DE102012206955B4

DE102012206955B4 - Verfahren zum Herstellen einer Streuschicht für elektromagnetische Strahlung

Info

Publication number: DE102012206955B4
Application number: DE102012206955.0A
Authority: DE
Inventors: Manfred Deisenhofer; Angela Eberhardt; Daniel Steffen Setz; Christina Wille
Original assignee: Osram Oled GmbH
Current assignee: Osram Oled GmbH
Priority date: 2012-04-26
Filing date: 2012-04-26
Publication date: 2016-09-22
Anticipated expiration: 2032-04-27
Also published as: JP2015517194A; CN104364216B; KR101616871B1; US9945989B2; CN104364216A; WO2013160120A1; JP6120947B2; KR20150016268A; DE102012206955A1; US20150097166A1

Abstract

Verfahren zum Herstellen einer Streuschicht (106) für elektromagnetische Strahlung eines lichtemittierenden Bauelements (100), wobei das Verfahren aufweist:
• Aufbringen von Streuzentren (306) auf einen Träger (102, 302) für das lichtemittierende Bauelement (100) oder auf eine auf dem Träger (102, 302) ausgebildete Barriereschicht (104);
• Aufbringen von Glaspartikeln (312) auf die Streuzentren (306);
• Verflüssigen der Glaspartikel (312), so dass ein Teil der verflüssigten Glaspartikel (312) in ein freies Volumen (308) zwischen die Streuzentren (306) zur Oberfläche des Trägers (102, 302) hin fließt derart, dass noch ein Teil der verflüssigten Glaspartikel (312) oberhalb der Streuzentren (306) verbleibt und sich die verflüssigten Glaspartikel (312) eine gemeinsame Grenzfläche (406) mit dem Träger (102, 302) oder der Barriereschicht (104) teilen; und
• Verfestigen der verflüssigten Glaspartikel (312), so dass von diesen eine Glasschicht (408) mit darin eingebetteten Streuzentren (306) gebildet wird.

Description

In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Herstellen einer Streuschicht für elektromagnetische Strahlung eines lichtemittierenden Bauelements bereitgestellt.
Eine organische Leuchtdiode (organic light emitting diode – OLED) auf einem Träger weist eine organische funktionelle Schichtenstruktur zwischen einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode auf, wobei die erste Elektrode in Kontakt mit dem Träger steht und auf oder über der zweiten Elektrode eine Verkapselungsschicht abgeschieden sein kann. Ein Stromfluss zwischen den Elektroden führt zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung in dem organischen funktionellen Schichtsystem. Die elektromagnetische Strahlung kann mittels Totalreflektion innerhalb des Bauelementes normalerweise nur zu ~20% ohne technische Hilfsmittel aus der OLED ausgekoppelt werden.
Die interne Totalreflektion in der OLED kann mittels Verwendens von Streuschichten reduziert werden, beispielsweise mit einer Streuschicht zwischen der ersten Elektrode und dem Träger. Dadurch kann ein höherer Anteil der erzeugten elektromagnetischen Strahlung, beispielsweise Licht, ausgekoppelt werden.
In einer herkömmlichen Streuschicht wird eine organische Matrix verwendet, in der Streuzentren mit anderem Brechungsindex eingebettet sind ( WO 02/37580 A1 ). Organische Streuschichten können bei Kontakt mit Wasser und/oder Sauerstoff jedoch Altern bzw. Degradieren und so die Stabilität einer OLED verringern. Ein weiterer Nachteil organischer Streuschichten sind deren geringer Brechungsindex (n ~ 1,475). Da die organische funktionelle Schichtenstruktur meist einen Brechungsindex von ungefähr 1,7 aufweist, ergeben sich mit dem geringen Brechungsindex der organischen Streuschichten moderate Einfallswinkel für das Kriterium der Totalreflektion an der Grenzfläche der ersten Elektrode zur Streuschicht.
Weiterhin herkömmlich sind Streuschichten aus hochbrechendem Glaslot mit eingebetteten Streuzentren. Die Anzahldichte der Streuzentren nimmt herkömmlich von innen nach außen ab ( EP 2 178 343 A1 , US 2010/0187987 A1 , WO 2011/046190 A1 ) oder ist homogen im Schichtquerschnitt. Dieser Schichtquerschnitt resultiert aus dem herkömmlichen Verfahren zum Herstellen der Schichten, die aus einer Suspension, bzw. einer Paste aus Streuzentren und Matrixstoff, beispielsweise Glaslot, ausgebildet werden. Die Rauheit der Streuschicht oder die Form der Streuzentren können jedoch zum Bilden von Spikes an der Streuschichtoberfläche führen. Bei Verwenden von Streupartikel als Streuzentren können an der Streuschichtoberfläche nicht komplett von Glas umschlossene Streupartikel ebenfalls Spikes ausbilden. Spikes sind zu verstehen als lokale Oberflächenaufrauungen mit hohem Aspekt-Verhältnis. Insbesondere bei einer dünnen Ausgestaltung einer OLED können Spikes zu einem Kurzschließen der ersten Elektrode mit der zweiten Elektrode führen. Zudem kann es beim Herstellen der OLED in unmittelbarer Umgebung zu den Spikes der Streuschicht zu einem lokalen Verzerren oder Entnetzen der Schichten, auf oder über der Streuschicht kommen, beispielsweise der ersten Elektrode oder der organisch funktionellen Schicht. Wird auf dem Bauelement eine Dünnfilmverkapselung aufgebracht, so besteht mittels der Spikes die Gefahr, dass die Dünnfilmverkapselung lokal nicht dicht ist, was zur Degradation des Bauteils führen kann.
Die Oberflächeneigenschaften, beispielsweise eine geringe Oberflächenrauheit oder eine definierte Welligkeit werden herkömmlich mittels einer zusätzlich aufgebrachten Glasschicht eingestellt ( EP 2 278 852 A1 , WO 2010/084922 A1 , WO 2010/084923 A1 ). Diese reduziert auch das Risiko, dass nicht komplett von Glas umschlossene Streupartikel an der Streuschichtoberfläche vorliegen. Die zusätzliche Schicht erfordert jedoch meist einen zusätzlichen Temper-Schritt und verlängert somit die Prozessführung.
WO 2012/007575 A1 (D1) zeigt ein Verfahren zum Herstellen einer organischen Leuchtdiode, bei dem Materialien zum Herstellen einer Streuschicht der organischen Leuchtdiode zunächst zerkleinert und gemischt werden. Nachfolgend wird das Gemisch erhitzt, so dass sich die Materialen verflüssigen. Dann wird das geschmolzene Gemisch in eine Form oder eine Lücke einer Zwillingsrolle gegossen. Anschließend wird das Gemisch gekühlt, so dass ein Glaskörper entsteht. Der Glaskörper wird zerkleinert, wobei die dabei entstehenden Partikel eine Glasfritte bilden, die mit einem Lösungsmittel oder einem Bindemittel vermischt werden kann. Die Glasfritte wird anschließend auf einen transparenten Träger aufgebracht und erhitzt, so dass die Glasfritte weich wird. Danach wird die Glasfritte gekühlt, wodurch die Streuschicht auf dem transparenten Träger gebildet wird. Optional wird eine Glasschicht, die frei von Streupartikel ist, auf der Streuschicht aufgebracht.
In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren bereitgestellt, mit dem es möglich ist, Streuschichten mit einstellbarem Streuquerschnitt und glatter Oberfläche mit einem einzigen Temper-Schritt herzustellen. Insbesondere wird ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 bereitgestellt.
Im Rahmen dieser Beschreibung kann unter einem organischen Stoff eine, ungeachtet des jeweiligen Aggregatzustandes, in chemisch einheitlicher Form vorliegende, durch charakteristische physikalische und chemische Eigenschaften gekennzeichnete Verbindung des Kohlenstoffs verstanden werden. Weiterhin kann im Rahmen dieser Beschreibung unter einem anorganischen Stoff eine, ungeachtet des jeweiligen Aggregatzustandes, in chemisch einheitlicher Form vorliegende, durch charakteristische physikalische und chemische Eigenschaften gekennzeichnete Verbindung ohne Kohlenstoff oder einfacher Kohlenstoffverbindung verstanden werden. Im Rahmen dieser Beschreibung kann unter einem organisch-anorganischen Stoff (hybrider Stoff) eine, ungeachtet des jeweiligen Aggregatzustandes, in chemisch einheitlicher Form vorliegende, durch charakteristische physikalische und chemische Eigenschaften gekennzeichnete Verbindung mit Verbindungsteilen die Kohlenstoff enthalten und frei von Kohlenstoff sind, verstanden werden. Im Rahmen dieser Beschreibung umfasst der Begriff „Stoff” alle oben genannten Stoffe, beispielsweise einen organischen Stoff, einen anorganischen Stoff, und/oder einen hybriden Stoff. Weiterhin kann im Rahmen dieser Beschreibung unter einem Stoffgemisch etwas verstanden werden, was Bestandteile aus zwei oder mehr verschiedenen Stoffen besteht, deren Bestandteile beispielsweise sehr fein verteilt sind. Als eine Stoffklasse ist ein Stoff oder ein Stoffgemisch aus einem oder mehreren organischen Stoff(en), einem oder mehreren anorganischen Stoff(en) oder einem oder mehreren hybrid Stoff(en) zu verstehen. Der Begriff „Material” kann synonym zum Begriff „Stoff” verwendet werden.
In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Herstellen einer Streuschicht für elektromagnetische Strahlung eines lichtemittierenden Bauelements bereitgestellt, wobei das Verfahren aufweist: Aufbringen von Streuzentren auf einen Träger für das lichtemittierende Bauelement oder auf eine auf dem Träger ausgebildete Barriereschicht; Aufbringen von Glaspartikeln auf die Streuzentren und Verflüssigen der Glaspartikel, so dass ein Teil der verflüssigten Glaspartikel in ein freies Volumen zwischen die Streuzentren zur Oberfläche des Trägers hin fließt derart, dass noch ein Teil der verflüssigten Glaspartikel oberhalb der Streuzentren verbleibt und sich die verflüssigten Glaspartikeln eine gemeinsame Grenzfläche mit dem Träger oder der Barriereschicht teilen; und Verfestigen der verflüssigten Glaspartikel, so dass von diesen eine Glasschicht mit darin eingebetteten Streuzentren gebildet wird.
Der Teil der Streuschicht oberhalb der Streuzentren sollte dabei eine Dicke gleich oder größer der Rauheit der obersten Lage der Streuzentren ohne Glas aufweisen, so dass wenigstens eine glatte Oberfläche ausgebildet wird, d. h. die Oberfläche weist eine geringe RMS-Rauheit (root mean square – Betrag der mittlere Abweichung) auf, beispielsweise kleiner als 10 nm. Die Rauheit der obersten Lage der Streuzentren ist abhängig von der tatsächlichen Größe der Streuzentren, d. h. nicht nur der mittleren Partikelgröße und der Streuzentren-Konzentration in der Ebene parallel zum Träger.
Wesentlich für das Verfahren ist das Verflüssigen des Glases nach dem Aufbringen der Streuzentren. Dadurch kann die Verteilung der Streuzentren in der Streuschicht eingestellt werden und eine glatte Oberfläche der Streuschicht in einem einzigen Verflüssigungsprozess des Glases, beispielsweise Temper-Prozess, ausgebildet werden. Das Herstellen einer Suspension bzw. Paste aus Glaspartikeln bzw. mit einem Glaspulver ist in diesem Sinne nicht als Verflüssigen zu verstehen, da die Erscheinungsform der Glaspartikel durch die Suspension nicht verändert wird.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der Träger ein Glas aufweisen, beispielsweise ein Weichglas, beispielsweise Kalknatronglas. In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der Träger mechanisch flexibel ausgebildet sein.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der Träger flächig ausgebildet sein.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens können die Streuzentren einen Stoff oder ein Stoffgemisch aufweisen oder daraus gebildet sein aus der Gruppe der Stoffe: der anorganischen Stoffe.
Die Streuzentren können einen anorganischen Stoff oder ein anorganisches Stoffgemisch aufweisen oder daraus gebildet sein, beispielsweise Partikel aus TiO₂, CeO₂, Bi₂O₃, Y₂O₃, ZrO₂, SiO₂, Al₂O₃, ZnO, SnO₂ oder Leuchtstoffen. Die Streuzentren können jedoch auch als Glaspartikel ausgebildet sein, welche eine andere Brechzahl als die Glasmatrix aufweisen und höher erweichen, d. h. eine höhere Erweichungstemperatur aufweisen, als die Glasmatrix.
In noch einer Ausgestaltung kann bei Verwenden von Leuchtstoffen als Streuzentren die Streuschicht gleichzeitig zur Wellenlängenkonversion von elektromagnetischer Strahlung ausgebildet sein. Die Leuchtstoffe können dabei eine Stokes-Verschiebung aufweisen und einfallende elektromagnetische Strahlung mit höherer Wellenlänge emittieren.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens können die Streuzentren eine gewölbte Oberfläche aufweisen.
Die geometrische Form der Streuzentren kann beliebig sein, beispielsweise sphärisch, asphärisch beispielsweise prismatisch, ellipsoid, und hohl oder kompakt ausgebildet sein.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens können die Streuzentren eine mittlere Partikelgröße von ungefähr 0,1 μm bis ungefähr 3 μm aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens können mehrere Lagen Streuzentren (auch ganz verschiedene) übereinander auf dem Träger aufgebracht werden.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens können die einzelnen Lagen der Streuzentren, Streuzentren mit unterschiedlicher mittlerer Partikelgröße aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die mittlere Partikelgröße der Streuzentren von der Oberfläche des Trägers her abnehmen.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens können die auf dem Träger aufgebrachten Streuzentren eine Lage mit einer Dicke von ungefähr 0,1 μm bis ungefähr 10 μm ausbilden.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das Glas auf den Streuzentren aus einem Stoff oder Stoffgemisch mit einem Brechungsindex größer oder ungefähr gleich dem Brechungsindex weiterer Schichten im Schichtquerschnitt aufweisen. Dadurch kann einfallende elektromagnetische Strahlung an den Grenzflächen der Streuschicht unter keinem Einfallswinkel total reflektiert werden. Dies ist für das Auskoppeln elektromagnetischer Strahlung aus dem Bauelement vorteilhaft.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die Streuschicht nach dem Verfestigen des Glases einen Unterschied des Brechungsindexes der Streuzentren zum Brechungsindex des Glases von größer ungefähr 0,05 aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens wird ein Träger aus Kalknatronglas in Kombination mit einem Glaspulver verwendet, welches bei Temperaturen bis maximal 600°C verglast werden kann, was heißen soll, dass das Glaspulver so weit erweicht, dass es glatt läuft.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das Glas als Glaspulver ausgebildet sein und bei einer Temperatur bis maximal ungefähr 600°C verglast werden, d. h. das Glaspulver erweicht derart, dass es eine glatte Oberfläche ausbilden kann. Der Stoff oder das Stoffgemisch des Trägers, beispielsweise Kalknatronglas, sollte bei der Verglasungstemperatur des Glaspulvers thermisch stabil sein, d. h. einen unveränderten Schichtquerschnitt aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das Glas ein Glaslot aufweisen oder daraus gebildet sein aus der Gruppe der Glassysteme:
beispielsweise der PbO-haltigen Systeme:
PbO-B₂O₃,
PbO-SiO₂,
PbO-B₂O₃-SiO₂,
PbO-B₂O₃-ZnO₂,
PbO-B₂O₃-Al₂O₃,
wobei das PbO-haltige Glaslot auch Bi₂O₃ aufweisen kann;
bzw. der bleifreien Glassysteme:
beispielsweise der Bi₂O₃-haltige Systeme:
Bi₂O₃-B₂O₃,
Bi₂O₃-B₂O₃-SiO₂,
Bi₂O₃-B₂O₃-ZnO,
Bi₂O₃-B₂O₃-ZnO-SiO₂.
Die Bi₂O₃-haltigen Systeme können auch weitere Glaskomponenten aufweisen, beispielsweise Al₂O₃, Erdalkalioxide, Alkalioxide, ZrO₂, TiO₂, HfO₂, Nb₂O₅, Ta₂O₅, TeO₂, WO₃, MO₃, Sb₂O₃, Ag₂O, SnO₂, sowie Selteneerdoxide.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die Streuschicht in einer Dicke von ungefähr 0,1 μm bis ungefähr 40 μm, beispielsweise in einer Dicke von ungefähr 10 μm bis 30 μm, auf dem Träger aufgebracht werden.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens können die Streuzentren aus einer Streuzentren-Suspension, bzw. Paste auf oder über den Träger aufgebracht werden.
Methoden zum Herstellen von Schichten aus Suspensionen bzw. Pasten können beispielsweise Siebdruck, Schablonendruck, Rakeln, oder auch Sprühverfahren sein.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die Streuzentren-Suspension bzw. Paste neben den Streuzentren flüssige verdunstende und/oder organische Bestandteile aufweisen. Diese Bestandteile können unterschiedliche Zusätze, sogenannte Additive, sein, beispielsweise Lösungsmittel, Binder, beispielsweise Zellulose, Zellulosederivate, Nitrozellulose, Zelluloseacetat, Acrylate und können den Streuzentren bzw. Glaspartikeln zum Einstellen der Viskosität für das jeweilige Verfahren und für die jeweilig angestrebte Schichtdicke zugesetzt werden.
Organische Zusätze, die meist flüssig und/oder flüchtig sein können, können thermisch aus der Schicht entfernt werden, d. h. die Schicht kann thermisch getrocknet werden. Nichtflüchtige organische Zusätze können mittels Pyrolyse entfernt werden. Ein Erhöhen der Temperatur kann dabei die Trocknung bzw. die Pyrolyse beschleunigen bzw. ermöglichen.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die Streuzentren-Suspension bzw. Paste auf oder über dem Träger mittels verdunstender Bestandteile getrocknet werden.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens können die Glaspartikel in einer Suspension, bzw. Paste auf die Streuzentren aufgetragen werden.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens können die Glaspartikel einen Durchmesser von ungefähr 0,1 μm bis ungefähr 30 μm aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die Glaspartikel-Suspension bzw. Glaspartikel-Paste neben den Glaspartikeln bzw. Glaspulver flüssige verdunstende und/oder organische Komponenten aufweisen, beispielsweise Binder.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens können die Glaspartikel-Suspension bzw. Glaspartikel-Paste und die Streuzentren-Suspension bzw. Streuzentren-Paste miteinander mischbare flüssige verdunstende und/oder organische Komponenten aufweisen. Dadurch kann eine Phasenseparation oder ein Ausfällen von Zusätzen innerhalb der getrockneten Streuzentren-Suspension bzw. Streuzentren-Paste bzw. getrockneten Glasschicht-Suspension bzw. Streuzentren-Paste verhindert werden.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die Glaspartikel-Suspension bzw. Streuzentren-Paste auf oder über den Streuzentren mittels verdunstender Bestandteile getrocknet werden.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens können mittels Erhöhens der Temperatur die organischen Bestandteile (Binder) aus der getrockneten Streuzentrenschicht sowie aus der getrockneten Glaspulverschicht im Wesentlichen vollständig entfernt werden.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann mittels Erhöhens der Temperatur auf einen zweiten Wert, wobei die zweite Temperatur sehr viel größer ist als die erste Temperatur der Trocknung, das Glas bzw. Glaspulver derart erweicht werden, dass es fließen kann, beispielsweise flüssig wird.
Der maximale Betrag des zweiten Temperaturwertes zum Verflüssigen bzw. Verglasen der Glaspulverschicht kann vom Träger abhängig sein. Das Temperaturregime (Temperatur und Zeit) kann derart gewählt werden, dass sich der Träger nicht verformt, aber das Glaslot der Glaspulverschicht bereits eine Viskosität aufweist derart, dass es glatt laufen, d. h. fließen, kann und eine sehr glatte glasige Oberfläche ausgebildet werden kann.
Das Glas der Glaspulverschicht kann eine zweite Temperatur, d. h. die Verglasungstemperatur, aufweisen beispielsweise unterhalb des Transformationspunktes des Trägers, beispielsweise des Trägerglases, (Viskosität des Trägers η = 10^14,5 dPa·s), und maximal bei der Erweichungstemperatur (Viskosität des Trägers η = 10^7,6 dPa·s) des Trägerglases, beispielsweise unter der Erweichungstemperatur und ungefähr beim oberen Kühlpunkt (Viskosität des Trägers η = 10^13,0 dPa·s).
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das Glaspulver, bei Verwendung eines Kalknatronglases als Träger, bei Temperaturen bis maximal ungefähr 600°C verglast werden.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das Glas auf oder über den Streuzentren aus einem Stoff oder Stoffgemisch mit einem Brechungsindex größer oder ungefähr gleich dem schichtdickengewichteten Brechungsindex weiterer Schichten im Schichtquerschnitt aufweisen.
Bei einem schichtdickengewichteten Brechungsindex handelt es sich um einen Mittelwert Brechungsindizes gewichtet mit den jeweiligen Schichtdickenanteilen.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann mittels verflüssigten Glases zwischen den Streuzentren wenigstens eine lückenlos zusammenhängende Glas-Verbindung des Trägers mit dem verflüssigten Glas oberhalb der Streuzentren ausgebildet werden.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der Träger ein Kalknatronglas aufweisen oder draus gebildet sein, wobei die Temperatur zum Verglasen des Glaspulvers bzw. der Glaspulverschicht sollte maximal einen Wert von ungefähr 600°C betragen.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die Oberfläche des verflüssigten Glases oberhalb der Streuzentren nach Verfestigen mittels eines lokalen Erwärmens noch einmal zusätzlich geglättet werden.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das lokale Erwärmen mittels Plasmas oder Laserstrahlung ausgebildet werden.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die Streuschicht als Teil des Schichtquerschnittes einer organischen Leuchtdiode ausgebildet werden.
Mittels des Verfahrens kann ein optisches Bauelement bereitgestellt werden, das aufweist: einen Träger, beispielsweise ein Weichglas, und eine Streuschicht, wobei die Streuschicht aufweist: eine Matrix und darin eingebettet wenigstens eine erste Art optischer Streuzentren mit einem Brechungsindex höher als die Matrix oder niedriger als die Matrix; wobei die Grenzfläche des Trägers mit der Streuschicht eine Volumen-Konzentration der Matrix größer als 0% aufweist; die Oberfläche der Streuschicht eine Volumen-Konzentration der Matrix von 100% aufweist; die Matrix der Streuschicht wenigstens eine lückenlos zusammenhängende Verbindung von der Oberfläche des Trägers zu der Oberfläche der Streuschicht aufweist; und die Volumen-Konzentration wenigstens einer Art Streuzentren von der Oberfläche des Trägers her abnimmt.
Der Unterschied des Brechungsindexes der Matrix zum Brechungsindex der Streuzentren kann wenigstens ungefähr 0,05 aufweisen.
Die Matrix kann einen Brechungsindex größer als ungefähr 1,5 aufweisen.
Die Matrix kann amorph ausgebildet sein.
Die Matrix kann ein Glaslot aufweisen oder daraus gebildet sein, mit einem Stoff oder einem Stoffgemisch aus den Glassystemen:
beispielsweise der PbO-haltigen Systeme:
PbO-B₂O₃,
PbO-SiO₂,
PbO-B₂O₃-SiO₂,
PbO-B₂O₃-ZnO₂,
PbO-B₂O₃-Al₂O₃,
wobei das PbO-haltig Glaslot auch Bi₂O₃ aufweisen kann;
bzw. bleifreie Glassysteme: beispielsweise Bi₂O₃-haltige Systeme:
Bi₂O₃-B₂O₃,
Bi₂O₃-B₂O₃-SiO₂,
Bi₂O₃-B₂O₃-ZnO,
Bi₂O₃-B₂O₃-ZnO-SiO₂.
Die Bi₂O₃-haltigen Systeme können auch weitere Glaskomponenten aufweisen, beispielsweise Al₂O₃, Erdalkalioxide, Alkalioxide, ZrO₂, TiO₂, HfO₂, Nb₂O₅, Ta₂O₅, TeO₂, WO₃, MO₃, Sb₂O₃, Ag₂O, SnO₂, sowie Selteneerdoxide.
Eine erste Art der Streuzentren kann als Kavitäten in der Matrix und/oder einem Stoff oder Stoffgemisch ausgebildet sein oder eine stöchiometrischen Verbindung aufweisen oder daraus gebildet sein aus der Gruppe der Stoffe: TiO₂, CeO₂, Bi₂O₃, Y₂O₃, ZrO₂, SiO₂, Al₂O₃, ZnO, SnO₂ oder Leuchtstoffen oder Glaspartikel, welche eine andere Brechzahl als die Glasmatrix aufweisen und höher erweichen als die Glasmatrix oder auch metallische Nanopartikel
Die mittlere Partikelgröße der ersten Streuzentren kann von der Oberfläche des Trägers her abnehmen.
Die Streuschicht kann eine Dicke von mindestens 1 μm bis ungefähr 100 μm, vorzugsweise 10–30 μm aufweisen.
Die Streuschicht kann als eine Schicht in einer Leuchtdiode hergestellt werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen
1 eine schematische Querschnittsansicht einer organischen Leuchtdiode gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
2 ein Ablaufdiagramm des Verfahrens zum Herstellen einer Streuschicht gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
3 eine schematische Querschnittsansicht der Streuschicht im Verfahren zum Herstellen einer Streuschicht gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen; und
4 eine schematische Querschnittsansicht der Streuschicht im Verfahren zum Herstellen einer Streuschicht gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser Beschreibung sind 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.
1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer organischen Leuchtdiode 100, die eine Streuschicht 106 aufweist, die in einem Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen hergestellt werden kann.
Das lichtemittierende Bauelement 100 in Form einer organischen Leuchtdiode 100 kann einen Träger 102 aufweisen. Der Träger 102 kann beispielsweise als ein Trägerelement für elektronische Elemente oder Schichten, beispielsweise lichtemittierende Elemente, dienen. Beispielsweise kann der Träger 102 ein Glas (Weichglas oder Hartglas, vorzugweise Weichglas), oder ein Quarzglas sein. Ferner kann der Träger 102 eine Kunststofffolie oder ein Laminat mit einer oder mit mehreren Kunststofffolien aufweisen. Der Träger 102 kann transluzent oder sogar transparent ausgeführt sein.
Unter dem Begriff „transluzent” bzw. „transluzente Schicht” kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen verstanden werden, dass eine Schicht für Licht durchlässig ist, beispielsweise für das von dem Lichtemittierenden Bauelement erzeugte Licht, beispielsweise einer oder mehrerer Wellenlängenbereiche, beispielsweise für Licht in einem Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts (beispielsweise zumindest in einem Teilbereich des Wellenlängenbereichs von 380 nm bis 780 nm). Beispielsweise ist unter dem Begriff „transluzente Schicht” in verschiedenen Ausführungsbeispielen zu verstehen, dass im Wesentlichen die gesamte in eine Struktur (beispielsweise eine Schicht) eingekoppelte Lichtmenge auch aus der Struktur (beispielsweise Schicht) ausgekoppelt wird, wobei ein Teil des Licht hierbei gestreut werden kann.
Unter dem Begriff „transparent” oder „transparente Schicht” kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen verstanden werden, dass eine Schicht für Licht durchlässig ist (beispielsweise zumindest in einem Teilbereich des Wellenlängenbereichs von 380 nm bis 780 nm), wobei in eine Struktur (beispielsweise eine Schicht) eingekoppeltes Licht im Wesentlichen ohne Streuung oder Lichtkonversion auch aus der Struktur (beispielsweise Schicht) ausgekoppelt wird. Somit ist „transparent” in verschiedenen Ausführungsbeispielen als ein Spezialfall von „transluzent” anzusehen.
Für den Fall, dass beispielsweise ein lichtemittierendes monochromes oder im Emissionsspektrum begrenztes elektronisches Bauelement bereitgestellt werden soll, ist es ausreichend, dass die optisch transluzente Schichtenstruktur zumindest in einem Teilbereich des Wellenlängenbereichs des gewünschten monochromen Lichts oder für das begrenzte Emissionsspektrum transluzent ist.
Die organische Leuchtdiode 100 kann (oder auch die lichtemittierenden Bauelemente gemäß den oben oder noch im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen) als ein so genannter Top- und Bottom-Emitter eingerichtet sein. Ein Top- und Bottom-Emitter kann auch als optisch transparentes Bauelement, beispielsweise eine transparente organische Leuchtdiode, bezeichnet werden.
Auf oder über dem Träger 102 kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen optional eine Barriereschicht 104 angeordnet sein. Die Barriereschicht 104 kann eines oder mehrere der folgenden Materialien aufweisen oder daraus bestehen: Aluminiumoxid, Zinkoxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid, Hafniumoxid, Tantaloxid, Lanthaniumoxid, Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid, Indiumzinnoxid, Indiumzinkoxid, Aluminium-dotiertes Zinkoxid, sowie Mischungen und Legierungen derselben. Ferner kann die Barriereschicht 104 in verschiedenen Ausführungsbeispielen eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 0,1 nm (eine Atomlage) bis ungefähr 5000 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 200 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von ungefähr 40 nm.
So kann auf oder über der Barriereschicht 104 (oder, wenn die Barriereschicht 104 nicht vorhanden ist, auf oder über dem Träger 102) die Streuschicht 106 aufgebracht sein.
Die Streuschicht 106 kann eine Dicke von ungefähr 1 μm bis ungefähr 40 μm aufweisen,
beispielsweise ungefähr 1 μm bis ungefähr 30 μm,
beispielsweise 3 μm bis ungefähr 20 μm,
beispielsweise 5 μm bis ungefähr 15 μm.
Weitere Spezifikationen der Streuschicht 106 können der Beschreibung der 2, 3, 4 und 5 entnommen werden.
Auf oder über der Streuschicht 106 kann die erste Elektrode 110 (beispielsweise in Form einer ersten Elektrodenschicht 110) aufgebracht sein. Die erste Elektrode 110 (im Folgenden auch als untere Elektrode 110 bezeichnet) kann aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet werden oder sein, wie beispielsweise aus einem Metall oder einem leitfähigen transparenten Oxid (transparent conductive oxide, TCO) oder einem Schichtenstapel mehrerer Schichten desselben Metalls oder unterschiedlicher Metalle und/oder desselben TCO oder unterschiedlicher TCOs. Transparente leitfähige Oxide sind transparente, leitfähige Materialien, beispielsweise Metalloxide, wie beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid, oder Indium-Zinn-Oxid (ITO). Neben binären Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise ZnO, SnO₂, oder In₂O₃ gehören auch ternäre Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise AlZnO, Zn₂SnO₄, CdSnO₃, ZnSnO₃, MgIn₂O₄, GaInO₃, Zn₂In₂O₅ oder In₄Sn₃O₁₂ oder Mischungen unterschiedlicher transparenter leitfähiger Oxide zu der Gruppe der TCOs und können in verschiedenen Ausführungsbeispielen eingesetzt werden. Weiterhin entsprechen die TCOs nicht zwingend einer stöchiometrischen Zusammensetzung und können ferner p-dotiert oder n-dotiert sein.
Die erste Elektrode 110 kann 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.
Die erste Elektrode 110 kann 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.
Die erste Elektrode 110 kann eines oder mehrere der folgenden Materialien vorsehen alternativ oder zusätzlich zu den oben genannten Materialien: Netzwerke aus metallischen Nanodrähten und -teilchen, beispielsweise aus Ag; Netzwerke aus Kohlenstoff-Nanoröhren; Graphen-Teilchen und -Schichten; Netzwerke aus halbleitenden Nanodrähten.
Ferner kann die erste Elektrode 110 elektrisch leitfähige Polymere oder Übergangsmetalloxide oder elektrisch leitfähige transparente Oxide aufweisen.
Die erste Elektrode 110 und der Träger 102 können transluzent oder transparent ausgebildet sein. In dem Fall, dass die erste Elektrode 110 aus einem Metall gebildet wird, kann die erste Elektrode 110 beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen von kleiner oder gleich ungefähr 25 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 20 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 18 nm. Weiterhin kann die erste Elektrode 110 beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen von größer oder gleich ungefähr 10 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von größer oder gleich ungefähr 15 nm. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die erste Elektrode 110 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, dass die erste Elektrode 110 aus einem leitfähigen transparenten Oxid (TCO) gebildet wird, die erste Elektrode 110 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, dass die erste Elektrode 110 aus beispielsweise einem Netzwerk aus metallischen Nanodrähten, beispielsweise aus Ag, die mit leitfähigen Polymeren kombiniert sein können, einem Netzwerk aus Kohlenstoff-Nanoröhren, die mit leitfähigen Polymeren kombiniert sein können, oder von Graphen-Schichten und Kompositen gebildet wird, die erste Elektrode 110 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.
Die erste Elektrode 110 kann als Anode, also als löcherinjizierende Elektrode ausgebildet sein oder als Kathode, also als eine elektroneninjizierende Elektrode.
Die erste Elektrode 110 kann einen ersten elektrischen Anschluss aufweisen, an den ein erstes elektrisches Potential (bereitgestellt von einer Energiequelle (nicht dargestellt), beispielsweise einer Stromquelle oder einer Spannungsquelle) anlegbar ist. Alternativ kann das erste elektrische Potential an den Träger 102 angelegt werden oder sein und darüber dann mittelbar der ersten Elektrode 110 zugeführt werden oder sein. Das erste elektrische Potential kann beispielsweise das Massepotential oder ein anderes vorgegebenes Bezugspotential sein.
Weiterhin kann der elektrisch aktive Bereich 108 des lichtemittierenden Bauelements 100 eine organische elektrolumineszente Schichtenstruktur 112 bzw. organisch funktionelle Schichtenstruktur 112 aufweisen, die auf oder über der ersten Elektrode 110 aufgebracht ist oder wird.
Die organische elektrolumineszente Schichtenstruktur 112 kann eine oder mehrere Emitterschichten 118, beispielsweise mit fluoreszierenden und/oder phosphoreszierenden Emittern, enthalten, sowie eine oder mehrere Lochleitungsschichten 120 (auch bezeichnet als Lochtransportschicht(en) 120). In verschiedenen Ausführungsbeispielen können alternativ oder zusätzlich eine oder mehrere Elektronenleitungsschichten 122 (auch bezeichnet als Elektronentransportschicht(en) 122) vorgesehen sein.
Beispiele für Emittermaterialien, die in dem lichtemittierenden Bauelement 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen für die Emitterschicht(en) 118 eingesetzt werden können, schließen organische oder organometallische Verbindungen, wie Derivate von Polyfluoren, Polythiophen und Polyphenylen (z. B. 2- oder 2,5-substituiertes Poly-p-phenylenvinylen) sowie Metallkomplexe, beispielsweise Iridium-Komplexe wie blau phosphoreszierendes FIrPic(Bis(3,5-difluoro-2-(2-pyridyl)phenyl-(2-carboxypyridyl)-iridium III), grün phosphoreszierendes Ir(ppy)₃ (Tris(2-phenylpyridin)iridium III), rot phosphoreszierendes Ru(dtb-bpy)₃·2(PF₆) (Tris[4,4'-di-tert-butyl-(2,2')-bipyridin]ruthenium(III)komplex) sowie blau fluoreszierendes DPAVBi(4,4-Bis[4-(di-p-tolylamino)styryl]biphenyl), grün fluoreszierendes TTPA(9,10-Bis[N,N-di-(p-tolyl)-amino]anthracen) und rot fluoreszierendes DCM2(4-Dicyanomethylen)-2-methyl-6-julolidyl-9-enyl-4H-pyran) als nichtpolymere Emitter ein. Solche nichtpolymeren Emitter sind beispielsweise mittels thermischen Verdampfens abscheidbar. Ferner können Polymeremitter eingesetzt werden, welche insbesondere mittels eines nasschemischen Verfahrens, wie beispielsweise einem Aufschleuderverfahren (auch bezeichnet als Spin Coating), abscheidbar sind.
Die Emittermaterialien können in geeigneter Weise in einem Matrixmaterial eingebettet sein.
Es ist darauf hinzuweisen, dass andere geeignete Emittermaterialien ebenfalls vorgesehen sein können.
Die Emittermaterialien der Emitterschicht(en) 118 des lichtemittierenden Bauelements 100 können beispielsweise so ausgewählt sein, dass das lichtemittierende Bauelement 100 Weißlicht emittiert. Die Emitterschicht(en) 118 kann/können mehrere verschiedenfarbig (zum Beispiel blau und gelb oder blau, grün und rot) emittierende Emittermaterialien aufweisen, alternativ kann/können die Emitterschicht(en) 118 auch aus mehreren Teilschichten aufgebaut sein, wie einer blau fluoreszierenden Emitterschicht 118 oder blau phosphoreszierenden Emitterschicht 118, einer grün phosphoreszierenden Emitterschicht 118 und einer rot phosphoreszierenden Emitterschicht 118. 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 elektrolumineszente Schichtenstruktur 112 kann allgemein eine oder mehrere elektrolumineszente Schichten aufweisen. Die eine oder mehreren elektrolumineszenten Schichten kann oder können organische Polymere, organische Oligomere, organische Monomere, organische kleine, nicht-polymere Moleküle („small molecules”) oder eine Kombination dieser Materialien aufweisen. Beispielsweise kann die organische elektrolumineszente Schichtenstruktur 112 eine oder mehrere elektrolumineszente Schichten aufweisen, die als Lochtransportschicht 120 ausgeführt ist oder sind, so dass beispielsweise in dem Fall einer OLED eine effektive Löcherinjektion in eine elektrolumineszierende Schicht oder einen elektrolumineszierenden Bereich ermöglicht wird. Alternativ kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen die organische elektrolumineszente Schichtenstruktur 112 eine oder mehrere funktionelle Schichten aufweisen, die als Elektronentransportschicht 122 ausgeführt ist oder sind, so dass beispielsweise in einer OLED eine effektive Elektroneninjektion in eine elektrolumineszierende Schicht oder einen elektrolumineszierenden Bereich ermöglicht wird. Als Material für die Lochtransportschicht 120 können beispielsweise tertiäre Amine, Carbazoderivate, leitendes Polyanilin oder Polythylendioxythiophen verwendet werden. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann oder können die eine oder die mehreren elektrolumineszenten Schichten als elektrolumineszierende Schicht ausgeführt sein.
Die Lochtransportschicht 120 kann auf oder über der ersten Elektrode 110 aufgebracht, beispielsweise abgeschieden, sein, und die Emitterschicht 118 kann auf oder über der Lochtransportschicht 120 aufgebracht, beispielsweise abgeschieden, sein. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann Elektronentransportschicht 122 auf oder über der Emitterschicht 118 aufgebracht, beispielsweise abgeschieden, sein.
Die organische elektrolumineszente Schichtenstruktur 112 (also beispielsweise die Summe der Dicken von Lochtransportschicht(en) 120 und Emitterschicht(en) 118 und Elektronentransportschicht(en) 122) kann 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. Die organische elektrolumineszente Schichtenstruktur 112 kann beispielsweise einen Stapel von mehreren direkt übereinander angeordneten organischen Leuchtdioden (OLEDs) aufweisen, wobei jede OLED beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen kann von maximal ungefähr 1,5 μm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 1,2 μm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 1 μm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 800 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 500 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 400 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 300 nm. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die organische elektrolumineszente Schichtenstruktur 112 beispielsweise einen Stapel von zwei, drei oder vier direkt übereinander angeordneten OLEDs aufweisen, in welchem Fall beispielsweise die organische elektrolumineszente Schichtenstruktur 112 eine Schichtdicke aufweisen kann von maximal ungefähr 3 μm.
Das lichtemittierende Bauelement 100 kann optional allgemein weitere organische Funktionsschichten, beispielsweise angeordnet auf oder über der einen oder mehreren Emitterschichten 118 oder auf oder über der oder den Elektronentransportschicht(en) 122 aufweisen, die dazu dienen, die Funktionalität und damit die Effizienz des lichtemittierenden Bauelements 100 weiter zu verbessern.
Auf oder über der organischen elektrolumineszenten Schichtenstruktur 112 oder gegebenenfalls auf oder über der einen oder den mehreren weiteren organischen Funktionsschichten kann die zweite Elektrode 114 (beispielsweise in Form einer zweiten Elektrodenschicht 114) aufgebracht sein.
Die zweite Elektrode 114 kann die gleichen Materialien aufweisen oder daraus gebildet sein wie die erste Elektrode 110, wobei Metalle besonders geeignet sind.
Die zweite Elektrode 114 kann (beispielsweise für den Fall einer metallischen zweiten Elektrode 114) beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen von kleiner oder gleich ungefähr 50 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 45 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 40 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 35 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 30 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 25 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 20 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 15 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 10 nm.
Die zweite Elektrode 114 kann allgemein in ähnlicher Weise ausgebildet werden oder sein wie die erste Elektrode 110, oder unterschiedlich zu dieser. Die zweite Elektrode 114 kann aus einem oder mehreren der Materialien und mit der jeweiligen Schichtdicke ausgebildet sein oder werden, wie oben im Zusammenhang mit der ersten Elektrode 110 beschrieben. In verschiedenen Ausführungsbeispielen sind die erste Elektrode 110 und die zweite Elektrode 114 beide transluzent oder transparent ausgebildet. Somit kann das in 1 dargestellte lichtemittierende Bauelement 100 als Top- und Bottom-Emitter (anders ausgedrückt als bidirektional abstrahlendes lichtemittierendes Bauelement 100) eingerichtet sein.
Die zweite Elektrode 114 kann als Anode, also als löcherinjizierende Elektrode ausgebildet sein oder als Kathode, also als eine elektroneninjizierende Elektrode.
Die zweite Elektrode 114 kann einen zweiten elektrischen Anschluss aufweisen, an den ein zweites elektrisches Potential (welches unterschiedlich ist zu dem ersten elektrischen Potential), bereitgestellt von der Energiequelle, anlegbar ist. Das zweite elektrische Potential kann beispielsweise einen Wert aufweisen derart, dass die Differenz zu dem ersten elektrischen Potential einen Wert in einem Bereich von ungefähr 1,5 V bis ungefähr 20 V aufweist, beispielsweise einen Wert in einem Bereich von ungefähr 2,5 V bis ungefähr 15 V, beispielsweise einen Wert in einem Bereich von ungefähr 3 V bis ungefähr 12 V.
Auf oder über der zweiten Elektrode 114 und damit auf oder über dem elektrisch aktiven Bereich 108 kann optional noch eine Verkapselung 116, beispielsweise in Form einer Barrierendünnschicht/Dünnschichtverkapselung 116 gebildet werden oder sein.
Unter einer „Barrierendünnschicht” bzw. einem „Barriere-Dünnfilm” 116 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 116 derart ausgebildet, dass sie von OLED-schädigenden Stoffen wie Wasser, Sauerstoff oder Lösemittel nicht oder höchstens zu sehr geringen Anteilen durchdrungen werden kann.
Gemäß einer Ausgestaltung kann die Barrierendünnschicht 116 als eine einzelne Schicht (anders ausgedrückt, als Einzelschicht) ausgebildet sein. Gemäß einer alternativen Ausgestaltung kann die Barrierendünnschicht 116 eine Mehrzahl von aufeinander ausgebildeten Teilschichten aufweisen. Mit anderen Worten kann gemäß einer Ausgestaltung die Barrierendünnschicht 116 als Schichtstapel (Stack) ausgebildet sein. Die Barrierendünnschicht 116 oder eine oder mehrere Teilschichten der Barrierendünnschicht 116 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.
Bei einer Barrierendünnschicht 116, die mehrere Teilschichten aufweist, können alle Teilschichten mittels eines Atomlagenabscheideverfahrens gebildet werden. Eine Schichtenfolge, die nur ALD-Schichten aufweist, kann auch als „Nanolaminat” bezeichnet werden.
Bei einer Barrierendünnschicht 116, die mehrere Teilschichten aufweist, können eine oder mehrere Teilschichten der Barrierendünnschicht 116 mittels eines anderen Abscheideverfahrens als einem Atomlagenabscheideverfahren abgeschieden werden, beispielsweise mittels eines Gasphasenabscheideverfahrens.
Die Barrierendünnschicht 116 kann 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, beispielsweise ungefähr 40 nm.
Wenn die Barrierendünnschicht 116 mehrere Teilschichten aufweist, können alle Teilschichten dieselbe Schichtdicke aufweisen. Die einzelnen Teilschichten der Barrierendünnschicht 116 können unterschiedliche Schichtdicken aufweisen. Mit anderen Worten kann mindestens eine der Teilschichten eine andere Schichtdicke aufweisen als eine oder mehrere andere der Teilschichten.
Die Barrierendünnschicht 116 oder die einzelnen Teilschichten der Barrierendünnschicht 116 können als transluzente oder transparente Schicht ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann die Barrierendünnschicht 116 (oder die einzelnen Teilschichten der Barrierendünnschicht 116) aus einem transluzenten oder transparenten Material (oder einer Materialkombination, die transluzent oder transparent ist) bestehen.
Die Barrierendünnschicht 116 oder (im Falle eines Schichtenstapels mit einer Mehrzahl von Teilschichten) eine oder mehrere der Teilschichten der Barrierendünnschicht 116 können eines der nachfolgenden Materialien aufweisen oder daraus bestehen: Aluminiumoxid, Zinkoxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid, Hafniumoxid, Tantaloxid, Lanthaniumoxid, Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid, Indiumzinnoxid, Indiumzinkoxid, Aluminium-dotiertes Zinkoxid, sowie Mischungen und Legierungen derselben. Die Barrierendünnschicht 116 oder (im Falle eines Schichtenstapels mit einer Mehrzahl von Teilschichten) eine oder mehrere der Teilschichten der Barrierendünnschicht 116 können ein oder mehrere hochbrechende Materialien aufweisen, anders ausgedrückt ein oder mehrere Materialien mit einem hohen Brechungsindex, beispielsweise mit einem Brechungsindex von mindestens 2.
Auf oder über der Barrierendünnschicht 116 kann ein Klebstoff und/oder ein Schutzlack 124 vorgesehen sein, mittels dessen beispielsweise eine Abdeckung 126 (beispielsweise eine Glasabdeckung 126) auf der Barrierendünnschicht 116 befestigt, beispielsweise aufgeklebt ist. Die optisch transluzente Schicht aus Klebstoff und/oder Schutzlack 124 kann eine Schichtdicke von größer als 1 μm aufweisen, beispielsweise eine Schichtdicke von mehreren μm. Der Klebstoff kann einen Laminations-Klebstoff aufweisen oder ein solcher sein.
In die Schicht des Klebstoffs (auch bezeichnet als Kleberschicht) können noch lichtstreuende Partikel eingebettet sein, die zu einer weiteren Verbesserung des Farbwinkelverzugs und der Auskoppeleffizienz führen können. Als lichtstreuende Partikel können beispielsweise dielektrische Streupartikel vorgesehen sein wie beispielsweise Metalloxide wie z. B. Siliziumoxid (SiO2), Zirkoniumoxid (ZrO2), Aluminiumoxid, oder Titanoxid. Auch andere Partikel können geeignet sein, sofern sie einen Brechungsindex haben, der von dem effektiven Brechungsindex der Matrix der transluzenten Schichtenstruktur verschieden ist, beispielsweise Luftblasen, Acrylat, oder Glashohlkugeln. Ferner können beispielsweise metallische Nanopartikel, Metalle wie Gold, Silber, Eisen-Nanopartikel, oder dergleichen als lichtstreuende Partikel vorgesehen sein.
Zwischen der zweiten Elektrode 114 und der Schicht aus Klebstoff 124 und/oder Schutzlack 124 kann noch eine elektrisch isolierende Schicht (nicht dargestellt) aufgebracht werden oder sein, beispielsweise SiN, beispielsweise mit einer Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 300 nm bis ungefähr 1,5 μm, beispielsweise mit einer Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 500 nm bis ungefähr 1 μm, um elektrisch instabile Materialien zu schützen, beispielsweise während eines nasschemischen Prozesses.
Der Klebstoff kann derart eingerichtet sein, dass er selbst einen Brechungsindex aufweist, der kleiner ist als der Brechungsindex der Abdeckung 126. Ein solcher Klebstoff kann beispielsweise ein niedrigbrechender Klebstoff sein wie beispielsweise ein Acrylat, der einen Brechungsindex von ungefähr 1,3 aufweist. Weiterhin können mehrere unterschiedliche Kleber vorgesehen sein, die eine Kleberschichtenfolge bilden.
Ferner ist darauf hinzuweisen, dass auch ganz auf einen Klebstoff 124 verzichtet werden kann, beispielsweise wenn die Abdeckung 126, beispielsweise aus Glas, mittels beispielsweise Plasmaspritzens auf die Barrierendünnschicht 116 aufgebracht wird.
Die Abdeckung 126 und/oder der Klebstoff 124 können einen Brechungsindex (beispielsweise bei einer Wellenlänge von 633 nm) von 1,55 aufweisen.
Ferner können zusätzlich eine oder mehrere Entspiegelungsschichten (beispielsweise kombiniert mit der Verkapselung 116, beispielsweise der Dünnschichtverkapselung 116) in dem lichtemittierenden Bauelement 100 vorgesehen sein.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm 200 des Verfahrens zum Herstellen der Streuschicht 106 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
Dargestellt sind das Vorbereiten des Trägers 202, Aufbringen der Streuzentren-Vorstufe 204, Trocknen der Streuzentren-Vorstufe 206, Aufbringen des Glasschicht-Vorstufe 208, Trocknen des Glasschicht-Vorstufe 210, Entfernen nichtflüchtiger organischer Bestandteile aus der Streuzentrenschicht und der Glasschicht (Entbindern) 212, Verflüssigen der Glasschicht-Vorstufe 214 bzw. Verflüssigen (Verglasen) der Glaspulverschicht 214, Verfestigen des Glases 216 und Einstellen der Oberflächeneigenschaften 218, wobei das Einstellen der Oberflächeneigenschaften 218 optional sein kann.
Das Vorbereiten 202 des Trägers, beispielsweise ein Kalknatronglas mit einem Brechungsindex von ca. 1,5, kann beispielsweise das Aufbringen einer Barriereschicht 104, beispielsweise SiO₂, das Reinigen der Oberfläche des Trägers 102 bzw. der Barriereschicht 104 oder das Einstellen der Oberflächenrauheit oder chemischer Gruppen an der Oberfläche 302 des Trägers 102 bzw. der Barriereschicht 104 aufweisen.
Nach dem Vorbereiten 202 des Trägers 102 kann die Streuzentren-Vorstufe 304 auf die Oberfläche 302 des Trägers 102 bzw. der Barriereschicht 104 aufgebracht werden. Das Aufbringen der Streuzentren-Vorstufe 204 kann beispielsweise ein Aufbringen einer Suspension bzw. einer Paste aus Streuzentren 306 und flüchtiger und nichtflüchtiger organischer Bestandteile auf die Oberfläche 302 aufweisen.
In einer als nicht einschränkend anzusehenden Ausgestaltung kann aus einer siebdruckfähigen Paste bzw. Suspension aus oxidischen Streupartikeln 306, beispielsweise KRONOS 2056 (TiO₂, d₅₀ = 0,45 μm) oder CR10 (Al₂O₃, d₅₀ = 0,45 μm), sowie einem handelsüblichen Siebdruckmedium (beispielsweise Nitrocellulose in Ethylacetat oder Cellulosederivate in Glykolethern) eine dünne Siebdruckschicht 304 bzw. Streuzentren-Vorstufe 304 mit einer Nassschichtdicke von beispielsweise ungefähr 30 μm ausgebildet werden.
Nach Aufbringen der Streuzentren-Vorstufe 304 mittels flüchtiger Lösemittel, beispielsweise in einer Suspension bzw. Paste erfolgt ein Trocknen 206 der Streuzentren-Vorstufe 304. Die Siebdruckschicht 304 kann beispielsweise getrocknet werden bei 70°C für 3 Stunden. Während der Trocknung 206 werden die flüchtigen Bestandteile der Siebdruckschicht 304 entfernt. Die Siebdruckschicht 304 weist jedoch noch nichtflüchtige organische Bestandteile, wie den Binder auf, der die Streupartikel miteinander sowie mit dem Träger verbindet und der Schicht dadurch eine gewisse mechanische Festigkeit für nachfolgende Prozessschritte verleiht.
Nach Trocknen 206 der Siebdruckschicht 304 kann beispielsweise mit Siebdruck oder Schablonendruck eine Glasschicht-Vorstufe 310 aufgebracht werden, beispielsweise mit einer Glaspulver-Suspension bzw. Glaspulver-Paste, die ein Pulver aus Bleiboratglas-Partikeln oder Bleiborosilikatglas-Partikeln aufweisen kann. Die Glaspulver-Suspension bzw. Glaspulver-Paste enthält ebenfalls ein handelsübliches Siebdruckmedium (z. B. Nitrocellulose in Ethylacetat oder Cellulosederivate in Glykolethern). Die Glaspulver-Druckschicht 310 kann beispielsweise eine Nassschichtdicke von ca. 30 μm aufweisen. Die Bleiboratglas-Partikel oder Bleiborosilikatglas-Partikel können beispielweise einen Brechungsindex in einem Bereich von ungefähr 1,7 bis ungefähr 1,9 aufweisen. Die Bleiboratglas-Partikel oder die Bleiborosilikatglas-Partikel können beispielsweise eine Korngrößenverteilung mit einem D90 < 12 μm und einen D50 < 3 μm aufweisen. Der thermische Ausdehnungskoeffizient der Bleiboratglas-Partikel oder der Bleiborosilikatglas-Partikel kann beispielsweise bei ungefähr 7,5·10^–6 1/K für den Temperaturbereich von ungefähr 50°C bis ungefähr 400°C aufweisen und der thermische Ausdehnungskoeffizient des Trägers, der Kalknatronglas aufweist, beispielsweise ungefähr 8,5–9·10^–6 1/K.
Die Dicke der Glasschicht-Vorstufe 310 kann derart sein, dass das Gesamtvolumen des Glases 312 in der Glasschicht-Vorstufe 310 größer ist als das freie Volumen zwischen den Streuzentren 306 und dem Volumen der flüchtigen und nichtflüchtigen organischen Stoffe sein, beispielsweise Binder, Lösemittel, oder anders formuliert größer als das gesamte einnehmbare Volumen der Zwischenräume 308 zwischen den Streuzentren 306 in der Streuzentren-Vorstufe 304.
Nach Aufbringen 208 der Glasschicht-Vorstufe 310 kann das Verfahren ein Trocknen 210 der Glasschicht-Vorstufe 310 aufweisen, beispielsweise bei 70°C für 3 Stunden, um flüchtige Bestandteile zu entfernen.
Nach Trocknen 210 der Glasschicht-Vorstufe 310 können die nichtflüchtigen organischen Bestandteile in der getrockneten Siebdruckschicht 304 und der getrockneten Glasschicht-Vorstufe 310 mittels Entfernen nichtflüchtiger organischer Bestandteile 212 thermisch entfernt werden, beispielsweise mittels Pyrolyse. Das Siebdruckmedium sollte derart gewählt werden, dass das Entbindern abgeschlossen ist, bevor das Glaspulver erweicht. Da das verwendete Bleiborosilikatglas ab ungefähr 500°C zu erweichen beginnen kann, sind die beiden oben genannten Binder-Lösemittel-Systeme für dieses Glas gut geeignet, da sie bereits zwischen ungefähr 200°C bis ungefähr 400°C, je nach System ausbrennen können.
Das Entfernen nichtflüchtiger organischer Bestandteile 212 in der Streuzentren-Vorstufe 304 und der Glasschicht-Vorstufe 310 kann freies Volumen 308 in der Streuzentren-Vorstufe 304 und der Glasschicht-Vorstufe 310 ausbilden.
Nach Entfernen der nichtflüchtigen organischen Bestandteile 212 kann das Verflüssigen 214 der Glasschicht-Vorstufe 310 erfolgen.
Bei dem oben genannten Bleiborosilikat-Glaslot als Glaspulverschicht 310 kann die Verglasung bei Temperaturen oberhalb ungefähr 500°C erfolgen. Im Beispiel eines Kalknatronglases als Träger 102 mit einer oberen Kühltemperatur von ungefähr 550°C kann die obere Temperaturgrenze um eine Verformung des Trägers gering zu halten bzw. zu vermeiden je nach Heizverfahren einen Wert von ungefähr 600°C aufweisen. Beim Verglasen wird die Viskosität der Glasschicht-Vorstufe 310 bzw. der Glaspartikel 312 reduziert. Dadurch kann die Glasschicht-Vorstufe 310 bzw. die Glaspartikel 312 das freie Volumen 308 zwischen den Streuzentren 306 der getrockneten Siebdruckschicht 304 einnehmen. Dieser Prozess wird auch als Verglasung bezeichnet. Erfolgt die Verglasung unterhalb der Transformationstemperatur des Trägers 102 bzw. Trägerglases 102, so werden in diesen keine thermischen Spannungen eingebaut. Der thermische Ausdehnungskoeffizient der beiden Verbundpartner, d. h. des Trägers 102 und des Glaslotes 312, sollte sich nicht zu stark unterscheiden, um zu starke Verbundspannungen zwischen dem Träger 312 und der Streuschicht 106 zu vermeiden und dadurch eine dauerhafte Verbindung zu gewährleisten. Da die Streuschicht 106 ähnlich einer Barriereschicht wirken kann, könnte auf eine Barrieredünnschicht 104 verzichtet werden, beispielsweise wenn die Glasmatrix 312 alkalifrei ist.
Mittels der Verglasung kann sich die Dicke bezüglich der Dicke der Siedruckschicht 304 bzw. der Streuzentren-Vorstufe 304 und der Schichtdicke der Glasschicht-Vorstufe 310 reduzieren, beispielsweise auf eine Dicke von ungefähr 10 μm. Mittels dieser Ausgestaltung kann die Lichtauskopplung deutlich erhöht werden. Vom verflüssigten Glas nicht einnehmbares freies Volumen 308, sogenannte Kavitäten 410, können neben den Streuzentren 306 weitere Streuzentren 410 in der Glasmatrix 408 bzw. der Glasschicht 408 ausbilden.
Nach dem Verflüssigen der Glasschicht-Vorstufe 214 und dem Einfließen des flüssigen Glases in den Raum 308 zwischen den Streuzentren 306 kann ein Verfestigen 216 des Glases 408 erfolgen, beispielsweise mittels Abkühlen, beispielsweise passiv gekühlt. Mittels des Verfestigens 216 des Glases 408 kann die Streuschicht 106 ausgebildet werden.
Nach dem Verfestigen 216 der Streuschicht 106 kann ein Einstellen der Oberflächeneigenschaft 216 der Streuschicht 106 erfolgen, beispielsweise ein Polieren, d. h. Glätten der Oberfläche 502 der Streuschicht 106, beispielsweise mittels kurzfristiges lokales Erhöhen der Temperatur, beispielsweise mittels gerichteten Plasmas, beispielsweise als Feuerpolieren oder auch als Laserpolieren.
In noch einer Ausgestaltung können für die Glasschicht-Vorstufe 310 Bleiboratglas-Partikel oder Bleiborosilikatglas-Partikel verwendet werden, die beispielsweise eine Korngrößenverteilung mit einem D90 < 15 μm und einen D50 < 6 μm aufweisen. Die Bleiboratglas-Partikel oder Bleiborosilikatglas-Partikel können einen thermischen Ausdehnungskoeffizient beispielsweise von ungefähr 12,5·10^–6 1/K aufweisen. Bei der Verwendung dieses Glases kann die Verglasung bei Temperaturen unterhalb von ungefähr 500°C ausgebildet sein, da dessen Erweichung bei ungefähr 360°C beginnen kann.
In einer weiteren Ausgestaltung können für die Glasschicht-Vorstufe 310 auch bleifreie Glaspartikel verwendet werden, die einen Brechungsindex beispielweise zwischen ungefähr 1,7 und ungefähr 2,1 aufweisen können. Diese können beispielsweise Bismutboratglas-Partikel oder Bismutborosilikatglas-Partikel sein, mit einer Korngrößenverteilung D50 von ungefähr 1 μm und einem thermischen Ausdehnungskoeffizient von ungefähr 8,5·10^–6 1/K für den Temperaturbereich von ungefähr 50°C bis ungefähr 350°C. Alternativ können auch beispielsweise Bismutzinkboratglas-Partikel oder Bismutzinkborosilikatglas-Partikel mit einer Korngrößenverteilung D50 von ca. 7 μm und einem thermischen Ausdehnungskoeffizient von ca. 10·10^–6 1/K für den Temperaturbereich von ungefähr 50°C bis ungefähr 300°C ausgewählt werden.
3 zeigt eine schematische Querschnittsansicht der Streuschicht 106 im Verfahren zum Herstellen einer Streuschicht 200 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen, nach Entfernen nichtflüchtiger organischer Bestandteile 212 der Glasschicht-Vorstufe 310 mit Glaspartikeln 312 und der Streuzentren-Vorstufe 304 mit Streuzentren 306 auf der Oberfläche 302 des Trägers 102 bzw. der Barriereschicht 104. Mittels Entfernens nichtflüchtiger organischer Bestandteile der Streuzentren-Vorstufe 304 und der Glasschicht-Vorstufe 310 kann zwischen den Streuzentren 306 und zwischen den Glaspartikeln 312 ein freies Volumen 308 ausgebildet werden. Die Vorstufen-Schichten 304, 310 beschreiben dabei die aufgebrachten Schichten der Streuzentren 306 und Glaspartikel 312 mit bzw. ohne flüchtige und/oder nichtflüchtige organische Bestandteile.
4 zeigt eine schematische Querschnittsansicht der Streuschicht 106 im Verfahren zum Herstellen einer Streuschicht 200 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen, nach Verflüssigen 212 des Glases 312 und Einfließen in das freie Volumen 308 zwischen den Streuzentren 306.
Der dargestellte Schichtquerschnitt der Streuschicht 106 entspricht beispielsweise dem Schichtquerschnitt nach Verfestigen 216 der verflüssigten Glaspartikel 308 und dem Ausbilden der Glasschicht 408 bzw. der Glasmatrix 408. Das Glas 408 kann eine freie Oberfläche 402 aufweisen und sich eine gemeinsame Grenzflächen 404 mit dem Träger 102 bzw. der Barriereschicht 104 teilen. Weiterhin kann sich die Glasschicht 408 eine gemeinsame Grenzfläche 406 oder mehrere gemeinsame Grenzflächen 406 mit den Streuzentren 306 teilen.
Neben den Streuzentren 306 können sich Kavitäten 410 in der Glasmatrix 408 ausbilden, beispielsweise mittels für flüssiges Glas nicht zugänglichem freien Volumen 308.
In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren bereitgestellt, mit dem es möglich ist, Streuschichten mit einstellbarem Streuquerschnitt und glatter Oberfläche mit einem einzigen Temperschritt herzustellen. Insbesondere amorphe Streuschichten aus hochbrechenden Gläsern ohne PbO können mit dem bereitgestellten Verfahren hergestellt werden und somit zur Umsetzung der Verordnung 2002/95/EG in optoelektronischen Bauelementen beitragen. Dieses Verfahren eignet sich sehr gut für Streuschichten mit bleifreien Gläsern. Im Vergleich zu einer Streuschicht die aus einer homogenen Mischung aus Streupartikeln und Glaspartikeln erzeugt wurde, lässt dieses Verfahren ein größeres Prozessfenster zu, um die hochbrechende Glasmatrix amorph erstarren zu lassen.

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Streuschicht (106) für elektromagnetische Strahlung eines lichtemittierenden Bauelements (100), wobei das Verfahren aufweist: • Aufbringen von Streuzentren (306) auf einen Träger (102, 302) für das lichtemittierende Bauelement (100) oder auf eine auf dem Träger (102, 302) ausgebildete Barriereschicht (104); • Aufbringen von Glaspartikeln (312) auf die Streuzentren (306); • Verflüssigen der Glaspartikel (312), so dass ein Teil der verflüssigten Glaspartikel (312) in ein freies Volumen (308) zwischen die Streuzentren (306) zur Oberfläche des Trägers (102, 302) hin fließt derart, dass noch ein Teil der verflüssigten Glaspartikel (312) oberhalb der Streuzentren (306) verbleibt und sich die verflüssigten Glaspartikel (312) eine gemeinsame Grenzfläche (406) mit dem Träger (102, 302) oder der Barriereschicht (104) teilen; und • Verfestigen der verflüssigten Glaspartikel (312), so dass von diesen eine Glasschicht (408) mit darin eingebetteten Streuzentren (306) gebildet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Streuzentren (306) eine gewölbte Oberfläche aufweisen.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Streuzentren (306) eine mittlere Partikelgröße von 0,1 μm bis 3 μm aufweisen.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die auf dem Träger (102, 302) oder auf der Barriereschicht (104) aufgebrachten Streuzentren (306) eine Lage (304) mit einer Dicke von 0,1 μm bis 10 μm ausbilden.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Glaspartikel (312) einen Brechungsindex größer 1,7 aufweisen.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Glaspartikel (312) auf oder über den Streuzentren (302) aus einem Stoff oder Stoffgemisch mit einem Brechungsindex größer oder gleich dem schichtdickengewichteten Brechungsindex weiterer Schichten im Schichtquerschnitt (110, 112, 114) aufweist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Streuschicht (106) nach dem Verfestigen der Glaspartikel (312) einen Unterschied des Brechungsindexes der Streuzentren (306) zum Brechungsindex der Glasschicht (408) von größer 0,05 aufweist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Glaspartikel (312) bei Verwendung eines Kalknatronglases als Träger (102, 302) bei Temperaturen bis maximal 600°C verglast wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Streuschicht (106) in einer Dicke von 1 μm bis 40 μm auf dem Träger (102, 302) oder auf der Barriereschicht (104) aufgebracht wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Streuzentren (306) aus einer Streuzentren-Suspension oder Streuzentren-Paste auf oder über den Träger (102, 302) aufgebracht werden.
Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei die Streuzentren-Suspension auf oder über dem Träger (102, 302) mittels verdunstender Bestandteile getrocknet wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Glaspartikel (312) als Glaspulver (312) auf die Streuzentren aufgetragen werden.
Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei die Glaspartikel (312) einen Durchmesser von 0,1 μm bis 30 μm aufweisen.