DE10133685B4 - Organisches, elektrolumineszierendes Display und dessen Herstellung - Google Patents

Abstract

Organisches, elektrolumineszierendes Display mit den Merkmalen,
– daß parallel zueinander verlaufende erste Elektrodenstreifen (1) sich auf einem Substrat (3) befinden und quer dazu Elektrodenanschlußstücke (2a) angeordnet sind,
– daß darüber eine erste isolierende Schicht (5) aufgebracht ist, wobei in dieser Schicht Fenster (10) über den ersten Elektrodenstreifen (1) angeordnet sind, die jeweils eine ausschließlich darin befindliche funktionelle Schicht eingrenzen, die funktionelle Polymere umfaßt,
– daß in der ersten isolierenden Schicht (5) weitere Fenster (40) angeordnet sind, die sich über den Elektrodenanschlußstücken (2a) befinden oder das Bereiche (55) der isolierenden Schicht (5) zwischen der Elektrodenanschlußstücken (2a) angeordnet sind
– daß quer zu den ersten Elektrodenstreifen (1) eine zweite, streifenförmig strukturierte Elektrode (2) über der ersten isolierenden Schicht (5) aufgebracht ist, die in den Fenstern (10) die jeweilige funktionelle Schicht und die Elektrodenanschlußstücke (2a) kontaktiert, wobei die Höhe der funktionellen Schicht (5) und der zweiten streifenförmigen Elektrode...

Description

• Die Erfindung betrifft ein Passiv-Matrix getriebenes Display auf der Grundlage elektrolumineszierender Polymere mit einer strukturierten Matrix aus Bildpunkten und einer strukturierten zweiten Elektrode, sowie dessen Herstellung.
• Die graphische Darstellung von Informationen gewinnt in unserem Alltag stetig an Bedeutung. Zunehmend mehr Gegenstände des täglichen Gebrauchs werden mit Anzeigeelementen ausgestattet, die ein sofortiges Abrufen der vor Ort benötigten Informationen ermöglichen. Neben der herkömmlichen Kathodenstrahlröhre („Cathode Ray Tube, CRT"), welche zwar hohe Bildauflösung liefert, jedoch mit dem Nachteil eines hohen Gewichts und einer hohen Leistungsaufnahme verbunden ist, wurden insbesondere für den Einsatz in mobilen elektronischen Geräten die Technik der Flachbildschirme („Fiat Panel Displays, FPDs") entwickelt.
• Die Mobilität der Geräte stellt hohe Anforderungen an das Display, welches zum Einsatz kommen soll. Zunächst ist hier das geringe Gewicht zu erwähnen, welches die herkömmlichen CRTs von Anfang an aus dem Rennen wirft. Geringe Bautiefe ist ein weiteres essentielles Kriterium. In vielen Geräten ist sogar eine Bautiefe der Anzeige von weniger als einem Millimeter erforderlich. Durch die beschränkte Kapazität der Batterien oder Akkus in den mobilen Geräten ist zudem eine nur geringe Leistungsaufnahme der Displays gefordert. Ein weiteres Kriterium ist eine gute Ablesbarkeit, auch unter großem Winkel zwischen Displayoberfläche und Betrachter, sowie Ablesbarkeit bei verschiedenen Umgebungslichtverhältnissen. Die Fähigkeit, auch mehrfarbige oder vollfarbige Informationen darstellen zu können, gewinnt mehr und mehr an Bedeutung. Und last but not least ist natürlich die Lebensdauer der Bauele mente eine wichtige Voraussetzung für den Einsatz in den verschiedenen Geräten. Die Bedeutung der einzelnen Anforderungskriterien an die Displays ist entsprechend den Einsatzgebieten jeweils unterschiedlich gewichtet.
• Auf dem Markt der Flachbildschirme haben sich bereits seit längerem mehrere Technologien etabliert, die hier nicht alle einzeln diskutiert werden sollen. Weitgehend dominant sind heute sog. Flüssigkristall-Anzeigen (LC-Displays). Neben der kostengünstigen Herstellbarkeit, geringer elektrischer Leistungsaufnahme, kleinem Gewicht und geringem Platzbedarf weist die Technik der LCDs jedoch auch gravierende Nachteile auf. LC-Anzeigen sind nicht selbst-emittierend und daher nur bei besonders günstigen Umgebungslichtverhältnissen leicht abzulesen oder zu erkennen. Dies macht in den meisten Fällen eine Hinterleuchtung erforderlich, welche jedoch wiederum die Dicke des Flachbildschirms vervielfacht. Außerdem wird dann der überwiegende Anteil der elektrischen Leistungsaufnahme für die Beleuchtung verwendet, und es wird eine höhere Spannung für den Betrieb der Lampen oder Leuchtstoffröhren benötigt. Diese wird meist mit Hilfe von „Voltage-Up-Konvertern" aus den Batterien oder Akkumulatoren erzeugt. Ein weiterer Nachteil ist der stark eingeschränkte Betrachtungswinkel einfacher LCDs und die langen Schaltzeiten einzelner Pixel, welche bei typischerweise einigen Millisekunden liegen und zudem stark temperaturabhängig sind. Der verzögerte Bildaufbau macht sich beispielsweise beim Einsatz in Verkehrsmitteln oder bei Videoapplikationen äußerst störend bemerkbar.
• Neben den LCDs existieren noch weitere Flachbildschirmtechnologien, z.B. Vakuum-Fluoreszenzanzeigen oder anorganische Dünnfilm-Elektrolumineszenzanzeigen. Diese haben jedoch entweder noch nicht den erforderlichen technischen Reifegrad erreicht oder sind aufgrund hoher Betriebsspannungen oder Herstellungskosten nur bedingt für den Einsatz in tragbaren elektronischen Geräten geeignet.
• Seit 1987 haben sich Anzeigen auf der Basis organischer Leuchtdioden (organic light emitting diodes, OLEDs) einen Namen gemacht. Diese weisen die obengenannten Nachteile nicht auf. Aufgrund der Selbstemissivität entfällt die Notwendigkeit einer Hinterleuchtung, was den Platzbedarf und die elektrische Leistungsaufnahme erheblich reduziert. Die Schaltzeiten liegen im Bereich einer Mikrosekunde und sind nur gering temperaturabhängig, was den Einatz für Videoapplikationen ermöglicht. Der Ablesewinkel beträgt nahezu 180°. Polarisationsfolien, wie sie bei LC-Displays erforderlich sind, entfallen zumeist, so daß eine größere Helligkeit der Anzeigeelemente erzielbar ist. Ein weiterer Vorteil ist die Verwendbarkeit flexibler und nicht-planarer Substrate, sowie die einfache und kostengünstige Herstellung.
• Bei den OLEDs existieren zwei Technologien, die sich in der Art und in der Verarbeitung der organischen Materialien unterscheiden. Zum einen lassen sich niedermolekulare organische Materialien wie z.B. Hydroxichinolin-Aluminium-III-Salz (Alq₃) verwenden, die zumeist durch thermisches Verdampfen auf das entsprechende Substrat aufgebracht werden. Displays auf der Basis dieser Technologie sind bereits kommerziell erhältlich und werden z.Zt. überwiegend in der Automobilelektronik eingesetzt. Da die Herstellung dieser Bauelemente mit zahlreichen Prozeßschritten unter Hochvakuum verbunden ist, birgt diese Technologie jedoch Nachteile durch hohen Investitions- und Wartungsaufwand, sowie relativ geringen Durchsatz.
• Seit 1990 wurde daher eine OLED-Technologie entwickelt, die als organische Materialien Polymere verwendet, welche naßchemisch aus einer Lösung auf das Substrat aufgebracht werden können. Die zur Erzeugung der organischen Schichten erforderlichen Vakuumschritte entfallen bei dieser Technik. Typische Polymere sind Polyanilin, PEDOT (Fa. Bayer), Poly(p-phenylen-vinylen), Poly(2-methoxy-5-(2'-ethyl)-hexyloxy-p-phenylen-vinylen) oder Polyalkylfluorene, sowie zahlreiche Derivate davon.
• Der Schichtaufbau organischer Leuchtdioden erfolgt typischerweise folgendermaßen:
  Ein transparentes Substrat (beispielsweise Glas) wird großflächig mit einer transparenten Elektrode (beispielsweise Indium-Zinn-Oxid, ITO) beschichtet. Je nach Anwendung wird dann mit Hilfe eines photolithographischen Prozesses die transparente Elektrode strukturiert, was später die Form des leuchtenden Bildpunktes definiert.
• Auf das Substrat mit der strukturierten Elektrode werden dann eine oder mehrere organische Schichten, bestehend aus elektrolumineszierenden Polymeren, Oligomeren, niedermolekularen Verbindungen (s.o.) oder Mischungen hiervon, aufgebracht. Das Aufbringen polymerer Substanzen erfolgt meist aus der flüssigen Phase durch Rakeln oder Spin-Coating, sowie neuerdings auch durch verschiedene Drucktechniken. Niedermolekulare und oligomere Substanzen werden meist aus der Gasphase durch Aufdampfen oder „physical vapor deposition" (PVD) abgeschieden. Die Gesamtschichtdicke kann zwischen 10 nm und 10 μm betragen und liegt typischerweise zwischen 50 und 200 nm.
• Auf diese organischen Schichten wird dann eine Gegenelektrode, die Kathode, aufgebracht, welche üblicherweise aus einem Metall, einer Metall-Legierung oder einer dünnen Isolatorschicht und einer dicken Metallschicht besteht. Zur Herstellung der Kathodenschichten wird meist wiederum die Gasphasenabscheidung durch thermisches Verdampfen, Elektronenstrahlverdampfen oder Sputtern eingesetzt.
• Bei der Herstellung strukturierter Displays besteht die Herausforderung insbesondere darin, den oben beschriebenen Schichtaufbau so zu strukturieren, daß eine Matrix einzeln ansteuerbarer, Bildpunkte entsteht.
• Beim ersten oben beschriebenen Schritt der OLED-Herstellung, der Strukturierung der ITO-Anode, bietet sich eine lithographische Technik an. ITO ist äußerst unempfindlich gegenüber den typischen Photolacken und Entwicklerflüssigkeiten und läßt sich durch Säuren, wie z.B. HBr, leicht ätzen. So lassen sich problemlos Strukturen mit einer Auflösung von wenigen Mikrometern erzeugen.
• Wesentlich schwieriger ist die Strukturierung der organischen Schichten und der Metallelektrode. Grund ist die Empfindlichkeit der organischen Materialien, welche durch die nachträgliche Anwendung aggressiver Entwicklerflüssigkeiten oder Lösungsmittel massiv geschädigt würden.
• Bei OLEDs auf der Basis verdampfbarer niedermolekularer Schichten lassen sich die einzelnen funktionellen Schichten strukturiert durch eine Schattenmaske auf das Substrat aufdampfen, so daß die einzelnen Pixel entstehen. Für die streifenförmige Strukturierung der Metallkathode (senkrecht zu den darunterliegenden ITO-Streifen) bietet sich ebenfalls eine Verdampfung durch eine Schattenmaskentechnik an.
• Eine alternative Methode zur Strukturierung der Metallkathode stellt die Technik der isolierenden Trennstege dar. Direkt nach der Strukturierung der ITO-Anode wird dabei durch eine lithographische Technik eine Reihe isolierender Stege mit scharfer Abrißkante senkrecht zu den ITO-Streifen auf die Substrate aufgebracht. Nach Deposition der organischen Schichten wird die Metallkathode großflächig (d.h. ohne Verwendung einer Schattenmaske) aufgedampft, wobei der Metallfilm jeweils an den scharfen Kanten der Trennstege abreißt. So bilden sich voneinander isolierte Metallstreifen (Zeilen), senkrecht zu den darunterliegenden ITO-Anode (Spalten). Wird eine Spannung an eine bestimmte ITO-Anodenspalte und eine Metallkathodenzeile angelegt, so leuchtet die organische Emitterschicht am Kreuzungspunkt zwischen Zeile und Spalte. Diese Trennstege können verschiedene Querschnitte aufweisen.
• Bei OLEDs auf der Basis konjugierter Polymere, welche aus der flüssigen Phase aufgebracht werden, ist die Strukturierung der einzelnen Bildpunkte erheblich schwieriger. Herkömmliche Techniken, wie z.B. Aufschleudern oder Rakeln, verteilen die Polymerlösung gleichmäßig über das gesamte Substrat. Eine Unterteilung in Bereiche mit kleiner Strukturbreite ist somit nur schwer möglich, außer durch nachträgliche Strukturierung mit Hilfe aggressiver lithographischer Methoden, welche die Polymere erheblich schädigen. Aus diesem Grund wurden bereits in der Vergangenheit mehrere Drucktechniken erfolgreich für das strukturierte Aufbringen von Polymeren eingesetzt. Eine Technik, welche sich hier besonders bewährt hat, ist der Tintenstrahldruck, sowie mehrere Varianten davon.
• Auch bei diesen Drucktechniken besteht jedoch eine große Schwierigkeit darin, ein Ineinanderlaufen der einzelnen, eng benachbarten Farbbereiche zu verhindern. Diese Problematik wurde in der Vergangenheit durch mehrere Lösungsansätze umgangen.
• In der europäischen Patentschrift EP 0 892 028 A2 wird ein Verfahren beschrieben, in welchem auf das ITO-Substrat zunächst eine Schicht eines isolierenden Materials aufgebracht wird, in welches an den Stellen, an denen sich später die Pixel befinden sollen, Fenster eingelassen sind. Bei diesem isolierenden Material kann es sich z.B. um Photolack handeln, welcher so modifiziert ist, daß er von den Polymerlösungen nicht benetzt wird. Im Falle eines Farbdisplays werden die einzelnen Tropfen der Lösungen (rot, grün, blau) also nach dem Aufbringen an den entsprechenden Stellen eingeschlossen ohne ineinanderzulaufen und können somit dort getrennt voneinander trockenen und die Polymerschicht erzeugen.
• Dieses Verfahren löst jedoch nicht die Problematik der Strukturierung der Kathodenstreifen, welche bei passiv-Matrixgetriebenen Displays als letzte funktionelle Schicht auf das Polymer aufgebracht werden müssen. Für die Strukturierung der Kathoden von passiv-Matrix-Displays wurden daher in der Vergangenheit verschiedene Technologien entwickelt. Für monochrome Displays wurden nach einem besonderen Verfahren Trennstege entwickelt, welche zunächst auf das strukturierte ITO-Substrat aufgebracht werden. Auf diese Substrate werden dann die Polymerlösungen (i.d.R. ein Transportpolymer in einer polaren Lösung, gefolgt von einem Emitterpolymer in einer unpolaren Lösung) nacheinander aufgeschleudert. Als letzte Schicht wird dann die Kathode großflächig aufgedampft, welche an den scharfen Abrißkanten der Trennstege abreißt und somit voneinander isolierte Kathodenstreifen bildet. Dieses Verfahren ist jedoch zunächst nur für ein großflächiges Aufbringen der Polymerlösungen geeignet und somit nicht für Vollfarbdisplays.
• Als Weiterentwicklung der Methode der Trennstege für vollfarbige Displays, hergestellt mit einem Tintenstrahldruckverfahren, läßt sich daher zusätzlich eine Schicht eines isolierenden Materials mit „Fenstern (s.o.) aufbringen. Bei dem in der europäischen Patentschrift EP 0 951 073 A2 beschriebenen Verfahren werden die isolierenden Fenster und Trennstege nach dem Aufbringen einzelner Polymerschichten auf das Substrat aufgebracht. Dies ist wiederum mit den bereits oben beschriebenen Nachteilen einer Behandlung der empfindlichen konjugierten Polymere mit aggressiven Entwicklermaterialien, Lösemitteln und UV-Licht verbunden.
• Aus dem US 6,069,443 sowie aus der JP 2000021567 A sind OLED's mit Fensterschichten bekannt.
• Ein weiteres Problem bei der Herstellung der Displays ergibt sich dadurch, daß das als letztes aufgebrachte Kathodenmaterial in der Regel aus sehr empfindlichen Metallen, wie zum Beispiel Kalzium oder Aluminium, besteht, die durch Luft beziehungsweise Feuchtigkeit leicht oxidierbar sind. Dies führt dazu, daß sich die Lebensdauer der Displays stark verringert.
• Zusammenfassend gesagt besteht bei der Herstellung passivmatrixgetriebener Displays die Herausforderung insbesondere also darin, den oben beschriebenen Schichtaufbau so zu strukturieren, daß eine Matrix einzeln ansteuerbarer Bildpunkte durch gleichzeitige Strukturierung der funktionellen Schichten und der Kathoden entsteht, wobei zu berücksichtigen ist, daß das Kathodenmaterial gegenüber Luft und Feuchtigkeit sehr empfindlich ist.
• Die oben genannten Probleme werden erfindungsgemäß durch ein Display nach Anspruch 1 vermieden. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Displays, sowie dessen Herstellung sind Gegenstand der Unteransprüche.
• Die Erfindung beschreibt ein passivmatrixgetriebenes Display, bei dem im Vergleich zum Stand der Technik die Fensterschicht zur Strukturierung der Bildpunkte so modifiziert wurde, daß sie eine einfache Strukturierung der zweiten Elektrode, der Kathode erlaubt und gleichzeitig die problemlose Kontaktierung der Kathode durch Luft und sauerstoffstabile Anschlußstücke ermöglicht. Desweiteren wird eine Verkapselung über dem Display angebracht, die nur jeweils ein Ende jedes Kathodenanschlußstückes frei läßt und ansonsten die gesamte Fensterschicht und die Kathode bedeckt, so daß ein Display mit erhöhter Lebensdauer entsteht.
• Ein erfindungsmäßiges Display weist folgende Merkmale auf:
• – parallel zueinander verlaufende erste Elektrodenstreifen befinden sich auf einem Substrat und quer dazu sind Elektrodenanschlußstücke angeordnet,
• – eine isolierende Schicht ist aufgebracht, wobei in dieser Schicht Fenster über dem ersten Elektrodenstreifen angeordnet sind, die jeweils eine darin befindliche funktionelle Schicht eingrenzen,
• – in der isolierenden Schicht sind des weiteren Fenster angeordnet, die sich über den Elektrodenanschlußstücken befinden oder Bereiche der isolierenden Schicht sind zwischen den Elektrodenanschlußstücken angeordnet,
• – quer zu den ersten Elektrodenstreifen ist eine zweite, streifenförmig strukturierte Elektrode aufgebracht, die die jeweilige funktionelle Schicht in den Fenstern und die Elektrodenanschlußstücke kontaktiert,
• – eine Verkapselung ist vorhanden, die die isolierende Schicht und jeweils ein Ende jedes Elektrodenanschlußstükkes bedeckt.
• Die Erfindung beschreibt ein Display, bei dem im Gegensatz zum Stand der Technik die Fensterschicht zur Strukturierung der Bildpixel so modifiziert wurde, daß sie Erweiterungen zwischen den Elektrodenanschlußstücken aufweist oder Fenster in der Fensterschicht über den Elektrodenanschlußstücken angeordnet sind, die eine Kontaktierung der Elektrodenanschlußstücke durch die zweite Elektrode (Kathode)erlauben. Die zusätzlich strukturierten Elektrodenanschlußstücke bestehen wie auch die ersten Elektrodenstreifen vorzugsweise aus dem luft- und feuchtigkeitsstabilen ITO. Dadurch, daß diese Kathodenanschlußstücke unter der Verkapselung herausgeführt werden, wird das Kathodenmaterial, das üblicherweise aus empfindlichen Metallen besteht, nicht der Luft ausgesetzt, was die Lebensdauer eines Displays erheblich erhöht.
• Zur streifenförmigen Strukturierung der Metallkathode (senkrecht zu den darunterliegenden ITO-Streifen) bietet sich unter anderem die Schattenmaskentechnik an. Dabei werden die Metallstreifen durch thermisches Verdampfen im Vakuum unter Verwendung einer Maske mit streifenförmigen Öffnungen erzeugt. Dabei entsteht jedoch dadurch, daß die Schattenmaske auf der Fensterschicht aufliegt (oder zumindest in minimalem Abstand platziert ist), über den ITO-Elektrodenanschlußstücken eine Lücke von mindestens der Höhe einer Fensterschicht (siehe 4). Diese Lücke kann zu Hinterdampfen der Schattenmaske führen und limitiert somit den minimalen Abstand der Kathodenstreifen erheblich. Die Erweiterungen der Fensterschicht zwischen den Elektrodenanschlußstücken oder alternativ die Fenster in der Fensterschicht über den Elektrodenanschlußstücken verhindern beziehungsweise reduzieren das Hinterdampfen der Schattenmaske erheblich.
• Als alternative Möglichkeit zur streifenförmigen Strukturierung der Metallkathode weist ein erfindungsmäßiges Display folgende Merkmale auf:
• – Quer zu den ersten Elektrodenstreifen zwischen den Fenstern sind übereinander eine zweite und dritte isolierende Schicht auf der ersten isolierenden Schicht angeordnet und zu streifenförmigen Stegen geformt,
• – die zweite Elektrode ist zwischen den Stegen, angeordnet und ist durch diese streifenförmig strukturiert.
• In diesem Fall wird bei einem großflächigen Aufdampfen des Kathodenmaterials durch ein Abreißen des Metallfilms an den Kanten der Trennstege, die im Falle einer zweischichtigen Ausführung jeweils aus einem Fuß 15 und einer Kappe 20 bestehen, die Kathode strukturiert. Um einen Überlapp zwischen der Metallkathode und den ITO-Elektrodenanschlußstücken in diesem Fall zu gewährleisten, wird die Fensterschicht erfindungsgemäß über die ITO-Elektrodenanschlußstücke geführt und über den ITO-Anschlußstücken werden entweder zusätzliche Fenster in der Fensterschicht oder Aussparungen in der Fensterschicht vorgesehen, so daß die Trennstege an der Kante der Fensterschicht keine Stufe überwinden müssen, was zu Instabilitäten der Trennstegstruktur führen könnte (siehe 3). Bei der Erfindung sind die Trennstege deshalb stets auf einem Sockel der Fensterschicht aufgebaut. Beide Ausführungen der Fensterschicht erlauben aber weiterhin eine Kontaktierung der Kathodenanschlußstücke durch die Kathode.
• Das Verfahren zur Herstellung des erfindungsmäßigen Displays umfaßt im wesentlichen eine erfindungsmäßige neue Strukturierung der Fensterschicht nach Aufbringen der ersten Elektrodenstreifen und der Elektrodenanschlußstücke. Nach der Strukturierung der Fensterschicht werden zwei unterschiedliche Techniken zur Strukturierung der Metallkathode angewandt. Zum einen wird nach Aufbringen der funktionellen Schichten die Metallkathode durch eine Schattenmaske aufgedampft. Im ande ren Fall werden zuerst die streifenförmigen Trennstege über der Fensterschicht erzeugt, anschließend die funktionellen Polymere in die Fenster vorzugsweise gedruckt und dann durch großflächiges Aufdampfen und Abreißen des Metallfilms an den Kanten der Trennstege die strukturierte Kathode erzeugt.
• Die Erfindung wird nachfolgend an einigen Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen noch näher erläutert. Die Figuren dienen nur zum besseren Verständnis der Erfindung und sind daher schematisch vereinfacht und nicht maßstabsgetreu.
• Kurze Beschreibungen der Figuren:
• 1 zeigt eine erfindungsmäßige Ausführung der Fensterschicht mit Fenstern über den Elektrodenanschlußstücken.
• 2 zeigt eine andere Ausführungsmöglichkeit der Fensterschicht mit Erweiterungen zwischen den Elektrodenanschlußstücken.
• 3 zeigt die auftretende Kante, die Trennstege, die nach dem Stand der Technik strukturiert sind, zu überwinden haben, wenn sie zwischen die Elektrodenanschlußstücke geführt werden.
• 4 zeigt die Hinterdampfung einer Schattenmaske beim Auftragen der zweiten Elektrode im Bereich der Kanten der Fensterschicht im Falle einer herkömmlichen Strukturierung der Fensterschicht.
• 5 zeigt den Aufbau eines erfindungsmäßigen Displays mit Trennstegen und neuartiger Strukturierung der Fensterschicht mit Fenster.
• 6 zeigt den kompletten Aufbau des Displays mit einer Verkapselung, die jeweils ein Ende der luftstabilen Elektrodenanschlußstücke frei läßt.
• 7A bis 7E zeigen jeweils im Querschnitt den Aufbau eines Substrats zu verschiedenen Stadien der Herstellung des erfindungsmäßigen Displays mit einer Schattenmaske.
• 8A bis 8G zeigen jeweils im Querschnitt den Aufbau eines Substrates zu verschiedenen Stadien der Herstellung des erfindungsmäßigen Displays mit einem zweischichtigen Trennsteg zur Separation der Kathoden.
• Detaillierte Beschreibung der Figuren:
• 1 zeigt eine Ausführungsmöglichkeit der Fensterschicht 5, wobei sich über den ersten Elektrodenstreifen 1 runde Fenster befinden und zusätzlich über den Elektrodenanschlußstücken 2a weitere Fenster 40 vorhanden sind. Der Verlauf eines Elektrodenanschlußstückes unterhalb der Fensterschicht ist exemplarisch durch eine gestrichelte Linie angezeigt.
• 2 zeigt Erweiterungen 55 in der Fensterschicht 5, die sich zwischen den Elektrodenanschlußstücken 2a angeordnet sind. Beispielhaft ist der Verlauf eines zweiten Elektrodenstreifens, eines Kathodenstreifens angezeigt.
• 3 zeigt die Kante, die Trennstege bei einem dem Stand der Technik entsprechenden Aufbau der Fensterschicht 5 zu überwinden haben. Zu sehen ist eine zweischichtige Ausführungsmöglichkeit des Trennsteges mit einem Fuß 15 und einer Kappe 20.
• 4 zeigt die Hinterdampfung einer Schattenmaske 60 beim Erzeugen der zweiten Elektrode (Kathode) im Falle eines Aufbaus der Fensterschicht 5, der dem Stand der Technik entspricht. Als Folge der Hinterdampfung müssen größere Abstände zwischen den einzelnen Kathodenstreifen eingehalten werden, um eine Überlappung dieser Streifen zu vermeiden. Dadurch werden auch die Abstände zwischen den einzelnen Reihen von Bildpunkten größer.
• 5 zeigt in Aufsicht den Aufbau eines erfindungsgemäßen Displays im Falle einer Trennstegestruktur zur Separation der Kathoden. In diesem Fall befinden sich Fenster 40 über den Elektrodenanschlußstücken und die Fensterschicht 5 ist so über die Elektrodenanschlüsse geführt worden, daß die Trennstege bestehend aus Füßen 15 und Kappen 20 über die gesamte Länge der Kathode keine Stufe zu überwinden haben.
• 6 zeigt den kompletten Aufbau eines erfindungsgemäßen Displays in der Aufsicht. Zu sehen ist eine Verkapselung 30 (Metall- oder Glaskappe), die über den Aufbau nach 5 aufgebracht ist, wobei jeweils die Enden der ersten Elektrodenstreifen 1 und der Elektrodenanschlußstücke 2a frei gelassen werden.
• 7A zeigt die photolithographische Strukturierung einer ganzflächig aufgebrachten Schicht 5a zu Erzeugung der Fensterschicht 5 durch die Belichtungsmaske 90. 7B zeigt das Aufbringen der funktionellen Schichten in den Fenstern der Fensterschicht 5. Gemäß 7C wird auf das Lochtransportpolymer 12 und das Emitterpolymer 14, die in übereinander liegenden Schichten in die Fenster 10 der Fensterschicht 5 aufgebracht wurden, durch eine Schattenmaske 60 die zweite Elektrode, die Kathode aufgebracht. 7D zeigt den kompletten Aufbau des erfindungsmäßigen Displays mit der zweiten Elektrode 2. 7E zeigt die anschließende Verkapselung 30 über dem gesamten Bauteil.
• 8A bis 8G zeigen eine eine Variante des oben erwähnten Herstellungsverfahrens, bei dem die zweite Elektrode, die Metallkathode durch großflächiges Aufbringen eines Metallfilms und Abreißen dieses Films an den Kanten eines zwei schichtigen Trennsteges strukturiert wird. 8A zeigt in Analogie zu 7A die Strukturierung der Fensterschicht 5 durch die Schattenmaske 90.
• In 8B werden nach Auftrag einer nicht lichtempfindlichen Schicht 15A (zum Beispiel Polyimid) und der dritten isolierenden Schicht 20A (zum Beispiel ein Fotolack) durch eine Belichtung mit Hilfe einer Schattenmaske 100 und anschließende Entwicklung die Kappen 20 der Trennstege erzeugt.
• 8C zeigt die Strukturierung der Füße 15 der Trennstege durch ein selektiv auf die Schicht 15A einwirkendes Lösungsmittel. Dabei können die Kappen der Trennstege als Maske dienen, wobei es durch geeignete Wahl der Einwirkdauer des Lösungsmittels auch zu einer Unterätzung der Kappen kommen kann, so daß die Füße der Trennstege eine geringere Breite aufweisen als die Kappen.
• In 8D werden nach der erfolgten Strukturierung des Dreischichtaufbaus 5, 15, 20 die funktionellen Polymere, z.B. durch Tintenstrahldruck in die Fenster eingebracht. 8E zeigt das großflächige Aufdampfen der zweiten Elektrode 2, wobei diese durch Abreißen des Metallfilms an den Kanten der Trennstege während des Aufdampfens strukturiert wird.
• 8F zeigt im Querschnitt Aufbau einer Ausführungsart des erfindungsmäßigen Displays nach Aufbringen der zweiten Elektrode 2. Auf den Kappen der Trennstege befinden sich Streifen einer nicht funktionellen Metallschicht 2b, die beim Auftragen des Elektrodenmaterials für die zweite Elektrode durch Abreißen an den Kanten der Trennstege auf diesen gebildet wird und die funktionellen Schichten elektrisch nicht kontaktiert.
• 8G zeigt die anschließend aufgebrachte Verkapselung 30, die das komplette Bauteil bis auf Teile der Elektrodenanchlußstücke 2a und Teile der ersten Elektrodenstreifen bedeckt (siehe auch 6).
• Beispiel 1
• Herstellung eines Displays mit Hilfe einer Schattenmaske für die zweite Elektrode
• 1. Ein großflächig mit ITO beschichtetes Glassubstrat 3 wird durch einen dem Stand der Technik entsprechenden lithographischen Prozeß in Kombination mit einem Ätzverfahren mit 30 prozentiger HBr-Lösung so strukturiert, daß die ersten Elektrodenstreifen 1 und die Elektrodenanschlußstücke 2a gebildet werden.
• 2. Anschließend wird zum Beispiel ein positiver Fotolack auf das Substrat aufgeschleudert und auf einer Heizplatte vorgeheizt. Die Schleuderparameter werden dabei so gewählt, daß eine Schicht einer Dicke von zirka 6 μm entsteht. Durch Belichten durch eine geeignete Maske und Entwickeln werden Fensterstrukturen 10 über den ersten Elektrodenstreifen erzeugt und zusätzlich der Fotolack im Bereich der Elektrodenanschlußstücke so strukturiert, daß entweder die Ausläufer 55 zwischen den Anschlüssen (siehe 2) oder die Fenster 40 über den Anschlüssen gebildet werden (siehe 1). Alternativ zu einem Fotolack kann für die Fensterschicht als Material jedes beliebige isolierende, schichtbildende Material (zum Beispiel Siliziumdioxid) verwendet und mit Hilfe zusätzlicher Resistmasken durch z.B. Ätzen strukturiert werden.
• 3. Das so vorstrukturierte Substrat wird mehreren Reinigungsschritten durch Behandlung mit Lösungsmitteln und/oder Plasmaeinwirkung unterzogen.
• 4. Mit Hilfe eines Mikrodosiersystems (zum Beispiel einem Tintenstrahldrucker) wird dann zunächst in jedes Fenster eine gewisse Menge der Lochtransportpolymerlösung gegeben. Nach geeigneter Trocknung werden dann mit demselben System die Lösungen der Emitterpolymere aufgebracht und getrocknet (siehe 7B).
• 5. Danach wird die zweite Elektrode durch Aufdampfen durch eine Schattenmaske 60 erzeugt (siehe 7C).
• 6. Abschließend wird das Bauelement zum Beispiel mit einer Metall oder Glaskappe 30 versehen und beispielsweise mit einem UV-härtenden Epoxidkleber verkapselt, wobei jeweils ein Ende jedes Elektrodenanschlußstückes 2a freigelassen wird (siehe 7E und 6).
• Beispiel 2
• Herstellung eines Displays mit Trennstegen für die Separation der Kathoden:
• 1. Herstellung der Elektrodenstreifen und der Elektrodenanschlußstücke sowie der Fensterschicht 5 erfolgen analog zu den ersten beiden Schritten von Beispiel 1.
• 2. Als nächstes wird großflächig eine Schicht eines zweiten isolierenden Materials, vorzugsweise ein Polyimid, auf das Substrat aufgeschleudert, gefolgt von einem kurzen Aufheizen zum Beispiel auf einer Heizplatte.
• 3. Auf dieses Polyimid wird dann wiederum großflächig eine weitere Schicht des ersten oder eines davon verschiedenen Fotolackes aufgeschleudert und kurz auf der Heizplatte aufgeheizt. Durch Belichtung durch eine geeignete Maske 100 und nachfolgendes Entwickeln mit der gleichen Entwicklerflüssigkeit wie oben beschrieben, wird dieser Lack schließlich zu einer streifenförmigen Struktur, den Kappen der Trennstege 20, geformt (siehe 8B), wobei die Kappen zwischen die Elektrodenanschlußstücke 2a auf der Fensterschicht 5 gezogen werden (siehe auch 5). Ein nachfolgender Heizschritt erhöht die Stabilität dieser Streifen.
• 4. Durch Einwirken eines Lösungsmittels, welches nur auf die Polyimidschicht wirkt, wird schließlich auch diese streifenförmig, zu den Füßen 15 der Trennstege, strukturiert, so daß die Trennstege den in 8D dargestellten Querschnitt bilden. Die Verwendung des gleichen Fotolacks wie die Fensterschicht 5 und die Kappen der Trennstege 20 vereinfacht die Produktion, da nur zwei anstelle von drei verschiedenen Materialien für die Fensterschicht und die Stege eingesetzt werden müssen.
• 5. Die so vorstrukturierten Substrate werden mehreren Reinigungsschritten durch Behandlung mit Lösungsmitteln und/oder Plasmaeinwirkung unterzogen.
• 6. Mit Hilfe eines Mikrodosiersystems (zum Beispiel einem Tintenstrahldrucker) wird dann zunächst in jedes Fenster eine gewisse Menge der Lochtransportpolymerlösung gegeben. Nach geeigneter Trocknung werden dann mit demselben System die Lösungen der Emitterpolymere aufgebracht und getrocknet (siehe 8D).
• 7. Danach wird eine Schicht eines unedlen Metalls, zum Beispiel Kalzium, gefolgt von einer Schicht. eines stabilen, edlen Metalls, zum Beispiel Aluminium oder Silber, aufgedampft, so daß die zweite Elektrode durch Abreißen des Metallfilms an den Kanten der Trennstege gebildet wird (siehe 8E und 8F).
• 8. Abschließend wird das Bauelement zum Beispiel mit einer Metall oder Glaskappe 30 versehen und beispielsweise mit einem UV-härtenden Epoxidkleber verkapselt (siehe 8G).

1

erste Elektrodenstreifen

2

zweite Elektrodenstreifen

3

Substrat

2a

Elektrodenanchlußstücke für zweite Elektrode

2b

nicht funktioneller Metallfilm, der bei der

Strukturierung der zweiten Elektrode gebildet wird

5

isolierende Fensterschicht

10

Fenster für funktionelle Polymere

12

Lochtransportpolymerschicht

14

Emitterpolymerschicht

15A

zweite isolierende Schicht vor der Strukturierung

15

Füße der Trennstege

20A

dritte isolierende Schicht vor der Strukturierung

20

Kappen der Trennstege

30

Verkapselung

40

Fenster über Elektrodenanschlußstücken

55

Ausläufer d. Fensterschicht 5 zwischen den

Elektrodenanschlußstücken 2a

60

Maske zur Strukturierung der zweiten Elektrode

90

Maske für Strukturierung der Fensterschicht 5

100

Maske für Strukturierung der Kappen 20

Claims (13)

1. Organisches, elektrolumineszierendes Display mit den Merkmalen, – daß parallel zueinander verlaufende erste Elektrodenstreifen (1) sich auf einem Substrat (3) befinden und quer dazu Elektrodenanschlußstücke (2a) angeordnet sind, – daß darüber eine erste isolierende Schicht (5) aufgebracht ist, wobei in dieser Schicht Fenster (10) über den ersten Elektrodenstreifen (1) angeordnet sind, die jeweils eine ausschließlich darin befindliche funktionelle Schicht eingrenzen, die funktionelle Polymere umfaßt, – daß in der ersten isolierenden Schicht (5) weitere Fenster (40) angeordnet sind, die sich über den Elektrodenanschlußstücken (2a) befinden oder das Bereiche (55) der isolierenden Schicht (5) zwischen der Elektrodenanschlußstücken (2a) angeordnet sind – daß quer zu den ersten Elektrodenstreifen (1) eine zweite, streifenförmig strukturierte Elektrode (2) über der ersten isolierenden Schicht (5) aufgebracht ist, die in den Fenstern (10) die jeweilige funktionelle Schicht und die Elektrodenanschlußstücke (2a) kontaktiert, wobei die Höhe der funktionellen Schicht (5) und der zweiten streifenförmigen Elektrode (2) in den Fenstern (10) kleiner ist, als die Höhe der ersten isolierenden Schicht (10), – daß eine Verkapselung (30) vorgesehen ist, die die erste isolierende Schicht und die zweite Elektrode (2) bedeckt, wobei jeweils ein Ende jedes Elektrodenanschlußstückes (2a) frei gelassen wird.
2. Display nach Anspruch 1 mit den Merkmalen, – daß übereinander eine zweite (15) und dritte (20) isolierende Schicht auf der isolierenden Schicht (5) angeordnet und zu streifenförmigen Stegen quer zu den Elektrodenstreifen (1) zwischen den Fenstern (10) geformt ist, – daß eine zweite Elektrode (2) zwischen den Stegen angeordnet ist und durch diese streifenförmig strukturiert wird.
3. Display nach Anspruch 2, – bei dem die erste (5) und dritte (20) isolierende Schicht aus dem gleichen Material bestehen.
4. Display nach Anspruch 3 mit dem Merkmal, – daß die erste (5) und dritte (20) isolierende Schicht aus einem Photolack bestehen.
5. Display nach dem vorhergehenden Anspruch, – bei dem die zweite (15) isolierende Schicht aus Polyimid besteht.
6. Display nach einem der vorherigen Ansprüche, – bei dem die Elektrodenanschlußstücke (2a) für die zweite Elektrode (2) aus Indium-Zinn-Oxid bestehen.
7. Display nach einem der vorhergehenden Ansprüche, – bei dem die zweite Elektrode (2) aus Aluminium oder Silber besteht.
8. Verfahren zur Herstellung von organischen, elektrolumineszierenden Displays, – bei dem erste Elektrodenstreifen (1) und quer dazu Elektrodenanschlußstücke (2a) durch Strukturierung auf einem Substrat (3) erzeugt werden, – bei dem darüber eine erste isolierende Schicht (5) aufgebracht wird, in der Fenster (10) über den Elektrodenstreifen (1) erzeugt werden und bei dem über den Elektrodenanschlußstücken (2a) weitere Fenster (40) geformt werden, – bei dem funktionelle Polymere als funktionelle Schicht in die Fenster der ersten isolierenden Schicht über den Elektrodenstreifen (1) mittels eines naßchemischen Prozesses aufgebracht werden, – bei den eine zweite Elektrode (2) erzeugt wird, die die funktionellen Schichten in den Fenstern der ersten isolierenden Schicht (5) und die Elekrodenanschlußstücke (2a) kontaktiert, – bei dem über der ersten isolierenden Schicht eine Verkapselung (30) angebracht wird, die die zweite Elektrode (2) und die erste isolierende Schicht bedeckt, wobei jeweils ein Ende jedes Elektrodenanschlußstückes (2a) freigelassen wird.
9. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, – bei dem übereinander eine zweite (15) und dritte (20) isolierende Schicht auf der ersten isolierenden Schicht (5) aufgebracht werden, wobei zuerst die dritte Schicht und dann die zweite Schicht jeweils quer zu den ersten Elektrodenstreifen (1) zu einem streifenförmigen Steg strukturiert werden, der zwischen den Fenstern (10) der ersten isolierenden Schicht (5) verläuft, – bei dem eine zweite Elektrode (2), die die funktionellen Polymere in den Fenstern (10) kontaktiert, so aufgetragen wird, daß sie durch die Stege streifenförmig strukturiert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, – bei dem als Material für die die erste (5) und dritte (20) isolierende Schicht jeweils der gleiche Photolack verwendet wird, – bei dem die erste (5) und dritte (20) isolierende Schicht durch Belichtung durch eine Maske und anschließendes Entwickeln strukturiert werden.
11. Verfahren nach den Ansprüchen 9 bis 10, – bei dem als Material für die zweite isolierende Schicht (15) Polyimid verwendet wird, – bei dem die zweite isolierende Schicht (15) durch ein selektiv auf das Material dieser Schicht einwirkendes Lösungsmittel strukturiert wird, wobei die bereits strukturierte dritte Schicht (20) als Maske für die Strukturierung der zweiten Schicht dient.
12. Verfahren nach Anspruch 9, – bei dem die zweite Elektrode (2) durch eine Maske aufgedampft wird, die diese Elektrode strukturiert.
13. Verfahren nach den Ansprüchen 8 bis 12, – bei dem die funktionellen Polymere mittels eines Tropfenprozesses oder eines kontinuierlichen Dispenserprozesses in die Fenster der ersten Schicht aufgetragen werden.