DE102013106804A1

DE102013106804A1 - Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements

Info

Publication number: DE102013106804A1
Application number: DE102013106804.9A
Authority: DE
Inventors: Philipp Schwamb; Simon Schicktanz
Original assignee: Osram Oled GmbH
Current assignee: Osram Oled GmbH
Priority date: 2013-06-28
Filing date: 2013-06-28
Publication date: 2014-12-31
Also published as: WO2014206647A1

Abstract

In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein optoelektronisches Bauelement einen Träger aufweisen, sowie mindestens einen auf oder über dem Träger ausgebildeten optisch aktiven Bereich und mindestens eine auf oder über dem Träger angeordnete elastische Schicht, wobei der Träger mindestens in einem vorbestimmten Bereich durchtrennt ist, wobei jedoch die elastische Schicht undurchtrennt verbleibt.

Description

Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement und ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements.
Im Rahmen dieser Beschreibung kann unter einem elektronischen Bauelement ein Bauelement verstanden werden, welches die Steuerung, Regelung oder Verstärkung eines elektrischen Stromes betrifft, beispielsweise mittels Verwendens von Halbleiterbauelementen.
Im Rahmen dieser Beschreibung kann unter einem optoelektronischen Bauelement eine Ausführung eines elektronischen Bauelementes verstanden werden, wobei das optoelektronische Bauelement einen optisch aktiven Bereich aufweist. Der optisch aktive Bereich kann elektromagnetische Strahlung absorbieren und daraus einen Fotostrom ausbilden oder mittels einer an oder über den optisch aktiven Bereich angelegten elektrischen Spannung elektromagnetische Strahlung emittieren.
Im Rahmen dieser Beschreibung kann ein elektrisches Kontaktieren eines elektrischen Bauelementes oder eines elektrischen Bereiches des elektrischen Bauelementes, beispielsweise eines elektronischen Bauelementes, beispielsweise eines optoelektronischen Bauelementes, beispielsweise als ein Einbinden des optoelektronischen Bauelementes in einen elektrischen Stromkreis verstanden werden, wobei der Stromkreis beispielsweise mittels des elektrischen Kontaktierens des elektronischen Bauelementes elektrisch geschlossen werden kann.
Im Rahmen dieser Beschreibung kann ein elektrisch kontaktiertes, elektronisches Bauelement als eine Ausführung eines elektrischen Bauelementes verstanden werden.
Im Rahmen dieser Beschreibung kann ein organisches elektronisches Bauelement in verschiedenen Ausgestaltungen als eine organische Leuchtdiode (organic light emitting diode – OLED), eine organische Photovoltaikanlage, beispielsweise eine organische Solarzelle, ein organischer Sensor, ein organischer Feldeffekttransistor (organic field effect transistor OFET) und/oder eine organische Elektronik ausgebildet sein. Bei dem organischen Feldeffekttransistor kann es sich um einen all-OFET handeln, bei dem alle Schichten organisch sind. Ein organisches elektronisches Bauelement 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 oder zum Bereitstellen eines elektrischen Stromes aus einer bereitgestellten und aufgenommenen elektromagnetischen Strahlung eingerichtet ist.
Eine organische Leuchtdiode zeichnet sich üblicherweise durch eine mechanische Flexibilität und moderate Herstellungsbedingungen aus. Verglichen mit einem Bauelement aus anorganischen Materialien kann eine OLED aufgrund der Möglichkeit großflächiger Herstellungsmethoden (z.B. Rolle-zu-Rolle-Herstellungsverfahren) potentiell kostengünstig hergestellt werden.
OLEDs finden daher zunehmend verbreitete Anwendung und können für die Beleuchtung von Oberflächen eingesetzt werden. Eine Oberfläche kann dabei beispielsweise als ein Tisch, eine Wand oder ein Fußboden verstanden werden.
Flächenlichtquellen können derzeit technologieabhängig nur auf starren Trägern hergestellt werden, bzw. es stellt nur die Herstellung auf starren Trägern technische oder wirtschaftliche Vorteile bereit. Stand der Technik ist beispielsweise die Verwendung starrer Glasträger für organische Leuchtdioden.
Mit solchen starren Flächenlichtmodulen sind schwerlich gebogene Freiformen herstellbar. Solche können jedoch beispielsweise aus ästhetischen oder lichtstrahlformenden Gründen interessant sein. Organische Leuchtdioden auf flexiblen Trägern sind in der Entwicklung, bislang können jedoch gebogene Formen nur dadurch verwirklicht werden, dass starre OLEDs mit externen Formkörpern verbunden und so in der gewünschten Form gehalten werden.
Darum besteht ein Bedarf an einem optoelektronischen Bauelement, insbesondere an einem optoelektronischen Bauelement mit optisch aktiven Bereichen, welches zu einer dreidimensionalen Form formbar ist.
In verschiedenen Ausführungsformen wird ein optoelektronisches Bauelement bereitgestellt, welches es erlaubt, eine geformte Fläche zum Emittieren oder zum Absorbieren von Licht (kurz: Lichtfläche) aus starren Bauteilen herzustellen.
In verschiedenen Ausführungsformen wird ein optoelektronisches Bauelement bereitgestellt, welches es erlaubt, eine Lichtfläche in einer komplexen dreidimensionalen Form herzustellen, welche ohne Dehnung nicht aus einer Fläche formbar ist.
In verschiedenen Ausführungsformen kann vor der Vereinzelung einzelner optisch aktiver Bereiche eines Trägers vorder- oder rückseitig ein dünner elastischer Film aufgebracht werden.
Anschließend kann der Träger zwischen den optisch aktiven Bereichenunterbrochen werden. Der elastische Film kann nachträglich als Gelenk zwischen den mindestens zwei optisch aktiven Bereichen wirken, die wenigstens mit dem zur beabsichtigten relativen Verdrehung notwendigen Abstand verbunden sind. Alternativ ist das Gelenk ausreichend dehnbar.
Der elastische Film kann beispielsweise einen Kleber, eine Folie oder einen Lack aufweisen. Seine Dicke kann in einem Bereich von ungefähr 10 µm bis ungefähr 5000 µm liegen. Der elastische Film kann beispielsweise mittels Sprühens, Rakelns oder Druckens aufgebracht werden. Der elastische Film kann ferner weitere funktionale Eigenschaften im OLED-Aufbau erfüllen, beispielsweise kann er eine Auskopplungsschicht, eine Planisierungsschicht, eine Schicht mit eingebrachten Streupartikeln oder eingebrachten Getterpartikel, eine Kleberschicht oder eine Kratzschutzschicht aufweisen. In verschiedenen Ausführungsformen kann der elastische Film zumindest auf einem nötigen Verbindungsbereich aufgebracht sein.
Gegenüber einer Verbindung einzelner optisch aktiver Bereiche nach einer Vereinzelung ergibt sich ein Vorteil einer vereinfachten Verarbeitbarkeit, da die optisch aktiven Bereiche noch zusammenhängend sind und daher beispielsweise als Ganzes bewegt werden können und starr zueinander ausgerichtet sind.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein optoelektronisches Bauelement einen Träger aufweisen, sowie mindestens einen auf oder über dem Träger ausgebildeten optisch aktiven Bereich und mindestens eine auf oder über dem Träger angeordnete elastische Schicht, wobei der Träger zumindest in einem vorbestimmten Bereich durchtrennt ist, wobei jedoch die elastische Schicht undurchtrennt verbleibt.
In einer Ausgestaltung kann der mindestens eine optisch aktive Bereich eine Mehrzahl von optisch aktiven Bereichen aufweisen, wobei jeder optisch aktive Bereich von der Mehrzahl von optisch aktiven Bereichenauf einem zugeordneten Aktivbereich-Trägerbereich angeordnet sein kann und der vorbestimmte Bereich zwischen den Aktivbereich-Trägerbereichenangeordnet sein kann.
In einer Ausgestaltung kann der Träger starr sein. In noch einer Ausgestaltung kann der Träger flexibel sein. In noch einer Ausgestaltung kann der Träger eine Form aufweisen, welche einer Abwicklung einer abwickelbaren Fläche entspricht.
In noch einer Ausgestaltung können die durchtrennten vorbestimmten Bereiche so angeordnet sein, dass das optoelektronische Bauelement zu einer dreidimensionalen Form anordenbar ist, deren Oberfläche der abwickelbaren Fläche entspricht.
In noch einer Ausgestaltung kann der Träger eine Form aufweisen, welche keiner Abwicklung einer abwickelbaren Fläche entspricht.
In noch einer Ausgestaltung kann das optoelektronische Bauelement als transparentes oder transluzentes optoelektronisches Bauelement ausgeführt sein.
In noch einer Ausgestaltung kann die elastische Schicht über dem optisch aktiven Bereich ausgebildet sein.
In noch einer Ausgestaltung kann die elastische Schicht unter dem optisch aktiven Bereich ausgebildet sein.
In noch einer Ausgestaltung kann die elastische Schicht auf einer dem optisch aktiven Bereich gegenüber liegenden Seite des Trägers ausgebildet sein.
In noch einer Ausgestaltung kann die elastische Schicht mindestens eine der folgenden Schichten aufweisen: eine Lackschicht, eine elastische Leiterschicht, eine Auskoppelschicht, eine Barrierefolie, eine Planisierungsschicht, eine Wärmeverteilungsschicht, eine Schicht mit Streupartikeln, eine Schicht mit Getterpartikeln, eine Kleberschicht.
In noch einer Ausgestaltung kann die elastische Schicht mindestens einen der folgenden Stoffe aufweisen: Polyethylenterephthalat, Polyimide, Acryle.
In noch einer Ausgestaltung kann die mindestens eine elastische Schicht eine Mehrzahl von elastischen Schichten aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung kann die Mehrzahl von elastischen Schichten unterschiedliche Elastizitäten aufweisen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements ein Bereitstellen eines Trägers aufweisen, sowie ein Aufbringen mindestens eines optisch aktiven Bereichs, ein Aufbringen mindestens einer elastischen Schicht und ein Durchtrennen des Trägers in einem vorbestimmten Bereich, wobei die elastische Schicht undurchtrennt verbleibt.
In einer Ausgestaltung kann das Durchtrennen des Trägers mittels Ritzens des Trägers im vorbestimmten Bereich auf einer der elastischen Schicht gegenüberliegenden Seite des Trägers und Brechens des Trägers im geritzten Bereich erfolgen.
In noch einer Ausgestaltung kann das Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements ferner ein Versiegeln der durchtrennten Seite des Trägers aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung kann das Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements ferner ein Anordnen des Trägers zu einer dreidimensionalen Form aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung kann das Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements ferner ein Anfasen des Trägers im vorbestimmten Bereich aufweisen, wobei beim Anordnen des Trägers zur dreidimensionalen Form nebeneinanderliegende angefaste Kanten des Trägers einander angenähert werden oder in körperlichen Kontakt miteinander gebracht werden.
Unter dem Begriff „transparent“, bzw. „transparente Schicht“ kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen verstanden werden, dass eine Schicht für Licht durchlässig ist (beispielsweise zumindest in einem Teilbereich des Wellenlängenbereichs von 380 nm bis 780 nm), wobei in eine Struktur (beispielsweise eine Schicht) eingekoppeltes Licht im Wesentlichen ohne Streuung oder Lichtkonversion auch aus der Struktur (beispielsweise Schicht) ausgekoppelt wird.
Unter dem Begriff „transluzent“, bzw. „transluzente Schicht“ kann im Rahmen dieser Beschreibung verstanden werden, dass eine Schicht für Licht durchlässig ist, beispielsweise für das von der organischen Leuchtdiode erzeugte Licht, beispielsweise einer oder mehrerer Wellenlängenbereiche, beispielsweise für Licht in einem Wellenlängenbereich sichtbaren Lichts (beispielsweise zumindest in einem Teilbereich des Wellenlängenbereichs von 380 nm bis 780 nm). Beispielsweise ist unter dem Begriff „transluzente Schicht“ in verschiedenen Ausführungsbeispielen zu verstehen, dass im Wesentlichen die gesamte in eine Struktur (beispielsweise eine Schicht) eingekoppelte Lichtmenge auch aus der Struktur (beispielsweise Schicht) ausgekoppelt wird.
Im Rahmen dieser Beschreibung kann unter einer „elastischen Schicht“ eine Schicht verstanden werden, welche reversibel verformbar ist, welche also nach einer Biegung, Stauchung oder Streckung wieder ihre ursprüngliche Form einnimmt.
Im Rahmen dieser Beschreibung kann unter einem organischen Stoff eine, ungeachtet des jeweiligen Aggregatzustandes, in chemisch einheitlicher Form vorliegende, durch charakteristische physikalische und chemische Eigenschaften gekennzeichnete Verbindung des Kohlenstoffs verstanden werden. Weiterhin kann im Rahmen dieser Beschreibung unter einem anorganischen Stoff eine, ungeachtet des jeweiligen Aggregatzustandes, in chemisch einheitlicher Form vorliegende, durch charakteristische physikalische und chemische Eigenschaften gekennzeichnete Verbindung ohne Kohlenstoff oder einfacher Kohlenstoffverbindung verstanden werden. Im Rahmen dieser Beschreibung kann unter einem organisch-anorganischen Stoff (hybrider Stoff) eine, ungeachtet des jeweiligen Aggregatzustandes, in chemisch einheitlicher Form vorliegende, durch charakteristische physikalische und chemische Eigenschaften gekennzeichnete Verbindung mit Verbindungsteilen die Kohlenstoff enthalten und frei von Kohlenstoff sind, verstanden werden. Im Rahmen dieser Beschreibung umfasst der Begriff „Stoff“ alle oben genannten Stoffe, beispielsweise einen organischen Stoff, einen anorganischen Stoff, und/oder einen hybriden Stoff. Weiterhin kann im Rahmen dieser Beschreibung unter einem Stoffgemisch etwas verstanden werden, was Bestandteile aus zwei oder mehr verschiedenen Stoffen besteht, deren Bestandteile beispielsweise sehr fein verteilt sind. Als eine Stoffklasse ist ein Stoff oder ein Stoffgemisch aus einem oder mehreren organischen Stoff(en), einem oder mehreren anorganischen Stoff(en) oder einem oder mehreren hybrid Stoff(en) zu verstehen. Der Begriff „Material“ kann synonym zum Begriff „Stoff“ verwendet werden.
Im Rahmen dieser Beschreibung kann unter einer neutralen Faser eines optoelektronischen Bauelements der Bereich des Schichtenquerschnittes des optoelektronischen Bauelements verstanden werden, der beim Biegen des optoelektronischen Bauelements, d.h. Ausüben von Zugkräften und Druckkräften auf die Schichten im Querschnitt des optoelektronischen Bauelements, keiner Streckung oder Stauchung unterliegt.
Unter einem Querschnitt oder einem Schichtquerschnitt kann die Schnittebene des optoelektronischen Bauelements parallel zu den Flächennormalen der flächigen Grenzflächen der Schichten des optoelektronischen Bauelements verstanden werden.
Im Biegebereich, das heißt dem Querschnittsbereich der gebogenen Schichten, kann der Stoff oder das Stoffgemisch an der Außenseite des Schichtquerschnittes bezüglich der Biegekante gestreckt werden, während der Stoff oder das Stoffgemisch an der Innenkante gestaucht wird.
Im Rahmen dieser Beschreibung kann ein „Getter“ ein Stoff oder ein Stoffgemisch aufweisen, welches schädliche Stoffe und/oder schädliche Stoffgemische absorbiert, beispielsweise Sauerstoff oder das Wasser der Luftfeuchtigkeit. Ein Getter kann jedoch auch in einer Matrix verteilt sein, beispielsweise in Form von Partikeln oder gelöst, und mittels der Absorption schädlicher Stoffe oder schädlicher Stoffgemische dazu führen, dass der Stoff oder das Stoffgemisch der Matrix zusätzlich Sauerstoffabweisende und/oder Feuchtigkeitsabweisende Eigenschaften aufweist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen
1 eine Draufsicht und zwei Querschnittsansichten eines optoelektronischen Bauelements gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung nach einem Verfahrensschritt zu ihrer Herstellung;
2 eine Draufsicht und zwei Querschnittsansichten eines optoelektronischen Bauelements gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung nach einem Verfahrensschritt zu ihrer Herstellung;
3 eine Draufsicht und zwei Querschnittsansichten eines optoelektronischen Bauelements gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung nach einem Verfahrensschritt zu ihrer Herstellung;
4 eine Draufsicht und zwei Querschnittsansichten eines optoelektronischen Bauelements gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung nach einem Verfahrensschritt zu ihrer Herstellung;
5 eine Draufsicht und zwei Querschnittsansichten eines optoelektronischen Bauelements gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung nach einem Verfahrensschritt zu ihrer Herstellung;
6a zwei Querschnittsansichten entlang der Linie B-B bzw. entlang der Linie C-C aus 5 von einem optoelektronischen Bauelement 100 und 6b eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B aus 5 von einem optoelektronischen Bauelement 200 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung nach einem Verfahrensschritt zu ihrer Herstellung;
7 eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B aus 6a eines optoelektronischen Bauelements 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung nach einem Verfahrensschritt zu ihrer Herstellung
8a und 8b eine Draufsicht auf ein flaches optoelektronisches Bauelement gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung und eine perspektivische Ansicht dem zu einer dreidimensionalen Struktur umgeformten optoelektronischen Bauelement;
9 ein Ablaufdiagramm, welches ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen darstellt;
10 Bilder einer experimentellen Umsetzung eines optoelektronischen Bauelements gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung.
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.
1 zeigt eine Draufsicht und zwei Querschnittsansichten entlang der Linien A-A bzw. B-B eines optoelektronischen Bauelements 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung nach einem Verfahrensschritt zu ihrer Herstellung.
Das optoelektronische Bauelement 100 kann einen Träger 102 aufweisen. Der Träger 102 kann beispielsweise als ein Trägerelement für einen optisch aktiven Bereich, beispielsweise für eine organische Leuchtdiode 106 dienen. Der Träger 102 kann transparent, transluzent, teilweise transluzent oder teilweise transparent ausgeführt sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Träger 102 starr sein. Beispielsweise kann der Träger 102 Glas aufweisen oder daraus gebildet sein, beispielsweise Quarzglas, Kronglas, Fensterglas, Kalk-Natron-Glas oder Flintglas, und/oder ein Halbleitermaterial, und/oder ein Metall oder eine Metallverbindung, beispielsweise Kupfer, Silber, Gold, Platin oder ähnliches, oder irgendeinen anderen geeigneten Material.
In anderen Ausführungsbeispielen kann der Träger flexibel sein. Der Träger 102 kann beispielsweise eine Kapton-Folie (PI), eine Metallfolie oder eine PET-Folie aufweisen. Beispielsweise kann der Träger 102 eine Stahlfolie, 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), PEEK, PTFE und/oder Polyethylennaphthalat (PEN) aufweisen oder daraus gebildet sein. Der Träger 102 kann eines oder mehrere der oben genannten Materialien aufweisen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann auf oder über einer dem Träger 102 mindestens eine organische Leuchtdiode 106 angeordnet sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die mindestens eine organische Leuchtdiode 106 eine Mehrzahl von organischen Leuchtdioden 106 aufweisen, wobei jede organische Leuchtdiode von der Mehrzahl von organischen Leuchtdioden auf einem zugeordneten Aktivbereich-Trägerbereich angeordnet sein kann.
Die organische Leuchtdiode 106 kann eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode und einen dazwischen angeordneten organischen funktionellen Schichtenstapel aufweisen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die erste Elektrode (beispielsweise in Form einer Elektrodenschicht) auf oder über dem Träger 102 aufgebracht sein. Die erste Elektrode kann aus einem elektrisch leitfähigen Stoff gebildet werden oder sein, wie beispielsweise aus einem Metall oder einem leitfähigen transparenten Oxid (transparent conductive oxide, TCO) oder einem Schichtenstapel mehrerer Schichten desselben Metalls oder unterschiedlicher Metalle und/oder desselben TCO oder unterschiedlicher TCOs. Transparente leitfähige Oxide sind transparente, leitfähige Stoffe, beispielsweise Metalloxide, wie beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid, oder Indium-Zinn-Oxid (ITO). Neben binären Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise ZnO, SnO₂, oder In₂O₃ gehören auch ternäre Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise AlZnO, Zn₂SnO₄, CdSnO₃, ZnSnO₃, MgIn₂O₄, GaInO₃, Zn₂In₂O₅ oder In₄Sn₃O₁₂ oder Mischungen unterschiedlicher transparenter leitfähiger Oxide zu der Gruppe der TCOs und können in verschiedenen Ausführungsbeispielen eingesetzt werden. Weiterhin entsprechen die TCOs nicht zwingend einer stöchiometrischen Zusammensetzung und können ferner p-dotiert oder n-dotiert sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die erste Elektrode ein Metall aufweisen; beispielsweise Ag, Pt, Au, Mg, Al, Ba, In, Ag, Au, Mg, Ca, Sm oder Li, sowie Verbindungen, Kombinationen oder Legierungen dieser Stoffe.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die erste Elektrode gebildet werden von einem Schichtenstapel einer Kombination einer Schicht eines Metalls auf einer Schicht eines TCOs, oder umgekehrt. Ein Beispiel ist eine Silberschicht, die auf einer Indium-Zinn-Oxid-Schicht (ITO) aufgebracht ist (Ag auf ITO) oder ITO-Ag-ITO Multischichten.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die erste Elektrode einen oder mehrere der folgenden Stoffe alternativ oder zusätzlich zu den oben genannten Stoffen aufweisen: Netzwerke aus metallischen Nanodrähten und -teilchen, beispielsweise aus Ag; Netzwerke aus Kohlenstoff-Nanoröhren; Graphen-Teilchen und -Schichten; Netzwerke aus halbleitenden Nanodrähten.
Ferner kann die erste Elektrode elektrisch leitfähige Polymere oder Übergangsmetalloxide oder elektrisch leitfähige transparente Oxide aufweisen.
Die erste Elektrode kann (beispielsweise für den Fall einer metallischen ersten Elektrode) eine Schichtdicke aufweisen von kleiner oder gleich ungefähr 25 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 20 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 18 nm. Weiterhin kann die erste Elektrode beispielsweise eine Schichtdicke von größer oder gleich ungefähr 10 nm aufweisen, beispielsweise eine Schichtdicke von größer oder gleich ungefähr 15 nm. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die erste Elektrode eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 25 nm aufweisen, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 18 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 15 nm bis ungefähr 18 nm.
Weiterhin kann für den Fall, dass die erste Elektrode ein leitfähiges transparentes Oxid (TCO) aufweist oder daraus gebildet ist, die erste Elektrode beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 50 nm bis ungefähr 500 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 75 nm bis ungefähr 250 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 100 nm bis ungefähr 150 nm.
Ferner kann für den Fall, dass die erste Elektrode aus beispielsweise einem Netzwerk aus metallischen Nanodrähten, beispielsweise aus Ag, die mit leitfähigen Polymeren kombiniert sein können, einem Netzwerk aus Kohlenstoff-Nanoröhren, die mit leitfähigen Polymeren kombiniert sein können, oder aus Graphen-Schichten und Kompositen gebildet werden, die erste Elektrode beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 1 nm bis ungefähr 500 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 400 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 40 nm bis ungefähr 250 nm.
Zusätzlich kann die organischen Leuchtdiode 106 noch eine organische funktionelle Schichtenstruktur aufweisen, die auf oder über der ersten Elektrode angeordnet ist oder wird.
Die organische funktionelle Schichtenstruktur kann eine oder mehrere Emitterschichten, beispielsweise mit fluoreszierenden und/oder phosphoreszierenden Emittern, enthalten, sowie eine oder mehrere Ladungsträgertransportschichten (Elektronenleitungsschichten ETL, abgeleitet vom englischen Begriff „Electron Transport Layer“ bzw. Lochleitungsschichten HTL, abgeleitet vom englischen Begriff „Hole Transport Layer“ (nicht dargestellt)).
Beispiele für Emittermaterialien, die in dem organischen Leuchtdiode 106 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen für die Emitterschicht(en) eingesetzt werden können, schließen organische oder organometallische Verbindungen, wie Derivate von Polyfluoren, Polythiophen und Polyphenylen (z.B. 2- oder 2,5-substituiertes Poly-p-phenylenvinylen) sowie Metallkomplexe, beispielsweise Iridium-Komplexe wie blau phosphoreszierendes FIrPic (Bis(3,5-difluoro-2-(2-pyridyl)phenyl-(2-carboxypyridyl)-iridium III), grün phosphoreszierendes Ir(ppy)₃ (Tris(2-phenylpyridin)iridium III), rot phosphoreszierendes Ru (dtb-bpy)₃*2(PF₆) (Tris[4,4’-di-tert-butyl-(2,2’)-bipyridin]ruthenium(III)komplex) sowie blau fluoreszierendes DPAVBi (4,4-Bis[4-(di-p-tolylamino)styryl]biphenyl), grün fluoreszierendes TTPA (9,10-Bis[N,N-di-(p-tolyl)-amino]anthracen) und rot fluoreszierendes DCM2 (4-Dicyanomethylen)-2-methyl-6-julolidyl-9-enyl-4H-pyran) als nichtpolymere Emitter ein. Solche nichtpolymeren Emitter sind beispielsweise mittels thermischen Verdampfens abscheidbar. Ferner können Polymeremitter eingesetzt werden, welche insbesondere mittels nasschemischen Verfahren, wie beispielsweise Spin Coating, abscheidbar sind.
Die Emittermaterialien können in geeigneter Weise in einem Matrixmaterial eingebettet sein.
Die Emittermaterialien der Emitterschicht(en) der organischen Leuchtdiode 106 können beispielsweise so ausgewählt sein, dass die organische Leuchtdiode 106 Weißlicht emittiert. Die Emitterschicht(en) kann/können mehrere verschiedenfarbig (zum Beispiel blau und gelb oder blau, grün und rot) emittierende Emittermaterialien aufweisen, alternativ kann/können die Emitterschicht(en) auch aus mehreren Teilschichten aufgebaut sein, wie einer blau fluoreszierenden Emitterschicht oder blau phosphoreszierenden Emitterschicht, einer grün phosphoreszierenden Emitterschicht und einer rot phosphoreszierenden Emitterschicht. Durch die Mischung der verschiedenen Farben kann die Emission von Licht mit einem weißen Farbeindruck resultieren. Alternativ kann auch vorgesehen sein, im Strahlengang der durch diese Schichten erzeugten Primäremission ein Konvertermaterial anzuordnen, das die Primärstrahlung zumindest teilweise absorbiert und eine Sekundärstrahlung größerer Wellenlänge emittiert, so dass sich aus einer (noch nicht weißen) Primärstrahlung durch die Kombination von primärer und sekundärer Strahlung ein weißer Farbeindruck ergibt.
Der organische funktionelle Schichtenstapel kann allgemein eine oder mehrere funktionelle Schichten aufweisen. Die eine oder mehreren funktionellen Schichten kann oder können organische Polymere, organische Oligomere, organische Monomere, organische kleine, nicht-polymere Moleküle („small molecules“) oder Kombinationen dieser Materialien aufweisen. Beispielsweise kann die organische funktionelle Schichtenstruktur eine oder mehrere funktionelle Schichten aufweisen, die als Lochtransportschicht ausgeführt ist oder sind, so dass beispielsweise in dem Fall einer OLED eine effektive Löcherinjektion in eine elektrolumineszierende Schicht oder einen elektrolumineszierenden Bereich ermöglicht werden. Als Material für die Lochtransportschicht können beispielsweise tertiäre Amine, Carbazolderivate, leitendes Polyanilin oder Polythylendioxythiophen verwendet werden. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann oder können die eine oder die mehreren funktionellen Schichten als elektrolumineszierende Schicht ausgeführt sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Lochtransportschicht auf oder über der ersten Elektrode aufgebracht, beispielsweise abgeschieden, sein, und die Emitterschicht kann auf oder über der Lochtransportschicht aufgebracht, beispielsweise abgeschieden, sein.
Die organische Leuchtdiode 106 kann allgemein weitere organische Funktionsschichten aufweisen, die dazu dienen, die Funktionalität und damit die Effizienz der organischen Leuchtdiode 106 weiter zu verbessern.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die organische Leuchtdiode 106 eine Schichtdicke aufweisen von maximal ungefähr 1,5 µm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 1,2 µm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 1 µm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 800 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 500 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 400 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 300 nm.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die organische Leuchtdiode 106 beispielsweise einen Stapel von mehreren direkt übereinander angeordneten OLEDs aufweisen, wobei jede OLED beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen kann von maximal ungefähr 1,5 µm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 1,2 µm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 1 µm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 800 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 500 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 400 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 300 nm.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die organische Leuchtdiode 106 beispielsweise einen Stapel von drei oder vier direkt übereinander angeordneten OLEDs aufweisen, in welchem Fall beispielsweise die organische funktionelle Schichtenstruktur eine Schichtdicke aufweisen kann von maximal ungefähr 6 µm.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann eine zweite Elektrode die gleichen elektrisch leitfähigen Materialien und Schichtdicken aufweisen oder daraus gebildet sein wie die im Zusammenhang mit der Beschreibung der ersten Elektrode genannten Materialien und Schichtdicken. Insbesondere kann die zweite Elektrode dasselbe Material und/oder dieselbe Schichtdicke aufweisen wie die erste Elektrode, oder ein oder mehrere zur ersten Elektrode verschiedene Materialien und/oder Schichtdicken.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann auf oder über der zweiten Elektrode und damit auf oder über der organischen Leuchtdiode 106 optional noch eine Verkapselung 104, beispielsweise in Form einer Barrierendünnschicht/Dünnschichtverkapselung 104 gebildet werden oder sein.
Unter einer „Barrierendünnschicht“ 104 bzw. einem „Barriere-Dünnfilm“ 104 kann im Rahmen dieser Anmeldung beispielsweise eine Schicht oder eine Schichtenstruktur verstanden werden, die dazu geeignet ist, eine Barriere gegenüber chemischen Verunreinigungen bzw. atmosphärischen Stoffen, insbesondere gegenüber Wasser (Feuchtigkeit) und Sauerstoff, zu bilden.
Mit anderen Worten ist die Barrierendünnschicht 104 derart ausgebildet, dass sie von OLED-schädigenden Stoffen wie Wasser, Sauerstoff oder Lösemittel nicht oder höchstens zu sehr geringen Anteilen durchdrungen werden kann.
Gemäß einer Ausgestaltung kann die Barrierendünnschicht 104 als eine einzelne Schicht (anders ausgedrückt, als Einzelschicht) ausgebildet sein. Gemäß einer alternativen Ausgestaltung kann die Barrierendünnschicht 104 eine Mehrzahl von aufeinander ausgebildeten Teilschichten aufweisen. Mit anderen Worten kann gemäß einer Ausgestaltung die Barrierendünnschicht 104 als Schichtstapel (Stack) ausgebildet sein. Die Barrierendünnschicht 104 oder eine oder mehrere Teilschichten der Barrierendünnschicht 104 können beispielsweise mittels eines geeigneten Abscheideverfahrens gebildet werden, z.B. mittels eines Atomlagenabscheideverfahrens (Atomic Layer Deposition (ALD)) gemäß einer Ausgestaltung, z.B. eines plasmaunterstützten Atomlagenabscheideverfahrens (Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition (PEALD)) oder eines plasmalosen Atomlagenabscheideverfahrens (Plasma-less Atomic Layer Deposition (PLALD)), oder mittels eines chemischen Gasphasenabscheideverfahrens (Chemical Vapor Deposition (CVD)) gemäß einer anderen Ausgestaltung, z.B. eines plasmaunterstützten Gasphasenabscheideverfahrens (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD)) oder eines plasmalosen Gasphasenabscheideverfahrens (Plasma-less Chemical Vapor Deposition (PLCVD)), oder alternativ mittels anderer geeigneter Abscheideverfahren.
Durch Verwendung eines Atomlagenabscheideverfahrens (ALD) können sehr dünne Schichten abgeschieden werden. Insbesondere können Schichten abgeschieden werden, deren Schichtdicken im Atomlagenbereich liegen.
Gemäß einer Ausgestaltung können bei einer Barrierendünnschicht 104, die mehrere Teilschichten aufweist, alle Teilschichten mittels eines Atomlagenabscheideverfahrens gebildet werden. Eine Schichtenfolge, die nur ALD-Schichten aufweist, kann auch als „Nanolaminat“ bezeichnet werden.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung können bei einer Barrierendünnschicht 104, die mehrere Teilschichten aufweist, eine oder mehrere Teilschichten der Barrierendünnschicht 104 mittels eines anderen Abscheideverfahrens als einem Atomlagenabscheideverfahren abgeschieden werden, beispielsweise mittels eines Gasphasenabscheideverfahrens.
Die Barrierendünnschicht 104 kann gemäß einer Ausgestaltung eine Schichtdicke von ungefähr 0.1 nm (eine Atomlage) bis ungefähr 1000 nm aufweisen, beispielsweise eine Schichtdicke von ungefähr 10 nm bis ungefähr 100 nm gemäß einer Ausgestaltung, beispielsweise ungefähr 40 nm gemäß einer Ausgestaltung.
Gemäß einer Ausgestaltung, bei der die Barrierendünnschicht 104 mehrere Teilschichten aufweist, können alle Teilschichten dieselbe Schichtdicke aufweisen. Gemäß einer anderen Ausgestaltung können die einzelnen Teilschichten der Barrierendünnschicht 104 unterschiedliche Schichtdicken aufweisen. Mit anderen Worten kann mindestens eine der Teilschichten eine andere Schichtdicke aufweisen als eine oder mehrere andere der Teilschichten.
Die Barrierendünnschicht 104 oder die einzelnen Teilschichten der Barrierendünnschicht 104 können gemäß einer Ausgestaltung als transluzente oder transparente Schicht ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann die Barrierendünnschicht 104 (oder die einzelnen Teilschichten der Barrierendünnschicht 104) aus einem transluzenten oder transparenten Stoff (oder einem Stoffgemisch, welches transluzent oder transparent ist) bestehen.
Gemäß einer Ausgestaltung kann die Barrierendünnschicht 104 oder (im Falle eines Schichtenstapels mit einer Mehrzahl von Teilschichten) eine oder mehrere der Teilschichten der Barrierendünnschicht 104 einen der nachfolgenden Stoffe aufweisen oder daraus gebildet sein: Aluminiumoxid, Zinkoxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid, Hafniumoxid, Tantaloxid Lanthaniumoxid, Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid, Indiumzinnoxid, Indiumzinkoxid, Aluminiumdotiertes Zinkoxid, sowie Mischungen und Legierungen derselben. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Barrierendünnschicht 104 oder (im Falle eines Schichtenstapels mit einer Mehrzahl von Teilschichten) eine oder mehrere der Teilschichten der Barrierendünnschicht 104 ein oder mehrere hochbrechende Stoffe aufweisen, anders ausgedrückt ein oder mehrere Stoffe mit einem hohen Brechungsindex, beispielsweise mit einem Brechungsindex von mindestens 2.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das optoelektronische Bauelement 100 ferner Metallisierungsschichten 108 aufweisen, wobei die Metallisierungsschichten 108 jeweils entweder mit der ersten Elektrode oder mit der zweiten Elektrode körperlich und elektrisch verbunden sein können. Die erste Elektrode ist mittels einer elektrischen Isolierung von der zweiten Elektrode und der mit der zweiten Elektrode verbundenen Metallisierungsschicht 108 elektrisch isoliert. Die Metallisierungsschichten 108 können im geometrischen Randbereich des Trägers 102 auf oder über dem Träger 102 ausgebildet sein, beispielsweise seitlich neben der ersten Elektrode.
Die Metallisierungsschichten 108 können als Stoff oder Stoffgemisch einen Stoff oder ein Stoffgemisch ähnlich der Elektroden aufweisen oder daraus gebildet sein.
2 zeigt eine Draufsicht und zwei Querschnittsansichten entlang der Linien A-A bzw. B-B eines optoelektronischen Bauelements 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung nach einem Verfahrensschritt zu ihrer Herstellung.
Das in 2 dargestellte optoelektronische Bauelement 100 unterscheidet sich von dem in 1 dargestellten optoelektronischen Bauelement 100 dadurch, dass Kontaktbereiche der Metallisierungsschichten 108 in mit einem Kreis 209 markierten Bereichen freigelegt sind.
3 zeigt eine Draufsicht und zwei Querschnittsansichten entlang der Linien A-A bzw. B-B eines optoelektronischen Bauelements 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung nach einem Verfahrensschritt zu ihrer Herstellung.
Das in 3 dargestellte optoelektronische Bauelement 100 unterscheidet sich von dem in 2 dargestellten optoelektronischen Bauelement 100 dadurch, dass auf die Kontaktbereiche der Metallisierungsschicht 108 eine flexible, elektrisch leitfähige Schicht 310 aufgebracht ist.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die flexible, elektrisch leitfähige Schicht 310 aufgesprüht sein. In anderen Ausführungsbeispielen kann die flexible, elektrisch leitfähige Schicht 310 aufgeklebt sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die flexible, elektrisch leitfähige Schicht 310 eine Beschichtung aufweisen oder daraus gebildet sein. In anderen Ausführungsbeispielen kann die flexible, elektrisch leitfähige Schicht 310 eine Folie aufweisen oder daraus gebildet sein.
Insbesondere kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen die flexible, elektrisch leitfähige Schicht 310 dehnbare Leiterbahnen aufweisen oder daraus gebildet sein.
4 zeigt eine Draufsicht und zwei Querschnittsansichten entlang der Linien A-A bzw. B-B eines optoelektronischen Bauelements 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung nach einem Verfahrensschritt zu ihrer Herstellung.
Das in 4 dargestellte optoelektronische Bauelement 100 unterscheidet sich von dem in 3 dargestellten optoelektronischen Bauelement 100 dadurch, dass auf das optoelektronische Bauelement 100 auf einer Seite eine elastische Schicht 412 aufgebracht ist.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die elastische Schicht 412 auf der auf einer Seite des optoelektronischen Bauelements 100 freiliegenden Oberflächen des Trägers 102, der organischen Leuchtdiode 106, der Metallisierungsschicht 108, der Barrierendünnschicht 104 und der flexiblen, elektrisch leitfähigen Schicht 310 aufgebracht sein.
In anderen Ausführungsbeispielen kann die elastische Schicht 412 zwischen dem Träger 102 und der organischen Leuchtdiode 106 angeordnet sein.
In anderen Ausführungsbeispielen kann die elastische Schicht 412 auf die andere Seite des optoelektronischen Bauelements 100, also auf der Seite des Trägers, die der organischen Leuchtdiode gegenüberliegt, aufgebracht sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die elastische Schicht 412 über der gesamten Oberfläche der zu beschichtenden Seite aufgebracht sein.
In anderen Ausführungsbeispielen kann die elastische Schicht 412 nur auf Teile der Oberfläche der zu beschichtenden Seite aufgebracht sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die elastische Schicht 412 als eine einzelne Schicht (anders ausgedrückt, als Einzelschicht) ausgebildet sein.
In anderen Ausführungsbeispielen kann die elastische Schicht 412 eine Mehrzahl von elastischen Schichten 412 bzw. Teilschichten aufweisen oder daraus gebildet sein, wobei die elastischen Schichten 412 zumindest in einem für ein Durchtrennen des Trägers vorbestimmten Bereich aufeinander ausgebildet sein können. Dabei kann die Mehrzahl von elastischen Schichten 412 denselben Stoff oder dasselbe Stoffgemisch aufweisen.
Alternativ kann die Mehrzahl von elastischen Schichten 412 verschiedene Stoffe oder Stoffgemische aufweisen. Dabei kann die Elastizität der Stoffe, welche die elastischen Schichten 412 ausbilden, gleich sein. Alternativ kann die Elastizität der Stoffe, welche die elastischen Schichten 412 ausbilden, verschieden sein, wodurch eine Vorzugs-Biegerichtung ausgebildet sein kann.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die elastische Schicht 412 mindestens einen Stoff aufweisen von Polyethylenterephthalat (PET), Polyimid, beispielsweise Polybismaleinimid (PBMI), Polybenzimidazol (PBI), Polyoxadiazobenzimidazol (PBO), Polyimidsulfon (PISO) oder Polymethacrylimid (PMI), oder Acrylat.
In anderen Ausführungsbeispielen kann die elastische Schicht 412 einen anderen elastischen Stoff aufweisen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die elastische Schicht 412 darüber hinaus weiter funktional oder funktionalisiert sein, beispielsweise optisch oder chemisch. Beispielsweise kann die elastische Schicht eine Verkapselungs- bzw. Barriereschicht, eine Auskopplungsschicht, eine Planisierungsschicht, eine Klebeverbindungsschicht für eine Kratzschutzschicht bzw. für eine Abdeckung, eine Schicht mit eingebetteten Streupartikeln, eine Schicht mit eingebetteten Getterpartikeln oder/und eine Wärmeverteilungsschicht aufweisen oder daraus gebildet sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die elastische Schicht 412 mehrere der genannten Funktionen aufweisen. Beispielsweise kann die elastische Schicht 412 eine Kratzschutzschicht aufweisen, welche zudem als Barriereschicht dient.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die elastische Schicht 412 beispielsweise einen Klebstoff und/oder einen Schutzlack aufweisen, mittels dessen beispielsweise eine Kratzschutzschicht (nicht dargestellt, beispielsweise eine Glasabdeckung, eine Metallfolienabdeckung, eine abgedichtete Kunststofffolien-Abdeckung) auf der Barrierendünnschicht 104 befestigt, beispielsweise aufgeklebt ist. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die optisch transluzente elastische Schicht 412 aus Klebstoff und/oder Schutzlack eine Schichtdicke von größer als 1 µm aufweisen, beispielsweise eine Schichtdicke von mehreren µm. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Klebstoff einen Laminations-Klebstoff aufweisen oder ein solcher sein.
In einem Ausführungsbeispiel kann die Kratzschutzschicht, beispielsweise aus Glas, beispielsweise mittels einer Fritten-Verbindung (engl. glass frit bonding/glass soldering/seal glass bonding) mittels eines herkömmlichen Glaslotes in den geometrischen Randbereichen der organischen Leuchtdiode mit der Barrieredünnschicht 104 aufgebracht sein.
In die Schicht des Klebstoffs (auch bezeichnet als Kleberschicht) können in verschiedenen Ausführungsbeispielen noch lichtstreuende Partikel eingebettet sein, die zu einer weiteren Verbesserung des Farbwinkelverzugs und der Auskoppeleffizienz führen können. In verschiedenen Ausführungsbeispielen können als lichtstreuende Partikel beispielsweise dielektrische Streupartikel vorgesehen sein wie beispielsweise Metalloxide wie z.B. Siliziumoxid (SiO₂), Zinkoxid (ZnO), Zirkoniumoxid (ZrO₂), Indium-Zinn-Oxid (ITO) oder Indium-Zink-Oxid (IZO), Galliumoxid (Ga₂Oa) Aluminiumoxid, oder Titanoxid. Auch andere Partikel können geeignet sein, sofern sie einen Brechungsindex haben, der von dem effektiven Brechungsindex der Matrix der transluzenten Schichtenstruktur verschieden ist, beispielsweise Luftblasen, Acrylat, oder Glashohlkugeln. Ferner können beispielsweise metallische Nanopartikel, Metalle wie Gold, Silber, Eisen-Nanopartikel, oder dergleichen als lichtstreuende Partikel vorgesehen sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Klebstoff derart eingerichtet sein, dass er selbst einen Brechungsindex aufweist, der kleiner ist als der Brechungsindex der Kratzschutzschicht. Ein solcher Klebstoff kann beispielsweise ein niedrigbrechender Klebstoff sein wie beispielsweise ein Acrylat, der einen Brechungsindex von ungefähr 1,3 aufweist. In einer Ausgestaltung kann ein Klebstoff beispielsweise ein hochbrechender Klebstoff sein, der beispielsweise hochbrechende, nichtstreuende Partikel aufweist und einen mittleren Brechungsindex aufweist, der ungefähr dem mittleren Brechungsindex der organisch funktionellen Schichtenstruktur entspricht, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 1,7 bis ungefähr 2,0. Weiterhin können mehrere unterschiedliche Kleber vorgesehen sein, die eine Kleberschichtenfolge bilden.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen können/kann die Kratzschutzschicht und/oder die Klebstoffschicht 412 einen Brechungsindex (beispielsweise bei einer Wellenlänge von 633 nm) von 1,55 aufweisen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die elastische Schicht 412 die Kratzschutzschicht aufweisen oder daraus gebildet sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die elastische Schicht 412 die Klebstoffschicht und die Kratzschutzschicht aufweisen oder daraus gebildet sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die elastische Schicht 412 eine Wärmeverteilungsschicht, welche in körperlichem Kontakt und/oder thermischen Kontakt mit dem Träger 102, der Barrierendünnschicht 104 oder einer anderen Schicht des optoelektronischen Bauelements 100 ist, aufweisen oder daraus gebildet sein; wobei die Wärmeverteilungsschicht zum Verteilen der Wärme der organischen Leuchtdiode 106 eingerichtet ist.
In einem Ausführungsbeispiel kann die Wärmeverteilungsschicht als eine Verbundfolie eingerichtet sein oder eine Verbundfolie aufweisen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann eine Verbundfolie einen Träger aufweisen, beispielsweise eine Trägerfolie oder ein Trägernetz, wobei der Träger einseitig oder beidseitig beschichtet sein kann, beispielsweise mit einer dünnen Beschichtung mit hohem Wärmeleitwert.
In einem Ausführungsbeispiel kann die Verbundfolie stoffschlüssig mit dem Träger 102, der Barrierendünnschicht 104 oder einer anderen Schicht des optoelektronischen Bauelements 100 verbunden sein.
In einem Ausführungsbeispiel kann die stoffschlüssige Verbindung als eine Klebstoff-Verbindung und/oder eine Wärmeleitpaste-Verbindung eingerichtet sein.
In einem Ausführungsbeispiel kann die Wärmeverteilungsschicht eine Dicke in einem Bereich von ungefähr 1 µm bis ungefähr 2 mm aufweisen, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 1 µm bis ungefähr 500 µm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 20 µm bis ungefähr 400 µm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 50 µm bis ungefähr 200 µm, beispielsweise ungefähr 370 µm.
In einem Ausführungsbeispiel kann die Wärmeverteilungsschicht einen Stoff oder ein Stoffgemisch aufweisen oder daraus gebildet sein aus der Gruppe der Stoffe: Aluminium, Stahl, Kupfer, Ruß, Graphit, Graphen, Kohlenstoffnanoröhren.
5 zeigt eine Draufsicht und zwei Querschnittsansichten entlang der Linien A-A bzw. B-B eines optoelektronischen Bauelements 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung nach einem Verfahrensschritt zu ihrer Herstellung.
Das in 5 dargestellte optoelektronische Bauelement 100 unterscheidet sich von dem in 4 dargestellten optoelektronischen Bauelement 100 dadurch, dass vorbestimmte Bereiche 515 bezeichnet sind, in welchen der Träger 102 durchtrennt werden kann.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen können beim Vorliegen einer Mehrzahl von organischen Leuchtdioden, welche jeweils auf zugeordneten Aktivbereich-Trägerbereichenangeordnet sind, die vorbestimmten Bereiche 515 zwischen den Aktivbereich-Trägerbereichenangeordnet sein. Dadurch wird erreicht, dass nach einem Durchtrennen des Trägers 102 in den vorbestimmten Bereichen 515 die organische Leuchtdiode 106 nicht freigelegt wird.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Träger 102, beispielsweise ein Glassubstrat, mittels eines Glasschneiders 514 geritzt und anschließend entlang des Ritzes gebrochen werden.
In anderen Ausführungsbeispielen kann der Träger 102 mittels anderer geeigneter Verfahren durchtrennt werden, wobei die elastische Schicht 412 im vorbestimmten Bereich undurchtrennt verbleibt.
6a zeigt zwei Querschnittsansichten entlang der Linie B-B bzw. entlang der Linie C-C aus 5 von eines optoelektronischen Bauelements 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung nach einem Verfahrensschritt zu ihrer Herstellung, und 6b zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B aus 5 von einem optoelektronischen Bauelement 200 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung nach einem Verfahrensschritt zu ihrer Herstellung.
Das in 6a dargestellte optoelektronische Bauelement 100 unterscheidet sich von dem in 5 dargestellten optoelektronischen Bauelement 100 dadurch, dass der Träger 102 in den vorbestimmten Bereichen 515 durchtrennt wurde und das durch die elastische Schicht 412 verbundene optoelektronische Bauelement 100 in den vorbestimmten Bereichen mittels Biegens verformt wurde. Dabei wurden durch das Durchtrennen voneinander getrennte Teile des Trägers 102 voneinander weg gebogen.
Das in 6b dargestellte optoelektronische Bauelement 200 unterscheidet sich von dem in 5 dargestellten optoelektronischen Bauelement 100 dadurch, dass die elastische Schicht 412 nicht über der organischen Leuchtdiode 106, beispielsweise über der Barrierendünnschicht 104, angeordnet ist, sondern zwischen der organischen Leuchtdiode 106 und dem Träger 102. In einem Ausführungsbeispiel kann die elastische Schicht 412 beispielsweise eine Planarisierungsschicht aufweisen oder daraus gebildet sein. Darüber hinaus wurde der Träger 102 in den vorbestimmten Bereichen 515 durchtrennt und das durch die elastische Schicht 412 verbundene optoelektronische Bauelement 200 in den vorbestimmten Bereichen mittels Biegens verformt. Dabei werden Teile des Trägers 102, welche durch das Durchtrennen voneinander getrennt wurden, zueinander hin gebogen. Um dies zu ermöglichen, können Kanten des Trägers an den durchtrennten vorbestimmten Bereichen 515 in verschiedenen Ausführungsbeispielen angefast bzw. angeschrägt sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Anfasen während des Durchtrennens erfolgen. In anderen Ausführungsbeispielen kann das Anfasen nach dem Durchtrennen erfolgen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen können Schichten, welche auf einer dem Träger 102 gegenüberliegenden Seite der elastischen Schicht 412 angeordnet sind, im vorbestimmten Bereich angefast bzw. angeschrägt sein.
7 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B aus 6a von einem optoelektronischen Bauelement 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung nach einem Verfahrensschritt zu ihrer Herstellung.
Das in 7 dargestellte Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Bauelements 100 unterscheidet sich von dem in 6a dargestellten optoelektronischen Bauelement 100 dadurch, dass in 7 nach dem Durchtrennen des Trägers 102 eine Schutzschicht 616 über dem Träger 102 aufgebracht wurde.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Schutzschicht 616 einen Barrieredünnfilm aufweisen. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Schutzschicht 616 eine Kratzschutzschicht oder eine andere geeignete Schutzschicht aufweisen.
8a zeigt eine Draufsicht auf ein flaches optoelektronisches Bauelement 300 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, und 8b eine perspektivische Ansicht des zu einer dreidimensionalen Struktur umgeformten optoelektronischen Bauelements 300.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen können die Fläche des optoelektronischen Bauelements 300 und die vorbestimmten Bereiche so gestaltet sein, dass die flächige Lichtquelle nach dem Durchtrennen der vorbestimmten Bereiche 515 zu einem dreidimensionalen Körper anordenbar ist. In einem in 8a und 8b dargestellten Ausführungsbeispiel kann das optoelektronische Bauelement 300 beispielsweise so gestaltet sein, dass das zweidimensionale optoelektronische Bauelement 300 durch Biegen zu einer Mantelfläche einer in 8b dargestellten Pyramide umformbar ist. Bei der Pyramide in 8b sind offene Schnittkanten 718 des in 8a dargestellten flächigen optoelektronischen Bauelements 300 entlang der Pfeile 717 zueinander geführt und das flächige optoelektronische Bauelement 300 dabei so gebogen, dass die offenen Schnittkanten 718 und die vorbestimmten Bereiche 515 zu einer Außenseite hervorstehende Kanten der Pyramide bzw. der Pyramiden-Mantelfläche ausbilden.
In anderen Ausführungsbeispielen kann das zweidimensionale optoelektronische Bauelement 300 durch Biegen zu einer anderen dreidimensionalen Form umformbar sein. Dabei kann das optoelektronische Bauelement 300 beim Biegen eine neutrale Faser aufweisen. Anders ausgedrückt wird die elastische Schicht 412 lediglich gebogen, nicht zusätzlich gedehnt.
In anderen Ausführungsbeispielen kann das optoelektronische Bauelement 300 beim Umformen keine neutrale Faser aufweisen.
Beispielsweise kann das optoelektronische Bauelement 300 so umformbar sein, dass beim Umformen keine neutrale Faser vorliegt. Anders ausgedrückt kann die gesamte elastische Schicht 412 gedehnt oder gestaucht, insbesondere gedehnt, werden.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen können so komplexere dreidimensionale Formen ausgebildet werden, welche ohne Dehnung der gesamten elastischen Schicht 412 nicht aus einer Fläche formbar sind.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen können optoelektronische Bauelemente 300, welche einen flexiblen Träger 102 aufweisen, mit einer elastischen Schicht 412 versehen sein, welche eine höhere Elastizität aufweist als die Elastizität des Trägers 102. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, dass mechanisch empfindliche, auf dem flexiblen Träger 102 angeordnete Schichten wie z.B. die Barrieredünnschicht, beim Umformen dadurch geschützt werden können, dass die Umformung bzw. die Dehnung hauptsächlich in den vorbestimmten Bereichen 515 erfolgt, in welchen nach dem Durchtrennen des Trägers im Wesentlichen nur die elastische Schicht 412 mit einer lokal erhöhten Elastizität bzw. Flexibilität bzw. Formbarkeit angeordnet ist.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen können im vorbestimmten Bereich 515 auch andere als die elastische Schicht 412 nach dem Durchtrennen des Trägers 102 undurchtrennt verbleiben, sofern sie nicht die Formbarkeit des optoelektronischen Bauelements 300 beeinträchtigen und ihre Funktion nicht durch das Durchtrennen des Trägers 102 beeinträchtigt wird.
9 zeigt ein Ablaufdiagramm, welches ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen darstellt.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann in Schritt S1000 ein Träger bereitgestellt werden.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann in Schritt S1001 mindestens eine organische Leuchtdiode auf oder über dem Träger aufgebracht werden.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann in Schritt S1002 mindestens eine elastische Schicht auf oder über dem Träger aufgebracht werden. Dabei kann die elastische Schicht in einem Ausführungsbeispiel vor der organischen Leuchtdiode aufgebracht werden. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die elastische Schicht nach der organischen Leuchtdiode aufgebracht werden.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die elastische Schicht auf derselben Seite des Trägers aufgebracht werden wie die organische Leuchtdiode. In anderen Ausführungsbeispielen kann die elastische Schicht auf einer anderen Seite des Trägers aufgebracht werden.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann in Schritt S1003 der Träger in einem vorbestimmten Bereich durchtrennt werden, wobei die elastische Schicht im vorbestimmten Bereich undurchtrennt verbleibt.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Durchtrennen des Trägers mittels Ritzens des Trägers im vorbestimmten Bereich auf einer der elastischen Schicht gegenüberliegenden Seite des Trägers und Brechens des Trägers im geritzten Bereich erfolgen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements ferner ein Anordnen des optoelektronischen Bauelements zu einer dreidimensionalen Form aufweisen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements ferner ein Versiegeln der durchtrennten Seite des Trägers aufweisen, wobei das Versiegeln vorzugsweise nach dem Anordnen des optoelektronischen Bauelements zu einer dreidimensionalen Form erfolgen kann.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements ferner ein Anfasen des Trägers im vorbestimmten Bereich aufweisen, wobei beim Anordnen des Trägers zur dreidimensionalen Form nebeneinanderliegende angefaste Kanten des Trägers einander angenähert werden. In anderen Ausführungsbeispielen können andere Schichten des optoelektronischen Bauelements auf einer dem Träger entgegengesetzten Seite der elastischen Schicht im vorbestimmten Bereich angefast werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich aus der Beschreibung der Leuchtidoden-Lichtquelle und umgekehrt.
10 zeigt Bilder einer experimentellen Umsetzung eines optoelektronischen Bauelements gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung.
Bei der experimentellen Umsetzung wurde ein Träger eines optoelektronischen Bauelements mittels Ritzens und Brechens entlang dreier vorbestimmter Bereiche von einer Seite des Trägers her durchtrennt, wobei auf einer anderen Seite des Trägers eine verbindende elastische Klebefolie, welche zugleich als Kratzschutz und Feuchtebarriere dient, mittels einer elastische Kleberschicht aufgebracht ist. Nach dem Durchtrennen des Trägers, wodurch vier getrennte Träger-Teilbereiche ausgebildet wurden, bildet das flächige optoelektronische Bauelement eine formbare Struktur. Diese ist entlang der vorbestimmten Bereiche, in welchen sie mittels der elastischen Schicht, welche von der elastischen Klebefolie und der elastischen Kleberschicht gebildet wird, biegbar ist, zu einer dreidimensionalen Form formbar.

Claims

Optoelektronisches Bauelement, aufweisend: – einen Träger; – mindestens einen auf oder über dem Träger angeordneten optisch aktiven Bereich, wobei der optisch aktive Bereich dazu geeignet ist, elektromagnetische Strahlung zu absorbieren und daraus einen Fotostrom auszubilden, oder mittels einer an oder über den optisch aktiven Bereich angelegten elektrischen Spannung elektromagnetische Strahlung zu emittieren; und – mindestens eine auf oder über dem Träger angeordnete elastische Schicht, – wobei der Träger zumindest in einem vorbestimmten Bereich durchtrennt ist, wobei jedoch die elastische Schicht undurchtrennt verbleibt.
Das optoelektronische Bauelement gemäß Anspruch 1, wobei der mindestens eine optisch aktive Bereich eine Mehrzahl von optisch aktiven Bereichen aufweist, wobei jeder optisch aktive Bereich von der Mehrzahl von optisch aktiven Bereichen auf einem zugeordneten Aktivbereich-Trägerbereich angeordnet ist und der vorbestimmte Bereich zwischen den Aktivbereich-Trägerbereichen angeordnet ist.
Das optoelektronische Bauelement gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Träger starr ist.
Das optoelektronische Bauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Träger flexibel ist.
Das optoelektronische Bauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Träger eine Form aufweist, welche einer Abwicklung einer abwickelbaren Fläche entspricht.
Das optoelektronische Bauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die durchtrennten vorbestimmten Bereiche so angeordnet sind, dass das optoelektronische Bauelement zu einer dreidimensionalen Form anordenbar ist, deren Oberfläche der abwickelbaren Fläche entspricht.
Das optoelektronische Bauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Träger eine Form aufweist, welche keiner Abwicklung einer abwickelbaren Fläche entspricht.
Das optoelektronische Bauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das optoelektronische Bauelement als transparentes oder transluzentes optoelektronisches Bauelement ausgeführt ist.
Das optoelektronische Bauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die elastische Schicht über dem optisch aktiven Bereich ausgebildet ist.
Das optoelektronische Bauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die elastische Schicht unter dem optisch aktiven Bereich ausgebildet ist.
Das optoelektronische Bauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die elastische Schicht auf einer dem optisch aktiven Bereich gegenüber liegenden Seite des Trägers ausgebildet ist.
Das optoelektronische Bauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die elastische Schicht mindestens eine der folgenden Schichten aufweist: eine Lackschicht, eine elastische Leiterschicht, eine Auskoppelschicht, eine Barriereschicht, eine Planisierungsschicht, eine Wärmeverteilungsschicht, eine Schicht mit Streupartikeln, eine Schicht mit Getterpartikeln, eine Kleberschicht, eine Kratzschutzschicht.
Das optoelektronische Bauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die elastische Schicht mindestens einen der folgenden Stoffe aufweisen kann: Polyethylenterephthalat, Polyimide, Acryle.
Das optoelektronische Bauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die mindestens eine elastische Schicht eine Mehrzahl von elastischen Schichten aufweist.
Das optoelektronische Bauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Mehrzahl von elastischen Schichten unterschiedliche Elastizitäten aufweist.
Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements, aufweisend: – Bereitstellen eines Trägers; – Aufbringen mindestens eines optisch aktiven Bereichs, wobei der optisch aktive Bereich dazu geeignet ist, elektromagnetische Strahlung zu absorbieren und daraus einen Fotostrom auszubilden, oder mittels einer an oder über den optisch aktiven Bereich angelegten elektrischen Spannung elektromagnetische Strahlung zu emittieren; – Aufbringen mindestens einer elastischen Schicht; und – Durchtrennen des Trägers in einem vorbestimmten Bereich, wobei die elastische Schicht undurchtrennt verbleibt.
Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements gemäß Anspruch 16, wobei das Durchtrennen des Trägers mittels Ritzens des Trägers im vorbestimmten Bereich auf einer der elastischen Schicht gegenüberliegenden Seite des Trägers und Brechens des Trägers im geritzten Bereich erfolgt.
Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements gemäß Anspruch 16 oder 17, ferner aufweisend: – Versiegeln der durchtrennten Seite des Trägers.
Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements gemäß einem der Ansprüche 16 bis 18, ferner aufweisend: – Anordnen des Trägers zu einer dreidimensionalen Form.
Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements gemäß einem der Ansprüche 16 bis 19, ferner aufweisend: – Anfasen des Trägers im vorbestimmten Bereich, – wobei beim Anordnen des Trägers zur dreidimensionalen Form nebeneinanderliegende angefaste Kanten des Trägers einander angenähert werden.