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DE102013021223A1 - Herstellung flexibler organischer elektronischer Vorrichtungen - Google Patents

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DE102013021223A1
DE102013021223A1 DE102013021223.5A DE102013021223A DE102013021223A1 DE 102013021223 A1 DE102013021223 A1 DE 102013021223A1 DE 102013021223 A DE102013021223 A DE 102013021223A DE 102013021223 A1 DE102013021223 A1 DE 102013021223A1
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DE
Germany
Prior art keywords
thin film
depositing
roll
layer
electrode
Prior art date
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Ceased
Application number
DE102013021223.5A
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English (en)
Inventor
John Felts
Ruiqing Ma
Jeffrey Silvernail
Prashant Mandlik
Julia J. Brown
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Universal Display Corp
Original Assignee
Universal Display Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

Ein Verfahren zur Bildung von mikroelektronischen Systemen auf einem flexiblen Substrat umfasst das Abscheiden (typischerweise aufeinander folgend) von mindestens einer organischen Dünnfilmschicht, mindestens einer Elektrode und mindestens einer Dünnfilmeinkapselungsschicht auf der mindestens einen organischen Dünnfilmschicht und der mindestens einen Elektrode auf einer ersten Seite des flexiblen Substrats, wobei das Abscheiden der mindestens einen organischen Dünnfilmschicht, das Abscheiden der mindestens einen Elektrode und das Abscheiden der mindestens einen Dünnfilmeinkapselungsschicht jeweils unter Vakuum stattfinden und wobei kein physischer Kontakt der mindestens einen organischen Dünnfilmschicht oder der mindestens einen Elektrode mit einem anderen festen Material vor der Abscheidung der mindestens einen Dünnfilmeinkapselungsschicht stattfindet.

Description

  • Die beanspruchte Erfindung wurde gemacht durch, im Namen von und/oder in Verbindung mit eine(r) oder mehrere(n) der folgenden Parteien einer gemeinschaftlichen Forschungsvereinbarung von Universität und Unternehmen: dem Verwaltungsrat der Universität von Michigan, der Universität Princeton, der Universität von Südkalifornien und der Universal Display Corporation. Die Vereinbarung trat in Kraft an und vor dem Datum, an dem die beanspruchte Erfindung gemacht wurde, und die beanspruchte Erfindung wurde als Ergebnis der im Rahmen der Vereinbarung durchgeführten Aktivitäten gemacht.
  • In einer Anzahl von Ausführungsformen betreffen die hier angegebenen Vorrichtungen, Systeme und Verfahren organische elektronische Vorrichtungen, einschließlich z. B. organische Licht-emittierende Diodenvorrichtungen, und deren Herstellung.
  • Die folgenden Informationen sind angegeben, um den Leser dabei zu unterstützen, die nachstehend angegebenen Technologien und das Umfeld, in dem solche Technologien typischerweise verwendet werden können, zu verstehen. Die hier verwendeten Begriffe sollen nicht auf irgendeine spezielle enge Auslegung beschränkt sein, falls in diesem Dokument nicht klar etwas anderes angegeben ist. Bezugnahmen, die hier angegeben sind, können das Verständnis der Technologien oder deren Hintergrund erleichtern. Die Offenbarung aller hier zitierten Dokumente ist unter Bezugnahme einbezogen.
  • Optoelektronische Vorrichtungen, die organische Materialien nutzen, werden aus einer Reihe von Gründen zunehmend wünschenswert. Viele der Materialien, die verwendet werden, um solche Vorrichtungen herzustellen, sind relativ billig, so dass organische optoelektronische Vorrichtungen ein Potenzial für Kostenvorteile gegenüber anorganischen Vorrichtungen aufweisen. Darüber hinaus können die inhärenten Eigenschaften von organischen Materialien, wie z. B. ihre Flexibilität, sie für bestimmte Anwendungen, wie z. B. die Fertigung auf einem flexiblen Substrat, gut geeignet machen. Beispiele für organische optoelektronische Vorrichtungen umfassen organische Licht-emittierende Vorrichtungen (OLEDs), organische Phototransistoren, organische Solarzellen und organische Photodetektoren. Für OLEDs können die organischen Materialien Leistungsvorteile gegenüber herkömmlichen Materialien haben. Beispielsweise könnte die Wellenlänge, bei der eine organische emittierende Schicht Licht emittiert, im Allgemeinen mit geeigneten Dotiermitteln einfach eingestellt werden.
  • OLEDs nutzen dünne organische Filme, die Licht emittieren, wenn eine Spannung an die Vorrichtung angelegt wird. OLEDs werden zu einer zunehmend interessanten Technologie für den Einsatz in Anwendungen wie Flachbildschirmen, Beleuchtung und Hintergrundbeleuchtung. Einige OLED-Materialien und -Konfigurationen sind in den US-Patenten Nr. 5,844,363 , 6,303,238 und 5,707,745 beschrieben, welche hier unter Bezugnahme in ihrer Gesamtheit einbezogen sind.
  • Eine Anwendung für phosphoreszierende emittierende Moleküle ist ein Farbdisplay bzw. eine Farbanzeige. Industriestandards für eine derartige Anzeige fordern Pixel, die angepasst sind, um bestimmte Farben, die als „gesättigte” Farben bezeichnet werden, zu emittieren. Insbesondere fordern diese Standards gesättigte rote, grüne und blaue Pixel. Die Farbe kann unter Verwendung von Koordinaten der „International Commission an Illumination” (CIE), die in dem Fachgebiet gut bekannt sind, gemessen werden.
  • Ein Beispiel für ein grün emittierendes Molekül ist Tris(2-phenylpyridin)iridium, das als Ir(ppy)3 bezeichnet wird und die folgende Struktur aufweist:
    Figure DE102013021223A1_0002
  • In dieser Struktur ist die koordinative Bindung von Stickstoff an ein Metall (hier Ir) als eine Gerade gezeigt.
  • Wie hier verwendet, umfasst der Begriff „organisch” polymere Materialien sowie organische Materialien aus kleinen Molekülen, die verwendet werden können, um organische optoelektronische Vorrichtungen herzustellen. „Kleines Molekül” bezieht sich auf jedwedes organische Material, das kein Polymer ist und „kleine Moleküle” können tatsächlich ziemlich groß sein. Kleine Moleküle können in einigen Fällen Wiederholungseinheiten umfassen. Beispielsweise führt die Verwendung einer langkettigen Alkylgruppe als Substituent nicht dazu, dass ein Molekül nicht zu der Klasse eines „kleinen Moleküls” gehört. Kleine Moleküle können auch in Polymere einbezogen werden, beispielsweise als Seitengruppe an einem Polymergrundgerüst oder als Teil des Grundgerüsts. Kleine Moleküle können auch als die Kerneinheit eines Dendrimers dienen, das aus einer Reihe von chemischen Hüllen besteht, welche um die Kerneinheit angeordnet sind. Die Kerneinheit eines Dendrimers kann eine kleine fluoreszierende oder phosphoreszierende Molekülemissionsquelle sein. Ein Dendrimer kann ein „kleines Molekül” sein und es wird angenommen, dass alle Dendrimere, die gegenwärtig auf dem Gebiet von OLEDs verwendet werden, kleine Moleküle sind.
  • Wie hier verwendet, bedeutet „oben” am weitesten von dem Substrat entfernt, während „unten” als dem Substrat am nächsten bedeutet. Wo eine erste Schicht als „angeordnet über” einer zweiten Schicht beschrieben ist, ist die erste Schicht weiter von dem Substrat entfernt angeordnet. Es können weitere Schichten zwischen der ersten und der zweiten Schicht vorliegen, es sei denn, dass die erste Schicht als „in Kontakt mit” der zweiten Schicht angegeben ist. Beispielsweise kann eine Kathode als „angeordnet über” einer Anode beschrieben sein, auch wenn verschiedene organische Schichten dazwischen vorliegen.
  • Wie hier verwendet, bedeutet „lösungsverarbeitbar” in einem flüssigen Medium löslich, dispergierbar oder transportierbar in und/oder abscheidbar aus einem flüssigen Medium zu sein, und zwar entweder in Lösungs- oder Suspensionsform.
  • Mehr Details bezüglich OLEDs und der vorstehend angegebenen Definitionen finden sich in dem US-Patent Nr. 7,279,704 , das in seiner Gesamtheit hier einbezogen ist.
  • Die meisten starren OLEDs werden auf einem Glassubstrat ausgebildet und mit einer Glas- oder Metallplatte eingekapselt, die um die Kante herum mit einer Menge eines Haftmittels, wie z. B. eines UV-härtbaren Epoxyharzes, versiegelt wird. Es wurden einige Arbeiten in Bezug auf flexible Displays bzw. Anzeigen veröffentlicht, die mit einem dünnen Feuchtigkeitsbarriere- bzw. -sperrfilm eingekapselt sind, der direkt auf der OLED abgeschieden ist. In solchen Fällen ist die Barriere entweder ein dünner anorganischer Film oder ein mehrschichtiger Stapel aus einem organisch-anorganischen Verbund. Organisch-anorganische Stapel sind besonders gut zum Abdecken von Teilchendefekten auf der OLED-Oberfläche geeignet (jedoch auf Kosten einer längeren TAC-Zeit und einer komplexeren Materialstruktur).
  • OLEDs werden in einem Bereich von Anwendungen eingesetzt, wie z. B. Anzeigen bzw. Displays, Beschilderungsbeleuchtung und Dekorbeleuchtung, großflächige flexible Beleuchtung, Kraftfahrzeuganwendungen und allgemeine Beleuchtung. Im Allgemeinen wird davon ausgegangen, dass signifikante Kosteneinsparungen bei der Herstellung von OLEDs erreicht werden können, wenn eine Rolle-zu-Rolle-Verarbeitung eingesetzt wird. Bei solchen Verfahren ist der Durchsatz relativ hoch. Darüber hinaus können als Substrate relativ billige Metallfolien und Kunststoffbahnen bzw. -folien verwendet werden.
  • Ein Rolle-zu-Rolle-Herstellungsverfahren und -system 10 ist in der 1 gezeigt. Gemäß der 1 wird ein Substrat 20 von einer Substratzuführungsrolle 22 abgewickelt, einer Walzenbeschichtungsrolle 24 zugeführt und einer Plasmavorbehandlung mit einer linearen Ionenquelle 14 unterzogen. Vierzehn organische Vakuumverdampfungsstationen 40a bis 40n sind um die Walzenbeschichtungsrolle 24 herum angeordnet, wie es in der 1 gezeigt ist. Ein Gleichstrom-Magnetron 50 zum Sputtern und zwei Metallverdampfungseinrichtungen zum Abscheiden einer Kathode sind nach den organischen Vakuumverdampfungsstationen 40a bis 40n angeordnet, um OLEDs auf einer Vorrichtungsseite oder -oberfläche 30 des Substrats 20 zu bilden. Nach der OLED-Abscheidung auf dem Substrat 20, wie es vorstehend beschrieben worden ist, wird das Substrat 20 auf einer Aufnahmerolle 82 aufgewickelt. Während des Aufrollens oder Aufwickelns auf der Aufnahmerolle 82 wird die Substratoberfläche 30 in einem Versuch, eine Oberflächenschädigung der empfindlichen organischen Schichten zu vermindern, durch einen Schutzlagenfilm oder eine Zwischenlage 70, der bzw. die durch die Rolle 72 bereitgestellt wird, eingehüllt.
  • Ein mobiler Rollenüberführungskasten (nicht gezeigt) ermöglicht eine Rollenüberführung der Aufnahmerolle 82 zwischen dem System 10 und einer Laminiereinheit (nicht gezeigt) unter inerten Bedingungen in einem Versuch, ein Aussetzen gegenüber H2O und O2 während der Überführung zu begrenzen. Eine Rolle-zu-Rolle-Einkapselungseinheit wird unter einer inerten Atmosphäre betrieben und ein optisches Rolle-zu-Rolle-Untersuchungssystem dient zur Defektcharakterisierung.
  • In einem Aspekt umfasst ein Verfahren zur Bildung von mikroelektronischen Systemen auf einem flexiblen Substrat das Abscheiden (z. B. aufeinander folgend) von mindestens einer organischen Dünnfilmschicht, mindestens einer Elektrode und mindestens einer Dünnfilmeinkapselungsschicht auf der mindestens einen organischen Dünnfilmschicht und der mindestens einen Elektrode auf einer ersten Seite des flexiblen Substrats, wobei das Abscheiden der mindestens einen organischen Dünnfilmschicht, das Abscheiden der mindestens einen Elektrode und das Abscheiden der mindestens einen Dünnfilmeinkapselungsschicht jeweils unter Vakuum stattfinden und wobei kein physischer Kontakt der mindestens einen organischen Dünnfilmschicht oder der mindestens einen Elektrode mit einem anderen festen Material vor dem Abscheiden der mindestens einen Dünnfilmeinkapselungsschicht stattfindet. Beispielsweise findet in einer Anzahl von Ausführungsformen vor dem Abscheiden der mindestens einen Dünnfilmeinkapselungsschicht kein Aufwickeln um eine Rolle statt. Die mikroelektronischen Systeme können z. B. organische Licht-emittierende Diodensysteme sein.
  • Das Abscheiden der mindestens einen organischen Dünnfilmschicht, das Abscheiden der mindestens einen Elektrode und das Abscheiden der mindestens einen Dünnfilmeinkapselungsschicht können z. B. ohne Aufheben des Vakuums stattfinden. Das flexible Substrat kann z. B. während der Abscheidung konstant in Bewegung sein. Die mikroelektronischen Systeme können z. B. organische Licht-emittierende Diodensysteme sein.
  • In einer Anzahl von Ausführungsformen wird eine Mehrzahl von organischen Dünnfilmschichten abgeschieden. In Ausführungsformen, bei denen zwei Elektroden abgeschieden werden, wird die Mehrzahl von organischen Dünnfilmschichten zwischen den zwei Elektroden positioniert. In einer Anzahl von Ausführungsformen kann das flexible Substrat eine vorstrukturierte Elektrode umfassen.
  • Das Verfahren kann z. B. ferner das Anwenden einer Oberflächenbehandlung vordem Abscheiden der mindestens einen organischen Dünnfilmschicht umfassen. Das Anwenden der Oberflächenbehandlung kann z. B. ein Erwärmen oder ein Reinigen umfassen.
  • In einer Anzahl von Ausführungsformen wird die mindestens eine Elektrode vor der mindestens einen organischen Dünnfilmschicht abgeschieden. In einer Anzahl von Ausführungsformen kann mindestens eine Barriereschicht z. B. vor der mindestens einen organischen Dünnfilmschicht abgeschieden werden.
  • In einer Anzahl von Ausführungsformen werden die mikroelektronischen Systeme, die auf dem flexiblen Substrat ausgebildet sind, nach dem Abscheiden der mindestens einen Dünnfilmeinkapselungsschicht auf einer Aufnahmerolle aufgewickelt. Die Oberfläche der mikroelektronischen Systeme kann z. B. nach dem Abscheiden der mindestens einen Dünnfilmeinkapselungsschicht und vor dem Aufwickeln auf die Aufnahmerolle laminiert werden. Das flexible Substrat kann z. B. vor der ersten der Abscheidungen von einer Zuführungsrolle abgewickelt werden. In einer Anzahl von Ausführungsformen wird das flexible Substrat von der Zuführungsrolle abgewickelt und die auf dem Substrat ausgebildeten mikroelektronischen Systeme werden in einem einzigen Abwickel- und Aufwickelzyklus auf die Aufnahmerolle aufgewickelt.
  • Das Verfahren kann z. B. ferner die Untersuchung der auf dem flexiblen Substrat ausgebildeten mikroelektronischen Systeme umfassen (z. B. nach dem Abscheiden der mindestens einen Dünnfilmeinkapselungsschicht und vor dem Aufwickeln auf die Aufnahmerolle). Das Verfahren kann z. B. auch die Behandlung von mindestens einem Defekt umfassen (z. B. nach der Untersuchung und vor dem Aufwickeln auf die Aufnahmerolle).
  • In einer Anzahl von Ausführungsformen umfasst das Verfahren das Abwickeln des flexiblen Substrats von einer Zuführungsrolle und das Aufwickeln des flexiblen Substrats auf eine Aufnahmerolle nach dem Abscheiden der mindestens einen Dünnfilmeinkapselungsschicht. In einer Anzahl solcher Ausführungsformen wird eine Mehrzahl von organischen Dünnfilmschichten abgeschieden und das Abscheiden der Mehrzahl von organischen Dünnfilmschichten, das Abscheiden der mindestens einen Elektrode und das Abscheiden der mindestens einen Dünnfilmeinkapselungsschicht finden alle ohne Aufheben des Vakuums statt. In einer Anzahl von Ausführungsformen findet zwischen dem Abwickeln des flexiblen Substrats von der Zuführungsrolle und dem Aufwickeln auf der Aufnahmerolle kein Wickeln um eine Rolle statt. In einer Anzahl von Ausführungsformen kann sich das flexible Substrat nur in der Richtung von der Zuführungsrolle zu der Aufnahmerolle bewegen. In anderen Ausführungsformen kann sich das flexible Substrat in der Richtung von der Zuführungsrolle zu der Aufnahmerolle und in der Richtung von der Aufnahmerolle zu der Zuführungsrolle bewegen. Beispielsweise kann mindestens eine Barriereschicht vor der mindestens einen organischen Dünnfilmschicht abgeschieden werden.
  • Das Verfahren kann z. B. ferner das Stützen des flexiblen Substrats auf einem Träger, wenn das flexible Substrat durch mindestens eine von einer Mehrzahl von Zonen bewegt wird, wobei in dem flexiblen Substrat eine ausreichende Spannung aufrechterhalten wird, um einen direkten Kontakt zwischen dem flexiblen Substrat und dem Träger aufrechtzuerhalten, und das Kühlen des flexiblen Substrats mittels Wärmeleitung zwischen dem Träger und dem flexiblen Substrat in der mindestens einen von der Mehrzahl von Zonen umfassen.
  • In einem anderen Aspekt umfasst ein Herstellungssystem zur Bildung von mikroelektronischen Systemen auf einem flexiblen Substrat ein Rolle-zu-Rolle-Substratzuführungs- und -aufnahmesystem, mindestens ein System zum Abscheiden von mindestens einer organischen Dünnfilmschicht unter Vakuum, welches das Substrat durchläuft, während es sich auf dem Rolle-zu-Rolle-Substratzuführungs- und -aufnahmesystem befindet, mindestens ein System zum Abscheiden von mindestens einer Elektrode unter Vakuum, welches das Substrat durchläuft, während es sich auf dem Rolle-zu-Rolle-Substratzuführungs- und -aufnahmesystem befindet, und mindestens ein System zum Abscheiden von mindestens einer Dünnfilmeinkapselungsschicht auf der mindestens einen organischen Dünnfilmschicht und der mindestens einen Elektrode unter Vakuum. In einer Anzahl von Ausführungsformen wird das Vakuum nicht aufgehoben, wenn das Substrat durch das mindestens eine System zur Abscheidung von mindestens einer organischen Dünnfilmschicht läuft oder an diesem entlangläuft, durch das mindestens eine System zur Abscheidung von mindestens einer Elektrode läuft oder an diesem entlangläuft und durch das mindestens eine System zur Abscheidung von mindestens einer organischen Dünnfilmeinkapselungsschicht läuft oder an diesem entlangläuft. In einer Anzahl von Ausführungsformen sind die mikroelektronischen Systeme organische Licht-emittierende Dioden.
  • Das System kann z. B. ferner eine Zuführungsrolle umfassen, von der das flexible Substrat abgewickelt wird, und eine Aufnahmerolle, auf der das flexible Substrat nach dem Abscheiden der mindestens einen Dünnfilmeinkapselungsschicht aufgewickelt wird, wobei eine Mehrzahl von organischen Dünnfilmschichten abgeschieden wird, und wobei das Abscheiden der Mehrzahl von organischen Dünnfilmschichten, das Abscheiden der mindestens einen Elektrode und das Abscheiden der mindestens einen Dünnfilmeinkapselungsschicht alle ohne Aufheben des Vakuums stattfinden.
  • In einer Anzahl von Ausführungsformen findet vor dem Abscheiden der mindestens einen Dünnfilmeinkapselungsschicht kein physischer Kontakt der Mehrzahl von organischen Dünnfilmschichten oder der mindestens einen Elektrode mit einem anderen festen Material statt. Beispielsweise findet in einer Anzahl von Ausführungsformen zwischen dem Abwickeln des flexiblen Substrats von der Zuführungsrolle und dem Aufwickeln auf der Aufnahmerolle kein Wickeln um eine Rolle statt.
  • Das System kann z. B. ferner ein System zum Untersuchen der mikroelektronischen Systeme umfassen, die auf dem flexiblen Substrat ausgebildet sind (z. B. nach dem Abscheiden der mindestens einen Dünnfilmeinkapselungsschicht und vor dem Aufwickeln auf die Aufnahmerolle). Das System kann ferner ein System zum Behandeln eines Defekts umfassen (z. B. nach dem Untersuchen und vor dem Aufwickeln auf die Aufnahmerolle).
  • In einem weiteren Aspekt wird ein mikroelektronisches System durch Abscheiden mindestens einer organischen Dünnfilmschicht, mindestens einer Elektrode und mindestens einer Dünnfilmeinkapselungsschicht auf der mindestens einen organischen Dünnfilmschicht und der mindestens einen Elektrode auf einer ersten Seite eines flexiblen Substrats gebildet. Das Abscheiden der mindestens einen organischen Dünnfilmschicht, das Abscheiden der mindestens einen Elektrode und das Abscheiden der mindestens einen Dünnfilmeinkapselungsschicht finden jeweils unter Vakuum statt und vor dem Abscheiden der mindestens einen Dünnfilmeinkapselungsschicht findet kein physischer Kontakt der mindestens einen organischen Dünnfilmschicht oder der mindestens einen Elektrode mit einem anderen festen Material statt.
  • Das Vorstehende ist eine Zusammenfassung und kann folglich Vereinfachungen, Verallgemeinerungen und fehlende Details aufweisen; folglich ist dem Fachmann klar, dass die Zusammenfassung lediglich der Veranschaulichung dient und nicht in irgendeiner Weise beschränkend aufzufassen ist.
  • Für ein besseres Verständnis der Ausführungsformen zusammen mit anderen und weiteren Merkmalen und Vorteilen davon wird auf die folgende Beschreibung zusammen mit den beigefügten Zeichnungen Bezug genommen. Der Bereich der beanspruchten Erfindung ergibt sich aus den beigefügten Ansprüchen.
  • 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines Rolle-zu-Rolle-Vakuumbeschichtungsverfahrens, das eine Aufwickeleinheit, eine Plasmavorbehandlung mit einer linearen Ionenquelle, organische lineare Verdampfer, ein Magnetron und Metallverdampfungseinrichtungen umfasst.
  • 2 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer organischen Lichtemittierenden Vorrichtung.
  • 3 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer invertierten organischen Lichtemittierenden Vorrichtung, die keine separate Elektronentransportschicht aufweist.
  • 4 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines Verfahrens und eines entsprechenden Systems zur Abscheidung von organischen elektronischen Vorrichtungen (z. B. OLEDs) und Einkapselungsdünnfilmen in aufeinander folgender Weise unter Vakuum.
  • 5 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform eines Verfahrens und eines entsprechenden Systems zur Abscheidung von organischen elektronischen Vorrichtungen (z. B. OLEDs) und Einkapselungsdünnfilmen in aufeinander folgender Weise unter Vakuum.
  • 6 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform eines Verfahrens und eines entsprechenden Systems zur Abscheidung von organischen elektronischen Vorrichtungen (z. B. OLEDs) und Einkapselungsdünnfilmen unter Vakuum, das ferner Vorbehandlungs- und Barrierebeschichtungsstationen/prozesse umfasst.
  • 7 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform eines Verfahrens und eines entsprechenden Systems zur Abscheidung von organischen elektronischen Vorrichtungen (z. B. OLEDs) und Einkapselungsdünnfilmen unter Vakuum, das ferner Untersuchungs- und Behandlungsstationen/prozesse umfasst.
  • 8 zeigt das Verfahren von 5, das um eine im Allgemeinen kreisförmige Walzenbeschichtungsrolle durchgeführt wird.
  • 9 zeigt das Verfahren von 7, das um eine im Allgemeinen kreisförmige Walzenbeschichtungsrolle durchgeführt wird.
  • 10 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform eines Verfahrens und eines entsprechenden Systems zur Abscheidung von organischen elektronischen Vorrichtungen (z. B. OLEDs), bei der eine vertikale Projektion eines Umfangs von jeder der Abscheidungsquellen, die zur Bildung von organischen elektronischen Vorrichtungen verwendet werden, das flexible Substrat nicht schneidet.
  • 11 zeigt das Verfahren von 10, das um eine im Allgemeinen kreisförmige Walzenbeschichtungsrolle durchgeführt wird, wobei eine vertikale Projektion eines Umfangs von jeder der Abscheidungsquellen, die zur Bildung von organischen elektronischen Vorrichtungen verwendet werden, das flexible Substrat nicht schneidet.
  • 12 zeigt schematisch ein Verfahren, das um eine im Allgemeinen kreisförmige Walzenbeschichtungsrolle durchgeführt wird, wobei eine vertikale Projektion eines Umfangs von einer der Abscheidungsquellen, die zur Bildung von organischen elektronischen Vorrichtungen verwendet werden, das flexible Substrat schneidet.
  • 13 zeigt das Verfahren von 5, das um eine im Allgemeinen kreisförmige Walzenbeschichtungsrolle durchgeführt wird, wobei eine vertikale Projektion eines Umfangs von jeder der Abscheidungsquellen, die zur Bildung von organischen elektronischen Vorrichtungen verwendet werden, das flexible Substrat nicht schneidet.
  • 14A zeigt das Verfahren von 7, das um eine im Allgemeinen kreisförmige Walzenbeschichtungsrolle durchgeführt wird, wobei eine vertikale Projektion eines Umfangs von jeder der Abscheidungsquellen, die zur Bildung von organischen elektronischen Vorrichtungen verwendet werden, das flexible Substrat nicht schneidet.
  • 14B zeigt das Verfahren von 14A, wobei eine vertikale Projektion eines Umfangs von jeder der Abscheidungsquellen, die zur Bildung von organischen elektronischen Vorrichtungen verwendet werden, sowie von Umfängen von anderen Einrichtungen oder Systemen, einschließlich Vorbehandlungseinrichtungen und/oder -systemen in der Zone 2 und Untersuchungs/Behandlungseinrichtungen und/oder -systemen in der Zone 6, das flexible Substrat nicht schneidet.
  • 15 zeigt ein Verfahren, das um zwei im Allgemeinen kreisförmige Walzenbeschichtungsrollen durchgeführt wird, wobei eine vertikale Projektion eines Umfangs von jeder der Abscheidungsquellen, die zur Bildung von organischen elektronischen Vorrichtungen verwendet werden, das flexible Substrat nicht schneidet.
  • 16 zeigt schematisch ein Verfahren zum Abscheiden von Leitungen, wie z. B. Metall-Busleitungen, in der Richtung eines sich bewegenden Substrats.
  • 17A zeigt eine Ausführungsform einer zylindrischen Maske.
  • 17B zeigt zwei zylindrische Masken in einer Position zur Abscheidung von Material auf einem sich bewegenden Substrat, wobei ein erster Zylinder eine einzelne Öffnung oder einen einzelnen Schlitz umfasst und ein zweiter Zylinder eine Mehrzahl von Öffnungen oder Schlitzen umfasst.
  • 18 zeigt ein Beispiel eines sich wiederholenden Gittermusters von Busleitungen auf einem Substrat.
  • 19 zeigt schematisch ein Verfahren und ein System, bei denen eine zylindrische Maske zum Abscheiden von organischem Material verwendet werden kann, wobei gepunktete Linien offene Maskenbereiche darstellen.
  • 20 zeigt schematisch ein Verfahren und ein System, bei denen eine zweidimensionale Struktur, die sowohl parallele Leitungen als auch senkrechte Leitungen umfasst, mittels z. B. mehrerer Zylinder auf einem sich bewegenden Substrat abgeschieden wird.
  • 21 zeigt schematisch ein Verfahren und ein System, bei denen eine zweidimensionale Struktur mittels eines einzelnen Zylinders auf einem sich bewegenden Substrat abgeschieden wird.
  • 22 zeigt schematisch ein weiteres Verfahren und ein weiteres System, bei denen eine zweidimensionale Struktur mittels eines einzelnen Zylinders auf einem sich bewegenden Substrat abgeschieden wird.
  • Die Verfahren, die Vorrichtungen und die Systeme, die hier angegeben sind, können im Zusammenhang mit organischen elektronischen Vorrichtungen im Allgemeinen verwendet werden. Eine Anzahl von repräsentativen Ausführungsformen davon wird jedoch im Zusammenhang mit repräsentativen Ausführungsformen von flexiblen OLEDs diskutiert, die in einem kontinuierlichen Rolle-zu-Rolle-Verfahren gebildet werden.
  • Im Allgemeinen umfasst eine OLED mindestens eine organische Schicht, die zwischen einer Anode und einer Kathode angeordnet und elektrisch damit verbunden ist. Wenn ein Strom angelegt wird, injiziert die Anode Löcher und die Kathode injiziert Elektronen in die organische(n) Schicht(en). Die injizierten Löcher und Elektronen wandern jeweils zur entgegengesetzt geladenen Elektrode. Wenn sich ein Elektron und ein Loch an demselben Molekül befinden, wird ein „Exciton” gebildet, das ein lokalisiertes Elektron-Loch-Paar ist, das einen angeregten Energiezustand aufweist. Licht wird emittiert, wenn das Exciton durch einen Lichtemissionsmechanismus relaxiert. In einigen Fällen kann das Exciton an einem Excimer oder einem Exciplex lokalisiert sein. Nicht-strahlende Mechanismen, wie z. B. eine thermische Relaxation, können auch auftreten, sind aber im Allgemeinen nicht erwünscht.
  • Frühe OLEDs verwendeten emittierende Moleküle, die Licht von ihren Singulett-Zuständen („Fluoreszenz”) emittierten, wie es beispielsweise im US-Patent Nr. 4,769,292 offenbart ist, das hier unter Bezugnahme in seiner Gesamtheit aufgenommen ist. Eine Fluoreszenzemission erfolgt im Allgemeinen in einem Zeitrahmen von weniger als 10 Nanosekunden.
  • In jüngerer Zeit sind OLEDs vorgestellt worden, die emittierende Materialien aufweisen, die Licht aus Triplettzuständen emittieren („Phosphoreszenz”). Baldo et al., „Highly Efficient Phosphorescent Emission from Organic Electroluminescent Devices", Nature, Band 395, 151–154, 1998, („Baldo-I”) und Baldo et al., „Very high-efficiency green organic light-emitting devices based an electrophosphorescence", Appl. Phys. Lett., Band 75, Nr. 3, 4–6 (1999) („Baldo-II”), welche hier unter Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen sind. Eine Phosphoreszenz ist detaillierter in dem US-Patent Nr. 7,279,704 in den Spalten 5–6 beschrieben, die hier unter Bezugnahme aufgenommen sind.
  • Die 1 zeigt eine Ausführungsform einer organischen Licht-emittierenden Vorrichtung 100. Die Figuren sind schematisch und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet. Die Vorrichtung 100 kann ein Substrat 110, eine Anode 115, eine Lochinjektionsschicht 120, eine Lochtransportschicht 125, eine Elektronensperrschicht 130, eine emittierende Schicht 135, eine Lochsperrschicht 140, eine Elektronentransportschicht 145, eine Elektroneninjektionsschicht 150, eine Schutzschicht 155, eine Kathode 160 und eine Sperrschicht 170 umfassen. Die Kathode 160 ist eine Verbundkathode, die eine erste leitende Schicht 162 und eine zweite leitende Schicht 164 aufweist. Die Vorrichtung 100 kann durch aufeinander folgendes Abscheiden der beschriebenen Schichten hergestellt werden. Die Eigenschaften und Funktionen dieser verschiedenen Schichten sowie Beispielmaterialien sind detaillierter in dem US-Patent Nr. 7,279,704 in den Spalten 6–10 beschrieben, die hier unter Bezugnahme aufgenommen sind.
  • Für jede dieser Schichten gibt es weitere Beispiele. Zum Beispiel ist eine flexible und transparente Substrat-Anode-Kombination im US-Patent Nr. 5,844,363 offenbart, das unter Bezugnahme in dessen Gesamtheit aufgenommen ist. Ein Beispiel für eine p-dotierte Lochtransportschicht ist m-MTDATA, dotiert mit F4-TCNQ in einem molaren Verhältnis von 50:1, wie es in der US-Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2003/0230980 offenbart ist, die unter Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen ist. Beispiele für emittierende Materialien und Wirtsmaterialien sind in dem US-Patent Nr. 6,303,238 für Thompson et al. offenbart, das unter Bezugnahme in dessen Gesamtheit aufgenommen ist. Ein Beispiel für eine n-dotierte Elektronentransportschicht ist BPhen, das mit Li in einem molaren Verhältnis von 1:1 dotiert ist, wie es in der US-Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2003/0230980 offenbart ist, die unter Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen ist. Die US-Patente Nr. 5,703,436 und 5,707,745 , die hier unter Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen sind, offenbaren Beispiele von Kathoden, einschließlich Verbundkathoden, die eine dünne Schicht aus Metall, wie z. B. Mg:Ag, mit einer darüber liegenden transparenten elektrisch leitenden, durch Sputtern abgeschiedenen ITO-Schicht aufweisen. Die Theorie und Verwendung von Sperrschichten sind detaillierter im US-Patent Nr. 6,097,147 und in der US-Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2003/0230980 beschrieben, die unter Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen sind. Beispiele für Injektionsschichten sind in der US-Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2004/0174116 angegeben, die unter Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen ist. Eine Beschreibung von Schutzschichten findet sich in der US-Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2004/0174116, die unter Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen ist.
  • Die 2 zeigt eine Ausführungsform einer invertierten OLED 200. Die Vorrichtung umfasst ein Substrat 210, eine Kathode 215, eine emittierende Schicht 220, eine Lochtransportschicht 225 und eine Anode 230. Die Vorrichtung 200 kann durch aufeinander folgendes Abscheiden der beschriebenen Schichten hergestellt werden. Da in der häufigsten OLED-Konfiguration eine Kathode über der Anode angeordnet ist und bei der Vorrichtung 200 die Kathode 215 unter der Anode 230 angeordnet ist, kann die Vorrichtung 200 als eine „invertierte” OLED bezeichnet werden. Materialien ähnlich zu jenen, die in Bezug auf die Vorrichtung 100 beschrieben sind, können in den entsprechenden Schichten der Vorrichtung 200 verwendet werden. Die 2 zeigt ein Beispiel, wie einige Schichten aus der Struktur der Vorrichtung 100 weggelassen werden können.
  • Die einfache Schichtstruktur, die in den 1 und 2 gezeigt ist, ist als nicht-beschränkendes Beispiel angegeben und es versteht sich, dass Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit einer breiten Vielfalt von weiteren Strukturen verwendet werden können. Die beschriebenen spezifischen Materialien und Strukturen sind in ihrer Art beispielhaft und andere Materialien und Strukturen können verwendet werden. Funktionelle OLEDs können durch Kombinieren der beschriebenen verschiedenen Schichten auf verschiedene Weise erhalten werden oder Schichten können aufgrund der Gestaltung, der Leistung und von Kostenfaktoren vollständig weggelassen werden. Weitere Schichten, die nicht spezifisch beschrieben sind, können auch einbezogen werden. Materialien, die von denjenigen, die spezifisch beschrieben sind, verschieden sind, können verwendet werden. Obwohl verschiedene Schichten so beschrieben sein können, dass sie ein einziges Material enthalten, versteht es sich, dass Kombinationen von Materialien, wie z. B. ein Gemisch aus Wirtsmaterial und Dotiermittel, oder allgemeiner ein Gemisch, verwendet werden können. Die Schichten können auch verschiedene Unter- bzw. Teilschichten aufweisen. Die Bezeichnungen, die den verschiedenen Schichten hier gegeben werden, sind nicht streng begrenzend aufzufassen. Die Lochtransportschicht 225 transportiert zum Beispiel in der Vorrichtung 200 Löcher und injiziert Löcher in die emittierende Schicht 220 und kann als eine Lochtransportschicht oder eine Lochinjektionsschicht beschrieben werden. In einer Ausführungsform kann eine OLED so beschrieben sein, dass sie eine „organische Schicht” aufweist, die zwischen einer Kathode und einer Anode angeordnet ist. Diese organische Schicht kann eine einzige Schicht umfassen oder kann ferner mehrere Schichten aus verschiedenen organischen Materialien umfassen, wie sie zum Beispiel mit Bezug auf die 1 und 2 beschrieben sind.
  • Strukturen und Materialien, die nicht spezifisch beschrieben sind, können auch verwendet werden, wie z. B. OLEDs, die polymere Materialien umfassen (PLEDs), wie sie im US-Patent Nr. 5,247,190 für Friend et al. offenbart sind, das unter Bezugnahme in dessen Gesamtheit aufgenommen ist. Als weiteres Beispiel können OLEDs, die eine einzige organische Schicht aufweisen, verwendet werden. OLEDs können gestapelt bzw. übereinander angeordnet werden, wie es zum Beispiel im US-Patent Nr. 5,707,745 für Forrest et al. beschrieben ist, das unter Bezugnahme in dessen Gesamtheit aufgenommen ist. Die OLED-Struktur kann von der einfachen Schichtstruktur, wie sie in den 1 und 2 dargestellt ist, abweichen. Das Substrat kann zum Beispiel eine abgewinkelte reflektierende Oberfläche umfassen, um die Auskopplung zu verbessern, wie z. B. eine Mesastruktur, wie sie im US-Patent Nr. 6,091,195 für Forrest et al. beschrieben ist, und/oder eine Vertiefungsstruktur wie sie im US-Patent Nr. 5,834,893 für Bulovic et al. beschrieben ist, die unter Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen sind.
  • Sofern nichts anderes angegeben ist, kann jedwede der Schichten der verschiedenen Ausführungsformen durch jedwedes geeignete Verfahren abgeschieden werden. Bevorzugte Verfahren für die organischen Schichten umfassen thermisches Verdampfen, Tintenstrahl, wie es in den US-Patenten Nr. 6,013,982 und 6,087,196 beschrieben ist, die unter Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen sind, organische Gasphasenabscheidung (OVPD), wie es im US-Patent Nr. 6,337,102 für Forrest et al. beschrieben ist, das unter Bezugnahme in dessen Gesamtheit aufgenommen ist, und eine Abscheidung durch organisches Dampfstrahldrucken (OVJP), wie es in dem US-Patent Nr. 7,431,968 beschrieben ist, das hier unter Bezugnahme in dessen Gesamtheit aufgenommen ist. Andere geeignete Abscheidungsverfahren umfassen Schleuderbeschichten und andere Verfahren auf Lösungsbasis. Verfahren auf Lösungsbasis werden bevorzugt in Stickstoff oder einer inerten Atmosphäre durchgeführt. Bevorzugte Verfahren für die anderen Schichten umfassen eine thermische Verdampfung. Bevorzugte Strukturierungsverfahren umfassen eine Abscheidung durch eine Maske, ein Kaltverschweißen, wie es in den US-Patenten Nr. 6,294,398 und 6,468,819 beschrieben ist, die unter Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen sind, und ein Strukturieren, das mit einigen der Abscheidungsverfahren wie Tintenstrahl und OVJD zusammenhängt. Andere Verfahren können auch verwendet werden. Die Materialien, die abgeschieden werden sollen, können modifiziert werden, um sie mit einem bestimmten Abscheidungsverfahren kompatibel zu machen. Beispielsweise können Substituenten wie Alkyl- und Arylgruppen, die verzweigt oder unverzweigt sind und die vorzugsweise mindestens 3 Kohlenstoffatome enthalten, in kleinen Molekülen verwendet werden, um ihre Fähigkeit zur Verarbeitung in Lösung zu verbessern. Es können Substituenten verwendet werden, die 20 Kohlenstoffatome oder mehr aufweisen, und ein bevorzugter Bereich sind 3–20 Kohlenstoffatome. Materialien mit asymmetrischen Strukturen können eine bessere Lösungsverarbeitbarkeit aufweisen als solche mit symmetrischen Strukturen, weil asymmetrische Materialien eine geringere Tendenz zur Rekristallisation aufweisen können. Dendrimer-Substituenten können verwendet werden, um die Fähigkeit der kleinen Moleküle, in Lösung verarbeitet zu werden, zu verbessern.
  • OLED-Vorrichtungen können gegebenenfalls ferner eine Sperrschicht umfassen. Ein Zweck der Sperrschicht ist es, die Elektroden und organischen Schichten vor einer schädigenden Einwirkung von schädlichen Spezies in der Umgebung, einschließlich Sauerstoff, Wasserdampf und/oder Gasen, usw., zu schützen. Die Sperrschicht kann über, unter oder neben einem Substrat, einer Elektrode oder über jedweden anderen Teilen einer Vorrichtung, einschließlich einer Kante, abgeschieden sein. Die Sperrschicht kann eine einzelne Schicht oder mehrere Schichten umfassen. Die Sperrschicht kann durch verschiedene bekannte chemische Gasphasenabscheidungstechniken hergestellt werden und kann Zusammensetzungen umfassen, die eine einzelne Phase aufweisen, sowie Zusammensetzungen, die mehrere Phasen aufweisen. Jedwedes geeignete Material oder jedwede geeignete Kombination von Materialien kann für die Sperrschicht verwendet werden. Die Sperrschicht kann eine anorganische oder eine organische Verbindung oder beides enthalten. Eine Sperrschicht kann z. B. ein Gemisch aus einem polymeren Material und einem nicht-polymeren Material umfassen, wie es im US-Patent Nr. 7,968,146 , den PCT-Patentanmeldungen mit den Nummern PCT/US2007/023098 und PCT/US2009/042829 beschrieben ist, die hier unter Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen sind. Um als ein „Gemisch” angesehen zu werden, sollten die vorstehend genannten polymeren und nicht-polymeren Materialien, welche die Sperrschicht bilden, unter den gleichen Reaktionsbedingungen und/oder zur gleichen Zeit abgeschieden werden. Das Gewichtsverhältnis von polymerem zu nicht-polymerem Material kann im Bereich von 95:5 bis 5:95 liegen. Das polymere Material und das nicht-polymere Material können aus dem gleichen Ausgangsmaterial erzeugt werden. In einem Beispiel besteht das Gemisch aus einem polymeren Material und einem nicht-polymeren Material im Wesentlichen aus polymerem Silizium und anorganischem Silizium.
  • Vorrichtungen, die gemäß den hier angegebenen Ausführungsformen hergestellt werden, können in einer großen Vielzahl von Konsumgütern bzw. Konsumentenprodukten, einschließlich in Flachbildschirmen, Computermonitoren, medizinischen Monitoren, Fernsehgeräten, Werbetafeln, Leuchten bzw. Lampen für die Innen- oder Außenbeleuchtung und/oder Signalgebung, Head-up-Displays, vollständig transparenten Anzeigen bzw. Displays, flexiblen Anzeigen bzw. Displays, Laserdruckern, Telefonen, Mobiltelefonen, „personal digital assistants” (PDAs), Laptop-Computer, Digitalkameras, Camcordern, Suchern, Mikroanzeigen bzw. -displays, Fahrzeugen, einer großen Wandfläche, einem Theater- oder Stadionbildschirm oder einem Schild eingebaut werden. Verschiedene Steuermechanismen können verwendet werden, um die Vorrichtungen, die gemäß den hier beschriebenen Verfahren hergestellt werden, zu steuern, einschließlich passiver Matrix und aktiver Matrix. Viele der Vorrichtungen sind für die Verwendung in einem für Menschen angenehmen Temperaturbereich, wie z. B. 18°C bis 30°C, und mehr bevorzugt bei Raumtemperatur (20–25°C), vorgesehen.
  • Wie es vorstehend beschrieben worden ist, können die Materialien und Strukturen, die hier beschrieben sind, in Vorrichtungen (z. B. organischen elektronischen Vorrichtungen) verwendet werden, die von OLEDs verschieden sind. Zum Beispiel können die Materialien und Strukturen in anderen optoelektronischen Vorrichtungen, wie z. B. organischen Solarzellen und organischen Photodetektoren, verwendet werden. Allgemeiner können die Materialien und Strukturen in organischen Vorrichtungen, wie z. B. organischen Transistoren, verwendet werden.
  • Die Begriffe Halo, Halogen, Alkyl, Cycloalkyl, Alkenyl, Alkinyl, Arylalkyl, heterocyclische Gruppe, Aryl, aromatische Gruppe und Heteroaryl sind in dem Fachgebiet bekannt und sind in dem US-Patent Nr. 7,279,704 in den Spalten 31–32 definiert, die hier unter Bezugnahme aufgenommen sind.
  • Es ist zu beachten, dass die Komponenten der Ausführungsformen, wie sie hier allgemeinen beschrieben und in den Figuren veranschaulicht sind, in einer breiten Vielfalt von verschiedenen Konfigurationen zusätzlich zu den beschriebenen Beispielausführungsformen angeordnet und gestaltet werden können. Folglich soll die folgende detailliertere Beschreibung der Beispielausführungsformen, wie sie in den Figuren dargestellt sind, den Bereich der Ausführungsformen, wie er beansprucht ist, nicht beschränken, sondern soll lediglich repräsentativ für die Beispielausführungsformen sein.
  • Eine Bezugnahme in dieser Beschreibung auf ”eine Ausführungsform” (oder dergleichen) bedeutet, dass ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder eine bestimmte Eigenschaft, die im Zusammenhang mit der Ausführungsform beschrieben ist, in mindestens eine Ausführungsform einbezogen ist. Folglich bezieht sich der Ausdruck ”in einer Ausführungsform” oder dergleichen an verschiedenen Stellen in dieser Beschreibung nicht notwendigerweise immer auf die gleiche Ausführungsform.
  • Ferner können die beschriebenen Merkmale, Strukturen oder Eigenschaften in jedweder geeigneten Weise in einer oder mehreren Ausführungsform(en) kombiniert werden. In der folgenden Beschreibung sind zahlreiche spezifische Details angegeben, um ein gründliches Verständnis der Ausführungsformen zu ermöglichen. Der einschlägige Fachmann wird jedoch erkennen, dass die verschiedenen Ausführungsformen ohne eines oder mehrere der spezifischen Details oder mit anderen Verfahren, Komponenten, Materialien, usw., ausgeführt werden können. In anderen Fällen sind bekannte Strukturen, Materialien oder Vorgänge nicht detailliert gezeigt oder beschrieben, um eine Verwirrung zu vermeiden.
  • Wie hier und in den beigefügten Ansprüchen verwendet, beziehen sich die Singularformen ”ein” bzw. ”eine” bzw. ”eines” bzw. ”einer” und ”der” bzw. ”die” bzw. ”das” auch auf den Plural, falls sich aus dem Zusammenhang nicht klar etwas anderes ergibt. Folglich umfasst z. B. eine Bezugnahme auf ”eine Schicht” eine Mehrzahl solcher Schichten und Äquivalente davon, die dem Fachmann bekannt sind, usw., und eine Bezugnahme auf ”die Schicht” ist eine Bezugnahme auf eine oder mehrere solcher Schichten und Äquivalente davon, die dem Fachmann bekannt sind, usw.
  • Wie es vorstehend beschrieben worden ist, wird davon ausgegangen, dass bei einer OLED-Herstellung unter Verwendung eines Rolle-zu-Rolle-Verfahrens z. B. mittels eines hohen Durchsatzes und der Verwendung von relativ billigen Metallfolien und Polymerbahnen als Substrate signifikante Kosteneinsparungen erreicht werden können. Dennoch gibt es bei gegenwärtigen Rolle-zu-Rolle-Verfahren, wie es z. B. in der 1 gezeigt ist, eine Anzahl von Problemen. Beispielsweise wird die Einkapselung der OLEDs in diesem Verfahren durch Laminieren eines Barrierefilms auf die Oberseite einer Vorrichtung durchgeführt. Zwischen dem Laminierungsfilm und der OLED ist eine dünne Schicht von Klebstoff zumindest in den Umfängen erforderlich. Die dünne Klebstoffschicht kann aufgrund von Feuchtigkeit und Sauerstoff einen Kurzschluss verursachen. Um dieses Problem zu vermindern, kann entlang der Kanten der zwei Filme ein Klebstoff mit der Eigenschaft einer geringeren Feuchtigkeitspermeation verwendet werden. Dies kann die Feuchtigkeits/Sauerstoffpermeation jedoch nur in einem gewissen Ausmaß verlangsamen. Ferner enthält auch der Laminierklebstoff selbst Feuchtigkeit oder andere Gase, welche die darunter liegende Vorrichtung schädigen kann bzw. können.
  • Ferner kann ein Kontakt eines festen Materials, einer festen Oberfläche oder eines festen Gegenstands mit den verschiedenen organischen Schichten, Elektroden, usw., nach deren Abscheidung auf der Vorrichtungsseite 30 des Substrats 20 vor deren Einkapselung empfindliche OLEDs und andere empfindliche organische elektronische Vorrichtungen schädigen. Beispielsweise kann das Aufwickeln eines flexiblen Substrats 20 auf eine Aufnahmerolle 22 eine signifikante Schädigung von OLEDs und anderen organischen elektronischen Vorrichtungen verursachen. Diesbezüglich werden Schichten als Ergebnis des Aufwickelns in einen mechanischen Kontakt mit benachbarten Schichten gebracht, was leicht eine Schädigung empfindlicher OLEDs und anderer organischer elektronischer Vorrichtungen verursachen kann. Ferner kann ein Teilchen Vorwölbungen in jeder anderen Schicht verursachen. Ferner kann auch eine Relativbewegung zwischen benachbarten Schichten leicht eine Schädigung der OLEDs verursachen. Die Verwendung einer Zwischenlage, wie es im Zusammenhang mit der 1 beschrieben ist, kann einen Teil der Schädigung, die mit dem Aufwickeln zusammenhängt, vermindern, jedoch nicht beseitigen. Darüber hinaus bringt der Kontakt mit der Oberfläche der Zwischenlage 70 von 1 eine weitere potenzielle Schädigungsquelle mit sich. Die Zwischenlage 70 kann auch große Teilchen einbringen, was eine zusätzliche Schädigung verursacht. Eine Schädigung kann z. B. auch mittels eines Kontakts mit einer Spannrolle oder einer anderen Positioniervorrichtung, Spannvorrichtung oder anderen Vorrichtungen, welche die Vorrichtungsseite 30 des Substrats 20 in bestimmten Prozessen kontaktiert bzw. kontaktieren, verursacht werden.
  • Ein weiteres Problem mit bestimmten Verfahren, wie es in der 1 gezeigt ist, besteht darin, dass die Abscheidungssysteme in manchen der Abscheidungsstationen oberhalb des Substrats positioniert sind, was die Wahrscheinlichkeit, dass Teilchen auf die Abscheidungsoberfläche fallen, signifikant erhöht. Wie es in dem Fachgebiet bekannt ist, können Teilchen Defekte wie z. B. Kurzschlüsse oder helle Flecken in OLED-Vorrichtungen verursachen. Für einen Bahnprozess von OLEDs sind Teilchen aus zwei zusätzlichen Gründen schädigend. Diesbezüglich ist eine Dünnfilmeinkapselung, die für flexible OLEDs erforderlich ist, bezüglich Teilchen sehr sensibel. Ein einziger Defekt bei der Einkapselung, der durch solche Teilchen verursacht wird, kann zum Versagen der gesamten Vorrichtung führen. Darüber hinaus können Teilchen Vorwölbungen auf allen Schichten oberhalb oder unterhalb der Teilchen verursachen, wie es vorstehend beschrieben worden ist (was zu viel stärkeren Auswirkungen als nur bei der Vorrichtung führt, an der sich die Teilchen befinden).
  • In einer Anzahl von Ausführungsformen von Verfahren, Vorrichtungen und Systemen, die hier beschrieben sind, werden mikroelektronische Systeme durch Abscheiden von mindestens einer organischen Dünnfilmschicht, mindestens einer Elektrode und mindestens einer Dünnfilmeinkapselungsschicht auf der mindestens einen organischen Dünnfilmschicht und der mindestens einen Elektrode auf einem flexiblen Substrat gebildet. In einer Anzahl von Ausführungsformen finden das Abscheiden der organischen Dünnfilmschicht, das Abscheiden der mindestens einen Elektrode und das Abscheiden der mindestens einen Dünnfilmeinkapselungsschicht jeweils unter Vakuum und ohne Wickeln um eine Rolle während oder zwischen den jeweiligen Abscheidungen statt. In einer Anzahl von Ausführungsformen liegt kein Kontakt der Vorrichtungsseite der flexiblen Substrate (d. h., der Seite oder Oberfläche, auf welcher die Abscheidung stattfindet) mit irgendeiner festen Oberfläche vor dem Abscheiden der Dünnfilmeinkapselungsschicht vor. Die 4 zeigt ein einfaches repräsentatives Beispiel eines Systems 300 und eines Verfahrens dafür. Das System 300 umfasst ein Abgabesystem für ein flexibles Substrat, das eine Zuführungs- oder Beschickungsrolle 312, von der ein flexibles Substrat 310 abgewickelt wird, und eine Aufnahmerolle 322 umfasst, auf der das flexible Substrat 310 (einschließlich z. B. OLED-Vorrichtungen auf der Vorrichtungsseite oder -oberfläche 320 davon) nach dem Einkapseln aufgewickelt wird. In der Ausführungsform von 4 gibt es zwei grundlegende Abscheidungszonen, die beide unter Vakuum gesetzt sind. In der Vakuumzone 2 werden die verschiedenen Schichten der OLED-Vorrichtungen oder anderer organischer elektronischer Vorrichtungen, einschließlich Elektroden und organische Schichten, abgeschieden. In der Vakuumzone 3 wird eine Dünnfilmeinkapselung abgeschieden. In dem Fall, dass das Substrat 310 bereits eine abgeschiedene erste Elektrode (z. B. eine Indium-Zinnoxid- oder ITO-Elektrode) umfasst, kann die Vakuumzone 2 z. B. eine thermische Vakuumverdampfungszone (VTE-Zone) sein, wobei eine Mehrzahl von Abscheidungsquellen zur Abscheidung von Materialien, einschließlich z. B. eine Lochinjektionsschicht (HIL), eine Lochtransportschicht (HTL), eine emittierende Schicht (EML), eine Elektronentransportschicht ETL, eine Elektroneninjektionsschicht (EIL) und ein dünnes Metall, wie z. B. Al oder Ag, als zweite Elektrode, so dass organische elektronische Vorrichtungen gebildet werden, aufeinander folgend angeordnet sein kann. Nachdem die Materialien für die OLED oder eine andere elektronische Vorrichtung abgeschieden worden sind, wird ein Dünnfilm in der Vakuumzone 3 abgeschieden, so dass die Vorrichtung unter Vakuumbedingungen eingekapselt wird.
  • Innerhalb jeder der Vakuumzonen 2 und 3 gibt es verschiedene Abscheidungsquellen (oder -stationen), wie es in der 4 gezeigt ist. Aufgrund der Natur des Rolle-zu-Rolle-Verfahrens sind lineare Quellen bevorzugt. Die Konfiguration für jede Abscheidungsquelle wird z. B. durch die Bewegungsgeschwindigkeit des Substrats (z. B. eine polymere Bahn), die Abscheidungsgeschwindigkeit und die Dicke, die für jedes Material erforderlich sind, bestimmt. Wenn ein bestimmtes Material eine Dicke erfordert, die nicht durch eine einzelne Quelle erreicht werden kann, kann für das gleiche Material eine Mehrzahl von Quellen verwendet werden. In einer Anzahl von Ausführungsformen kann sich das flexible Substrat nur in der Richtung von der Zuführungsrolle zu der Aufnahmerolle bewegen. In anderen Ausführungsformen kann sich das flexible Substrat in der Richtung von der Zuführungsrolle zu der Aufnahmerolle und in der Richtung von der Aufnahmerolle zu der Zuführungsrolle bewegen.
  • In einer Anzahl von Ausführungsformen ist die Zone 1 eine Vakuumzone. Die Zone 4 kann gegebenenfalls eine Vakuumzone sein, jedoch können bessere Ergebnisse erhalten werden, wenn die Zone 4 eine Vakuumzone ist. Dennoch ist in der Zone 4 kein Vakuum erforderlich, solange die Zone 4 eine kontrollierte Umgebung ist, welche die OLEDs vor Feuchtigkeit und Sauerstoff schützt. Die 5 zeigt ein hier angegebenes Verfahren und ein System 300a (einschließlich die Komponenten des Systems 300), wobei ein Vakuum zwischen der OLED-Abscheidung in der Vakuumzone 2 und der Dünnfilmeinkapselung in der Vakuumzone 3 nicht aufgehoben wird. Gemäß der 5 befinden sich die OLED-Vorrichtungen immer unter Vakuum, bevor sie vollständig eingekapselt werden, was das Aussetzen gegenüber Feuchtigkeit und Sauerstoff minimiert.
  • Ein System, wie es in der 1 gezeigt ist, erfordert das Bewegen der abgeschiedenen OLED-Vorrichtungen in einer inerten Umgebung zu einer Einkapselungsstation. Die Wasser- und Sauerstoffkonzentration in einem gut gewarteten Handschuhkasten beträgt z. B. etwa 1 ppm. Ein Handschuhkasten mit einer N2-Umgebung, die bei einer Feuchtigkeitskonzentration von 1 ppm gehalten wird, enthält 1 mol H2O pro 106 mol N2 (1 mol sind 6,023 × 1023 Moleküle). Durch die Verwendung der Gasgleichung pV = nRT, worin p der Druck ist, V das Volumen ist, n die Molzahl des Gases ist, R die Gaskonstante ist und T die Temperatur ist, kann die Molanzahl von N2 in einem Handschuhkasten bei einem Druck von 1 atm bei Raumtemperatur berechnet werden (wobei R 8,2 × 10–5 m3 atm/K/mol beträgt). Unter Verwendung der Gasgleichung wird erhalten, dass die Molanzahl von N2 pro Einheitsvolumen in dem Handschuhkasten 41 mol/m3 beträgt. Dies bedeutet, dass die Molanzahl von H2O in dem Handschuhkasten mit einer Feuchtigkeitskonzentration von 1 ppm 4,1 × 10–5 mol/m3 beträgt. Andererseits beträgt in einer Vakuumkammer, die bei 10–7 Torr gehalten wird, die Molanzahl von Gas, die pro Einheitsvolumen vorliegt, 5,4 × 10–9 mol/m3. Das Material kann z. B. bei einem Druck zwischen etwa 10 bis 10–10 Torr abgeschieden werden. In einer Anzahl von Ausführungsformen wird das Material bei einem Druck zwischen etwa 10–3 bis 10–7 Torr abgeschieden. Üblicherweise beträgt der Feuchtigkeitsgehalt bei einem solchen Druck etwa 70 bis 80%, jedoch wird aus Gründen der Einfachheit angenommen, dass das gesamte vorliegende Gas Wasserdampf ist. Daher beträgt die Molanzahl von H2O, die pro Einheitsvolumen vorliegt, ebenfalls 5,4 × 10–9 mol/m3. Dieser Wert ist um vier Größenordnungen kleiner als derjenige, der in einem Handschuhkasten mit einer Feuchtigkeitskonzentration von 1 ppm vorliegt. Abschätzungen für die Zeit, die eine Monoschicht von Wasser benötigt, um bei Hochvakuumbedingungen abgeschieden zu werden, zeigen, dass es bei 10–7 Torr etwa 10 s dauert, bis sich eine Monoschicht von Wasser auf der Oberfläche gebildet hat. Bei der hohen Konzentration von Wasser in dem Handschuhkasten wird es viel weniger Zeit erfordern, bis sich eine Monoschicht in der Handschuhkastenumgebung im Vergleich zu einer Hochvakuumumgebung bildet. Daher kann das Überführen einer fertiggestellten, jedoch nicht eingekapselten Vorrichtung in eine (inerte) Umgebung eines Handschuhkastentyps gegebenenfalls nicht geeignet sein, selbst wenn sie bei einer Feuchtigkeitskonzentration von 1 ppm gehalten wird.
  • Da das Substrat 310 aufgewickelt wird, nachdem die OLEDs hergestellt und eingekapselt worden sind, werden viele nachteilige Probleme mit dem im Zusammenhang mit der 1 beschriebenen System beseitigt. Diesbezüglich stellt die Dünnfilmeinkapselung eine vollständige Abdeckung der OLED-Vorrichtungen bereit, wobei kein Pfad für einen Angriff von Feuchtigkeit zurückbleibt. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, kann eine Einkapselung als eine Barriere- bzw. Sperrschicht oder -beschichtung zur Beschränkung der Permeation von unter anderem Wasserdampf und Sauerstoff dienen. Der Grad der erforderlichen Undurchlässigkeit kann sich in verschiedenen Anwendungen unterscheiden. Beispielsweise kann eine Einkapselungs- oder Barriereschicht mit einer Wasserdampfdurchgangsrate von weniger als 10–6 g/m2/Tag und/oder einer Sauerstoffdurchgangsrate von weniger als 10–2 g/m2/Tag oder weniger als 10–3 g/m2/Tag zum Schützen von OLEDs geeignet sein. Darüber hinaus stellt der Einkapselungsfilm einen mechanischen Schutz für die darunter liegenden OLED-Vorrichtungen bereit. Ferner sind die Dünnfilm-eingekapselten OLED-Vorrichtungen nicht länger bezüglich nachfolgenden Schritten oder Prozessen im Hinblick auf ein Aussetzen gegenüber Feuchtigkeit/Sauerstoff empfindlich.
  • Die 6 zeigt ein komplizierteres System 300b, das die Komponenten des Systems 300 und eine zusätzliche Funktionalität umfasst. In dem System 300b durchläuft das Substrat 310 in der Zone 2 zuerst einen Vorbehandlungsprozess, bei dem das Substrat 310 z. B. gereinigt und erwärmt werden kann, um Feuchtigkeit auszutreiben. Andere Verfahren, wie z. B. eine UV- oder Plasmabehandlung, können ebenfalls eingesetzt werden. Wenn das Substrat 310 aus einem oder mehreren polymeren Material(ien) ausgebildet wird, kann eine Barriere- bzw. Sperrbeschichtung z. B. in der Vakuumzone 3 aufgebracht werden, um die OLEDs vor einem Angriff von Feuchtigkeit/O2 von der Substratseite her zu schützen. In der Vakuumzone 4 des Systems 300b können die organischen Schichten der OLED und eine oder beide Elektrode(n) der OLED-Vorrichtungen abgeschieden werden. In dem Fall, dass das Substrat 310 keine vorstrukturierte erste Elektrode/Anode umfasst, kann für eine herkömmliche, von unten emittierende Vorrichtung eine transparente Elektrode/Anode, wie z. B. ITO, als erstes abgeschieden werden. In diesem Fall wird eine Sputtereinrichtung für die Elektrodenabscheidung ihre eigene Vakuumumgebung erfordern. Nach der ITO-Abscheidung können verschiedene organische Schichten aufeinander folgend abgeschieden werden, gefolgt von einer dünnen Metallkathode. In der Zone 5 wird ein Dünnfilm zum Einkapseln der OLED-Vorrichtungen abgeschieden (mittels einer Dünnfilmabscheidungstechnik, wie sie z. B. in dem US-Patent Nr. 7,968,146 beschrieben ist). Bevor das Substrat 310 mit der eingekapselten Vorrichtung (auf der Vorrichtungsseite 320) auf die Aufnahmerolle 322 aufgewickelt wird, kann ein Film 340 auf die Vorrichtungsseite 320 laminiert werden, um die OLED-Vorrichtungen weiter zu schützen und einen Schutz vor einer mechanischen Schädigung bereitzustellen, die während des Aufwickelvorgangs verursacht wird. Der Laminierfilm 340 kann eine andere Funktionalität aufweisen, einschließlich z. B. Polarisatoren, AR-Filme, Lichtextraktionsfilme, wie z. B. Diffusor- oder Mikrolinsenarrayfilme, Barriere-beschichtete Filme, usw. In der gezeigten Ausführungsform befinden sich alle Abscheidungszonen 3, 4 und 5 unter Vakuum, während sich andere Zonen gegebenenfalls und sogar bevorzugt unter Vakuum befinden.
  • Die 7 zeigt eine andere Konfiguration eines Systems 300c, das die Komponenten des Systems 300 und eine zusätzliche Funktionalität umfasst. Diesbezüglich umfasst das System 300c ein(e) Untersuchungsstation oder -system und ein(e) Behandlungsstation oder -system in dessen Zone 6. Eine oder mehrere Untersuchungsstation(en) kann bzw. können verschiedenen Stufen oder Prozessen in dem OLED-Prozess hinzugefügt werden. In diesem Beispiel wird eine Untersuchungsstation nach der Dünnfilmeinkapselung und vor dem Aufwickeln auf eine Aufnahmerolle 322 hinzugefügt. Darüber hinaus kann nach der Untersuchung ein Behandlungsschritt einbezogen werden. Beispielsweise können, sobald ein Defekt, wie z. B. ein Teilchen, erfasst worden ist, bestimmte Behandlungen angewandt werden, um den Defekt zu behandeln. Solche Behandlungen umfassen z. B. 1) Markieren des Defekts, 2) Entfernen des Defekts (z. B. mittels Laser), 3) Entfernen des Bereichs (Schneiden eines Lochs) und/oder andere Verfahren. In einer Anzahl von Ausführungsformen befinden sich alle Abscheidungszonen (3, 4, 5) unter Vakuum, während sich andere Zonen vorzugsweise ebenfalls unter Vakuum befinden können.
  • Die 4 bis 7 zeigen Verfahren und Systeme, bei denen das Substrat 310 im Allgemeinen horizontal und im Allgemeinen linear bewegt wird. Das Substat 310 kann jedoch in einer bogenförmigen oder kreisförmigen Weise bewegt und gestützt werden, wie es in den 8 und 9 gezeigt ist. Die 8 zeigt das Verfahren von 5, das um eine im Allgemeinen kreisförmige Walzenbeschichtungsrolle 342 durchgeführt wird. Die 9 zeigt das Verfahren von 7, das um eine im Allgemeinen kreisförmige Walzenbeschichtungsrolle 342 durchgeführt wird.
  • Die hier angegebenen Systeme stellen im Allgemeinen makellose Grenzflächen für alle Schichten der OLED oder anderer elektronischer Vorrichtungen bereit. In Ausführungsformen, bei denen z. B. eine OLED-Abscheidung und -Einkapselung (und/oder andere Abscheidungen) ohne Aufheben des Vakuums stattfinden, findet eine minimale Kontaminierung an den Grenzflächen statt, was das bestmögliche Vorrichtungsleistungsvermögen bezüglich der Vorrichtungseffizienz und -lebensdauer bereitstellt. Da die Dünnfilmeinkapselung die OLEDs direkt umschließt, werden sowohl die obere Fläche als auch die Kante der Vorrichtungen geschützt. Da alle Prozesse kontinuierlich und ohne Aufheben des Vakuums durchgeführt werden können, wird die Handhabung des Substrats/der Vorrichtung minimiert. Die gesamte/vervollständigte Vorrichtung wird nur nach dem Einkapselungsprozess gerollt oder aufgewickelt, wodurch die Sicherheit bei der Handhabung erhöht wird. Im Vergleich dazu erfordert das Verfahren, das in der 1 gezeigt ist, das Aufrollen der Vorrichtung, bevor sie zu dem Einkapselungsprozess bewegt wird, was eine Schädigung (einschließlich z. B. Kratzer und Vorwölbungen in einer Mehrzahl von Schichten aufgrund von Teilchen) verursachen kann.
  • Ein Spannen des Substrats in einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren stellt einen hervorragenden thermischen Kontakt zwischen dem Substrat und einer stützenden Vorrichtung oder stützenden Vorrichtungen bereit, einschließlich Elektroden und Halter. Diese Verbesserung des thermischen Kontakts ist unabhängig von der Abscheidungsrichtung (z. B. nach oben oder unten). In einer Anzahl von Ausführungsformen wird eine ausreichende Spannung in dem flexiblen Substrat aufrechterhalten, um einen direkten Kontakt zwischen dem flexiblen Substrat und einem Träger dafür aufrechtzuerhalten, so dass eine Wärmeübertragung (z. B. ein Kühlen) mittels der Wärmeleitung zwischen dem Träger und dem Substrat in mindestens einer der Mehrzahl von Zonen erleichtert wird. Mit einem kontinuierlichen Rolle-zu-Rolle-Verfahren ist keine mechanische Betätigung erforderlich, und die Abgleichung und Ausrichtung können signifikant vereinfacht werden. Darüber hinaus ist keine Lithographie erforderlich, was die Prozesszeit (einschließlich Erwärmen) signifikant vermindert und das Vorrichtungsleistungsvermögen verbessert (z. B. durch Beseitigen von feuchten Lösungsrückständen/Wasserrückständen). Wie es vorstehend beschrieben worden ist, wird in einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren in einfacher Weise ein hoher Durchsatz bereitgestellt, der durch die Bahnbewegungsgeschwindigkeit gesteuert wird.
  • In einer Anzahl von hier angegebenen Ausführungsformen schneidet eine vertikale Projektion (in der Richtung der Schwerkraft) eines Umfangs von jeder der Mehrzahl von Abscheidungsquellen, die zur Bildung von organischen elektronischen Vorrichtungen verwendet werden, nicht das flexible Substrat (wobei sich das flexible Substrat während der Abscheidung der Mehrzahl von Schichten mittels eines Rolle-zu-Rolle-Zuführungs- und Aufnahmesystems, wie es vorstehend beschrieben worden ist, bewegt). Wie hier verwendet ist der Begriff „vertikal” als die Richtung definiert, die mit der Richtung der Schwerkraft ausgerichtet ist (wie sie sich z. B. durch ein Senkblei zeigt). Eine Ebene ist „horizontal” an einem gegebenen Punkt, wenn sie zu dem Gradienten des Schwerefelds an diesem Punkt senkrecht ist. Mit anderen Worten, wenn die Schwerkraft dazu führt, dass ein Senkblei senkrecht zu der Ebene an diesem Punkt hängt, dann ist die Ebene horizontal. Die 10 zeigt eine repräsentative Ausführungsform eines neuen Verfahrens/Systems, das eine Teilchenkontaminierung vermindert oder minimiert, zur Herstellung von OLEDs mittels eines Rolle-zu-Rolle-Verfahrens. Die Position der Abscheidungsquellen relativ zu dem Substrat, wie es vorstehend beschrieben worden ist, vermindert die Wahrscheinlichkeit stark, dass Teilchen von den Abscheidungsquellen zu dem Substrat oder irgendeiner Schicht, die darauf abgeschieden oder in sonstiger Weise darauf ausgebildet worden ist, transportiert werden.
  • Die 10 zeigt ein sehr einfaches System, bei dem alle Abscheidungsquellen unterhalb der Vorrichtungsoberfläche 320 des Substrats 310 angeordnet sind. In dem gezeigten System wird eine Abscheidung unter Vakuumbedingungen in der Zone 2 durchgeführt. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, sollte die Zone 1 zumindest unter einer kontrollierten Umgebung vorliegen, um eine Kontamination der Vorrichtung durch Feuchtigkeit und Sauerstoff zu verhindern. Auch hier ist es bevorzugt, dass die Zone 1 ebenfalls unter Vakuum vorliegt. In dem Fall einer im Allgemeinen linearen Ausrichtung des Substrats in einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren kann die Abscheidungs- oder Vorrichtungsseite 320 des Substrats 310 nach unten gerichtet sein (z. B. in einer im Allgemeinen horizontalen Ausrichtung des Substrats 310), um eine Teilchenkontamination zu minimieren (z. B. als Folge der Schwerkraft). Die Systeme jeder der 4 bis 7 sind ebenfalls Beispiele für eine solche Ausrichtung.
  • Die 11 zeigt ein System, das die Komponenten des Systems von 10 umfasst, wobei die Abscheidungen um eine im Allgemeinen kreisförmige Walzenbeschichtungsrolle 342 durchgeführt werden. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, schneidet die vertikale Projektion des Umfangs von jeder der Mehrzahl von Abscheidungsquellen in der 11 nicht das flexible Substrat 310. Diese Bedingung ist z. B. in den Systemen der 1, 8 und 9 nicht erfüllt. Die 12 zeigt eine schematische Veranschaulichung von Abscheidungsquellen 350a bis 350h, die um eine im Allgemeinen kreisförmige Walzenbeschichtungsrolle 342 angeordnet sind. Die vertikalen Projektionen des Umfangs der Abscheidungsquelle 350a und der Abscheidungsquelle 350b sind durch gestrichelte Pfeile gezeigt. In der 12 schneidet die vertikale Projektion des Umfangs der Abscheidungsquelle 350a das flexible Substrat 310, während die vertikale Projektion des Umfangs von jeder der Abscheidungsquellen 350b bis 350h das flexible Substrat 310 nicht schneidet. Die 13 zeigt eine Anordnung eines Systems, die derjenigen, die in der 8 gezeigt ist, ähnlich ist, wobei die Abscheidungsquellen so angeordnet sind, dass die vertikale Projektion des Umfangs von jeder der Abscheidungsquellen das flexible Substrat 310 nicht schneidet. Die 14A zeigt eine Anordnung eines Systems, die derjenigen, die in der 9 gezeigt ist, ähnlich ist, wobei die Abscheidungsquellen so angeordnet sind, dass die vertikale Projektion des Umfangs von jeder der Abscheidungsquellen das flexible Substrat 310 nicht schneidet. Wie es in der 14B gezeigt ist, können in einer Anzahl von Ausführungsformen andere Einrichtungen und/oder Systeme, wie z. B. Vorbehandlungseinrichtungen oder -systeme in der Zone 2 und Untersuchungs/Behandlungseinrichtungen oder -systeme in der Zone 6, so angeordnet sein, dass die vertikalen Projektionen der Oberflächenumfänge davon das flexible Substrat 310 nicht schneiden (wodurch die Wahrscheinlichkeit vermindert wird, dass Teilchen davon zu dem Substrat oder jedweder Schicht, die darauf abgeschieden oder in sonstiger Weise darauf ausgebildet ist, transportiert werden). Die 15 zeigt eine Systemkonfiguration mit zwei Hauptrotationszylindern 342a und 342b, wobei die Abscheidungsquellen so angeordnet sind, dass die vertikale Projektion des Umfangs jeder der Abscheidungsquellen das flexible Substrat 310 nicht schneidet.
  • In einer Anzahl von Ausführungsformen von Vorrichtungen, Systemen und Verfahren, die hier beschrieben sind, wird ein Material bei weniger als Atmosphärendruck auf einer sich bewegenden Bahn oder einem sich bewegenden Substrat (z. B. in einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren, wie es vorstehend beschrieben worden ist) durch Transportieren des Materials in das Innere von mindestens einem Zylinder abgeschieden. Der Zylinder umfasst mindestens eine Öffnung darin, durch die das Material hindurchtreten kann, so dass es in das Innere des Zylinders eintritt. Der Zylinder wird gedreht, so dass das Material durch die Öffnung hindurchtritt, so dass es auf der sich bewegenden Bahn in einer vorgegebenen Struktur abgeschieden wird. Das Material kann z. B. bei einem Druck zwischen etwa 10 bis 10–8 Torr abgeschieden werden. In einer Anzahl von Ausführungsformen wird das Material bei einem Druck zwischen etwa 10–4 bis 10–7 Torr abgeschieden
  • Es gibt eine Anzahl von Vorteilen, wenn eine solche zylindrische Maske zum Abscheiden und Strukturieren auf einem sich bewegenden Substrat verwendet wird. Beispielsweise stellt eine zylindrische Maske ein Verfahren zum Abscheiden von Leitungen aus einem Material senkrecht zur Richtung der Substratbahn bereit. Die Breite der Leitungen kann z. B. durch die Kombination der Breite der Öffnung oder des Schlitzes in dem Zylinder, der Drehzahl der Zylinderdrehung, der Richtung der Zylinderdrehung und der Geschwindigkeit der Substratbahn eingestellt werden. Der Abstand zwischen den Leitungen kann z. B. durch die Anzahl/den Abstand von Öffnungen in dem Zylinder und die Drehzahl eingestellt werden. Leitungen und/oder Strukturen, die nicht senkrecht zur Richtung der Bahn sind, können ebenfalls abgeschieden werden. Durch z. B. Verwenden von mehr als einem konzentrischen Zylinder und durch Einstellen von deren Drehzahl und anderer Parameter können nicht nur gerade Leitungen, sondern auch eine designartige Struktur auf einem Substrat abgeschieden werden. Die Verwendung einer zylindrischen Maske stellt ein kontaktloses Verfahren zur Abscheidung von Leitungen (z. B. Busleitungen) bereit, wodurch die Teilchenkontamination verglichen mit Kontaktverfahren vermindert wird. Das gesamte Material, das abgeschieden wird, kann innerhalb des Zylinders enthalten sein, wodurch eine Abschirmung vermindert oder vermieden wird. Darüber hinaus sind die Strukturierungsmerkmale/eigenschaften einfach einstellbar.
  • Wie es vorstehend beschrieben worden ist, umfassen OLED-Vorrichtungen und andere organische elektronische Vorrichtungen mehrere Schichten von Materialien. Diese Schichten können eine untere Elektrode (Anode), einen organischen Stapel und eine obere Elektrode (Kathode) umfassen. Typischerweise wird eine Mehrzahl von OLED-Vorrichtungen auf dem Substrat gebildet, das in Richtungen sowohl parallel als auch senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Substrats angeordnet werden kann. Dieses Herstellungsverfahren erfordert die Strukturierung von OLEDs, die Elektroden und organische Schichten umfassen. Ein weiteres Merkmal in OLEDs ist eine Metall-Busleitung. Für von unten emittierende OLED-Beleuchtungstafeln kann die Anode z. B. unter Verwendung eines transparenten Leiters, wie z. B. ITO, hergestellt werden. Wenn der transparente Leiter für eine großflächige Beleuchtungstafel verwendet wird, sieht die Tafel jedoch häufig uneinheitlich aus. Dieser Effekt ist das Ergebnis des Flächenwiderstands des transparenten Leiters, der signifikant höher ist als derjenige eines Metallleiters. Um die Uneinheitlichkeit zu vermindern, werden leitende Busleitungen (typischerweise Metall) auf dem transparenten Leiter verwendet, um die Leitfähigkeit der unteren Elektrode zu verbessern.
  • Das Abscheiden von Metall-Busleitungen 350 (vgl. die 16) in der Richtung des sich bewegenden Substrats 310 kann mit mehreren verschiedenen Verfahren durchgeführt werden. Ein Verfahren ist das Flash-Verdampfen des Metallmaterials 400 unter einem Schlitz oder Loch 420 bei eingestellten Zeiten zur Erzeugung einer einheitlichen Leitung in der Richtung des sich bewegenden Substrats, wie es in der 16 gezeigt ist. Ein weiteres Verfahren wäre eine kontinuierliche Verdampfung durch ein Loch oder einen Schlitz zur Erzeugung einer kontinuierlichen Metallleitung auf dem Substrat. Mehrere Löcher oder Schlitze können verwendet werden, um eine Gruppierung bzw. ein Array von Busleitungen auf dem Substrat zu erzeugen. Unterbrechungen in der Leitung können durch die Verwendung eines entfernbaren Materials erreicht werden, das an dem Substrat angebracht ist, um das Metall durch eine Maskierung an einer Abscheidung zu hindern, wo dies nicht erwünscht ist.
  • Die Abscheidung von Busleitungen senkrecht zu einer sich bewegenden Substratbahn kann z. B. entweder durch ein Flash-Verdampfen oder ein kontinuierliches Verdampfen eines leitenden Materials (Metall) durch eine zylindrische Maske auf das Substrat durchgeführt werden, wie es vorstehend diskutiert worden ist. Wie es z. B. in der 17A gezeigt ist, kann die zylindrische Maske z. B. einen Zylinder 500 umfassen, der einen oder mehrere enge(n) Schlitz(e) 510 darin aufweist und der z. B. eine Verdampfungsquelle 400 innerhalb des Inneren des Zylinders 500 aufweist. Der Zylinder 500 dreht sich um die Verdampfungsquelle 400. Das Material tritt durch den Schlitz 510 hindurch auf die Substratbahn 310 (vgl. die 17B), wenn der Schlitz 510 während der Drehung des Zylinders 500 eine spezifische Position erreicht. Die Position des Schlitzes zur Abscheidung kann z. B. direkt über der Quelle 400 sein, jedoch können andere Positionen verwendet werden. Eine Abschirmung kann verwendet werden, um das verdampfte Quellenmaterial einzuschließen, so dass es sich nur in eine bestimmte Richtung bewegen kann, wie z. B. aufwärts. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, kann eine Kombination aus der Breite des Schlitzes 510, der Drehzahl der Zylinderdrehung, der Richtung der Zylinderdrehung und der Geschwindigkeit der Substratbahn verwendet werden, um die Breite z. B. einer Busleitung festzulegen. Die Länge des Schlitzes oder der Öffnung 510 kann sich z. B. von einer Kante des Substrats zu der anderen erstrecken oder es können mehrere Unterbrechungen in dem Schlitz vorliegen, wenn kürzere Busleitungen (oder andere Leitungen) gewünscht sind. Es können mehrere Schlitze 510a (vgl. die 17B) um den Umfang eines Zylinders 500a vorliegen, um die Drehzahl des Zylinders 500a zu vermindern, wie es in der 17B gezeigt ist. Die Zylinderdrehzahl kann einfach eingestellt werden, um eine erforderliche Distanz zwischen z. B. Busleitungen bereitzustellen.
  • Zusätzlich können Schlitze in einer zylindrischen Maske hergestellt werden, die parallel zur Richtung des sich bewegenden Substrats sind, so dass strukturierte Leitungen in der Richtung der Bahn bereitgestellt werden. Schlitze parallel zu dem sich bewegenden Substrat können z. B. ein Verfahren zum Blockieren der Abscheidung in unerwünschten Bereichen (z. B. zwischen Beleuchtungstafeln) bereitstellen. Wenn sowohl das Strukturierungsverfahren für die parallelen als auch für die senkrechten Busleitungen verwendet wird, kann für jede Beleuchtungstafel ein sich wiederholendes Gittermuster von Busleitungen abgeschieden werden, wie es z. B. in der 18 gezeigt ist.
  • Eine weitere Option besteht darin, dass eine Struktur von Schlitzen oder Löchern in dem Zylinder vorliegt. Die Struktur auf dem Substrat kann z. B. eine duale Funktion aufweisen. Eine erste Funktion kann z. B. eine Busleitung zur Verbesserung der Einheitlichkeit der Beleuchtungstafel sein. Eine zweite Funktion kann ein dekoratives Merkmal (Struktur) für die Beleuchtungstafel sein. Die vorstehend beschriebenen Verfahren können auch für eine organische Abscheidung verwendet werden, wie es z. B. in der 19 gezeigt ist. In einer solchen Anwendung kann der Zylinder 600 z. B. große offene Bereiche 610 für das organische Material innerhalb des Zylinders 600, das abgeschieden werden soll, und kleinere blockierte Bereiche 620 umfassen, um zu verhindern, dass das organische Material auf unerwünschten Bereichen abgeschieden wird, wie z. B. den Kontakten oder zwischen jeder Beleuchtungstafel. Dieses System und dieses Verfahren vermindern die Anforderung für eine Maskierung, die vor dem Abscheidungsprozess direkt auf das Substrat 310 aufgebracht werden muss.
  • Die Bereitstellung einer vorgegebenen Struktur, die eine zweidimensionale Matrix umfasst, auf einem Substrat kann z. B. auf verschiedenartige Weise erreicht werden. In einem ersten Verfahren kann das Substrat z. B. mit einer parallelen Struktur beginnen (einer Reihe von Leitungen in der Richtung des sich bewegenden Substrats). Die parallele Struktur kann z. B. unter Verwendung einer ersten zylindrischen Maske abgeschieden werden. Die Substrate können sich dann über einen Zylinder bewegen, bei dem eine senkrechte Struktur (z. B. eine Leitung senkrecht zu dem sich bewegenden Substrat) abgeschieden wird, wodurch eine zweidimensionale Matrix erzeugt wird, wie es in der 20 gezeigt ist. In einem anderen Verfahren wird eine zweidimensionale Matrix durch einen einzelnen Zylinder auf einmal abgeschieden (d. h., die Struktur von Öffnungen in dem Zylinder bildet eine zweidimensionale Matrix). Dies ist relativ einfach, wenn nur eine vertikale Öffnung oder nur eine horizontale Öffnung in dem Zylinder vorliegt, wie es in der 21 gezeigt ist. Wenn mehr als eine vertikale Leitung und mehr als eine horizontale Leitung gewünscht sind, muss der Bereich zwischen den vertikalen und horizontalen Öffnungen in dem Zylinder von innerhalb des Zylinders her gestützt werden. Die Zylinderwand allein kann einen solchen Bereich nicht stützen, da die Öffnung in dem Zylinder den Bereich vollständig umgibt (vgl. die 22).
  • Diese Offenbarung wurde für Veranschaulichungs- und Beschreibungszwecke angegeben, ist jedoch nicht erschöpfend oder beschränkend aufzufassen. Für den einschlägigen Fachmann sind viele Modifizierungen und Variationen ersichtlich. Die Beispielausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um Prinzipien und die praktische Anwendung zu erläutern und um anderen Fachleuten zu ermöglichen, die Offenbarung für verschiedene Ausführungsformen mit verschiedenen Modifizierungen zu verstehen, die für die speziell vorgesehene Anwendung geeignet sind.
  • Obwohl veranschaulichende Beispielausführungsformen hier unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben worden sind, ist zu beachten, dass diese Beschreibung nicht beschränkend aufzufassen ist und dass verschiedene andere Änderungen und Modifizierungen hier durch den Fachmann ausgeführt werden können, ohne vom Bereich oder vom Wesen der Offenbarung abzuweichen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (15)

  1. Verfahren zur Bildung von mikroelektronischen Systemen auf einem flexiblen Substrat, umfassend: Abscheiden von mindestens einer organischen Dünnfilmschicht, mindestens einer Elektrode und mindestens einer Dünnfilmeinkapselungsschicht auf der mindestens einen organischen Dünnfilmschicht und der mindestens einen Elektrode auf einer ersten Seite des flexiblen Substrats, wobei das Abscheiden der mindestens einen organischen Dünnfilmschicht, das Abscheiden der mindestens einen Elektrode und das Abscheiden der mindestens einen Dünnfilmeinkapselungsschicht jeweils unter Vakuum stattfinden und wobei kein physischer Kontakt der mindestens einen organischen Dünnfilmschicht oder der mindestens einen Elektrode mit einem anderen festen Material vor dem Abscheiden der mindestens einen Dünnfilmeinkapselungsschicht stattfindet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das flexible Substrat während der Abscheidungen konstant in Bewegung ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Abscheiden der mindestens einen organischen Dünnfilmschicht, das Abscheiden der mindestens einen Elektrode und das Abscheiden der mindestens einen Dünnfilmeinkapselungsschicht ohne Aufheben des Vakuums stattfinden.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem mindestens eine Barriereschicht vor der mindestens einen organischen Dünnfilmschicht abgeschieden wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die mikroelektronischen Systeme, die auf dem flexiblen Substrat ausgebildet sind, nach dem Abscheiden der mindestens einen Dünnfilmeinkapselungsschicht auf eine Aufnahmerolle aufgewickelt werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem eine Oberfläche der mikroelektronischen Systeme vor dem Aufwickeln auf die Aufnahmerolle laminiert wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das flexible Substrat vor der ersten der Abscheidungen von einer Zuführungsrolle abgewickelt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem das flexible Substrat von der Zuführungsrolle abgewickelt wird und die mikroelektronischen Systeme, die auf dem flexiblen Substrat ausgebildet sind, in einem einzigen Abwickel- und Aufwickelzyklus auf die Aufnahmerolle aufgewickelt werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das flexible Substrat eine vorstrukturierte Elektrode umfasst.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die mikroelektronischen Systeme organische Licht-emittierende Diodensysteme sind.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend: Abwickeln des flexiblen Substrats von einer Zuführungsrolle und Aufwickeln des flexiblen Substrats auf einer Aufnahmerolle nach dem Abscheiden der mindestens einen Dünnfilmeinkapselungsschicht, wobei eine Mehrzahl von organischen Dünnfilmschichten abgeschieden wird und wobei das Abscheiden der Mehrzahl von organischen Dünnfilmschichten, das Abscheiden der mindestens einen Elektrode und das Abscheiden der mindestens einen Dünnfilmeinkapselungsschicht alle ohne Aufheben des Vakuums stattfinden.
  12. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem vor dem Abscheiden der mindestens einen Dünnfilmeinkapselungsschicht kein Aufwickeln um eine Rolle stattfindet.
  13. Herstellungssystem zur Bildung von mikroelektronischen Systemen auf einem flexiblen Substrat, umfassend: ein Rolle-zu-Rolle-Substratzuführungs- und -aufnahmesystem, mindestens ein System zum Abscheiden von mindestens einer organischen Dünnfilmschicht unter Vakuum, welches das Substrat durchläuft, während es sich auf dem Rolle-zu-Rolle-Substratzuführungs- und -aufnahmesystem befindet, mindestens ein System zum Abscheiden von mindestens einer Elektrode unter Vakuum, welches das Substrat durchläuft, während es sich auf dem Rolle-zu-Rolle-Substratzuführungs- und -aufnahmesystem befindet, und mindestens ein System zum Abscheiden von mindestens einer Dünnfilmeinkapselungsschicht auf der mindestens einen organischen Dünnfilmschicht und der mindestens einen Elektrode unter Vakuum.
  14. Herstellungssystem nach Anspruch 13, bei dem das Vakuum nicht aufgehoben wird, wenn das Substrat durch das mindestens eine System zur Abscheidung von mindestens einer organischen Dünnfilmschicht, durch das mindestens eine System zur Abscheidung von mindestens einer Elektrode und durch das mindestens eine System zur Abscheidung von mindestens einer organischen Dünnfilmeinkapselungsschicht läuft.
  15. Mikroelektronisches System, das durch Abscheiden mindestens einer organischen Dünnfilmschicht, mindestens einer Elektrode und mindestens einer Dünnfilmeinkapselungsschicht auf der mindestens einen organischen Dünnfilmschicht und der mindestens einen Elektrode auf einer ersten Seite eines flexiblen Substrats gebildet worden ist, wobei das Abscheiden der mindestens einen organischen Dünnfilmschicht, das Abscheiden der mindestens einen Elektrode und das Abscheiden der mindestens einen Dünnfilmeinkapselungsschicht jeweils unter Vakuum stattfinden und wobei vor dem Abscheiden der mindestens einen Dünnfilmeinkapselungsschicht kein physischer Kontakt der mindestens einen organischen Dünnfilmschicht oder der mindestens einen Elektrode mit einem anderen festen Material stattfindet.
DE102013021223.5A 2012-12-17 2013-12-17 Herstellung flexibler organischer elektronischer Vorrichtungen Ceased DE102013021223A1 (de)

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US13/716,435 2012-12-17
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