DE102013105154A1

DE102013105154A1 - Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelementes

Info

Publication number: DE102013105154A1
Application number: DE102013105154.5A
Authority: DE
Inventors: Thomas Wehlus
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Osram Oled GmbH
Priority date: 2013-05-21
Filing date: 2013-05-21
Publication date: 2014-12-11
Also published as: WO2014187752A1

Abstract

In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein optoelektronische Bauelement (100) bereitgestellt, das optoelektronische Bauelement (100) aufweisend: einen optisch aktiven Bereich (106) auf einem Substrat (130), wobei das Substrat (130) einen Träger (102) und eine Zwischenstruktur (126) aufweist; wobei die Zwischenstruktur (126) einen ersten Bereich (204) und einen zweiten Bereich (202) aufweist; wobei der erste Bereich (204) schlüssig mit dem Träger (102) verbunden ist und der optisch aktive Bereich (106) auf dem zweiten Bereich (202) ausgebildet ist; wobei der zweite Bereich (202) wenigstens eine Krümmung aufweist derart, dass der Betrag der Fläche des zweiten Bereiches (202) größer ist als der Betrag der Fläche des ersten Bereiches (204).

Description

In verschiedenen Ausführungsformen werden ein optoelektronisches Bauelement und ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelementes bereitgestellt.
Optoelektronische Bauelemente auf organischer Basis, beispielsweise organische Leuchtdiode (organic light emitting diode – OLED), finden zunehmend verbreitete Anwendung in der Allgemeinbeleuchtung, beispielsweise als Flächenlichtquelle. Ein herkömmliches organisches optoelektronisches Bauelement, beispielsweise eine OLED, kann eine Anode und eine Kathode mit einem organischen funktionellen Schichtensystem dazwischen aufweisen. Das organische funktionelle Schichtensystem weist eine oder mehrere Emitterschicht(en) auf, in der/denen elektromagnetische Strahlung erzeugt wird, eine oder mehrere Ladungsträgerpaar-Erzeugung-Schichtenstruktur(en) aus jeweils zwei oder mehr Ladungsträgerpaar-Erzeugung-Schichten („charge generating layer”, CGL) zur Ladungsträgerpaarerzeugung, sowie einer oder mehreren Elektronenblockadeschichte(n), auch bezeichnet als Lochtransportschicht(en) („hole transport layer” – HTL), und einer oder mehrerer Lochblockadeschichten, auch bezeichnet als Elektronentransportschicht(en) („electron transport layer” – ETL), um den Stromfluss zu richten.
In herkömmlichen Verfahren wird mittels verbesserter Emittermaterialien oder effizienteren Auskoppelsystemen versucht die Leuchtdichte einer OLED zu erhöhen. Die höhere Helligkeit einer solchen OLED führen jedoch zu einem Reduzieren der Lumen je Investmentsumme.
In einem weiteren herkömmlichen Verfahren wird eine OLED auf einer Grabenstruktur ausgebildet. Bei einer solchen Grabenstruktur kann es jedoch zu einem partiellen Entnetzen des organischen funktionellen Schichtensystems von dem Träger führen. Weiterhin führt eine Grabenstruktur lediglich zu einer geringen Erhöhung der Helligkeit in der Bildebene des optoelektronischen Bauelementes.
In verschiedenen Ausführungsformen werden ein optoelektronisches Bauelement und ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelementes bereitgestellt, mit denen es möglich ist, die maximale Leuchtdichte einer OLED pro Fläche zu erhöhen und/oder die Lebensdauer der OLED bei konstanter Leuchtdichte zu erhöhen.
In verschiedenen Ausführungsformen wird ein optoelektronisches Bauelement bereitgestellt, das optoelektronische Bauelement aufweisend: einen optisch aktiven Bereich auf einem Substrat, wobei das Substrat einen Träger und eine Zwischenstruktur aufweist; wobei die Zwischenstruktur einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich aufweist; wobei der erste Bereich schlüssig mit dem Träger verbunden ist und der optisch aktive Bereich auf dem zweiten Bereich ausgebildet ist; wobei der zweite Bereich wenigstens eine Krümmung aufweist derart, dass der Betrag der Fläche des zweiten Bereiches größer ist als der Betrag der Fläche des ersten Bereiches.
In einer Ausgestaltung kann der optisch aktive Bereich zu einem Absorbieren und/oder zu einem Emittieren einer elektromagnetischen Strahlung ausgebildet sein.
In einer Ausgestaltung kann das optoelektronische Bauelement als eine Leuchtdiode und/oder ein Fotodetektor ausgebildet sein.
In einer Ausgestaltung kann das optoelektronische Bauelement flächig ausgebildet sein, beispielsweise als eine Flächenbeleuchtung.
In einer Ausgestaltung kann die Zwischenstruktur transparent ausgebildet sein hinsichtlich der elektromagnetischen Strahlung, die von dem optisch aktiven Bereich emittiert und/oder absorbiert wird.
In einer Ausgestaltung kann die Zwischenstruktur als Wellenleiter ausgebildet sein hinsichtlich der elektromagnetischen Strahlung, die von dem optisch aktiven Bereich emittiert und/oder absorbiert wird.
In einer Ausgestaltung kann die Zwischenstruktur transluzent ausgebildet sein hinsichtlich der elektromagnetischen Strahlung, die von dem optisch aktiven Bereich emittiert und/oder absorbiert wird.
In einer Ausgestaltung kann die Zwischenstruktur Partikel eingebettet in einer Matrix aufweisen.
In einer Ausgestaltung können die Partikel und die Matrix einen Unterschied im Brechungsindex hinsichtlich der elektromagnetischen Strahlung aufweisen, die in dem optisch aktiven Bereich absorbiert und/oder emittiert wird, der größer ist als 0,05.
In einer Ausgestaltung können die Partikel als Streuzentren ausgebildet sein hinsichtlich der elektromagnetischen Strahlung, die von dem optisch aktiven Bereich emittiert und/oder absorbiert wird.
In einer Ausgestaltung kann die Zwischenstruktur doppelbrechend ausgebildet sein hinsichtlich der elektromagnetischen Strahlung, die von dem optisch aktiven Bereich emittiert und/oder absorbiert wird.
In einer Ausgestaltung kann die Zwischenstruktur opak und/oder undurchlässig hinsichtlich der elektromagnetischen Strahlung, die in dem optisch aktiven Bereich emittiert und/oder absorbiert wird, ausgebildet sein.
In einer Ausgestaltung kann die Zwischenstruktur als eine Spiegelstruktur ausgebildet sein.
In einer Ausgestaltung kann die Zwischenstruktur als eine Wärmeverteilungsstruktur ausgebildet sein.
In einer Ausgestaltung kann die Zwischenstruktur elektrisch leitend ausgebildet sein.
In einer Ausgestaltung kann der optisch aktive Bereich eine organische funktionelle Schichtenstruktur zwischen einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode aufweisen, wobei die Zwischenstruktur als erste Elektrode ausgebildet ist.
In einer Ausgestaltung kann die Zwischenstruktur als Diffusionsbarriere hinsichtlich Wasser und/oder Sauerstoff ausgebildet sein.
In einer Ausgestaltung kann die Zwischenstruktur einen Leuchtstoff aufweisen oder daraus gebildet sein.
In einer Ausgestaltung kann die Zwischenstruktur als ein UV-Schutz ausgebildet sein, beispielsweise einen Stoff aufweisen oder daraus gebildet sein, der UV-Strahlung absorbiert.
In einer Ausgestaltung kann die Zwischenstruktur als eine farbverändernde Schicht ausgebildet sein, beispielsweise einen Farbstoff aufweisen.
In einer Ausgestaltung kann die Zwischenstruktur derart strukturiert sein, dass die Kontaktfläche des optisch aktiven Bereiches mit dem zweiten Bereich hinsichtlich der Kontaktfläche des optisch aktiven Bereiches mit dem Träger vergrößert ist.
In einer Ausgestaltung kann die Zwischenstruktur als eine Temperaturmessstruktur ausgebildet sein, beispielsweise eine thermoelektrische Struktur aufweisen oder daraus gebildet sein.
In einer Ausgestaltung kann die Krümmung mittels einer wenigstens teilweise sphärischen Form der Zwischenstruktur ausgebildet sein.
In einer Ausgestaltung kann die Zwischenstruktur ein Segment oder mehrere Segments einer Kugel und/oder eines Ellipsoids aufweisen.
In einer Ausgestaltung kann der zweite Bereich eine Wellenstruktur aufweisen.
In einer Ausgestaltung kann die Zwischenstruktur eine Dicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 0,5 μm bis ungefähr 2000 μm.
In einer Ausgestaltung kann die Zwischenstruktur eine laterale Strukturierung aufweisen.
In einer Ausgestaltung kann die laterale Strukturierung zum Darstellen einer Information ausgebildet sein, beispielsweise in Form eines Piktogramms, eines Ideogramms und/oder eines Schriftzuges.
In einer Ausgestaltung kann die laterale Strukturierung einen ersten Strukturbereich und wenigstens einen zweiten Strukturbereich aufweisen, wobei der erste Strukturbereich und der zweite Strukturbereich eine unterschiedliche Krümmung aufweisen.
In einer Ausgestaltung können/kann der erste Strukturbereich und/oder der zweite Strukturbereich mehrere Bereiche mit jeweils gleicher Krümmung aufweisen.
In einer Ausgestaltung können der erste Strukturbereich und der zweite Strukturbereich sich wenigstens in dem Betrag eines Krümmungsradius und/oder im Vorzeichen eines Krümmungsradius unterscheiden.
In einer Ausgestaltung kann das Verhältnis der Fläche des zweiten Bereiches zu erstem Bereich im ersten Strukturbereich größer sein als im zweiten Strukturbereich.
In einer Ausgestaltung kann die laterale Strukturierung als eine Anordnung von erstem Strukturbereich und/oder wenigstens einem zweitem Strukturbereich ausgebildet sein.
In einer Ausgestaltung kann die laterale Strukturierung eine periodische Anordnung von erstem Strukturbereich und/oder wenigstens einem zweiten Strukturbereich aufweisen.
In einer Ausgestaltung können der erste Strukturbereich und/oder der wenigstens eine zweite Strukturbereich eine unterschiedliche Periodizität aufweisen.
In einer Ausgestaltung kann ein zweiter Strukturbereich auf und/oder neben dem ersten Strukturbereich ausgebildet sein.
In einer Ausgestaltung kann die Zwischenstruktur derart ausgebildet sein, dass die Krümmung veränderbar ist, beispielsweise chemisch, elektrisch, optisch und/oder thermisch.
In einer Ausgestaltung kann die Zwischenstruktur elektrisch isoliert sein oder aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet sein.
In einer Ausgestaltung kann die Zwischenstruktur einen Brechungsindex aufweist, der zwischen dem Brechungsindex des Trägers und dem mittleren Brechungsindex des optisch aktiven Bereiches ausgebildet sein.
In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelementes bereitgestellt, das Verfahren aufweisend: Ausbilden einer Zwischenstruktur auf oder über einem Träger; Ausbilden eines optisch aktiven Bereiches auf der Zwischenstruktur; wobei die Zwischenstruktur derart ausgebildet wird, dass sie einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich aufweist, wobei der erste Bereich schlüssig mit dem Träger verbunden wird und der optisch aktive Bereich auf dem zweiten Bereich ausgebildet wird; und wobei die Zwischenstruktur derart ausgebildet wird, dass der zweite Bereich wenigstens eine Krümmung aufweist derart, dass der Betrag der Fläche des zweiten Bereiches größer ist als der Betrag der Fläche des ersten Bereiches.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der optisch aktive Bereich zu einem Absorbieren und/oder zu einem Emittieren einer elektromagnetischen Strahlung ausgebildet werden.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das optoelektronische Bauelement als eine Leuchtdiode und/oder ein Fotodetektor ausgebildet werden.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das optoelektronische Bauelement flächig ausgebildet werden, beispielsweise als eine Flächenbeleuchtung.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die Zwischenstruktur transparent ausgebildet werden hinsichtlich der elektromagnetischen Strahlung, die von dem optisch aktiven Bereich emittiert und/oder absorbiert wird.
In einer Ausgestaltung kann die Zwischenstruktur als Wellenleiter ausgebildet werden hinsichtlich der elektromagnetischen Strahlung, die von dem optisch aktiven Bereich emittiert und/oder absorbiert wird.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die Zwischenstruktur transluzent ausgebildet werden hinsichtlich der elektromagnetischen Strahlung, die von dem optisch aktiven Bereich emittiert und/oder absorbiert wird.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die Zwischenstruktur derart ausgebildet werden, dass sie Partikel eingebettet in einer Matrix aufweist.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die Zwischenstruktur derart ausgebildet werden, dass die Partikel und die Matrix einen Unterschied im Brechungsindex hinsichtlich der elektromagnetischen Strahlung aufweisen, die in dem optisch aktiven Bereich absorbiert und/oder emittiert wird, der größer ist als 0,05.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die Zwischenstruktur derart ausgebildet werden, dass die Partikel als Streuzentren ausgebildet sind hinsichtlich der elektromagnetischen Strahlung, die von dem optisch aktiven Bereich emittiert und/oder absorbiert wird.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die Zwischenstruktur doppelbrechend ausgebildet werden hinsichtlich der elektromagnetischen Strahlung, die von dem optisch aktiven Bereich emittiert und/oder absorbiert wird.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die Zwischenstruktur opak und/oder undurchlässig hinsichtlich der elektromagnetischen Strahlung, die in dem optisch aktiven Bereich emittiert und/oder absorbiert wird, ausgebildet werden.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die Zwischenstruktur als eine Spiegelstruktur ausgebildet werden.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die Zwischenstruktur als eine Wärmeverteilungsstruktur ausgebildet werden.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die Zwischenstruktur elektrisch leitend ausgebildet werden.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der optisch aktive Bereich derart ausgebildet werden, dass er eine organische funktionelle Schichtenstruktur zwischen einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode aufweist, wobei die Zwischenstruktur als erste Elektrode ausgebildet wird.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die Zwischenstruktur als Diffusionsbarriere hinsichtlich Wasser und/oder Sauerstoff ausgebildet werden.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die Zwischenstruktur einen Leuchtstoff aufweisend gebildet werden oder daraus gebildet werden.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die Zwischenstruktur als ein UV-Schutz ausgebildet werden, beispielsweise einen Stoff aufweisen oder daraus gebildet werden, der UV-Strahlung absorbiert.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die Zwischenstruktur als eine farbverändernde Schicht ausgebildet werden, beispielsweise einen Farbstoff aufweisen.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die Zwischenstruktur derart strukturiert werden, dass die Kontaktfläche des optisch aktiven Bereiches mit dem zweiten Bereich hinsichtlich der Kontaktfläche des optisch aktiven Bereiches mit dem Träger vergrößert wird.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die Zwischenstruktur als eine Temperaturmessstruktur ausgebildet werden, beispielsweise eine thermoelektrische Struktur aufweisend gebildet werden oder daraus gebildet werden.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die Krümmung mittels einer wenigstens teilweise sphärischen Form der Zwischenstruktur ausgebildet werden.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die Zwischenstruktur derart ausgebildet werden, dass sie ein Segment oder mehrere Segmente einer Kugel und/oder eines Ellipsoids aufweist.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die Zwischenstruktur derart ausgebildet werden, dass der zweite Bereich eine Wellenstruktur aufweist.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die Zwischenstruktur mit einer Dicke in einem Bereich von ungefähr 0,5 μm bis ungefähr 2000 μm ausgebildet werden.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die Zwischenstruktur derart ausgebildet werden, dass die Zwischenstruktur eine laterale Strukturierung aufweist.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die laterale Strukturierung zum Darstellen einer Information ausgebildet werden, beispielsweise in Form eines Piktogramms, eines Ideogramms und/oder eines Schriftzuges.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die laterale Strukturierung mit einem ersten Strukturbereich und wenigstens einem zweiten Strukturbereich ausgebildet werden, wobei der erste Strukturbereich und der zweite Strukturbereich eine unterschiedliche Krümmung aufweisen.
Die laterale Strukturierung kann während oder nach dem Aufbringen des Stoffs oder des Stoffgemisches der Zwischenstruktur ausgebildet werden.
Ein Ausbilden während des Aufbringens des Stoffs oder des Stoffgemisches der Zwischenstruktur kann beispielsweise mittels eines strukturierenden Verfahrens zum Ausbilden der Zwischenstruktur erfolgen, beispielswies mittels eines strukturierten Stempels oder einer strukturierten Maske.
Ein Ausbilden nach dem Aufbringen des Stoffs oder des Stoffgemisches der Zwischenstruktur kann beispielsweise mittels eines Abtragens, eines Verdichtens (Komprimieren) und/oder eines Entdichtens (Dekomprimieren) erfolgen, beispielswies mittels einer Laserablation und/oder eines strukturierten Stempels.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die Zwischenstruktur derart ausgebildet werden, dass der erste Strukturbereich und/oder der zweite Strukturbereich mehrere Bereiche mit jeweils gleicher Krümmung aufweist.
In einer Ausgestaltung kann die Zwischenstruktur derart ausgebildet werden, dass der erste Strukturbereich und der zweite Strukturbereich sich wenigstens in dem Betrag eines Krümmungsradius und/oder im Vorzeichen eines Krümmungsradius unterscheiden.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die Zwischenstruktur derart ausgebildet werden, dass das Verhältnis der Fläche des zweiten Bereiches zu erstem Bereich im ersten Strukturbereich größer sein als im zweiten Strukturbereich.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die laterale Strukturierung als eine Anordnung von erstem Strukturbereich und/oder wenigstens einem zweitem Strukturbereich ausgebildet werden.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die laterale Strukturierung als eine periodische Anordnung von erstem Strukturbereich und/oder wenigstens einem zweiten Strukturbereich ausgebildet werden.
In einer Ausgestaltung kann die Zwischenstruktur derart lateral strukturiert werden, dass der erste Strukturbereich und/oder der wenigstens eine zweite Strukturbereich eine unterschiedliche Periodizität aufweisen.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die Zwischenstruktur derart lateral strukturiert werden, dass der wenigstens eine zweite Strukturbereich auf und/oder neben dem ersten Strukturbereich ausgebildet wird.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die Zwischenstruktur derart ausgebildet werden, dass die Krümmung veränderbar ist, beispielsweise chemisch, elektrisch, optisch und/oder thermisch.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die Zwischenstruktur elektrisch isoliert ausgebildet werden oder aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet werden.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die Zwischenstruktur derart ausgebildet werden, dass sie einen Brechungsindex aufweist, der zwischen dem Brechungsindex des Trägers und dem mittleren Brechungsindex des optisch aktiven Bereiches ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen
1 schematische Querschnittsansicht eines optoelektronischen Bauelementes gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
2A–D schematische Querschnittsansichten optoelektronischer Bauelemente gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen; und
3 schematische Darstellung zu einem Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelementes gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann, In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben”, „unten”, „vorne”, „hinten”, „vorderes”, „hinteres”, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe ”verbunden”, ”angeschlossen” sowie ”gekoppelt” verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
In verschiedenen Ausführungsformen werden optoelektronische Bauelemente beschrieben, wobei ein optoelektronisches Bauelement einen optisch aktiven Bereich aufweist. Der optisch aktive Bereich kann elektromagnetische Strahlung absorbieren und daraus einen Fotostrom ausbilden oder mittels einer angelegten Spannung an den optisch aktiven Bereich elektromagnetische Strahlung emittieren. In verschiedenen Ausführungsformen kann die elektromagnetische Strahlung einen Wellenlängenbereich aufweisen, der Röntgenstrahlung, UV-Strahlung (A-C), sichtbares Licht und/oder Infrarot-Strahlung (A-C) aufweist.
Ein flächiges optoelektronisches Bauelement, welches zwei flächige, optisch aktive Seiten aufweist, kann in der Verbindungsrichtung der optisch aktiven Seiten beispielsweise transparent oder transluzent ausgebildet sein, beispielsweise als eine transparente oder transluzente organische Leuchtdiode. Ein flächiges optoelektronisches Bauelement kann auch als ein planes optoelektronisches Bauelement ausgebildet werden, beispielsweise als ein planparalles optoelektronisches Bauelement.
Der optisch aktive Bereich kann jedoch auch eine flächige, optisch aktive Seite und eine flächige, optisch inaktiven Seite aufweisen, beispielsweise eine organische Leuchtdiode, die als Top-Emitter oder Bottom-Emitter eingerichtet ist. Die optisch inaktive Seite kann beispielsweise transparent oder transluzent sein, oder mit einer Spiegelstruktur und/oder einem opaken Stoff oder Stoffgemisch versehen sein, beispielsweise zur Wärmeverteilung. Der Strahlengang des optoelektronischen Bauelementes kann beispielsweise einseitig gerichtet sein.
Im Rahmen dieser Beschreibung kann unter einem Bereitstellen von elektromagnetischer Strahlung ein Emittieren von elektromagnetischer Strahlung verstanden werden. Mit anderen Worten: ein Bereitstellen von elektromagnetischer Strahlung kann als ein Emittieren von elektromagnetischer Strahlung mittels einer angelegten Spannung an einen optisch aktiven Bereich verstanden werden.
Im Rahmen dieser Beschreibung kann unter einem Aufnehmen von elektromagnetischer Strahlung ein Absorbieren von elektromagnetischer Strahlung verstanden werden. Mit anderen Worten: ein Aufnehmen von elektromagnetischer Strahlung kann als ein Absorbieren von elektromagnetischer Strahlung und Ausbilden eines Fotostromes aus der absorbierten elektromagnetischen Strahlung verstanden werden.
Ein elektromagnetische Strahlung emittierende Struktur kann in verschiedenen Ausgestaltungen ein elektromagnetische Strahlung emittierende Halbleiter-Struktur sein und/oder als eine elektromagnetische Strahlung emittierende Diode, als eine organische elektromagnetische Strahlung emittierende Diode, als ein elektromagnetische Strahlung emittierender Transistor oder als ein organischer elektromagnetische Strahlung emittierender Transistor ausgebildet sein. Die Strahlung kann beispielsweise Licht (im sichtbaren Bereich), UV-Strahlung und/oder Infrarot-Strahlung sein. In diesem Zusammenhang kann das elektromagnetische Strahlung emittierende Bauelement beispielsweise als Licht emittierende Diode (light emitting diode, LED) als organische Licht emittierende Diode (organic light emitting diode, OLED), als Licht emittierender Transistor oder als organischer Licht emittierender Transistor ausgebildet sein. Das elektromagnetische Strahlung emittierende Bauelement kann in verschiedenen Ausgestaltungen Teil einer integrierten Schaltung sein. Weiterhin kann eine Mehrzahl von elektromagnetische Strahlung emittierenden Bauelementen vorgesehen sein, beispielsweise untergebracht in einem gemeinsamen Gehäuse.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann eine optoelektronische Struktur als eine organische Leuchtdiode (organic light emitting diode – OLED), ein organischer Feldeffekttransistor (organic field effect transistor OFET) und/oder eine organische Elektronik ausgebildet sein. Bei dem organischen Feldeffekttransistor kann es sich um einen sogenannten „all-OFET” handeln, bei dem alle Schichten organisch sind. Eine optoelektronisches Struktur kann ein organisches funktionelles Schichtensystem aufweisen, welches synonym auch als organische funktionelle Schichtenstruktur bezeichnet wird. Die organische funktionelle Schichtenstruktur kann einen organischen Stoff oder ein organisches Stoffgemisch aufweisen oder daraus gebildet sein, der/das beispielsweise zum Bereitstellen einer elektromagnetischer Strahlung aus einem bereitgestellten elektrischen Strom eingerichtet ist.
Im Rahmen dieser Beschreibung kann ein Körper, der eine Krümmung aufweist, im Bereich der Krümmung eine Abweichung von einer flächig bzw. planen Fläche aufweisen. Eine Krümmung kann beispielsweise eine Wölbung, eine Biegung, eine Beugung oder eine Windung sein, beispielsweise konvex und/oder konkav, d. h. mit einem positiven Krümmungsradius (konvex) oder mit einem negativen Krümmungsradius (konkav). Im Gegensatz zu einer Krümmung weist eine Fläche mit einem Knick, im Bereich des Knicks eine scharfe Biegung auf. Der Knick weist einen vernachlässigbar kleinen Krümmungsradius auf, beispielsweise derart, dass bei einem Knick ein Krümmungsradius nicht definiert ist. Im Bereich eines Knicks des Substrates einer organischen Leuchtdiode kann die organische funktionelle Schichtenstruktur das Substrat aufgrund der scharfen Biegung nicht benetzen oder dieses entnetzen. Ein Substrat, das mehrere Knicke aufweist, beispielsweise bei einer Grabenstruktur des Substrates, kann daher nur bedingt geeignet oder ungeeignet sein für ein organisches optoelektronisches Bauelement.
Im Rahmen dieser Beschreibung kann unter einem schichtdickengemittelten Brechungsindex einer Struktur der Brechungsindex der Struktur hinsichtlich der in dem Wellenleiter geführten und von dem optoelektronischen Bauelement emittierten oder absorbierten elektromagnetischen Strahlung verstanden werden. Die Mittelung des gemittelten Brechungsindexes kann bei einer Struktur aus einem Stoffgemisch über die Brechungsindizes der Stoffe des Stoffgemisches in diesem Wellenlängenbereich erfolgen. Die Mittelung kann bei einer Struktur aus einem Stoffgemisch gebildet werden mittels eines Bildens der Summe der Brechungsindizes der Stoffe des Stoffgemisches gewichtet mit ihrem jeweiligen Volumenanteil an der Struktur.
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.
Weiterhin kann im Rahmen dieser Beschreibung unter einem Stoffgemisch etwas verstanden werden, was Bestandteile aus zwei oder mehr verschiedenen Stoffen aufweist, 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.
Unter dem Begriff „transluzent”, „transluzente Schicht” bzw. „transluzenter Stoff” kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen verstanden werden, dass eine Schicht für elektromagnetische Strahlung, beispielsweise Licht, durchlässig ist, beispielsweise für das von dem Lichtemittierenden Bauelement erzeugte Licht, beispielsweise einer oder mehrerer Wellenlängenbereiche, 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”, „transparente Schicht” oder „transparenter Stoff” kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen verstanden werden, dass eine Schicht für elektromagnetische Strahlung, beispielsweise Licht, durchlässig ist (beispielsweise zumindest in einem Teilbereich des Wellenlängenbereichs von 380 nm bis 780 nm), wobei in eine Struktur (beispielsweise eine Schicht) eingekoppelte elektromagnetische Strahlung im Wesentlichen ohne Streuung oder Wellenlängenkonversion auch aus der Struktur (beispielsweise Schicht) ausgekoppelt wird.
Die Verbindung eines ersten Körpers mit einem zweiten Körper kann formschlüssig, kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig sein. Die Verbindungen können lösbar ausgebildet sein, d. h. reversibel. In verschiedenen Ausgestaltungen können Verbindungen nicht lösbar ausgebildet sein, d. h. irreversibel. Eine nicht lösbare Verbindung kann nur mittels Zerstörens der Verbindungsmittel getrennt werden. In verschiedenen Ausgestaltungen kann eine irreversible, schlüssige Verbindung realisiert sein. Bei einer stoffschlüssigen Verbindung kann der erste Körper mit dem zweiten Körper mittels atomarer und/oder molekularer Kräfte verbunden werden. Stoffschlüssige Verbindungen können häufig nicht lösbare Verbindungen sein. In verschiedenen Ausgestaltungen kann eine stoffschlüssige Verbindung beispielsweise als eine Klebeverbindung, eine Lotverbindung, beispielsweise eines Glaslotes, oder eines Metalllotes, eine Schweißverbindung realisiert sein.
In verschiedenen Ausgestaltungen kann ein Klebstoff zum Ausbilden einer stoffschlüssigen Verbindung verwendet werden. In verschiedenen Ausgestaltungen kann ein Klebstoff einen der folgenden Stoffe aufweisen oder daraus gebildet sein: ein Kasein, ein Glutin, eine Stärke, eine Cellulose, ein Harz, ein Tannin, ein Lignin, einen organischen Stoff mit Sauerstoff. Stickstoff, Chlor und/oder Schwefel; ein Metalloxid, ein Silikat, ein Phosphat, ein Borat. In verschiedenen Ausgestaltungen kann ein Klebstoff als ein Schmelzklebstoff, beispielsweise ein lösemittelhaltiger Nassklebstoff, ein Kontaktklebstoff, ein Dispersionsklebstoff, ein wasserbasierter Klebstoff, ein Plastisol; ein Polymerisationsklebstoff, beispielsweise ein Cyanacrylat-Klebstoff, ein Methylmethacrylat-Klebstoff, ein anaerob härtender Klebstoff, ein ungesättigter Polyester, ein strahlenhärtender Klebstoff; ein Polykondensationsklebstoff, beispielsweise ein Phenol-Formaldehydharz-Klebstoff, ein Silikon, ein Silan-vernetzender Polymerklebstoff, ein Polyimidklebstoff, ein Polysulfidklebstoff; und/oder ein Polyadditionsklebstoff, beispielsweise ein Epoxidharz-Klebstoff, ein Polyurethan-Klebstoff, ein Silikon, ein Haftklebstoff; aufweisen oder daraus gebildet sein. In verschiedenen Ausgestaltungen kann eine Klebstoffschicht zusätzlich wärmeleitende Partikel aufweisen. Die wärmeleitende Partikel können einen der folgenden Stoffe aufweisen oder daraus gebildet sein: Kohlenstoffnanoröhrchen, Diamant, Kupfer, Bornitrid, Aluminium, Aluminiumnitrid, und/oder Aluminiumoxid. Die Wärmeleitfähigkeit der wärmeleitenden Partikel kann in einem Bereich von ungefähr 28 W/mK bis ungefähr 1120 W/mK liegen.
1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines optoelektronischen Bauelementes gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
Das optoelektronische Bauelement 100 kann als eine organische Leuchtdiode 100, ein organischer Fotodetektor 100 oder eine organische Solarzelle ausgebildet sein.
Eine organische Leuchtdiode 100 kann als ein Top-Emitter oder ein Bottom-Emitter ausgebildet sein. Bei einem Bottom-Emitter wird Licht aus dem elektrisch aktiven Bereich durch den Träger emittiert. Bei einem Top-Emitter wird Licht aus der Oberseite des elektrisch aktiven Bereiches emittiert und nicht durch den Träger.
Ein Top-Emitter und/oder Bottom-Emitter kann auch optisch transparent oder optisch transluzent ausgebildet sein, beispielsweise kann jede der nachfolgend beschriebenen Schichten oder Strukturen transparent oder transluzent ausgebildet sein.
Das optoelektronische Bauelement 100 weist ein hermetisch dichtes Substrat 130, einen aktiven Bereich 106 und eine Verkapselungsstruktur 128 auf.
Das hermetisch dichte Substrat kann einen Träger 102, eine erste Barriereschicht 104 und eine Zwischenstruktur 126 aufweisen.
Der aktive Bereich 106 ist ein elektrisch aktiver Bereich 106 und/oder ein optisch aktiver Bereich 106. Der aktive Bereich 106 ist beispielsweise der Bereich des optoelektronischen Bauelements 100, in dem elektrischer Strom zum Betrieb des optoelektronischen Bauelements 100 fließt und/oder in dem elektromagnetische Strahlung erzeugt und/oder absorbiert wird.
Der elektrisch aktive Bereich 106 kann eine erste Elektrode 110, eine organische funktionelle Schichtenstruktur 112 und eine zweiten Elektrode 114 aufweisen.
Die organische funktionelle Schichtenstruktur 106 kann ein, zwei oder mehr funktionelle Schichtenstruktur-Einheiten und eine, zwei oder mehr Zwischenschichtstruktur(en) zwischen den Schichtenstruktur-Einheiten aufweisen. Die organische funktionelle Schichtenstruktur 112 kann beispielsweise eine erste organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit 116, eine Zwischenschichtstruktur 118 und eine zweite organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit 120 aufweisen.
Die Verkapselungsstruktur 128 kann eine zweite Barriereschicht 108, eine schlüssige Verbindungsschicht 122 und eine Abdeckung 124 aufweisen.
Ausgestaltungen der Zwischenstruktur 126 sind in 2 und 3 beschrieben.
Der Träger 102 kann Glas, Quarz, und/oder ein Halbleitermaterial aufweisen oder daraus gebildet sein. Ferner kann der Träger 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.
Der Träger 102 kann ein Metall aufweisen oder daraus gebildet sein, beispielsweise Kupfer, Silber, Gold, Platin, Eisen, beispielsweise eine Metallverbindung, beispielsweise Stahl.
Der Träger 102 kann opak, transluzent oder sogar transparent ausgeführt sein.
Der Träger 102 kann ein Teil einer Spiegelstruktur sein oder diese bilden.
Der Träger 102 kann einen mechanisch rigiden Bereich und/oder einen mechanisch flexiblen Bereich aufweisen oder derart ausgebildet sein, beispielsweise als eine Folie.
Der Träger 102 kann als Wellenleiter für elektromagnetische Strahlung ausgebildet sein, beispielsweise transparent oder transluzent sein hinsichtlich der emittierten oder absorbierten elektromagnetischen Strahlung des optoelektronischen Bauelementes 100.
Die erste Barriereschicht 104 kann eines der nachfolgenden Materialien aufweisen oder daraus gebildet sein: Aluminiumoxid, Zinkoxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid, Hafniumoxid, Tantaloxid Lanthaniumoxid, Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid, Indiumzinnoxid, Indiumzinkoxid, Aluminium-dotiertes Zinkoxid, Poly(p-phenylenterephthalamid), Nylon 66, sowie Mischungen und Legierungen derselben.
Die erste Barriereschicht 104 kann mittels eines der folgenden Verfahren ausgebildet werden: ein Atomlagenabscheideverfahrens (Atomic Layer Deposition (ALD)), beispielsweise eines plasmaunterstützten Atomlagenabscheideverfahrens (Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition (PEALD)) oder ein plasmaloses Atomlageabscheideverfahren (Plasma-less Atomic Layer Deposition (PLALD)); ein chemisches Gasphasenabscheideverfahren (Chemical Vapor Deposition (CVD)), beispielsweise ein plasmaunterstütztes Gasphasenabscheideverfahren (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD)) oder ein plasmaloses Gasphasenabscheideverfahren (Plasma-less Chemical Vapor Deposition (PLCVD)); oder alternativ mittels anderer geeigneter Abscheideverfahren.
Bei einer ersten Barriereschicht 104, 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 erste Barriereschicht 104, die mehrere Teilschichten aufweist, können eine oder mehrere Teilschichten der ersten Barriereschicht 104 mittels eines anderen Abscheideverfahrens als einem Atomlagenabscheideverfahren abgeschieden werden, beispielsweise mittels eines Gasphasenabscheideverfahrens.
Die erste Barriereschicht 104 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 gemäß einer Ausgestaltung, beispielsweise ungefähr 40 nm gemäß einer Ausgestaltung.
Die erste Barriereschicht 104 kann ein oder mehrere hochbrechende Materialien aufweisen, beispielsweise ein oder mehrere Material(ien) mit einem hohen Brechungsindex, beispielsweise mit einem Brechungsindex von mindestens 2.
Ferner ist darauf hinzuweisen, dass in verschiedenen Ausführungsbeispielen auch ganz auf eine erste Barriereschicht 104 verzichtet werden kann, beispielsweise für den Fall, dass der Träger 102 hermetisch dicht ausgebildet ist, beispielsweise Glas, Metall, Metalloxid aufweist oder daraus gebildet ist.
Die erste Elektrode 104 kann als Anode oder als Kathode ausgebildet sein.
Die erste Elektrode 110 kann eines der folgenden elektrisch leitfähigen Material aufweisen oder daraus gebildet werden: ein Metall; ein leitfähiges transparentes Oxid (transparent conductive oxide, TCO); ein Netzwerk aus metallischen Nanodrähten und -teilchen, beispielsweise aus Ag, die beispielsweise mit leitfähigen Polymeren kombiniert sind; ein Netzwerk aus Kohlenstoff-Nanorähren, die beispielsweise mit leitfähigen Polymeren kombiniert sind; Graphen-Teilchen und -Schichten; ein Netzwerk aus halbleitenden Nanodrähten; ein elektrisch leitfähiges Polymer; ein Übergangsmetalloxid; und/oder deren Komposite. Die erste Elektrode 110 aus einem Metall oder ein Metall aufweisend kann eines der folgenden Materialien aufweisen oder daraus gebildet sein: Ag, Pt, Au, Mg, Al, Ba, In, Ca, Sm oder Li, sowie Verbindungen, Kombinationen oder Legierungen dieser Materialien. Die erste Elektrode 110 kann als transparentes leitfähiges Oxid eines der folgenden Materialien aufweisen: beispielsweise Metalloxide: beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid, oder Indium-Zinn-Oxid (ITO). Neben binären Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise ZnO, SnO₂, oder In₂O₃ gehören auch ternäre Metallsauerstoffverbindungen, 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, bzw. lochleitend (p-TCO) oder elektronenleitend (n-TCO) sein.
Die erste Elektrode 110 kann eine Schicht oder einen Schichtenstapel mehrerer Schichten desselben Materials oder unterschiedlicher Materialien aufweisen. 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 Iridium-Zinn-Oxid-Schicht (ITO) aufgebracht ist (Ag auf ITO) oder ITO-Ag-ITO Multischichten.
Die erste Elektrode 104 kann beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von 10 nm bis 500 nm, beispielsweise von kleiner 25 nm bis 250 nm, beispielsweise von 50 nm bis 100 nm.
Die erste Elektrode 110 kann einen ersten elektrischen Anschluss aufweisen, an den ein erstes elektrisches Potential anlegbar ist. Das erste elektrische Potential kann von einer Energiequelle bereitgestellt werden, beispielsweise einer Stromquelle oder einer Spannungsquelle. Alternativ kann das erste elektrische Potential an einen elektrisch leitfähigen Träger 102 angelegt sein und die erste Elektrode 110 durch den Träger 102 mittelbar elektrisch zugeführt sein. Das erste elektrische Potential kann beispielsweise das Massepotential oder ein anderes vorgegebenes Bezugspotential sein.
In 1 ist ein optoelektronisches Bauelement 100 mit einer ersten organischen funktionellen Schichtenstruktur-Einheit 116 und einer zweite organischen funktionellen Schichtenstruktur-Einheit 120 dargestellt. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die organische funktionelle Schichtenstruktur 112 aber auch mehr als zwei organische funktionelle Schichtenstrukturen aufweisen, beispielsweise 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, oder sogar mehr, beispielsweise 15 oder mehr, beispielsweise 70.
Die erste organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit 116 und die optional weiteren organischen funktionellen Schichtenstrukturen können gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein, beispielsweise ein gleiches oder unterschiedliches Emittermaterial aufweisen. Die zweite organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit 120, oder die weiteren organischen funktionellen Schichtenstruktur-Einheiten können wie eine der nachfolgend beschriebenen Ausgestaltungen der ersten organischen funktionellen Schichtenstruktur-Einheit 116 ausgebildet sein.
Die erste organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit 116 kann eine Lochinjektionsschicht, eine Lochtransportschicht, eine Emitterschicht, eine Elektronentransportschicht und eine Elektroneninjektionsschicht aufweisen.
In einer organischen funktionellen Schichtenstruktur-Einheit 112 kann eine oder mehrere der genannten Schichten vorgesehen sein, wobei gleiche Schicht einen körperlichen Kontakt aufweisen können, nur elektrisch miteinander verbunden sein können oder sogar elektrisch voneinander isoliert ausgebildet sein können, beispielsweise nebeneinander angeordnet sein können. Einzelne Schichten der genannten Schichten können optional sein.
Eine Lochinjektionsschicht kann auf oder über der ersten Elektrode 110 ausgebildet sein. Die Lochinjektionsschicht kann eines oder mehrere der folgenden Materialien aufweisen oder daraus gebildet sein: HAT-CN, Cu(I)pFBz, MoO_x, WO_x, VO_x, ReO_x, F4-TCNQ, NDP-2, NDP-9, Bi(III)pFBz, F16CuPc; NPB(N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin); beta-NPB N,N'-Bis(naphthalen-2-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin); TPD(N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin); Spiro TPD(N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin); Spiro-NPB(N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-spiro); DMFL-TPD N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-dimethyl-fluoren); DMFL-NPB(N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-dimethyl-fluoren); DPFL-TPD(N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-diphenyl-fluoren); DPFL-NPB(N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-diphenyl-fluoren); Spiro-TAD(2,2',7,7'-Tetrakis(n,n-diphenylamino)-9,9'-spirobifluoren); 9,9-Bis[4-(N,N-bis-biphenyl-4-yl-amino)phenyl]-9H-fluoren; 9,9-Bis[4-(N,N-bis-naphthalen-2-yl-amino)phenyl]-9H-fluoren; 9,9-Bis[4-(N,N'-bis-naphthalen-2-yl-N,N'-bis-phenyl-amino)-phenyl)-9H-fluor; N,N'-bis(phenanthren-9-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin; 2,7-Bis[N,N-bis(9,9-spiro-bifluorene-2-yl)-amino]-9,9-spiro-bifluoren; 2,2'-Bis[N,N-bis(biphenyl-4-yl)amino]9,9-spiro-bifluoren; 2,2'-Bis(N,N-di-phenyl-amino)9,9-spiro-bifluoren; Di-[4-(N,N-ditolyl-amino)-phenyl]cyclohexan; 2,2',7,7'-tetra(N,N-di-tolyl)amino-spiro-bifluoren; und/oder N,N,N',N'-tetra-naphthalen-2-yl-benzidin.
Die Lochinjektionsschicht kann eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 1000 nm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 30 nm bis ungefähr 300 nm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 50 nm bis ungefähr 200 nm.
Auf oder über der Lochinjektionsschicht kann eine Lochtransportschicht ausgebildet sein. Die Lochtransportschicht kann eines oder mehrere der folgenden Materialien aufweisen oder daraus gebildet sein: NPB(N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin); beta-NPB N,N'-Bis(naphthalen-2-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin); TPD(N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin); Spiro TPD(N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin); Spiro-NPB(N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-spiro); DMFL-TPD N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-dimethyl-fluoren); DMFL-NPB(N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-dimethyl-fluoren); DPFL-TPD(N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-diphenyl-fluoren); DPFL-NPB(N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-diphenyl-fluoren); Spiro-TAD(2,2',7,7'-Tetrakis(n,n-diphenylamino)-9,9'-spirobifluoren); 9,9-Bis[4-(N,N-bis-biphenyl-4-yl-amino)phenyl]-9H-fluoren; 9,9-Bis[4-(N,N-bis-naphthalen-2-yl-amino)phenyl]-9H-fluoren; 9,9-Bis[4-(N,N'-bis-naphthalen-2-yl-N,N'-bis-phenyl-amino)-phenyl]-9H-fluor; N,N'-bis(phenanthren-9-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin; 2,7-Bis{N,N-bis(9,9-spiro-bifluorene-2-yl)-amino]-9,9-spiro-bifluoren; 2,2'-Bis[N,N-bis(biphenyl-4-yl)amino]9,9-spiro-bifluoren; 2,2'-Bis(N,N-di-phenyl-amino)9,9-spiro-bifluoren; Di-[4-(N,N-ditolyl-amino)-phenyl]cyclohexan; 2,2',7,7'-tetra(N,N-di-tolyl)amino-spiro-bifluoren; und N,N,N',N'-tetra-naphthalen-2-yl-benzidin, ein tertiäres Amin, ein Carbazolderivat, ein leitendes Polyanilin und/oder Polyethylendioxythiophen.
Die Lochtransportschicht kann eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 5 nm bis ungefähr 50 nm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 30 nm, beispielsweise ungefähr 20 nm.
Auf oder über der Lochtransportschicht kann eine Emitterschicht ausgebildet sein. Jede der organischen funktionellen Schichtenstruktur-Einheiten 116, 120 kann jeweils eine oder mehrere Emitterschichten aufweisen, beispielsweise mit fluoreszierenden und/oder phosphoreszierenden Emittern.
Eine Emitterschicht kann organische Polymere, organische Oligomere, organische Monomere, organische kleine, nichtpolymere Moleküle („small molecules”) oder eine Kombination dieser Materialien aufweisen oder daraus gebildet sein.
Das optoelektronische Bauelement 100 kann in einer Emitterschicht eines oder mehrere der folgenden Materialien aufweisen oder daraus gebildet sein: organische oder organometallische Verbindungen, wie Derivate von Polyfluoren, Polythiophen und Polyphenylen (beispielsweise 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.
Solche nichtpolymeren Emitter sind beispielsweise mittels thermischen Verdampfens abscheidbar. Ferner können Polymeremitter eingesetzt werden, welche beispielsweise mittels eines nasschemischen Verfahrens abscheidbar sind, wie beispielsweise einem Aufschleuderverfahren (auch bezeichnet als Spin Coating).
Die Emittermaterialien können in geeigneter Weise in einem Matrixmaterial eingebettet sein, beispielsweise einer technischen Keramik oder einem Polymer, beispielsweise einem Epoxid; oder einem Silikon.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die erste Emitterschicht 134 eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 5 nm bis ungefähr 50 nm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 30 nm, beispielsweise ungefähr 20 nm.
Die Emitterschicht kann einfarbig oder verschiedenfarbig (zum Beispiel blau und gelb oder blau, grün und rot) emittierende Emittermaterialien aufweisen. Alternativ kann die Emitterschicht mehrere Teilschichten aufweisen, die Licht unterschiedlicher Farbe emittieren. Mittels eines Mischens 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 Konvertermmaterial 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 funktionelle Schichtenstruktur-Einheit 116 kann eine oder mehrere Emitterschichten aufweisen, die als Lochtransportschicht ausgeführt ist/sind.
Weiterhin kann die organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit 116 eine oder mehrere Emitterschichten aufweisen, die als Elektronentransportschicht ausgeführt ist/sind.
Auf oder über der Emitterschicht kann eine Elektronentransportschicht ausgebildet sein, beispielsweise abgeschieden sein.
Die Elektronentransportschicht kann eines oder mehrere der folgenden Materialien aufweisen oder daraus gebildet sein: NET-18; 2,2',2''-(1,3,5-Benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole); 2-(4-Biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole,2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (BCP); 8-Hydroxyquinolinolato-lithium, 4-(Naphthalen-1-yl)-3,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazole; 1,3-Bis[2-(2,2'-bipyridine-6-yl)-1,3,4-oxadiazo-5-yl]benzene; 4,7-Diphenyl-1,10-phenanthroline (BPhen); 3-(4-Biphenylyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole; Bis(2-methyl-8-quinolinolate)-4-(phenylphenolato)aluminium; 6,6'-Bis[5-(biphenyl-4-yl)-1,3,4-oxadiazo-2-yl]-2,2'-bipyridyl; 2-phenyl-9,10-di(naphthalen-2-yl)-anthracene; 2,7-Bis[2-(2,2'-bipyridine-6-yl)-1,3,4-oxadiazo-5-yl]-9,9-dimethylfluorene; 1,3-Bis[2-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazo-5-yl]benzene; 2-(naphthalen-2-yl)-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline; 2,9-Bis(naphthalen-2-yl)-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline; Tris(2,4,6-trimethyl-3-(pyridin-3-yl)phenyl)borane; 1-methyl-2-(4-(naphthalen-2-yl)phenyl)-1H-imidazo[4,5-f][1,10]phenanthrolin; Phenyl-dipyrenylphosphine oxide; Naphtahlintetracarbonsäuredianhydrid bzw. dessen Imide; Perylentetracarbonsäuredianhydrid bzw. dessen Imide; und Stoffen basierend auf Silolen mit einer Silacyclopentadieneinheit.
Die Elektronentransportschicht kann eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 5 nm bis ungefähr 50 nm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 30 nm, beispielsweise ungefähr 20 nm.
Auf oder über der Elektronentransportschicht kann eine Elektroneninjektionsschicht ausgebildet sein. Die Elektroneninjektionsschicht kann eines oder mehrere der folgenden Materialien aufweisen oder daraus gebildet sein: NDN-26, MgAg, Cs₂CO₃, Cs₃PO₄, Na, Ca, K, Mg, Cs, Li, LiF; 2,2',2''-(1,3,5-Benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole); 2-(4-Biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole,2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (BCP); 8-Hydroxyquinolinolato-lithium, 4-(Naphthalen-1-yl)-3,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazole; 1,3-Bis[2-(2,2'-bipyridine-6-yl)-1,3,4-oxadiazo-5-yl]benzene; 4,7-Diphenyl-1,10-phenanthroline (BPhen); 3-(4-Biphenylyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole; Bis(2-methyl-8-quinolinolate)-4-(phenylphenalato)aluminium; 6,6'-Bis[5-(biphenyl-4-yl)-1,3,4-oxadiazo-2-yl]-2,2'-bipyridyl; 2-phenyl-9,10-di(naphthalen-2-yl)-anthracene; 2,7-Bis[2-(2,2'-bipyridine-6-yl)-1,3,4-oxadiazo-5-yl]-9,9-dimethylfluorene; 1,3-Bis[2-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazo-5-yl]benzene; 2-(naphthalen-2-yl)-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline; 2,9-Bis(naphthalen-2-yl)-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline; Tris(2,4,6-trimethyl-3-(pyridin-3-yl)phenyl)borane; 1-methyl-2-(4-(naphthalen-2-yl)phenyl)-1H-imidazo[4,5-f][1,10]phenanthroline; Phenyl-dipyrenylphosphine oxide; Naphtahlintetracarbonsäuredianhydrid bzw. dessen Imide; Perylentetracarbonsäuredianhydrid bzw. dessen Imide; und Stoffen basierend auf Silolen mit einer Silacyclopentadieneinheit.
Die Elektroneninjektionsschicht kann eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 5 nm bis ungefähr 200 nm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 20 nm bis ungefähr 50 nm, beispielsweise ungefähr 30 nm.
Bei einer organischen funktionellen Schichtenstruktur 112 mit zwei oder mehr organischen funktionellen Schichtenstruktur-Einheiten 116, 120, kann die zweite organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit 120 über oder neben der ersten funktionellen Schichtenstruktur-Einheiten 116 ausgebildet sein. Elektrisch zwischen den organischen funktionellen Schichtenstruktur-Einheiten 116, 120 kann eine Zwischenschichtstruktur 118 ausgebildet sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Zwischenschichtstruktur 118 als eine Zwischenelektrode 118 ausgebildet sein, beispielsweise gemäß einer der Ausgestaltungen der ersten Elektrode 110. Eine Zwischenelektrode 118 kann mit einer externen Spannungsquelle elektrisch verbunden sein. Die externe Spannungsquelle kann an der Zwischenelektrode 118 beispielsweise ein drittes elektrisches Potential bereitstellen. Die Zwischenelektrode 118 kann jedoch auch keinen externen elektrischen Anschluss aufweisen, beispielsweise indem die Zwischenelektrode ein schwebendes elektrisches Potential aufweist.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Zwischenschichtstruktur 118 als eine Ladungsträgerpaar-Erzeugung-Schichtenstruktur 118 (charge generation layer CGL) ausgebildet sein. Eine Ladungsträgerpaar-Erzeugung-Schichtenstruktur 118 kann eine oder mehrere elektronenleitende Ladungsträgerpaar-Erzeugung-Schicht(en) und eine oder mehrere lochleitende Ladungsträgerpaar-Erzeugung-Schicht(en) aufweisen. Die elektronenleitende Ladungsträgerpaar-Erzeugung-Schicht(en) und die lochleitende Ladungsträgerpaar-Erzeugung-Schicht(en) können jeweils aus einem intrinsisch leitenden Stoff oder einem Dotierstoff in einer Matrix gebildet sein. Die Ladungsträgerpaar-Erzeugung-Schichtenstruktur 118 sollte hinsichtlich der Energieniveaus der elektronenleitenden Ladungsträgerpaar-Erzeugung-Schicht(en) und der lochleitenden Ladungsträgerpaar-Erzeugung-Schicht(en) derart ausgebildet sein, dass an der Grenzfläche einer elektronenleitenden Ladungsträgerpaar-Erzeugung-Schicht mit einer lochleitenden Ladungsträgerpaar-Erzeugung-Schicht ein Trennung von Elektron und Loch erfolgen kann. Die Ladungsträgerpaar-Erzeugung-Schichtenstruktur 118 kann ferner zwischen benachbarten Schichten eine Diffusionsbarriere aufweisen.
Jede organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit 116, 120 kann beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen von maximal ungefähr 3 μm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 1 μm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 300 nm.
Das optoelektronische Bauelement 100 kann optional weitere organische funktionalen Schichten aufweisen, beispielsweise angeordnet auf oder über der einen oder mehreren Emitterschichten oder auf oder über der oder den Elektronentransportschicht(en). Die weiteren organischen funktionalen Schichten können beispielsweise interne oder extern Einkoppel-/Auskoppelstrukturen sein, die die Funktionalität und damit die Effizienz des optoelektronischen Bauelements 100 weiter verbessern.
Auf oder über der organischen funktionellen Schichtenstruktur 112 oder gegebenenfalls auf oder über der einen oder den mehreren weiteren der organischen funktionellen Schichtenstruktur und/oder organisch funktionalen Schichten kann die zweite Elektrode 114 ausgebildet sein.
Die zweite Elektrode 114 kann gemäß einer der Ausgestaltungen der ersten Elektrode 110 ausgebildet sein, wobei die erste Elektrode 110 und die zweite Elektrode 114 gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein können. 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 anlegbar ist. Das zweite elektrische Potential kann von der gleichen oder einer anderen Energiequelle bereitgestellt werden wie das erste elektrische Potential und/oder das optionale dritte elektrische Potential. Das zweite elektrische Potential kann unterschiedlich zu dem ersten elektrischen Potential und/oder dem optional dritten elektrischen Potential sein. 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 der zweiten Elektrode 114 kann die zweite Barriereschicht 108 ausgebildet sein.
Die zweite Barriereschicht 108 kann auch als Dünnschichtverkapselung (thin film encapsulation TFE) bezeichnet werden. Die zweite Barriereschicht 108 kann gemäß einer der Ausgestaltungen der ersten Barriereschicht 104 ausgebildet sein.
Ferner ist darauf hinzuweisen, dass in verschiedenen Ausführungsbeispielen auch ganz auf eine zweite Barriereschicht 108 verzichtet werden kann. In solch einer Ausgestaltung kann das optoelektronische Bauelement 100 beispielsweise eine weitere Verkapselungsstruktur aufweisen, wodurch eine zweite Barriereschicht 108 optional werden kann, beispielsweise eine Abdeckung 124, beispielsweise eine Kavitätsglasverkapselung oder metallische Verkapselung.
Ferner können in verschiedenen Ausführungsbeispielen zusätzlich noch eine oder mehrere Ein-/Auskoppelschichten in dem optoelektronischen Bauelementes 100 ausgebildet sein, beispielsweise eine externe Auskoppelfolie auf oder über dem Träger 102 (nicht dargestellt) oder eine interne Auskoppelschicht (nicht dargestellt) im Schichtenquerschnitt des optoelektronischen Bauelementes 100. Die Ein-/Auskoppelschicht kann eine Matrix und darin verteilt Streuzentren aufweisen, wobei der mittlere Brechungsindex der Ein-/Auskoppelschicht größer ist als der mittlere Brechungsindex der Schicht, aus der die elektromagnetische Strahlung bereitgestellt wird. Ferner können in verschiedenen Ausführungsbeispielen zusätzlich eine oder mehrere Entspiegelungsschichten (beispielsweise kombiniert mit der zweiten Barriereschicht 108) in dem optoelektronischen Bauelement 100 vorgesehen sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann auf oder über der zweiten Barriereschicht 108 eine schlüssige Verbindungsschicht 122 vorgesehen sein, beispielsweise aus einem Klebstoff oder einem Lack. Mittels der schlüssigen Verbindungsschicht 122 kann eine Abdeckung 124 auf der zweiten Barriereschicht 108 schlüssig verbunden werden, beispielsweise aufgeklebt sein.
Eine schlüssige Verbindungsschicht 122 aus einem transparenten Material kann beispielsweise Partikel aufweisen, die elektromagnetische Strahlung streuen, beispielsweise lichtstreuende Partikel. Dadurch kann die schlüssige Verbindungsschicht 122 als Streuschicht wirken und zu einer Verbesserung des Farbwinkelverzugs und der Auskoppeleffizienz führen.
Als lichtstreuende Partikel können dielektrische Streupartikel vorgesehen sein, beispielsweise aus einem Metalloxid, beispielsweise Siliziumoxid (SiO₂), Zinkoxid (ZnO), Zirkoniumoxid (ZrO2), Indium-Zinn-Oxid (ITO) oder Indium-Zink-Oxid (IZO), Galliumoxid (Ga₂O_x) Aluminiumoxid, oder Titanoxid. Auch andere Partikel können geeignet sein, sofern sie einen Brechungsindex haben, der von dem effektiven Brechungsindex der Matrix der schlüssigen Verbindungsschicht 122 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.
Die schlüssige Verbindungsschicht 122 kann eine Schichtdicke von größer als 1 μm aufweisen, beispielsweise eine Schichtdicke von mehreren μm. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die schlüssige Verbindungsschicht 122 einen Laminations-Klebstoff aufweisen oder ein solcher sein.
Die schlüssige Verbindungsschicht 122 kann derart eingerichtet sein, dass sie einen Klebstoff mit einem Brechungsindex aufweist, der kleiner ist als der Brechungsindex der Abdeckung 124. Ein solcher Klebstoff kann beispielsweise ein niedrigbrechender Klebstoff sein wie beispielsweise ein Acrylat, der einen Brechungsindex von ungefähr 1,3 aufweist. Der Klebstoff kann jedoch auch ein hochbrechender Klebstoff sein der beispielsweise hochbrechende, nichtstreuende Partikel aufweist und einen schichtdickengemittelten Brechungsindex aufweist, der ungefähr dem mittleren Brechungsindex der organisch funktionellen Schichtenstruktur 112 entspricht, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 1,7 bis ungefähr 2,0. Weiterhin können mehrere unterschiedliche Klebstoffe vorgesehen sein, die eine Kleberschichtenfolge bilden.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann zwischen der zweiten Elektrode 114 und der schlüssigen Verbindungsschicht 122 noch eine elektrisch isolierende Schicht (nicht dargestellt) aufgebracht werden oder sein, beispielsweise SiN, beispielsweise mit einer Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 300 nm bis ungefähr 1,5 μm, beispielsweise mit einer Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 500 nm bis ungefähr 1 μm, um elektrisch instabile Materialien zu schützen, beispielsweise während eines nasschemischen Prozesses.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann eine schlüssige Verbindungsschicht 122 optional sein, beispielsweise falls die Abdeckung 124 direkt auf der zweiten Barriereschicht 108 ausgebildet wird, beispielsweise eine Abdeckung 124 aus Glas, die mittels Plasmaspritzens ausgebildet wird.
Auf oder über dem elektrisch aktiven Bereich 106 kann ferner eine sogenannte Getter-Schicht oder Getter-Struktur, beispielsweise eine lateral strukturierte Getter-Schicht, angeordnet sein (nicht dargestellt).
Die Getter-Schicht kann ein Material aufweisen oder daraus gebildet sein, dass Stoffe, die schädlich für den elektrisch aktiven Bereich 106 sind, absorbiert und bindet. Eine Getter-Schicht kann beispielsweise ein Zeolith-Derivat aufweisen oder daraus gebildet sein. Die Getter-Schicht kann transluzent, transparent oder opak und/oder undurchlässig hinsichtlich der elektromagnetischen Strahlung, die in dem optisch aktiven Bereich emittiert und/oder absorbiert wird, ausgebildet sein. Die Getter-Schicht kann eine Schichtdicke von größer als ungefähr 1 μm aufweisen, beispielsweise eine Schichtdicke von mehreren μm.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Getter-Schicht einen Laminations-Klebstoff aufweisen oder in der schlüssigen Verbindungsschicht 122 eingebettet sein.
Auf oder über der schlüssigen Verbindungsschicht 122 kann eine Abdeckung 124 ausgebildet sein. Die Abdeckung 124 kann mittels der schlüssigen Verbindungsschicht 122 mit dem elektrisch aktiven Bereich 106 schlüssig verbunden sein und diesen vor schädlichen Stoffen schützen. Die Abdeckung 124 kann beispielsweise eine Glasabdeckung 124, eine Metallfolienabdeckung 124 oder eine abgedichtete Kunststofffolien-Abdeckung 124 sein. Die Glasabdeckung 124 kann beispielsweise mittels einer Fritten-Verbindung (engl. glass frit bonding/glass soldering/seal glass bonding) mittels eines herkömmlichen Glaslotes in den geometrischen Randbereichen des organischen optoelektronischen Bauelementes 100 mit der zweite Barriereschicht 108 bzw. dem elektrisch aktiven Bereich 106 schlüssig verbunden werden.
Die Abdeckung 124 und/oder die schlüssige Verbindungsschicht 122 können einen Brechungsindex (beispielsweise bei einer Wellenlänge von 633 nm) von 1,55 aufweisen.
2A–D zeigen schematische Querschnittsansichten optoelektronischer Bauelemente gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
Das optoelektronische Bauelement 100 kann beispielsweise als eine organische Leuchtdiode 100 ausgebildet sein. Eine organische Leuchtdiode 100 kann als eine Flächenlichtquelle 100 ausgebildet sein, beispielsweise flächig und plan. Mittels der Zwischenstruktur 126 kann die Leuchtdichte der Flächenlichtquelle erhöht werden und der Eindruck einer flachen Lichtquelle erhalten werden.
Die Zwischenstruktur kann einen ersten Bereich 204 und einen zweiten Bereich 202 aufweisen. Der erste Bereich 204 ist mit einem Träger 102 schlüssig verbunden, beispielsweise stoffschlüssig. Der elektrisch aktive Bereich 106 ist auf dem zweiten Bereich 202 ausgebildet. Der elektrisch aktive Bereich 106 kann gemäß einer der Ausgestaltungen der Beschreibung der 1 ausgebildet sein. Der zweite Bereich weist eine Krümmung auf derart, dass der Betrag der Fläche des zweiten Bereiches 202 größer ist als der Betrag der Fläche des ersten Bereiches 204 und/oder 202 größer ist als der Betrag der Fläche der Oberfläche des Trägers 102.
Die Zwischenstruktur 126 kann eine mikrostrukturierte Oberfläche aufweisen, beispielsweise in Form einer halben Kugellinse oder mehrerer halber Kugellinsen. Verglichen mit dem Fall in dem der optisch aktive Bereich 106 direkt auf dem Träger 102 ausgebildet wird, ist die Kontaktfläche des optisch aktiven Bereiches 106 auf der Zwischenstruktur 126 vergrößert. Der optisch aktive Bereich wird planparallel auf dem zweiten Bereich 202 ausgebildet, sodass die Oberfläche des optisch aktiven Bereiches 106 die Form des zweiten Bereiches 202 nachbildet.
Die Wirkung der Zwischenstruktur 126 sei an nachfolgendem Rechenbeispiel veranschaulicht:
Ein optoelektronisches Bauelement, beispielsweise eine organische Leuchtdiode, weist eine runde, optisch aktive Seite auf mit einem Radius r von 0,5 cm. Bei einer optisch aktiven Seite mit einem Radius r von 0,5 cm weist die Fläche A₁ der optisch aktiven Seite mit A₁ = πr² einen Betrag von ungefähr 0,79 cm² auf. Bei einer organischen Leuchtdiode, bei der die optisch aktive Seite die Form einer Halbkugel mit Radius R von 0,5 cm aufweist, weist die Fläche A₂ der optisch aktiven Fläche mit 2πR² einen Betrag von ungefähr A₂ = 1,57 cm² auf. Die Halbkugel weist auf dem Träger 102 die gleiche Grundfläche auf wie die runde organische Leuchtdiode mit gleichem Radius (r = R).
Aus dieser Beispielrechnung ist ersichtlich, dass mittels einer Krümmung der optisch aktiven Seite eines optoelektronischen Bauelementes der Betrag der Fläche der optisch aktiven Seite vergrößert werden kann, beispielsweise verdoppelt werden kann. Mittels einer Zwischenstruktur 126 in Form einer halben Kugellinse oder mehrerer halber Kugellinsen kann der Betrag der Fläche der Kontaktfläche des optisch aktiven Bereiches 106 mit dem Substrat vergrößert werden, wobei der Flächeneindruck des optoelektronischen Bauelementes 100 beibehalten bleibt. Damit kann beispielsweise auf einer Fläche des Trägers 102 von beispielsweise 10 cm² effektiv eine organische Leuchtdiode von 20 cm² abgeschieden werden, ohne den Eindruck einer flachen Lichtkachel aufzugeben.
Mittels einer Anordnung einer Vielzahl solcher Halbkugeln kann die effektive Fläche der optisch aktiven Seite deutlich erhöht werden. Eine Anordnung von Halbkugeln kann beispielsweise in Form ähnlich der dichtesten Kugelpackung ausgebildet sein, beispielsweise als eine Anordnung von Halbkugeln in einer Ebenen (schematisch dargestellt in 2D).
In dem oben beschriebenen Beispiel kann der Bereich des Trägers 102 zwischen den Halbkugeln (als erster Strukturbereich 206) frei sein oder Halbkugeln mit kleinerem Krümmungsradien (als zweiter Strukturbereich 208) aufweisen. Die effektive Zunahme der Fläche der optisch aktiven Seite wird mittels der freien Bereiche des Trägers 102 zwischen den Halbkugeln reduziert. In dem oben dargestellten Beispiel kann die minimale Zunahme der Fläche der optisch aktiven Seite mittels der Anordnung der Halbkugel auf einem Quadrat abgeschätzt werden (πr²/4πr²). Bereits mittels einer Halbkugel bzw. einer Art Halbkugel als Form für die Zwischenstruktur, kann ein Erhöhen der Fläche der optisch aktiven Seite von ungefähr 78% erreicht werden.
Eine Art Halbkugel kann beispielsweise einen Radius aufweisen in einem Bereich von ungefähr 0,5 μm und 2000 μm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 0,5 μm bis ungefähr 100 μm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 1 μm bis ungefähr 20 μm.
Anstelle beispielsweise einer halben Kugellinse mit einem ersten Krümmungsradius kann die Zwischenstruktur 126 mehrere halbe Kugellinsen mit zweitem Krümmungsradius aufweisen. Der zweite Krümmungsradius ist kleiner als der erste Krümmungsradius. Dadurch kann die Kontaktfläche mit dem optisch aktiven Bereich 106 erhöht werden und die gesamt Dicke des optoelektronischen Bauelementes 100 reduziert werden.
Die Zwischenstruktur 126 kann transparent ausgebildet sein hinsichtlich der elektromagnetischen Strahlung, die von dem optisch aktiven Bereich 106 emittiert und/oder absorbiert wird. Dadurch kann das optoelektronische Bauelement beispielsweise als ein Bottom-Emitter und/oder ein transparentes Bauelement ausgebildet werden. Eine transparente Zwischenstruktur 106 kann beispielsweise als ein Wellenleiter ausgebildet sein.
Ein Wellenleiter ist ein Leiter zum Leiten von elektromagnetischer Strahlung. Der Wellenleiter ist ein Bauelement, das für die elektromagnetische Strahlung transmittierend ist und das sich in wenigstens einer länglichen Erstreckungsrichtung erstreckt. Die Lichtwellenleitung erfolgt dabei intern im Wellenleiter unter anderem aufgrund von interner Reflexion an einer Außenwandung des Wellenleiters. Die Außenwandung kann auch als Grenzfläche bezeichnet werden kann, beispielsweise aufgrund von interner Totalreflexion auf Grund eines Einfallswinkels der elektromagnetischen Strahlung auf die Grenzfläche, der größer ist als der Grenzwinkel der Totalreflexion. Der Wellenleiter weist einen Brechungsindex auf, der größer ist als der Brechungsindex des Materials des den Wellenleiter umgebenden Mediums. Alternativ kann die Außenwandung des Wellenleiters mit einer Spiegelstruktur verspiegelt sein. Beispielsweise kann der Wellenleiter Fasern, eine Röhre oder einen Stab aufweisen oder mit einer solchen optisch verbunden sein, die die elektromagnetische Strahlung über eine Strecke hinweg transportieren. Der Wellenleiter kann auch als Lichtleiter, Lichtleitfaser, Strahlleiter oder Lichtfaser bezeichnet werden. Der Wellenleiter kann beispielsweise Kunststoff, wie beispielsweise polymere Fasern, PMMA, Polycarbonat und/oder Hart-ummantelter Wellenleiter (hard clad silica) aufweisen. Ferner kann der Wellenleiter als ein flächiger Wellenleiter (FLWL) ausgebildet sein. Ein flächiger Wellenleiter erstreckt sich flächig in zwei Raumrichtungen, beispielsweise planparallel, sodass die Abmessungen des Wellenleiters in diese zwei Raumrichtungen größer sind als in die dritte Raumrichtung.
Die Zwischenstruktur 126 kann transluzent ausgebildet sein hinsichtlich der elektromagnetischen Strahlung, die von dem optisch aktiven Bereich 106 emittiert und/oder absorbiert wird. Beispielsweise kann die Zwischenstruktur 126 Partikel eingebettet in einer Matrix aufweisen. Die Partikel und die Matrix können einen Unterschied im Brechungsindex hinsichtlich der elektromagnetischen Strahlung aufweisen, die in dem optisch aktiven Bereich 106 absorbiert und/oder emittiert wird, der größer ist als 0,05. Die Partikel können beispielsweise einen mittleren Durchmesser d50 in einem Bereich von 100 nm bis ungefähr 10 μm aufweisen. Dadurch können die Partikel als Streuzentren ausgebildet sein hinsichtlich der elektromagnetischen Strahlung, die von dem optisch aktiven Bereich emittiert und/oder absorbiert wird. Partikel mit einem mittleren Durchmesser von weniger als 100 nm können zum Verändern des Brechungsindexes der Matrix beitragen. Die Partikel können eine der folgenden geometrische Formen und/oder einen Teil einer der folgenden geometrischen Formen aufweisen: sphärisch, asphärisch beispielsweise prismatisch, ellipsoid, hohl, kompakt, Plättchen oder stäbchenförmig.
Die Zwischenstruktur 126 kann doppelbrechend ausgebildet sein hinsichtlich der elektromagnetischen Strahlung, die von dem optisch aktiven Bereich 106 emittiert und/oder absorbiert wird.
Die Zwischenstruktur 126 opak und/oder undurchlässig hinsichtlich der elektromagnetischen Strahlung ausgebildet sein, die in dem optisch aktiven Bereich 106 emittiert und/oder absorbiert wird.
Beispielsweise kann die Zwischenstruktur 126 als eine Spiegelstruktur ausgebildet sein,
Eine Spiegelstruktur kann als ein optisches Gitter, ein metallischer Spiegel bzw. Spiegel, ein photonischer Kristall oder eine totalreflektierende Grenzfläche ausgebildet sein. Eine Spiegelstruktur kann vollständig oder teilweise reflektierend ausgebildet sein für elektromagnetische Strahlung eines Wellenlängenbereiches, beispielsweise als eine teildurchlässige Spiegelstruktur, beispielsweise als ein dichroitischer Spiegel. Die teildurchlässige Spiegelstruktur kann beispielsweise ein Teilerspiegel und/oder ein Einweg-Spiegel sein. Die teildurchlässige Spiegelstruktur kann beispielsweise einen Teil der auf sie einfallenden elektromagnetischen Strahlung reflektieren und der andere Teil der einfallenden elektromagnetischen Strahlung tritt durch die teildurchlässige Spiegelstruktur hindurch. Die teildurchlässige Spiegelstruktur kann beispielsweise auf einer Seite ein dielektrisches Schichtensystem und/oder optional auf der anderen Seite eine reflexionsvermindernde Beschichtung, beispielsweise zum Vermeiden von Doppelbildern aufweisen. Alternativ oder zusätzlich zu dem dielektrischen Schichtensystem kann beispielsweise auch eine sehr dünne Metallbeschichtung zum Einsatz kommen.
Die Zwischenstruktur 126 kann als eine Wärmeverteilungsstruktur 126 ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Zwischenstruktur 126 als ein Metallfilm ausgebildet sein beispielsweise mit Aluminium, Silber und/oder Magnesium, und einer Dicke von ungefähr 100 nm oder dicker; beispielsweise ein Produkt aus spezifischer Wärmeleitfähigkeit und Schichtdicke von größer als ungefähr 0,01 mW/K, beispielsweise größer als ungefähr 1 mW/K, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 10 mW/K bis ungefähr 100 mW/K aufweisen. Dadurch kann die Abwärmeverteilung des optoelektronischen Bauelementes 100 verbessert werden.
Die Zwischenstruktur 126 kann elektrisch leitend ausgebildet sein, beispielsweise gemäß einer der Ausgestaltungen der ersten Elektrode 110 des optisch aktiven Bereiches 106 (siehe Beschreibung der 1).
Die Zwischenstruktur 126 kann als Diffusionsbarriere hinsichtlich Wasser und/oder Sauerstoff ausgebildet sein, beispielsweise gemäß einer Ausgestaltung der Beschreibung der ersten Barriereschicht 104.
Die Zwischenstruktur 126 kann einen Leuchtstoff aufweisen oder daraus gebildet sein.
Als Leuchtstoff kann ein Stoff verstanden werden, der verlustbehaftet elektromagnetische Strahlung einer Wellenlänge in elektromagnetische Strahlung anderer (längerer) Wellenlänge umwandelt, beispielsweise mittels Phosphoreszenz oder Fluoreszenz. Ein Leuchtstoff kann beispielsweise Ce³⁺ dotierte Granate wie YAG:Ce und LuAG, beispielsweise (Y,Lu)₃(Al,Ga)₅O₁₂:Ce³⁺; Eu²⁺ dotierte Nitride, beispielsweise CaAlSiN₃:Eu²⁺, (Ba,Sr)₂Si5N₈:Eu²⁺; Eu²⁺ dotierte Sulfdide, SIONe, SiAlON, Orthosilicate, beispielsweise (Ba,Sr,Ca)₂SiO₄:Eu²⁺; Chlorosilicate, Chlorophosphate, BAM (Bariummagnesiumaluminat:Eu) und/oder SCAP, Nalophosphat aufweisen oder daraus gebildet sein.
De Zwischenstruktur 126 als ein UV-Schutz 126 ausgebildet sein, beispielsweise einen Stoff aufweisen oder daraus gebildet sein, der UV-Strahlung absorbiert, Die Zwischenstruktur 126 kann als eine farbverändernde Schicht ausgebildet sein, beispielsweise einen Farbstoff aufweisen. Mittels des Farbstoffes kann das optische Erscheinungsbild des optoelektronischen Bauelementes 100 verändert werden. Der Farbstoff kann elektromagnetische Strahlung in einem anwendungsspezifisch nicht relevanten Wellenlängenbereich absorbieren, beispielsweise größer ungefähr 700 nm. Dadurch kann das optische Erscheinungsbild des optoelektronischen Bauelementes verändert werden, beispielsweise es einfärben ohne die Effizienz in einem für die Anwendung des optoelektronischen Bauelementes technisch relevanten Bereich zu verschlechtern.
In einer Ausgestaltung kann die Zwischenstruktur als eine Temperaturmessstruktur ausgebildet sein, beispielsweise eine thermoelektrische Struktur aufweisen oder daraus gebildet sein. Eine thermoelektrische Struktur kann mittels eines Temperaturunterschiedes eine elektrische Potentialdifferenz oder mittels einer elektrischen Potentialdifferenz einen Temperaturunterschied ausbilden. Die Potentialdifferenz kann zu einem Ausbilden eines elektrischen Stromes führen. Der Zusammenhang zwischen Temperatur und Elektrizität kann physikalisch mittels des Seebeck-Effekts, Peltier-Effekts oder Thomson-Effekts beschrieben werden. Die thermoelektrisch Struktur kann einen der folgenden Stoffe sowie Mischungen und Legierungen daraus aufweisen oder daraus gebildet sein: Silizium, ein Bismut Cahlkogenid, beispielsweise Bi₂Te₃, Bi₂Se₃; ein Bleitellurid, beispielsweise PbTe, dotiertes PbTe_1-xB_x (B=Selen, Natrium und/oder Thallium); ein Silicide; eine Silizium-Germanium-Legierung; ein anorganisches Clathrate, beispielsweise A_xB_yC_46-y (type I), A_xB_yC_136-y (type II) mit B, C = Atome der Gruppe III und IV, beispielsweise Ba₈Ga₁₆Ge₃₀, Ba₈Ga₁₆Si₃₀; ein Magnesium Gruppe IV – Verbundwerkstoff, beispielsweise Mg₂B^IV mit B^IV=Si, Ge, Sn, beispielsweise dotiertes Mg₂Si_1-xSn_x; ein Skutterudit, beispielsweise LM₄X₁₂ mit L einem Metall der seltenen Erde, M einem Übergangsmetall, X einem Metalloid, einem Element der Gruppe V oder einem Pnictogen (Element der Stickstoffklasse, beispielsweise Phosphor, Antimon oder Arsen), beispielsweise (Co,Ni,Fe)(P,Sb,As)₃; ein halbleitendes Metalloxid, beispielsweise ein thermoelektrischer Oxid-Verbundwerkstoff, beispielsweise ein homologes Oxid der Form (SrTiO₃)_n(SrO)_m der Ruddleson-Popper Phase, NaxCoO2; oder ein elektrisch leitfähiges, organisches Material.
Die Krümmung des zweiten Bereiches 202 kann mittels einer wenigstens teilweise sphärischen Form der Zwischenstruktur 126 ausgebildet sein. Die Zwischenstruktur 216 kann ein Segment einer Kugel und/oder eines Ellipsoids (in 2A als Querschnitt einer Kugelkappe dargestellt) oder mehrere Segmente einer Kugel und/oder eines Ellipsoids (in 2B, 2D als mehrere Kugelkappen dargestellt) aufweisen. Eine Krümmung kann jedoch auch mittels einer oder mehrerer der folgenden Strukturen ausgebildet werden: ein Kegel, ein Kegelstumpf; eine Halbkugel, ein Kugelstumpf; einer Grabenstruktur, einem Gitter oder Rillen mit geraden oder geneigten Flanken und gekrümmten Kanten; sternförmig; eine Freiformoberfläche. Auf diesen Strukturen sollte sich jedoch ein optisch aktiver Bereich 106 ausbilden lassen. Der optisch aktive Bereich 106 kann den gekrümmten Bereich der Zwischenstruktur 126 teilweise (schematisch dargestellt in 2B) oder vollständig (schematisch dargestellt in 2C) bedecken.
Der zweite Bereich 202 kann eine Wellenstruktur (schematisch dargestellt in 2C) aufweisen.
Die Zwischenstruktur 126 kann eine Dicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 0,5 μm bis ungefähr 2000 μm.
Die Zwischenstruktur 126 kann lateral strukturiert sein. Die laterale Strukturierung kann beispielsweise zum Darstellen einer Information verwendet werden, beispielsweise in Form eines Piktogramms, eines Ideogramms und/oder eines Schriftzuges. Die laterale Strukturierung kann einen ersten Strukturbereich 206 und wenigstens einen zweiten Strukturbereich 208 aufweisen, wobei der erste Strukturbereich 206 und der zweite Strukturbereich 208 eine unterschiedliche Krümmung aufweisen. Der erste Strukturbereich 206 und der zweite Strukturbereich 208 können sich wenigstens in dem Betrag eines Krümmungsradius und/oder im Vorzeichen eines Krümmungsradius unterscheiden. In dem in 2C veranschaulichten Ausführungsbeispiel wird mittels eines ersten Strukturbereiches 206 und eines zweiten Strukturbereiches 208 mit Krümmungsradien mit unterschiedlichem Vorzeichen eine Wellenstruktur ausgebildet. In dem in 2D veranschaulichten Ausführungsbeispiel weist die Krümmung in dem ersten Strukturbereich 206 und in dem zweiten Strukturbereich 208 unterschiedliche Krümmungsradien. Weiterhin weist der erste Strukturbereich 206 und der zweite Strukturbereich 208 eine unterschiedliche Anordnung auf, beispielsweise eine unterschiedlich dichte Packung von Halbkugeln.
Der erste Strukturbereich 206 und/oder der zweite Strukturbereich 208 können mehrere Bereiche mit jeweils gleicher Krümmung aufweisen – für den ersten Bereich im Unterschied der schematischen Darstellung von 2A und 2B erkennbar.
Das Verhältnis der Fläche des zweiten Bereiches 202 zu erstem Bereich 204 kann im ersten Strukturbereich 206 größer sein als im zweiten Strukturbereich 208. Beispielsweise kann der Krümmungsradius im ersten Strukturbereich 206 kleiner sein als im zweiten Strukturbereich 208.
Die laterale Strukturierung kann als eine Anordnung von erstem Strukturbereich 206 und/oder wenigstens einem zweitem Strukturbereich 208 realisiert sein. Beispielsweise kann im oben genannten Beispiel die Leuchtdichte von elektromagnetischer Strahlung, die von dem optisch aktiven Bereich 106 emittiert wird, im ersten Strukturbereich 206 größer sein als im zweiten Strukturbereich 208. Dadurch kann der erste Strukturbereich 206 eine höhere Leuchtdichte aufweisen als der zweite Strukturbereich 208. Dadurch kann mittels der Anordnung von erstem Strukturbereich 206 und zweitem Strukturbereich 208 eine Information dargestellt werden. Die laterale Strukturierung kann beispielsweise eine periodische Anordnung von erstem Strukturbereich 206 und/oder wenigstens einem zweiten Strukturbereich 208 aufweisen. Eine unterschiedliche Anordnung von erstem Strukturbereich 206 und zweitem Strukturbereich 208 kann beispielswiese mittels einer unterschiedlichen Periodizität realisiert sein. Die Periodizität kann als mittlerer, sich wiederholender Abstand einzelner Strukturen voneinander verstanden werden, beispielswiese als mittlerer Abstand von halben Kugellinsen voneinander (siehe 2D). Ein Teil des Trägers 102 kann auch freiliegend von Zwischenstruktur 126 sein, beispielsweise frei von erstem Strukturbereich 206 und/oder zweitem Strukturbereich 208. Der wenigstens eine zweite Strukturbereich kann auf und/oder neben dem ersten Strukturbereich ausgebildet sein, beispielsweise um den Betrag der Fläche der optisch aktiven Seite zu erhöhen.
Die Zwischenstruktur 126 kann derart ausgebildet sein, dass die Krümmung veränderbar ist, beispielsweise chemisch, elektrisch, optisch und/oder thermisch. Ein chemisches Ändern der Krümmung kann beispielsweise mittels eines Änderns der Leitfähigkeit mittels eines Änderns einer Ionen-Konzentration, ein Ändern des Wassergehaltes und/oder des pH-Wertes in der Zwischenstruktur 126 erfolgen. Ein elektrisches Ändern kann beispielsweise mittels eines Änderns eines elektrischen Feldes erfolgen, beispielsweise piezoelektrisch erfolgen. Ein optisches Ändern der Krümmung kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Zwischenstruktur 126 aus einem Stoff oder Stoffgemisch gebildet ist, deren Brechungsindex nichtlinear von der Intensität einer eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung abhängt. Ein thermisches Ändern der Krümmung kann mittels einer thermischen Ausdehnung erfolgen, beispielsweise thermoelektrisch oder mittels Erwärmens.
Die Zwischenstruktur kann elektrisch isoliert sein oder aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet sein.
Die Zwischenstruktur kann einen Brechungsindex aufweisen, der zwischen dem Brechungsindex des Trägers und dem mittleren Brechungsindex des optisch aktiven Bereiches ausgebildet sein. Dadurch kann eine Auskoppelstruktur, beispielsweise für ein optoelektronisches Bauelement als Bottom-Emitter, ausgebildet sein.
3 zeigt eine schematische Darstellung zu einem Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelementes gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
Das Verfahren 300 weist ein Ausbilden 302 einer Zwischenstruktur 126 auf oder über einem Träger 102 auf.
Die Zwischenstruktur 126 wird derart ausgebildet, dass sie einen ersten Bereich 204 und einen zweiten Bereich 202 aufweist. Der erste Bereich 204 wird schlüssig mit dem Träger 102 verbunden. Der optisch aktive Bereich 106 wird auf dem zweiten Bereich 202 ausgebildet.
Die Zwischenstruktur 126 wird derart ausgebildet, dass der zweite Bereich 202 wenigstens eine Krümmung aufweist derart, dass der Betrag der Fläche des zweiten Bereiches 202 größer ist als der Betrag der Fläche des ersten Bereiches 204.
Das Ausbilden 302 der Krümmung der Zwischenstruktur 126 kann während des Aufbringens des Stoffs oder des Stoffgemisches der Zwischenstruktur beispielsweise mittels eines strukturierenden Verfahrens zum Ausbilden der Zwischenstruktur erfolgen, beispielswies mittels eines strukturierten Stempels oder einer strukturierten Maske. Der Stoff oder das Stoffgemisch zum Ausbilden der Zwischenstruktur kann eine Formmasse sein, beispielsweise ein Gel, ein Silikon, ein Epoxid oder ähnliches. Die Formmasse kann zum Ausbilden der Zwischenstruktur 126 plastisch verformt werden oder während des Ausbildens, beispielsweise mittels eines Stempels, verfestigt werden.
Das Ausbilden 302 der Krümmung der Zwischenstruktur 126 kann nach dem Aufbringen des Stoffs oder des Stoffgemisches der Zwischenstruktur beispielsweise mittels eines Abtragens, eines Verdichtens (Komprimieren) und/oder eines Entdichtens (Dekomprimieren) erfolgen, beispielswies mittels eines ballistischen Freilegens, beispielsweise einer Laserablation; und/oder eines strukturierten Stempels.
Ein ballistisches Freilegen der freizulegenden Bereiche kann beispielsweise mittels Beschuss des freizulegenden Bereiches mit Partikeln, Molekülen, Atomen, Ionen, Elektronen und/oder Photonen realisiert werden. Eine Laserablation ist ein Beschuss der freizulegenden Bereiche mit Photonen, beispielsweise mittels eines Lasers mit einer Wellenlänge in einem Bereich von ungefähr 200 nm bis ungefähr 1700 nm, beispielsweise fokussiert, beispielsweise mit einem Fokusdurchmesser in einem Bereich von ungefähr 10 μm bis ungefähr 2000 um, beispielsweise gepulst, beispielsweise mit einer Pulsdauer in einem Bereich von ungefähr 100 fs bis ungefähr 0,5 ms, beispielsweise mit einer Leistung von ungefähr 50 mW bis ungefähr 1000 mW, beispielsweise mit einer Leistungsdichte von ungefähr 100 kW/cm² bis ungefähr 10 GW/cm² und beispielsweise mit einer Repititionsrate in einem Bereich von ungefähr 100 Hz bis ungefähr 1000 Hz.
Weiterhin weist das Verfahren 300 ein Ausbilden 304 eines optisch aktiven Bereiches 106 auf der Zwischenstruktur 126 auf. Der optisch aktive Bereich 106 kann gemäß einer der Ausgestaltungen der Beschreibung der 1 ausgebildet werden.
In verschiedenen Ausführungsformen werden eine optoelektronische Bauelementevorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung bereitgestellt, mit denen es möglich ist, die maximale Leuchtdichte einer OLED pro Fläche zu erhöhen und/oder die Lebensdauer der OLED bei konstanter Leuchtdichte zu erhöhen. Dadurch, dass die effektive Leuchtfläche deutlich erhöht wird, kann der „Lumenoutput”, dass heißt der Betrag an Lumen je Flächeneinheit, der OLED bei gleicher Fläche entsprechend erhöht werden ohne die Lebensdauer der OLED zu reduzieren. Weiterhin kann die Lebensdauer erhöht werden ohne die Leuchtdichte zu erhöhen. Die Effizienz der OLED bleibt dabei wenigstens gleich oder steigt, da die Effizienz der Lichtkonversion von elektrischer in optische Leistung durch die Fläche nicht beeinflusst wird. OLEDs, die bei niedrigerer Spannung betrieben werden, können jedoch effizienter sein. Weiterhin bleibt der Eindruck einer flächigen Oberfläche erhalten. Die Effektive der OLED steigt an.

Claims

Optoelektronisches Bauelement (100), aufweisend: einen optisch aktiven Bereich (106) auf einem Substrat (130), wobei das Substrat (130) einen Träger (102) und eine Zwischenstruktur (126) aufweist; • wobei die Zwischenstruktur (126) einen ersten Bereich (204) und einen zweiten Bereich (202) aufweist; • wobei der erste Bereich (204) schlüssig mit dem Träger (102) verbunden ist und der optisch aktive Bereich (106) auf dem zweiten Bereich (202) ausgebildet ist; • wobei der zweite Bereich (202) wenigstens eine Krümmung aufweist derart, dass der Betrag der Fläche des zweiten Bereiches (202) größer ist als der Betrag der Fläche des ersten Bereiches (204).
Optoelektronisches Bauelement (100) gemäß Anspruch 1, wobei der optisch aktive Bereich (106) zu einem Absorbieren und/oder zu einem Emittieren einer elektromagnetischen Strahlung ausgebildet ist.
Optoelektronisches Bauelement (100) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das optoelektronische Bauelement (100) als eine Leuchtdiode (100) und/oder ein Fotodetektor (100) ausgebildet ist.
Optoelektronisches Bauelement (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das optoelektronische Bauelement (100) flächig ausgebildet ist, insbesondere als eine Flächenbeleuchtung (100).
Optoelektronisches Bauelement (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Zwischenstruktur (126) transparent oder transluzent ausgebildet ist hinsichtlich der elektromagnetischen Strahlung, die von dem optisch aktiven Bereich (106) emittiert und/oder absorbiert wird.
Optoelektronisches Bauelement (100) gemäß Anspruch 5, • wobei die Zwischenstruktur (126) in einer Matrix eingebettete Partikel aufweist; • wobei vorzugsweise die Partikel und die Matrix einen Unterschied im Brechungsindex hinsichtlich der elektromagnetischen Strahlung aufweisen, die in dem optisch aktiven Bereich (106) absorbiert und/oder emittiert wird, der größer ist als 0,05.
Optoelektronisches Bauelement (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, • wobei die Zwischenstruktur (126) opak und/oder undurchlässig hinsichtlich der elektromagnetischen Strahlung, die in dem optisch aktiven Bereich (106) emittiert und/oder absorbiert wird, ausgebildet ist. • wobei vorzugsweise die Zwischenstruktur (126) als eine Spiegelstruktur (126) ausgebildet ist.
Optoelektronisches Bauelement (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Zwischenstruktur (126) als Diffusionsbarriere (126) hinsichtlich Wasser und/oder Sauerstoff ausgebildet ist.
Optoelektronisches Bauelement (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Krümmung mittels einer wenigstens teilweise sphärischen Form der Zwischenstruktur (126) ausgebildet ist.
Verfahren (300) zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelementes, das Verfahren (300) aufweisend: • Ausbilden (302) einer Zwischenstruktur (126) auf oder über einem Träger (102); • Ausbilden (304) eines optisch aktiven Bereiches (106) auf der Zwischenstruktur (126); – wobei die Zwischenstruktur (126) derart ausgebildet wird, dass sie einen ersten Bereich (204) und einen zweiten Bereich (202) aufweist, wobei der erste Bereich (204) schlüssig mit dem Träger (102) verbunden wird und der optisch aktive Bereich (106) auf dem zweiten Bereich (202) ausgebildet wird; und – wobei die Zwischenstruktur (126) derart ausgebildet wird, dass der zweite Bereich (202) wenigstens eine Krümmung aufweist derart, dass der Betrag der Fläche des zweiten Bereiches (202) größer ist als der Betrag der Fläche des ersten Bereiches (204).
Verfahren (300) gemäß Anspruch 10, wobei der optisch aktive Bereich (106) zu einem Absorbieren und/oder zu einem Emittieren einer elektromagnetischen Strahlung ausgebildet wird.
Verfahren (300) gemäß einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei das optoelektronische Bauelement (100) als eine Leuchtdiode (100) und/oder ein Fotodetektor (100) ausgebildet wird.
Verfahren (300) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das optoelektronische Bauelement (100) flächig ausgebildet wird, insbesondere als eine Flächenbeleuchtung (100).
Verfahren (300) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die Zwischenstruktur (126) mit einer Dicke in einem Bereich von ungefähr 0,5 μm bis ungefähr 2000 μm ausgebildet wird.
Verfahren (300) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei die Zwischenstruktur (126) derart ausgebildet wird, dass sie einen Brechungsindex aufweist, der zwischen dem Brechungsindex des Trägers (102) und dem mittleren Brechungsindex des optisch aktiven Bereiches (106) ist.