DE102011084889A1

DE102011084889A1 - Lichtemittierendes Bauelement und Verfahren zum Herstellen eines lichtemittierenden Bauelements

Info

Publication number: DE102011084889A1
Application number: DE102011084889A
Authority: DE
Inventors: Philipp Schwamb; Daniel Steffen Setz
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2011-10-20
Filing date: 2011-10-20
Publication date: 2013-04-25
Also published as: WO2013056875A1

Abstract

In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein lichtemittierendes Bauelement (200) bereitgestellt, aufweisend einen Träger (202) mit mindestens einer Vertiefung (204); eine Lichtauskopplungsschicht (208) in der Vertiefung (204); und ein elektrisch aktiver Bereich (216), der über oder unter der Lichtauskopplungsschicht (208) angeordnet ist, wobei der elektrisch aktive Bereich (216) aufweist: eine erste Elektrode (218); eine zweite Elektrode (220); eine organische funktionelle Schichtenstruktur (222) zwischen der ersten Elektrode (218) und der zweiten Elektrode (220).

Description

Die Erfindung betrifft ein lichtemittierendes Bauelement und ein Verfahren zum Herstellen eines lichtemittierenden Bauelements.
In einer organischen Leuchtdiode wird das von dieser organischen Leuchtdiode erzeugte Licht zum Teil direkt aus der organischen Leuchtdiode ausgekoppelt. Das restliche Licht verteilt sich in verschiedene Verlustkanäle, wie in einer Darstellung einer organischen Leuchtdiode 100 in 1 dargestellt ist. 1 zeigt eine organische Leuchtdiode 100 mit einem Glasträger 102 und einer darauf angeordneten transparenten ersten Elektrodenschicht 104, beispielsweise aus Indium-Zinn-Oxid (ITO). Auf der ersten Elektrodenschicht 104 ist eine erste organische Schicht 106 angeordnet, auf welcher eine Emitterschicht 108 angeordnet ist. Auf der Emitterschicht 108 ist eine zweite organische Schicht 110 angeordnet. Weiterhin ist auf der zweiten organischen Schicht 110 eine zweite Elektrodenschicht 112, beispielsweise aus einem Metall angeordnet. Eine elektrische Stromversorgung 114 ist an die erste Elektrodenschicht 104 und an die zweite Elektrodenschicht 112 gekoppelt, so dass ein elektrischer Strom zum Erzeugen von Licht durch die zwischen den Elektrodenschichten 104, 112 angeordnete Schichtenstruktur geführt wird. Ein erster Pfeil 116 symbolisiert einen Transfer von elektrischer Energie in Oberflächenplasmonen in die zweite Elektrodenschicht 112. Ein weiterer Verlustkanal kann in Absorptionsverlusten in dem Lichtemissionspfad gesehen werden (symbolisiert mittels eines zweiten Pfeils 118). Aus der organischen Leuchtdiode 100 nicht in gewünschter Weise ausgekoppeltes Licht ist beispielsweise ein Teil des Lichts, das entsteht aufgrund einer Reflexion eines Teils des erzeugten Lichts an der Grenzfläche des Glasträgers 102 zur Luft (symbolisiert mittels eines dritten Pfeils 122) sowie aufgrund einer Reflexion eines Teils des erzeugten Lichts an der Grenzfläche zwischen der ersten Elektrodenschicht 104 und dem Glasträger 102 (symbolisiert mittels eines vierten Pfeils 124). Der aus dem Glasträger 102 ausgekoppelte Teil des erzeugten Lichts ist in 1 mittels eines fünften Pfeils 120 symbolisiert. Anschaulich sind somit beispielsweise folgende Verlustkanäle vorhanden: Lichtverlust in dem Glasträger 102, Lichtverlust in den organischen Schichten und der transparenten Elektrode 104, 106, 108, 110 sowie an der metallischen Kathode (zweite Elektrodenschicht 112) erzeugte Oberflächenplasmonen. Diese Lichtanteile können nicht ohne weiteres aus der organischen Leuchtdiode 100 ausgekoppelt werden.
Zur Auskopplung von Trägermoden werden herkömmlicher Weise auf der Unterseite des Trägers einer organischen Leuchtdiode so genannte Auskoppelfolien aufgebracht, welche mittels optischer Streuung oder mittels Mikrolinsen das Licht aus dem Träger auskoppeln können. Es ist weiterhin bekannt, die freie Trägeroberfläche direkt zu strukturieren. Allerdings wird mit einem solchen Verfahren das Erscheinungsbild der organischen Leuchtdiode erheblich beeinflusst. Es ergibt sich dadurch eine milchige Oberfläche des Trägers.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein lichtemittierendes Bauelement bereitgestellt, aufweisend ein Träger mit mindestens einer Vertiefung; eine Lichtauskopplungsschicht in der Vertiefung; und ein elektrisch aktiver Bereich, der über oder unter der Lichtauskopplungsschicht angeordnet ist, wobei der elektrisch aktive Bereich aufweist: eine erste Elektrode; eine zweite Elektrode; eine organische funktionelle Schichtenstruktur zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wurde anschaulich erkannt, dass es durch Bereitstellen einer Vertiefung in dem Träger möglich ist, selbst eine Lichtauskopplungsschicht mit oder aus beispielsweise niedrigviskosem, möglicherweise hochbrechendem Material, verlässlich auf einfache Weise Trägerseitig in einem lichtemittierenden Bauelement bereitzustellen. Diese Materialien können sich zur Verbesserung der Lichtauskopplung in dem lichtemittierenden Bauelement, beispielsweise einer organischen Leuchtdiode (organic light emitting diode, OLED), eignen.
In einer Ausgestaltung kann die Lichtauskopplungsschicht niedrigviskoses Material aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung kann die Lichtauskopplungsschicht eine niedrigviskose Schicht sein.
In noch einer Ausgestaltung kann die Lichtauskopplungsschicht eine Viskosität von höchstens 1000 mPa·s aufweisen, beispielsweise eine Viskosität von höchstens 500 mPa·s, beispielsweise eine Viskosität von höchstens 250 mPa·s, beispielsweise eine Viskosität von höchstens 100 mPa·s, beispielsweise eine Viskosität von höchstens 75 mPa·s, beispielsweise eine Viskosität von höchstens 50 mPa·s.
In noch einer Ausgestaltung kann die Lichtauskopplungsschicht zur Erhöhung der Lichtauskopplung aus dem lichtemittierenden Bauelement eingerichtet sein.
In noch einer Ausgestaltung kann die Lichtauskopplungsschicht als eine lichtstreuende Schicht eingerichtet sein.
In noch einer Ausgestaltung kann die lichtstreuende Schicht Streupartikel aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung kann das lichtemittierende Bauelement ferner eine lichtbeugende Struktur und/oder eine lichtbrechende Struktur aufweisen, die in der Vertiefung angeordnet sind/ist.
In noch einer Ausgestaltung kann die lichtbeugende Struktur und/oder eine lichtbrechende Struktur in dem Boden der Vertiefung gebildet sein.
In noch einer Ausgestaltung kann die lichtbeugende Struktur und/oder eine lichtbrechende Struktur eine Linsenstruktur und/oder eine nichtperiodische Strukturierung aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung kann die Vertiefung eine Tiefe aufweisen in einem Bereich von ungefähr 1 µm bis ungefähr 200 µm.
In noch einer Ausgestaltung kann zumindest ein Teil des elektrisch aktiven Bereichs in der Vertiefung angeordnet sein.
In noch einer Ausgestaltung kann das lichtemittierende Bauelement ferner eine Abdeckung, die über dem elektrisch aktiven Bereich angeordnet ist, aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung kann das lichtemittierende Bauelement ferner eine Verkapselung, die auf der dem Träger abgewandten Seite des elektrisch aktiven Bereichs über dem elektrisch aktiven Bereich angeordnet ist, aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung kann der Träger ein Substrat des lichtemittierenden Bauelements und/oder eine Abdeckung des lichtemittierenden Bauelements aufweisen oder sein.
In noch einer Ausgestaltung kann das lichtemittierende Bauelement eingerichtet sein als eine organische Leuchtdiode.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Verfahren zum Herstellen eines lichtemittierenden Bauelements bereitgestellt, wobei das Verfahren aufweist: ein Bilden einer Vertiefung in einem Träger; ein Bilden einer Lichtauskopplungsschicht in der Vertiefung; und ein Bilden eines elektrisch aktiven Bereichs über oder unter der Lichtauskopplungsschicht, wobei das Bilden des elektrisch aktiven Bereichs aufweist: ein Bilden einer ersten Elektrode; ein Bilden einer zweiten Elektrode; und ein Bilden einer organischen funktionellen Schichtenstruktur zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode.
Die Ausgestaltungen des lichtemittierenden Bauelements gelten, soweit sinnvoll, entsprechend für das Verfahren zum Herstellen eines lichtemittierenden Bauelements.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen
1 eine Querschnittansicht eines herkömmlichen lichtemittierenden Bauelements;
2 eine Querschnittansicht eines lichtemittierenden Bauelements gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
3 eine Querschnittansicht eines lichtemittierenden Bauelements gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
4 eine Querschnittansicht eines lichtemittierenden Bauelements gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
5 eine Querschnittansicht eines lichtemittierenden Bauelements gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
6 eine Querschnittansicht eines lichtemittierenden Bauelements gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
7 eine Querschnittansicht eines lichtemittierenden Bauelements gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
8 eine Querschnittansicht eines lichtemittierenden Bauelements gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
9 eine Querschnittansicht eines lichtemittierenden Bauelements gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
10 ein Ablaufdiagramm, in dem ein Verfahren zum Herstellen eines lichtemittierenden Bauelements gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen dargestellt ist; und
11 eine Querschnittansicht eines lichtemittierenden Bauelements gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe "verbunden", "angeschlossen" sowie "gekoppelt" verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
Ein lichtemittierendes Bauelement kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen als eine organische lichtemittierende Diode (organic light emitting diode, OLED) oder als ein organischer lichtemittierender Transistor ausgebildet sein. Das lichtemittierende Bauelement kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen Teil einer integrierten Schaltung sein. Weiterhin kann eine Mehrzahl von lichtemittierenden Bauelementen vorgesehen sein, beispielsweise untergebracht in einem gemeinsamen Gehäuse.
In den verschiedenen Ausführungsbeispielen werden verschiedene Implementierungen von verbesserter Lichtauskopplung aus einem lichtemittierenden Bauelement bereitgestellt mittels beispielsweise selbststreuender hochbrechender Schichten und/oder mittels niederviskoser hochbrechender Materialien plus Streustruktur.
2 zeigt eine Querschnittansicht eines lichtemittierenden Bauelements 200 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
Das lichtemittierende Bauelement 200 in Form einer organischen Leuchtdiode 200 kann ein Substrat (als eine Implementierung eines Trägers) 202 aufweisen. Das Substrat 202 kann beispielsweise als ein Trägerelement für elektronische Elemente oder Schichten, beispielsweise lichtemittierende Elemente, dienen. Beispielsweise kann das Substrat 202 Glas, Quarz, und/oder ein Halbleitermaterial oder irgendein anderes geeignetes Material aufweisen oder daraus gebildet sein. Ferner kann das Substrat 202 eine Kunststofffolie oder ein Laminat mit einer oder mit mehreren Kunststofffolien aufweisen oder daraus gebildet sein. Der Kunststoff kann ein oder mehrere Polyolefine (beispielsweise Polyethylen (PE) mit hoher oder niedriger Dichte oder Polypropylen (PP)) aufweisen oder daraus gebildet sein. Ferner kann der Kunststoff Polyvinylchlorid (PVC), Polystyrol (PS), Polyester und/oder Polycarbonat (PC), Polyethylenterephthalat (PET), Polyethersulfon (PES) und/oder Polyethylennaphthalat (PEN) aufweisen oder daraus gebildet sein. Weiterhin kann das Substrat 202 beispielsweise eine Metallfolie aufweisen, beispielsweise eine Aluminiumfolie, eine Edelstahlfolie, eine Kupferfolie oder eine Kombination oder einen Schichtenstapel daraus. Das Substrat 202 kann eines oder mehrere der oben genannten Materialien aufweisen. Das Substrat 202 kann transluzent oder sogar transparent ausgeführt sein.
Unter dem Begriff „transluzent“ bzw. „transluzente Schicht“ kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen verstanden werden, dass eine Schicht für Licht durchlässig ist, beispielsweise für das von dem lichtemittierenden Bauelement erzeugte Licht, beispielsweise einer oder mehrerer Wellenlängenbereiche, beispielsweise für Licht in einem Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts (beispielsweise zumindest in einem Teilbereich des Wellenlängenbereichs von 380 nm bis 780 nm). Beispielsweise ist unter dem Begriff „transluzente Schicht“ in verschiedenen Ausführungsbeispielen zu verstehen, dass im Wesentlichen die gesamte in eine Struktur (beispielsweise eine Schicht) eingekoppelte Lichtmenge auch aus der Struktur (beispielsweise Schicht) ausgekoppelt wird, wobei ein Teil des Licht hierbei gestreut werden kann
Unter dem Begriff „transparent“ oder „transparente Schicht“ kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen verstanden werden, dass eine Schicht für Licht durchlässig ist (beispielsweise zumindest in einem Teilbereich des Wellenlängenbereichs von 380 nm bis 780 nm), wobei in eine Struktur (beispielsweise eine Schicht) eingekoppeltes Licht im Wesentlichen ohne Streuung oder Lichtkonversion auch aus der Struktur (beispielsweise Schicht) ausgekoppelt wird. Somit ist „transparent“ in verschiedenen Ausführungsbeispielen als ein Spezialfall von „transluzent“ anzusehen.
Für den Fall, dass beispielsweise ein lichtemittierendes monochromes oder im Emissionsspektrum begrenztes elektronisches Bauelement bereitgestellt werden soll, ist es ausreichend, dass die optisch transluzente Schichtenstruktur zumindest in einem Teilbereich des Wellenlängenbereichs des gewünschten monochromen Lichts oder für das begrenzte Emissionsspektrum transluzent ist.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die organische Leuchtdiode 200 (oder auch die lichtemittierenden Bauelemente gemäß den oben oder noch im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen) als ein so genannter Top-Emitter und/oder als ein so genannter Bottom-Emitter eingerichtet sein. Unter einem Top-Emitter kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen eine organische Leuchtdiode verstanden werden, bei der das Licht von der organischen Leuchtdiode nach oben, beispielsweise durch die zweite Elektrode, wie sie im Folgenden noch näher erläutert wird, abgestrahlt wird. Unter einem Bottom-Emitter kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen eine organische Leuchtdiode verstanden werden, bei der das Licht von der organischen Leuchtdiode nach unten, beispielsweise durch das Substrat und eine erste Elektrode, wie sie im Folgenden noch näher erläutert wird, abgestrahlt wird.
Das Substrat 202 kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen eine Vertiefung 204 aufweisen (im Folgenden auch bezeichnet als Kavität 204). Die Vertiefung 204 kann (beispielsweise je nach Art des Substrats 202) auf unterschiedliche Weise in dem Substrat 202 gebildet werden oder sein. So kann beispielsweise bei einer Ausgestaltung des Substrats 202 in Form eines Volumenkörpers wie beispielsweise aus Glas, Quarz, und/oder einem Halbleitermaterial die Vertiefung 202 gebildet werden, indem Material des Volumenkörpers entfernt wird, beispielsweise mittels eines Ätzprozesses. Alternativ können alle anderen geeignete Formprozesse zum Bilden der Vertiefung 204 vorgesehen werden, beispielsweise Stempeln, Heißprägen (beispielsweise vorteilhaft einsetzbar für den Fall, dass das Substrat 202 eine Folie ist) (auch bezeichnet als Hot Embossing-Prozess), etc. Dies kann beispielsweise schon bei der Herstellung des Substrats 202 erfolgen.
Es ist darauf hinzuweisen, dass in verschiedenen Ausführungsbeispielen eine Mehrzahl, grundsätzlich eine beliebige Anzahl von Vertiefungen 202 vorgesehen sein können, beispielsweise auch eine Vertiefung 202, bei denen beispielsweise im Rahmen eines Ätzverfahrens Stege innerhalb der Vertiefung 202 stehen gelassen wurden.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Vertiefung 204 eine Tiefe (ausgehend von der Oberfläche 210 des Substrats 202, von dem aus sich die Vertiefung 204 erstreckt, in 2 symbolisiert mittels eines Doppelpfeils 206) aufweisen in einem Bereich von ungefähr 1 µm bis ungefähr 200 µm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 5 µm bis ungefähr 150 µm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 10 µm bis ungefähr 100 µm, beispielsweise eine Tiefe von maximal ungefähr 100 µm.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Vertiefung 204 (teilweise oder vollständig) gefüllt sein mit Material einer Lichtauskopplungsschicht 208, die anschaulich in den in 2 dargestellten Ausführungsbeispielen auch als Streuschicht 208 bezeichnet werden kann. Die Lichtauskopplungsschicht 208 ist in verschiedenen Ausführungsbeispielen derart eingerichtet, dass die Lichtauskopplung aus dem lichtemittierenden Bauelement 200 im Vergleich zu einem lichtemittierenden Bauelement gleicher Bauweise, jedoch ohne die Lichtauskopplungsschicht 208, erhöht wird. In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist die Lichtauskopplungsschicht 208 derart eingerichtet, dass sie den Lichtweg eines in die Lichtauskopplungsschicht 208 eintretenden Lichtstrahls verändert und somit das Licht mit einem veränderten Lichtweg aus der Lichtauskopplungsschicht 208 austritt. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Lichtauskopplungsschicht 208 eine niedrigviskose Schicht sein (und damit niedrigviskoses Material aufweisen), beispielsweise eine Schicht mit einer Viskosität von höchstens beispielsweise eine Schicht mit einer Viskosität von höchstens 1000 mPa·s, beispielsweise eine Schicht mit einer Viskosität von höchstens 500 mPa·s, beispielsweise eine Schicht mit einer Viskosität von höchstens 250 mPa·s, beispielsweise eine Schicht mit einer Viskosität von höchstens 100 mPa·s, beispielsweise eine Schicht mit einer Viskosität von höchstens 75 mPa·s, beispielsweise eine Schicht mit einer Viskosität von höchstens 50 mPa·s.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Lichtauskopplungsschicht 208 optional einen hohen Brechungsindex, beispielsweise von größer oder gleich 1,5, beispielsweise von größer oder gleich 1,6, beispielsweise von größer oder gleich 1,7, beispielsweise von größer oder gleich 1,8, beispielsweise von größer oder gleich 1,9, aufweisen. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Lichtauskopplungsschicht 208 einen Brechungsindex aufweisen in einem Bereich von ungefähr 1,5 bis ungefähr 2,0, beispielsweise einen Brechungsindex in einem Bereich von ungefähr 1,6 bis ungefähr 1,95, beispielsweise einen Brechungsindex in einem Bereich von ungefähr 1,8 bis ungefähr 1,9.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Lichtauskopplungsschicht 208 optional als eine lichtstreuende Schicht eingerichtet sein, wobei die lichtstreuende Schicht Streupartikel aufweisen kann. In verschiedenen Ausführungsbeispielen können als lichtstreuende Partikel beispielsweise dielektrische Streupartikel vorgesehen sein wie beispielsweise Metalloxide wie z.B. Siliziumoxid (SiO2), Zinkoxid (ZnO), Zirkoniumoxid (ZrO2), Indium-Zinn-Oxid (ITO) oder Indium-Zink-Oxid (IZO), Galliumoxid (Ga2Oa) Aluminiumoxid, oder Titanoxid. Auch andere Partikel können geeignet sein und in verschiedenen Ausführungsbeispielen verwendet werden, sofern sie einen Brechungsindex haben, der von dem effektiven Brechungsindex der Matrix der transluzenten Schichtenstruktur verschieden ist, beispielsweise Luftblasen, Acrylat, oder Glashohlkugeln. Ferner können beispielsweise metallische Nanopartikel. Metalle wie Gold, Silber, Eisen-Nanopartikel, oder dergleichen als lichtstreuende Partikel vorgesehen sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Lichtauskopplungsschicht 208 aufweisen oder gebildet werden von einem oder mehreren Epoxiden, Plastik, Polyethylennaphthalat (PEN), Polyethylenterephthalat (PET), Polycarbonat, und/oder Polyurethan. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Lichtauskopplungsschicht 208 mehrere Materialien unterschiedlicher Viskosität aufweisen. Optional kann der Brechungsindex der Lichtauskopplungsschicht durch das Einfügen von Additiven in gewünschter angepasst werden.
Wenn dies im Rahmen des Herstellungsverfahrens gewünscht ist, dann kann auf oder über zumindest der Lichtauskopplungsschicht 208 und möglicherweise teilweise auf einer freiliegenden oberen Oberfläche 210 des Substrats 202 optional eine Planarisierungsschicht 212 vorgesehen sein. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Planarisierungsschicht 212 funktional auch von dem Material der Lichtauskopplungsschicht 208 selbst gebildet werden. Die Planarisierungsschicht 212 kann aufweisen oder gebildet werden von einem oder mehreren verschiedenen Materialien, das oder die beispielsweise einen an den Brechungsindex des Materials der Lichtauskopplungsschicht 208 angepassten (ähnlichen oder gleichen) Brechungsindex aufweist oder aufweisen. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Planarisierungsschicht 212 aufweisen oder gebildet werden von beispielsweise einem oder mehreren Epoxid(en) und/oder einem oder mehreren Acrylat(en), deren (jeweiliger) Brechungsindex beispielsweise angepasst sein kann an das Füllmaterial, anders ausgedrückt an den Brechungsindex des Materials der Lichtauskopplungsschicht 208. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Planarisierungsschicht 212 eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 0,5 µm bis ungefähr 50 µm, beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 0,5 µm bis ungefähr 20 µm, beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 0,5 µm bis ungefähr 1 µm.
Auf oder über der Planarisierungsschicht 212 kann optional eine Barriereschicht 214 angeordnet sein, die beispielsweise eine Schicht oder eine Schichtenstruktur aufweist, die dazu eingerichtet ist, eine Barriere gegenüber chemischen Verunreinigungen bzw. atmosphärischen Stoffen, insbesondere gegenüber Wasser (Feuchtigkeit) und Sauerstoff, zu bilden. Mit anderen Worten ist die Barriereschicht 214 derart ausgebildet, dass sie von OLED-schädigenden Stoffen wie Wasser, Sauerstoff oder Lösemittel nicht oder höchstens zu sehr geringen Anteilen durchdrungen werden kann. Die Barriereschicht 214 kann gemäß einer Ausgestaltung eine Schichtdicke von ungefähr 0.1 nm (eine Atomlage) bis ungefähr 1000 nm aufweisen, beispielsweise eine Schichtdicke von ungefähr 10 nm bis ungefähr 100 nm gemäß einer Ausgestaltung, beispielsweise ungefähr 40 nm gemäß einer Ausgestaltung.
Gemäß einer Ausgestaltung, bei der die Barriereschicht 214 mehrere Teilschichten aufweist, können alle Teilschichten dieselbe Schichtdicke aufweisen. Gemäß einer anderen Ausgestaltung können die einzelnen Teilschichten der Barriereschicht 214 unterschiedliche Schichtdicken aufweisen. Mit anderen Worten kann mindestens eine der Teilschichten eine andere Schichtdicke aufweisen als eine oder mehrere andere der Teilschichten. Die Barriereschicht 214 oder die einzelnen Teilschichten der Barriereschicht 214 können gemäß einer Ausgestaltung als transluzente oder transparente Schicht ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann die Barriereschicht 214 (oder die einzelnen Teilschichten der Barriereschicht 214) aus einem transluzenten oder transparenten Material (oder einer Materialkombination, die transluzent oder transparent ist) bestehen. Gemäß einer Ausgestaltung kann die Barriereschicht 214 oder (im Falle eines Schichtenstapels mit einer Mehrzahl von Teilschichten) eine oder mehrere der Teilschichten der Barriereschicht 214 eines der nachfolgenden Materialien aufweisen oder daraus bestehen: Aluminiumoxid, Zinkoxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid, Hafniumoxid, Tantaloxid Lanthaniumoxid, Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid, Indiumzinnoxid, Indiumzinkoxid, Aluminium-dotiertes Zinkoxid, sowie Mischungen und Legierungen derselben.
Auf oder über der Barriereschicht 214 (oder der Planarisierungsschicht 212 oder der Lichtauskopplungsschicht 208) kann ein elektrisch aktiver Bereich 216 des lichtemittierenden Bauelements 200 angeordnet sein. Der elektrisch aktive Bereich 216 kann als der Bereich des lichtemittierenden Bauelements 200 verstanden werden, in dem ein elektrischer Strom zum Betrieb des lichtemittierenden Bauelements 200 fließt. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der elektrisch aktive Bereich 216 eine erste Elektrode 218, eine zweite Elektrode 220 und eine organische funktionelle Schichtenstruktur 222 aufweisen, wie sie im Folgenden noch näher erläutert werden.
So kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen auf oder über der Barriereschicht 214 die erste Elektrode 218 (beispielsweise in Form einer ersten Elektrodenschicht 218) aufgebracht sein. Die erste Elektrode 218 (im Folgenden auch als untere Elektrode 218 bezeichnet) kann aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet werden oder sein, wie beispielsweise aus einem Metall oder einem leitfähigen transparenten Oxid (transparent conductive oxide, TCO) oder einem Schichtenstapel mehrerer Schichten desselben Metalls oder unterschiedlicher Metalle und/oder desselben TCO oder unterschiedlicher TCOs. Transparente leitfähige Oxide sind transparente, leitfähige Materialien, beispielsweise Metalloxide, wie beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid, oder Indium-Zinn-Oxid (ITO). Neben binären Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise ZnO, SnO₂, oder In₂O₃ gehören auch ternäre Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise AlZnO, Zn₂SnO₄, CdSnO₃, ZnSnO₃, MgIn₂O₄, GaInO₃, Zn₂In₂O₅ oder In₄Sn₃O₁₂ oder Mischungen unterschiedlicher transparenter leitfähiger Oxide zu der Gruppe der TCOs und können in verschiedenen Ausführungsbeispielen eingesetzt werden. Weiterhin entsprechen die TCOs nicht zwingend einer stöchiometrischen Zusammensetzung und können ferner p-dotiert oder n-dotiert sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die erste Elektrode 218 ein Metall aufweisen; beispielsweise Ag, Pt, Au, Mg, Al, Ba, In, Ag, Au, Mg, Ca, Sm oder Li, sowie Verbindungen, Kombinationen oder Legierungen dieser Materialien.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die erste Elektrode 218 gebildet werden von einem Schichtenstapel einer Kombination einer Schicht eines Metalls auf einer Schicht eines TCOs, oder umgekehrt. Ein Beispiel ist eine Silberschicht, die auf einer Indium-Zinn-Oxid-Schicht (ITO) aufgebracht ist (Ag auf ITO) oder ITO-Ag-ITO Multischichten.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die erste Elektrode 218 eines oder mehrere der folgenden Materialien vorsehen alternativ oder zusätzlich zu den oben genannten Materialien: Netzwerke aus metallischen Nanodrähten und -teilchen, beispielsweise aus Ag; Netzwerke aus Kohlenstoff-Nanoröhren; Graphen-Teilchen und -Schichten; Netzwerke aus halbleitenden Nanodrähten.
Ferner kann die erste Elektrode 218 elektrisch leitfähige Polymere oder Übergangsmetalloxide oder elektrisch leitfähige transparente Oxide aufweisen.
Für den Fall, dass das lichtemittierende Bauelement 200 Licht durch das Substrat 202 hindurch abstrahlt, können die erste Elektrode 218 und das Substrat 202 transluzent oder transparent ausgebildet sein. In diesem Fall kann für den Fall, dass die erste Elektrode 218 aus einem Metall gebildet wird, die erste Elektrode 218 beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen von kleiner oder gleich ungefähr 25 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 20 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 18 nm. Weiterhin kann die erste Elektrode 218 beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen von größer oder gleich ungefähr 10 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von größer oder gleich ungefähr 15 nm. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die erste Elektrode 218 eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 25 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 18 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 15 nm bis ungefähr 18 nm.
Weiterhin kann für den Fall einer transluzenten oder transparenten ersten Elektrode 218 und für den Fall, dass die erste Elektrode 218 aus einem leitfähigen transparenten Oxid (TCO) gebildet wird, die erste Elektrode 218 beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 50 nm bis ungefähr 500 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 75 nm bis ungefähr 250 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 100 nm bis ungefähr 150 nm.
Ferner kann für den Fall einer transluzenten oder transparenten ersten Elektrode 218 und für den Fall, dass die erste Elektrode 218 aus beispielsweise einem Netzwerk aus metallischen Nanodrähten, beispielsweise aus Ag, die mit leitfähigen Polymeren kombiniert sein können, einem Netzwerk aus Kohlenstoff-Nanoröhren, die mit leitfähigen Polymeren kombiniert sein können, oder von Graphen-Schichten und Kompositen gebildet wird, die erste Elektrode 218 beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 1 nm bis ungefähr 500 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 400 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 40 nm bis ungefähr 250 nm.
Für den Fall, dass das lichtemittierende Bauelement 200 Licht ausschließlich nach oben abstrahlt, kann die erste Elektrode 218 auch opak oder reflektierend eingerichtet sein. In diesem Fall kann die erste Elektrode 218 (beispielsweise für den Fall einer metallischen Elektrode) beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen von größer oder gleich ungefähr 40 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von größer oder gleich ungefähr 50 nm.
Die erste Elektrode 218 kann als Anode, also als löcherinjizierende Elektrode ausgebildet sein oder als Kathode, also als eine elektroneninjizierende Elektrode.
Die erste Elektrode 218 kann einen ersten elektrischen Anschluss aufweisen, an den ein erstes elektrisches Potential (bereitgestellt von einer Energiequelle (nicht dargestellt), beispielsweise einer Stromquelle oder einer Spannungsquelle) anlegbar ist. Alternativ kann das erste elektrische Potential an das Substrat 202 angelegt werden oder sein und darüber dann mittelbar der ersten Elektrode 218 zugeführt werden oder sein. Das erste elektrische Potential kann beispielsweise das Massepotential oder ein anderes vorgegebenes Bezugspotential sein.
Weiterhin kann der elektrisch aktive Bereich 216 des lichtemittierenden Bauelements 200 eine organische elektrolumineszente Schichtenstruktur 222 aufweisen, die auf oder über der ersten Elektrode 218 aufgebracht ist oder wird.
Die organische elektrolumineszente Schichtenstruktur 222 kann eine oder mehrere Emitterschichten, beispielsweise mit fluoreszierenden und/oder phosphoreszierenden Emittern, enthalten, sowie eine oder mehrere Lochleitungsschichten (auch bezeichnet als Lochtransportschicht(en)). In verschiedenen Ausführungsbeispielen können alternativ oder zusätzlich eine oder mehrere Elektronenleitungsschichten (auch bezeichnet als Elektronentransportschicht(en)) vorgesehen sein.
Beispiele für Emittermaterialien, die in dem lichtemittierenden Bauelement 200 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen für die Emitterschicht(en) eingesetzt werden können, schließen organische oder organometallische Verbindungen, wie Derivate von Polyfluoren, Polythiophen und Polyphenylen (z.B. 2- oder 2,5-substituiertes Poly-p-phenylenvinylen) sowie Metallkomplexe, beispielsweise Iridium-Komplexe wie blau phosphoreszierendes FIrPic (Bis(3,5-difluoro-2-(2-pyridyl)phenyl-(2-carboxypyridyl)-iridium III), grün phosphoreszierendes Ir(ppy)₃ (Tris(2-phenylpyridin)iridium III), rot phosphoreszierendes Ru (dtb-bpy)₃·2(PF₆) (Tris[4,4’-di-tert-butyl-(2,2’)-bipyridin]ruthenium(III)komplex) sowie blau fluoreszierendes DPAVBi (4,4-Bis[4-(di-p-tolylamino)styryl]biphenyl), grün fluoreszierendes TTPA (9,10-Bis[N,N-di-(p-tolyl)-amino]anthracen) und rot fluoreszierendes DCM2 (4-Dicyanomethylen)-2-methyl-6-julolidyl-9-enyl-4H-pyran) als nichtpolymere Emitter ein. Solche nichtpolymeren Emitter sind beispielsweise mittels thermischen Verdampfens abscheidbar. Ferner können Polymeremitter eingesetzt werden, welche insbesondere mittels eines nasschemischen Verfahrens, wie beispielsweise Spin Coating, abscheidbar sind.
Die Emittermaterialien der Emitterschicht(en) des lichtemittierenden Bauelements 200 können beispielsweise so ausgewählt sein, dass das lichtemittierende Bauelement 200 Weißlicht emittiert. Die Emitterschicht(en) kann/können mehrere verschiedenfarbig (zum Beispiel blau und gelb oder blau, grün und rot) emittierende Emittermaterialien aufweisen, alternativ kann/können die Emitterschicht(en) auch aus mehreren Teilschichten aufgebaut sein, wie einer blau fluoreszierenden Emitterschicht oder blau phosphoreszierenden Emitterschicht, einer grün phosphoreszierenden Emitterschicht und einer rot phosphoreszierenden Emitterschicht. Durch die Mischung der verschiedenen Farben kann die Emission von Licht mit einem weißen Farbeindruck resultieren. Alternativ kann auch vorgesehen sein, im Strahlengang der durch diese Schichten erzeugten Primäremission ein Konvertermaterial anzuordnen, das die Primärstrahlung zumindest teilweise absorbiert und eine Sekundärstrahlung anderer Wellenlänge emittiert, so dass sich aus einer (noch nicht weißen) Primärstrahlung durch die Kombination von primärer Strahlung und sekundärer Strahlung ein weißer Farbeindruck ergibt.
Die Emittermaterialien können in geeigneter Weise in einem Matrixmaterial eingebettet sein.
Es ist darauf hinzuweisen, dass andere geeignete Emittermaterialien in anderen Ausführungsbeispielen ebenfalls vorgesehen sind.
Die organische elektrolumineszente Schichtenstruktur 222 kann allgemein eine oder mehrere elektrolumineszente Schichten aufweisen. Die eine oder mehreren elektrolumineszenten Schichten kann oder können organische Polymere, organische Oligomere, organische Monomere, organische kleine, nicht-polymere Moleküle („small molecules“) oder eine Kombination dieser Materialien aufweisen. Beispielsweise kann die organische elektrolumineszente Schichtenstruktur 222 eine oder mehrere elektrolumineszente Schichten aufweisen, die als Lochtransportschicht ausgeführt ist oder sind, so dass beispielsweise in dem Fall einer OLED eine effektive Löcherinjektion in eine elektrolumineszierende Schicht oder einen elektrolumineszierenden Bereich ermöglicht wird. Alternativ kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen die organische elektrolumineszente Schichtenstruktur eine oder mehrere funktionelle Schichten aufweisen, die als Elektronentransportschicht ausgeführt ist oder sind, so dass beispielsweise in dem Fall einer OLED eine effektive Elektroneninjektion in eine elektrolumineszierende Schicht oder einen elektrolumineszierenden Bereich ermöglicht wird. Als Material für die Lochtransportschicht können beispielsweise tertiäre Amine, Carbazoderivate, leitendes Polyanilin oder Polythylendioxythiophen verwendet werden. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann oder können die eine oder die mehreren elektrolumineszenten Schichten als elektrolumineszierende Schicht ausgeführt sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Lochtransportschicht auf oder über der ersten Elektrode 218 aufgebracht, beispielsweise abgeschieden, sein, und die Emitterschicht kann auf oder über der Lochtransportschicht aufgebracht, beispielsweise abgeschieden, sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die organische elektrolumineszente Schichtenstruktur 222 (also beispielsweise die Summe der Dicken von Lochtransportschicht(en) und Emitterschicht(en) und Elektronentransportschicht(en)) eine Schichtdicke aufweisen von maximal ungefähr 1,5 µm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 1,2 µm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 1 µm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 800 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 500 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 400 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 300 nm. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die organische elektrolumineszente Schichtenstruktur 222 beispielsweise einen Stapel von mehreren direkt übereinander angeordneten organischen Leuchtdioden (OLEDs) aufweisen, wobei jede OLED beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen kann von maximal ungefähr 1,5 µm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 1,2 µm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 1 µm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 800 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 500 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 400 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 300 nm. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die organische elektrolumineszente Schichtenstruktur 222 beispielsweise einen Stapel von zwei, drei oder vier direkt übereinander angeordneten OLEDs aufweisen, in welchem Fall beispielsweise die organische elektrolumineszente Schichtenstruktur 222 eine Schichtdicke aufweisen kann von maximal ungefähr 3 µm.
Das lichtemittierende Bauelement 200 kann optional allgemein weitere organische Funktionsschichten, beispielsweise angeordnet auf oder über der einen oder mehreren Emitterschichten aufweisen, die dazu dienen, die Funktionalität und damit die Effizienz des lichtemittierenden Bauelements 200 weiter zu verbessern.
Auf oder über der organischen elektrolumineszenten Schichtenstruktur 222 oder gegebenenfalls auf oder über der einen oder mehreren weiteren organischen Funktionsschichten kann die zweite Elektrode 220 (beispielsweise in Form einer zweiten Elektrodenschicht 220) aufgebracht sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die zweite Elektrode 220 die gleichen Materialien aufweisen oder daraus gebildet sein wie die erste Elektrode 218, wobei in verschiedenen Ausführungsbeispielen Metalle besonders geeignet sind.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die zweite Elektrode 220 (beispielsweise für den Fall einer metallischen zweiten Elektrode 220) beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen von kleiner oder gleich ungefähr 50 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 45 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 40 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 35 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 30 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 25 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 20 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 15 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 10 nm.
Die zweite Elektrode 220 kann allgemein in ähnlicher Weise ausgebildet werden oder sein wie die erste Elektrode 218, oder unterschiedlich zu dieser. Die zweite Elektrode 220 kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen aus einem oder mehreren der Materialien und mit der jeweiligen Schichtdicke (je nachdem, ob die zweite Elektrode 220 reflektierend, transluzent oder transparent ausgebildet werden soll) ausgebildet sein oder werden, wie oben im Zusammenhang mit der ersten Elektrode 218 beschrieben. In der in 2 dargestellten Ausführungsform kann die zweite Elektrode 220 reflektierend ausgebildet sein. Somit kann das in 2 dargestellte lichtemittierende Bauelement 200 als Bottom-Emitter eingerichtet sein.
Die zweite Elektrode 220 kann als Anode, also als löcherinjizierende Elektrode ausgebildet sein oder als Kathode, also als eine elektroneninjizierende Elektrode.
Die zweite Elektrode 220 kann einen zweiten elektrischen Anschluss aufweisen, an den ein zweites elektrisches Potential (welches unterschiedlich ist zu dem ersten elektrischen Potential), bereitgestellt von der Energiequelle, anlegbar ist. Das zweite elektrische Potential kann beispielsweise einen Wert aufweisen derart, dass die Differenz zu dem ersten elektrischen Potential einen Wert in einem Bereich von ungefähr 1,5 V bis ungefähr 20 V aufweist, beispielsweise einen Wert in einem Bereich von ungefähr 2,5 V bis ungefähr 15 V, beispielsweise einen Wert in einem Bereich von ungefähr 3 V bis ungefähr 12 V.
Auf oder über der zweiten Elektrode 220 und damit auf oder über dem elektrisch aktiven Bereich 216 kann optional noch eine Verkapselung 224, beispielsweise in Form einer Barrierendünnschicht/Dünnschichtverkapselung 224 gebildet werden oder sein.
Unter einer „Barrierendünnschicht“ bzw. einem „Barriere-Dünnfilm“ 224 kann im Rahmen dieser Anmeldung beispielsweise eine Schicht oder eine Schichtenstruktur verstanden werden, die dazu geeignet ist, eine Barriere gegenüber chemischen Verunreinigungen bzw. atmosphärischen Stoffen, insbesondere gegenüber Wasser (Feuchtigkeit) und Sauerstoff, zu bilden. Mit anderen Worten ist die Barrierendünnschicht 224 derart ausgebildet, dass sie von OLED-schädigenden Stoffen wie Wasser, Sauerstoff oder Lösemittel nicht oder höchstens zu sehr geringen Anteilen durchdrungen werden kann.
Gemäß einer Ausgestaltung kann die Barrierendünnschicht 224 als eine einzelne Schicht (anders ausgedrückt, als Einzelschicht) ausgebildet sein. Gemäß einer alternativen Ausgestaltung kann die Barrierendünnschicht 224 eine Mehrzahl von aufeinander ausgebildeten Teilschichten aufweisen. Mit anderen Worten kann gemäß einer Ausgestaltung die Barrierendünnschicht 224 als Schichtstapel (Stack) ausgebildet sein. Die Barrierendünnschicht 224 oder eine oder mehrere Teilschichten der Barrierendünnschicht 224 können beispielsweise mittels eines geeigneten Abscheideverfahrens gebildet werden, z.B. mittels eines Atomlagenabscheideverfahrens (Atomic Layer Deposition (ALD)) gemäß einer Ausgestaltung, z.B. eines plasmaunterstützten Atomlagenabscheideverfahrens (Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition (PEALD)) oder eines plasmalosen Atomlageabscheideverfahrens (Plasma-less Atomic Layer Deposition (PLALD)), oder mittels eines chemischen Gasphasenabscheideverfahrens (Chemical Vapor Deposition (CVD)) gemäß einer anderen Ausgestaltung, z.B. eines plasmaunterstützten Gasphasenabscheideverfahrens (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD)) oder eines plasmalosen Gasphasenabscheideverfahrens (Plasma-less Chemical Vapor Deposition (PLCVD)), oder alternativ mittels anderer geeigneter Abscheideverfahren.
Durch Verwendung eines Atomlagenabscheideverfahrens (ALD) können sehr dünne Schichten abgeschieden werden. Insbesondere können Schichten abgeschieden werden, deren Schichtdicken im Atomlagenbereich liegen.
Gemäß einer Ausgestaltung können bei einer Barrierendünnschicht 224, die mehrere Teilschichten aufweist, alle Teilschichten mittels eines Atomlagenabscheideverfahrens gebildet werden. Eine Schichtenfolge, die nur ALD-Schichten aufweist, kann auch als „Nanolaminat“ bezeichnet werden.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung können bei einer Barrierendünnschicht 224, die mehrere Teilschichten aufweist, eine oder mehrere Teilschichten der Barrierendünnschicht 224 mittels eines anderen Abscheideverfahrens als einem Atomlagenabscheideverfahren abgeschieden werden, beispielsweise mittels eines Gasphasenabscheideverfahrens.
Die Barrierendünnschicht 224 kann gemäß einer Ausgestaltung eine Schichtdicke von ungefähr 0.1 nm (eine Atomlage) bis ungefähr 1000 nm aufweisen, beispielsweise eine Schichtdicke von ungefähr 10 nm bis ungefähr 100 nm gemäß einer Ausgestaltung, beispielsweise ungefähr 40 nm gemäß einer Ausgestaltung.
Gemäß einer Ausgestaltung, bei der die Barrierendünnschicht 224 mehrere Teilschichten aufweist, können alle Teilschichten dieselbe Schichtdicke aufweisen. Gemäß einer anderen Ausgestaltung können die einzelnen Teilschichten der Barrierendünnschicht 224 unterschiedliche Schichtdicken aufweisen. Mit anderen Worten kann mindestens eine der Teilschichten eine andere Schichtdicke aufweisen als eine oder mehrere andere der Teilschichten.
Die Barrierendünnschicht 224 oder die einzelnen Teilschichten der Barrierendünnschicht 224 können gemäß einer Ausgestaltung als transluzente oder transparente Schicht ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann die Barrierendünnschicht 224 (oder die einzelnen Teilschichten der Barrierendünnschicht 224) aus einem transluzenten oder transparenten Material (oder einer Materialkombination, die transluzent oder transparent ist) bestehen.
Gemäß einer Ausgestaltung kann die Barrierendünnschicht 224 oder (im Falle eines Schichtenstapels mit einer Mehrzahl von Teilschichten) eine oder mehrere der Teilschichten der Barrierendünnschicht 224 eines der nachfolgenden Materialien aufweisen oder daraus bestehen: Aluminiumoxid, Zinkoxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid, Hafniumoxid, Tantaloxid Lanthaniumoxid, Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid, Indiumzinnoxid, Indiumzinkoxid, Aluminium-dotiertes Zinkoxid, sowie Mischungen und Legierungen derselben.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann auf oder über der Verkapselung 224 ein Klebstoff und/oder ein Schutzlack 226 vorgesehen sein (und gegebenenfalls auch seitlich neben der Verkapselung 224, so dass der Klebstoff und/oder der Schutzlack 226 seitlich des Stapels der auf oder über der Lichtauskopplungsschicht 208 angeordnet ist auf der oberen Oberfläche 210 des Substrats 202 angeordnet sein kann), mittels dessen beispielsweise eine optionale Abdeckung 228 (beispielsweise eine Glasabdeckung 228) auf der Verkapselung 224 befestigt, beispielsweise aufgeklebt ist. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die optisch transluzente Schicht aus Klebstoff und/oder Schutzlack 226 eine Schichtdicke von größer als 1 µm aufweisen, beispielsweise eine Schichtdicke von mehreren µm. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Klebstoff 226 einen Laminations-Klebstoff aufweisen oder ein Laminations-Klebstoff sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann zwischen der zweiten Elektrode 220 und der Schicht aus Klebstoff und/oder Schutzlack 226 noch eine elektrisch isolierende Schicht (nicht dargestellt) aufgebracht werden oder sein, beispielsweise SiN, beispielsweise mit einer Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 300 nm bis ungefähr 1,5 µm, beispielsweise mit einer Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 500 nm bis ungefähr 1 µm, um elektrisch instabile Materialien zu schützen, beispielsweise während eines nasschemischen Prozesses.
In 2 ist anschaulich in verschiedenen Ausführungsbeispielen die Kavität 204 beispielsweise für den Fall der Verwendung von einem transluzenten oder transparenten Substrat 202 (beispielsweise aus Glas oder einem Polymer) dargestellt. In diesem Fall kann, wie oben beschrieben worden ist, in die Kavität 204 die Streuschicht 208 eingebracht sein. Diese kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen einen möglichst hohen Brechungsindex besitzen (beispielsweise einen Brechungsindex in einem Bereich von ungefähr 1,8 bis ungefähr 1,9), um das von dem lichtemittierenden Bauelement 200 erzeugte Licht auskoppeln zu können. Ist der Brechungsindex kleiner, so wird in verschiedenen Ausführungsbeispielen möglicherweise nur ein Teil der internen Moden erreicht. Ist die Streuschicht 208 selbst plan genug, so kann auf die Planarisierung (anders ausgedrückt, auf die Planarisierungsschicht 212) verzichtet werden. Die Barriereschicht 214 kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen beispielsweise weggelassen werden, wenn die Verkapselung 224 mit dem Substrat 202 abschließt und das Substrat 202 selbst hermetisch ist.
3 zeigt eine Querschnittansicht eines lichtemittierenden Bauelements 300 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
Die organische Leuchtdiode 300 gemäß 3 ist in vielen Aspekten gleich der organischen Leuchtdiode 200 gemäß 2, weshalb im Folgenden lediglich die Unterschiede der organischen Leuchtdiode 300 gemäß 3 zu der organischen Leuchtdiode 200 gemäß 2 näher erläutert werden; hinsichtlich der übrigen Elemente der organischen Leuchtdiode 300 gemäß 3 wird auf obige Ausführungen zu der organischen Leuchtdiode 200 gemäß 2 verwiesen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das lichtemittierende Bauelement 300 als Bottom-Emitter eingerichtet sein.
Im Unterschied zu der organischen Leuchtdiode 200 gemäß 2 ist bei der organischen Leuchtdiode 300 gemäß 3 in der Vertiefung 204, beispielsweise in dem Boden der Vertiefung 204, eine lichtbeugende Struktur 302 und/oder eine lichtbrechende Struktur 302 vorgesehen. Die lichtbeugende Struktur 302 und/oder die lichtbrechende Struktur 302 kann eine Linsenstruktur 302 aufweisen. Die Linsenstruktur 302 kann laterale Dimensionen beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 1 µm bis ungefähr 50 µm aufweisen, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 10 µm bis ungefähr 40 µm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 20 µm bis ungefähr 30 µm.
4 zeigt eine Querschnittansicht eines lichtemittierenden Bauelements 400 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
Die organische Leuchtdiode 400 gemäß 4 ist in vielen Aspekten gleich der organischen Leuchtdiode 200 gemäß 2, weshalb im Folgenden lediglich die Unterschiede der organischen Leuchtdiode 400 gemäß 4 zu der organischen Leuchtdiode 200 gemäß 2 näher erläutert werden; hinsichtlich der übrigen Elemente der organischen Leuchtdiode 400 gemäß 4 wird auf obige Ausführungen zu der organischen Leuchtdiode 200 gemäß 2 verwiesen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das lichtemittierende Bauelement 400 als Bottom-Emitter eingerichtet sein.
Im Unterschied zu der organischen Leuchtdiode 200 gemäß 2 ist bei der organischen Leuchtdiode 400 gemäß 4 in der Vertiefung 204, beispielsweise in dem Boden der Vertiefung 204, eine lichtbeugende Struktur 402 und/oder eine lichtbrechende Struktur 402 vorgesehen. Die lichtbeugende Struktur 402 und/oder die lichtbrechende Struktur 402 kann eine nichtperiodische Strukturierung 402 aufweisen.
Anschaulich ist in der 3 und 4 der beispielhafte Fall einer substratseitig emittierenden OLED dargestellt, in der die verwendete Füllschicht 208 (anders ausgedrückt die Lichtauskopplungsschicht 208) eine niedrige Viskosität aufweist. Dadurch ist es zum Einen nicht vorgesehen, Streupartikel homogen in der Füllschicht 208 zu dispergieren und zum Anderen sind die erreichbaren Schichtdicken bei beispielsweise Aufschleudern (spin coating) der Füllschicht 208 auf möglicherweise zu geringe Schichtdicken beschränkt, um eine ausreichende gewünschte Verbesserung der Lichtauskopplung zu erreichen. Durch beispielsweise eine Strukturierung der Unterseite der Kavität 204 wird eine Lichtstreuung erreicht. Die Struktur innerhalb der Kavität 204 kann dabei beispielsweise Linsenform (wie in 3 dargestellt) oder auch nichtperiodische Strukturen (wie in 4 dargestellt) aufweisen. Der Gesamtaufbau ermöglicht es, eine hochbrechende Schicht (als Implementierung der Lichtauskopplungsschicht 208) von der oder den Emitterschicht(en) des lichtemittierenden Bauelements (beispielsweise der OLED) bis an die Streustruktur 302, 402, zu führen und somit die Lichtauskopplung zu verbessern.
Wie im Folgenden noch näher erläutert wird, sind in den 5, 6 und 7 vergleichbare Implementierungen für den Fall eines nicht-transparenten Substrats 202 (anders ausgedrückt für den Fall eines Top-Emitters), beispielsweise aus Metall, dargestellt. In diesen Fällen kann die Lichtauskopplung beispielsweise verbessert werden, indem beispielsweise die Kavität von der inneren Seite verspiegelt wird. Darauf wird wiederum beispielsweise ein möglichst hochbrechendes Material aufgebracht. Ist es möglich, dies mit lichtstreuenden Eigenschaften zu versehen, so kann das Licht in dieser Implementierung einer Lichtauskopplungsschicht gestreut und mittels des Spiegels wieder zurück nach oben (d.h. in Richtung des elektrisch aktiven Bereichs) geworfen werden. Falls sich Streupartikel nicht ohne weiteres einbringen lassen, wie dies der Fall sein kann bei Verwendung von einem oder mehreren niedrigviskosen Material in der Lichtauskopplungsschicht 208, so kann die Unterseite der Kavität 204 strukturiert und verspiegelt sein. Dadurch wird der Weg des Lichts an dieser Stelle verändert und es ist wiederum eine verbesserte Lichtauskopplung erzielbar.
5 zeigt eine Querschnittansicht eines lichtemittierenden Bauelements 500 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
Die organische Leuchtdiode 500 gemäß 5 ist in vielen Aspekten gleich der organischen Leuchtdiode 200 gemäß 2, weshalb im Folgenden lediglich die Unterschiede der organischen Leuchtdiode 500 gemäß 5 zu der organischen Leuchtdiode 200 gemäß 2 näher erläutert werden; hinsichtlich der übrigen Elemente der organischen Leuchtdiode 500 gemäß 5 wird auf obige Ausführungen zu der organischen Leuchtdiode 200 gemäß 2 verwiesen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das lichtemittierende Bauelement 500 als Top-Emitter eingerichtet sein.
Im Unterschied zu der organischen Leuchtdiode 200 gemäß 2 ist bei der organischen Leuchtdiode 500 gemäß 5 das Substrat 202 beispielsweise nicht-transluzent oder nichttransparent.
Weiterhin ist unterhalb der Lichtauskopplungsschicht 208, anders ausgedrückt zwischen der Lichtauskopplungsschicht 208 und dem Boden der Vertiefung 204, in verschiedenen Ausführungsbeispielen ein Spiegel 502 angeordnet. Der Spiegel kann eine oder mehrere Metallfilme aufweisen (beispielsweise Ag, Mg, Sm, Ca, sowie Mehrfachschichten und Legierungen dieser Materialien). In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Spiegel 502 eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 20 nm bis ungefähr 200 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 30 nm bis ungefähr 100 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 40 nm bis ungefähr 50 nm. Ferner kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen der Spiegel 502 einen oder mehrere (dünne) dielektrische Spiegel aufweisen, die einen Schichtstapel bilden können. Der Spiegel 502 mit dem einen oder mehreren (dünnen) dielektrischen Spiegeln kann derart gebildet werden oder sein, dass eine Reflektion an den Grenzflächen stattfindet, beispielsweise eine kohärente Vielfachreflektion. Auf diese Weise kann die Transmission bzw. Reflektion des Spiegels 502 sehr einfach eingestellt werden. Der oder die dielektrischen Spiegel können eines oder mehrere der folgenden Materialien aufweisen: Beispielweise Fluoride (MgF₂, CeF₃, NaF, LiF, CaF₂, Na₃, AlF₆, AlF₃, ThF₄), Oxide (Al₂O₃, TiO₂, SiO₂, ZrO₂, HfO₂, MgO, Y₂O₃, La₂O₃, CeO₂, ZnO), Sulfide (ZnS, CdS), sowie Verbindungen wie z.B. ZnSe, ZnSe. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann für dielektrische Dünnschichtspiegel eine Schichtfolge aus beliebig vielen (beginnend mit einer einzigen) Dünnschichten vorgesehen sein, welche mit alternierenden Brechungsindizes (Hi-Lo-Hi-Lo) aufgebracht werden. Dadurch sind sehr hohe Reflektivitäten im sichtbaren Spektralbereich erreichbar.
6 zeigt eine Querschnittansicht eines lichtemittierenden Bauelements 600 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
Die organische Leuchtdiode 600 gemäß 6 ist in vielen Aspekten gleich der organischen Leuchtdiode 200 gemäß 2, weshalb im Folgenden lediglich die Unterschiede der organischen Leuchtdiode 600 gemäß 6 zu der organischen Leuchtdiode 200 gemäß 2 näher erläutert werden; hinsichtlich der übrigen Elemente der organischen Leuchtdiode 600 gemäß 6 wird auf obige Ausführungen zu der organischen Leuchtdiode 200 gemäß 2 verwiesen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das lichtemittierende Bauelement 600 als Top-Emitter eingerichtet sein.
Im Unterschied zu der organischen Leuchtdiode 200 gemäß 2 ist bei der organischen Leuchtdiode 300 gemäß 3 in der Vertiefung 204, beispielsweise in dem Boden der Vertiefung 204, eine lichtbeugende Struktur 302 und/oder eine lichtbrechende Struktur 302 vorgesehen. Die lichtbeugende Struktur 302 und/oder die lichtbrechende Struktur 302 kann eine Linsenstruktur 302 aufweisen. Die Linsenstruktur 302 kann laterale Dimensionen beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 1 µm bis ungefähr 50 µm aufweisen, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 10 µm bis ungefähr 40 µm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 20 µm bis ungefähr 30 µm. Auf der freiliegenden Oberfläche der lichtbeugenden Struktur 302 und/oder der lichtbrechenden Struktur 302, also beispielsweise der Linsenstruktur 302, ist eine Spiegelbeschichtung 602 vorgesehen, beispielsweise aus Metall, beispielsweise aus Ag, Mg, Sm, Ca, sowie Mehrfachschichten und Legierungen dieser Materialien. Die Beschichtung 602 kann eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 20 nm bis ungefähr 200 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 30 nm bis ungefähr 100 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 40 nm bis ungefähr 50 nm. Ferner kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen die Spiegelbeschichtung 602 einen oder mehrere (dünne) dielektrische Spiegel aufweisen, die einen Schichtstapel bilden können. Die Spiegelbeschichtung 602 mit dem einen oder mehreren (dünnen) dielektrischen Spiegeln kann derart gebildet werden oder sein, dass eine Reflektion an den Grenzflächen stattfindet, beispielsweise eine kohärente Vielfachreflektion. Auf diese Weise kann die Transmission bzw. Reflektion der Spiegelbeschichtung 602 sehr einfach eingestellt werden. Der oder die dielektrischen Spiegel können eines oder mehrere der folgenden Materialien aufweisen: Beispielweise Fluoride (MgF₂, CeF₃, NaF, LiF, CaF₂, Na₃, AlF₆, AlF₃, ThF₄), Oxide (Al₂O₃, TiO₂, SiO₂, ZrO₂, HfO₂, MgO, Y₂O₃, La₂O₃, CeO₂, ZnO), Sulfide (ZnS, CdS), sowie Verbindungen wie z.B. ZnSe, ZnSe. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann für dielektrische Dünnschichtspiegel eine Schichtfolge aus beliebig vielen (beginnend mit einer einzigen) Dünnschichten vorgesehen sein, welche mit alternierenden Brechungsindizes (Hi-Lo-Hi-Lo) aufgebracht werden. Dadurch sind sehr hohe Reflektivitäten im sichtbaren Spektralbereich erreichbar. Anschaulich weist das lichtemittierende Bauelement 600 eine „verspiegelte“ Linsenstruktur 302 auf.
7 zeigt eine Querschnittansicht eines lichtemittierenden Bauelements 700 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
Die organische Leuchtdiode 700 gemäß 7 ist in vielen Aspekten gleich der organischen Leuchtdiode 200 gemäß 2, weshalb im Folgenden lediglich die Unterschiede der organischen Leuchtdiode 700 gemäß 7 zu der organischen Leuchtdiode 200 gemäß 2 näher erläutert werden; hinsichtlich der übrigen Elemente der organischen Leuchtdiode 700 gemäß 7 wird auf obige Ausführungen zu der organischen Leuchtdiode 200 gemäß 2 verwiesen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das lichtemittierende Bauelement 700 als Top-Emitter eingerichtet sein.
Im Unterschied zu der organischen Leuchtdiode 200 gemäß 2 ist bei der organischen Leuchtdiode 700 gemäß 7 in der Vertiefung 204, beispielsweise in dem Boden der Vertiefung 204, eine lichtbeugende Struktur 402 und/oder eine lichtbrechende Struktur 402 vorgesehen. Die lichtbeugende Struktur 402 und/oder die lichtbrechende Struktur 402 kann eine nichtperiodische Strukturierung 402 aufweisen.
Auf der freiliegenden Oberfläche der lichtbeugenden Struktur 402 und/oder der lichtbrechenden Struktur 402, also beispielsweise der nichtperiodischen Strukturierung 402, ist eine Spiegelbeschichtung 702 vorgesehen, beispielsweise aus Metall, beispielsweise aus Ag, Mg, Sm, Ca, sowie Mehrfachschichten und Legierungen dieser Materialien. Die Beschichtung 702 kann eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 20 nm bis ungefähr 200 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 30 nm bis ungefähr 100 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 40 nm bis ungefähr 50 nm. Ferner kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen die Spiegelbeschichtung 702 einen oder mehrere (dünne) dielektrische Spiegel aufweisen, die einen Schichtstapel bilden können. Die Spiegelbeschichtung 702 mit dem einen oder mehreren (dünnen) dielektrischen Spiegeln kann derart gebildet werden oder sein, dass eine Reflektion an den Grenzflächen stattfindet, beispielsweise eine kohärente Vielfachreflektion. Auf diese Weise kann die Transmission bzw. Reflektion der Spiegelbeschichtung 702 sehr einfach eingestellt werden. Der oder die dielektrischen Spiegel können eines oder mehrere der folgenden Materialien aufweisen: Beispielweise Fluoride (MgF₂, CeF₃, NaF, LiF, CaF₂, Na₃, AlF₆, AlF₃, ThF₄), Oxide (Al₂O₃, TiO₂, SiO₂, ZrO₂, HfO₂, MgO, Y₂O₃, La₂O₃, CeO₂, ZnO), Sulfide (ZnS, CdS), sowie Verbindungen wie z.B. ZnSe, ZnSe. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann für dielektrische Dünnschichtspiegel eine Schichtfolge aus beliebig vielen (beginnend mit einer einzigen) Dünnschichten vorgesehen sein, welche mit alternierenden Brechungsindizes (Hi-Lo-Hi-Lo) aufgebracht werden. Dadurch sind sehr hohe Reflektivitäten im sichtbaren Spektralbereich erreichbar. Anschaulich weist das lichtemittierende Bauelement 700 eine „verspiegelte“ nichtperiodische Strukturierung 402 auf.
8 zeigt eine Querschnittansicht eines lichtemittierenden Bauelements 800 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
Die organische Leuchtdiode 800 gemäß 8 ist in vielen Aspekten gleich der organischen Leuchtdiode 200 gemäß 2, weshalb im Folgenden lediglich die Unterschiede der organischen Leuchtdiode 800 gemäß 8 zu der organischen Leuchtdiode 200 gemäß 2 näher erläutert werden; hinsichtlich der übrigen Elemente der organischen Leuchtdiode 800 gemäß 8 wird auf obige Ausführungen zu der organischen Leuchtdiode 200 gemäß 2 verwiesen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das lichtemittierende Bauelement 800 als Top-Emitter eingerichtet sein.
Im Unterschied zu der organischen Leuchtdiode 200 gemäß 2 ist bei der organischen Leuchtdiode 800 gemäß 8 keine Vertiefung 204 vorgesehen. Stattdessen ist eine in analoger Weise ausgestaltete zweite Vertiefung 802 in der Abdeckung 228 ausgebildet (d.h. beispielsweise mit ähnlicher oder gleicher Tiefe, ausgehend von der Oberfläche der Abdeckung 228, von der aus sich die zweite Vertiefung 802 in die Abdeckung 228 hinein erstreckt), die mit einer zweiten Lichtauskopplungsschicht 804 teilweise oder vollständig gefüllt ist und welche die gleichen Materialen aufweisen kann, wie die Lichtauskopplungsschicht 208. Anschaulich dient in verschiedenen Ausführungsbeispielen die Abdeckung 228 als Träger für die zweite Vertiefung 802.
Auf diese Weise kann die Totalreflexion zwischen dem elektrisch aktiven Bereich 216 und der Abdeckung 228 reduziert werden.
In den in 8 dargestellten Ausführungsbeispielen kann die zweite Elektrode 220 transparent oder transluzent eingerichtet sein.
9 zeigt eine Querschnittansicht eines lichtemittierenden Bauelements 900 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
Die organische Leuchtdiode 900 gemäß 9 ist in vielen Aspekten gleich der organischen Leuchtdiode 200 gemäß 2, weshalb im Folgenden lediglich die Unterschiede der organischen Leuchtdiode 900 gemäß 9 zu der organischen Leuchtdiode 200 gemäß 2 näher erläutert werden; hinsichtlich der übrigen Elemente der organischen Leuchtdiode 900 gemäß 9 wird auf obige Ausführungen zu der organischen Leuchtdiode 200 gemäß 2 verwiesen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das lichtemittierende Bauelement 900 als ein transparentes beziehungszweise transluzentes lichtemittierendes Bauelement 900 eingerichtet sein, anders ausgedrückt als ein Top-/ und Bottom-Emitter eingerichtet sein. Dies bedeutet beispielsweise, dass die erste Elektrode 218 und die zweite Elektrode 220 optisch transparent ausgebildet sein können.
Anschaulich kann das lichtemittierende Bauelement 900 gemäß 9 als eine Kombinationen des lichtemittierende Bauelement 200 gemäß 2 und dem lichtemittierende Bauelement 800 gemäß 8 angesehen werden. Dies bedeutet, dass das lichtemittierende Bauelement 900 gemäß 9 sowohl die Vertiefung 204 mit der Lichtauskopplungsschicht 208 in dem Substrat 202 aufweist als auch die zweite Vertiefung 802 mit der zweiten Lichtauskopplungsschicht 804 in der Abdeckung 228.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die Ausführungsbeispiele der lichtemittierende Bauelemente 800, 900 gemäß 8 und 9 auch entsprechend kombiniert werden können mit den zusätzlichen Elementen der lichtemittierende Bauelemente 300, 400 gemäß 3 und 4. Ferner können die Ausführungsbeispiele des lichtemittierenden Bauelements 800 gemäß 8 auch entsprechend kombiniert werden mit den zusätzlichen Elementen der lichtemittierende Bauelemente 500, 600, 700 gemäß 5, 6 bzw. 7.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann es vorgesehen sein, dass zumindest ein Teil des elektrisch aktiven Bereichs 216 und möglicherweise sogar der Verkapselung 224 auch in der Vertiefung 204, 804 aufgenommen sein kann, so dass die Vertiefung 204, 804 die aufgenommenen Bereiche anschaulich lateral umschließt.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Totalreflexion in dem lichtemittierenden Bauelement reduziert werden zwischen dem elektrisch aktiven Bereich 216 und dem Träger der Vertiefung (beispielsweise dem Substrat 202 und/oder der Abdeckung 228).
In den in 9 dargestellten Ausführungsbeispielen kann die zweite Elektrode 220 transparent oder transluzent eingerichtet sein.
10 zeigt ein Ablaufdiagramm 1000, in dem ein Verfahren zum Herstellen eines lichtemittierenden Bauelements gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen dargestellt ist.
In 1002 kann eine Vertiefung in einem Träger gebildet werden, gefolgt von, in 1004, einem Bilden einer Lichtauskopplungsschicht in der Vertiefung. In 1006 kann ein elektrisch aktiver Bereich über der Lichtauskopplungsschicht gebildet werden, wobei das Bilden des elektrisch aktiven Bereichs aufweist: ein Bilden einer ersten Elektrode; ein Bilden einer zweiten Elektrode; und ein Bilden einer organischen funktionellen Schichtenstruktur zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode.
Die verschiedenen Schichten, beispielsweise die Lichtauskopplungsschichten 208, 804, die Elektroden 208, 218 sowie die anderen Schichten des elektrisch aktiven Bereichs 216 wie beispielsweise die organische funktionelle Schichtenstruktur 222, die Lochtransportschicht(en) oder die Elektronentransportschicht(en) können mittels verschiedener Prozesse aufgebracht werden, beispielsweise abgeschieden werden, beispielsweise mittels eines CVD-Verfahrens (chemisches Abscheiden aus der Gasphase, chemical vapor deposition) oder mittels eines PVD-Verfahrens (physikalisches Abscheiden aus der Gasphase, physical vapor deposition, beispielsweise Sputtern, ionenunterstütztes Abscheideverfahren oder thermisches Verdampfen), alternativ mittels eines Plating-Verfahrens; eines Tauchabscheideverfahrens; eines Aufschleuderverfahrens (spin coating); Druckens; Rakelns; oder Sprühens.
Als CVD-Verfahren kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen ein plasmaünterstütztes chemisches Abscheideverfahren aus der Gasphase (plasma enhanced chemical vapor deposition, PE-CVD) eingesetzt werden. Dabei kann in einem Volumen über und/oder um das Element, auf das die aufzubringende Schicht aufgebracht werden soll, herum ein Plasma erzeugt, wobei dem Volumen zumindest zwei gasförmige Ausgangsverbindungen zugeführt werden, die in dem Plasma ionisiert und zur Reaktion miteinander angeregt werden. Durch die Erzeugung des Plasmas kann es möglich sein, dass die Temperatur, auf welche die Oberfläche des Elements aufzuheizen ist, um eine Erzeugung beispielsweise der dielektrischen Schicht zu ermöglichen, im Vergleich zu einem plasmalosen CVD-Verfahren erniedrigt werden kann. Das kann beispielsweise von Vorteil sein, wenn das Element, beispielsweise das zu bildende lichtemittierende elektronische Bauelement, bei einer Temperatur oberhalb einer Maximaltemperatur geschädigt werden würde. Die Maximaltemperatur kann beispielsweise bei einem zu bildenden lichtemittierenden elektronischen Bauelement gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen etwa 120 °C betragen, so dass die Temperatur, bei der beispielsweise die dielektrische Schicht aufgebracht wird, kleiner oder gleich 120 °C und beispielsweise kleiner oder gleich 80 °C sein kann.
Wie oben im Detail beschrieben kann oder können mittels unterschiedlicher Verfahren (beispielsweise Ätzen, Stempeln, Heißprägen (Hot Embossing)) eine oder mehrere Vertiefungen in unterschiedliche OLED Substrate eingebracht werden. Diese Kavitäten können anschaulich als Topf mit optional strukturierender und stützender Funktion für die folgenden Funktionsschichten der OLED dienen.
11 zeigt eine Querschnittansicht eines lichtemittierenden Bauelements 1100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
Die organische Leuchtdiode 1100 gemäß 11 ist in vielen Aspekten gleich der organischen Leuchtdiode 200 gemäß 2, weshalb im Folgenden lediglich die Unterschiede der organischen Leuchtdiode 1100 gemäß 11 zu der organischen Leuchtdiode 200 gemäß 2 näher erläutert werden; hinsichtlich der übrigen Elemente der organischen Leuchtdiode 1100 gemäß 11 wird auf obige Ausführungen zu der organischen Leuchtdiode 200 gemäß 2 verwiesen.
In den in 11 dargestellten Ausführungsbeispielen kann die Lichtauskopplungsschicht 208 oberhalb des elektrisch aktiven Bereichs 216 angeordnet sein.
So kann beispielsweise der gesamte Schichtenstapel inklusive der optionalen Planarisierungsschicht 212, der optionalen Barriereschicht 214, dem elektrisch aktiven Bereich 216 (einschließlich des ersten Kontakts 218, der organischen funktionellen Schichtenstruktur 222, und der zweiten Elektrode 220), der Verkapselung 224, und der Lichtauskopplungsschicht 208 in der Vertiefung 204 angeordnet sein. Der Klebstoff und/oder Schutzlack 226 kann auf oder über der Lichtauskopplungsschicht 208 und der oberen Oberfläche 210 des Substrats 202 vorgesehen sein. Ferner kann die optionale Abdeckung 228 (beispielsweise eine Glasabdeckung 228) auf oder über dem Klebstoff und/oder Schutzlack 226 angeordnet sein und beispielsweise mittels des Klebstoffs an das Substrat 202 befestigt sein.
An der Schnittstelle 1102 der Lichtauskopplungsschicht 208, die zu dem Klebstoff und/oder Schutzlack 226 oder der Abdeckung 228 hin gerichtet ist, kann optional eine lichtbeugende Struktur und/oder eine lichtbrechende Struktur vorgesehen sein.
Verschiedene Ausführungsbeispiele stellen beispielsweise folgende Vorteile bereit, beispielsweise durch die Verwendung von solch einem wie oben beschriebenen Träger (beispielsweise Substrat oder Abdeckung):

(i) Der von der Kavität gebildete Topf bietet anschaulich eine einfache Möglichkeit (beispielsweise niedrigviskose) Materialien in ausreichender Schichtdicke aufzubringen und somit die Materialauswahl für Funktionsschichten (beispielsweise lichtauskopplungsverbessernde Schichten, beispielsweise Materialien mit hohem Brechungsindex und/oder planarisierende Schichten) und deren Aufbringverfahren zu erweitern. Beispielsweise kann es mittels der Kavität(en) möglich sein, beim Aufschleudern (Spin-Coaten) niedrigviskoser Materialien höhere Schichtdicken zu erzielen.
(ii) Da die Kavität von wenigen µm bis über 100 µm, beispielsweise bis zu 200 µm Tiefe innerhalb des Trägers (Substrat oder Abdeckung) gehen kann, ist es möglich, auch größere Auskoppelhilfen in die OLED einzubringen ohne die Gesamtdicke des Bauteils, d.h. des lichtemittierenden Bauelements, zu erhöhen.
(iii) Beim Einbringen der Kavität in den Träger (Substrat oder Abdeckung) lassen sich optional zusätzlich Strukturen an deren Unterseite erzeugen. Solche Strukturen können beispielsweise als Linsenformen oder nichtperiodische Strukturen, beispielsweise in Form nichtperiodischer rauer Formen, zur Lichtstreuung genutzt werden.
(iv) Das Einbringen/Versenken von funktionalen Schichten in den Träger (Substrat oder Abdeckung) des lichtemittierenden Bauelements (beispielsweise einer OLED) kann zur Verbesserung der Anmutung des lichtemittierenden Bauelements genutzt werden. Streuformen innerhalb statt an der Außenseite des Trägers (Substrat oder Abdeckung) ermöglichen beispielsweise, die glatte Oberfläche eines Trägerglases beizubehalten.
(v) Die Trägerstruktur und das Versenken der OLED darin kann zur Vereinfachung des OLED-Schichtaufbaus genutzt werden. Beispielsweise kann bei hermetisch dichten Substraten (beispielsweise Glas, Metall) durch Versenkung und somit Strukturierung substratseitiger Schichten auf eine Verkapselungsschicht (beispielsweise auf die Barriereschicht in obigen Ausführungsbeispielen) oder einen nachträglichen Strukturierungsschritt verzichtet werden. Ein(e) solche(r) wäre sonst im Fall von flächig aufgebrachten nicht hermetischen Schichten (beispielsweise zur Planarisierung und/oder mit hohem Brechungsindex) nötig, da diese einen wassertransportierenden Spalt zwischen Substrat und luftseitiger Verkapselung erzeugen.
(vi) Beispielsweise in der großtechnischen Anwendung stellt die Trägerstrukturierung keine erheblichen Zusatzkosten dar.

Für verschiedene Materialien für den Träger (Substrat oder Abdeckung) gibt es einfache Herstellungsprozesse, die die vorgeschlagenen Strukturen großtechnisch kostengünstig erzeugen können:

(i) In Glas kann direkt vor dessen Erhärten die gewünschte Struktur eingestanzt werden.
(ii) Ein Plastiksubstrat kann beispielsweise mittels Hot Embossing entsprechend geformt werden.
(iii) Ein Metallsubstrat lässt sich beispielsweise prägen.

Claims

Lichtemittierendes Bauelement (200), aufweisend: einen Träger (202) mit mindestens einer Vertiefung (204); eine Lichtauskopplungsschicht (208) in der Vertiefung (204); und ein elektrisch aktiver Bereich (216), der über oder unter der Lichtauskopplungsschicht (208) angeordnet ist, wobei der elektrisch aktive Bereich (216) aufweist: – eine erste Elektrode (218); – eine zweite Elektrode (220); – eine organische funktionelle Schichtenstruktur (222) zwischen der ersten Elektrode (218) und der zweiten Elektrode (220).
Lichtemittierendes Bauelement (200) gemäß Anspruch 1, wobei die Lichtauskopplungsschicht (208) niedrigviskoses Material aufweist.
Lichtemittierendes Bauelement (200) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Lichtauskopplungsschicht (208) eine niedrigviskose Schicht ist.
Lichtemittierendes Bauelement (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Lichtauskopplungsschicht (208) eine Viskosität von höchstens 1000 mPa·s aufweist.
Lichtemittierendes Bauelement (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Lichtauskopplungsschicht (208) zur Erhöhung der Lichtauskopplung aus dem lichtemittierenden Bauelement (200) eingerichtet ist.
Lichtemittierendes Bauelement (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Lichtauskopplungsschicht (208) als eine lichtstreuende Schicht (208) eingerichtet ist.
Lichtemittierendes Bauelement (200) gemäß Anspruch 6, wobei die lichtstreuende Schicht (208) Streupartikel aufweist.
Lichtemittierendes Bauelement (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner aufweisend: eine lichtbeugende Struktur und/oder eine lichtbrechende Struktur, die in der Vertiefung (204) angeordnet sind/ist.
Lichtemittierendes Bauelement (200) gemäß Anspruch 8, wobei die lichtbeugende Struktur und/oder eine lichtbrechende Struktur in dem Boden der Vertiefung (204) gebildet sind/ist.
Lichtemittierendes Bauelement (200) gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei die lichtbeugende Struktur und/oder eine lichtbrechende Struktur eine Linsenstruktur und/oder eine nichtperiodische Strukturierung aufweist.
Lichtemittierendes Bauelement (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Vertiefung (204) eine Tiefe aufweist in einem Bereich von ungefähr 1 µm bis ungefähr 200 µm.
Lichtemittierendes Bauelement (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei zumindest ein Teil des elektrisch aktiven Bereichs (216) in der Vertiefung (204) angeordnet ist.
Lichtemittierendes Bauelement (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, ferner aufweisend: eine Abdeckung (228), die über dem elektrisch aktiven Bereich (216) angeordnet ist.
Lichtemittierendes Bauelement (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, ferner aufweisend: eine Verkapselung (224), die auf der dem Träger (202) abgewandten Seite des elektrisch aktiven Bereichs (216) über dem elektrisch aktiven Bereich (216) angeordnet ist.
Lichtemittierendes Bauelement (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, eingerichtet als organische Leuchtdiode.
Verfahren (1000) zum Herstellen eines lichtemittierenden Bauelements (200), wobei das Verfahren aufweist: Bilden (1002) einer Vertiefung (204) in einem Träger (202); Bilden (1004) einer Lichtauskopplungsschicht (208) in der Vertiefung (204); und Bilden (1006) eines elektrisch aktiven Bereichs (216) über oder unter der Lichtauskopplungsschicht (208), wobei das Bilden des elektrisch aktiven Bereichs (216) aufweist: – Bilden einer ersten Elektrode (218); – Bilden einer zweiten Elektrode (220); – Bilden einer organischen funktionellen Schichtenstruktur zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode (222).