Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
CONTINUOUS SCREEN PRINTING OF ORGANIC LIGHT-EMITTING DIODES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/006242
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device and a method for the continuous printing of organic light-emitting diodes (OLEDs). According to the invention, a substrate with or without a coating is placed on a roller as strip material and guided through a device comprising moveable screens in order to print by means of screen printing.

Inventors:
BIRNSTOCK JAN (DE)
BLAESSING JOERG (DE)
HEUSER KARSTEN (DE)
WITTMANN GEORG (DE)
Application Number:
PCT/DE2002/002513
Publication Date:
January 23, 2003
Filing Date:
July 09, 2002
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
SIEMENS AG (DE)
BIRNSTOCK JAN (DE)
BLAESSING JOERG (DE)
HEUSER KARSTEN (DE)
WITTMANN GEORG (DE)
International Classes:
B41F15/12; B41M1/30; B41F15/08; H01L51/50; H01L51/56; H05B33/10; H01L51/40; (IPC1-7): B41F15/08; H01L51/40; G09G3/32
Foreign References:
DE82677C
DE2607929A11977-09-01
DE19918193A11999-11-25
DE1220443B1966-07-07
EP0724956A11996-08-07
Other References:
ROGERS J A ET AL.: "Printing process suitable for reel-to-reel production of high-performance organic transistors and circuits", ADVANCED MATERIALS, VCH VERLAGSGESELLSCHAFT, WEINHEIM, DE, vol. 11, no. 9, 5 July 1999 (1999-07-05), pages 741 - 745, XP000851834
PARDO D A; JABBOUR G E; PEYGHAMBARIAN N: "Application of screen printing in the fabrication of organic light-emitting devices", ADVANCED MATERIALS, VCH VERLAGSGESELLSCHAFT, WEINHEIM, DE, vol. 12, no. 17, 1 September 2000 (2000-09-01), pages 1249 - 1252, XP000963603
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (München, DE)
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche
1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Bedrucken eines Substrat Bandmaterials mittels Siebdruck, die zumindest ein Drucksieb umfasst und bei der das SubstratBandmaterial auf einer Rolle vorliegt, wobei eine Einrichtung zur Bewegung des Drucksiebs vorgesehen ist, die bewirkt, dass es das Bandmaterial während des Bedruckens begleiten kann und. nach dem Drucken wieder an seine Ausgangsposition zurückgeführt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, die eine Reihe von gleich wirkenden Sieben umfasst.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, die mit ei ner Präzision, die typischerweise nur einige Dutzend um Tole ranz erlaubt, druckt.
4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche bei der zumindest zwei verschieden wirkende Siebe oder Siebreihen hintereinandergeschaltet sind.
5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der eine Einrichtung zur Bestrahlung Whärtbarer Funktions schichten, eine Heizung, ein Gebläse, ein Bestreuer und/oder eine sonstige Einrichtung zur Produktion eines OLEDs mitum fasst ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der eine Schneideund/oder Stanzeinrichtung zur Abtrennung und/oder Verkapselung der einzelnen OLEDs vorgesehen ist.
7. Verfahren zum Bedrucken eines SubstratBandmaterials mit tels Siebdruck, bei dem das Substrat an zumindest einem Sieb vorbeigeführt wird, wobei das Sieb das Bandmaterial während des Bedruckens begleitet.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das SubstratBandmaterial mit einer typischen Geschwindigkeit von 0,5 m/s bedruckt wird.
9. Erzeugnis wie eine OLED, das bzw. die zumindest eine Funk tionsschicht umfasst, die mittels Siebdruck im kontinuierli chen Verfahren aufgebracht wurde.
Description:
KONTINUIERLICHER SIEBDRUCK VON ORGANISCHEN LEUCHTDIODEN Beschreibung Vorrichtung und Verfahren zum kontinuierlichen Drucken von organischen Leuchtdioden Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum kontinuierlichen Drucken von organischen Leuchtdioden (OLEDs).

Organische Leuchtdioden (OLEDs) auf Basis von organischem Ma- terial wie Polymeren und/oder"small molecules"als Hauptma- terial der Funktionsschichten haben in den letzten Jahren ei- ne rasante Entwicklung genommen. Verbesserte Effizienzen, ei- ne Vielzahl neuer Farben und geringere Einsatzspannungen ma- chen sie für eine ganze Reihe von Einsatzgebieten interes- sant. Typische Anwendungen können Low-Information-Content Passiv-Matrix-Displays mit einigen Tausend Pixeln und einer Icon-Leiste, Backlights für LCDs oder flächige Beleuchtungs- elemente sein. Hier kommen die Vorteile der OLEDs, wie die Lambert'sche Abstrahlung und die geringe Dicke zum Tragen.

Im Moment werden die Funktionsschichten aus denen eine OLED besteht (z. B. Poly (1, 4-phenylenvinylen), PPV oder Polyfluoren bzw. Derivate dieser Materialien) zumeist mit Hilfe des Dreh- schleuderverfahrens auf das Glas-oder Foliensubstrat und/ oder auf eine untere und/oder strukturierte Schicht aufge- bracht. Dieses Verfahren hat eine Reihe von Nachteilen : Der Großteil der Lösung des Polymers (ca. 98%) geht unwieder- bringlich verloren, der Drehschleudervorgang dauert relativ lange (ca. 30-60 sec) und bei größeren Substraten ist es nahezu unmöglich homogene Funktionsschichten aufzubringen.

Darum wird nach alternativen Methoden gesucht, organisches Material großflächig aufzubringen. Eine Reihe von Druckver- fahren sind dafür geeignet : Siebdruck, Tampondruck, Ink-Jet- Drucken, Hoch-und Tiefdruckverfahren [z. B. D. A. Pardo, G. E. Jabbour, and N. Peyghambrian"Application of Screen

Printing in the Fabrication of Organic Light-Emitting Devi- ces" ; Adv. Mat., 2000,17, p. 1249-1252 ; K. Mori et al., "Organic Light-Emitting Devices Patterned by Screen-Prin- ting"; Jpn. J. Appl. Phys., 2000,39, p. 942-944 ; Birnstock et al."Screen-printed passive matrix displays based on light-emitting polymers"; Appl. Phys. Lett., Vol. 78, No. 24, 2001]. Diese Druckmethoden haben außerdem den Vorteil, dass sie es erlauben, das organische Material bereits strukturiert aufzubringen, wodurch multichrome oder vollfarbige OLEDs er- möglicht werden.

Während bislang ein Großteil der Prozesse für Glassubstrate entwickelt wurden, gewinnen in Zukunft auch flexible Substra- te (z. B. Folien) immer mehr Bedeutung.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Ver- fahren zum Aufbringen von löslichem organischem Material, insbesondere von Polymeren auf Substrate, insbesondere auf flexible Substrate, zu schaffen, die bzw. das kontinuierlich arbeitet.

Die Substrate sollen aus ökonomischen Gründen nicht mehr im "Stop-and-Go"-Verfahren bedruckt werden, wie beim klassischen Druck auf Glassubstrate, sondern in einem kontinuierlichen Verfahren mit Bandmaterial beispielsweise"auf einer Rolle" beschichtet werden. Das, unter Umständen vorstrukturierte, Foliensubstrat liegt dabei aufgewickelt auf einer Rolle vor und soll mit einem oder mehreren Polymeren bedruckt werden, während die Folie in einer gleichmäßigen Bewegung von der Rolle abgespult wird.

Die Erfindung löst das Problem, indem ein spezielles Sieb- druckverfahren zum Drucken der OLEDs zum Einsatz kommt.

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum kontinuier- lichen Bedrucken eines Substrat-Bandmaterials mittels Sieb- druck, die zumindest ein Drucksieb umfasst und bei der das

Substrat-Bandmaterial auf einer Rolle vorliegt, wobei eine Einrichtung zur Bewegung des Drucksiebs vorgesehen ist, die bewirkt, dass es das Bandmaterial während des Bedruckens be- gleiten kann und nach dem Drucken wieder an seine Ausgangspo- sition zurückgeführt wird.

Außerdem ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zum Be- drucken eines Substrat-Bandmaterials mittels Siebdruck, bei dem das Substrat an zumindest einem Sieb vorbeigeführt wird, wobei das Sieb das Bandmaterial während des Bedruckens be- gleitet.

Schließlich ist Gegenstand der Erfindung ein Erzeugnis wie eine OLED, das bzw. die zumindest eine Funktionsschicht um- fasst, die mittels Siebdruck im kontinuierlichen Verfahren aufgebracht wurde.

Der Begriff Substrat-Bandmaterial bezeichnet bevorzugt fle- xible Substrate wie Folien etc. die in Bandform vorliegen.

Das Substrat dient als Träger einer OLED.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Vorrich- tung eine Reihe von gleich wirkenden Sieben, die jeweils hin- tereinandergeschaltet sind und aufeinanderfolgende Bereiche des Bandmaterials während des Druckens begleiten. Insbesonde- re ist die Reihe von Sieben eines organischen Materials und/ oder einer Schablone so angeordnet, dass keine unbrauchbaren, weil unbedruckten Stellen auf dem Bandmaterial entstehen. Das Band wird damit nahezu zu 100% ausgenutzt und ein Schnitt des fertig beschichteten Bandes erzeugt zwei Kanten zweier Sub- strate.

Nach einer Ausführungsform druckt die Vorrichtung mit einer Präzision, die typischerweise nur einige Dutzend um Toleranz erlaubt.

Nach einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Substrat- Bandmaterial mit einer typischen Geschwindigkeit von 0,5 m/s, bevorzugt im Bereich von 0,25 bis 1 m/s bedruckt.

Bandbreiten liegen vorzugsweise und je nach Anwendung bei 50 bis 500 mm.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung sind mehrere verschieden wirkende Siebe oder Siebreihen hinterein- andergeschaltet, so dass eine komplette OLED in einer Vor- richtung hergestellt werden kann.

Typischerweise hat ein Substrat-Bandmaterial eine Dicke von 0,005 bis 1 mm und eine Bandbreite von 50 bis 500 mm.

Es kann auch vorteilhaft sein, dass ein gewisser Abstand von einem bedruckten Bereich zum nächsten auf dem Substrat-Band- material erwünscht ist, so dass eine Vorrichtung ohne Sieb- reihen, die pro Druckteilschritt nur ein Sieb hat, durchaus einer Vorrichtung mit Siebreihen, also mehreren gleich wir- kenden Sieben pro Druckteilschritt, vorzuziehen ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass bei einer Vorrichtung mehrere Sie- be einer Siebreihe variabel einsetzbar oder parkbar sind, das heißt, dass sie je nach Anforderung zum Einsatz kommen oder nicht.

Außer den Sieben mit Schablone, Rakel und Tank für die Lösung organischem Materials kann in der Vorrichtung noch eine Ein- richtung zur Bestrahlung UV-härtbarer Funktionsschichten, ei- ne Heizung, ein Gebläse, Bestreuer und/oder eine sonstige Einrichtung zur Produktion eines OLEDs mitumfasst sein.

Am Ausgang der Vorrichtung, wo das fertig bedruckte Bandmate- rial die Vorrichtung verlässt, ist bei einer Ausführungsform eine Schneide-und/oder Stanzeinrichtung zur Abtrennung und/ oder Verkapselung der einzelnen OLEDs vorgesehen.

Sonstige Elemente, wie die Einrichtung zum Abrollen des Sub- strat-Bandmaterials sowie zur Erhaltung der erforderlichen Bahnspannung sind von der Vorrichtung mitumfasst und gehören zum Stand der Technik, weshalb sie hier nicht in allen Ein- zelheiten beschrieben werden.

Das Bedrucken einer sich gleichförmig bewegenden Folie ist nicht trivial, da die klassischen"Rolle-auf-Rolle"-Prozesse <BR> <BR> (Offsetdruck, ... ) nicht in Frage kommen. Kritisch sind hier nämlich die Fotolackstrukturen, die sich bereits auf der Fo- lie befinden. Sie werden durch diese Kontaktverfahren entwe- der zerstört oder verhindern einen Übertrag der Polymerlö- sung. Durch das herkömmliche"stop and go"Prozedere beim Be- drucken wird die Substratfolie unnötig gestresst, was beim kontinuierlichen Verfahren nicht der Fall ist.

Der Vorteil des Verfahrens ist außerdem die hohe Geschwindig- keit und die große Präzision, mit der OLEDs hergestellt wer- den können.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei- spiels näher erläutert : Die Herstellung eines flexiblen, monochromatischen Displays auf Basis organischer Leuchtdioden mittels der speziellen Siebdrucktechnik"Sieb-auf-Rolle" : Eine transparente und für Wasser und Sauerstoff undurchlässi- ge Folie ist strukturiert mit ITO (Indium Zinn Oxid) be- schichtet und mit Fotolackstrukturen versehen (Die Fotolack- strukturen dienen zur Separierung der einzelnen Kathodenbah- nen und zum Confinement der gedruckten Polymerflächen-Diese Prozessierungen sind bekannt und gut verstanden. Durch die Vorstrukturierung der Folie werden Hunderte einzelner Passiv- Matrix-Displays definiert. Die Folie liegt auf einer Rolle aufgewickelt vor. Mit Hilfe der speziellen Siebdruckmaschine werden nun nacheinander mehrere konjugierte Polymere auf die

Folie gedruckt und in geeigneter Weise getrocknet. Bei diesem Druckverfahren kann die Folie in einer gleichmäßigen Bewegung durch die Maschine geführt werden. Abschließend wird struktu- riert (z. B. über Schattenmasken) eine Kathode aufgedampft und die Folie auch von der aktiven Seite wasser-und luftdicht versiegelt. Nun können die einzelnen Displays ausgeschnitten und kontaktiert werden.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum kontinuierlichen Drucken von organischen Leuchtdioden (OLEDs). Dabei wird ein Substrat mit oder ohne Beschichtung als Bandmaterial auf einer Rolle vorgelegt und durch eine Vorrichtung mit beweglichen Sieben zum Bedrucken mittels Siebdruck durchgeführt.