterial für OLED's nicht erlauben. So beträgt der thermische Ausdehnungskoeffizient 58 ppm/grd und die Feuchtigkeitsaufnahme nach 2 h bis zu 0,23%.
In der Literatur sind schon Verbindungen von organischen Leuchtdioden und Leiterplatten, auf denen sich die Treiberchips zum Ansteuern der OLEDs befinden, vorgeschlagen wurden. Ein Ansatz ist der von Chingping Wei et al. ( US 5 703 394 A , 1996; US 5 747 363 A , 1997, Motorola Inc.), Juang Dar-Chang et al. ( US 6 333 603 A , 2000) und E. Y. Park ( US 2002/44 441 A1 , 2001) vorgeschlagene, bei dem das Substrat auf dem die OLEDs hergestellt werden und die Leiterplatte auf dem sich die elektrischen Bauteile zum Ansteuern der OLEDs befinden zwei getrennte Teile sind und diese nachher miteinander verbunden werden.
In der Patentanmeldung von Kusaka Teruo ( US 6 201 346 A , 1998, NEC Corp.) wird die Verwendung von „Heat sinks” (also Wärmeableitenden Elementen) auf der Rückseite der Leiterplatte (auf der Vorderseite befinden sich die OLEDs) während der Herstellung der OLEDs vorgeschlagen. Diese Heat Sinks sollen ein Aufheizen der OLED und des Substrates während des Herstellungsprozesses der OLED verhindern.
Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung ist es, eine Leiterplatte mit Display- oder Leuchtfunktion auf Basis organischer Leuchtdioden anzugeben, wobei die Lichtemission mit hoher Leistungseffizienz und Langlebigkeit (hohe Stabilität) erfolgen soll.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand von abhängigen Unteransprüchen.
Unter Dotierung im Sinne der Erfindung verstehen wir die Beimischung von organischen oder anorganischen Molekülen zur Steigerung der Leitfähigkeit der Schicht. Dazu werden für die p-Dotierung eines Löchertransportmaterials Akzeptorartige Moleküle und für die n-Dotierung der Elektronentransportschicht Donatorartige Moleküle verwendet. Dies ist in der Patentanmeldung DE 101 35 513 A1 ausführlich dargestellt.
Mit der vorliegenden Erfindung wird das Problem der Abdichtung dadurch gelöst, dass in die übliche Schichtfolge der Leiterplatte eine oder mehrere Schichten Dünnglas (zwischen 30 Mikrometer und 2 mm dick) gemäß Anspruch 1 eingefügt werden. Durch Einfügen von Dünnglaslaminaten werden die positiven Eigenschaften des Glases auf das Gesamtsystem übertragen und gleichzeitig die Flexibilität des Trägermaterials erhalten. Die hervorragende Oberflächengüte des Glaslaminates kann bis zur Kathode der OLED transformiert werden, so dass eine ebene Kontaktfläche entsteht.
Leiterplatten mit Dünnglas als Laminat zeichnen sich durch sehr gute Dimensionsstabilität und durch an das Silizium angepasste Ausdehnungskoeffizienten aus (Ausdehnungskoeffizient CTE = 7 ppm/°C).
Dieser Schaltungsträger wird nach den bekannten Verfahren der Leiterplattentechnologie bearbeitet, d. h. die innenliegenden Leiterbahnebenen werden vor dem Verpressen fotolithografisch abgebildet und nasschemisch strukturiert. Die elektrischen Verbindungen zwischen den Leiterbahnebenen werden durch übliche Verfahren wie mechanisches oder Laserbohren der Verbindungslöcher und anschließender Metallisierung hergestellt.
Auf der der OLED abgewandten Seite können aktive und passive Bauelemente bestückt werden.
Ein alternatives Verfahren zur Abdichtung der Leiterplatte besteht im Auftragen einer Plasmaglasur (CVD-Verfahren) aus SiO_x-Schichten. Diese besitzen vergleichbare Eigenschaften zum Glas, wie Farblosigkeit und Transparenz. Dadurch wird ebenso eine geringe Permeabilität gegenüber Sauerstoff und Wasser erreicht. Diese Schichten können auch vorteilhaft zur Kapselung einer fertigen OLED gegenüber Umwelteinflüssen eingesetzt werden.
Zur elektrischen Verbindung der einzelnen OLED-Kontakte auf der einen Seite des Substrates (z. B. Leiterplatte) mit den auf der anderen Seite des Substrates (z. B. Leiterplatte) aufgebrachten Elektronikbausteinen sind Durchkontaktierungen notwendig. Diese sollen in bekannter Technik ausgeführt werden.
Ein Aufheizen der OLED und des Substrates stellt bei der hier vorgeschlagenen Lösung kein Problem dar, da die dotierten Schichten sehr stabil gegenüber Wärmeentwicklung sind und diese auch sehr gut ableiten können. Heat Sinks wie in US 6 201 346 A beschrieben sind daher nicht notwendig.
Eine vorteilhafte Ausführung einer Struktur einer erfindungsgemäßen Darstellung einer organischen Leuchtdiode (in invertierter Form) auf einer Leiterplatte beinhaltet folgende Schichten:
Ausführungsbeispiel 1:

1. Leiterplatte, mit integrierter Dünnglas-Schicht
2. Elektrode aus einem in der Leiterplattenfertigung üblichen Material (Kathode=Minuspol),
3. n-dotierte Elektronen injizierende und transportierende Schicht,
4. n-dotierte Glättungsschicht
5. n-dotierte Elektronentransportschicht
6. dünnere elektronenseitige Blockschicht aus einem Material dessen Bandlagen zu den Bandlagen der sie umgebenden Schichten passt,
7. lichtemittierende Schicht,
8. löcherseitige Blockschicht (typischerweise dünner als Schicht 7) aus einem Material, dessen Bandlagen zu den Bandlagen der sie umgebenden Schichten passt,
9. p-dotierte Löcher injizierende und transportierende Schicht,
10. Schutzschicht (typischerweise dünner als Schicht 7), Morphologie mit hohem kristallinem Anteil, hoch p-dotiert
11. Elektrode, löcherinjizierend (Anode=Pluspol), vorzugsweise transparent,
12. Kapselung, zum Ausschluß von Umwelteinflüssen.

Eine vorteilhafte Ausführung einer Struktur einer erfindungsgemäßen OLED mit der üblichen Schichtfolge (Anode unten auf nichttransparentem Substrat) ist:
Ausführungsbeispiel 2:

21. Leiterplatte, mit integrierter Dünnglas-Schicht (analog zu erschliessen: ohne integriertes Dünnglas, siehe Ausführungsbeispiel 2)
22. Elektrode aus einem in der Leiterplattenfertigung üblichen Material (Anode=Pluspol),
23. p-dotierte Löcher injizierende und transportierende Schicht,
24. p-dotierte Glättungsschicht
25. p-dotierte Löchertransportschicht
26. dünnere löcherseitige Blockschicht aus einem Material dessen Bandlagen zu den Bandlagen der sie umgebenden Schichten passt,
27. lichtemittierende Schicht,
28. elektronenseitige Blockschicht (typischerweise dünner als Schicht 7) aus einem Material, dessen Bandlagen zu den Bandlagen der sie umgebenden Schichten passt,
29. n-dotierte Elektronen injizierende und transportierende Schicht,
30. Schutzschicht (typischerweise dünner als Schicht 7), Morphologie mit hohem kristallinem Anteil, hoch n-dotiert
31. Elektrode, elektroneninjizierend (Kathode=Minuspol), vorzugsweise transparent,
32. Kapselung, zum Ausschluß von Umwelteinflüssen.

Es ist auch im Sinne der Erfindung, wenn die Glättungsschicht (4, 24) weggelassen wird oder aus einem zum Material der injizierenden Schicht (3, 23) oder der transportierenden Schichten (5, 25) und (6, 26) identischen oder ähnlichen Material besteht. Eine solche vorteilhafte Ausführung ist (normaler Schichtaufbau, invertierter Schichtaufbau mit dann zwei Elektronentransportschichten analog zu erschließen):
Ausführungsbeispiel 3:

21. Leiterplatte, mit integrierter Dünnglas-Schicht (analog zu erschliessen: ohne integriertes Dünnglas, siehe Ausführungsbeispiel 2)
22. Elektrode aus einem in der Leiterplattenfertigung üblichen Material (Anode=Pluspol),
23. p-dotierte Löcher injizierende und transportierende Schicht,
25. p-dotierte Löchertransportschicht
26. dünnere löcherseitige Blockschicht aus einem Material dessen Bandlagen zu den Bandlagen der sie umgebenden Schichten passt,
27. lichtemittierende Schicht,
28. elektronenseitige Blockschicht (typischerweise dünner als Schicht 7) aus einem Material, dessen Bandlagen zu den Bandlagen der sie umgebenden Schichten passt,
29. n-dotierte Elektronen injizierende und transportierende Schicht,
30. Schutzschicht (typischerweise dünner als Schicht 7), Morphologie mit hohem kristallinem Anteil, hoch n-dotiert
31. Elektrode, elektroneninjizierend (Kathode=Minuspol), vorzugsweise transparent,
32. Kapselung, zum Ausschluß von Umwelteinflüssen.

Unter Umständen kann die löcherinjizierende Schicht und die löchertransportierende Schicht auch zusammengefasst werden. Eine solche vorteilhafte Ausführung ist (normaler Schichtaufbau, invertierter Schichtaufbau mit dann nur einer Elektronentransportschicht analog zu erschließen):
Ausführungsbeispiel 4:

21. Leiterplatte, mit integrierter Dünnglas-Schicht (analog zu erschliessen: ohne integriertes Dünnglas, siehe Ausführungsbeispiel 2)
22. Elektrode aus einem in der Leiterplattenfertigung üblichen Material (Anode=Pluspol),
23. p-dotierte Löcher injizierende und transportierende Schicht,
26. dünnere löcherseitige Blockschicht aus einem Material dessen Bandlagen zu den Bandlagen der sie umgebenden Schichten passt,
27. lichtemittierende Schicht,
28. elektronenseitige Blockschicht (typischerweise dünner als Schicht 7) aus einem Material, dessen Bandlagen zu den Bandlagen der sie umgebenden Schichten passt,
29. n-dotierte Elektronen injizierende und transportierende Schicht,
30. Schutzschicht (typischerweise dünner als Schicht 7), Morphologie mit hohem kristallinem Anteil, hoch n-dotiert
31. Elektrode, elektroneninjizierend (Kathode=Minuspol), vorzugsweise transparent,
32. Kapselung, zum Ausschluß von Umwelteinflüssen.

Weiterhin ist es auch im Sinne der Erfindung, wenn nur eine Seite (löcher- oder elektronenleitende) dotiert sein. Die molaren Dotierungskonzentrationen liegen typischerweise im Bereich von 1:10 bis 1:10000. Falls die Dotanden wesentlich kleiner sind als die Matrixmoleküle, können in Ausnahmefällen auch mehr Dotanden als Matrixmoleküle in der Schicht sein (bis 5:1). Die Dotanden können organische oder anorganische Moleküle sein.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Beispielen mit Materialien noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
Bild 1 eine Schichtfolge für den Fall einer invertierten dotierten OLED mit Schutzschicht, wobei sich die Zahlenangaben auf die oben beschriebene invertierte OLED beziehen.
Eine konventionelle OLED (ohne umgekehrte Schichtenfolge) mit Schutzschicht kann analog erschlossen werden.
Als ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel soll hier eine Lösung für einen Aufbau mit invertierter Schichtfolge angegeben werden.
Ausführungsbeispiel 5:

41. Substrat (Leiterplatte), mit Dünnglas-Schicht
42. Elektrode: Kupfer (Kathode)
43. 5 nm Alq3 (Aluminium-tris-quinolate), dotiert mit Cäsium 5:1
44. 40 nm Bathophenanthrolin (Bphen), dotiert mit Cäsium 5:1
45. 5 nm BPhen, undotiert
47. elektrolumineszierende und elektronenleitende Schicht: 20 nm Alq₃,
48. löcherseitige Blockschicht: 5 nm Triphenyldiamin (TPD),
49. p-dotierte Schicht: 100 nm Starburst 2-TNATA 50:1 dotiert mit F₄-TCNQ,
50. Schutzschicht: 20 nm Zink-Phthalocyanin, multikristallin, 50:1 dotiert mit F₄-TCNQ, alternativ: 20 nm Pentacen, multikristallin, 50:1 dotiert mit F₄-TCNQ,
51. transparente Elektrode (Anode): Indium-Zinn-Oxid (ITO).

Hier wirkt die Schicht 45 als elektronenleitende und als Blockschicht. Im Beispiel 6 wurden die dotierten Elektronenleitenden Schichten (43, 44) mit einem molekularen Dotanden (Cäsium) dotiert. Im folgenden Beispiel wird diese Dotierung mit einem molekularen Dotanden vorgenommen:
Ausführungsbeispiel 6:

41. Substrat (Leiterplatte), mit Dünnglas-Schicht
42. Elektrode: Kupfer (Kathode)
43. 5 nm Alq3 (Aluminium-tris-quinolate), dotiert mit Pyronin B 50:1
44. 40 nm Bathophenanthrolin (Bphen), dotiert mit Pyronin B 50:1
45. 5 nm BPhen, undotiert
47. elektrolumineszierende und elektronenleitende Schicht: 20 nm Alq₃,
48. löcherseitige Blockschicht: 5 nm Triphenyldiamin (TPD),
49. p-dotierte Schicht: 100 nm Starburst 2-TNATA 50:1 dotiert mit F₄-TCNQ,
50. Schutzschicht: 20 nm Zink-Phthalocyanin, multikristallin, 50:1 dotiert mit F₄-TCNQ, alternativ: 20 nm Pentacen, multikristallin, 50:1 dotiert mit F₄-TCNQ,
51. transparente Elektrode (Anode): Indium-Zinn-Oxid (ITO).

Die gemischten Schichten (43, 44, 49, 50) werden in einem Aufdampfprozeß im Vakuum in Mischverdampfung hergestellt. Prinzipiell können solche Schichten auch durch andere Verfahren hergestellt werden, wie z. B. einem Aufeinanderdampfen der Substanzen mit anschließender möglicherweise temperaturgesteuerter Diffusion der Substanzen ineinander; oder durch anderes Aufbringen (z. B. Aufschleudern oder Drucken) der bereits gemischten Substanzen im oder außerhalb des Vakuums. Unter Umständen muss der Dotand während des Herstellungsprozesses oder in der Schicht durch geeignete physikalische und/oder chemische Massnahmen (z. B. Licht, elektrische, magnetische Felder) noch aktiviert werden Die Schichten (45), (47), (48) wurden ebenfalls im Vakuum aufgedampft, können aber auch anders hergestellt werden, z. B. durch Aufschleudern innerhalb oder außerhalb des Vakuums.
Im weiteren werden noch Ausführungsbeispiele für den Aufbau des Substrates, also der Leiterplatte mit Dünnglasschicht oder Dünnglasschichten beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
Bild 2 ein Ausführungsbeispiel mit einer Schicht Dünnglas in der Leiterplatte.
Bild 3 ein Ausführungsbeispiel mit einer Schicht Dünnglas auf der Leiterplatte.
Bild 4 ein Ausführungsbeispiel mit einer Schicht Dünnglas in der Leiterplatte und einer Schicht auf der Leiterplatte.
Bild 5 ein Ausführungsbeispiel mit mehreren Schichten Dünnglas in der Leiterplatte und einer Schicht auf der Leiterplatte.
Hierbei ist mit:

1: das gesamte Substrat für die Lichtemittierende Anordnung (OLED), wie in den vorigen Ausführungsbeispielen 1 bis 6 bezeichnet,
101: eine sich im Substrat (z. B. Leiterplatte) befindliche Schicht Dünnglas bezeichnet,
102: eine sich auf dem Substrat (zunächst der OLED) befindliche Schicht Dünnglas bezeichnet.

Weitere Kombinationen sind denkbar und erschließen sich dem Fachmann ohne weiteres. Die Schichten Dünnglas sind dabei jeweils zwischen 30 μm und 2 mm dick. Alternativ zu den Dünnglasschichten können andere Abdichtschichten Verwendung finden. Ein Beispiel hierzu ist die Abdichtung mittels SiOx-Schichten (Siliziumoxid), hergestellt durch eine Plasmaglasur (CVD-Verfahren, „chemical vapour deposition”-Verfahren) von SiO_x-Schichten erreicht werden, die vergleichbare Eigenschaften wie Farblosigkeit und Transparenz zum Glas besitzt. Ebenso können Stickoxid-Schichten (NO_x) Verwendung finden, die ebenso durch ein plasmaunterstütztes Verfahren hergestellt werden.

Claims

Lichtemittierende Anordnung mit einer Leiterplatte (1) einem lichtemittierenden Bauelement mit organischen Schichten, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte substratbildend für das lichtemittierende Bauelement ist und ein oder mehrere Schichten Dünnglas umfasst, wobei innenliegende Leiterbahnebenen (2) der Leiterplatte fotolithografisch abgebildet und nasschemisch strukturiert sind.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die substratbildende Leiterplatte (1) ein oder mehrere Laminate umfasst, welche basierend auf einem mit Epoxidharz getränkten Glasgewebe gebildet sind.
Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das eine oder die mehreren Laminate eine Dicke von etwa 50 μm bis etwa 2 mm aufweisen.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtemittierende Bauelement auf einem Bereich der substratbildenden Leiterplatte (1) angeordnet ist, auf dem die eine oder die mehreren Schichten Dünnglas angeordnet sind.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder die mehreren Schichten Dünnglas Schichten von Dünnglaslaminaten umfassen.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die organischen Schichten eine dotierte Glättungsschicht (4) umfassen.
Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die dotierte Glättungsschicht (4) aus einem Material mit einer hohen Glastemperatur ist.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine als Anode oder Kathode ausgeführte Deckelektrode (11) des lichtemittierenden Bauelementes transparent oder semitransparent und mit einer Kapselung (12) versehen ist.
Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die als Anode oder Kathode ausgeführte Deckelektrode (11) aus einem Metall und semitransparent ist.
Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass über der als Anode oder Kathode ausgeführten, semitransparenten Deckelektrode (11) aus Metall eine weitere transparente Kontaktschicht zur Querleitung aufgebracht ist.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die substratbildende Leiterplatte (1) eine oder mehrere mittels chemischer Gasphasenabscheidungsverfahren gebildete SiO_x-Schichten aufweist.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die substratbildende Leiterplatte (1) eine oder mehrere mittels chemischer Gasphasenabscheidungsverfahren gebildete NO_x-Schichten aufweist.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der substratbildenden Leiterplatte (1) neben dem lichtemittierenden Bauelement weitere lichtemittierende Bauelemente und/oder elektrisch funktionale Bauelemente angeordnet und miteinander elektrisch verbunden sind.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder die mehreren Schichten Dünnglas jeweils zwischen 30 μm und 2 mm dick sind.