DE102011106390A1

DE102011106390A1 - Organische Leuchtdioden oder organische photovoltaische Elemente sowie ein Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE102011106390A1
Application number: DE102011106390A
Authority: DE
Inventors: Dr.rer.nat. Hild Olaf Rüdiger
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2011-07-01
Filing date: 2011-07-01
Publication date: 2013-01-03

Abstract

Die Erfindung betrifft organische Leuchtdioden (OLED's) oder organische photovoltaische Elemente (OSC's, OPV's) sowie ein Herstellungsverfahren dafür. Bei den organischen Leuchtdioden oder organischen photovoltaischen Elementen ist auf einem Substrat mindestens eine eine Elektrode bildende elektrisch leitende Schicht flächig ausgebildet. Auf der Schicht ist ein organischer Ein- oder Mehrschichtaufbau und auf dem Ein- oder Mehrschichtaufbau ist mindestens eine weitere elektrisch leitende Schicht zur Ausbildung mehrerer weiterer Elektroden ausgebildet. Die Elektroden sind durch jeweils mindestens ein elektrisch isolierendes Element voneinander getrennt und das/die elektrisch isolierende(n) Element(e) sind auf der Oberfläche der Elektrode und/oder der Oberfläche des Substrats so aufgebracht ist, dass es eine Höhe und Breite aufweist, die über die weitere elektrisch leitende, die weiteren Elektroden bildende Schicht soweit übersteht, dass es beim Ausbilden der weiteren elektrisch leitenden Schicht ohne Weiteres zu einem Abriss der weiteren elektrisch leitenden Schicht im oberen Kantenbereich kommt und dadurch die weitere Schicht in die einzelnen Elektroden segmentiert ist.

Description

Die Erfindung betrifft organische Leuchtdioden (OLED's) oder organische photovoltaische Elemente (OSC's, OPV's) sowie ein Herstellungsverfahren dafür. Dabei kann ein Verfahren zur in Situ-Strukturierung von dünnen Schichten, vorzugsweise Metallschichten, genutzt werden.
Bei zahlreichen Anwendungen, bei denen eine flächige Elektrodenstruktur benötigt wird, ist deren Strukturierung/Unterbrechung eine Herausforderung, wenn die darunterliegenden Schichten/Materialien nicht beschädigt werden dürfen und eine Strukturierung durch Schattenmasken den Anforderungen nicht genügt. Wichtige Anwendungsgebiete für die Lösung dieses Problems sind OLEDs und organische Solarzellen/Solarmodule.
Eine auf Lithografieprozessen basierende Lösung sind sogenannte Kathodenseparatoren, die bei der Herstellung von Passiv Matrix (PM) OLED-Displays zur Zeilenstrukturierung Verwendung finden.
Die Verwendung von Elektrodenseparatoren kann in zahlreichen Variationen mit unterschiedlichen Zielen sinnvoll sein.
So ist aus DE 10 2010 013 755 A1 ein Verfahren bekannt, bei dem die Herstellung solcher Separatoren mittels Fotolithographie auf einer speziellen, i. a. ganzflächig auf das Substrat aufgebrachten Lackschicht, die auch als Fotoresist bezeichnet wird, erfolgt. Im Stand der Technik wird zur Strukturierung häufig eine Schutzmaske auf ein angreifbares Material aufgebracht, um das Lösen des angreifbaren Materials mit einem Lösungsmittel zu unterbinden. Dies ist jedoch sehr aufwändig und erfordert ein Lithografieverfahren mit vielen einzelnen durchzuführenden Verfahrensschritten.
Bei der aus DE 10 2010 013 755 A1 bekannten technischen Lösung wird das Verfahren vereinfacht, indem zwei Polymere/Resiste strukturiert aufgebracht werden und das zuerst aufgebrachte Material durch einen Ätzschritt angreifbarer für ein Ätzmittel ist, als das darüber liegende. Zurück bleibt eine im Querschnitt „Pilzartige”-Struktur, an deren Flanke die Elektrode abreißt. Als Herstellungsverfahren werden z. B. Ink- Jet-, Flexo-, Sieb- oder Gravurdruck vorgeschlagen. Dabei gibt es aber einige wesentliche Nachteile.
Entweder sind aufwändige Litografieprozesse erforderlich, oder bei den herkömmlichen Druckverfahren ist deren Auflösungsvermögen und Zuverlässigkeit begrenzt. Im letztgenannten Fall wird ein angreifbares Material auf das Substrat strukturiert aufgebracht und dessen Oberflächenbereich wird durch gerichtete Bestrahlung mit Ausnahme der seitlichen Kanten für einen späteren Ätzschritt unangreifbar gemacht. Nach dem Ätzschritt bleibt unter dem „unangreifbaren” Oberflächenbereich ein schmalerer Steg des angreifbaren Materials übrig.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung die Herstellung organischer Leuchtdioden oder organischer photovoltaischer Elemente mit mehreren einzeln anschließ- oder kontaktierbaren Elektroden zu vereinfachen und Herstellungsfehler zu vermeiden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelost. Das Herstellungsverfahren ist mit dem Anspruch 8 bestimmt. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisiert werden.
Bei den erfindungsgemäßen organischen Leuchtdioden oder organischen photovoltaischen Elementen ist auf einem Substrat mindestens eine eine Elektrode bildende elektrisch leitende Schicht flächig ausgebildet. Auf dieser elektrisch leitenden Schicht ist ein organischer Ein- oder Mehrschichtaufbau, mit dem die Funktionalität bestimmt wird, und auf dem Ein- oder Mehrschichtaufbau ist eine weitere elektrisch leitende Schicht zur Ausbildung mehrerer weiterer Elektroden ausgebildet.
Die Elektroden, die mit der weiteren elektrisch leitenden Schicht ausgebildet werden, sind durch jeweils mindestens ein elektrisch isolierendes Element voneinander getrennt. Dabei kann/können das/die elektrisch isolierenden) Element(e) direkt auf der Oberfläche der Elektrode und/oder der Oberfläche des Substrats aufgebracht sein. Im Fall dass ein elektrisch isolierendes Element auf der Oberfläche des Substrats ausgebildet ist und die elektrisch leitende Schicht nach dem Ausbilden elektrisch isolierender Elemente aufgebracht wird, kann auch eine Trennung in mehrere Elektroden, die auf der Substratoberfläche ausgebildet sind, erreicht werden. Das eine oder mehrere elektrisch isolierende Element(e) weisen eine Höhe und Breite auf, die über die weitere elektrisch leitende, die weiteren Elektroden bildende Schicht soweit übersteht, dass es beim Ausbilden der weiteren elektrisch leitenden Schicht ohne Weiteres zu einem Abriss der weiteren elektrisch leitenden Schicht im oberen Kantenbereich kommt und dadurch die weitere Schicht in die einzelnen Elektroden segmentiert ist.
Dabei ist es vorteilhaft, dass es zu einem vollständigen Abriss der weiteren elektrisch leitenden Schicht über die Gesamtlänge der elektrisch isolierenden Elemente kommt, um auf einen weiteren Werkstoffabtrag des Schichtmaterials der weiteren elektrisch leitenden Schicht verzichten zu können. Kleine Mengen dieses Schichtmaterials können falls erforderlich aber noch nachträglich abgetragen werden, worauf nachfolgend noch eingegangen wird.
Das eine oder auch mehrere elektrisch isolierende(n) Element(e) sollten) mit mindestens der zweifachen Höhe, des mit dem organischen Ein- oder Mehrschichtaufbau und der weiteren elektrisch leitenden Schicht gebildeten Schichtstapels, über die Oberfläche der weiteren metallischen Schicht, mit der die weiteren Elektroden gebildet sind, überstehen, um einen Abriss der weiteren elektrisch leitenden Schicht am vertikal oberen Stirnkantenbereich der elektrisch isolierenden Elemente sicher erreichen zu können.
Bevorzugt sollten sie eine größere Höhe als Breite aufweisen, so dass die nutzbare aktive Fläche maximiert werden kann.
Bei der Herstellung soll so vorgegangen werden, dass auf die Oberfläche eines Substrats eine elektrisch leitende Schicht zur Ausbildung mindestens einer Elektrode abgeschieden wird. Davor oder im Anschluss daran soll mindestens ein elektrisch isolierendes Element aus einem dielektrischen Stoff durch Aerosol-Jet-Drucken stegförmig unmittelbar auf der Oberfläche des Substrats oder der Oberfläche der elektrisch leitenden Schicht, mit der die Elektrode auf der Substratoberfläche gebildet wird, aufgetragen und ggf. durch einen Energieeintrag fixiert werden. Im Anschluss daran werden eine oder mehrere organische Schichten, die einen organischen Ein- oder Mehrschichtaufbau bilden und auf der organischen Schicht oder auf dem Mehrschichtaufbau wird dann eine weitere elektrisch leitende Schicht mit einem Beschichtungsverfahren bevorzugt einem Vakuumbeschichtungsverfahren vollflächig aufgebracht. Dabei kommt es in Folge der Dimensionierung und geometrischen Gestalt des/der elektrisch isolierenden Elemente(s) zu einem Abriss der weiteren elektrisch leitenden Schicht, mit der die weiteren Elektroden ausgebildet werden, im oberen Kantenbereich des/der elektrisch isolierenden Elemente(s). Die neben einem elektrisch isolierenden Element angeordneten Bereiche der weiteren elektrisch leitenden Schicht bilden dadurch die elektrisch voneinander getrennten Elektroden.
Gegenüber dem Stand der Technik soll das Aerosol-Jet-Drucken von elektrisch isolierenden Druckpasten, vorzugsweise auf Glas oder Polymer basierende Pasten, Verwendung finden, die sich sehr fein strukturiert (Linienbreite < 20 μm) und gleichzeitig sehr hoch (> 20 μm) mit sehr steilen Kanten abscheiden lassen. Wodurch eine deutlich feinere Strukturierung als beim Stand der Technik ermöglicht wird. Es sind auch die Fertigungskosten deutlich geringer, als bei den Lithographie-Varianten. Neben Gläsern können unterschiedliche Polymere, wie Polyurethane, Epoxyde, PMMA, Polyamid, Polysryrol, Polycarbonat, Polyvenyle, Polyene, Polyamid oder Poly-Tetra-Fluorid-Ethylen (PTFE), aber auch Keramiken bzw. Metalloxide eingesetzt werden. Insbesondere Letztgenannte können als Suspension mit geeigneter Viskosität und geeigneter Partikelgröße aufgetragen werden.
Außerdem können Nanopartikel einer dielektrischen Verbindung, wie z. B. TiO₂ oder SiO₂ zugegeben werden, um eine Anpassung der optischen Brechzahl an andere Komponenten vornehmen zu können oder Streueffekte zu bewirken.
Beim Aerosol-Jet-Drucken werden sehr kleine Tröpfchen im Bereich 1 μm bis 5 μm gebildet und größere Tröpfchen durch Nutzung deren höherer Eigenmasse in einem Separator abgetrennt. Die kleinen Tröpfchen werden mit einer doppelten Düse aufgedruckt. Dabei werden die kleinen Tröpfchen durch eine zentral angeordnete Düse in Richtung auf die zu beschichtende Oberfläche beschleunigt. Um diese zentrale Düse ist ein Ringdüse ausgebildet durch die ein abschirmender Gasstrom geführt wird, der den Tröpfchenstrahl einschließt und seine Ausbreitung begrenzt oder verhindert.
Auf aufwändige Verfahrensschritte zur Entfernung von Material, wie beispielsweise Ätzprozesse kann verzichtet werden.
Durch die Höhe der erzeugten Stufe kommt es zum Abreißen der Top-Elektrode bei einem typischen OLED- oder OPV-Mehrschichtaufbau (Stack). Die Gesamtdicke der organischen Schichten des Ein- oder Mehrschichtaufbaus liegt üblicherweise zwischen 50 nm und 1000 nm. Die Topelektrode (Elektrode 2) weist typisch eine Dicke zwischen 10 nm und 500 nm auf.
Die Herstellung von OLEDs/OSC erfolgt üblicherweise entweder in kontinuierlichen Verfahren, wie z. B. von Rolle zu Rolle oder mit Inline-Maschinen oder in sogenannten Clusteranlagen, bei denen das Substrat bei der Abscheidung der Materialien rotiert, um möglichst eine gute Homogenität der einzelnen Schichten zu erreichen. In beiden Herstellungsvarianten kann die Separation noch verbessert werden, in dem der Schattenwurf des Separators in der Dampfkeule genutzt wird. Bei Inline-Anlagen kann durch geeignete Wahl der Winkel zwischen Verdampferquelle zum Separator und bei Cluster Anlagen kann durch einen Verzicht auf die Substratrotation. Dadurch kann die Schichtdicke im Bereich von seitlichen Flanken reduziert und das Abreissen erleichtert werden.
Auf ein leitfähig beschichtetes Substrat kann mittels Aerosol-Jet-Druck ein elektrisch isolierendes Material oder ein solcher Stoff vorzugsweise linienförmig und stegförmig aufgetragen werden. Anschließend kann beispielsweise ein Tempern zur Fixierung der Geometrie durchgeführt werden.
Es besteht auch die Möglichkeit auf der Oberfläche eines Substrats oder einer darauf ausgebildeten elektrisch leitenden Schicht eine die Haftung verbessernde Schicht vor der Ausbildung weiterer Schichten auszubilden. Eine die Haftung verbessernde Schicht kann dabei vollflächig oder lediglich in Bereichen, auf denen elektrisch isolierende Elemente ausgebildet werden sollen, ausgebildet sein.
Bei den elektrisch isolierenden Elementen kann eine Form als eine schmale aber hohe Linie aus dem elektrisch isolierenden Material/Stoff gebildet werden. Auf dieses so vorbereitete Substrat wird nun eine oder es werden mehrere funktionale organische Schichten, z. B. ein OLED-Schichtstapel, ggf. durch Schattenmasken strukturiert, als Ein- oder Mehrschichtaufbau abgeschieden. Anschließend wird mindestens ein elektrisch leitfähiges Material, vorzugsweise Metalle wie Al, Ag, Ca, Mg, Ba, Li, Au, Cu, Yb, Na, Cs, Rb, K, Pt, Pd aber auch TCO's – optisch transparente elektrisch leitende Oxide (wie ITO, AZO, FTO, GZO, ATO ggf. ebenfalls durch eine Schattenmaske, für die Ausbildung von Topelektroden abgeschieden.
Typische Schichtdicken der leitfähigen Schicht liegen Bereich 10 nm bis 200 nm. An den vertikalen oberen Kanten von elektrisch isolierenden Elementen kommt es nicht oder nur in geringem Maße zu einer Bedeckung, so dass hier der Schichtverbund, insbesondere der mindestens einen weiteren elektrisch leitenden Schicht, keine vollständige Bedeckung ermöglicht und somit eine elektrische Trennung von Bereichen der weiteren elektrisch leitenden Schicht auftritt und die neben einem elektrisch isolierenden Element angeordneten Bereiche der weiteren elektrisch leitenden Schicht elektrisch voneinander getrennte Elektroden bilden.
Sollte das Abreißen nicht vollständig erfolgen, z. B. aufgrund der erforderlichen Schichtdicken der Elektroden, kann ein Werkstoffabtrag, bevorzugt mittels Einsatz eines Lasers erfolgen. Der Werkstoffabtrag kann dabei bevorzugt durch Laserablation erreicht werden.
Da nur eine sehr kleine Menge an elektrisch leitendem Werkstoff abgetragen werden muss, um die elektrische Trennung sicher zu erreichen, ist nur ein kleiner Energieeintrag erforderlich und es kommt nur zu einer geringfügigen Erwärmung, die insbesondere die empfindlichen organischen Komponenten des Ein- oder Mehrschichtaufbaus nicht negativ beeinträchtigen, was aber bei einer vollständigen Entfernung zumindest des elektrisch leitenden Werkstoffs für eine elektrische Trennung von Elektroden, wie es aus dem Stand der Technik bekannt, der Fall wäre.
Mit dem erfindungsgemäßen Vorgehen kann vermieden werden, dass die unmittelbar auf dem Substrat ausgebildete(n) Elektrode(n) geschädigt werden, die organischen Komponenten verdampfen können oder der Wärmeeintrag in Nachbargebiete zu großflächiger Degradation führen kann. Außerdem können Kurzschlüsse zwischen Elektroden vermieden werden. Bei alleinigem Laserabtrag für eine elektrische Trennung von Elektroden tritt eine große Anzahl an Partikeln auf, die zu Kontaminationen führen können, was bei der Erfindung zumindest erheblich reduziert oder gar vollständig vermieden werden kann.
Durch den möglichen Einsatz unterschiedlicher isolierender Materialien/Stoffe, können Kombinationen gewählt werden, mit denen ein pilzförmiger Linienquerschnitt bei elektrisch isolierenden Elementen ausgebildet werden kann. Dies kann z. B. durch unterschiedliches Temperverhalten der eingesetzten Materialien/Stoffe erreicht werden. So kann oben angeordnetes Material oder ein Stoff z. B. sein Volumen vergrößern. Wohingegen unten angeordnetes Material oder ein Stoff an Volumen abnehmen kann, was z. B. durch Ausgasen oder Abgabe von Lösungsmittel erreicht werden kann.
Es können auch Materialien/Stoffe gewählt werden, deren Volumenänderung auf chemische Reaktionen, z. B. Schäumen, beruht oder dies durch strukturelle Veränderungen, wie Umkristallisation/Morphologieänderung erreichbar ist. Auch thermisch aktivierte Reaktionen, zum Beispiel Polymerisationen sind möglich. Ebenfalls kann durch den Einsatz von strahlungsveränderbaren Materialien/Stoffen, wie die lichtinduzierte Polymerisation, eine pilzförmige Struktur für elektrisch isolierende Elemente ausgebildet werden.
Weitere Möglichkeiten zur Ausbildung einer solchen Gestalt von elektrisch isolierenden Elementen sind die Laserablation am „Pilzfuß”, das selektive Ätzen, z. B. durch den Einsatz von Ätzlösungen, Plasma etc.
Zusätzlich kann die Separation der Schichten durch die Einstellung von bestimmten Eigenschaften verbessert oder erst ermöglicht werden. Hier können die Kontrolle der Oberflächenrauheit und Oberflächenenergie eine wichtige Rolle spielen. Eine Funktionalisierung der elektrisch isolierenden Elemente mit einer Antihaftschicht kann das Aufwachsen eines Metallfilms beim Beschichten unterdrücken oder behindern. Bei Einsatz von sauerstoffreichen oder oxidierend wirkenden Oberflächen kann es zu einer Oxidation eines für Elektroden eingesetzten Metalls kommen. Die Verwendung von elektrisch isolierenden Elementen mit hoher Rauheit und somit großer Oberfläche erschwert das Wachstum einer geschlossenen Metallschicht und somit das Entstehen einer funktionierenden Elektrode, wodurch die Funktion des elektrisch isolierenden Elements verbessert wird.
Für viele Anwendungen ist es wichtig, dass die elektrische Leitfähigkeit der auf dem Substrat ausgebildeten Elektrode erhalten bleibt. Damit scheiden viele Ätz- und Laserprozesse aus, auch das Tempern mit der dabei auftretenden Erwärmung ist nur in bestimmten Grenzen und Atmosphären möglich.
Für viele Anwendungen ist es notwendig, dass für eine gute Leitfähigkeit der Strukturen gesorgt ist. Die Elektrode(n), die auf dem Substrat ausgebildet ist/sind, wird/werden häufig aus einem leitfähigen TCO, z. B. ITO, hergestellt. Solche transparenten elektrisch leitenden Oxide weisen einen wesentlich höheren elektrischen Schichtwiderstand (~9 Ohm/sq) auf, als dies bei Metallen der Fall ist. Aus diesem Grund können an den linien- und stegförmigen Strukturen, die die elektrisch isolierenden Elemente zwischen zu trennenden Elektroden bilden, zunächst Metalle bzw. metallhaltige Pasten gedruckt werden, die das TCO als auf dem Substrat ausgebildete Elektrode(n) schützen und die elektrische Leitfähigkeit verbessern (sie wirken als Busbar – Hilfselektrode, bzw. als eindimensionales Gitter). Eine zusätzliche Funktion kann eine Haftvermittlungsfunktion für die elektrisch isolierenden Materialien/Stoffe sein. Die Metallisierungsschicht kann breiter, schmaler oder auch mit gleicher Breite ausgebildet sein, wie die elektrisch isolierenden Elemente/Separatoren.
Für die Ausbildung elektrisch isolierender Elemente zwischen Elektroden können im Prinzip auch Metalle, wie z. B. Al verwendet werden, die z. B. durch eine Sauerstoffbehandlung oxidiert und elektrisch isolierend gemacht werden können. Auch die elektrochemische Isolation von metallischen elektrisch isolierenden Elementen ist möglich. Für die Ausbildung elektrisch isolierender Elemente bzw. die Erreichung der dielektrischen Wirkung kann auch ein Einsatz von ALD (atomic layer deposition) und SAMs (self essembeled mono layers), in Folge elektrischer Passivierung von Metallen, erfolgen.
Der Einsatz eines Materials/Werkstoffs, das/der von einem alkalischen Medium angegriffen werden kann, wie dies beispielsweise Aluminium ist, kann ebenfalls für die Ausbildung der elektrisch isolierenden Elemente genutzt werden. Ein solches Material oder ein solcher Werkstoff kann mit einem alkalischen Medium, z. B. Mit Natronlauge oder Kalilauge, angeätzt werden und es dadurch zu einer Oxidbildung an der Oberfläche kommen, die elektrisch nicht oder nur sehr schlecht leitend ist. Dies kann beim Trocknen oder einer Wärmebehandlung erreicht werden.
Es ist aber auch eine Beschichtung an der Oberfläche mit einem gegenüber einem alkalischen Medium (z. B. einer Lauge) resisten Material/Werkstoff möglich.
Bei Einsatz eines alkalischen Mediums kann Aluminium teilweise gelöst werden, wodurch die Breite eines elektrisch isolierenden Elements reduziert werden kann und dabei aber das Material bzw. der Werkstoff an der Aluminiumoberfläche unverändert bleibt. So kann eine Struktur mit Überhängen, die bei der nachfolgenden Ausbildung weiterer Schichten darunter nicht mit beschichtet werden. Der Einsatz von alkalischen Medien hat den Vorteil, dass die. auf dem Substrat ausgebildete Elektrode, z. B. aus Indium-Zinn-Oxid, nicht angegriffen wird.
Es können bei der Erfindung auch elektrisch isolierende Elemente eingesetzt werden, die im Inneren einen elektrisch leitenden Kern aufweisen, der elektrisch leitend mit einer auf der Oberfläche des Substrats ausgebildeten Elektrode verbunden sein kann. An der Oberfläche sind sie dann elektrisch nicht leitend. Solche elektrisch isolierenden Elemente können dann Hilfselektroden bilden. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die Elektroden aus einem elektrisch leitenden Oxid gebildet sind, das einen gegenüber Metallschichten erhöhten spezifischen elektrischen Widerstand aufweist.
Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden.
Dabei zeigen:
1 in schematischer Form ein Beispiel für organische Leuchtdioden und
2 in schematischer Form ein weiteres Beispiel für organische Leuchtdioden.
Bei dem in 1 gezeigten Beispiel ist auf einem Substrat 6 aus Glas eine elektrisch leitende Schicht aus Indium-Zinn-Oxid (ITO), mit einer Dicke von 150 nm ausgebildet worden, die die Elektrode 1 bildet.
Auf dieser Elektrode 1 wurde eine linienförmige Struktur durch Aerosol-Jet-Druck aufgetragen. Es wurde dafür eine SiO₂ enthaltende Paste eingesetzt. Nach einer kurzen Wärmebehandlung durch Bestrahlung wurde die Struktur fixiert und es bildete sich das elektrisch isolierende Element 5 mit einer Breite von 20 μm und einer Höhe von 40 μm. Die Länge kann entsprechend der gewünschten Größe von Elektroden 2 und 3 beim Drucken gewählt werden.
Anschließend wurde in bekannter Weise ein organischer Mehrschichtaufbau 4 durch mehrfache Vakuumbeschichtung ausgebildet. Die Gesamtschichtdicke des organischen Mehrschichtaufbaus erreichte 500 nm.
Auf diesen Mehrschichtaufbau 4 wurde die weitere elektrisch leitende Schicht aus Al mit einer Schichtdicke von 200 nm durch ein PVD-Verfahren ausgebildet. Aus der 1 wird erkennbar, dass auch der vertikal obere Stirnseitenbereich des elektrisch isolierenden Elements 5 mit beschichtet worden ist.
Durch die geometrische Gestalt und die Dimensionierung des elektrisch isolierenden Elements 5 kommt es aber zumindest für die weitere elektrisch leitende Schicht, die hier aus Al besteht, dazu dass die Schicht im Kantenbereich des elektrisch isolierenden Elements 5 abreißt und die weitere elektrisch leitende Schicht dort durchtrennt ist. Dem zu Folge wird die weitere elektrisch leitende Schicht in bei diesem Beispiel die beiden Elektroden 2 und 3 unterteilt, die dann elektrisch gesondert und für eine gewünschte Applikation angepasst verschaltet werden können.
In nicht dargestellter Form besteht die Möglichkeit einen zusätzlichen Abtrag von Werkstoff im seitlichen Kantenbereich des elektrisch isolierenden Elements 5 möglichst oberhalb des organischen Mehrschichtaufbaus 4 vorzunehmen. Dies kann durch seitlich bevorzugt schräge Bestrahlung mit einem Laserstrahl aber auch durch Unterätzung erreicht werden.
Dadurch kann ein pilzförmiger Querschnitt mit einer oberen stirnseitigen Verbreiterung oberhalb des organischen Mehrschichtaufbaus 4 am elektrisch isolierenden Element 5 ausgebildet werden.
Die Herstellung eines Beispiels, wie es in 2 gezeigt ist, kann prinzipiell wie bei dem Beispiel nach 1 erfolgen. Als wesentlicher Unterschied ist lediglich die Ausbildung elektrisch isolierender Elemente 5 unmittelbar auf der Oberfläche des Substrats 6, wodurch die elektrisch leitende Verbindung der auf der Substratoberfläche ausgebildeten elektrisch leitenden Schicht unterbrochen und diese Schicht in mehrere Elektroden 1 und 1' unterteilt werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010013755 A1 [0005, 0006]

Claims

Organische Leuchtdioden oder organische photovoltaische Elemente, bei denen auf einem Substrat (6) mindestens eine eine Elektrode (1, 1') bildende elektrisch leitende Schicht flächig ausgebildet ist, auf der ein organischer Ein- oder Mehrschichtaufbau (4) und auf dem Ein- oder Mehrschichtaufbau (4) mindestens eine weitere elektrisch leitende Schicht zur Ausbildung mehrerer weiterer Elektroden ((2, 3) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (2, 3) durch jeweils mindestens ein elektrisch isolierendes Element (5) voneinander getrennt sind und das/die elektrisch isolierende(n) Element(e) (5) auf der Oberfläche der Elektrode (1) und/oder der Oberfläche des Substrats (6) so aufgebracht ist, dass es eine Höhe und Breite aufweist, die über die weitere elektrisch leitende, die weiteren Elektroden (2, 3) bildende Schicht soweit übersteht, dass es beim Ausbilden der weiteren elektrisch leitenden Schicht ohne Weiteres zu einem Abriss der weiteren elektrisch leitenden Schicht im oberen Kantenbereich kommt und dadurch die weitere Schicht in die einzelnen Elektroden (2, 3) segmentiert ist.
Leuchtdioden oder photovoltaische Elemente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das/die elektrisch isolierende(n) Element(e) (5) mit mindestens der zweifachen Höhe, des mit dem organischen Ein- oder Mehrschichtaufbau (4) und der weiteren elektrisch leitenden Schicht gebildeten Schichtstapels, über die Oberfläche der weiteren metallischen Schicht, mit der die weiteren Elektroden (2, 3) gebildet sind, übersteht.
Leuchtdioden oder photovoltaische Elemente nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das/die elektrisch isolierende(n) Element(e) (5) eine größere Höhe als Breite aufweisen.
Leuchtdioden oder photovoltaische Elemente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das/die elektrisch isolierende Element(e) (5) aus oder mit einem Polymer oder aus oder mit einem Glas, Keramik oder Metalloxid gebildet ist/sind.
Leuchtdioden oder photovoltaische Elemente nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass im Polymer oder Glas ein elektrisch isolierender Stoff in Partikelform enthalten ist.
Leuchtdioden oder photovoltaische Elemente nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das/die elektrisch isolierende(n) Element(e) (5) aus oder mit einem eine Volumenänderung vollziehenden Material/Stoff oder Gemisch davon gebildet ist/sind, wobei die Volumenänderung bevorzugt durch chemische Reaktionen, durch strukturelle Veränderungen, wie Umkristallisation/Morphologieänderung oder thermisch aktivierte Reaktionen, erreichbar ist.
Leuchtdioden oder photovoltaische Elemente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass elektrisch isolierende Elemente (5) einen pilzförmigen Querschnitt, mit einer Verbreiterung im Bereich, der der Substratoberfläche gegenüber liegt, aufweisen.
Leuchtdioden oder photovoltaische Elemente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass elektrisch isolierende Elemente (5) im Inneren einen elektrisch leitenden Kern aufweisen, der elektrisch leitend mit einer auf der Oberfläche des Substrats (6) ausgebildeten Elektrode (1, 1') verbunden ist und an der Oberfläche elektrisch nicht leitend sind.
Verfahren zur Herstellung organischer Leuchtdioden oder organischer photovoltaischer Elemente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Oberfläche eines Substrats (6) eine elektrisch leitende Schicht zur Ausbildung mindestens einer Elektrode (1, 1') abgeschieden wird, davor oder im Anschluss daran mindestens ein elektrisch isolierendes Element (5) aus einem dielektrischen Stoff durch Aerosol-Jet-Drucken stegförmig unmittelbar auf der Oberfläche des Substrats (6) oder der Oberfläche der elektrisch leitenden Schicht, mit der die Elektrode (1, 1') gebildet wird, aufgetragen und durch einen Energieeintrag fixiert wird, im Anschluss daran ein organischer Mehrschichtaufbau (4) und auf dem Mehrschichtaufbau (4) eine weitere elektrisch leitende Schicht mit einem Beschichtungsverfahren vollflächig aufgebracht werden und dabei in Folge der Dimensionierung und geometrischen Gestalt des/der elektrisch isolierenden Elemente(s) (5) es zu einem Abriss der weiteren elektrisch leitenden Schicht, mit der die weiteren Elektroden (2, 3) ausgebildet werden, im oberen Kantenbereich des/der elektrisch isolierenden Elemente(s) (5) kommt und die neben einem elektrisch isolierenden Element (5) angeordneten Bereiche der weiteren elektrisch leitenden Schicht die elektrisch voneinander getrennten Elektroden (2, 3) gebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Abrissbereich der weiteren elektrisch leitenden Schicht ein nachträglicher Werkstoffabtrag dieses Schichtwerkstoffs, bevorzugt durch Laserablation, durchgeführt wird.