СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СТРУКТУРИРОВАННОГО ОРГАНИЧЕСКОГО СВЕТОДИОДА
METHOD OF PRODUCING PATTERNED ORGANIC LIGHT-EMITTING DIODE

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к способу производства структурированного органического светодиода (OLED), содержащего набор слоев, причем упомянутый набор содержит светоизлучающий слой, расположенный между катодным слоем и анодным слоем, и набор располагается на подложке.
Изобретение дополнительно относится к структурированному OLED и к источнику света.
Уровень техники изобретения
Органический светодиод, также называемый OLED, обычно содержит катод, анод и светоизлучающий слой. Эти слои могут укладываться в набор на подложке. OLED может также содержать проводящие слои. Светоизлучающий слой может изготавливаться из органического материала, способного проводить электрический ток. Когда между катодом и анодом прикладывается напряжение, электроны проходят от катода к аноду. Дополнительно, на стороне анода в проводящем слое создаются "дырки". Когда электроны и дырки рекомбинируют, органическое светодиодное устройство излучает фотоны. Органические светодиодные устройства во многих случаях рассматриваются как будущее для различных применений, связанных с освещением.
Патентная заявка "Device, method and system for lighting", досье поверенного PH009044, введенная сюда посредством ссылки, описывает органическое светодиодное устройство. Органическое светодиодное устройство при его использовании отображает заранее определенный рисунок на его светоизлучающих частях. Органическое светодиодное устройство содержит анод, катод и органический светоизлучающий слой. Органический светоизлучающий слой выполнен с возможностью излучения света. Часть набора органических светодиодных слоев облучаются светом с длиной волны в полосе поглощения органического светодиодного слоя. Интенсивность света для облучающего света находится ниже порога абляции катодного слоя, анодного слоя и органического светодиодного слоя. В результате обработки облучением эта часть набора светодиодных слоев снижает светоизлучающие свойства.
Выбирая, какие части светодиодного слоя следует обработать и как долго, в OLED может быть впечатан рисунок. Такие структурированные OLED могут использоваться, например, для создания окружающего освещения. Полные 2-мерные полутоновые изображения могут быть выполнены в едином органическом светодиодном устройстве, сохраняя при этом все внутренние преимущества органических светодиодных устройств, например, привлекательность источника света с диффузной зоной и так далее.
Сущность изобретения
Во время формирования изображения обычно используется конденсированный пучок света, такого как свет, даваемый лазером. Лазер обладает интенсивностью, которая относительно высока, так что в том месте в наборе светоизлучающих слоев, которые облучаются светом, OLED нагревается. Чтобы избежать деформации OLED, индуцированная нагреванием температура внутри OLED должна оставаться ниже порога деформации. Структурирование OLED требует тщательной калибровки и управления интенсивностью лазера, а также скорости сканирования, позволяющей получить высокую контрастность структурирования, не вызывая нежелательной деформации металлического электрода в устройстве, то есть изгиба. К продольному изгибу особенно чувствителен катодный слой.
Кроме того, для ускорения производства OLED со светоиндуцированным структурированием желательно увеличивать интенсивность структурирующего света. Когда OLED нагревается, части OLED могут деформироваться и, в конечном счете, продольно изгибаться.
Чтобы лучше разобраться с этой проблемой, в первом варианте изобретения представляется способ производства структурированного OLED. Способ содержит этапы, на которых обеспечивают подложку, помещают на подложку набор слоев, причем набор слоев содержит, по меньшей мере, органический светоизлучающий слой, расположенный между катодным слоем и анодным слоем, и облучают выбранные части органического светоизлучающего слоя светом с длиной волны, лежащей в полосе поглощения органического светоизлучающего слоя, для обеспечения локально сниженных светоизлучающих свойств, образующих структуру. Способ дополнительно содержит этап, на котором обеспечивают слой, уменьшающий продольный изгиб, не являющийся подложкой, причем слой, уменьшающий продольный изгиб, соединяется с катодным слоем на стороне катодного слоя, обращенной в сторону, противоположную органическому светоизлучающему слою, и выполняется с возможностью повышения сопротивления продольному изгибу, возникающему в результате локального нагревания катодного слоя.
OLED для светоиндуцированного структурирования, соответствующий изобретению, имеет то преимущество, что он может структурироваться с помощью света более экономически эффективным способом.
В известной системе, когда в некоторую точку набора светоизлучающих слоев направляется свет, чтобы снизить светоизлучающие свойства в этой точке, свет будет также нагревать катодный слой. Если интенсивность света достаточно высокая, то в некоторой точке катодный слой достигнет температуры, при которой происходит продольный изгиб.
Однако в OLED, соответствующем изобретению, катод присоединяется к слою, уменьшающему продольный изгиб, который повышает сопротивление катода продольному изгибу. Даже если катодный слой изготовлен из того же самого материала и имеет такую же толщину, как в известной системе, то катодный слой может быть способен лучше выдерживать продольный изгиб.
Так как слой, уменьшающий продольный изгиб, применяется к стороне катода, обращенной в сторону, противоположную светоизлучающему слою, светоизлучающие свойства светоизлучающего слоя не затрагиваются. Благодаря слою, уменьшающему продольный изгиб, интенсивность света, который используется для индуцирования структуры в OLED, может быть увеличена. В результате, для OLED в отдельной точке требуется меньше времени, чтобы уменьшить светоизлучающее свойство набора светоизлучающих слоев. Поэтому скорость сканирования, с который лазер сканирует поверхность OLED во время структурирования, может быть увеличена. То есть, если для какой-то конкретной точки OLED требуется меньше времени, чтобы достигнуть требуемого изменения светоизлучающих свойств, то тогда также требуется меньше времени для получения всей структуры. Соответственно, сокращается время для получения структурированного OLED. Более короткий этап структурирования во время изготовления структурированного OLED подразумевает соответствующее сокращение времени изготовления структурированного OLED. Также возможно разделить этап сканирования на этапы многократного сканирования.
Снижение светоизлучающих свойств может затем проводиться в несколько различных этапов. Это может иметь то преимущество, что тепло, которое выделяется во время первого прохода, может рассеяться раньше, чем начнется второй проход. Таким образом, удастся избежать продольного изгиба. При использовании сканирования с многократными проходами для структурирования OLED, соответствующего изобретению, может быть достаточным меньшее количество проходов. Поскольку катодный слой имеет более высокое сопротивление продольному изгибу, интенсивность лазера, используемого при любом из многочисленных проходов, может быть более высокой и потребуется меньшее количество проходов. Меньшее количество проходов сканирования уменьшает время, которое занимает этап структурирования.
Время изготовления, необходимое для изготовления структурированного OLED, вносит существенный вклад в себестоимость структурированного OLED. Поэтому для снижения себестоимости повышенные скорости структурирования являются преимуществом.
Дополнительное преимущество при использовании света повышенной интенсивности во время структурирования состоит в том, что контрастность структуры, которая может быть достигнута при одном проходе, увеличивается. Источник света с повышенной интенсивностью может помочь достигнуть более сильного снижения светоизлучающих свойств светоизлучающего слоя. Соответственно, может быть достигнута большая разность между затемненными частями OLED и частями, оставленными необработанными.
OLED, соответствующий изобретению, может использоваться с различными способами формирования светоиндуцированных структур. В качестве первого примера, светоизлучающий слой может содержать олигомеры и/или полимеры и быть структурирован с помощью способа, который влияет на эти материалы. В качестве дополнительного примера, набор и/или светоизлучающий слой могут содержать рабочий слой, такой как токопроводящий слой. В этом случае, при формировании светоиндуцированной структуры можно влиять на токопроводящие свойства, чтобы влиять на пониженный потенциал для прохождения тока через светоизлучающий слой. Если потенциал для прохождения тока через светоизлучающий слой снижается, то светоизлучающие свойства соответственно снижаются. Заметим, что в обоих примерах, используемый свет будет, по меньшей мере, в некоторой степени нагревать катодный слой. Соответственно, в обоих примерах слой, уменьшающий продольный изгиб, принесет пользу производственному процессу.
Более высокое сопротивление продольному изгибу катодного слоя может быть реализовано, по меньшей мере, двумя различными способами. Прежде всего, OLED может иметь более высокое сопротивление продольному изгибу катодного слоя, задерживая наступление продольного изгиба. То есть за счет повышенного порога продольного изгиба катодного слоя. Порог продольного изгиба определяет количество тепловой энергии, выше которого происходит продольный изгиб катодного слоя, если упомянутое количество прикладывается к катодному слою во время светоиндуцированного структурирования. Увеличивая порог наступления продольного изгиба, интенсивность света может быть увеличена, в то же время вообще избегая продольного изгиба. Это, в частности, предпочтительно для катодных слоев, изготовленных из хрупких материалов, например, для прозрачных катодных слоев, остающихся ниже порога продольного изгиба. По сравнению с OLED без слоя, уменьшающего продольный изгиб, продольный изгиб должен начинаться после того, как приложено больше тепловой энергии, поскольку слой, уменьшающий продольный изгиб, например, выдерживает продольный изгиб благодаря своей жесткости или потому что он помогает справляться с прибывающей тепловой энергией. Повышенная интенсивность света может использоваться без возникновения продольного изгиба.
Вторым способом, при котором OLED может иметь более высокое сопротивление продольному изгибу, является смягчение жесткости продольного изгиба после его возникновения. Когда продольный изгиб катодного слоя начался, но теплота продолжает прикладываться, продольный изгиб становится все более и более серьезным. Серьезность видна, например, в более высоких и/или более резких изгибах материала. Однако для некоторых применений определенная величина продольного изгиба может быть допустима, пока продольный изгиб остается в заданных пределах. В частности, продольный изгиб не должен прогрессировать до точки, где катод разрушается. Слой, уменьшающий продольный изгиб, может замедлить скорость, с которой прогрессирует продольный изгиб катодного слоя. Кроме того, он уменьшает видимость продольного изгиба. В предпочтительном варианте осуществления, соединение между слоем, уменьшающим продольный изгиб, и катодным слоем содержит механическое соединение для увеличения уровня механической жесткости катодного слоя. Более жесткий слой будет способен выдерживать более высокую интенсивность света, то есть более высокие температуры, прежде чем произойдет продольный изгиб.
Нагревание части катодного слоя во время светоиндуцированного структурирования вызывает напряжение в материале. Когда это напряжение становится достаточно высоким, происходит продольный изгиб. Наличие механического соединения между катодным слоем и стойким к продольному изгибу слоем позволяет катоду выдерживать большую величину напряжения. Предпочтительно располагать слой, уменьшающий продольный изгиб, таким образом, чтобы он имел более высокий уровень механической жесткости, чем катодный слой, например, выбирая для слоя, уменьшающего продольный изгиб, соответствующий материал или метод осаждения. Наличие слоя, уменьшающего продольный изгиб, с более высокой жесткостью, чем катодный слой, позволяет делать более тонким слой, уменьшающий продольный изгиб. Предпочтительно, механическая жесткость слоя, уменьшающего продольный изгиб, не должна быть ниже, чем уровень механической жесткости катодного слоя. Может применяться более тонкий слой, уменьшающий продольный изгиб, например осажденный, который более быстрый в изготовлении и который снижает общее время изготовления OLED. Изобретение может использоваться при экономически эффективном производстве OLED, снижая время изготовления и уменьшая время на структурирование. Кроме того, если слой, уменьшающий продольный изгиб, может быть более тонким, то для слоя, уменьшающего продольный изгиб, требуется меньше материала.
Предпочтительно, жесткость слоя, уменьшающего продольный изгиб, нарастает в направлении, параллельном катодному слою, чтобы снизить продольный изгиб катодного слоя.
Увеличение жесткости в направлении, параллельном катодному слою, эффективно для уменьшения продольного изгиба катодного слоя. Если материал сопротивляется движению в этом направлении, то тогда вероятность образования складок катодного слоя соответственно снижается.
В предпочтительном варианте осуществления соединение между слоем, уменьшающим продольный изгиб, и катодным слоем содержит теплопроводящее соединение для передачи теплоты от катодного слоя, по меньшей мере, к части слоя, уменьшающего продольный изгиб.
Скорость, с которой прогрессирует продольный изгиб после того, как он начался, может быть уменьшена, отводя часть теплоты, вызванной в катоде падающим светом во время структурирования. Таким образом, хотя теплота продолжает поступать к катоду, серьезность продольного изгиба ограничивается.
В предпочтительном варианте осуществления слой, уменьшающий продольный изгиб, и теплопроводящее соединение с катодным слоем выполнены с возможностью повышения порога продольного изгиба путем отведения теплоты, чтобы ограничить местное нагревание катодного слоя во время светоиндуцированного структурирования OLED. Отводя теплоту от катодного слоя, предотвращается нарастание теплоты в данном месте. По сравнению с OLED без слоя, уменьшающего продольный изгиб, начало продольного изгиба произойдет позже, то есть после того, как свет подается более длительное время, и/или после того, как подается свет более высокой интенсивности. Соответственно, может использоваться свет более высокой интенсивности или свет той же самой интенсивности может использоваться в течение более длительного времени.
Лучшая теплопроводность приводит в результате к более низкой температуре, хотя для структурирования используется свет той же самой интенсивности. Это позволяет допустить более высокую тепловую нагрузку, то есть количество тепловой энергии и, следовательно, более высокую интенсивность света.
В варианте осуществления, соответствующем изобретению, слой, уменьшающий продольный изгиб, и теплопроводящее соединение между слоем, уменьшающим продольный изгиб, и катодным слоем выполнены с возможностью отведения теплоты от катодного слоя к последующему радиатору. Таким образом, способность системы, образованной катодным слоем и слоем, уменьшающим продольный изгиб, справляться с притоком теплоты дополнительно увеличивается. Радиатор может быть установлен в OLED, но может быть также внешним относительно OLED и присоединяться через дополнительное тепловое соединение. Например, временный радиатор может быть присоединен к слою, уменьшающему продольный изгиб, во время использования конденсированного света для формирования структуры в OLED.
В предпочтительном варианте осуществления слой, уменьшающий продольный изгиб, обладает теплоемкостью для поглощения теплоты, чтобы ограничить местный нагрев катодного слоя во время светоиндуцированного структурирования OLED и чтобы повысить порог продольного изгиба. Наличие относительно высокой теплоемкости позволяет уменьшить продольный изгиб, поглощая значительное количество энергии, тогда как увеличение температуры остается ограниченным. Во время светоиндуцированного структурирования за счет теплоемкости поглощается часть теплоты, поступающей к катодному слою. Таким образом, порог продольного изгиба увеличивается.
Слой, уменьшающий продольный изгиб, в OLED, соответствующем изобретению, может содержать материалы, чьи свойства при использовании в полупроводниковой и/или тонкопленочной технологии хорошо известны. К таким материалам относятся различные металлы, такие как алюминиевые сплавы, молибден, медь и вольфрам. Кроме того, также хорошо подходит кремний. Стеклоподобные и керамические материалы также возможны, в частности золь-гелевые материалы, которые могут применяться в жидкой форме перед отверждением. Предпочтительно, слой, уменьшающий продольный изгиб, содержит, по меньшей мере, один материал из следующего списка материалов: нитрид алюминия, нитрид кремния, SiNx:h, оксид алюминия, оксинитрид алюминия, диоксид кремния или оксинитрид кремния. Способы и оборудование для нанесения покрытия этих материалов являются общедоступными.
В предпочтительном варианте осуществления, соответствующем изобретению, катодный слой и слой, уменьшающий продольный изгиб, по меньшей мере, частично прозрачны для видимого света. Когда катодный слой и слой, уменьшающий продольный изгиб, прозрачны для видимого света, OLED может излучать свет в направлении катода, возможно, в дополнение к излучению света в направлении анода. Кроме того, такой OLED может быть, по меньшей мере, частично прозрачным для видимого света. В последнем случае набор из слоев, подложки и слоя, уменьшающего продольный изгиб, также, по меньшей мере, частично прозрачен для видимого света.
Катодный слой в прозрачном OLED обычно является тонким серебряным слоем, например 10 нм серебра. Такие материалы особенно чувствительны к продольному изгибу. Поскольку такие материалы являются очень тонкими, они имеют низкую теплоемкость для поглощения тепловой энергии. Также тонкие материалы легче повреждаются. Применяя слой, уменьшающий продольный изгиб, который также прозрачен для света, продольный изгиб в этом типе OLED можно значительно снизить. Прозрачные слои, уменьшающие продольный изгиб, могут изготавливаться из известных материалов, например слой, уменьшающий продольный изгиб, может содержать, по меньшей мере, один материал из следующего списка материалов: золь-гель, стекло или эпоксидный компаунд, наносимые центрифугированием, нитрид алюминия, нитрид кремния, SiNx:H, оксид алюминия, оксинитрид алюминия, диоксид кремния или оксинитрид кремния.
Прозрачный SiN и прозрачный AlO предпочтительно используются в аморфной, некристаллической форме. Посредством способа осаждения их состав и структура и, следовательно, их поглощение могут варьироваться.
В дополнение к видимому свету или вместо него, катодный слой и слой, уменьшающий продольный изгиб, могут также быть, по меньшей мере, частично прозрачны для ультрафиолетового света и/или для инфракрасного света.
Дополнительный вариант изобретения касается структурированного OLED, соответствующего изобретению, в котором часть светоизлучающего слоя имеет локально пониженные светоизлучающие свойства, образуя структуру. Упомянутые структурированные OLED содержат набор слоев, причем упомянутый набор содержит светоизлучающий слой, расположенный между катодным слоем и анодным слоем, и набор устанавливается на подложке. Структурированный OLED дополнительно содержит слой, уменьшающий продольный изгиб, не являющийся подложкой или катодом, причем слой, уменьшающий продольный изгиб, соединяется с катодом на стороне катодного слоя, обращенной в сторону, противоположную светоизлучающему слою, и выполнен с возможностью повышения сопротивления продольному изгибу, возникающему в результате местного нагревания катода. По меньшей мере, часть светоизлучающего слоя снижает светоизлучающие свойства при приложении света.
OLED для светоиндуцированного структурирования, который структурируется согласно соответствующему способу светоиндуцированного структурирования, может изготавливаться быстрее за счет возможности использования более высокой интенсивности света. То есть затраты на структурирование таких структурированных OLED будут ниже.
В дополнительном варианте изобретения источник света содержит структурированный OLED, соответствующий изобретению. Например, в варианте осуществления, лампа содержит структурированный OLED, соответствующий изобретению.
Представляется органический светодиод (OLED) для светоиндуцированного структурирования. OLED содержит слой, уменьшающий продольный изгиб, соединенный с катодным слоем на стороне катодного слоя, обращенной в сторону, противоположную светоизлучающему слою. Слой, уменьшающий продольный изгиб, выполнен с возможностью повышения сопротивления продольному изгибу, возникающему в результате местного нагревания катода, причем нагревание может быть вызвано структурированием OLED. Слой, уменьшающий продольный изгиб, улучшает механические свойства, например жесткость, и/или тепловые свойства, например посредством охлаждения катода.
Следует заметить, что патентная заявка "Patterned OLED device, method of generating a patterning, system for patterning and method of calibrating the system", досье поверенного PHO 12033, введенная сюда посредством ссылки, описывает структурированное светодиодное устройство. Структурированное устройство органического светодиода содержит органический светоизлучающий материал, расположенный между анодным слоем и катодным слоем, и дополнительно содержит, по меньшей мере, один проводящий слой, чтобы в процессе работы позволить прохождение тока через светоизлучающий материал и заставить светоизлучающий материал излучать свет. Часть токопроводящего слоя структурируется, локально изменяя характеристику прохождения тока, без существенного изменения органического светоизлучающего материала, анодного слоя и катодного слоя. Характеристика прохождения тока локально определяет ток, проходящий в процессе работы через органический светоизлучающий материал. Изменяя характеристику прохождения тока, в устройстве органического светодиода может быть создана структура, которая, по существу, не видна в выключенном состоянии устройства органического светодиода и которая ясно видна как изменения интенсивности света во включенном состоянии устройства органического светодиода.
Изменение токопроводящих слоев особенно эффективно для OLED на основе олигомеров. Для OLED на основе полимеров предпочтительно изменять сам светоизлучающий материал посредством светового облучения. Такие устройства могут не иметь токопроводящий слой и в выключенном состоянии устройства может быть слегка видно, что OLED структурирован.
Краткое описание чертежей
Изобретение объясняется с дополнительными подробностями посредством примера и со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:
Фиг.1а - схематический вид в разрезе органического светодиодного устройства, соответствующего изобретению,
Фиг.1b - схематический вид в разрезе светоизлучающего слоя органического светодиодного устройства, соответствующего изобретению,
Фиг.2 - схематический вид в разрезе дополнительного органического светодиодного устройства, соответствующего изобретению.
На всех чертежах схожие или соответствующие признаки обозначаются одними и теми же ссылочными позициями.
Перечень ссылочных позиций:
100 OLED
110 Подложка
120 Анод
130 Светоизлучающий слой
132 Проводящий слой
134 Эмиссионный слой
140 Катод
150 Слой, уменьшающий продольный изгиб
160 Направление излучения света
165 Свет, индуцирующий структуру
200 OLED
260 Направление освещения
265 Направление индуцирования структуры
Подробные варианты осуществления
Хотя настоящее изобретение допускает варианты осуществления во многих различных формах, на чертежах показаны и здесь будут описаны подробно один или более конкретных вариантов осуществления, понимая, что настоящее раскрытие должно рассматриваться как пример принципов изобретения и не предназначено ограничивать изобретение конкретными вариантами осуществления, показанными и описанными.
На фиг.1а показан вид в разрезе устройства 100 органического светодиода, соответствующего варианту осуществления настоящего изобретения. OLED 100 содержит подложку 110, на которую наносятся, по порядку, анод 120, светоизлучающий слой 130, катод 140 и слой 150, уменьшающий продольный изгиб. Анод 120 может содержать, например, оксид индия и олова (ITO), фторированную окись цинка, PEDOT или любой другой соответствующий анодный материал. Напряжение может быть приложено между катодом 140 и анодом 120, приводя в результате к прохождению электрического тока через светоизлучающий слой 130. На фиг.1b светоизлучающий слой 130 показан более подробно, он содержит проводящий слой 132 и эмиссионный слой 134, где проводящий слой 132 обращен к аноду 120 и эмиссионный слой 134 - к катоду 140. В соответствии с технологией OLED, в OLED могут присутствовать промежуточные слои. Например, токопроводящие слои могут присутствовать между анодом 120 и катодом 140.
Проводящий слой 132 и эмиссионный слой 134 могут изготавливаться из органического материала, такого как полимер или олигомер. Светоизлучающий слой 130 может содержать материалы с низким молекулярным весом, так называемые маломолекулярные (SM) OLED. Осаждение SM-OLED обычно основано на термовакуумном испарении. Светоизлучающий слой 130 может также быть на полимерной основе (PLED), содержащей длинные цепи органического полимера, которые могут осаждаться по принципу центробежного литья или по струйному принципу. Чтобы OLED 100 функционировал должным образом и для защиты от влажности и загрязнения, например от пыли и мелких частиц, OLED 100 может быть упакован в герметичный корпус (не показан), такой как герметизирующая крышка. При приложении напряжения электроны и дырки рекомбинируют в органическом светоизлучающем слое 130, что заставляет свет излучаться из OLED 100. Свет может излучаться, например, через анод 120, когда анод 120, по меньшей мере, частично, прозрачен для создаваемого света. Свет, излучаемый через анод 120, показан на фиг.1a как направление 160 свечения.
Катод 140 также может быть прозрачным. Подложка 110 также может быть прозрачной. Например, подложка 110 может быть изготовлена из стекла. OLED 100 может быть структурирован индуцирующим структуру светом 165. Пучок 165 света облучает OLED 100, заставляя изменяться светоизлучающие свойства светоизлучающего слоя 130 в облученных зонах. Пучок 165 света может, например, пройти через подложку 110 и анод 120, чтобы воздействовать на светоизлучающий слой 130. Индуцирующий структуру свет 165 может иметь длину волны в полосе поглощения светоизлучающего слоя 130, в одном варианте осуществления избегая длин волн ниже 400 нм. Фотоиндуцированный процесс в светоизлучающем слое 130 вызывает снижение первоначальной эмиссии света в облученных областях светоизлучающего слоя 130, позволяя структуре быть видимой, когда OLED 100 переключается во включенное состояние. На фиг.1a индуцирующий структуру свет 165 достигает светоизлучающего слоя 130 через основание 110 и анод 120, которые для этой цели являются, по меньшей мере, частично прозрачными для структурирующего света 165. Альтернативно, светоизлучающий слой 130 может быть достигнут через слой 150, уменьшающий продольный изгиб 150, и катод 140. В последнем случае слой 150, уменьшающий продольный изгиб, и катод 140, по меньшей мере, частично прозрачны.
В одном варианте осуществления индуцирующий структуру свет 165 является лазерным светом. OLED 100 может быть, например, известным супержелтым устройством с излучением с нижней части, на 0,5-миллиметровой подложке из натриево-кальциево-силикатного стекла, на которую осаждается слой, уменьшающий продольный изгиб. Индуцирующий структуру свет 165 может создаваться неодимовым лазером с удвоенной частотой: лазер YAG (длина волны 532 нм).
В одном варианте осуществления OLED 100 содержит полимер, излучающий свет синего цвета. Индуцирующий структуру свет 165 может иметь длину волны 405 нм. В этом случае может использоваться дешевый твердотельный диодный лазер, такой как используется в изделиях для дисков Blue-ray. Во время структурирования, индуцированного светом, конденсированный свет падает на светоизлучающий слой, чтобы изменить его светоэмиссионные свойства. По меньшей мере, часть этого света также достигает катодного слоя и падает на него, например, потому что некоторая часть света проходит через светоэмиссионный слой. Благодаря частичному поглощению этого падающего света катод нагревается. Слой 150, уменьшающий продольный изгиб, соединяется с катодом 140, чтобы смягчить эффекты деформации за счет локального нагрева. Порог продольного изгиба определяет количество подаваемой энергии, выше которого происходит продольный изгиб катодного слоя, если упомянутое количество прикладывается к катодному слою, например, во время светоиндуцированного структурирования, например, во время заданного периода времени или при заданной скорости сканирования индуцирующего структуру света. Порог продольного изгиба может быть также выражен как увеличение температуры катодного слоя, выше которой происходит продольный изгиб. Слой 150, уменьшающий продольный изгиб, может задержать начало продольного изгиба, увеличивая порог продольного изгиба.
Кроме того, даже если продольный изгиб происходит, то тогда слой 150, уменьшающий продольный изгиб, помогает в управлении им, то есть снижает его серьезность. Предпочтительно, теплопроводящее и/или механическое соединение между слоем 150, уменьшающим продольный изгиб, и катодом 140 является относительно прочным и обладает относительно высокой адгезией. Слой 150, уменьшающий продольный изгиб, может помочь противостоять деформации, увеличивая жесткость катода 140 и/или отводя от катода 140, по меньшей мере, часть теплоты, приложенной к нему. Например, соединение между слоем 150, уменьшающим продольный изгиб, и катодом 140 может быть выбрано так, что некоторые из сил, которые вызываются в катоде 140 теплотой, по меньшей мере, частично выдерживаются за счет соединения со слоем 150, уменьшающим продольный изгиб. Другими словами, слой 150, уменьшающий продольный изгиб, может действовать как своего рода каркас для катода 140. Жесткость слоя 150, уменьшающего продольный изгиб, может быть выражена с точки зрения его модуля Юнга Е продольной упругости. Повышение сопротивления продольному изгибу катода 140 уже наблюдалось из значения E для слоя, уменьшающего продольный изгиб, где оно равнялось 50 ГПа. Однако, модуль Юнга для слоя 150, уменьшающего продольный изгиб, предпочтительно больше 100 ГПа и, более предпочтительно, больше 250 ГПа. Выбор материалов с высоким уровнем механической жесткости для слоя, уменьшающего продольный изгиб, в частности выше, чем уровень механической жесткости катодного слоя, является эффективным способом увеличения жесткости катода 140, особенно, в сочетании с прочным механическим соединением.
-6
-6
-6
Предпочтительно, когда слой 150, уменьшающий продольный изгиб, сам сильно не деформируется под действием теплоты. Коэффициент теплового расширения слоя 150, уменьшающего продольный изгиб, поэтому предпочтительно является малой величиной, например, меньше 30×10/K (10/K), и, предпочтительно, меньше, чем 10×10/K. Если слой 150, уменьшающий продольный изгиб, обладает относительно низким коэффициентом теплового расширения, например ниже, чем коэффициент теплового расширения катодного слоя, то также возникает сопротивление деформации катода 140, особенно, когда соединение содержит механическое соединение.
3
Как дополнительный пример, слой 150, уменьшающий продольный изгиб, может также помочь выдерживать деформацию, отводя, по меньшей мере, часть тепловой энергии, приложенной к катоду 140. Соединение между катодом 140 и слоем 150, уменьшающим продольный изгиб, может содержать теплопроводящее соединение для отвода теплоты от катода 140, по меньшей мере, к части слоя 150, уменьшающего продольный изгиб. По мере того, как теплота отводится, начало продольного изгиба будет задерживаться. Кроме того, после начала продольного изгиба, продольный изгиб будет проходить медленнее, так как часть теплоты отводится. Предпочтительно, слой, уменьшающий продольный изгиб, обладает теплоемкостью, так чтобы часть теплоты, которая отведена от катодного слоя 140 к слою 150, уменьшающему продольный изгиб, могла быть поглощена слоем 150, уменьшающим продольный изгиб, во время светоиндуцированного структурирования OLED. Это дополнительно повышает порог продольного изгиба. Предпочтительно, теплоемкость слоя должна быть больше, чем 2 Дж/см/K, и слой должен иметь высокую теплопроводность. Относительно высокая теплопроводность позволяет отводить тепловую энергию, которая поглощается локально, к другим частям слоя, уменьшающего продольный изгиб, которые в настоящий момент облучаются структурирующим светом. Таким образом, теплопроводность помогает в распределении тепловой энергии по большей площади слоя, уменьшающего продольный изгиб. В результате, общее повышение температуры будет снижаться и, таким образом, теплоемкость слоя, уменьшающего продольный изгиб, для охлаждения катодного слоя увеличивается. Кроме того, если теплота распределяется по большей площади, то слой, уменьшающий продольный изгиб, сам может более легко рассеивать тепловую энергию.
Дополнительный радиатор (не показан) может присоединяться к катоду 140 через слой 150, уменьшающий продольный изгиб.
Было замечено, что вышеупомянутые эффекты заметно увеличиваются с толщиной слоя 150, уменьшающего продольный изгиб. Толщина слоя 150, уменьшающего продольный изгиб, предпочтительно больше 20 нм или больше 50 нм или больше 100 нм. Хотя предпочтительно, чтобы слой 150, уменьшающий продольный изгиб, был слоем, отдельным от катода 140, замечено, что увеличение сопротивления продольному изгибу может быть достигнуто, увеличивая толщину самого катода 140, не используя отдельный слой, уменьшающий продольный изгиб. Например, одним вариантом осуществления такого OLED является OLED, содержащий набор слоев, причем набор содержит светоизлучающий слой, расположенный между катодным слоем и анодным слоем, и набор располагается на подложке, в котором часть светоизлучающего слоя имеет локально пониженные светоизлучающие свойства, образующие структуру, причем структура предпочтительно является световой, например лазерной, индуцированной, и в котором катодный слой имеет толщину, достаточную для повышения сопротивления продольному изгибу, возникающему в результате местного нагревания катода. Катод предпочтительно содержит алюминий и может даже состоять из алюминиевого сплава. Более толстый слой, например металлический слой, обладает, по меньшей мере, двумя преимуществами: улучшенное охлаждение катода благодаря повышенному теплоотводу и повышенная жесткость катода. Оба варианта помогают предотвратить возникновение и нарастание продольного изгиба во время лазерного облучения для структурирования OLED. Таким образом, катод имеет более высокое сопротивление продольному изгибу, возникающему в результате местного нагревания катода. Продольный изгиб более толстых материалов создает менее видимые складки в материале. Поэтому, помимо того, что он делает катод более жестким для продольного изгиба, более толстый слой также делает продольный изгиб менее видимым, если он происходит. Также показано, что для структуры могут быть достигнуты более высокие контрастности. Кроме того, могут использоваться более высокие скорости структурирования и более высокая мощность света, что сокращает время, затрачиваемое на выполнение операции. Предпочтительно катод 140 имеет толщину, по меньшей мере, 100 нм или больше 150 нм или больше 200 нм. Было замечено, что в этом диапазоне максимальный выход света структурирующего лазера, не создающий продольный изгиб, увеличивается приблизительно пропорционально толщине катода 140 и/или слоя 150, уменьшающего продольный изгиб.
Примерами материалов для слоя 150, уменьшающего продольный изгиб, являются различные металлы, такие как алюминиевые сплавы, молибден, медь и вольфрам. Они обладают относительно большим модулем Юнга и относительно малым тепловым расширением. Как альтернатива, пригоден также кремний. Кремний имеет свойства, подобные упомянутым металлам, кроме того, он имеет относительно низкое расширение. Стекло, стеклоподобные и керамические материалы также возможны, в частности золь-гелиевые материалы, которые могут наноситься на катод 140 в жидком виде перед отверждением.
К предпочтительным материалам дополнительно относятся диэлектрики, такие как AlNx, SiNx, SiN:H, AlOx, AlONx и т.д. Эти материалы имеют относительно очень большой модуль Юнга и относительно малое тепловое расширение. Кроме того, по сравнению с осаждением металлических электродов, они могут с легкостью осаждаться при высоких скоростях и при низкой стоимости на обычной производственной линии. Использование этих материалов для слоя 150, уменьшающего продольный изгиб, поэтому выгодно для производства, поскольку они снижают время, необходимое для нанесения слоя, уменьшающего продольный изгиб. Некоторые примеры величин модуля упругости Юнга (ГПа) для различных материалов:
-6
Al 69, стекло 65-90, медь 120, W 400, SiNx~300, AlOx~300; и тепловое расширение (10/K): Al 23, стекло 3-8,5, Si 3, Мо 4,8, AlOx 6, SiN 2,5.
Для переноса тепловой энергии предпочтительны слои, уменьшающие продольный изгиб, содержащие металл, например медь, алюминий и их сплавы. Также пригодны молибден и вольфрам, имеющие, предпочтительно, относительно низкий коэффициент теплового расширения и высокий модуль Е. Дополнительно предпочтителен кремний, даже в аморфной форме. Помимо прозрачности, стеклоподобные и диэлектрические материалы особенно пригодны из-за их высокого модуля E. AlN пригоден из-за его высокой проводимости. Набор из анодного слоя 120, светоизлучающего слоя 130 и катодного слоя 140 может быть размещен на подложке 110 либо с катодным слоем 140, обращенным к подложке 110, либо с анодным слоем 120, обращенным к подложке 110. На фиг.2 показан OLED 200, имеющий чередующееся расположение слоев. На фиг.2 показана подложка 110, на которой располагаются, по порядку, слой 150, уменьшающий продольный изгиб, катод 140, светоизлучающий слой 130 и анод 120.
Расположение, показанное на фиг.2, пригодно для излучения сверху. На фиг.2 свет излучается в направлении 260 и проходит через анод 120, который, по меньшей мере, частично прозрачен к излучаемому свету. Наложение структуры может делаться конденсированным пучком света в направлении 265 индуцирования структурирования, то есть не через подложку. В случае, если подложка 110 прозрачна для используемого структурирующего света, структурирование может также быть сделано через подложку 110.
Когда структурирование делается через подложку 110, может использоваться прозрачный катод, такой как тонкий серебряный слой. Серебряный слой имеет толщина предпочтительно меньше 20 нм. Прозрачные катоды особенно уязвимы для продольного изгиба во время структурирования. Часть света, падающая на катод, поглощается катодным слоем, вызывая локальное повышение температуры и, в конечном счете, продольный изгиб. Благодаря слою 150, уменьшающему продольный изгиб, катод 140 защищается от продольного изгиба согласно тем же самым принципам, которые объяснены для фиг.1a. Предпочтительно, когда используется, по меньшей мере, частично, прозрачный катод, также, по меньшей мере, частично, используется прозрачный слой 150, уменьшающий продольный изгиб. Соответствующими материалами для прозрачного слоя 150, уменьшающего продольный изгиб, являются стекло, прозрачный кремний, нитрид, прозрачный оксид алюминия и т.д. (см. выше).
Заметим, что в расположении, показанном на фиг.2, продольный изгиб более проблематичен, если подложка 110 изготовлена из материала с низким модулем Юнга, такого как пластмасса. Для производства гибких устройств могут использоваться такие материалы, как PET или PEN. Они имеют значения E в диапазоне 6 ГПа, примерно на порядок меньшей величины, чем у стекла. Чтобы предотвратить ухудшение OLED из-за влажности, на эти подложки обычно наносятся барьерные слои. Один подход состоит в использовании набора слоев, содержащего, например, акриловые полимеры в комбинации с тонкими неорганическими слоями. Эти полимерные материалы имеют даже более низкие значения E, в пределах от приблизительно 40 МПа до 3 ГПа. Следует заметить, что упомянутые выше варианты осуществления иллюстрируют, но не ограничивают изобретение, и что специалисты в данной области техники смогут разработать много альтернативных вариантов осуществления, не отступая от объема приложенной формулы изобретения. В формуле изобретения любые ссылочные позиции, помещенные между круглыми скобками, не должны рассматриваться как ограничение пункта формулы изобретения. Использование глагола "содержит" и его сочетаний не исключает наличия элементов или этапов, помимо сформулированных в пункте формулы изобретения. Единственное число элемента не исключает наличия множества таких элементов. Изобретение может осуществляться посредством аппаратурного обеспечения, содержащего несколько отдельных элементов. В пункте формулы изобретения, касающемся устройства, в котором перечисляется несколько средств, несколько из этих средств могут быть реализованы одной и той же позицией аппаратурного обеспечения. Простой факт, что определенные критерии повторяются во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает, что комбинация этих критериев не может использоваться для достижения преимущества.