DE102011079004A1 - Organisches lichtemittierendes bauelement und verfahren zum herstellen eines organischen lichtemittierenden bauelements - Google Patents
Organisches lichtemittierendes bauelement und verfahren zum herstellen eines organischen lichtemittierenden bauelements Download PDFInfo
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Abstract
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein organisches lichtemittierendes Bauelement (200) bereitgestellt. Das organische lichtemittierende Bauelement (200) kann aufweisen eine erste transluzente Elektrode (204); eine organische lichterzeugende Schichtenstruktur (206) auf oder über der ersten Elektrode (204); eine zweite transluzente Elektrode (212) auf oder über der organischen lichterzeugenden Schichtenstruktur (206); eine optisch transluzente Schichtenstruktur (214) auf oder über der zweiten Elektrode (212) und eine Spiegel-Schichtenstruktur (216) auf oder über der optisch transluzenten Schicht (214), wobei die Spiegel-Schichtenstruktur (216) eine lichtstreuende Struktur (218) auf der zu der optisch transluzenten Schichtenstruktur (214) liegenden Seite der Spiegel-Schichtenstruktur (216) aufweist.
Description
- Die Erfindung betrifft organische lichtemittierende Bauelemente und Verfahren zum Herstellen eines organischen lichtemittierenden Bauelements.
- In einem organischen lichtemittierendem Bauelement wie beispielsweise 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 herkömmlichen organischen Leuchtdiode
100 in1 dargestellt ist.1 zeigt eine organische Leuchtdiode100 mit einem Glassubstrat102 und einer darauf angeordneten transluzenten ersten Elektrodenschicht104 aus Indium-Zinn-Oxid (ITO). Auf der ersten Elektrodenschicht104 ist eine erste organische Schicht106 angeordnet, auf welcher eine Emitterschicht108 angeordnet ist. Auf der Emitterschicht108 ist eine zweite organische Schicht110 angeordnet. Anschaulich kann ein lichterzeugender organischer Schichtenstapel vorgesehen sein mit mindestens einer Emitterschicht und zusätzlichen Transportschichten, Injektionsschichten und optional anderen organischen Funktionsschichten. Weiterhin ist auf der zweiten organischen Schicht110 eine zweite Elektrodenschicht112 aus einem Metall angeordnet. Eine elektrische Stromversorgung114 ist an die erste Elektrodenschicht104 und an die zweite Elektrodenschicht112 gekoppelt, so dass ein elektrischer Strom zum Erzeugen von Licht durch die zwischen den Elektrodenschichten104 ,112 angeordnete Schichtenstruktur geführt wird. Ein erster Pfeil116 symbolisiert einen Verlust von erzeugten Photonen an Plasmonen in der zweiten Elektrodenschicht112 . Ein weiterer Verlustkanal kann in Absorptionsverlusten in dem Lichtemissionspfad gesehen werden (symbolisiert mittels eines zweiten Pfeils118 ). Aufgrund von Totalreflektion an der Grenzfläche des Glassubstrats102 zur Luft (symbolisiert mittels eines dritten Pfeils122 ) bleibt ein Teil des Lichtes im zwischen Substrat-Unterseite und zweiter Elektrode112 geführt und wird nicht abgestrahlt. Analog wird ein Teils des erzeugten Lichts an der Grenzfläche zwischen der ersten Elektrodenschicht104 und dem Glassubstrat102 reflektiert (symbolisiert mittels eines vierten Pfeils124 ) und zwischen dieser Grenzfläche und der zweiten Elektrode112 geführt. Der aus dem Glassubstrat102 ausgekoppelte Teil des erzeugten Lichts ist in1 mittels eines fünften Pfeils120 symbolisiert. Anschaulich sind somit beispielsweise folgende Verlustkanäle vorhanden: Lichtverlust in dem Glassubstrat102 , Lichtverlust in den organischen Schichten und der ersten transluzenten Elektrode106 ,110 sowie an der metallischen Kathode (zweite Elektrodenschicht112 ) erzeugte Oberflächenplasmonen. Diese Lichtanteile können nicht ohne weiteres aus der organischen Leuchtdiode100 ausgekoppelt werden. - Zur Auskopplung von Substratmoden werden herkömmlicher Weise auf der Unterseite des Substrats (auf der von den organischen licht-erzeugenden Schichten abgewandten Seite) einer organischen Leuchtdiode so genannte Auskoppelfolien aufgebracht, welche mittels optischer Streuung oder mittels Mikrolinsen das Licht aus dem Substrat auskoppeln können. Dies führt jedoch zu einem Verlust der edlen Glasoberfläche der organischen Leuchtdiode. Auch führt dies zu einem zusätzlichen Prozessschritt im Rahmen der Herstellung der organischen Leuchtdiode.
- Es ist weiterhin bekannt, die untere Oberfläche des Substrates direkt zu strukturieren oder aufzurauhen. Allerdings wird mit einem solchen Verfahren das Erscheinungsbild der organischen Leuchtdiode erheblich beeinflusst. Es ergibt sich nämlich dadurch eine milchige Oberfläche des Substrats.
- Es ist weiterhin bekannt, auf die Substratunterseite Streuschichten aufzubringen. Auch hier wird das Erscheinungsbild der organischen Leuchtdiode erheblich beeinflusst. Es ergibt sich nämlich dadurch eine milchige Oberfläche des Substrats. Ferner führt dies zu einem zusätzlichen Prozessschritt im Rahmen der Herstellung der organischen Leuchtdiode.
- Für eine Auskopplung des Lichts in den organischen Schichten der organischen Leuchtdiode existieren derzeit verschiedene Ansätze, jedoch ist noch keiner dieser Ansätze zur Produktreife gelangt.
- Diese Ansätze sind unter anderem:
- • Einbringen von periodischen Strukturen in die aktiven Schichten der organischen Leuchtdiode (photonische Kristalle). Diese weisen jedoch eine sehr starke Wellenlängenabhängigkeit auf, da die photonischen Kristalle nur bestimmte Wellenlängen auskoppeln können.
- • Verwendung eines hochbrechenden Substrats zur direkten Einkopplung des Lichts der organischen Schichten in das Substrat. Dieser Ansatz ist aufgrund der hohen Kosten für ein hochbrechendes Substrat sehr kostenintensiv, und auch ein hochbrechendes Substrat ist auf weitere Auskoppelhilfen in Form von Mikrolinsen, Streufolien (jeweils mit hohem Brechungsindex) bzw. Oberflächenstrukturierungen angewiesen.
- Weiterhin ist bei einer organischen Leuchtdiode aus M. Horii et al., „White Multi-Photon Emission OLED without optical interference", Proc. Int. Disp. Workshops – Vol. 11, Seiten 1293 bis 1296 (2004) bekannt, eine semitransparente Kathode und einen rückseitig aufgebrachten Spiegel (auch bezeichnet als entfernte Kavität, engl.: Remote Cavity) vorzusehen. Es ist bekannt, dass ein solcher Ansatz zur Verbesserung der Blickwinkelabhängikeit des Farbwinkels führen kann.
- In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein organisches lichtemittierendes Bauelement bereitgestellt. Das organische lichtemittierende Bauelement kann aufweisen eine erste Elektrode; eine organische lichterzeugende Schichtenstruktur auf oder über der ersten Elektrode; eine zweite transluzente Elektrode auf oder über der organischen lichterzeugenden Schichtenstruktur; eine optisch transluzente Schichtenstruktur auf oder über der zweiten Elektrode; und eine Spiegel-Schichtenstruktur auf oder über der optisch transluzenten Schicht, wobei die Spiegel-Schichtenstruktur eine lichtstreuende Struktur auf der zu der optisch transluzenten Schichtenstruktur liegenden Seite der Spiegel-Schichtenstruktur aufweist. Die optische transluzente Schichtenstruktur und die Spiegel-Schichtenstruktur mit der lichtstreuenden Struktur bilden in verschiedenen Ausführungsbeispielen zusammen mit der zweiten transluzenten Elektrode eine diffuse Kavität. Das Aufbringen der diffusen Kavität erfolgt beispielsweise nach dem Aufbringen der Elektroden und licht-erzeugenden Schichten auf dem Substrat. In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird somit eine Diffusor-Kavität mit lichtstreuenden Eigenschaften aufgebracht.
- In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein organisches lichtemittierendes Bauelement bereitgestellt. Das organische lichtemittierende Bauelement kann aufweisen eine Spiegel-Schichtenstruktur; eine optisch transluzente Schichtenstruktur auf oder über der Spiegel-Schichtenstruktur; eine erste transluzente Elektrode auf oder über der optisch transluzenten Schichtenstruktur; eine organische lichterzeugende Schichtenstruktur auf oder über der ersten Elektrode; und eine zweite (beispielsweise transluzente beispielsweise im Fall eines Top-Emitters oder spiegelnde beispielsweise im Fall eines Bottom-Emitters) Elektrode auf oder über der organischen lichterzeugenden Schichtenstruktur. Die Spiegel-Schichtenstruktur weist eine lichtstreuende Struktur auf der zu der optisch transluzenten Schichtenstruktur liegenden Seite der Spiegel-Schichtenstruktur auf. Die optische transluzente Schichtenstruktur und die Spiegel-Schichtenstruktur mit der lichtstreuenden Struktur bilden in verschiedenen Ausführungsbeispielen zusammen mit der zweiten transluzenten Elektrode eine diffuse Kavität. Die diffuse Kavität wird in verschiedenen Ausführungsbeispielen als Substrat für die Aufbringung der transluzenten Elektroden und des organischen lichterzeugenden Schichten verwendet.
- In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird anschaulich eine diffuse Kavität als Substrat vorgesehen.
- In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann gegenüber einem herkömmlichen organischen lichtemittierende Bauelement im Rahmen der Herstellung desselben ein Prozessschritt eingespart werden bei gleichzeitiger Verbesserung der Leistungsfähigkeit des organischen lichtemittierenden Bauelements, beispielsweise einer organischen Leuchtdiode. Bei einer herkömmlichen organischen Leuchtdiode wird auf die üblicherweise nichttransluzente Kathode ein Deckglas aufgeklebt. Dieses kann gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen durch die diffuse Kavität (anschaulich beispielsweise durch einen strukturierten Spiegel) ersetzt werden und somit muss in der gesamten Prozessfolge zur Herstellung des organischen lichtemittierenden Bauelements kein weiterer Prozessschritt eingeführt werden.
- 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 organischen lichtemittierenden Bauelement erzeugte Licht, beispielsweise einer oder mehrerer Wellenlängenbereiche, beispielsweise für Licht in einem Wellenlängenbereich 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“ 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 für Strahlung zumindest in einem Teilbereich des Wellenlängenbereichs des gewünschten monochromen Lichts oder für das begrenzte Emissionsspektrum transluzent ist.
- In einer Ausgestaltung kann die zweite Elektrode derart eingerichtet sein, dass die optisch transluzente Schichtenstruktur mit der organischen lichterzeugenden Schichtenstruktur optisch gekoppelt ist.
- In einer Ausgestaltung kann die optisch transluzente Schichtenstruktur eine Schichtdicke von mindestens 1 µm aufweisen.
- In noch einer Ausgestaltung kann die lichtstreuende Struktur eine lichtstreuende Oberflächenstruktur aufweisen.
- In noch einer Ausgestaltung kann der Brechungsindex der optisch transluzenten Schichtenstruktur im Wesentlichen angepasst sein zu dem Brechungsindex der organischen lichterzeugenden Schichtenstruktur. Auf diese Weise wird die Leistungsfähigkeit des organischen lichtemittierenden Bauelements weiter verbessert.
- In noch einer Ausgestaltung kann die lichtstreuende Struktur derart eingerichtet sein, dass der Streulichtanteil gleich oder größer ist als, anders ausgedrückt einen optischen Haze aufweist von 20 %.
- In noch einer Ausgestaltung kann die lichtstreuende Struktur Metall mit einer aufgerauhten Metalloberfläche aufweisen.
- In noch einer Ausgestaltung kann die lichtstreuende Struktur eine oder mehrere Mikrolinsen aufweisen.
- In noch einer Ausgestaltung kann die Spiegel-Schichtenstruktur eine Metall-Spiegelstruktur aufweisen; wobei die eine oder mehrere mehreren Mikrolinsen auf oder über der Metall-Spiegelstruktur angeordnet ist oder sind.
- In noch einer Ausgestaltung kann die Spiegel-Schichtenstruktur eine dielektrische Spiegelstruktur mit Streuzentren aufweisen.
- In noch einer Ausgestaltung kann die lichtstreuende Struktur eine oder mehrere periodische Strukturen aufweisen.
- In noch einer Ausgestaltung kann die Diffusor-Kavität einen lateralen Wärmeleitwert von mindestens 1·10–3 W/K aufweisen. Unter einem lateralen Wärmeleitwert einer Schicht wird in verschiedenen Ausführungsbeispielen das Produkt aus spezifischer Wärmeleitfähigkeit des Schichtmaterials und Schichtdicke verstanden. Besteht die Spiegelschichtenstruktur aus mehreren Schichten, so ist in verschiedenen Ausführungsbeispielen der laterale Wärmeleitwert die Summe der einzelnen lateralen Wärmleitwerte.
- In noch einer Ausgestaltung kann die optisch transluzente Schichtenstruktur Klebermaterial aufweisen, wobei das Klebermaterial lichtstreuende Partikel aufweisen kann.
- In weiteren Ausgestaltungen können zwischen transluzenter Elektrode und diffuser Kavität zusätzliche Schichten zur elektrischen Isolation und zur Verkapselung eingefügt werden, beispielsweise mittels einer oder mehrerer „Barrierendünnschicht(en)“ bzw. einer oder mehrerer „Barriere-Dünnfilm(e)“.
- Unter einer „Barrierendünnschicht“ bzw. einem „Barriere-Dünnfilm“ 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 derart ausgebildet, dass sie von OLED-schädigenden Stoffen wie Wasser, Sauerstoff oder Lösemittel nicht oder höchstens zu sehr geringen Anteilen durchdrungen werden kann.
- Geeeignete Ausgestaltungen der Barrierendünnschicht lassen sich beispielsweise in den Patentanmeldungen
DE 10 2009 014 543 A1 ,DE 10 2008 031 405 A1 ,DE 10 2008 048 472 A1 undDE 2008 019 900 A1 finden. - Gemäß einer Ausgestaltung kann die Barrierendünnschicht als eine einzelne Schicht (anders ausgedrückt, als Einzelschicht) ausgebildet sein.
- Gemäß einer alternativen Ausgestaltung kann die Barrierendünnschicht eine Mehrzahl von aufeinander ausgebildeten Teilschichten aufweisen. Mit anderen Worten kann gemäß einer Ausgestaltung die Barrierendünnschicht als Schichtstapel (Stack) ausgebildet sein.
- Die Barrierendünnschicht oder eine oder mehrere Teilschichten der Barrierendünnschicht 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, 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, die mehrere Teilschichten aufweist, eine oder mehrere Teilschichten der Barrierendünnschicht mittels eines anderen Abscheideverfahrens als einem Atomlagenabscheideverfahren abgeschieden werden, beispielsweise mittels eines Gasphasenabscheideverfahrens.
- Die Barrierendünnschicht 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 mehrere Teilschichten aufweist, können alle Teilschichten dieselbe Schichtdicke aufweisen. Gemäß einer anderen Ausgestaltung können die einzelnen Teilschichten der Barrierendünnschicht unterschiedliche Schichtdicken aufweisen. Mit anderen Worten kann mindestens eine der Teilschichten eine andere Schichtdicke aufweisen als eine oder mehrere andere der Teilschichten.
- Die Barrierendünnschicht oder die einzelnen Teilschichten der Barrierendünnschicht können gemäß einer Ausgestaltung als transluzente oder transparente Schicht ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann die Barrierendünnschicht (oder die einzelnen Teilschichten der Barrierendünnschicht) aus einem transluzenten oder transparenten Material (oder einer Materialkombination, die transluzent oder transparent ist) bestehen.
- Gemäß einer Ausgestaltung kann die Barrierendünnschicht oder (im Falle eines Schichtenstapels mit einer Mehrzahl von Teilschichten) eine oder mehrere der Teilschichten der Barrierendünnschicht eines der nachfolgenden Materialien aufweisen oder daraus bestehen: Aluminiumoxid, Zinkoxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid, Hafniumoxid, Tantaloxid Lanthaniumoxid, Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid, Indiumzinnoxid, Indiumzinkoxid, Aluminiumdotiertes Zinkoxid, sowie Mischungen und Legierungen derselben
- In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Verfahren zum Herstellen eines organischen lichtemittierenden Bauelements bereitgestellt. Das Verfahren kann aufweisen ein Bilden einer ersten Elektrode; ein Bilden einer organischen lichterzeugenden Schichtenstruktur auf oder über der ersten Elektrode; ein Bilden einer zweiten Elektrode auf oder über der organischen lichterzeugenden Schichtenstruktur; ein Bilden einer optisch transluzente Schichtenstruktur auf oder über der zweiten Elektrode; und ein Bilden einer Spiegel-Schichtenstruktur auf oder über der optisch transluzenten Schicht, wobei die Spiegel-Schichtenstruktur eine lichtstreuende Struktur auf der zu der optisch transluzenten Schichtenstruktur liegenden Seite der Spiegel-Schichtenstruktur aufweist.
- In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Verfahren zum Herstellen eines organischen lichtemittierenden Bauelements bereitgestellt. Das Verfahren kann aufweisen ein Bilden einer Spiegel-Schichtenstruktur; ein Bilden einer optisch transluzenten Schichtenstruktur auf oder über der Spiegel-Schichtenstruktur; ein Bilden einer ersten Elektrode auf oder über der optisch transluzenten Schichtenstruktur; ein Bilden einer organischen lichterzeugenden Schichtenstruktur auf oder über der ersten Elektrode; ein Bilden einer zweiten Elektrode auf oder über der organischen lichterzeugenden Schichtenstruktur; wobei die Spiegel-Schichtenstruktur eine lichtstreuende Struktur auf der zu der optisch transluzenten Schichtenstruktur liegenden Seite der Spiegel-Schichtenstruktur aufweist.
- In einer Ausgestaltung kann die optisch transluzente Schichtenstruktur mit einer Schichtdicke von mindestens 1 µm gebildet werden.
- In noch einer Ausgestaltung kann die lichtstreuende Struktur eine lichtstreuende Oberflächenstruktur aufweisen.
- In noch einer Ausgestaltung kann die lichtstreuende Struktur derart eingerichtet werden, dass der Streulichtanteil gleich oder größer ist als 20 %, anders ausgedrückt einen optischen Haze aufweist von gleich oder größer 20 %.
- In noch einer Ausgestaltung kann die lichtstreuende Struktur Metall mit einer aufgerauhten Metalloberfläche aufweisen.
- In noch einer Ausgestaltung kann die lichtstreuende Struktur eine oder mehrere Mikrolinsen aufweisen.
- In noch einer Ausgestaltung kann die Spiegel-Schichtenstruktur eine Metall-Spiegelstruktur aufweisen; wobei die eine oder mehrere mehreren Mikrolinsen auf oder über der Metall-Spiegelstruktur gebildet wird oder werden.
- In noch einer Ausgestaltung kann die Spiegel-Schichtenstruktur eine dielektrische Spiegelstruktur mit Streuzentren aufweisen.
- In noch einer Ausgestaltung kann die lichtstreuende Struktur eine oder mehrere periodische Strukturen aufweisen.
- In noch einer Ausgestaltung kann die lichtstreuende Struktur einen lateralen Wärmeleitwert von mindestens 1·10–3 W/K aufweisen.
- In noch einer Ausgestaltung kann die optisch transluzente Schichtenstruktur Klebstoffe aufweisen, wobei die Klebstoffe lichtstreuende Partikel enthalten können.
- In noch einer Ausgestaltung kann das organische lichtemittierende Bauelement eingerichtet sein oder werden als organische Leuchtdiode oder als licht-emittierender organischer Transistor.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
- Es zeigen
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1 eine Querschnittsansicht einer herkömmlichen organischen Leuchtdiode, in welcher Licht-Verlustkanäle dargestellt sind; -
2 eine Querschnittsansicht eines organischen lichtemittierenden Bauelements gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen; -
3 eine Querschnittsansicht eines organischen lichtemittierenden Bauelements gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen; -
4A bis4F ein organisches lichtemittierendes Bauelement gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen zu verschiedenen Zeitpunkten während dessen Herstellung; -
5 ein Ablaufdiagramm, in dem ein Verfahren zum Herstellen eines organischen lichtemittierenden Bauelements gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen dargestellt ist; und -
6 ein Ablaufdiagramm, in dem ein Verfahren zum Herstellen eines organischen lichtemittierenden Bauelements gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen dargestellt ist. - 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 organisches lichtemittierendes Bauelement kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen als eine organische lichtemittierende Diode (organic light emitting diode, OLED), oder als ein organischer lichtemittierender Transistor, beispielsweise als ein organischer Dünnfilmtransistor (organic light-emitting transistor, OLET) ausgebildet sein. Das organisches lichtemittierendes Bauelement kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen Teil einer integrierten Schaltung sein. Weiterhin kann eine Mehrzahl von organischen lichtemittierenden Bauelementen vorgesehen sein, beispielsweise untergebracht in einem gemeinsamen Gehäuse.
-
2 zeigt eine organische Leuchtdiode200 als eine Implementierung eines organischen lichtemittierenden Bauelements gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen. - Das organische lichtemittierende Bauelement
200 in Form einer organischen Leuchtdiode200 kann ein Substrat202 aufweisen. Das Substrat202 kann beispielsweise als ein Trägerelement für elektronische Elemente oder Schichten, beispielsweise organischen lichtemittierenden Elemente, dienen. Beispielsweise kann das Substrat202 Glas, Quarz, und/oder ein Halbleitermaterial oder irgendein anderes geeignetes Material aufweisen oder daraus gebildet sein. Ferner kann das Substrat202 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 Substrat202 beispielsweise eine Metallfolie aufweisen, beispielsweise eine Aluminiumfolie, eine Edelstahlfolie, eine Kupferfolie oder eine Kombination oder einen Schichtenstapel darauf. Das Substrat202 kann eines oder mehrere der oben genannten Materialien aufweisen. Das Substrat202 kann transluzent, beispielsweise transparent, teilweise transluzent, beispielsweise teilweise transparent, oder auch opak ausgeführt sein. - In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die organische Leuchtdiode 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 durch die dem Substrat gegenüberliegende Seite oder Deckschicht, beispielsweise durch die zweite Elektrode, 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 die erste Elektrode, abgestrahlt wird.
- Die erste Elektrode
204 (im Folgenden auch als untere Elektrode204 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 oder unterschiedlichen Metalls oder Metalle und/oder desselben 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. 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
204 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 transluzente Elektrode
204 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 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 können diese Elektroden leitfähige Polymere oder Übergangsmetalloxide oder leitfähige transparente Oxide aufweisen.
- Für den Fall, dass das lichtemittierende Bauelement
200 Licht durch das Substrat abstrahlt, können die erste Elektrode204 und das Substrat202 transluzent oder transparent ausgebildet sein. In diesem Fall kann für den Fall, dass die erste Elektrode204 aus einem Metall gebildet wird, kann die erste Elektrode204 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 Elektrode204 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 Elektrode204 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
204 und für den Fall, dass die erste Elektrode204 aus einem leitfähigen transparenten Oxid (TCO) gebildet wird, die erste Elektrode204 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
204 und für den Fall, dass die erste Elektrode204 aus beispielsweise einem Netzwerk aus metallischen Nanodrähten, beispielsweise aus Ag, die mit leitfähigen Polymeren kombiniert sein können, einem Netzwerk aus Kohlenstoff-Nanoröhren, die mit leitfähiqen Polymeren kombiniert sein können, oder von Graphen-Schichten und Kompositen gebildet wird, die erste Elektrode204 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 Elektrode204 auch opak oder reflektierend eingerichtet sein. Für den Fall, dass die erste Elektrode204 reflektierend und aus Metall ausgebildet ist, kann die erste Elektrode204 eine Schichtdicke aufweisen von größer oder gleich ungefähr 40 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von größer oder gleich ungefähr 50 nm. - Die erste Elektrode
204 kann als Anode, also als löcherinjizierendes Elektrode ausgebildet sein, oder als Kathode, also elektroneninjizierend. - Die erste Elektrode
204 kann einen ersten elektrischen Anschluss aufweisen, an den ein erstes elektrisches Potential (bereitgestellt von einer Energiequelle (nicht dargestellt) (beispielsweise eine Stromquelle oder eine Spannungsquelle) anlegbar ist. Alternativ kann das erste elektrische Potential an das Substrat202 angelegt werden oder sein und darüber dann mittelbar der ersten Elektrode204 zugeführt werden oder sein. Das erste elektrische Potential kann beispielsweise das Massepotential oder ein anderes vorgegebenes Bezugspotential sein. - Weiterhin kann das organische lichtemittierende Bauelement
200 eine organische lichterzeugende Schichtenstruktur206 aufweisen, die auf oder über der ersten transluzenten Elektrode204 aufgebracht ist oder wird. - Die organische lichterzeugende Schichtenstruktur
206 kann eine oder mehrere Emitterschichten208 , beispielsweise mit fluoreszierenden und/oder phosphoreszierenden Emittern, enthalten, sowie eine oder mehrere Lochleitungsschichten210 . In verschiedenen Ausführungsbeispielen können alternativ oder zusätzlich Elektronenleitungsschichten (nicht dargestellt) vorgesehen sein. - Beispiele für Emittermaterialien, die in dem organischen lichtemittierenden Bauelement gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen für die Emitterschicht(en)
208 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 nasschemischen Verfahren, wie beispielsweise Spin Coating, abscheidbar sind. - 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 Emittermaterialien der Emitterschicht(en)
208 des organischen lichtemittierenden Bauelements200 können beispielsweise so ausgewählt sein, dass das organische lichtemittierende Bauelement200 Weißlicht emittiert. Die Emitterschicht(en)208 kann/können mehrere verschiedenfarbig (zum Beispiel blau und gelb oder blau, grün und rot) emittierende Emittermaterialien aufweisen, alternativ kann/können die Emitterschicht(en)208 auch aus mehreren Teilschichten aufgebaut sein, wie einer blau fluoreszierenden Emitterschicht208 oder blau phosphoreszierenden Emitterschicht208 , einer grün phosphoreszierenden Emitterschicht208 und einer rot phosphoreszierenden Emitterschicht208 . 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 organische lichterzeugende Schichtenstruktur
206 kann allgemein eine oder mehrere lichterzeugende Schichten aufweisen. Die eine oder mehreren lichterzeugenden 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 lichterzeugende Schichtenstruktur206 eine oder mehrere lichterzeugende Schichten aufweisen, die als Lochtransportschicht210 ausgeführt ist oder sind, so dass beispielsweise in dem Fall einer OLED eine effektive Löcherinjektion in eine elektrolumineszierende Schicht oder einen elektrolumineszierenden Bereich ermöglicht werden. Alternativ kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen die organische elektrolumineszente Schichtenstruktur eine oder mehrere funktionelle Schichten aufweisen, die als Elektronentransportschicht206 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 Lochtransportschicht210 können beispielsweise tertiäre Amine, Carbazoderivate, leitendes Polyanilin oder Polythylendioxythiophen verwendet werden. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann oder können die eine oder die mehreren lichterzeugenden Schichten als elektrolumineszierende Schicht ausgeführt sein. - In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Lochtransportschicht
210 auf oder über der ersten Elektrode204 aufgebracht, beispielsweise abgeschieden, sein, und die Emitterschicht208 kann auf oder über der Lochtransportschicht210 aufgebracht, beispielsweise abgeschieden, sein. - In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die organische lichterzeugende Schichtenstruktur
206 (also beispielsweise die Summe der Dicken von Lochtransportschicht(en)210 und Emitterschicht(en)208 ) 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 lichterzeugende Schichtenstruktur206 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 lichterzeugende Schichtenstruktur206 beispielsweise einen Stapel von drei oder vier direkt übereinander angeordneten OLEDs aufweisen, in welchem Fall beispielsweise die organische lichterzeugende Schichtenstruktur206 eine Schichtdicke aufweisen kann von maximal ungefähr 3 µm. - Das organische lichtemittierende Bauelement
200 kann optional allgemein weitere organische Funktionsschichten, beispielsweise angeordnet auf oder über der einen oder mehreren Emitterschichten208 aufweisen, die dazu dienen, die Funktionalität und damit die Effizienz des organischen lichtemittierenden Bauelements200 weiter zu verbessern. - Auf oder über der organischen lichterzeugenden Schichtenstruktur
206 oder gegebenenfalls auf oder über der einen oder mehreren weiteren organischen Funktionsschichten kann eine zweite transluzente Elektrode212 (beispielsweise in Form einer zweiten Elektrodenschicht212 ) aufgebracht sein. - In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die zweite transluzente Elektrode
212 die gleichen Materialien aufweisen oder daraus gebildet sein wie die erste Elektrode204 , wobei in verschiedenen Ausführungsbeispielen Metalle besonders geeignet sind. - In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die zweite transluzente Elektrode
212 beispielsweise ein Metall mit einer 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
212 kann allgemein in ähnlicher Weise ausgebildet werden oder sein wie die erste Elektrode104 , oder unterschiedlich zu dieser. Die zweite Elektrode112 kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen aus einem oder mehreren der Materialien und mit der jeweiligen Schichtdicke (je nachdem, ob die zweite Elektrode reflektierend, transluzent oder transparent ausgebildet werden soll) ausgebildet sein oder werden, wie oben im Zusammenhang mit der ersten Elektrode104 beschrieben. - In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die zweite Elektrode
212 (die auch bezeichnet werden kann als Deckkontakt212 ) semitransparent oder transluzent ausgebildet sein. - Die zweite Elektrode
212 kann als Anode, also als löcherinjizierendes Elektrode ausgebildet sein, oder als Kathode, also elektroneninjizierend. - Bei diesen Schichtdicken kann die im Folgenden noch näher erläuterte zusätzliche Mikrokavität optisch mit der von der einen oder mehreren lichterzeugenden Schichtenstrukturen gebildeten Mikrokavität(en) gekoppelt sein.
- In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die zweite Elektrode
212 jedoch eine beliebig größere Schichtdicke aufweisen, beispielsweise eine Schichtdicke von mindestens 1 µm. - Die zweite Elektrode
212 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 5 V bis ungefähr 10 V. - Auf oder über der zweiten Elektrode
212 kann eine optisch transluzente Schichtenstruktur214 vorgesehen sein. Die optisch transluzente Schichtenstruktur214 kann optional zusätzliche lichtstreuende Partikel aufweisen. - Die optisch transluzente Schichtenstruktur
214 kann grundsätzlich aus einem beliebigen Material gebildet werden oder sein, beispielsweise einem dielektrischen Material, beispielsweise einem organischen Material, das beispielsweise eine organische Matrix bildet. - Auf oder über der optisch transluzenten Schichtenstruktur
214 ist in verschiedenen Ausführungsbeispielen eine Spiegel-Schichtenstruktur216 aufgebracht. Die optisch transluzente Schichtenstruktur214 und die Spiegel-Schichtenstruktur216 bilden gemeinsam anschaulich eine an die elektrolumineszente Mikrokavität des lichtemittierenden Bauelements200 , beispielsweise der OLED, optisch angekoppelte (anschaulich also externe) photolumineszente Kavität, beispielsweise Mikrokavität, mit einem optisch aktiven Medium oder einer Mehrzahl von optisch aktiven Medien. - In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist die optisch transluzente Schichtenstruktur
214 für Strahlung zumindest in einem Teilbereich des Wellenlängenbereichs von 380 nm bis 780 nm transparent oder transluzent. - Die optisch transluzente Schichtenstruktur
214 der „externen“ Diffusor-Kavität wird dazu beispielsweise in diesem Ausführungsbeispiel in Kontakt gebracht mit der (transluzenten oder semitransparenten) zweiten Elektrode212 der OLED-Mikrokavität. Die „externe“ Kavität nimmt nicht oder nur unwesentlich an dem Stromtransport durch das organische lichtemittierende Bauteil teil, anders ausgedrückt, es fließt kein oder nur ein vernachlässigbar kleiner elektrischer Strom durch die „externe“ Diffusor-Kavität und damit durch die optisch transluzente Schichtenstruktur214 und die Spiegel-Schichtenstruktur216 . - Wie oben schon dargelegt kann die „externe“ Diffusor-Kavität, und dabei insbesondere die optisch transluzente Schichtenstruktur
214 , in verschiedenen Ausführungsbeispielen mit einer geeigneten organischen Matrix „gefüllt“ sein oder von einer solchen gebildet sein. Die „externe“ Diffusor-Kavität kann zwei Spiegel oder Spiegel-Schichtenstrukturen216 aufweisen, von denen mindestens einer oder eine optisch transluzent oder semitransparent ist. Der optisch transluzente oder semitransparente Spiegel (oder die optisch transluzente oder semitransparente Spiegel-Schichtenstruktur) kann mit der optisch transluzenten oder semitransparenten zweiten Elektrode212 der OLED Mikrokavität identisch sein (diese Ausführungsbeispiele sind in den Figuren dargestellt; in alternativen Ausführungsbeispielen kann jedoch noch eine zusätzliche optisch transluzente oder semitransparente Spiegel-Schichtenstruktur zwischen der zweiten Elektrode212 und der optisch transluzenten Schichtenstruktur214 vorgesehen sein). - Als Material für die organische Matrix können in verschiedenen Ausführungsbeispielen niedermolekulare organische Verbindungen („kleine“ Moleküle, „small molecules“) vorgesehen sein, die beispielsweise mittels Verdampfens im Vakuum aufgebracht werden können, wie zum Beispiel alpha-NPD oder 1-TNATA. In alternativen Ausführungsbeispielen kann die organische Matrix gebildet werden von oder bestehen aus polymeren Materialien, die beispielsweise eine optisch transluzente polymere Matrix bilden (Epoxide, Polymethylmethacrylat, PMMA, EVA, Polyester, Polyurethane, oder dergleichen), die mittels eines nasschemischen Verfahrens (beispielsweise Aufschleudern oder Drucken) aufgebracht werden können. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann beispielsweise jedes organische Material für die organische Matrix verwendet werden, wie es auch in der organischen lichterzeugenden Schichtenstruktur
206 verwendet werden kann. Ferner kann in alternativen Ausführungsbeispielen die optisch transluzente Schichtenstruktur214 aufweisen oder gebildet werden von einem anorganischen Halbleitermaterial, beispielsweise SiN, SiO2, GaN, etc., die beispielsweise mittels eines Niedrigtemperatur-Abscheideverfahrens (beispielsweise aus der Gasphase) (d. h. beispielsweise bei einer Temperatur von kleiner oder gleich ungefähr 100 °C). In verschiedenen Ausführungsbeispielen können die Brechungsindizes der OLED-Funktionsschichten206 ,208 ,210 und der optisch transluzente Schichtenstruktur214 möglichst zueinander angepasst sein, wobei die optisch transluzente Schichtenstruktur214 auch hochbrechende Polymere aufweisen kann, beispielsweise Polyimide mit einem Brechungsindex von bis zu n = 1,7, oder Polyurethan mit einem Brechungsindex von bis zu n = 1,74. - In verschiedenen Ausführungsbeispielen können in den Polymeren Additive vorgesehen sein. Eine hochbrechende Polymermatrix kann somit anschaulich durch Einmischen von geeigneten Additiven in eine normalbrechende polymere Matrix erreicht werden. Geeignete Additive sind zum Beispiel Titanoxid- oder Zirkoniumoxid-Nanopartikel oder Verbindungen, die Titanoxid- oder Zirkoniumoxid aufweisen.
- In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann zwischen der zweiten transluzenten Elektrode
212 und der optisch transluzenten Schichtenstruktur216 noch eine elektrisch isolierende Schicht aufgebracht werden oder sein, beispielsweise SiN, beispielsweise mit einer Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 30 nm bis ungefähr 1,5 µm, beispielsweise mit einer Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 200 nm bis ungefähr 1 µm, um elektrisch instabile Materialien zu schützen, beispielsweise während eines nasschemischen Prozesses. - In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann optional noch eine Barrierendünnschicht/Dünnschichtverkapselung gebildet werden.
- Unter einer „Barrierendünnschicht“ bzw. einem „Barriere-Dünnfilm“ 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 derart ausgebildet, dass sie von OLED-schädigenden Stoffen wie Wasser, Sauerstoff oder Lösemittel nicht oder höchstens zu sehr geringen Anteilen durchdrungen werden kann. Geeeignete Ausgestaltungen der Barrierendünnschicht lassen sich beispielsweise in den Patentanmeldungen
DE 10 2009 014 543 ,DE 10 2008 031 405 ,DE 10 2008 048 472 undDE 2008 019 900 finden. - Gemäß einer Ausgestaltung kann die Barrierendünnschicht als eine einzelne Schicht (anders ausgedrückt, als Einzelschicht) ausgebildet sein. Gemäß einer alternativen Ausgestaltung kann die Barrierendünnschicht eine Mehrzahl von aufeinander ausgebildeten Teilschichten aufweisen. Mit anderen Worten kann gemäß einer Ausgestaltung die Barrierendünnschicht als Schichtstapel (Stack) ausgebildet sein. Die Barrierendünnschicht oder eine oder mehrere Teilschichten der Barrierendünnschicht 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, 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, die mehrere Teilschichten aufweist, eine oder mehrere Teilschichten der Barrierendünnschicht mittels eines anderen Abscheideverfahrens als einem Atomlagenabscheideverfahren abgeschieden werden, beispielsweise mittels eines Gasphasenabscheideverfahrens.
- Die Barrierendünnschicht 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 mehrere Teilschichten aufweist, können alle Teilschichten dieselbe Schichtdicke aufweisen. Gemäß einer anderen Ausgestaltung können die einzelnen Teilschichten der Barrierendünnschicht unterschiedliche Schichtdicken aufweisen. Mit anderen Worten kann mindestens eine der Teilschichten eine andere Schichtdicke aufweisen als eine oder mehrere andere der Teilschichten.
- Die Barrierendünnschicht oder die einzelnen Teilschichten der Barrierendünnschicht können gemäß einer Ausgestaltung als transluzente oder transparente Schicht ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann die Barrierendünnschicht (oder die einzelnen Teilschichten der Barrierendünnschicht) aus einem transluzenten oder transparenten Material (oder einer Materialkombination, die transluzent oder transparent ist) bestehen.
- Gemäß einer Ausgestaltung kann die Barrierendünnschicht oder (im Falle eines Schichtenstapels mit einer Mehrzahl von Teilschichten) eine oder mehrere der Teilschichten der Barrierendünnschicht eines der nachfolgenden Materialien aufweisen oder daraus bestehen: Aluminiumoxid, Zinkoxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid, Hafniumoxid, Tantaloxid Lanthaniumoxid, Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid, Indiumzinnoxid, Indiumzinkoxid, Aluminiumdotiertes Zinkoxid, sowie Mischungen und Legierungen derselben.
- In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die optisch transluzente Schichtenstruktur
216 eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 200 µm, beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 100 nm bis ungefähr 100 µm, beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 500 nm bis ungefähr 50 µm, beispielsweise 1 µm bis 25 µm. - In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die optisch transluzente Schichtenstruktur
214 ferner Klebstoffe aufweisen oder daraus gebildet werden oder sein, wobei die Klebstoffe optional noch zusätzliche lichtstreuende Partikel enthalten kann. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die optisch transluzente Schichtenstruktur214 (beispielsweise die Schicht aus Klebstoff) eine Schichtdicke von größer als 1 µm aufweisen, beispielsweise eine Schichtdicke von mehreren µm. - In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann zwischen der zweiten Elektrode
212 und der optisch transluzenten Schichtenstruktur214 noch eine elektrisch isolierende Schicht 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. - Ein möglicher Vorteil dieser Anordnung, die in verschiedenen Ausführungsbeispielen die „externe“ Diffusor-Kavität noch in den Front-End-of-Line-Prozessen bildet, gegenüber einer mittels eines Back-End-of-Line-Prozesses außen auf dem an sich fertiggestellten organischen lichtemittierenden Bauteil aufgebrachten Kavität kann in der starken optischen Ankopplung der optisch transluzenten Schichtenstruktur
214 an die Plasmonen in dem OLED-Grundkontakt (beispielsweise die erste Elektrode204 ) oder in dem OLED-Deckkontakt (beispielsweise die zweite Elektrode212 ) gesehen werden. - In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Spiegel-Schichtenstruktur
216 (oder gegebenenfalls die Spiegel-Schichtenstruktur, die auf oder über der zweiten Elektrode212 unterhalb der optisch transluzenten Schichtenstruktur214 vorgesehen sein kann) für den Fall einer gewünschten hohen Transmissivität eine oder mehrere dünne Metallfilme (beispielsweise Ag, Mg, Sm, Ca, sowie Mehrfachschichten und Legierungen dieser Materialien) aufweisen. Der eine oder die mehreren Metallfilme können (jeweils) 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. - Es können für diesen Fall alle diejenigen Materialien verwendet werden für die Spiegel-Schichtenstruktur
216 (oder gegebenenfalls die Spiegel-Schichtenstruktur, die auf oder über der zweiten Elektrode212 unterhalb der optisch transluzenten Schichtenstruktur214 vorgesehen sein kann), wie sie oben aufgeführt worden sind für die zweite Elektrode212 . So können beispielsweise auch dotierte metalloxidische Verbindungen wie ITO, IZO oder AZO vorgesehen sein, die mittels einer schädigungsarmen Abscheidetechnologie abgeschieden werden können wie beispielsweise mittels „Facial Target Sputtering“. Es ist anzumerken, dass bei Verwendung von dotierten metalloxidischen Verbindungen die Schichtdicken anders gewählt sein können. - In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Spiegel-Schichtenstruktur
216 (oder gegebenenfalls die Spiegel-Schichtenstruktur, die auf oder über der zweiten transluzenten Elektrode212 unterhalb der optisch transluzenten Schichtenstruktur214 vorgesehen sein kann) reflektierend oder transluzent oder transparent oder semitransparent sein, je nachdem, ob die organische Leuchtdiode200 als ein Top-Emitter und/oder als Bottom-Emitter ausgebildet ist. Die Materialien können ausgewählt sein aus den Materialien, wie sie oben für die erste Elektrode aufgeführt worden sind. Auch die Schichtdicken können, je nach gewünschter Ausbildung der organischen Leuchtdiode200 , gewählt werden in den Bereichen, wie sie für die erste Elektrode oben beschrieben worden sind. Alternativ oder zusätzlich kann die Spiegel-Schichtenstruktur216 (oder gegebenenfalls die Spiegel-Schichtenstruktur, die auf oder über der zweiten transluzenten Elektrode212 unterhalb der optisch transluzenten Schichtenstruktur214 vorgesehen sein kann) einen oder mehrere dielektrische Spiegel aufweisen. - Die Spiegel-Schichtenstruktur
216 kann aus denselben Materialien gebildet werden wie die erste Elektrode212 , wobei die Schichtdicke derart gewählt werden kann, dass für den Fall, dass das organische lichtemittierende Bauelement200 als Top-Emitter eingerichtet ist, die Spiegel-Schichtenstruktur216 beispielsweise ein Metall mit einer Schichtdicke aufweisen kann 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. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Spiegel-Schichtenstruktur216 ein Metall mit einer 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. - Für den Fall, dass das organische lichtemittierende Bauelement
200 als Bottom-Emitter eingerichtet ist, dann kann die Spiegel-Schichtenstruktur216 beispielsweise ein Metall mit einer Schichtdicke aufweisen von größer oder gleich ungefähr 40 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von größer oder gleich ungefähr 50 nm. - Die Spiegel-Schichtenstruktur
216 kann einen oder mehrere Spiegel aufweisen. Weist die Spiegel-Schichtenstruktur216 mehrere Spiegel auf, so sind die jeweiligen Spiegel mittels einer jeweiligen Dielektrikumsschicht voneinander getrennt. - Ferner kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen die Spiegel-Schichtenstruktur
216 einen oder mehrere (dünne) dielektrische Spiegel aufweisen, die einen Schichtstapel bilden können. Die Spiegel-Schichtenstruktur216 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 Spiegel-Schichtenstruktur216 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. - In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist die Spiegel-Schichtenstruktur
216 eine lichtstreuende Struktur218 auf der zu der optisch transluzenten Schichtenstruktur214 liegenden Seite der Spiegel-Schichtenstruktur216 auf. - Die lichtstreuende Struktur
218 ist somit anschaulich an der Schnittstelle zwischen der Spiegel-Schichtenstruktur216 und der optisch transluzenten Schichtenstruktur214 angeordnet. Die lichtstreuende Struktur218 ist derart eingerichtet, dass die Lichtauskopplung aus dem organischen lichtemittierenden Bauelement200 verbessert wird. - Die lichtstreuende Struktur
218 kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen verschiedene Ausgestaltungen besitzen. So kann die lichtstreuende Struktur218 beispielsweise gebildet werden oder sein dadurch, dass die Spiegel-Schichtenstruktur216 auf der Oberfläche, die der optisch transluzenten Schichtenstruktur214 zugewandt ist, strukturiert ist, beispielsweise aufgerauht ist. Alternativ oder zusätzlich kann die lichtstreuende Struktur218 von einer zusätzlich vorgesehenen aufgerauhten Metallfolie (beispielsweise ein geprägter Metallspiegel mit einer aufgerauhten Metalloberfläche) gebildet werden oder sein. Weiter alternativ oder zusätzlich kann die lichtstreuende Struktur218 von einer Linsenstruktur (beispielsweise gebildet von Mikrolinsen) gebildet werden, auf der die restliche Spiegel-Struktur, beispielsweise ein Metallspiegel, aufgebracht ist. In diesem Fall können beispielsweise die Linsenstruktur und beispielsweise der Metallspiegel aufgedampft werden auf die freiliegende Oberfläche der optisch transluzenten Schichtenstruktur214 . - In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die lichtstreuende Struktur
218 somit eine lichtstreuende Oberflächenstruktur aufweisen. Die lichtstreuende Struktur218 (beispielsweise die Oberfläche der Spiegel-Schichtenstruktur216 ) kann derart eingerichtet sein, dass der Streulichtanteil gleich oder größer ist als 20 %. Anders ausgedrückt kann sie einen optischen Haze aufweisen von mindestens 20 %. - Weiterhin kann die organische Leuchtdiode
200 noch Verkapselungsschichten aufweisen, die beispielsweise im Rahmen eines Back-End-of-Line-Prozesses aufgebracht werden können, wobei darauf hinzuweisen ist, dass in verschiedenen Ausführungsbeispielen die externe Kavität im Rahmes noch des Front-End-of-Line-Prozesses gebildet wird. - Die organische Leuchtdiode
200 kann als Bottom-Emitter oder als Top-Emitter oder als Top- und Bottom-Emitter ausgebildet sein oder werden. - Ferner kann auf oder über der Spiegel-Schichtenstruktur
216 optional eine Deckschicht220 , beispielsweise ein Glas220 , aufgebracht sein oder werden. -
3 zeigt eine organische Leuchtdiode300 als eine Implementierung eines organischen lichtemittierenden Bauelements gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen. - Die organische Leuchtdiode
300 gemäß3 ist in vielen Aspekten gleich der organischen Leuchtdiode200 gemäß2 , weshalb im Folgenden lediglich die Unterschiede der organischen Leuchtdiode300 gemäß3 zu der organischen Leuchtdiode200 gemäß2 näher erläutert werden; hinsichtlich der übrigen Elemente der organischen Leuchtdiode300 gemäß3 wird auf obige Ausführungen zu der organischen Leuchtdiode200 gemäß2 verwiesen. - Im Unterschied zu der organischen Leuchtdiode
200 gemäß2 sind bei der organischen Leuchtdiode300 gemäß3 die die lichtstreuende Struktur304 aufweisende Spiegel-Schichtenstruktur302 und die optisch transluzente Schichtenstruktur nicht auf oder über der zweiten Elektrode212 gebildet, sondern unterhalb der ersten Elektrode204 . - Die Energiequelle ist in diesen Ausführungsbeispielen an den ersten elektrischen Anschluss der ersten Elektrode
204 und an den zweiten elektrischen Anschluss der zweiten Elektrode212 angeschlossen. - Die organische Leuchtdiode
300 gemäß3 kann als Bottom-Emitter oder als Top-Emitter oder als Top- und Bottom-Emitter ausgebildet sein oder werden. - In verschiedenen Ausführungsbeispielen dient die mit der lichtstreuenden Struktur
304 versehene Spiegel-Schichtenstruktur302 als Substrat (auch wenn in verschiedenen alternativen Ausführungsbeispielen zusätzlich ein Substrat vorgesehen sein kann, auf dem die Spiegel-Schichtenstruktur302 aufgebracht sein kann). Die Spiegel-Schichtenstruktur302 und die lichtstreuende Struktur304 der Spiegel-Schichtenstruktur302 der organischen Leuchtdiode300 gemäß3 können in gleicher Weise ausgebildet sein wie die mit der lichtstreuenden Struktur218 versehene Spiegel-Schichtenstruktur216 der organischen Leuchtdiode200 gemäß2 . - Somit ist anschaulich in diesen Ausführungsbeispielen die optisch transluzente Schichtenstruktur
306 (die gleich ausgebildet sein kann wie die optisch transluzente Schichtenstruktur214 gemäß2 ) auf oder über der Spiegel-Schichtenstruktur302 angeordnet, wobei die lichtstreuende Struktur304 an der Schnittstelle der Spiegel-Schichtenstruktur302 und der optisch transluzenten Schichtenstruktur306 angeordnet ist. Somit ist anschaulich die „externe Kavität“ unterhalb der ersten Elektrode212 angeordnet. Auf oder über der optisch transluzenten Schichtenstruktur306 ist die erste Elektrode212 angeordnet. - Der restliche Schichtenstapel des organischen lichtemittierenden Bauelements
300 gemäß3 ist ähnlich dem des organischen lichtemittierenden Bauelements200 gemäß2 . - Anders ausgedrückt ist die organische lichterzeugende Schichtenstruktur
206 mit beispielsweise der einen oder den mehreren Emitterschichten208 und der einen oder den mehreren Lochleitungsschichten210 auf oder über der ersten Elektrode204 angeordnet. Die zweite Elektrode212 ist auf oder über der organischen lichterzeugenden Schichtenstruktur206 angeordnet und gegebenenfalls ist die Deckschicht220 , beispielsweise ein Glas220 , auf oder über der zweiten Elektrode212 angeordnet. -
4A bis4F zeigen das organische lichtemittierende Bauelement200 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen zu verschiedenen Zeitpunkten während dessen Herstellung. Das andere organische lichtemittierende Bauelement300 wird in entsprechender Weise hergestellt. -
4A zeigt das organische lichtemittierende Bauelement100 zu einem ersten Zeitpunkt400 während dessen Herstellung. - Zu diesem Zeitpunkt wird die erste Elektrode
204 auf das Substrat202 aufgebracht, beispielsweise abgeschieden, 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.
-
4B zeigt das organische lichtemittierende Bauelement200 zu einem zweiten Zeitpunkt402 während dessen Herstellung. - Zu diesem Zeitpunkt wird oder werden die eine oder mehreren Lochleitungsschichten
210 auf die erste Elektrode204 aufgebracht, beispielsweise abgeschieden, 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. -
4C zeigt das organische lichtemittierende Bauelement200 zu einem dritten Zeitpunkt404 während dessen Herstellung. - Zu diesem Zeitpunkt wird oder werden die eine oder mehreren Emitterschichten
208 auf die eine oder mehreren Lochleitungsschichten210 aufgebracht, beispielsweise abgeschieden, 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. -
4D zeigt das organische lichtemittierende Bauelement200 zu einem vierten Zeitpunkt406 während dessen Herstellung. - Zu diesem Zeitpunkt wird die zweite Elektrode
212 auf die eine oder mehreren weitere organischen Funktionsschichten (wenn vorhanden) oder auf die eine oder mehreren Emitterschichten208 aufgebracht, beispielsweise abgeschieden, 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. -
4E zeigt das organische lichtemittierende Bauelement200 zu einem fünften Zeitpunkt408 während dessen Herstellung. - Zu diesem Zeitpunkt wird die optisch transluzente Schichtenstruktur
214 auf die zweite Elektrode212 aufgebracht, 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. -
4F zeigt das organische lichtemittierende Bauelement200 zu einem sechsten Zeitpunkt410 während dessen Herstellung. - Zu diesem Zeitpunkt wird die Spiegel-Schichtenstruktur
216 mit der aufgerauhten oder strukturierten Oberfläche (allgemein mit der lichtstreuenden Struktur218 ), die zu der optisch transluzente Schichtenstruktur214 ausgerichtet ist, auf die optisch transluzente Schichtenstruktur214 aufgebracht, je nach Art der lichtstreuenden Struktur218 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. - Dann wird noch optional die Deckschicht
220 aufgebracht, womit das organische lichtemittierende Bauelement200 gemäß2 fertiggestellt ist. -
5 zeigt ein Ablaufdiagramm500 , in dem ein Verfahren zum Herstellen eines organischen lichtemittierenden Bauelements gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen dargestellt ist. - In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird in
502 eine erste Elektrode gebildet, beispielsweise auf oder über einem Substrat. Ferner wird in504 eine organische lichterzeugende Schichtenstruktur auf oder über der ersten Elektrode gebildet, und in506 wird eine zweite Elektrode auf oder über der organischen lichterzeugenden Schichtenstruktur gebildet. Weiterhin wird in508 eine optisch transluzente Schichtenstruktur auf oder über der zweiten Elektrode gebildet. Schließlich wird in verschiedenen Ausführungsbeispielen in510 eine Spiegel-Schichtenstruktur auf oder über der optisch transluzenten Schicht gebildet, wobei die Spiegel-Schichtenstruktur eine lichtstreuende Struktur auf der zu der optisch transluzenten Schichtenstruktur liegenden Seite der Spiegel-Schichtenstruktur aufweist. -
6 zeigt ein Ablaufdiagramm600 , in dem ein Verfahren zum Herstellen eines organischen lichtemittierenden Bauelements gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen dargestellt ist. - In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird in
602 eine Spiegel-Schichtenstruktur gebildet und in604 wird eine erste Elektrode auf oder über der Spiegel-Schichtenstruktur gebildet. Weiterhin wird in606 eine organische lichterzeugende Schichtenstruktur auf oder über der ersten Elektrode gebildet und in608 wird eine zweite Elektrode auf oder über der organischen lichterzeugenden Schichtenstruktur gebildet. In610 wird eine optisch transluzente Schichtenstruktur auf oder über der zweiten Elektrode gebildet. Die Spiegel-Schichtenstruktur weist eine lichtstreuende Struktur auf der zu der ersten Elektrode liegenden Seite der Spiegel-Schichtenstruktur auf. - In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann beim Design eines organischen lichtemittierenden Bauelements, beispielsweise einer organischen Leuchtdiode, der Deckkontakt, beispielsweise die zweite Elektrode
214 , semitransparent gestaltet werden, damit ein Teil des von dem organischen lichtemittierenden Bauelement, beispielsweise der organischen Leuchtdiode, erzeugten Lichts auch zur Rückseite ausgekoppelt wird. Wenn hinter diesem Deckkontakt ein strukturierter Spiegel (beispielsweise ein Spiegel der MIRO-Serie der Firma Alanod) aufgebracht oder vorgesehen wird, wird an diesem Spiegel der Weg des Lichts verändert, was sowohl die Auskopplung des Lichts als auch die Blickwinkelabhängigkeit der Emissionsfarbe verbessert. - Der strukturierte Spiegel kann, wie oben beschrieben worden ist, mittels eines Klebstoffs (als eine Implementierung eines Klebermaterials) auf den beispielsweise dünnfilmverkapselten transluzenten Deckkontakt aufgebracht werden. Das Klebermaterial (das eine Schichtendicke von einigen µm aufweisen kann und anschaulich eine Komponente der „externen“ Kavität bildet, nämlich die optisch transluzente Schichtenstruktur) kann zusätzlich lichtstreuende Partikel (beispielsweise aufweisend oder bestehend aus Al2O3 und/oder TiO2) aufweisen. Die lichtstreuenden Partikel können beschichtet oder unbeschichtet sein. Mittels der lichtstreuenden Partikel kann die lichtumlenkende Wirkung der lichtstreuenden Struktur noch verstärkt werden. Je höher der Brechungsindex beispielsweise des Klebermaterials ist, desto besser ist dieser Effekt (beispielsweise bis zu einem Brechungsindex von ungefähr n = 1,8). Für den transluzenten Deckkontakt mit einer möglichst hohen Transmissivität kann ein dünner Metallfilm (beispielsweise aus einem der oben genannten Materialien, beispielsweise aus Ag, Mg, Sm, Au, Ca, sowie aus einer Mehrzahl von solchen Schichten aus diesen Materialien, die einen Schichtenstapel bilden, und/oder aus einer oder mehreren Legierungen dieser Materialien) verwendet werden. Außerdem können in verschiedenen Ausführungsbeispielen dotierte metalloxidische Verbindungen wie beispielsweise ITO, IZO oder AZO oder Kombinationen einer oder mehrerer dünner Metallschichten und dotierten metalloxidischen Verbindungen (beispielsweise eine ITO-Schicht und eine Ag-Schicht) vorgesehen sein, beispielsweise in Verbindung mit schädigungsarmen Abscheidetechnologien wie beispielsweise facial target sputtering (FTS).
- In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Spiegel, im Allgemeinen beispielsweise die Spiegel-Schichtenstruktur
216 , eine möglichst hohe Gesamtreflektivität aufweisen und kann aus verschiedenen Materialien wie beispielsweise verschiedenen Metallen (Aluminium, Silber, Gold, usw.) oder deren Legierungen (beispielsweise Mg:Ag, Ca:Ag, usw.) gebildet werden. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Gesamtreflektivität des Spiegels oder der Spiegel-Schichtenstruktur216 weiter erhöht werden mittels zusätzlich vorgesehener einer oder mehrerer dielektrischer Schichten. - In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Oberflächenstruktur (die zu der optisch transluzenten Schichtenstruktur
214 hin gewandt ist) der Spiegel-Schichtenstruktur216 oder der lichtstreuenden Struktur218 eine stochastische Strukturierung aufweisen und damit stochastischen Charakter aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die Oberflächenstruktur (die zu der optisch transluzenten Schichtenstruktur214 hin gewandt ist) der Spiegel-Schichtenstruktur216 oder der lichtstreuenden Struktur218 eine oder mehrere periodische Strukturen aufweisen. Die Rauhheit der Oberflächenstruktur (die zu der optisch transluzenten Schichtenstruktur214 hin gewandt ist) der Spiegel-Schichtenstruktur216 oder der lichtstreuenden Struktur218 kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen im Mikrometer-Bereich liegen. Ferner kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen die Oberflächenstruktur (die zu der optisch transluzenten Schichtenstruktur214 hin gewandt ist) der Spiegel-Schichtenstruktur216 oder der lichtstreuenden Struktur218 parabolische Strukturen aufweisen, die das Licht tendenziell nach vorne lenken und somit auch das Abstrahlprofil beispielsweise der organischen Leuchtdiode beeinflussen können. - In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Metallspiegel sowohl auf einer Glasplatte abgeschieden sein als auch komplett aus Metall bestehen, beispielsweise in Form eines Metallbandes oder mehrerer Metallbänder oder einer oder mehrerer Metallplatten). Durch die Verwendung von einem oder mehreren Metallbänderung und/oder einer oder mehreren Metallplatten kann außerdem eine Verbesserung der Wärmeverteilung auf einer OLED-Kachel erzielt werden, welche sich positiv auf die Betriebslebensdauer auswirken kann.
- In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann es ferner vorgesehen sein, die in
2 dargestellte Struktur des organischen lichtemittierenden Bauelements200 invertiert abzuscheiden, womit die in32 dargestellte Struktur des organischen lichtemittierenden Bauelements300 gebildet wird. Dabei wird beispielsweise der strukturierte Spiegel als Substrat verwendet und mit einer Schicht mit möglichst hohem Brechungsindex planarisiert. Auf dieser Grundlage lässt sich beispielsweise der untere Kontakt, beispielsweise die erste Elektrode204 , gebildet aus den oben genannten Materialien, abscheiden. Der Deckkontakt, also beispielsweise die zweite Elektrode212 , kann in diesem Fall ebenfalls semitransparent ausgebildet sein oder werden. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
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- DE 102008031405 A1 [0030]
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- Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- M. Horii et al., „White Multi-Photon Emission OLED without optical interference“, Proc. Int. Disp. Workshops – Vol. 11, Seiten 1293 bis 1296 (2004) [0008]
Claims (16)
- Organisches lichtemittierendes Bauelement (
200 ), aufweisend: • eine erste Elektrode (204 ); • eine organische lichterzeugende Schichtenstruktur (206 ) auf oder über der ersten Elektrode (204 ); • eine zweite transluzente Elektrode (212 ) auf oder über der organischen lichterzeugenden Schichtenstruktur (206 ); • eine optisch transluzente Schichtenstruktur (214 ) auf oder über der zweiten Elektrode (212 ); und • eine Spiegel-Schichtenstruktur (216 ) auf oder über der optisch transluzenten Schichtenstruktur (214 ), wobei die Spiegel-Schichtenstruktur (216 ) eine lichtstreuende Struktur (218 ) auf der zu der optisch transluzenten Schichtenstruktur (214 ) liegenden Seite der Spiegel-Schichtenstruktur (216 ) aufweist. - Organisches lichtemittierendes Bauelement (
300 ), aufweisend: • eine Spiegel-Schichtenstruktur (302 ); • eine optisch transluzente Schichtenstruktur (306 ) auf oder über der Spiegel-Schichtenstruktur (302 ); • eine erste transluzente Elektrode (204 ) auf oder über der optisch transluzenten Schichtenstruktur (306 ); • eine organische lichterzeugende Schichtenstruktur (206 ) auf oder über der ersten Elektrode (204 ); und • eine zweite Elektrode (212 ) auf oder über der organischen lichterzeugenden Schichtenstruktur (206 ); • wobei die Spiegel-Schichtenstruktur (302 ) eine lichtstreuende Struktur (304 ) auf der zu der optisch transluzenten Schichtenstruktur (306 ) liegenden Seite der Spiegel-Schichtenstruktur (302 ) aufweist. - Organisches lichtemittierendes Bauelement (
200 ,300 ) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die optisch transluzente Schichtenstruktur (214 ,306 ) und die Spiegel-Schichtenstruktur (216 ,302 ) eine Diffusor-Kavität bilden. - Organisches lichtemittierendes Bauelement (
200 ,300 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die optisch transluzente Schichtenstruktur (214 ,306 ) eine Schichtdicke von mindestens 1 µm aufweist. - Organisches lichtemittierendes Bauelement (
200 ,300 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die lichtstreuende Struktur (218 ,304 ) eine lichtstreuende Oberflächenstruktur aufweist. - Organisches lichtemittierendes Bauelement (
200 ,300 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die lichtstreuende Struktur (218 ,304 ) derart eingerichtet ist, dass der Streulichtanteil gleich oder größer ist als 20 % - Organisches lichtemittierendes Bauelement (
200 ,300 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die lichtstreuende Struktur (218 ,304 ) Metall mit einer aufgerauhten Metalloberfläche aufweist. - Organisches lichtemittierendes Bauelement (
200 ,300 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die lichtstreuende Struktur (218 ,304 ) eine oder mehrere Mikrolinsen aufweist. - Organisches lichtemittierendes Bauelement (
200 ,300 ) gemäß Anspruch 8, • wobei die Spiegel-Schichtenstruktur (216 ,302 ) eine Metall-Spiegelstruktur aufweist; • wobei die eine oder mehrere mehreren Mikrolinsen auf oder über der Metall-Spiegelstruktur angeordnet ist oder sind. - Organisches lichtemittierendes Bauelement (
200 ,300 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Spiegel-Schichtenstruktur (216 ,302 ) eine dielektrische Spiegelstruktur mit Streuzentren aufweist. - Organisches lichtemittierendes Bauelement (
200 ,300 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die lichtstreuende Struktur (218 ,304 ) eine oder mehrere periodische Strukturen aufweist. - Organisches lichtemittierendes Bauelement (
200 ,300 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die lichtstreuende Struktur (218 ,304 ) einen lateralen Wärmeleitwert von mindestens 1·10–3 W/K aufweist. - Organisches lichtemittierendes Bauelement (
200 ,300 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die optisch transluzente Schichtenstruktur (214 ,306 ) einen Klebstoff oder mehrere Klebstoffe aufweist. - Organisches lichtemittierendes Bauelement (
200 ,300 ) gemäß Anspruch 13, wobei der eine Klebstoff oder die mehreren Klebstoffe lichtstreuende Partikel aufweist oder aufweisen. - Verfahren (
500 ) zum Herstellen eines organischen lichtemittierenden Bauelements (200 ), das Verfahren (500 ) aufweisend: • Bilden (502 ) einer ersten Elektrode (204 ); • Bilden (504 ) einer organischen lichterzeugenden Schichtenstruktur (206 ) auf oder über der ersten Elektrode (204 ); • Bilden (506 ) einer zweiten transluzenten Elektrode (212 ) auf oder über der organischen lichterzeugenden Schichtenstruktur (206 ); • Bilden (508 ) einer optisch transluzenten Schichtenstruktur (214 ) auf oder über der zweiten Elektrode (212 ); und • Bilden (510 ) einer Spiegel-Schichtenstruktur (216 ) auf oder über der optisch transluzenten Schicht (214 ), wobei die Spiegel-Schichtenstruktur (216 ) eine lichtstreuende Struktur (218 ) auf der zu der optisch transluzenten Schichtenstruktur (214 ) liegenden Seite der Spiegel-Schichtenstruktur (216 ) aufweist. - Verfahren (
600 ) zum Herstellen eines organischen lichtemittierenden Bauelements (300 ), das Verfahren (600 ) aufweisend: • Bilden (602 ) einer Spiegel-Schichtenstruktur (302 ); • Bilden (604 ) einer optisch transluzenten Schichtenstruktur (306 ) auf oder über der Spiegel-Schichtenstruktur (302 ); • Bilden (606 ) einer ersten transluzenten Elektrode (204 ) auf oder über der optisch transluzenten Schichtenstruktur (306 ); • Bilden (608 ) einer organischen lichterzeugenden Schichtenstruktur (206 ) auf oder über der ersten Elektrode (204 ); und • Bilden (610 ) einer zweiten Elektrode (612 ) auf oder über der organischen lichterzeugenden Schichtenstruktur (606 ); • wobei die Spiegel-Schichtenstruktur (302 ) eine lichtstreuende Struktur (304 ) auf der zu der optisch transluzenten Schichtenstruktur (306 ) liegenden Seite der Spiegel-Schichtenstruktur (302 ) aufweist.
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