DE102013110483A1

DE102013110483A1 - Optoelektronische Bauelementevorrichtung und Verfahren zum Betreiben eines optoelektronischen Bauelementes

Info

Publication number: DE102013110483A1
Application number: DE102013110483.5A
Authority: DE
Inventors: Arndt Jäger
Original assignee: Osram Oled GmbH
Current assignee: Pictiva Displays International Ltd
Priority date: 2013-09-23
Filing date: 2013-09-23
Publication date: 2015-03-26
Also published as: WO2015039835A1; CN105874880A; US20160219673A1; KR20160061363A

Abstract

In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird eine optoelektronische Bauelementevorrichtung bereitgestellt, die optoelektronische Bauelementevorrichtung aufweisend ein optoelektronisches Bauelement (200) und eine Steuervorrichtung zum Ansteuern des optoelektronischen Bauelementes; wobei das optoelektronische Bauelement (200) eine erste optisch aktive Struktur (324) und eine zweite optisch aktive Struktur (326) aufweist, wobei die erste optisch aktive Struktur (324) zu einem Emittieren einer ersten elektromagnetischen Strahlung (330) eingerichtet ist und im Betrieb gemäß einer ersten Alterungsfunktion (140) altert; und wobei die zweite optisch aktive Struktur (326) zu einem Emittieren einer zweiten elektromagnetischen Strahlung (340) eingerichtet ist und im Betrieb gemäß einer zweiten Alterungsfunktion (136, 138) altert; wobei das optoelektronische Bauelement (200) derart ausgebildet ist, dass in einem ersten Betriebsmodus wenigstens die erste elektromagnetische Strahlung (330) emittiert wird und in einem zweiten Betriebsmodus wenigstens die zweite elektromagnetische Strahlung (340) emittiert wird; wobei die Steuervorrichtung eingerichtet ist, dass der Unterschied von erster Alterungsfunktion (140) zu zweiter Alterungsfunktion (136, 138) während des Betriebs der optoelektronischen Bauelementevorrichtung reduziert wird.

Description

In verschiedenen Ausführungsformen werden eine optoelektronische Bauelementevorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben eines optoelektronischen Bauelementes bereitgestellt.
Optoelektronische Bauelemente auf organischer Basis, beispielsweise organische Leuchtdioden (organic light emitting diode – OLED), finden zunehmend verbreitete Anwendung in der Allgemeinbeleuchtung. Ein organisches optoelektronisches Bauelement (dargestellt in 1A), beispielsweise eine OLED, kann über einem Substrat 102 eine Anode 104 und eine Kathode 106 mit einem organischen funktionellen Schichtensystem 108 dazwischen aufweisen. Das organische funktionelle Schichtensystem 108 kann eine oder mehrere Emitterschicht/en 110, 112, 114 aufweisen, in der/denen elektromagnetische Strahlung erzeugt wird (1B), eine oder mehrere Ladunngsträgerpaar-Erzeugungs-Schichtenstruktur(en) aus jeweils zwei oder mehr Ladungsträgerpaar-Erzeugungs-Schichten („charge generating layer”, CGL) zur Ladungsträgerpaarerzeugung, sowie einer oder mehrerer Elektronenblockadeschichten 116, auch bezeichnet als Lochtransportschicht(en) 116 („hole transport layer” – HTL), und einer oder mehrerer Lochblockadeschichten 118, auch bezeichnet als Elektronentransportschicht(en) 118 („electron transport layer” – ETL), um den Stromfluss zu richten. Ein typischer Aufbau einer weißen OLED weist einen Stapel (stack) von Emitterschichten 110, 112, 114 zwischen den Elektroden 104, 106 auf. Der Stapel von Emitterschichten kann eine erste organische Emitterschicht 110 aufweisen, die ein rotes Licht 120 emittiert; eine zweite organische Emitter-Schicht 112, die ein grünes Licht 122 emittiert und eine dritte organische Emitterschicht 114, die ein blaues Licht 124 emittiert. Im Betrieb wird an die Elektroden 104, 106 eine Spannung 126 angelegt und der resultierende Strom fließt in einer Art Reihenschaltung durch die Emitterschichten 110, 112, 114. Dadurch können die Emitterschichten 110, 112, 114 Licht emittieren, das in der Mischung beispielsweise weiß erscheint. Das von einer weißen OLED emittierte Wellenlängenspektrum ist beispielsweise in 1B dargestellt als Spektralleistung 128 als Funktion der Wellenlänge 130.
Weiterhin sind in 1B die Spektren bei unterschiedlichen Leuchtdichten für eine organische Leuchtdiode nach dem Herstellen (Bezugszeichen 160) und nach 350 Betriebsstunden veranschaulicht (Bezugszeichen 162).
Weiße organische Leuchtdioden mit produkttauglichen Lebensdauern größer als 10000 Stunden sind bereits demonstriert worden. Innerhalb dieser Lebensdauer 144 (1C), die auch als LT70 bezeichnet wird, darf die Leuchtdichte auf 70% der Anfangsleuchtdichte abfallen, bevor die OLED ausgetauscht werden sollte. Ein Leuchtdichteabfall auf 50% der ursprünglichen Leuchtdichte wird auch als LT50 (1C) bezeichnet.
Das menschliche Auge kann derart sensitiv sein, dass bereits kleine Abweichungen vom spezifizierten Farbort wahrgenommen werden können. Der Farbort des von der weißen OLED emittierten Lichtes darf sich während der Alterung daher nur minimal ändern. In der Allgemeinbeleuchtung sind Abweichungen vom spezifizierten Farbort von ca. +/–0,02 in den CIE-Werten Cx und Cy tolerierbar.
Die Emitterschichten 110, 112, 114 einer weißen OLED können aus verschiedenen Materialien bestehen und unterschiedlich zur Gesamtemission beitragen. In der in 1A–D dargestellten weißen OLED ist zur Erreichung eines warm-weißen Farbortes des emittieren Lichtes (CIE-Farbortkoordinaten: Cx = 0,45, Cy = 0,41) eine erste Emitterschicht 110 aus dem rot phosphoreszierenden Stoff MDQ, eine zweite Emitterschicht 112 aus dem grün phosphoreszierenden Stoff Irppy und eine dritte Emitterschicht 114 aus dem blau fluoreszierenden Stoff SEB-097 verwendet worden.
Die Emitterschichten 110, 112, 114 können derart ausgebildet werden, dass der Abfall der normierten Leuchtdichte 132 als Funktion der Betriebsdauer 134 einem für alle Emittermaterialien ähnlichen Verlauf folgt, der ungefähr mit einem gestreckten, exponentiellen Abfall (stretched exponential decay) beschrieben werden kann (1C). Dargestellt in 1C ist die auf die anfängliche Leuchtdichte L₀ normierte Leuchtdichte L als Funktion der Betriebsdauer t für die rotes Licht emittierende Emitterschicht 110, 136, die grünes Licht emittierende Emitterschicht 112, 138, die blaues Licht emittierende Emitterschicht 114, 140, der Gesamtemission 142 in einem Emitterschicht-Stapel ein weißes Licht ergibt.
Zum Ausbilden von weißem Licht sind unterschiedliche Anteile aus einem roten Licht, einem grünen Licht und einem blauen Licht notwendig. Die erste rotes Licht emittierende Emitterschicht 110 wird zum Einstellen des warm-weißen Farbortes hinsichtlich der anderen Emitterschichten 112, 114 beim Betriebsstrom mit der höchsten Leuchtdichte betrieben (7200 cd/m²) und hat daher die kürzeste Lebensdauer LT70 – dargestellt in 1B und 1C mittels eines stärkeren Abfalls der Leuchtdichte 132 und der Spektralleistung 128 im Vergleich zu der der zweiten Emitterschicht 112, 138 und der dritten Emitterschicht 114, 140. Mit anderen Worten: die zweite Emitterschicht 112 und die dritte Emitterschicht 114 werden mit geringerer Leuchtdichte betrieben um den warm weißen Farbort einzustellen als die erste Emitterschicht; zweite Emitterschicht 112 (grün): 2000 cd/m²; dritte Emitterschicht 114 (blau): 800 cd/m². Die in 1C dargestellten normierten Leuchtdichten 132 (normiert auf die Leuchtdichte L₀ nach der Herstellung) als Funktion der Betriebszeit 134 der Emitterschichten 110, 112, 114 sind aus einem beschleunigten Alterungstest mit einem 10fach höheren Betriebsstrom ermittelt worden. Die Emitterschichten 110, 112, 114 haben daher eine Lebensdauer von: erste Emitterschicht 110: LT70 = 125 h; zweite Emitterschicht 112: LT70 = 200 h; und dritte Emitterschicht 114: LT70 = 260 h. Die Lebensdauern der zweiten Emitterschicht 112, 138 und der dritten Emitterschicht 114, 140 sind höher als die Lebensdauer der ersten Emitterschicht 110, 136, da die erste Emitterschicht 110, 136 zum Einstellen des Farbortes des emittierten weißen Lichtes des Emitterschichten-Stapels mit einer höheren Leuchtdichte betrieben wird als die zweite Emitterschicht 112, 138 und die dritte Emitterschicht 114, 140.
Aus dem Verlauf der normierten Leuchtdichte 132 als Funktion der Betriebsdauer 134 können die Alterungsfunktionen der Emitterschichten 110, 112, 114 ermittelt werden. Die Emitterschichten 110, 112, 114 können derart ausgebildet sein, dass ihr Alterungsverhalten (L/L₀(t)) mittels einer gestreckten Exponentialfunktion der Form exp – (t/τ_i)^β beschreibar ist. Hierbei ist L die Leuchtdichte 132 zur Betriebszeit 134t; L₀ die Anfangsleuchtdichte; τ_i eine spezifische Konstante, die abhängig ist vom Emittermaterial einer Emitterschicht; und β ein Alterungskoeffizient. Die Emitterschichten 110, 112, 114 sind derart ausgebildet, dass Sie einen ungefähr gleichen Alterungskoeffizienten β mit einem Wert von ungefähr 0,7 aufweisen. In den verschiedenen Emitterschichten 110, 112, 114 können jedoch unterschiedliche Alterungsprozesse stattfinden, sodass die Emitterschichten 110, 112, 114 unterschiedliche Werte für τ_i aufweisen. Dadurch können die Emitterschichten 110, 112, 114 der weißen OLED verschiedene Lebensdauern LT70 bei einem Betriebsstrom aufweisen (1B) – siehe Betriebsdauer 134 der Leuchtdichte 144 zu LT70 der Emitterschichten 136, 138, 140, 142.
Die Gesamtlebensdauer der weißen OLED 142 wird durch die Emitterschicht 110, 112, 114 bestimmt, die am stärksten zur Emission beiträgt – hier die erste Emitterschicht 110, 136. Dadurch kann die warm-weiße OLED 142 eine Betriebsdauer von lediglich 150 h aufweisen. Haben die beiden anderen Emitterschichten eine deutlich kürzere oder längere Lebensdauer, kann es außerdem zu einer differentiellen Farbalterung kommen, d. h. im Betrieb des optoelektronischen Bauelementes zu einem Abweichen des Farbortes vom spezifizierten Farbort mittels Alterung. Dies ist für die oben beschriebene warm-weiße OLED in 1D dargestellt für den CIE-Farbortkoordinaten 146 als Funktion der Betriebsdauer 134 für die Änderung der Farbortkoordinaten ΔCx 148 und ΔCy 150. Während die Farbortkoordinate Cy 150 sich während des Betriebes nicht ändert, kann es bei der Farbortkoordinate Cx 148 durch die differentielle Farbortalterung zu einer signifikanten Verschiebung des Farbortes kommen (dargestellt: ΔCx 148 = –0,017; ΔCy 150 = 0). Dadurch kann eine sichtbare Farbverschiebung vom warm-weißen Farbort der weißen OLED bewirkt werden. Während der Alterung einer weißen OLED wird deshalb eine Farbverschiebung zu blau hin sichtbar, d. h. eine negative Cx-Änderung (1D).
Eine Korrektur der Farbalterung ist möglich, wenn das Bauelement über eine aufwendige Farbort-Regulierung (inklusive Farbsensor) verfügt. Die Vorgabe einer minimalen Farbortverschiebung kann so nur schwer eingehalten werden (zulässige Toleranzen der Farbortabweichungen 152, 154 sind am Rand in 1D dargestellt). Dadurch kann die Betriebsdauer der weißen OLED zusätzlich zu der Reduktion der Betriebsdauer aufgrund der Alterung der Emitterschichten 110, 112, 114 reduziert werden und/oder eine Farbortkorrektur erforderlich sein.
In einem herkömmlichen Verfahren wird zur Farbort-Regulierung eine OLED verwendet mit einer ersten OLED-Einheit mit der ersten Emitterschicht und der zweiten Emitterschicht, und einer zweiten OLED-Einheit mit der dritten Emitterschicht. Mittels eines Veränderns des Stroms durch die erste OLED-Einheit und die zweite OLED-Einheit kann ein Farbort zwischen den Farborten der einzelnen OLED-Einheiten eingestellt werden.
Im Gleichstrom-Betrieb (direct current DC) einer weißen OLED ist eine Farbort-Korrektur nur möglich, wenn die verschiedenen Emitterschichten separat ansteuerbar sind. Diese Farborteinstellung wird herkömmlich mit Hilfe einer monolithisch, invertiert gestapelten OLED mit zwei wie oben beschrieben OLED-Einheiten realisiert. Für eine Farbort-Regulierung im Gleichstrom-Betrieb sind drei Anschlüsse und zwei Spannungsquellen notwendig (3).
Im Wechselstrom-Betrieb (alternating current AC) kann eine Farbort-Regulierung ebenfalls erfolgen. Dazu wird herkömmlich eine OLED mit monolithisch, elektrisch antiparallel gestapelten OLED-Einheiten verwendet. Dies weist den Vorteil auf, mit nur zwei Stromkontakten und nur einer Stromversorgung auszukommen (4). Dieses herkömmliche Verfahren beruht darauf, dass zwei OLED-Einheiten antiparallel zueinander geschaltet werden. Auf diese Weise dient eine OLED-Einheit für die andere OLED-Einheit als Diodengleichrichter, d. h. im Wechselstrom-Betrieb emittiert nur die eine OLED-Einheit im positiven Zyklus (positive Halbwelle) und nur die andere OLED-Einheit im negativen Zyklus (negative Halbwelle) des Strompulses. Die OLED-Einheiten können dabei in der Fläche nebeneinander oder übereinander gestapelt sein. Verwendet man wie oben beschrieben OLED-Einheiten mit unterschiedlichen Emitterschichten, kann im CIE-Diagramm ein Farbort zwischen den Farborten der einzelnen OLED-Einheiten über die Wechselstromparameter eingestellt werden, beispielsweise Strompulshöhe bzw. die Strompulsweite.
Aufgrund der differentiellen Alterung der Emitterschichten der unterschiedlichen OLED-Einheiten ist der Farbort während des Gleichstrom-Betriebs oder des Wechselstrom-Betriebs jedoch nicht stabil. Zur Stabilisierung des Farbortes wird in einem herkömmlichen Verfahren das Signal eines zusätzlichen Farbsensors im Strahlengang der OLED-Einheiten verwendet, um die momentane Farbinformation an die Stromquelle zurückzumelden. Bei einer Farbortabweichung werden entsprechend des gemessenen Signals des Farbsensors die Betriebsparameter der OLED-Einheiten korrigiert.
In verschiedenen Ausführungsformen werden eine optoelektronische Bauelementevorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben eines optoelektronischen Bauelementes bereitgestellt, mit denen es möglich ist eine OLED ohne Farbsensor mit einer wenigstens reduzierten Farbortabweichung während des Betriebes zu betreiben.
In verschiedenen Ausführungsformen wird eine optoelektronische Bauelementevorrichtung bereitgestellt, die optoelektronische Bauelementevorrichtung aufweisend: ein optoelektronisches Bauelement und eine Steuervorrichtung zum Ansteuern des optoelektronischen Bauelementes; wobei das optoelektronische Bauelement eine erste optisch aktive Struktur und eine zweite optisch aktive Struktur aufweist, wobei die erste optisch aktive Struktur zu einem Emittieren einer ersten elektromagnetischen Strahlung eingerichtet ist und im Betrieb gemäß einer ersten Alterungsfunktion altert; und wobei die zweite optisch aktive Struktur zu einem Emittieren einer zweiten elektromagnetischen Strahlung eingerichtet ist und im Betrieb gemäß einer zweiten Alterungsfunktion altert; wobei das optoelektronische Bauelement derart ausgebildet ist, dass in einem ersten Betriebsmodus wenigstens die erste elektromagnetische Strahlung emittiert wird und in einem zweiten Betriebsmodus wenigstens die zweite elektromagnetische Strahlung emittiert wird; wobei die Steuervorrichtung eingerichtet ist, das optoelektronische Bauelement in einem vorgegebenen Ansteuerungsintervall teilweise im ersten Betriebsmodus und teilweise im zweiten Betriebsmodus anzusteuern derart, dass der Unterschied von erster Alterungsfunktion zu zweiter Alterungsfunktion während des Betriebs der optoelektronischen Bauelementevorrichtung reduziert wird.
In einer Ausgestaltung kann das optoelektronische Bauelement in einem vorgegebenen Ansteuerungsintervall teilweise im ersten Betriebsmodus und teilweise im zweiten Betriebsmodus ansteuerbar sein. Dadurch wird in einem Ansteuerungsintervall eine dritte elektromagnetische Strahlung emittiert. Der Unterschied von erster Alterungsfunktion zu zweiter Alterungsfunktion wird somit während des Emittierens der dritten elektromagnetischen Strahlung reduziert. Dadurch können die Eigenschaften der dritten elektromagnetischen Strahlung, die abhängig sind von der Alterung der optoelektronischen Bauelementevorrichtung, während des Betriebs der optoelektronischen Bauelementevorrichtung stabil sein. Ursächlich dafür, dass anstelle der ersten elektromagnetischen Strahlung und der zweiten elektromagnetischen Strahlung eine dritte elektromagnetische Strahlung wahrgenommen wird, ist die Trägheit des menschlichen Auges. Unterschreitet ein Ansteuerungsintervall eine bestimmte Dauer, d. h. bei Überschreiten einer Ansteuerungsfrequenz, ist für das menschliche Auge lediglich die Mischung aus erster elektromagnetischer Strahlung und zweiter elektromagnetischer Strahlung sichtbar. Die Mischung aus erster elektromagnetischer Strahlung und zweiter elektromagnetischer Strahlung wird als dritte elektromagnetische Strahlung bezeichnet.
In einer Ausgestaltung kann das optoelektronische Bauelement derart ausgebildet sein, dass die erste Alterungsfunktion und die zweite Alterungsfunktion einen ungefähr gleichen Alterungskoeffizienten aufweisen.
In einer Ausgestaltung kann die erste optisch aktive Struktur derart ausgebildet sein, dass die erste elektromagnetische Strahlung ein blaues Licht ist.
In einer Ausgestaltung kann die zweite optisch aktive Struktur derart ausgebildet sein, dass die zweite elektromagnetische Strahlung ein gelbes Licht oder ein grün-rotes Licht ist.
Mit anderen Worten: In einer Ausgestaltung kann die erste optisch aktive Struktur derart ausgebildet sein, dass die erste elektromagnetische Strahlung ein blaues Licht ist und die zweite optisch aktive Struktur derart ausgebildet sein, dass die zweite elektromagnetische Strahlung ein gelbes Licht oder ein grün-rotes Licht ist. Als dritte elektromagnetische Strahlung, dass heißt als elektromagnetische Strahlung eines Ansteuerungsintervalls, kann ein weißes Licht emittiert bzw. wahrgenommen werden.
In einer Ausgestaltung kann das Steuergerät derart ausgebildet sein, dass die dritte elektromagnetische Strahlung ein weißes Licht ist, beispielswiese mit einer korrelierten Farbtemperatur in einem Bereich von 500 K bis 11000 K.
In einer Ausgestaltung kann die Steuervorrichtung eine elektrische Energiequelle aufweisen oder mit einer elektrischen Energiequelle elektrisch verbunden sein, wobei die elektrische Energiequelle die elektrische Energie für den ersten Betriebsmodus und für den zweiten Betriebsmodus bereitstellt.
In einer Ausgestaltung kann die elektrische Energiequelle für den ersten Betriebsmodus und/oder für den zweiten Betriebsmodus einen Wechselstrom und/oder eine Wechselspannung bereitstellen/bereitstellt.
In einer Ausgestaltung kann mittels der Amplitude und/oder der Frequenz des Wechselstroms und/oder der Wechselspannung wenigstens eine Eigenschaft der dritten elektromagnetischen Strahlung ausgebildet werden.
In einer Ausgestaltung kann der Wechselstrom einen Gleichstromanteil aufweisen, oder die Wechselspannung einen Gleichspannungsanteil aufweisen.
In einer Ausgestaltung kann der Wechselstrom und/oder die Wechselspannung eine Frequenz von größer als ungefähr 30 Hz aufweisen.
In einer Ausgestaltung kann die Steuervorrichtung derart ausgebildet sein, dass die erste optisch aktive Struktur im ersten Betriebsmodus mit einem ersten Spannungsverlauf anzusteuern ist und die zweite optisch aktive Struktur im zweiten Betriebsmodus mit einem zweiten Spannungsverlauf anzusteuern ist, der unterschiedlich ist zu dem ersten Spannungsverlauf.
In einer Ausgestaltung kann die Steuervorrichtung derart ausgebildet sein, dass der erste Spannungsverlauf wenigstens einen nichtlinearen ersten Bereich aufweist.
In einer Ausgestaltung kann die Steuervorrichtung derart ausgebildet sein, dass der erste Bereich wenigstens eine der folgenden Formen oder eine Mischform einer der folgenden Formen aufweist: ein Puls, eine Sinus-Halbwelle, ein Rechteck, ein Dreieck, ein Sägezahn.
In einer Ausgestaltung kann die Steuervorrichtung derart ausgebildet sein, dass der zweite Spannungsverlauf als ein Gleichstrom-Betrieb ausgebildet ist.
In einer Ausgestaltung kann die Steuervorrichtung derart ausgebildet sein, dass im Gleichstrom-Betrieb ein konstanter Gleichstrom bereitgestellt wird.
In einer Ausgestaltung kann die Steuervorrichtung derart ausgebildet sein, dass der zweite Spannungsverlauf einen nichtlinearen zweiten Bereich aufweist.
In einer Ausgestaltung kann die Steuervorrichtung derart ausgebildet sein, dass der zweite Bereich wenigstens eine der folgenden Formen oder eine Mischform einer der folgenden Formen aufweist: ein Puls, eine Sinus-Halbwelle, ein Rechteck, ein Dreieck, ein Sägezahn.
In einer Ausgestaltung kann die Steuervorrichtung derart ausgebildet sein, dass das optoelektronische Bauelement in einem Wechselstrombetrieb mit einer ersten Halbwelle und einer zweiten Halbwelle betrieben wird.
In einer Ausgestaltung kann die Steuervorrichtung derart ausgebildet sein, dass mit dem Übergang von erster Halbwelle zu zweiter Halbwelle ein Übergang von erstem Betriebsmodus zu zweitem Betriebsmodus erfolgt.
In einer Ausgestaltung kann die Steuervorrichtung derart ausgebildet sein, dass die erste Halbwelle und die zweite Halbwelle unterschiedliche Stromrichtungen aufweisen.
In einer Ausgestaltung kann die Steuervorrichtung derart ausgebildet sein, dass die erste Halbwelle und die zweite Halbwelle asymmetrisch ausgebildet sind.
In einer Ausgestaltung kann die Steuervorrichtung derart ausgebildet sein, dass die erste Halbwelle hinsichtlich der zweiten Halbwelle asymmetrisch ausgebildet ist.
In einer Ausgestaltung kann die Steuervorrichtung derart ausgebildet sein, dass die erste Halbwelle einen anderen maximalen Betrag der Amplitude aufweist als die zweite Halbwelle.
In einer Ausgestaltung kann die Steuervorrichtung derart ausgebildet sein, dass der erste Betriebsmodus wenigstens eine erste Halbwelle und der zweite Betriebsmodus wenigstens eine zweite Halbwelle aufweist.
In einer Ausgestaltung kann die Steuervorrichtung derart ausgebildet sein, dass die erste Halbwelle eine andere Pulsweite aufweist als die zweite Halbwelle.
In einer Ausgestaltung kann die Steuervorrichtung derart ausgebildet sein, dass die erste Halbwelle ein größeres Tastverhältnis aufweist als die zweite Halbwelle.
In einer Ausgestaltung kann die Steuervorrichtung derart ausgebildet sein, dass der Unterschied der Alterungsfunktion kleiner ist als ein Schwellenwert.
In einer Ausgestaltung kann die Steuervorrichtung derart ausgebildet sein, dass der Schwellenwert eine Funktion hinsichtlich der differentiellen Farbortalterung der ersten optisch aktiven Struktur und der zweiten optisch aktiven Struktur ist.
In einer Ausgestaltung kann die Steuervorrichtung derart ausgebildet sein, dass der Schwellenwert einen Betrag aufweist derart, dass die mittels der differentiellen Farbortalterung verbundene Farbortverschiebung kleiner ist als 0,02 in Cx und/oder Cy in einer CIE-Farbnormtafel.
In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Betreiben eines optoelektronischen Bauelementes bereitgestellt, wobei das optoelektronische Bauelement eine erste optisch aktive Struktur und eine zweite optisch aktive Struktur aufweist, wobei die erste optisch aktive Struktur zu einem Emittieren einer ersten elektromagnetischen Strahlung eingerichtet ist und im Betrieb gemäß einer ersten Alterungsfunktion altert; und wobei die zweite optisch aktive Struktur zu einem Emittieren einer zweiten elektromagnetischen Strahlung eingerichtet ist und im Betrieb gemäß einer zweiten Alterungsfunktion altert; wobei das optoelektronische Bauelement derart ausgebildet ist, dass in einem ersten Betriebsmodus wenigstens die erste elektromagnetische Strahlung emittiert wird und in einem zweiten Betriebsmodus wenigstens die zweite elektromagnetische Strahlung emittiert wird; das Verfahren aufweisend: ein Ansteuern des optoelektronischen Bauelementes in einem vorgegebenen Ansteuerungsintervall teilweise im ersten Betriebsmodus und teilweise im zweiten Betriebsmodus derart, dass der Unterschied von erster Alterungsfunktion zu zweiter Alterungsfunktion während des Betriebs des optoelektronischen Bauelementes reduziert wird.
In einer Ausgestaltung kann im vorgegebenen Ansteuerungsintervall eine dritte elektromagnetische Strahlung emittiert und/oder wahrgenommen werden und das optoelektronische Bauelement derart angesteuert werden, dass der Unterschied von erster Alterungsfunktion zu zweiter Alterungsfunktion während des Emittierens der dritten elektromagnetischen Strahlung reduziert wird.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das optoelektronische Bauelement derart angesteuert werden, dass die erste optisch aktive Struktur und die zweite optisch aktive Struktur gleichzeitig elektromagnetische Strahlung emittieren. Mit anderen Worten: das optoelektronische Bauelement kann derart ausgebildet sein und angesteuert werden, dass es gleichzeitig im ersten Betriebsmodus und im zweiten Betriebsmodus betrieben werden kann.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das optoelektronische Bauelement derart ausgebildet sein, dass die erste Alterungsfunktion und die zweite Alterungsfunktion einen ungefähr gleichen Alterungskoeffizienten aufweisen. Mit anderen Worten: die erste Alterungsfunktion und die zweite Alterungsfunktion können mit einem gestreckten exponentiellen Abfall beschrieben werden. Der Exponent der Alterungsfunktion kann bei der ersten Alterungsfunktion und der zweiten Alterungsfunktion eine ungefähr gleiche Potenz aufweisen (siehe unten). Die gleiche Potenz kann auch als Alterungskoeffizient bezeichnet werden.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die erste optisch aktive Struktur derart ausgebildet sein, dass die erste elektromagnetische Strahlung ein blaues Licht ist.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die zweite optisch aktive Struktur derart ausgebildet sein, dass die zweite elektromagnetische Strahlung ein gelbes Licht oder ein grün-rotes Licht ist.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das optoelektronische Bauelement derart angesteuert werden, dass die Mischung aus erster elektromagnetischer Strahlung und zweiter elektromagnetischer Strahlung in einem Ansteuerungsintervall ein weißes Licht ist, beispielsweise mit einer (korrelierten) Farbtemperatur in einem Bereich von 500 K bis 11000 K. Mit anderen Worten: die dritte elektromagnetische Strahlung kann ein weißes Licht sein, beispielsweise mit einer (korrelierten) Farbtemperatur in einem Bereich von 500 K bis 11000 K.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das optoelektronische Bauelement mit einer elektrischen Energiequelle elektrisch verbunden sein, wobei die elektrische Energiequelle die elektrische Energie für den ersten Betriebsmodus und für den zweiten Betriebsmodus bereitstellt.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die elektrische Energiequelle einen Wechselstrom und/oder eine Wechselspannung bereitstellen/bereitstellt.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann mittels der Amplitude und/oder der Frequenz eines Wechselstroms und/oder einer Wechselspannung wenigstens eine Eigenschaft der dritten elektromagnetischen Strahlung ausgebildet werden.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der Wechselstrom einen Gleichstromanteil aufweisen, oder die Wechselspannung einen Gleichspannungsanteil aufweisen.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der Wechselstrom und/oder die Wechselspannung eine Frequenz von größer als ungefähr 30 Hz aufweisen.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der erste Betriebsmodus ein Ansteuern der ersten optisch aktiven Struktur mit einem ersten Spannungsverlauf und der zweite Betriebsmodus ein Ansteuern der zweiten optisch aktiven Struktur mit einem zweiten Spannungsverlauf aufweisen, der unterschiedlich ist zu dem ersten Spannungsverlauf.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der erste Spannungsverlauf wenigstens einen nichtlinearen ersten Bereich aufweisen.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der erste Bereich wenigstens eine der folgenden Formen oder eine Mischform einer der folgenden Formen aufweisen: ein Puls, eine Sinus-Halbwelle, ein Rechteck, ein Dreieck, ein Sägezahn.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der zweite Spannungsverlauf als ein Gleichstrom-Betrieb ausgebildet sein.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann im Gleichstrom-Betrieb ein konstanter Gleichstrom bereitgestellt werden.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der zweite Betriebsmodus ein Ansteuern der zweiten optisch aktiven Struktur mit einem nichtlinearen Spannungsverlauf aufweisen.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der zweite Spannungsverlauf einen nichtlinearen zweiten Bereich aufweisen.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der zweite Bereich wenigstens eine der folgenden Formen oder eine Mischform einer der folgenden Formen aufweisen: ein Puls, eine Sinus-Halbwelle, ein Rechteck, ein Dreieck, ein Sägezahn.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das optoelektronische Bauelement in einem Wechselstrombetrieb mit einer ersten Halbwelle und einer zweiten Halbwelle betrieben werden.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der nichtlineare zweite Bereich in einem vorgegebenen Ansteuerungsintervall ein Tastverhältnis in einem Bereich von ungefähr 0 bis ungefähr 4 aufweisen.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das optoelektronische Bauelement derart ausgebildet sein, dass mit dem Übergang von erster Halbwelle zu zweiter Halbwelle ein Übergang von erstem Betriebsmodus zu zweitem Betriebsmodus erfolgt.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens können die erste Halbwelle und die zweite Halbwelle unterschiedliche Stromrichtungen aufweisen.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens können die erste Halbwelle und die zweite Halbwelle asymmetrisch ausgebildet sein.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die erste Halbwelle hinsichtlich der zweiten Halbwelle asymmetrisch ausgebildet sein. Beispielsweise nicht punktsymmetrisch oder spiegelsymmetrisch hinsichtlich des Stromverlaufes oder des Spannungsverlaufes bezüglich des Überganges von erster Halbwelle zu zweiter Halbwelle.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die erste Halbwelle einen anderen maximalen Betrag der Amplitude aufweisen als die zweite Halbwelle.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der erste Betriebsmodus wenigstens eine erste Halbwelle und der zweite Betriebsmodus wenigstens eine zweite Halbwelle aufweisen. Mit anderen Worten: ein Betriebsmodus kann eine oder mehrere Halbwellen aufweisen, wobei eine Halbwelle eine periodische oder willkürliche Folge von Spannungsverläufen mit gleicher Stromrichtung aufweisen kann. Beispielsweis kann der erste Betriebsmodus eine erste erste Halbwelle und eine zweite erste Halbwelle aufweisen. Die erste erste Halbwelle und die zweite erste Halbwelle können beispielsweise Sinus-Halbwellen sein. Die Sinus-Halbwellen der ersten ersten Halbwelle und die zweiten ersten Halbwelle können jedoch unterschiedliche Amplituden und Pulsweiten aufweisen.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die erste Halbwelle eine andere Pulsweite aufweisen als die zweite Halbwelle.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die erste Halbwelle ein größeres Tastverhältnis aufweisen als die zweite Halbwelle.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der Unterschied der Alterungsfunktion kleiner sein als ein Schwellenwert.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der Schwellenwert eine Funktion hinsichtlich der differentiellen Farbortalterung der ersten optisch aktiven Struktur und der zweiten optisch aktiven Struktur sein.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der Schwellenwert einen Betrag aufweisen derart, dass die mittels der differentiellen Farbortalterung verbundene Farbortverschiebung kleiner ist als 0,02 in Cx und/oder Cy in einer CIE-Farbnormtafel.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen
1A–D schematische Darstellungen zu einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung;
2 schematische Darstellung eines optoelektronischen Bauelementes gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
3A, B schematische Darstellungen eines Ausführungsbeispiels eines optoelektronischen Bauelementes;
4A, B schematische Darstellungen eines Ausführungsbeispiels eines optoelektronischen Bauelementes;
5A, B schematische Darstellungen des Wechselstrombetriebes eines optoelektronischen Bauelementes gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen; und
6A–C schematische Darstellungen zu einem optoelektronischen Bauelement im Betrieb 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 bezeichnet werden.
Der optisch aktive Bereich kann jedoch auch eine flächige, optisch aktive Seite und eine flächige, optisch inaktive 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.
Eine elektromagnetische Strahlung emittierende Struktur (optisch aktive Struktur) kann in verschiedenen Ausgestaltungen eine 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) (elektromagnetische Strahlung emittierende Struktur), 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 optoelektronische 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 elektromagnetischen Strahlung aus einem bereitgestellten elektrischen Strom eingerichtet ist.
Die optisch aktive Zeit ist die Zeit in der eine optisch aktive Struktur elektromagnetische Strahlung emittiert.
Die optisch inaktive Zeit ist die Zeit in der eine optisch aktive Struktur keine elektromagnetische Strahlung emittiert.
Das Tastverhältnis (MUX) gibt das Verhältnis der optisch inaktiven Zeit zu der optisch aktiven Zeit in einem Ansteuerungsintervall an. Beispielsweise ist eine optisch aktive Struktur bei einem Tastverhältnis von 2 (MUX = 2) je Ansteuerungsintervall zu 50% der Zeit des Ansteuerungsintervalls optisch inaktiv (unbestromt) und emittiert in 50% der Zeit des Ansteuerungsintervalls eine elektromagnetische Strahlung.
Die optisch aktive Zeit kann beispielsweise mittels einer mathematischen Faltung der Impulsweiten und Impulsfolgefrequenz in einem Ansteuerungsintervall ermittelt werden.
Als maximale Impulsamplitude kann die Stelle eines Pulses elektromagnetischer Strahlung verstanden werden, an der der Puls die höchste Leuchtdichte aufweist.
2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines optoelektronischen Bauelementes gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
Das optoelektronische Bauelement 200 kann als eine organische Leuchtdiode 200, ein organischer Fotodetektor 200 oder eine organische Solarzelle ausgebildet sein.
Eine organische Leuchtdiode 200 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 200 kann ein hermetisch dichtes Substrat, einen aktiven Bereich und eine Verkapselungsstruktur aufweisen.
Das hermetisch dichte Substrat kann einen Träger 202 und eine erste Barriereschicht 204 aufweisen.
Der aktive Bereich ist ein elektrisch aktiver Bereich und/oder ein optisch aktiver Bereich. Der aktive Bereich ist beispielsweise der Bereich des optoelektronischen Bauelements 200, in dem elektrischer Strom zum Betrieb des optoelektronischen Bauelements 200 fließt und/oder in dem elektromagnetische Strahlung erzeugt und/oder absorbiert wird.
Der elektrisch aktive Bereich 206 kann eine erste Elektrode 210, eine organische funktionelle Schichtenstruktur 212 und eine zweiten Elektrode 214 aufweisen.
Die organische funktionelle Schichtenstruktur 206 kann ein, zwei oder mehr funktionelle Schichtenstruktur-Einheiten und eine, zwei oder mehr Zwischenschichtstruktur(en) zwischen den Schichtenstruktur-Einheiten aufweisen. Die organische funktionelle Schichtenstruktur 212 kann beispielsweise eine erste organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit 216, eine Zwischenschichtstruktur 218 und eine zweite organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit 220 aufweisen.
Die Verkapselungsstruktur kann eine zweite Barriereschicht 208, eine schlüssige Verbindungsschicht 222 und eine Abdeckung 224 aufweisen.
Der Träger 202 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 202 kann ein Metall aufweisen oder daraus gebildet sein, beispielsweise Kupfer, Silber, Gold, Platin, Eisen, beispielsweise eine Metallverbindung, beispielsweise Stahl.
Der Träger 202 kann opak, transluzent oder sogar transparent ausgeführt sein.
Der Träger 202 kann ein Teil einer Spiegelstruktur sein oder diese bilden.
Der Träger 202 kann einen mechanisch rigiden Bereich und/oder einen mechanisch flexiblen Bereich aufweisen oder derart ausgebildet sein, beispielsweise als eine Folie.
Der Träger 202 kann als Wellenleiter für elektromagnetische Strahlung ausgebildet sein, beispielsweise transparent oder transluzent sein hinsichtlich der emittierten oder absorbierten elektromagnetischen Strahlung des optoelektronischen Bauelementes 200.
Die erste Barriereschicht 204 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 204 kann mittels eines der folgenden Verfahren ausgebildet werden: ein Atomlagenabscheideverfahren (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 204, 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 204, die mehrere Teilschichten aufweist, können eine oder mehrere Teilschichten der ersten Barriereschicht 204 mittels eines anderen Abscheideverfahrens als einem Atomlagenabscheideverfahren abgeschieden werden, beispielsweise mittels eines Gasphasenabscheideverfahrens.
Die erste Barriereschicht 204 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 204 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 204 verzichtet werden kann, beispielsweise für den Fall, dass der Träger 202 hermetisch dicht ausgebildet ist, beispielsweise Glas, Metall, Metalloxid aufweist oder daraus gebildet ist.
Die erste Elektrode 210 kann als Anode oder als Kathode ausgebildet sein.
Die erste Elektrode 210 kann eines der folgenden elektrisch leitfähigen Materialien 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-Nanoröhren, 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 210 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 210 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 210 kann eine Schicht oder einen Schichtenstapel mehrerer Schichten desselben Materials oder unterschiedlicher Materialien aufweisen. Die erste Elektrode 210 kann gebildet werden von einem Schichtenstapel einer Kombination einer Schicht eines Metalls auf einer Schicht eines TCOs, oder umgekehrt. Ein Beispiel ist eine Silberschicht, die auf einer Indium-Zinn-Oxid-Schicht (ITO) aufgebracht ist (Ag auf ITO) oder ITO-Ag-ITO Multischichten.
Die erste Elektrode 204 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 210 kann einen ersten elektrischen Anschluss aufweisen, an den ein erstes elektrisches Potential anlegbar ist. Das erste elektrische Potential kann von einer Energiequelle bereitgestellt werden (siehe 3, 4), beispielsweise einer Stromquelle oder einer Spannungsquelle. Alternativ kann das erste elektrische Potential an einen elektrisch leitfähigen Träger 202 angelegt sein und die erste Elektrode 210 durch den Träger 202 mittelbar elektrisch zugeführt sein. Das erste elektrische Potential kann beispielsweise das Massepotential oder ein anderes vorgegebenes Bezugspotential sein.
In 2 ist ein optoelektronisches Bauelement 200 mit einer ersten organischen funktionellen Schichtenstruktur-Einheit 216 und einer zweiten organischen funktionellen Schichtenstruktur-Einheit 220 dargestellt. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die organische funktionelle Schichtenstruktur 212 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 216 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 220, oder die weiteren organischen funktionellen Schichtenstruktur-Einheiten können wie eine der nachfolgend beschriebenen Ausgestaltungen der ersten organischen funktionellen Schichtenstruktur-Einheit 216 ausgebildet sein.
Die erste organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit 216 kann eine Lochinjektionsschicht, eine Lochtransportschicht, eine Emitterschicht, eine Elektronentransportschicht und eine Elektroneninjektionsschicht aufweisen (siehe auch Beschreibung der 3, 4).
In einer organischen funktionellen Schichtenstruktur-Einheit 212 kann eine oder mehrere der genannten Schichten vorgesehen sein, wobei gleiche Schichten 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 210 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 216, 220 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, nicht-polymere Moleküle („small molecules”) oder eine Kombination dieser Materialien aufweisen oder daraus gebildet sein.
Das optoelektronische Bauelement 200 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 218 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 Konvertermaterial anzuordnen, das die Primärstrahlung zumindest teilweise absorbiert und eine Sekundärstrahlung anderer Wellenlänge emittiert, so dass sich aus einer (noch nicht weißen) Primärstrahlung durch die Kombination von primärer Strahlung und sekundärer Strahlung ein weißer Farbeindruck ergibt.
Die organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit 216 kann eine oder mehrere Emitterschichten aufweisen, die als Lochtransportschicht ausgeführt ist/sind.
Weiterhin kann die organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit 216 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-butylhenyl)-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]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 212 mit zwei oder mehr organischen funktionellen Schichtenstruktur-Einheiten 216, 220, kann die zweite organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit 220 über oder neben der ersten funktionellen Schichtenstruktur-Einheiten 216 ausgebildet sein. Elektrisch zwischen den organischen funktionellen Schichtenstruktur-Einheiten 216, 220 kann eine Zwischenschichtstruktur 218 ausgebildet sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Zwischenschichtstruktur 218 als eine Zwischenelektrode 218 ausgebildet sein, beispielsweise gemäß einer der Ausgestaltungen der ersten Elektrode 210. Eine Zwischenelektrode 218 kann mit einer externen Spannungsquelle elektrisch verbunden sein. Die externe Spannungsquelle kann an der Zwischenelektrode 218 beispielsweise ein drittes elektrisches Potential bereitstellen. Die Zwischenelektrode 218 kann jedoch auch keinen externen elektrischen Anschluss aufweisen, beispielsweise indem die Zwischenelektrode ein schwebendes elektrisches Potential aufweist.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Zwischenschichtstruktur 218 als eine Ladungsträgerpaar-Erzeugung-Schichtenstruktur 218 (charge generation layer CGL) ausgebildet sein. Eine Ladungsträgerpaar-Erzeugung-Schichtenstruktur 218 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 218 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 218 kann ferner zwischen benachbarten Schichten eine Diffusionsbarriere aufweisen.
Jede organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit 216, 220 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 200 kann optional weitere organische funktionale 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 externe Einkoppel-/Auskoppelstrukturen sein, die die Funktionalität und damit die Effizienz des optoelektronischen Bauelements 200 weiter verbessern.
Auf oder über der organischen funktionellen Schichtenstruktur 212 oder gegebenenfalls auf oder über der einen oder den mehreren weiteren der organischen funktionellen Schichtenstruktur und/oder organisch funktionalen Schichten kann die zweite Elektrode 214 ausgebildet sein.
Die zweite Elektrode 214 kann gemäß einer der Ausgestaltungen der ersten Elektrode 210 ausgebildet sein, wobei die erste Elektrode 210 und die zweite Elektrode 214 gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein können. Die zweite Elektrode 214 kann als Anode, also als löcherinjizierende Elektrode ausgebildet sein oder als Kathode, also als eine elektroneninjizierende Elektrode.
Die zweite Elektrode 214 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 214 kann die zweite Barriereschicht 208 ausgebildet sein.
Die zweite Barriereschicht 208 kann auch als Dünnschichtverkapselung (thin film encapsulation TFE) bezeichnet werden. Die zweite Barriereschicht 208 kann gemäß einer der Ausgestaltungen der ersten Barriereschicht 204 ausgebildet sein.
Ferner ist darauf hinzuweisen, dass in verschiedenen Ausführungsbeispielen auch ganz auf eine zweite Barriereschicht 208 verzichtet werden kann. In solch einer Ausgestaltung kann das optoelektronische Bauelement 200 beispielsweise eine weitere Verkapselungsstruktur aufweisen, wodurch eine zweite Barriereschicht 208 optional werden kann, beispielsweise eine Abdeckung 224, beispielsweise eine Kavitätsglasverkapselung oder metallische Verkapselung.
Ferner können in verschiedenen Ausführungsbeispielen zusätzlich noch eine oder mehrere Ein-/Auskoppelschichten in dem optoelektronischen Bauelementes 200 ausgebildet sein, beispielsweise eine externe Auskoppelfolie auf oder über dem Träger 202 (nicht dargestellt) oder eine interne Auskoppelschicht (nicht dargestellt) im Schichtenquerschnitt des optoelektronischen Bauelementes 200. Die Ein-/Auskoppelschicht kann eine Matrix und darin verteilt Streuzentren aufweisen, wobei der mittlere Brechungsindex der Ein-/Auskoppelschicht größer oder kleiner 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 208) in dem optoelektronischen Bauelement 200 vorgesehen sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann auf oder über der zweiten Barriereschicht 208 eine schlüssige Verbindungsschicht 222 vorgesehen sein, beispielsweise aus einem Klebstoff oder einem Lack. Mittels der schlüssigen Verbindungsschicht 222 kann eine Abdeckung 224 auf der zweiten Barriereschicht 208 schlüssig verbunden werden, beispielsweise aufgeklebt sein.
Eine schlüssige Verbindungsschicht 222 aus einem transparenten Material kann beispielsweise Partikel aufweisen, die elektromagnetische Strahlung streuen, beispielsweise lichtstreuende Partikel. Dadurch kann die schlüssige Verbindungsschicht 222 als Streuschicht wirken und zu einer Reduktion oder Erhöhung 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 222 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 222 kann eine Schichtdicke von größer als 1 μm aufweisen, beispielsweise eine Schichtdicke von mehreren μm. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die schlüssige Verbindungsschicht 222 einen Laminations-Klebstoff aufweisen oder ein solcher sein.
Die schlüssige Verbindungsschicht 222 kann derart eingerichtet sein, dass sie einen Klebstoff mit einem Brechungsindex aufweist, der kleiner ist als der Brechungsindex der Abdeckung 224. 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 212 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 214 und der schlüssigen Verbindungsschicht 222 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 222 optional sein, beispielsweise falls die Abdeckung 224 direkt auf der zweiten Barriereschicht 208 ausgebildet wird, beispielsweise eine Abdeckung 224 aus Glas, die mittels Plasmaspritzens ausgebildet wird.
Auf oder über dem elektrisch aktiven Bereich 206 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 206 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 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 222 eingebettet sein.
Auf oder über der schlüssigen Verbindungsschicht 222 kann eine Abdeckung 224 ausgebildet sein. Die Abdeckung 224 kann mittels der schlüssigen Verbindungsschicht 222 mit dem elektrisch aktiven Bereich 206 schlüssig verbunden sein und diesen vor schädlichen Stoffen schützen. Die Abdeckung 224 kann beispielsweise eine Glasabdeckung 224, eine Metallfolienabdeckung 224 oder eine abgedichtete Kunststofffolien-Abdeckung 224 sein. Die Glasabdeckung 224 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 200 mit der zweiten Barriereschicht 208 bzw. dem elektrisch aktiven Bereich 206 schlüssig verbunden werden.
Die Abdeckung 224 und/oder die schlüssige Verbindungsschicht 222 können einen Brechungsindex (beispielsweise bei einer Wellenlänge von 633 nm) von 1,55 aufweisen.
3A, B zeigen schematische Darstellungen eines Ausführungsbeispiels eines optoelektronischen Bauelementes.
Das optoelektronische Bauelement 200 kann derart ausgebildet sein, dass die erste organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit 216 und die zweite organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit 220 mittels der Zwischenschichtstruktur 218 eine gemeinsame Elektrode aufweisen. Die Zwischenschichtstruktur 218 kann dazu mit einem dritten Potential-Anschluss 310 elektrisch verbunden sein (in 3A angedeutet mittels der elektrischen Verbindungen zu den Spannungsquellen 302, 304).
In einem Ausführungsbeispiel weist das optoelektronische Bauelement 200 eine Zwischenschichtstruktur 218 zwischen einer ersten organischen funktionellen Schichtenstruktur-Einheit 216 und einer zweiten organischen funktionellen Schichtenstruktur-Einheit 220 auf. Die erste Elektrode 210 ist mit einem ersten elektrischen Potential-Anschluss 308 verbunden und die zweite Elektrode 214 mit einem zweiten elektrischen Potential-Anschluss 306 (in 3A angedeutet mittels der elektrischen Verbindungen zu den Spannungsquellen 302, 304).
Die erste organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit 216 und die zweite organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit 220 können derart ausgebildet und bestromt werden, dass die Ladungsträger in den organischen funktionellen Schichtenstruktur-Einheiten 216, 220 hinsichtlich der Zwischenschichtstruktur 218 unterschiedliche Stromrichtungen aufweisen. Die Zwischenschichtstruktur 218 kann dazu beispielsweise mit einem Masse-Potential elektrisch verbunden sein. Bei übereinandergestapelten organischen funktionellen Schichtenstruktur-Einheiten 216, 220 können die Stromrichtungen in den organischen funktionellen Schichtenstruktur-Einheiten 216, 220 somit gleich gerichtet sein hinsichtlich der Zwischenschichtstruktur 218, Dadurch können die erste organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit 216 und die zweite organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit 220 elektrisch unabhängig voneinander bestromt werden (in 3B dargestellt als schematisches Schaltbild).
Die erste organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit 216 kann derart ausgebildet sein, dass sie eine erste elektromagnetische Strahlung 330 emittiert und die zweite organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit 220 kann derart ausgebildet sein, dass sie eine zweite elektromagnetische Strahlung 340 emittiert.
Das optoelektronische Bauelement 200 kann derart ausgebildet sein, dass die erste elektromagnetische Strahlung 330 und die zweite elektromagnetische Strahlung 340 wenigstens in eine gemeinsame Richtung emittiert werden, beispielsweise isotrop.
Bei einem optoelektronischen Bauelement 200, das als ein Bottom-Emitter ausgebildet ist, können die Zwischenschichtstruktur 218, die erste organische funktionelle Schichtenstruktur 216 und der Träger 202 wenigstens hinsichtlich der zweiten elektromagnetischen Strahlung 340 transparent oder transluzent ausgebildet sein (in 3A dargestellt mittels der Pfeile 330, 340).
Bei einem optoelektronischen Bauelement 200, das als ein Top-Emitter ausgebildet ist, können die Zwischenschichtstruktur 218, die zweite organische funktionelle Schichtenstruktur 220 und die Verkapselungsstruktur (siehe 2) wenigstens hinsichtlich der ersten elektromagnetischen Strahlung 330 transparent oder transluzent ausgebildet sein.
Bei einem optoelektronischen Bauelement 200, das transparent oder transluzent ausgebildet ist, können alle Schichten des optoelektronischen Bauelementes 200 (siehe Beschreibung der 2) wenigstens hinsichtlich der ersten elektromagnetischen Strahlung 330 und/oder der zweiten elektromagnetischen Strahlung 340 transparent oder transluzent ausgebildet sein.
In der Bildebene des optoelektronischen Bauelementes 200 kann die Mischung von erster elektromagnetische Strahlung 330 und zweiter elektromagnetischer Strahlung 340 eine dritte elektromagnetische Strahlung bilden. Die Eigenschaften der dritten elektromagnetischen Strahlung kann anteilig zwischen den Eigenschaften der ersten elektromagnetischen Strahlung 330 und den Eigenschaften der zweiten elektromagnetischen Strahlung 340 variiert werden. Das Einstellen der Eigenschaften der dritten elektromagnetischen Strahlung kann ausgebildet sein mittels eines Einstellens des ersten elektrischen Potentials U1 über dem ersten Potential-Anschluss 306 mit dem dritten Potential-Anschluss 310 hinsichtlich eines Einstellens des zweiten elektrischen Potentials U2 über dem zweiten Potential-Anschluss 308 mit dem dritten Potential-Anschluss 310. Eine Eigenschaft der dritten elektromagnetischen Strahlung ist beispielsweise der Farbort, der dadurch eingestellt werden kann. Dies setzt voraus, dass die erste elektromagnetische Strahlung 330 und die zweite elektromagnetische Strahlung 340 einen unterschiedlichen Farbort aufweisen.
Das erste elektrische Potential U1 kann im Betrieb des optoelektronischen Bauelementes 200 als erste Halbwelle bezeichnet werden. Das erste elektrische Potential U1 kann einen zeitlich veränderlichen Verlauf aufweisen, beispielweise einen nichtlinearen Verlauf oder eine Unstetigkeit. Entsprechend kann das zweite elektrische Potential U2 auch als zweite Halbwelle bezeichnet werden.
Die erste organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit 216 und die zweite organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit 220 können gemäß einer oben beschriebenen Ausgestaltung einer organischen funktionellen Schichtenstruktur-Einheit ausgebildet sein.
Die Struktur zwischen einschließlich der ersten Elektrode 210 und der Zwischenschichtstruktur 218 kann als erste optisch aktive Struktur 324 und die Struktur zwischen einschließlich der Zwischenschichtstruktur 218 und der zweiten Elektrode 214 als zweite optisch aktive Struktur 326 bezeichnet werden.
In einem Ausführungsbeispiel kann das optoelektronische Bauelement 200 einen Glasträger 202 mit einer ITO-Schicht 210 als erste Elektrode 210 aufweisen. Die erste organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit 216 kann eine erste Lochinjektionsschicht 312, eine erste Emitterschicht 314 und eine erste Elektroneninjektionsschicht 316 aufweisen. Die zweite organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit 220 kann eine zweite Elektroneninjektionsschicht 318, eine zweite Emitterschicht 320 und eine zweite Lochinjektionsschicht 322 aufweisen. Die Lochinjektionsschichten 312, 322 bzw. die Elektroneninjektionsschichten 316, 318 können gemäß einer der in 2 beschriebenen Ausgestaltungen ausgebildet sein, beispielsweise jeweils einen intrinsisch leitfähigen Stoff oder einen Dotierstoff in einer Matrix aufweisen. Die Zwischenschichtstruktur 218 ist als eine Zwischenelektrode 218 ausgebildet, beispielswiese MgAg aufweisend. Die zweite Elektrode kann wie die Zwischenelektrode 218 ausgebildet sein, beispielsweise MgAg aufweisen. Die erste Emitterschicht 314 und die zweite Emitterschicht 320 weisen jeweils einen Farbstoff zum Erzeugen von sichtbarem Licht auf. Beispielsweise kann die erste Emitterschicht 314 einen fluoreszierenden Farbstoff und die zweite Emitterschicht 320 einen phosphoreszierenden Farbstoff aufweisen; oder die zweite Emitterschicht 320 einen fluoreszierenden Farbstoff und die erste Emitterschicht 314 einen phosphoreszierenden Farbstoff aufweisen. Beispielswiese kann die zweite Emitterschicht 320 einen rot-grün phosphoreszierenden Farbstoff aufweisen und die erste Emitterschicht 314 einen blau fluoreszierenden Farbstoff aufweisen. In der zweiten Emitterschicht 320 kann der rot-grün phosphoreszierende Farbstoff gemischt sein oder die roten und grünen emittierenden Farbstoffe in separaten einfarbigen Teilschichten verteilt sein.
Auf oder über der zweiten Elektrode 214 und damit auf oder über dem elektrisch aktiven Bereich kann optional noch eine Verkapselungsstruktur sein, beispielsweise gemäß einer der oben genannten Ausgestaltungen.
4A, B zeigen schematische Darstellungen eines Ausführungsbeispiels eines optoelektronischen Bauelementes.
Abweichend zu den oben beschriebenen Ausgestaltungen können die erste Elektrode 210 und die zweite Elektrode 214 miteinander elektrisch verbunden sein – dargestellt in 4A mittels des Knotenpunktes 404.
Die Elektroden 306, 308, 310 sind mit einer Spannungsquelle 402 verbunden, die als eine Wechselspannungsquelle ausgebildet ist. Ein Ansteuerungsintervall kann wenigstens eine erste Halbwelle und wenigstens eine zweite Halbwelle aufweisen, wobei die erste Halbwelle und die zweite Halbwelle unterschiedlich sind, beispielsweise eine unterschiedliche Stromrichtung aufweisen.
Mittels der Halbwellen unterschiedlicher Stromrichtung der von der Wechselspannungsquelle bereitgestellten Wechselspannung können die erste organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit 216 und die zweite organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit 220 unabhängig voneinander bestromt werden. Dies wird dadurch erreicht, dass die erste optisch aktive Struktur 324 und die zweite optisch aktive Struktur 326 mittels der Ausgestaltung des optoelektronischen Bauelementes 200 elektrisch antiparallel zueinander ausgebildet sind – in 4B schematisch als Schaltplan dargestellt. Dadurch kann in einem ersten Betriebsmodus bei einer ersten Halbwelle die erste organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit 216 eine erste elektromagnetische Strahlung 330 emittieren und in einem zweiten Betriebsmodus bei einer zweiten Halbwelle die zweite organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit 220 eine zweite elektromagnetische Strahlung 340 emittieren. Die optisch aktiven Strukturen 324, 326 können so abwechselnd elektromagnetische Strahlung 330, 340 emittieren bzw. den Strom sperren. Bei Frequenzen über ungefähr 30 Hz kann für das menschliche Auge kein Flackern mehr erkennbar sein. Die wahrgenommene dritte elektromagnetische Strahlung wird aus zeitlicher Mittelung der Anteile der ersten elektromagnetischen Strahlung 330 und der zweiten elektromagnetischen Strahlung 340 in einem Ansteuerungsintervall gebildet. Der Farbort der dritten elektromagnetischen Strahlung kann über die Wechselstrom-Betriebsparameter der Spannungsquelle 402 eingestellt werden. Dadurch können die verschiedenfarbiges Licht 330, 340 emittierenden optisch aktiven Strukturen 324, 326 unterschiedlich angesteuert werden, beispielsweise unterschiedlich stark getrieben werden. Dadurch kann der jeweilige Beitrag der optisch aktiven Strukturen 324, 326 zu der dritten elektromagnetischen Strahlung verändert werden. Weiterhin kann über die Dauer und die Höhe der Strompulse der Stress und somit das Alterungsverhalten eingestellt werden.
Beispielweise kann bei einer Kombination von einer blaues Licht 330 emittierenden ersten optisch aktiven Struktur 324 und einer rot-grünes Licht 340 emittierenden zweiten optisch aktiven Struktur 326 ein weißes Licht als dritte elektromagnetische Strahlung wahrgenommen werden.
5A, B zeigen schematische Darstellungen eines optoelektronischen Bauelementes gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
Das optoelektronische Bauelement 200 kann derart ausgebildet sein, dass die optisch aktiven Strukturen 324, 326 unabhängig voneinander mit zwei Stromquellen (siehe Beschreibung 3) oder abhängig voneinander mit einer Wechselstromquelle (siehe Beschreibung 4) bestromt werden können.
Bei einer abhängigen Bestromung können nicht mehrere optisch aktive Strukturen gleichzeitig bestromt werden. Eine abhängige Bestromung liegt vor, wenn die elektrische Energiequelle, beispielsweise das elektrische Vorschaltgerät des optoelektronischen Bauelementes, nur einen Gleichstrom oder nur einen Wechselstrom an zwei oder mehr optisch aktive Strukturen gleichzeitig bereitstellen kann.
Bei einer unabhängigen Bestromung können mehrere optisch aktive Strukturen gleichzeitig unterschiedlich bestromt werden. Eine unabhängige Bestromung liegt vor, wenn das Vorschaltgerät des optoelektronischen Bauelementes wenigstens an zwei optisch aktive Strukturen gleichzeitig unterschiedliche Gleichströme oder Wechselströme bereitstellen kann.
Beispielsweise kann bei einer unabhängigen Bestromung die erste optisch aktive Struktur 324 mit einem Wechselstrom oder Gleichstrom-Pulsen bestromt werden, d. h. im ersten Betriebsmodus, und die zweite optisch aktive Struktur 326 mit einem Gleichstrom und/oder Wechselstrom, d. h. im zweiten Betriebsmodus.
Beispielsweise kann bei einer abhängigen Bestromung die erste optisch aktive Struktur 324 mit der ersten Halbwelle, d. h. im ersten Betriebsmodus, bestromt werden und die zweite optisch aktive Struktur 326 mit der zweiten Halbwelle, d. h. im zweiten Betriebsmodus.
Mittels der Eigenschaften der Betriebsmodi zueinander können die Eigenschaften der dritten elektromagnetischen Strahlung eingestellt werden.
Bei einer abhängigen Bestromung können der erste Betriebsmodus und der zweite Betriebsmodus mittels einer Pulsweitenmodulation, einer Pulsfrequenzmodulation und/oder einer Pulsamplitudenmodulation der Wechselspannung ausgebildet werden.
Die erste Halbwelle und/oder die zweite Halbwelle können eine der folgenden Formen oder eine Mischform einer der folgenden Formen aufweisen: ein Puls, ein Sinus-Halbwelle, ein Rechteck, ein Dreieck, ein Sägezahn.
Die Form der ersten Halbwelle und der zweiten Halbwelle können symmetrisch oder asymmetrisch zueinander ausgebildet sein.
Die erste Halbwelle kann einen anderen maximalen Betrag der Amplitude aufweisen als die zweite Halbwelle. Beispielsweise kann der maximale Betrag der ersten Halbwelle größer sein als der maximale Betrag der zweiten Halbwelle – dargestellt in 5A mittels der unterschiedlich Strombeträge 506, 508 der Halbwellen mittels der Pfeile mit den Bezugszeichen 512, 514. Beispielsweise kann die erste Halbwelle eine andere Pulsweite aufweisen als die zweite Halbwelle.
Zum Bestromen der optisch aktiven Strukturen 324, 326 kann ein Wechselstrom einen Gleichstromanteil aufweisen; oder eine Wechselspannung einen Gleichspannungsanteil aufweisen.
Die erste Halbwelle kann eine andere Pulsweite aufweisen als die zweite Halbwelle – dargestellt in 5B mittels der unterschiedlich langen Pfeile mit den Bezugszeichen 512, 514. Beispielsweise kann die erste Halbwelle eine geringere Pulsweite aufweisen als die zweite Halbwelle.
In einem vorgegebenen Ansteuerungsintervall 510 kann der zeitliche Verlauf der Stromstärke 502 der ersten Halbwelle 518 und der zweiten Halbwelle 516 abhängig voneinander zum Ausbilden der dritten elektromagnetischen Strahlung ausgebildet werden, beispielsweise um einen vorgegeben Farbort für die dritte elektromagnetische Strahlung einstellen zu können. Dadurch kann nach einer zeitlichen Mittelung der während der ersten Halbwelle 518 und der zweiten Halbwelle 516 emittierten elektromagnetischen Strahlung über ein vorgegebenes Ansteuerungsintervall 510 gezielt eine dritte elektromagnetische Strahlung ausgebildet werden. Der zeitliche Verlauf der Stromstärke 502 kann auch als Stromstärke 502 als Funktion der Zeit 504 bezeichnet werden.
Die dritte elektromagnetische Strahlung wird als die im zeitlichen Mittel während eines vorgegebenen Ansteuerungsintervalls 510, emittierte elektromagnetische Strahlung wahrgenommen.
Mittels der Tastverhältnisse und der maximalen Impulsamplituden der ersten elektromagnetischen Strahlung und der zweiten elektromagnetischen Strahlung können die Eigenschaften der dritten elektromagnetischen Strahlung eingestellt werden.
In 5A ist ein Tastverhältnis von ungefähr 1 für die erste elektromagnetische Strahlung und die zweite elektromagnetische Strahlung zu erkennen.
In 5B ist ein Tastverhältnis von ungefähr 0,33 für die erste elektromagnetische Strahlung und ein Tastverhältnis von ungefähr 3 für die zweite elektromagnetische Strahlung zu erkennen.
6A–C zeigen schematische Darstellungen zu einem optoelektronischen Bauelement im Betrieb gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
Das optoelektronische Bauelement kann derart ausgebildet werden, dass die relative Abnahme der Leuchtdichte 602 der ersten optisch aktiven Struktur 324 und der zweiten optisch aktiven Struktur 326 mit einer mathematischen Funktion beschrieben werden kann, beispielsweise einem gestreckten exponentiellen Abfall.
Ein gestreckter exponentieller Abfall kann mathematisch wie folgt beschrieben werden: L/L₀ α exp – (t/τ_i)^β (I)
Hierbei ist L die Leuchtdichte zur Betriebszeit t; L₀ die Anfangsleuchtdichte; τ_i eine spezifische Konstante, die abhängig ist vom Emittermaterial einer optisch aktiven Struktur; und β ein Alterungskoeffizient. Das optoelektronische Bauelement 200 kann derart ausgebildet werden, dass jede optisch aktive Struktur den ungefähr gleichen Alterungskoeffizienten β aufweist. Dadurch unterscheiden sich die optisch aktiven Strukturen in ihrer spezifischen Konstante τ_i (vgl. 1C).
Der funktionale Zusammenhang der Leuchtdichte mit der Betriebsdauer LT70 kann mit einer nichtlinearen Funktion beschrieben werden: Lⁿ·LT70 = konstant. (II)
Mittels der superlinearen Abhängigkeit der Leuchtdichte mit n reduziert sich die Betriebsdauer bei einem Erhöhen der Leuchtdichte nichtlinear. Hier ist n eine reelle Zahl größer als 1.
Bei einem optoelektronischen Bauelement 200 mit wenigstens zwei optisch aktiven Strukturen 324, 326 weist zum Ausbilden einer bestimmten dritten elektromagnetischen Strahlung beispielsweise die erste optisch aktive Struktur 324 eine höhere Betriebsdauer auf als die zweite optisch aktive Struktur. Das optoelektronische Bauelement 200 kann derart zum Ausbilden der dritten elektromagnetischen Strahlung (siehe Beschreibung der 5) angesteuert werden, dass die optisch aktiven Strukturen 324 ungefähr gleiche Alterungen aufweisen. In 6A ist dies dargestellt als übereinanderliegende Alterungsverläufe 606 der ersten optisch aktiven Struktur, der zweiten optisch aktiven Struktur und des optoelektronischen Bauelementes.
Ein Erhöhen der Leuchtdichte der ersten optisch aktiven Struktur führt mit (II) zu einer superlinearen Reduktion der Betriebsdauer der ersten optisch aktiven Struktur. Dadurch kann die Alterungsfunktion der ersten optisch aktiven Struktur der Alterungsfunktion der zweiten optisch aktiven Struktur angeglichen werden. Außerdem kommt es mittels des Erhöhens der Leuchtdichte der ersten optisch aktiven Struktur bei zeitlicher Mittelung über ein vorgegebenes Ansteuerungsintervall (siehe Beschreibung der 5) zu einem relativen Erhöhen des Anteils der ersten elektromagnetischen Strahlung an der dritten elektromagnetischen Strahlung. Dadurch kommt es zu einer Verschiebung der Eigenschaften der dritten elektromagnetischen Strahlung hin zu den Eigenschaften der ersten elektromagnetischen Strahlung. Die Eigenschaften der dritten elektromagnetischen Strahlung sollen jedoch beibehalten werden bei ungefähr gleichen Alterungsfunktionen der optisch aktiven Strukturen. Dies ist möglich, indem der Anteil der ersten elektromagnetischen Strahlung mit erhöhter Leuchtdichte an der dritten elektromagnetischen Strahlung im zeitlichen Mittel eines vorgegebenen Ansteuerungsintervalls (siehe Beschreibung der 5) reduziert wird. Eine Möglichkeit ist das Ausbilden des vorgegebenen Ansteuerungsintervalls der Ansteuerung des optoelektronischen Bauelementes mit Pulsen an erster elektromagnetischer Strahlung. Mittels der Pulshöhe der ersten elektromagnetischen Strahlung kann mit (II) die Alterungsfunktion der ersten optisch aktiven Struktur an die Alterungsfunktion der zweiten elektromagnetischen Strahlung angeglichen werden. Die Eigenschaften der dritten elektromagnetischen Strahlung können beibehalten werden, indem die Pulsweite und/oder die Impulsfolgefrequenz (pulse repetition frequency) an Pulsen der ersten elektromagnetischen Strahlung hinsichtlich der zeitlichen Mittelung eines vorgegebenen Ansteuerungsintervalls angepasst wird, beispielsweise reduziert wird.
Mit anderen Worten: Da die Lebensdauer superlinear von der Leuchtdichte abhängt, sinkt die Lebensdauer mit zunehmender Strompulshöhe. Somit erlauben ein abhängiger Betrieb und ein unabhängiger Betrieb eines optoelektronischen Bauelementes eine getrennte Kontrolle von Leuchtdichte und Lebensdauer.
In 6B und 6C sind rechnerische Beispiele gezeigt für ein optoelektronisches Bauelement mit einer ersten optisch aktiven Struktur 626, 628 und einer zweiten optisch aktiven Struktur 624. Das optoelektronische Bauelement kann gemäß einer der in 2 bis 5 beschriebenen Ausgestaltungen ausgebildet sein. Die erste optisch aktive Struktur 626, 628 und zweite optisch aktive Struktur 624 können derart ausgebildet sein, dass der superlineare Exponent n 610 der Leuchtdichte L – siehe (II) – einen Wert von ungefähr 1,5 aufweist.
Die zweite optisch aktive Struktur 624 kann als Emittermaterial einen phosphoreszierenden rot-grünes Licht emittierenden Stoff bzw. ein phosphoreszierenden rot-grünes Licht emittierendes Stoffgemisch aufweisen. Im Gleichstrombetrieb weist die zweite optisch aktive Struktur 624 bei einer Leuchtdichte von 1000 cd/m² eine Lebensdauer LT70 (1000 cd/m²) (Bezugszeichen 608) von 20000 Stunden auf.
Die erste optisch aktive Struktur kann als Emittermaterial einen fluoreszierenden blaues Licht emittierenden Stoff bzw. ein fluoreszierendes blaues Licht emittierendes Stoffgemisch aufweisen – dargestellt in 6B mit dem Bezugszeichen 626. Im Gleichstrombetrieb weist die erste optisch aktive Struktur 626 mit fluoreszierenden Emitter bei einer Leuchtdichte von 1000 cd/m² eine Lebensdauer LT70 (1000 cd/m²) 608 von 4000 Stunden auf.
Die erste optisch aktive Struktur kann als Emittermaterial einen phosphoreszierenden blaues Licht emittierenden Stoff bzw. ein phosphoreszierendes blaues Licht emittierendes Stoffgemisch aufweisen – dargestellt in 6B mit dem Bezugszeichen 628. Im Gleichstrombetrieb weist die erste optisch aktive Struktur 628 mit phosphoreszierendem Emitter bei einer Leuchtdichte von 1000 cd/m² eine Lebensdauer LT70 (1000 cd/m²) 608 von 1050 Stunden auf.
In den Beispielrechnungen soll mit diesem optoelektronischen Bauelement in einem Gleichstrombetrieb oder in einem Wechselstrombetrieb als dritte elektromagnetische Strahlung ein weißes Licht mit einer Leuchtdichte 3000 cd/m² ausgebildet werden. Die Anteile des rat-grünen Lichtes und des blauen Lichtes zum Ausbilden des weißen Lichtes sind unterschiedlich – dargestellt in 6B in der Spalte mit dem Bezugszeichen 612. Zum Ausbilden des weißen Lichtes mit einer Leuchtdichte von 3000 cd/m² emittiert die zweite optisch aktive Struktur 624 ein Licht mit einer Leuchtdichte von 2700 cd/m² und die erste optisch aktive Struktur 626, 628 ein blaues Licht mit einer Leuchtdichte von 300 cd/m². Mit (II) verändern sich zum Ausbilden des weißen Lichtes die Lebensdauern der optisch aktiven Strukturen 624, 626, 628 hinsichtlich eines Betriebs der optisch aktiven Strukturen 624, 626, 628 bei 1000 cd/m² – dargestellt für den Gleichstrombetrieb in 6B in der Spalte mit dem Bezugszeichen 614. Dadurch kann die zweite optisch aktive Struktur 624 eine Lebensdauer LT70 (2700 cd/m²) von 4508 Stunden aufweisen, die erste optisch aktive Struktur 626 mit fluoreszierendem Emitter eine Lebensdauer LT70 (300 cd/m²) von 24343 Stunden aufweisen; und die erste optisch aktive Struktur 628 mit phosphoreszierenden Emitter eine Lebensdauer LT70 (300 cd/m²) von 6390 Stunden aufweisen (siehe 1C). Eine erste optisch aktive Struktur mit einem fluoreszierenden Emitter, der blaues Licht emittiert, weist derzeit eine deutlich längere Lebenszeit auf als ein phosphoreszierender blaues Licht emittierender Emitter. Unabhängig davon übersteigt die Lebenszeit der ersten optisch aktiven Struktur die Lebenszeit der zweiten optisch aktiven Struktur signifikant. Die Lebensdauer des optoelektronischen Bauelementes ist in diesem Betrieb auf die Lebensdauer der zweiten optisch aktiven Struktur begrenzt, d. h. auf 4508 Stunden. Dies ist dadurch bedingt, dass das blaue Licht einen Anteil von nur ungefähr 10 an dem weißen Licht ausmacht. Bei einem Langzeitbetrieb wird eine differentielle Farbortalterung sichtbar und überschreitet die zulässige Abweichung.
Bei einem optoelektronischen Bauelement, bei dem die optisch aktiven Strukturen unabhängig voneinander bestromt werden können (siehe Beschreibung der 5), kann die zweite optisch aktive Struktur mit einem Gleichstrom betrieben werden und die erste optisch aktive Struktur gepulst betrieben werden.
Die zweite optisch aktive Struktur emittiert wie oben beschrieben die zweite elektromagnetische Strahlung mit einer Leuchtdichte von 2700 cd/m² und einer Lebensdauer von 4508 Stunden.
Zum Ausbilden des weißen Lichtes mit 3000 cd/m², kann die erste optisch aktive Struktur 626, 628 derart gepulst betrieben werden, dass die erste optisch aktive Struktur 626, 628 eine Lebensdauer LT70 (Bezugszeichen 622) aufweist, die ungefähr der Lebensdauer 614 der zweiten optisch aktiven Struktur 624 entspricht. Die optisch aktiven Strukturen 624, 626/628 können mittels eines gestreckten exponentiellen Abfalls beschrieben werden. Dadurch kommt es bei ungefähr gleicher Lebensdauer LT70 zu keiner bzw. einer reduzierten unterschiedlichen differentiellen Farbortalterung.
Dazu können die Pulse elektromagnetischer Strahlung der ersten optisch aktiven Struktur 626 mit fluoreszierendem Emitter eine maximale Pulshöhe 620 mit einem Wert von 8700 cd/m² aufweisen und ein Tastverhältnis 618 von 29.
Bei einer ersten optisch aktiven Struktur 628 mit phosphoreszierendem Emitter können die Pulse elektromagnetischer Strahlung eine maximale Impulsamplitude 620 mit einem Wert von 600 cd/m² aufweisen und ein Tastverhältnis 618 von 2.
Dadurch kann die Lebensdauer der ersten optisch aktiven Struktur 626, 628 reduziert werden von den oben genannten Werten auf 4520 Stunden bzw. 4518 Stunden.
Bei einem optoelektronischen Bauelement, bei dem die optisch aktiven Strukturen abhängig voneinander bestromt werden (siehe Beschreibung der 5), können die erste optisch aktive Struktur 626, 628 und die zweite optisch aktive Struktur 624 zum Ausbilden des weißen Lichtes mit 3000 cd/m² gepulst bestromt werden.
Die Pulse der zweiten elektromagnetischen Strahlung können eine maximale Pulshöhe 632 mit einem Wert von 5400 cd/m² aufweisen und ein Tastverhältnis 630 von 2. Dadurch kann die zweite optisch aktive Struktur eine Lebensdauer LT70 (5400 cd/m²) 634 von 3188 Stunden aufweisen.
Die Pulse der ersten elektromagnetischen Strahlung der ersten optisch aktiven Struktur 626 mit fluoreszierendem Emitter können eine maximale Impulsamplitude 632 mit einem Wert von 17400 cd/m² aufweisen und ein Tastverhältnis 630 von 58. Dadurch kann die erste optisch aktive Struktur 626 mit fluoreszierendem Emitter eine Lebensdauer LT70 (17400 cd/m²) 634 von 3196 Stunden aufweisen.
Bei einer ersten optisch aktiven Struktur 628 mit phosphoreszierendem Emitter können die Pulse elektromagnetischer Strahlung eine maximale Pulshöhe 632 mit einem Wert von 1200 cd/m² aufweisen und ein Tastverhältnis 630 von 4. Dadurch kann die erste optisch aktive Struktur 628 mit phosphoreszierendem Emitter eine Lebensdauer LT70 (1200 cd/m²) 634 von 3195 Stunden aufweisen.
Das optoelektronische Bauelement kann somit derart angesteuert werden, dass mittels des beschriebenen Reduzierens der Betriebsdauer der langlebigeren optisch aktiven Strukturen bei gleicher zeitlich gemittelter dritter elektromagnetischer Strahlung die differentielle Farbortalterung (siehe 1C, 1D) reduziert wird. Die Lebensdauer optoelektronischer Bauelemente kann aufgrund einer Überschreitung einer zulässigen Farbortalterung kürzer sein, als dies durch die Lebensdauern der optisch aktiven Strukturen gegeben ist. Mittels des beschriebenen Verfahrens zum Betreiben eines optoelektronischen Bauelementes kann die Lebensdauer des optoelektronischen Bauelementes mittels eines Reduzierens der differentiellen Farbortalterung somit erhöht werden.
Bei bekannten Leuchtdichten und Lebensdauern der zwei oder mehr optisch aktiven Bereiche kann die optisch aktive Struktur mit der geringsten Lebensdauer zum Ausbilden der dritten elektromagnetischen Strahlung mit Gleichstrom betrieben werden. Ein stark gepulstes Ansteuern der kurzlebigsten optisch aktiven Struktur würde in der zeitlichen Mittelung zum Ausbilden der dritten elektromagnetischen Strahlung eine höhere Pulshöhe erfordern. Mit (II) würde die Lebenszeit der kurzlebigsten optisch aktiven Struktur hinsichtlich eines Betriebs im Gleichstrom somit weiter reduziert werden. Die langlebigere optisch aktive Struktur wird gepulst oder im Wechselstrom-Betrieb betrieben. Die Puls-Parameter bzw. Wechselstrom-Parameter können so gewählt werden, dass die optisch aktiven Strukturen ähnliche Lebenszeiten aufweisen. Die kurzlebigste optisch aktive Struktur kann im Wechselstrombetrieb betrieben werden, sollte jedoch in einem Tastverhältnis betrieben werden, das einem Gleichstrombetrieb nahe ist, beispielsweise MUX = 2. Werden zwei oder mehr optisch aktive Strukturen im Wechselstrom-Betrieb betrieben, kann vereinfacht nur eine Wechselstromquelle als elektrische Energieversorgung verwendet werden.
In verschiedenen Ausführungsformen werden eine optoelektronische Bauelementevorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben eines optoelektronischen Bauelementes bereitgestellt, mit denen es möglich ist, eine OLED ohne Farbsensor mit wenigstens reduzierter Farbortabweichung zu betreiben. Dadurch kann eine differentielle Farbalterung vermieden werden, sodass der Farbort von Licht, dass von dem optoelektronischen Bauelement emittiert wird, während des Langzeit-Betriebes stabil bleibt. Weiterhin wird eine aufwendige, elektronisch geregelte Farbkontrolle mittels Farbsensor und Rückkopplung auf den Treiber des optoelektronischen Bauelementes optional bzw. ist nicht mehr erforderlich. Weiterhin kann mittels des Verfahrens ein optoelektronisches Bauelement als ein sogenanntes „2 Terminal Device” realisiert werden, dass nur zwei elektrische Anschlüsse aufweist und beispielsweise farbortgeregelt ist. Weiterhin kann ein optoelektronisches Bauelement realisiert werden, dass mittels eines hinsichtlich eines Gleichstrom-Treibers kostengünstigeren Wechselstrom-Treibers betrieben werden kann. Weiterhin kann bei einer OLED mit mehreren optisch aktiven Strukturen durch Reihenschaltung der antiparallelen optisch aktiven Strukturen Stromnetztaugliche Leuchten realisiert werden, d. h. eine Transformation der Treiberspannung ist nicht erforderlich. Weiterhin können etablierte Herstellungsverfahren des optoelektronischen Bauelementes weiterhin verwendet werden, da beispielsweise die OLED gemäß verschiedenen Ausgestaltungen sehr ähnlich ausgebildet ist wie eine weiße gestapelte OLED mit einer Ladungsträgerpaarerzeugung-Schichtenstruktur (charge generating layer – CGL). Weiterhin kann das optoelektronische Bauelement, dass als OLED mit unterschiedlichen OLED-Einheiten einen getrennten Betrieb von phosphoreszierenden Emittermaterialien (rot, grün) und fluoreszierenden Emittermaterialien (blau) ermöglichen.

Claims

Optoelektronische Bauelementevorrichtung, aufweisend: ein optoelektronisches Bauelement (200) und eine Steuervorrichtung zum Ansteuern des optoelektronischen Bauelementes; • wobei das optoelektronische Bauelement (200) eine erste optisch aktive Struktur (324) und eine zweite optisch aktive Struktur (326) aufweist, • wobei die erste optisch aktive Struktur (324) zu einem Emittieren einer ersten elektromagnetischen Strahlung (330) eingerichtet ist und im Betrieb gemäß einer ersten Alterungsfunktion (140) altert; und • wobei die zweite optisch aktive Struktur (326) zu einem Emittieren einer zweiten elektromagnetischen Strahlung (340) eingerichtet ist und im Betrieb gemäß einer zweiten Alterungsfunktion (136, 138) altert; • wobei das optoelektronische Bauelement (200) derart ausgebildet ist, dass in einem ersten Betriebsmodus wenigstens die erste elektromagnetische Strahlung (330) emittiert wird und in einem zweiten Betriebsmodus wenigstens die zweite elektromagnetische Strahlung (340) emittiert wird; • wobei die Steuervorrichtung eingerichtet ist, dass der Unterschied von erster Alterungsfunktion (140) zu zweiter Alterungsfunktion (136, 138) während des Betriebs der optoelektronischen Bauelementevorrichtung reduziert wird.
Optoelektronische Bauelementevorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das optoelektronische Bauelement (200) derart ausgebildet ist, dass die erste Alterungsfunktion (140) und die zweite Alterungsfunktion (136, 138) einen ungefähr gleichen Alterungskoeffizienten (β) aufweisen.
Optoelektronische Bauelementevorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die erste optisch aktive Struktur (324) derart ausgebildet ist, dass die erste elektromagnetische Strahlung (330) ein blaues Licht ist.
Optoelektronische Bauelementevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuervorrichtung derart ausgebildet ist, dass die erste optisch aktive Struktur (324) im ersten Betriebsmodus mit einem ersten Spannungsverlauf anzusteuern und die zweite optisch aktive Struktur (326) im zweiten Betriebsmodus mit einem zweiten Spannungsverlauf anzusteuern ist, der unterschiedlich ist zu dem ersten Spannungsverlauf.
Verfahren zum Betreiben eines optoelektronischen Bauelementes (200), • wobei das optoelektronische Bauelement (200) ausgebildet ist gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4; das Verfahren aufweisend: • ein Ansteuern des optoelektronischen Bauelementes (200) in einem vorgegebenen Ansteuerungsintervall (510) teilweise im ersten Betriebsmodus und teilweise im zweiten Betriebsmodus derart, dass der Unterschied von erster Alterungsfunktion zu zweiter Alterungsfunktion während des Betriebs des optoelektronischen Bauelementes reduziert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 5, • wobei die erste optisch aktive Struktur (324) derart ausgebildet ist, dass die erste elektromagnetische Strahlung (330) ein blaues Licht ist; • wobei die zweite optisch aktive Struktur (326) derart ausgebildet ist, dass die zweite elektromagnetische Strahlung (340) ein gelbes Licht oder ein grün-rotes Licht ist; und/oder • wobei das optoelektronische Bauelement (200) derart angesteuert wird, dass die Mischung aus erster elektromagnetischer Strahlung (330) und zweiter elektromagnetischer Strahlung (340) in einem Ansteuerungsintervall (510) ein weißes Licht ist, insbesondere mit einer korrelierten Farbtemperatur in einem Bereich von 500 K bis 11000 K.
Verfahren gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei mittels der Amplitude, der Frequenz und/oder des Tastverhältnisses eines Wechselstroms und/oder einer Wechselspannung wenigstens eine Eigenschaft der dritten elektromagnetischen Strahlung ausgebildet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei der Wechselstrom einen Gleichstromanteil aufweist, oder die Wechselspannung einen Gleichspannungsanteil aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei der Wechselstrom und/oder die Wechselspannung eine Frequenz von größer als ungefähr 30 Hz aufweist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei der erste Betriebsmodus ein Ansteuern der ersten optisch aktiven Struktur (324) mit einem ersten Spannungsverlauf und der zweite Betriebsmodus ein Ansteuern der zweiten optisch aktiven Struktur (326) mit einem zweiten Spannungsverlauf aufweist, der unterschiedlich ist zu dem ersten Spannungsverlauf.
Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei der erste Spannungsverlauf wenigstens einen nichtlinearen ersten Bereich aufweist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 bis 11, wobei der Unterschied der Alterungsfunktion kleiner ist als ein Schwellenwert.
Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei der Schwellenwert eine Funktion hinsichtlich der differentiellen Farbortalterung der ersten optisch aktiven Struktur und der zweiten optisch aktiven Struktur ist.
Verfahren gemäß Anspruch 12 oder 13, wobei der Schwellenwert einen Betrag aufweist derart, dass die mittels der differentiellen Farbortalterung verbundene Farbortverschiebung kleiner ist als 0,02 in Cx und/oder Cy in einer CIE-Farbnormtafel.