DE102006041534A1 - Transparente Elektrode und Verwendung davon sowie daraus hergestellte organische elektronische Vorrichtungen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine transparente Elektrode, insbesondere eine mit gegenüber der bekannten ITO-Elektrode erhöhter Biegsamkeit.

Description

• Die Erfindung betrifft eine transparente Elektrode, insbesondere eine mit gegenüber der bekannten ITO-Elektrode erhöhter Biegsamkeit.
• Es sind transparente Elektroden wie z.B. die ITO Elektrode bekannt, die bei organischen elektronischen Bauelementen wie organischen Leuchtdioden, organischen elektrochromen Vorrichtungen oder anderen organischen elektronischen Vorrichtungen mit zumindest einer Sichtelektrode eingesetzt werden. Derartige organische elektronische Bauteile umfassen zumindest eine Front und eine Backelektrode mit dazwischen zumindest einer Schicht aus aktivem Material, das durch das Anlegen der Spannung sichtbar einen Zustandswechsel erlebt.
• Nachteilig an den bekannten transparenten Elektroden ist zum einen der relativ hohe Preis (insbesondere für den Beschichtungsprozess) und die Sprödigkeit bei den oxidischen anorganischen Elektroden wie der ITO-Elektrode und zum anderen bei ggf. druckbaren polymeren transparenten Elektroden, beispielsweise aus PANI und PEDOT der erheblich gegenüber den anorganischen Elektroden erhöhte elektrische Widerstand.
• Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine im Ergebnis transparente Elektrodenstruktur aus nichttransparenten Lamellen zur Verfügung zu stellen, die eine gegenüber dem Stand der Technik deutlich erhöhte Biegsamkeit bei trotzdem hoher spezifischer Leitfähigkeit aufweist.
• Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der Ansprüche, der Beschreibung, den Figuren und der Beschreibung zu den Figuren gelöst.
• Gegenstand der Erfindung ist eine Elektrode auf der Frontseite eines organischen elektronischen Bauteils, also eine Sichtelektrode dadurch gekennzeichnet, dass sie zumindest eine Lamelle, die senkrecht auf die Ebene der Substratschichten steht, umfasst, wobei die Lamelle in die aktive Schicht aus organischem Material soweit hineinragt, dass sie im geschalteten Zustand in der aktiven Schicht einen Bereich erzeugt, in dem das organische Material einen durch Anlegen der Spannung sichtbar veränderten Zustand erreicht.
• Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das organische elektronische Bauteil eine elektrochrome organische elektronische Vorrichtung, wie ein Display basierend auf dem elektrochromen Effekt.
• Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das organische elektronische Bauteil eine selbst emittierende organische elektronische Vorrichtung, wie beispielsweise eine organische Leuchtdiode.
• Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird auf eine Backelektrode verzichtet und die Spannung zwischen zumindest zwei Lamellen angelegt.
• Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt die Breite einer Lamelle nicht mehr als 1 μm (= 1000 nm), insbesondere nicht mehr als 500 nm und insbesondere bevorzugt nicht mehr als 350 nm. Die Lamelle ragt senkrecht zur Schichtebene in das elektrochrome Material bevorzugt nicht mehr als 1 μm bzw. nicht mehr als 5 μm.
• Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Elektrode beträgt der Abstand der Lamellen nicht mehr als 70 μm, insbesondere nicht mehr als 50 μm und insbesondere bevorzugt nicht mehr als 30 μm.
• Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Elektrode sind die Lamellen aus Mikrodraht gebildet.
• Das Material der Lamellen ist hoch leitfähig, aber nicht transparent. Dafür kommen beispielsweise alle Metalle und Metalllegierungen in Frage, die Lamellen können aber auch aus leitfähigem Polymer- und/oder Polymerblend oder anderen organischen Stoffen gebildet sein. Eine weitere Stoffklasse, die hier zum Einsatz kommen kann, sind die anorganischen Hybridmaterialien also Kunststoffe mit hohem anorganischem Anteil beispielsweise in Form von Füllstoffen, die selbst auch metallorganischer Natur sein können, die ebenfalls gut leitfähig sind.
• Nach einer Ausführungsform wird die Sichtelektrode aus Lamellen mit einer polymeren Sichtelektrode beispielsweise aus PA-NI oder PEDOT derart kombiniert, dass die Lamellen die mangelnde Leitfähigkeit der rückseitigen polymeren Gegenelektrode mindestens ausgleichen.
• Nach der Erfindung wird durch das Senkrecht Stellen von dünnen, nicht transparenten Elektroden die z.B. aus Metall ausgeführt sein können, eine randseitige in-plane-Verfärbung hervorgerufen. Um einen flächigen Farbeindruck hervorzurufen, biete sich eine Lamellenstruktur dieser Sichtelektrode an. Dabei ist bevorzugt der Abstand der einzelnen Lamellen nur etwa einige 10 μm, da die in-plane Farbtiefe begrenzt ist. Die optische Farbtiefe oder Farbsättigung kann über die Dicke der Elektrodenlamellen, die beispielsweise einige μm annehmen kann, eingestellt werden. Beispielsweise eignen sich Nanodrähte. Durch Beschaltung dieser Elektroden, beispielsweise bei elektrochromen Vorrichtungen, die aufgrund ihrer geringen Dicke von einigen 100 nm frontseitig nicht sichtbar sind, kann dann eine flächige Farbänderung hervorgerufen werden.
• Eine Variante ist die Kombination der Lamellenelektrode mit der bekannten biegsamen Polymerelektrode aus PANI oder PEDOT beispielsweise.
• Diese Elektroden können beispielsweise über Drucktechniken hergestellt werden, ebenso über lithographische Verfahren, Laserstrukturierung, oder auch im Mikroimprintverfahren. Die einzelnen Verfahrensschritte werden vorteilhafterweise so gewählt, dass eine gute Verträglichkeit mit den übrigen Verfahrenstechniken wie Siebdruck etc. gewährleistet bleibt.
• Nach der Erfindung lassen sich teure und spröde ITO-Elektroden vermeiden, es ergeben sich damit Kostenvorteile und Anwendungsvorteile, weil ganz andere Biegsamkeiten der resultierenden Devices erreicht werden können.
• Die biegsamen Polymer-basierten flächigen Elektroden zeigen nur eine reduzierte Transparenz, während in diesem in-plane-Aufbau inerte anorganische Materialien z.B. in Form von Drähten eingesetzt werden können.
• Die optische Farbtiefe und/oder Farbsättigung und damit auch der Kontrast kann beispielsweise auch über die Geometrie, z.B. die Tiefe der Elektroden eingestellt werden.
• Im Folgenden wird die Erfindung noch anhand zweier Figuren, die Ausführungsbeispiele zeigen, näher erläutert:
• 1 zeigt die einfache Ausführungsform in Lamellenstruktur
• 2 zeigt die Verfärbung, die ein Nanodraht in einer aktiven Schicht hervorruft
• 3 zeigt die kombinierte Ausführungsform mit rückseitiger Gegenelektrode.
• 1 zeigt eine Ansicht einer aktiven Schicht 1 beispielsweise eines elektrochromen Bauteils, wobei in die aktive Schicht 1 bis zu der gezeigten Tiefe die Elektrodenlamellen 2 hineinragen. Die Elektrodenlamellen 2 erzeugen in der aktiven Schicht 1 in geschaltetem Zustand einen Bereich mit einer Verfärbung 3.
• In 2 ist dieser Bereich noch einmal anhand eines Drahtes gezeigt, der Draht 4 ist im Querschnitt zu erkennen, er liegt in einer aktiven Schicht 1 und um den Draht 4 herum bildet sich in geschaltetem Zustand ein Bereich mit Verfärbung 3.
• 3 schließlich zeigt eine Ausführungsform in der von unten nach oben folgendes zu erkennen ist: Substrat 6 mit darauf einer unteren Elektrode „backelektrode" 7. Darauf folgt die aktiven Schicht 1, die oben von den Elektrodenlamellen 2 in der gezeigten Tiefe 8 durchdrungen wird. Die Lamellen 2 hängen in dem Fall an der Polymerelektrode 5, die auch als Sichtfenster dient, wenn sie transparent ist. Durch die Beschaltung der beiden Elektroden entsteht ein Farbumschlag 3 um die Lamellen 2 herum, der sichtbar ist.
• Nach der Erfindung lassen sich teure und spröde ITO-Elektroden vermeiden, es ergeben sich damit Kostenvorteile und Anwendungsvorteile, weil ganz andere Biegsamkeiten der resultierenden Devices erreicht werden können. Auch in der Herstellung lassen sich kostengünstigere und massenfertigungstaugliche Herstellungsverfahren wie Druckverfahren zur Produktion der Elektroden einsetzen.

Claims (10)

1. Sichtelektrode für ein organisches elektronisches Bauteil dadurch gekennzeichnet, dass sie zumindest eine Lamelle, die senkrecht auf die Ebene der Substratschicht steht, umfasst, wobei die Lamelle in die aktive Schicht aus organischem Material soweit hineinragt, dass sie im geschalteten Zustand in der aktiven Schicht einen Bereich erzeugt, in dem das organische Material einen durch Anlegen der Spannung sichtbar veränderten Zustand erreicht.
2. Sichtelektrode nach Anspruch 1, wobei das organische elektronische Bauteil eine elektrochrome organische elektronische Vorrichtung, wie ein Display basierend auf dem elektrochromen Effekt ist.
3. Sichtelektrode nach Anspruch 1, wobei das organische elektronische Bauteil eine selbst emittierende organische elektronische Vorrichtung, wie beispielsweise eine organische Leuchtdiode ist.
4. Sichtelektrode nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Breite einer Lamelle nicht mehr als 1 μm (= 1000 nm), insbesondere nicht mehr als 500 nm und insbesondere bevorzugt nicht mehr als 350 nm beträgt.
5. Sichtelektrode nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Abstand der Lamellen nicht mehr als 70 μm, insbesondere nicht mehr als 50 μm und insbesondere bevorzugt nicht mehr als 30 μm beträgt.
6. Sichtelektrode nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Lamellen aus Mikrodraht oder Nanodraht gebildet sind.
7. Sichtelektrode nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Material der Lamellen leitfähig, aber nicht transparent ist.
8. Sichtelektrode nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Sichtelektrode aus Lamellen mit einer polymeren Sichtelektrode kombiniert ist.
9. Sichtelektrode nach einem der vorstehenden Ansprüche, die drucktechnisch herstellbar ist.
10. Organisches elektronisches Bauelement mit einer Sichtelektrode, die zumindest eine Lamellenelektrode umfasst, die senkrecht und im Abstand zur Gegenelektrode angeordnet ist.