CN105453296A - 光电子器件和用于制造光电子器件的方法 - Google Patents

光电子器件和用于制造光电子器件的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种光电子器件(100)，包括：至少一个具有有源区域的有机功能层(30)，所述有源区域发射电磁辐射；和耦合输出元件(50)，所述耦合输出元件设置在所发射的电磁辐射的射束路径中，其中耦合输出元件(50)包括基体材料(52)和至少一个设置在其中的分离相或者多个分离相(51)，所述分离相与所述基体材料(52)不同，其中分离相(51)的折射率小于基体材料(52)的折射率，并且其中通过基体材料(52)中的分离相(51)在耦合输出元件(50)中产生电磁辐射的散射。

Description

光电子器件和用于制造光电子器件的方法
技术领域
本发明涉及一种光电子器件和一种用于制造光电子器件的方法。
背景技术
在光电子器件、尤其有机发光二极管(OLED)中，仅将所产生的光的一部分直接耦合输出。能够观察到下述损失通道：透明的、设置在所发射的辐射的射束路径中的衬底的波导效应；有机层中的和透明的、设置在所发射的辐射的射束路径中的电极的波导效应；由于所发射的辐射穿过的材料而引起的吸收损失；和表面等离子体激元的构成、尤其在金属电极例如阴极处的表面等离子体激元的构成。
在损失通道中引导的光在没有技术上的附加措施的情况下尤其不能够从OLED中耦合输出。
迄今为止，为了提高光耦合输出从而提高例如在衬底外侧的具有散射颗粒的薄膜上的放射的光功率，使用具有表面结构化部、例如微透镜的薄膜。也已知的是，设有衬底外侧的直接的结构化部或者将散射颗粒引入到衬底，例如玻璃中。这些方法途径中的一些、例如使用散射薄膜已经在在商业上使用并且尤其能够在构成为发光模块的OLED中关于放射面按比例增加。然而这些用于光耦合输出的方法途径具有如下主要缺点：耦合输出效率被限制于在衬底中传导的光的大致60％至70％，并且显著地影响OLED的外观，因为通过所施加的层或者膜产生乳状的、漫反射的表面。
此外已知如下方法途径：将在有机层中或者在透明电极中引导的光耦合输出。然而这些方法途径迄今为止仍未在商业上在OLED产品中得以实现。例如在文献Y.Sun,S.R.Forrest，NaturePhotonics2483(2008)中提出构成所谓的“低折射率网格low-indexgrids”，其中将结构化的、具有低折射率材料的区域施加到透明的电极上。此外也已知的是，在聚合的基体材料中将高折射的散射区域施加在透明的电极下方，例如在文献US2007/0257608中描述。在此，聚合的基体材料通常具有在n＝1.5范围中的折射率并且以湿化学的方式施加。
然而，通过这种措施不能够影响在OLED的有源区域中所产生的光的在等离子体激元中转换的份额或者完全不能够将其耦合输出。
发明内容
待实现的目的在于：提出一种光电子器件以及一种用于制造光电子器件的方法，所述光电子器件具有电磁辐射的改进的耦合输出和效率。
该目的通过具有独立权利要求的特征的主题实现。所述主题的有利的实施方式和改进方案在从属权利要求中提出并且从下述描述和附图中得出。
根据一个实施方式的光电子器件包括：至少一个具有有源区域的有机功能层，所述有源区域发射电磁辐射；耦合输出元件，所述耦合输出元件设置在所发射的电磁辐射的射束路径中，其中耦合输出元件包括基体材料和至少一个设置在其中的分离相或者多个分离相，所述相与基体材料不同。在此，分离相的折射率小于基体材料的折射率。通过基体材料中的分离相产生电磁辐射在耦合输出元件中的散射。
发明人已确认：包括基体材料和至少一个分离相的耦合输出元件，与常规的光电子器件的常规的耦合输出元件相比，在光电子器件中具有明显提高的光耦合输出、效率改进和电磁辐射的改进的散射。此外，光电子器件中的包括基体材料和至少一个分离相的耦合输出元件，与例如仅使用散射颗粒(SiO2)以进行光耦合输出的常规的耦合输出元件相比具有更低的粗糙度。
电磁辐射在此并且在下文中优选包括具有一个或多个波长或从紫外至红外的光谱范围的波长范围的电磁辐射，尤其优选，电磁辐射是具有由大致350nm和大致800nm之间的可见的光谱范围中的波长或波长范围的可见光。在此并且在下文中能够将电磁辐射称为“光”或者“可见光”。
在本申请的范围中，将术语“器件”不仅理解为已制成的器件，例如有机发光二极管(OLED)，而且将其理解为衬底和/或有机层序列。有机层序列与第一电极和第二电极的复合件例如已经能够是器件并且形成上级的第二器件的组成部分，在所述第二器件中例如附加地存在电端子。
根据至少一个实施方式，光电子器件具有下述元件：
-衬底，在所述衬底上施加有所提及的耦合输出元件，其中衬底是半透明的，
-在耦合输出元件上方的第一电极，所述第一电极是半透明的，
-在第一电极上方的由至少一个有机功能层和/或其它功能层构成的层结构。
特别地，耦合输出元件能够适合于并且设置用于进行所谓的内部的耦合输出、即用于减少在发光层中产生的辐射功率或在该处产生的光的如下部分，所述部分在有机功能层和/或半透明的电极中引导。
在此并且在下文中以“半透明的”来表示对于可见光而言可透过的层。在此，半透明的层能够是透明的、即清晰透视的，或者至少部分地散射光和/或部分地吸收光，使得半透明的层例如也能够是漫射的或者乳状透视的。尤其优选的是，在此称为半透明的层尽可能透明地构成，使得尤其对光的吸收是尽可能低的。
在本发明的范围中，设置或者施加在第二层“上”或“上方”的第一层是指：第一层以直接的机械接触和/或电接触的方式直接设置或施加在第二层上。此外，也能够表示间接接触，其中其它的层设置在第一层和第二层之间。
根据另一实施方式的光电子器件具有下述元件：
-衬底，
-第一电极，所述第一电极施加在衬底上方，
-由至少一个有机功能层和/或其它功能层构成的层结构，所述层结构施加在第一电极上方，
-施加在层结构上方的第二电极，所述第二电极是半透明的并且在所述第二电极上施加有耦合输出元件。
根据另一实施方式，由至少一个有机功能层和/或其它功能层构成的层结构能够包括耦合输出元件。特别地，耦合输出元件成形为层。耦合输出元件作为层结构的一部分具有散射光和电传导的特性。
在此并且在下文中，将“分离相”能够理解为限界的空间区域，在所述空间区域中特定的物理和/或化学参数是均匀的。尤其密度、折射率和/或聚集态属于物理参数。分离相与耦合输出元件的基体材料具有至少一个边界面。分离相和基体材料的区别在于至少一个化学的和/或物理的参数，使得在分离相和基体材料的边界面处至少一个化学的和/或物理的参数突然地改变。折射率例如能够在分离相和基体材料的过渡部中提高和/或减小。分布在耦合输出元件的基体材料中的分离相是电磁辐射的散射中心。颗粒，例如SiO2、TiO2、ZrO2、Al2O3，和其它的微粒，例如无机的纳米颗粒在本发明的范围中不被视为分离相。颗粒能够作为填充材料包含在基体材料和分离相中。
介质的折射率n在本文中作为物理的无量纲的变量说明：光在该介质中波长和相速度比在真空中小以何种因数。折射率的值通常针对钠D线在589nm中的波长来说明。介质在此例如表示耦合元件中的基体材料或者分离相。成形为层的有机功能层也能够称为介质。
根据一个实施方式，耦合输出元件的折射率大于或等于1.65。
根据一个实施方式，基体材料的折射率大于或等于1.65。
根据一个实施方式，分离相的折射率小于1.65。
在分离相(n小于1.65)和基体材料(n大于1.65)的过渡部中折射率能够跳跃式地变大。通过在分离相和基体材料之间的边界面处的折射率差，由具有有源区域的至少一个有机功能层发射的电磁辐射被散射。
在本文中将电磁辐射的“散射”理解为电磁辐射在分离相在基体材料中的相边界处的转向。
分离相的小的粗糙度引起整个耦合输出元件与其它的有机功能层、衬底和第一和/或第二电极的改进的相容性。此外，耦合输出元件改进光电子器件的改进的光耦合输出和效率。
根据另一个实施方式，所述耦合输出元件相对于常规的耦合输出元件小地吸收或者不吸收要耦合输出的电磁辐射。
根据一个实施方式，分离相是气态的和/或液态的。
根据一个实施方式，分离相聚集第一化合物，所述第一化合物选自：N2、CO2、CO、NOx、NH3、水、极性化合物和非极性化合物。NOx在此表示氮的气态氧化物的集合名称，因为由于氮的多种氧化态而存在多种氮氧化合物。因此，氧化氮NOx例如能够是N2O(一氧化二氮)、NO(一氧化氮)、N2O3(三氧化二氮)、NO2(二氧化氮)、N2O4(四氧化二氮)和N2O5(五氧化二氮)。第一化合物能够是液态的和/或气态的。特别地，分离相的折射率因此小于1.001，例如氮(N2)的折射率为1.000300并且二氧化碳(CO2)的折射率为1.000450。水的折射率为1.33。
光电子器件、例如OLED中的耦合输出元件根据一个实施方式包括处于固态聚集态中的基体材料和至少一个处于气态的和/或液态的聚集态中的分离相。分离相和基体材料之间的聚集态差引起电磁辐射的散射。由此提高离开光电子器件的光耦合输出和光耦合输出效率。
根据一个实施方式，分布在基体材料中的分离相分别具有5nm和5μm之间的、尤其200nm至2μm之间的大小。
根据另一实施方式，分布在基体材料中的分离相的几何形状能够是任意的。分离相能够具有可不精确描述的几何结构或几何形状，所述几何结构或几何形状选自：球体、柱体和椭圆体。因此，作为气泡成形的分离相例如能够嵌入在基体材料中。
根据一个实施方式，基体材料选自：单体的有机化合物、低聚的有机化合物、聚合的有机化合物和嵌段共聚物。
耦合输出元件能够具有有机材料、尤其基于聚合物的材料，所述基于聚合物的材料例如能够以湿化学的方式施加到衬底上。耦合输出元件对此例如能够具有下述材料中的一种或多种：聚碳酸酯(PC)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚氨酯(PU)、聚丙烯酸酯、例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、环氧树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚酰亚胺、聚苯并恶唑。
附加地，耦合输出元件的基体材料能够具有无机的纳米颗粒。无机的纳米颗粒例如能够是作为颗粒成形的钛酸盐/酯或锆酸盐/酯，其中颗粒的大小为1nm至1μm、尤其小于或等于10nm。基体材料中的无机的纳米颗粒和分离相在耦合输出元件中具有不同的任务。无机的纳米颗粒能够在基体材料中改变，例如提高和/或减小基体材料的折射率。无机的纳米颗粒不散射电磁辐射。在基体材料中的分离相散射电磁辐射并且改进光电子器件的光耦合输出和效率。
发明人已经发现，光电子器件中的、包括基体材料和至少一个分布在基体材料中的分离相的耦合输出元件具有由器件发射的电磁辐射的改进的散射和耦合输出，所述基体材料具有位于可见波长范围中的折射率n，其中根据本发明的耦合输出元件相对于常规的耦合输出元件仅轻微地吸收电磁辐射。这引起在电磁辐射从光电子器件中耦合输出时的效率改进。
在根据另一实施方式的耦合输出元件中，嵌段共聚物不仅能够是或者构成基体材料而且能够是或者构成分离相。
嵌段共聚物是如下共聚物，所述共聚物具有线性结合的嵌段。
将嵌段理解为聚合物分子的如下片段，所述片段包括多个相同重复的单体单元和至少一个结构上的或者构形上的特征，所述特征与邻接的嵌段的特征不同。
根据一个实施方式，嵌段共聚物具有至少两个嵌段：第一和第二嵌段，所述第一和第二嵌段彼此不同。
特别地，嵌段共聚物的至少一个嵌段构成耦合输出元件的分布在基体材料中的至少一个分离相。
嵌段的区别特征例如是极性、化学组成、折射率、密度和/或聚集态。嵌段例如能够由于其极性彼此区分。因此，第一嵌段能够是亲水性的、即一种与极性化合物相互作用并且不与非极性化合物相互作用的嵌段。第一嵌段例如能够包括聚氧化乙烯(PEO)或者聚电解质，如聚丙烯酸(PAA)、丙二醇甲醚醋酸酯(PMA)或者二甲基二烯丙基氯化铵或二烯丙基二甲基氯化铵(DADMAC)或者由其构成。第二嵌段能够是疏水性的、即与非极性化合物相互作用的并且不与极性化合物相互作用的嵌段。第二嵌段例如能够包括聚丁二烯(PB)、聚苯乙烯(PS)、聚乙基乙烯(PE)或者聚环氧丙烷(PPO)或者由其构成。在此需注意的是，极性单元之间的相互作用(偶极子-偶极子相互作用)明显强于非极性单元之间的相互作用(至少是范德华相互作用)。所述相的分离尤其通过极性单元之间的强的相互作用促进，非极性单元一定程度上从极性单元的本身构成的网中置换。相互作用在本文中是指：嵌段与至少一个非极性的或者极性化合物构成化学键、分子间力、分子间作用力和/或分子内聚力。但是替选地，第一嵌段也能够是疏水性的并且第二嵌段能够是亲水性地。嵌段直接地或者通过结构单元b彼此连接，所述结构单元并非嵌段的一部分。
嵌段共聚物在溶剂中引起自聚集。溶剂能够是选择性的。选择性的在此是指：溶剂仅对于一种嵌段是良好的溶剂。其它嵌段在溶剂中不溶解或者明显较差地溶解，也就是说，与第一嵌段相比差至少三个数量级。特别地，其它嵌段在溶剂中不溶解。这引起第一和第二嵌段的相分离，其中第一嵌段与第二嵌段分离和/或反之亦然。能够形成中间相。该实施方案在此不受限于具有两个嵌段的嵌段共聚物。附加地，第三、第四、第五、第六等嵌段存在于嵌段共聚物中，所述嵌段与一个邻接的嵌段或者z个邻接的嵌段的区别在于物理的和/或化学的特性、例如极性。
根据一个实施方式，至少一个共聚物包括至少一个第一嵌段，其中第一嵌段具有第一单体单元的至少一个热不稳定的基团。第一单体单元在此并且在下文中表示形成嵌段共聚物的单体中的各个或者多个。替代于单体，低聚物或者聚合物也能够形成第一单体单元。
根据嵌段共聚物中的嵌段的类型、结构和数量，区分不同的嵌段共聚物、如二嵌段共聚物或两重嵌段共聚物、三嵌段共聚物或三重嵌段共聚物直至多嵌段共聚物。嵌段共聚物具有化学上不同的嵌段，所述嵌段通过共价化合物彼此连接。
根据一个实施方式，形成嵌段共聚物的单体中的各个或者多个能够具有热不稳定的基团。替选地或者附加地，至少一个嵌段能够具有热不稳定的基团。
根据一个实施方式，在基体材料中可从第一单体单元的热不稳定的基团中产生至少一个分离相。
根据一个实施方式，嵌段共聚物包括至少一个第二嵌段，其中第二嵌段具有第二单体单元的至少一个反应性的可交联的基团。第二单体单元在此并且在下文中表示形成嵌段共聚物的单体中的各个或多个。替代于单体，低聚物或者聚合物也能够形成第二单体单元。特别地，第二单体单元选自：聚酰亚胺、聚苯并恶唑、聚醚醚酮和聚砜。
根据一个实施方式，成形为基体材料的嵌段共聚物在构成分离相之前能够具有至少一个反应性的可交联的基团。
根据一个实施方式，嵌段共聚物具有第一嵌段和第二嵌段，所述第一嵌段包括第一单体单元的热不稳定的基团，所述第二嵌段包括第二单体单元的反应性的可交联的基团。根据第一和第二嵌段彼此间的比例和/或第一单体单元在第一嵌段中的数量和/或第二单体单元在第二嵌段中的数量，可设定至少一个分离相或者多个分离相的大小。
根据一个实施方式，可由第二单体单元的反应性的可交联的基团产生基体材料的至少一个交联部。由此，可产生更稳定的耦合输出元件，其中耦合输出元件的分离相通过基体材料的交联而稳定。作为可交联的基团，例如能够使用氧杂环丁烷，丙烯酸和环氧树脂。通过较高的交联度能够实现玻璃化转变温度的提高。由此可实现耦合输出元件的温度稳定性的提高。
根据一个实施方式，嵌段共聚物的第一和/或第二单体单元能够选自：N,N′-双(萘-1-基)-N,N′-双(苯基)-9,9-二苯基-芴；N,N’-双(3-甲基苯基)-N,N′-双(苯基)-9,9-二甲基-芴；N,N′-双(萘-1-基)-N,N′-双(苯基)-9,9-二苯基-芴；N,N′-双(萘-1-基)-N,N′-双(苯基)-2,2-二甲基联苯胺；N,N’-双(3-甲基苯基)-N,N′-双(苯基)-9,9-螺二芴；2,2’,7,7’-四(N，N-二苯基氨基)-9,9’-螺二芴；N,N’-双(萘-1-基)-N,N’-双(苯基)-联苯胺；N,N’-双(萘-2-基)-N,N’-双(苯基)-联苯胺；N,N’-双(3-甲基苯基)-N,N’-双(苯基)-联苯胺；N,N’-双(3-甲基苯基)-N,N’-双(苯基)-9,9-二苯基-芴；N,N’-双(萘-1-基)-N,N’-双(苯基)-9,9-螺二芴；双-[4-(N,N-联甲苯-氨基)-苯基]环己烷；2,2’,7,7′-四(N,N-双-甲苯基)氨基-螺二芴；9,9-双[4-(N,N-双-联苯-4-基-氨基)苯基]-9Η-芴；2,2’,7,7′-四(N,-氨基(苯基)氨基)-9,9-螺二芴；2,7-双[N,N-双(9，9-螺二芴-2-基)氨基]-9,9-螺二芴；2,2’-双[N,N-双(联苯4-基)氨基]9,9-螺二芴；N,N'-双(菲-9-基)-N,N'-双(苯基)联苯胺；N,N,N',N'-四-萘-2-y-联苯胺；2,2’-双[N,N-双-苯基-氨基]9,9-螺二芴；9,9-双[4-(N,N-双-萘-2-基-氨基)苯基]-9Η-芴；9,9-双[4-(N,N’-双-萘-2-基-N,N’-双-苯基-氨基)苯基]-9Η-芴；钛菁、铜钛菁、2,3,5,6-四氟-7,7,8,8-四氰基-对醌二甲烷；4,4',4”-三(N-(3-甲基苯基)-N-苯基-氨基)三苯胺；4,4,4”-三(N-(2-萘基)-N-苯基-氨基)三苯胺；4,4',4”-三(N-(1-萘基)-N-苯基-氨基)三苯胺；4,4',4”-三(N,N-联苯基-氨基)三苯胺；吡唑并[2,3-f][1,10]菲罗啉-2,3-二腈；N,N,N',N'-四(4-甲基苯基)联苯胺；2,7-双[N,N-双(4-甲基-苯基)氨基]-9,9-螺二芴；2,2’-双[N,N-双(4-甲基-苯基)氨基-9,9-螺二芴；N,N'-双(萘-2-基)-N,N'-联三苯-1,4-二胺；N,N'-二苯基-N,N'-双-[4-(N,N-二甲苯基-氨基)苯基]联苯胺和N,N'-二苯基-N,N'-双-[4-(N,N-二苯基-氨基)苯基]联苯胺。特别地，第一和/或第二单体单元能够聚合为共聚物、例如嵌段共聚物。所述共聚物能够具有传导电荷的特性、例如传导空穴和传导电子的特性。从中对于包括嵌段共聚物作为基体材料的耦合输出元件而言得到下述双重功能：一方面是光散射和光耦合输出并且另一方面是传导电荷的能力。这具有下述优点：为了实现不同的功能仅须使用一种基体材料。这节省了材料和成本。
根据一个实施方式，耦合输出元件成形为层。所述层的厚度为100nm至100μm、优选4μm至40μm、例如20μm。
根据另一实施方式，半透明的电极构成为阳极从而能够用用作为注入空穴的材料。另一电极因此构成为阴极。替选于此，半透明的电极也能够构成为阴极从而用作为注入电子的材料。另一电极因此构成为阳极。
能够成形为第一或第二电极的半透明的电极例如能够具有透明导电氧化物或者由透明导电氧化物构成。透明导电氧化物(transparentconductiveoxides，简称“TCO”)是透明的传导性的材料，通常为金属氧化物例如氧化锌、氧化锡、氧化镉、氧化钛、氧化铟或者氧化铟锡(ITO)。除了二元的金属氧化化合物例如ZnO、SnO2、In2O3之外，三元的金属氧化化合物、例如Zn2SnO4、CdSnO3、ZnSnO3、MgIn2O4、GaInO3、Zn2In2O5、In4Sn3O12或者不同的透明导电氧化物的混合物也属于TCO的组。此外，TCO不强制性地对应于化学计量的组分并且也能够是p型掺杂或者n型掺杂的。透明的电极的其它可能的材料能够选自：例如由Ag构成的能够与能传导的聚合物组合的金属纳米线构成的网、由能够与能传导的聚合物组合的碳纳米线构成的网和从石墨烯层和组合材料。
根据另一优选的实施方式，半透明的电极具有ITO或者由其构成。特别地，半透明的电极在此能够具有大于或等于50nm并且小于或等于200nm的厚度。在这种厚度范围中，半透明的电极在可见的光谱范围中的透射大于或等于80％，并且电阻率ρ在大致150μΩ·cm至500μΩ·cm的范围中。
根据另一实施方式，第一和/或第二电极具有选自下述的金属：铝、钡、铟、银、金、镁、钙和锂以及化合物、组合和合金。特别地，第一和/或第二电极能够具有Ag、Al或者具有它们的合金，例如Ag:Mg、Ag:Ca或者Mg:Al。替选地或者附加地，第一和/或第二电极也能够具有在上文中所提到的TCO材料中的一种。
根据另一实施方式，光电子器件具有传导空穴的层例如空穴注入层、空穴传输层或者它们的组合。
根据另一实施方式，光电子器件具有传导电子的层例如电子注入层、电子传输层或者它们的组合。
根据另一实施方式，一个或多个传导载流子的层、即传导电子和/或空穴的层具有掺杂材料。掺杂材料有利地引起传导能力的提高，以便将有机发光器件的运行电压保持得低。
作为掺杂材料在此例如能够使用金属氧化物、金属有机化合物、有机材料或者由其构成的混合物、例如WO3、MoO3、V2O5、Re2O7和Re2O5、三氟乙铑酸(II)(Rh2(TFA)4)或者等电子的钌化合物Ru2(TFA)2(CO)2或者有机材料，所述有机材料具有芳香官能团或者是芳香的有机材料、例如具有氟和/或氰(CN)的取代基的芳香材料。
在电极和有机功能层上方此外还能够设置有封装装置。封装装置例如能够以玻璃盖的形式或者优选以薄层封装部的形式构成。
当前，将构成为薄层封装部的封装装置理解为如下设备，所述设备适合于相对大气物质、尤其相对湿气和氧气和/或相对其它有害物质例如腐蚀性气体、例如硫化氢形成阻挡部。封装装置对此能够具有一个或多个层，所述一个或多个层分别具有小于或等于几百纳米的厚度。
替选地或者附加地，封装装置能够具有至少一个或多个其它的层、即尤其是阻挡层和/或钝化层。在一个实施方式中，薄层薄膜封装部也能够装入半透明的电极和耦合输出结构之间，只要薄层薄膜封装部的有效的折射率等于或大于耦合输出结构的折射率。这种设置的优点是保护OLED免受有害物质影响，所述有害物质可能从耦合输出结构中进入到有机层堆中。
此外提出一种用于制造光电子器件的方法，所述方法具有下述方法步骤：
A)提供衬底，
B)将耦合输出元件施加在衬底上方，
C)从至少一个有机功能层和/或其它的功能层中产生层结构，其中耦合输出元件在衬底上方构成为该层结构的层中的一个和/或构成为不属于该层结构的层，并且其中在方法步骤B)之后在耦合输出元件的基体材料中构成至少一个分离相。
如之前在描述光电子器件中所提出的限定和实施方式也同样适用于用于制造光电子器件的方法。特别地，这适用于层结构、耦合输出元件、有机功能层和其它的有机功能层、衬底、分离相和基体材料。
根据一个实施方式，在方法步骤C之前或之后产生第一化合物，所述第一化合物形成分离相。
根据一个实施方式，至少一个分离相在耦合输出元件的基体材料中通过热处理、通过借助于电磁辐射的处理和/或通过添加起始材料产生。借助于电磁辐射的处理能够借助于出自电磁辐射的紫外范围的辐射或者电子辐射来进行。特别地，使用高于150℃的温度用于处理基体材料。
根据另一实施方式，方法步骤B附加地包括方法步骤B’：将发酵剂(Treibmittel)混入到基体材料中，其中发酵剂在施加耦合输出元件之后热分解和/或通过辐射分解并且形成第一化合物，所述第一化合物与基体材料不同，其中第一化合物在基体材料中形成至少一个分离相，并且其中发酵剂选自：碱金属的碳酸氢盐、碱土金属的碳酸氢盐、碳酸氢钠(NaHCO3)和碳酸氢铵(NH4HCO3)。
特别地，发酵剂能够在60℃附近的温度中分解。碳酸氢钠(NaHCO3)作为发酵剂从50℃起分解。碳酸氢铵(NH4HCO3)作为发酵剂从60℃起分解。高于50℃的温度，碱金属的或者碱土金属的碳酸氢盐离解。在此，至少形成气体作为反应产物。根据所使用的发酵剂，此外水和/或气态的二氧化碳和/或气态的氨作为反应产物产生。这些气体能够作为第一化合物嵌入耦合输出元件中的基体材料的分离相中。由此提高电磁辐射离开光电子器件的耦合输出。
根据一个实施方式，用于制造光电子器件的方法在方法步骤B、B’或者C之后具有附加的方法步骤D。
D)将基体材料交联。
在方法步骤D)中聚合的基体材料与其分离相形成网状的结构。
根据一个实施方式，能够通过借助于热能、电磁辐射或者通过添加起始材料处理作为层成形的、包括基体材料的耦合输出元件在基体材料中产生化学反应。化学反应在基体材料中产生分离相。特别地，紧接着基体材料能够聚合。聚合的基体材料与其分离相形成的网状的结构。由此能够在其形成之后进行稳定化。光耦合输出和效率通过更稳定的分离相提高或改进。
根据一个实施方式，在方法步骤B中能够使用包括至少一种溶剂和基体材料的配方。附加地，配方能够包括发酵剂或者用于形成膜、润湿或者用于调节粘性的辅助剂。特别地，耦合输出元件的基体材料是嵌段共聚物，如其已经在对光电子器件的描述中所说明。水、极性溶剂或者非极性溶剂适合作为溶剂。嵌段共聚物由于其化学结构和/或其两性的特征倾向于自聚集和/或相分离。
嵌段共聚物在构成稳定的、高阶的三维结构时由于弱的非共价键而联合。所述结构的稳定性尤其基于高数量的分子间或者分子内实现的非共价键。具有亲水性的和疏水性的嵌段的至少一个嵌段共聚物例如具有至少一个中间相。具有至少一个嵌段A和嵌段B的两重嵌段共聚物的中间相能够设计为，使得嵌段A形成以体心球体(BCC)、六边形设置的柱体或者双重的螺旋晶格。由嵌段A和B构成的层片也会是可行的。替选地，可行的是，嵌段B形成体心球体(BCC)、六边形设置的柱体或者双重的螺旋晶格。将螺旋晶格理解为具有螺旋面的结构，即将空间分为两个子体积、即至少分为一个较小的(以一种嵌段填充)和一个较大的(以如下嵌段填充，其不对应于较小的子体积中的嵌段)。较小的子体积形成由处于三重联结的管构成的迷宫。联结点位于体晶格的点位置上。三脚结构(Tripoden)以分别70.53°彼此倾斜并且继续以螺旋状沿着所有三个空间方向旋拧。中间相的类型与嵌段共聚物的各个嵌段的长度、组分和顺序相关以及与方法步骤B相关。
根据一个实施方式，用于制造光电子器件的方法在方法步骤B、B’、C或者D之后包括附加的方法步骤E或F。
E)将至少一个衬底、耦合输出元件和/或层结构干燥，
F)将衬底、耦合输出元件和/或层结构硬化。
根据一个实施方式，方法步骤E和F能够一起或者依次执行。
根据另一个实施方式，在方法步骤E中从耦合输出元件中移除溶剂。嵌段共聚物的中间相不受到移除溶剂的影响或者不因其而改变。
根据一个实施方式，分离相在方法步骤E之前产生或者与方法步骤E和F一起产生。
根据一个实施方式，在方法步骤E和/或F中，包括低聚的化合物和/或单体的化合物的基体材料能够聚合。特别地，借助于热能、电磁辐射或者通过添加起始材料处理基体材料从而产生至少一个分离相以及基体材料的聚合能够同时进行。
根据一个实施方式，基体材料的化学上位于末端的基团和/或基体材料的末端的基团在化学上与基体材料的其它末端的基团反应并且在此构成至少一个分离相。
特别地，基体材料的化学上位于末端的基团、例如第一单体单元的热不稳定的基团在温度高于150℃、例如180℃时分解。
特别地，与常规的不构成中间相的化合物相比，基体材料的化学上位于末端的基团能够通过构成嵌段共聚物的中间相彼此更靠近地置于空间位置中。基体材料的位于末端的基团彼此化学反应，其中构成分离相，所述分离相包括第一化合物、例如N2、CO2、CO和/或NOx。化学反应在空间上不均匀地进行，这意味着，所述化学反应不在耦合输出元件中的基体材料的每个位于末端的基团处进行。分离相的大小和其在基体材料中的分布可经由基体材料和/或发酵剂的分子构形和/或经由工艺参数控制和设置。工艺参数尤其是基体材料的温度、粘性和/或压强。
根据一个实施方式，将工艺温度、例如在方法步骤E或者F中的工艺温度设置为，使得其超过第一嵌段的分解温度，所述第一嵌段具有嵌段共聚物的第一单体单元的至少一个热不稳定的基团。由此能够产生分离相。在工艺方面有意义的是，将工艺温度选择为，使得该工艺温度位于第一和/或第二嵌段的分解温度和/或玻璃化转变温度之间。工艺温度通常高于150℃，例如为180℃。
附图说明
在下文中根据附图和实施例详细阐述根据本发明的主题的其它优点以及有利的实施方式和改进方案。
附图示出：
图1示出常规的光电子器件的示意性的侧视图，
图2a示出根据一个实施方式的光电子器件的示意性的侧视图，
图2b示出根据一个实施方式的光电子器件的示意性的侧视图，
图2c示出根据一个实施方式的光电子器件的示意性的侧视图，
图3示出嵌段共聚物的示意性的结构，
图4示出嵌段共聚物的相分离，以及
图5示出嵌段共聚物的中间相。
在实施例和附图中，相同的或者起相同作用的组成部分分别设有相同的附图标记。所示出的元件和其它的彼此间的大小关系基本上不能够视为是按比例的。
具体实施方式
图1示出以OLED为例的常规的光电子器件的示意性的侧视图。在此，附图标记1表示衬底，所述衬底例如由玻璃构成。在衬底上设置有第一电极20、由至少一个有机功能层和/或其它功能层构成的层结构30和第二电极40。由至少一个有机功能层和/或其它功能层构成的层结构30例如包括发射辐射的层32、第一电荷传输层31和第二电荷传输层33。载流子能够是带负电荷的(电子)和/或带正电荷的(空穴)。其它的功能层、例如电荷注入层或者电荷阻挡层也能够存在于由至少一个有机功能层和/或其它功能层构成的层结构30中(在此未示出)。第一电极20和/或第二电极40能够是透明的或者半透明的。第一电极20和/或第二电极40能够是透明导电氧化物例如氧化锌、氧化锡、氧化镉、氧化钛、氧化铟或者氧化铟锡(ITO)。
就本发明而言，透明的是指：材料至少在可见光的子范围中、然而优选在整个范围中具有>60％至100％的、优选大于80％的、例如90％的透光度。
如果在第一电极20和第二电极40之间施加电压(在此未示出)，那么电流流动穿过光电子器件。在此，电子从阴极注入到电子注入层中并且从阳极注入所谓的空穴。在发射辐射的层32中，空穴和电子复合，其中产生电子空穴对、即所谓的激子，所述激子能发射电磁辐射。
出于概览的原因，在该附图中未示出封装部或者覆盖层，然而能够存在所述封装部或者覆盖层。
这种OLED具有不同的损失通道，对于外部的观察者而言在发光层32中产生的光通过所述损失通道损失。这些可能的损失通道在图1中通过箭头I、III、IV和V示意性地图解说明。
设置在所发射的光的射束路径中的透明的衬底1的波导效应以箭头III表明，波导效应在有机功能层30和设置在所发射的光的射束路径中的透明的电极20中以箭头IV表明，由于有机功能层30或者衬底1的材料所引起的吸收损耗以箭头I表明，并且表面等离子体激元的构成、尤其在金属电极例如阴极40处的构成以箭头V表明。
根据本发明的实施方式的光电子器件尤其能够降低或者防止损耗通道III和/或IV。
在图2a中示出光电子器件100的一个实施例。该光电子器件具有衬底1。在衬底1上施加有在此作为层成形的耦合输出元件50。耦合输出元件具有基体材料与在此作为球体成形的多个分离相51。在耦合输出元件50上方施加有半透明的第一电极20。在半透明的第一电极上方设置有由至少一个有机功能层和/或其它功能层构成的层结构30。
光电子器件100构成为所谓的“底部发射器”并且为此具有由玻璃构成的半透明的衬底1。替选于此，衬底1也能够具有另一种半透明的材料、例如塑料或者塑料-玻璃-叠层或者由其构成。
层结构30具有至少一个有机功能层和/或其它功能层。至少一个有机功能层能够是发光层32，所述发光层具有有机的或者有机金属的发射光的材料，所述材料例如选自：磷光的或者荧光的金属络合物或者聚合材料。聚合的化合物的实例是聚芴的、聚噻吩的和聚亚苯基的衍生物；磷光的化合物的实例是：Ir(ppy)3(三(2-苯基吡啶)铱III)、三(8-羟基喹啉)铝III)或者Ru(dtb-bpy)3*2(PF6))(三[4,4’-二-叔-丁基-(2,2’)-联吡啶]钌(III)络合物)；荧光的化合物的实例是：BCzVBi(4,4’-双(9-甲基-3-乙烯基咔唑)-1,1’-联苯)或者DPAVBi4,4-双[4-(二-对-甲苯基氨基)苯乙烯基]联苯。发光层32此外能够包括基体材料，在所述基体材料中嵌入有发射光的材料。
层结构30中的能够存在于根据图2a的器件中的、但是在此出于概览的原因未明确示出的其它可能的功能层，例如包括电荷传输层或者电荷注入层。
耦合输出层50具有基体材料52与多个分离相51，所述分离相与基体材料52相比具有更低的折射率。分离相例如能够以空气填充、以液体和/或气体填充。
至少一个分离相或者多个分离相能够在耦合输出元件的基体材料中均匀地或者不均匀地分布。均匀地在本文中是指：分离相在耦合输出元件的基体材料中的均匀的空间分布。不均匀地在本文中是指：分离相在耦合输出元件的基体材料中的不均匀的空间分布，使得产生浓度梯度。根据一个实施方式，至少一个分离相能够与另一个分离相或者多个分离相间隔开。替选地或者附加地，至少一个分离相能够与至少一个其它的分离相聚集，使得至少一个分离相与该其他的分离相形成与耦合输出元件的基体材料的共同的边界面。
附加地，基体材料能够具有颗粒例如SiO2、TiO2、ZrO2和/或Al2O3，所述颗粒并非分离相的组成部分。通过所述颗粒能够修改基体材料的折射率。通过耦合输出元件能够引起：在半透明的第一电极20或者在有机功能层中引导波的光的至少一部分能够穿过衬底1从光电子器件100中耦合输出。
在电极20、40和有机功能层上方此外还能够设置有封装装置，所述封装装置出于概览的原因未示出。封装装置例如能够以玻璃盖的形式或者优选以薄层封装部的形式构成，如在上文中所描述的那样。此外，尤其在具有聚合物的耦合输出元件50这种情况下会需要：在该耦合输出元件上在位于半透明的第一电极20下方也构成有作为薄层封装部构成的封装装置。
在图2b中示出光电子器件100的一个实施例。该光电子器件具有衬底1。在衬底1上施加有在此作为层成形的第一电极20。在第一电极上方施加有由至少一个有机功能层和/或其它功能层构成的层结构30和第二电极40，所述第二电极能够是半透明的。在第二电极上方设置有耦合输出层50。
光电子器件100构成为所谓的“顶部发射器”。附加地和/或替选地，第二电极也能够透明地构成和/或第二电极能够构成为阳极，并且第一电极能够构成为阴极。在此，由具有有源区域的有机功能层发射的电磁辐射能够经由半透明的第二电极和耦合输出层耦合输出。
对于设计为“顶部发射器”的、包括耦合输出元件的光电子器件100而言，能够将与在图2a中所描述的相同的材料用于光电子器件100的其它组成部分、如第一电极、第二电极、有机功能层、衬底等。
例如构成为阴极的第二电极40能够具有金属，所述金属选自：银、铝、镉、钡、铟、镁、钙、锂或金。阴极也能够多层地构成。第二电极40能够构成为是反射性的或者透明的。如果第二电极40构成为是透明的，那么其能够具有关于透明的第一电极20所提到的材料。
在图2c中示出光电子器件100的一个实施例。该光电子器件具有衬底1。在衬底1上施加有在此半透明的且作为层成形的第一电极20。在第一电极上方设置有由至少一个有机功能层和/或其它功能层构成的层结构30，所述层结构包括耦合输出元件50。在层结构30上方设置有第二电极。
耦合输出元件除了其散射光的特性外还具有足够的导电能力。
作为空穴传输层设计的有机功能层能够具有单体分子、例如三芳胺或者噻吩。空穴传输层能够设置在包括ITO的第一电极上方。耦合输出元件为了提高传导能力能够附加地包含能导电的材料，所述能导电的材料是传导空穴或电子的。附加地，耦合输出元件能够被掺杂。
对于在图2c中所设计的光电子器件100而言，能够将与在图2a和2b中所描述的相同的材料用于光电子器件100的其它的组成部分、如第一电极、第二电极、有机功能层、衬底等。
图3示意性地示出嵌段共聚物。耦合输出元件的基体材料能够包括如已经在说明书的概论部分中说明的这些嵌段共聚物中的至少一种。
两重嵌段共聚物具有结构A-b-B或者A-B，其中嵌段A与嵌段B直接或者通过结构单元b彼此联结。三重嵌段共聚物具有结构A-b-B-b-A或者A-B-A，所述结构示出嵌段A与嵌段B和嵌段A的顺序。三重嵌段的共聚物或者也称为三重嵌段共聚物，具有结构A-b-B-b-C或者A-B-C，所述结构具有嵌段A与嵌段B和嵌段C的顺序。五重嵌段共聚物具有结构A-b-B-b-C-b-B-b-A或者A-B-C-B-A，所述结构具有嵌段A、嵌段B、嵌段C、嵌段B和嵌段A的顺序。多嵌段共聚物具有结构单元-(AB)n-或者-(A-b-B)n-，其中嵌段A和B以数量n在多嵌段共聚物中交替地重复。在嵌段共聚物中的所有实施方式中，嵌段直接地或者通过结构单元b彼此联结。
三嵌段共聚物例如具有两个聚氧化乙烯嵌段和一个位于这两个嵌段之间的聚丙烯嵌段并且具有下述结构式：
x在此表示相应的聚氧化乙烯嵌段的单体单元的数量，并且y在此表示聚丙烯嵌段的单体单元的数量。
根据一个实施方式，耦合输出元件的基体材料能够包括至少两个嵌段共聚物或者多个嵌段共聚物。基体材料例如能够是由两重嵌段和三重嵌段共聚物构成的混合物。不同的嵌段共聚物彼此间的聚合同样是可行的。
图4示意性地示出两重嵌段共聚物的相分离。两重嵌段共聚物包括至少一个第一嵌段(71)和至少一个第二嵌段(72)，所述第一嵌段和第二嵌段的区别在于物理特性、例如极性。第一嵌段(71)例如是亲水性的而第二嵌段(72)是疏水性的。由于这种双极性的特性，处于微相中的嵌段分离，例如通过添加选择性的溶剂而分离，并且形成周期性的纳米结构和/或形貌和/或中间相。纳米结构和/或形貌和/或中间相与未分离的嵌段共聚物相比具有不同的物理和/或机械特性。特别地，至少一个嵌段共聚物形成高阶的方形的或者六边形的布置。
图5示意性地示出两重嵌段共聚物的可能的中间相，所述两重嵌段共聚物具有至少一个第一嵌段(71)和至少一个第二嵌段(72)，所述第一嵌段例如是亲水性的，所述第二嵌段例如是疏水性的。替选地，第一嵌段能够是疏水性的而第二嵌段能够是亲水性的。具有亲水性的和疏水性的嵌段的两性的嵌段共聚物在低的浓度下在选择性的溶剂中从特定的CMC(临界胶束浓度)起形成胶束结构(在此未示出)。水是最常见的溶剂。CMC对于嵌段共聚物而言在10-9mol/l至10-4mol/l的范围中。作为中间相优选球形结构。能够构成柱形的或蠕虫状的胶束结构以及小泡(在此未示出)。嵌段共聚物胶束典型地具有10nm至100nm的直径。如果提高嵌段共聚物浓度，那么得到溶致相，主要是立方(73，77)的、六边形(74，78)的和叠片(76，80)的相。叠片的相具有嵌段共聚物双重层，所述嵌段聚合物双重层必要时通过溶剂彼此分离。在六边形的相(74，78)中，柱形的胶束设置在二维的六边形的晶体中。优选的中间相是：其中球形的胶束设置在立方结构中的立方的相(73，77)；六边形的相(74，78)和/或双连续的立方的或螺旋形结构(75，79)，其中除了溶剂外疏水性的部分也以彼此连接成使得仍保持立方对称性。根据第一嵌段与第二嵌段的体积分数，第一嵌段能够占据嵌段共聚物的较小的子体积而第二嵌段占据较大的子体积并且反之亦然。从体积分数中通过如下方式得出中间相：例如第一嵌段占据较小的子体积而第二嵌段占据较大的子体积(73，74，75，76)。在相反的情况下，形成倒置的中间相，其中第一嵌段占据较大的子体积而第二嵌段占据较小的子体积(77，78，79，80)。
通过聚集为中间相，嵌段共聚物的位于末端的基团彼此在空间上靠近。因此有助于嵌段共聚物的位于末端的基团的化学反应，使得在耦合输出元件的基体材料中可优选地并且简单地产生至少一个分离相。中间相能够附加地具有散射光的特性。由此提高了光电子器件中的光耦合输出和效率。
这些实施方案不受限于两重嵌段共聚物。更确切地说，所述实施方案也能够应用于三重嵌段共聚物、五重嵌段共聚物直至多重嵌段共聚物。
本发明不受限于根据实施例进行的描述或者所给出的特征组合，更确切地说，本发明也包括每个新的特征以及所给出的特征的任意组合，这尤其是包含在权利要求中的特征的任意组合，即使该特征或者该组合本身未详细地在权利要求或者实施例中说明时也是如此。
本专利申请要求德国专利申请102013013129.4的优先权，所述德国专利申请的公开内容就此通过参引并入本文。

Claims (16)

1.一种光电子器件，包括：
-至少一个具有有源区域的有机功能层，所述有源区域发射电磁辐射，
-耦合输出元件，所述耦合输出元件设置在所发射的电磁辐射的射束路径中，
-其中所述耦合输出元件包括基体材料和至少一个设置在其中的分离相或者多个分离相，所述分离相与所述基体材料不同，
-其中所述分离相的折射率小于所述基体材料的折射率，并且
-其中通过所述基体材料中的所述分离相在所述耦合输出元件中产生所述电磁辐射的散射。
2.根据上一项权利要求所述的光电子器件，其中所述基体材料包括嵌段共聚物，其中所述嵌段共聚物包括至少一个第一嵌段，所述第一嵌段具有第一单体单元的至少一个热不稳定的基团，由所述基团能够在所述基体材料中产生至少一个分离相，并且其中所述嵌段共聚物包括至少一个第二嵌段，其中所述第二嵌段具有第二单体单元的至少一个反应性的能交联的基团。
3.根据上述权利要求所述的光电子器件，其中所述分离相是气态的和/或液态的。
4.根据上述权利要求所述的光电子器件，其中所述耦合输出元件的折射率大于或等于1.65。
5.根据上述权利要求所述的光电子器件，其中在所述分离相中聚集有第一化合物，所述第一化合物选自：N2、CO2、CO、NOx、NH3、水、极性化合物和非极性化合物。
6.根据上述权利要求所述的光电子器件，其中分布在所述基体材料中的所述分离相分别具有5nm至5μm之间的大小。
7.根据上述权利要求所述的光电子器件，其中所述基体材料选自：单体的有机化合物、低聚的有机化合物、聚合的有机化合物和嵌段共聚物。
8.根据权利要求7所述的光电子器件，其中至少一个嵌段共聚物包括至少一个第一嵌段，所述第一嵌段具有第一单体单元的至少一个热不稳定的基团。
9.根据权利要求8所述的光电子器件，其中能够由所述第一单体单元的热不稳定的基团在所述基体材料中产生至少一个分离相。
10.根据权利要求7所述的光电子器件，其中所述嵌段共聚物包括至少一个第二嵌段，其中所述第二嵌段具有第二单体单元的至少一个反应性的能交联的基团。
11.一种用于制造根据权利要求1至10所述的光电子器件的方法，所述方法包括下述方法步骤：
A)提供衬底，
B)将耦合输出元件施加在所述衬底上方，
C)产生由至少一个有机功能层和/或其它功能层构成的层结构，
-其中所述耦合输出元件在所述衬底上方构成为所述层结构的层中的一个和/或构成为不属于所述层结构的层，并且
-其中在方法步骤B之后在所述耦合输出元件的所述基体材料中构成至少一个分离相。
12.根据权利要求11所述的用于制造光电子器件的方法，其中所述耦合元件的所述基体材料中的至少一个所述分离相通过热处理、通过借助于电磁辐射的处理和/或通过添加起始材料产生。
13.根据权利要求11和12所述的用于制造光电子器件的方法，其中所述方法步骤B附加地包括方法步骤B’:
B’)将发酵剂混入到所述基体材料中，
-其中所述发酵剂在施加所述耦合输出元件之后热分解和/或通过辐射分解并且形成第一化合物，所述第一化合物与所述基体材料不同，
-其中所述第一化合物在所述基体材料中形成至少一个分离相，并且
-其中所述发酵剂选自：碱金属的碳酸氢盐、碱土金属的碳酸氢盐、碳酸氢钠(NaHCO3)和碳酸氢铵(NH4HCO3)。
14.根据权利要求11至13所述的用于制造光电子器件的方法，所述方法在所述方法步骤B、B’或者C之后包括下述附加的方法步骤：
D)将所述基体材料交联。
15.根据权利要求11至14所述的用于制造光电子器件的方法，其中在所述方法步骤C之前或之后产生第一化合物，所述第一化合物形成所述分离相。
16.根据权利要求11至15所述的用于制造光电子器件的方法，其中所述基体材料的位于末端的基团化学分解和/或所述基体材料的位于末端的基团与所述基体材料的其它的位于末端的基团化学反应并且在此构成至少一个分离相。
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