DE102014100627A1

DE102014100627A1 - Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelementes

Info

Publication number: DE102014100627A1
Application number: DE102014100627.5A
Authority: DE
Inventors: Thomas Wehlus
Original assignee: Osram Oled GmbH
Current assignee: Pictiva Displays International Ltd
Priority date: 2014-01-21
Filing date: 2014-01-21
Publication date: 2015-07-23
Also published as: WO2015110431A1; US20170005290A1

Abstract

In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein optoelektronisches Bauelement (100) bereitgestellt, das optoelektronisches Bauelement (100) aufweisend: eine erste elektrisch leitend ausgebildete Schicht (104), die einen elektrisch leitfähigen Stoff in einer Matrix aufweist; eine zweite elektrisch leitend ausgebildete Schicht (108) über der ersten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht (104); und eine elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung (106) zwischen der ersten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht (104) und der zweiten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht (108); wobei die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung (106) derart ausgebildet ist, dass die zweite elektrisch leitend ausgebildete Schicht (108) mittels der elektrisch leitend ausgebildeten Dünnfilmverkapselung (106) mit der ersten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht (104) verbunden ist, und wobei die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung (106) hermetisch dicht bezüglich einer Diffusion von Wasser von der ersten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht (104) durch die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung (106) in die zweite elektrisch leitend ausgebildete Schicht (108) ausgebildet ist.

Description

In verschiedenen Ausführungsformen werden ein optoelektronisches Bauelement und ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelementes bereitgestellt.
Lichtemittierende großflächige organische Leuchtdioden (OLED) sind effiziente Strahlungsquellen und finden zunehmend verbreitete Anwendung in der Allgemeinbeleuchtung, beispielsweise als Flächenlichtquelle.
Eine OLED kann eine Anode und eine Kathode mit einem organischen funktionellen Schichtensystem dazwischen aufweisen. Das organische funktionelle Schichtensystem kann eine oder mehrere Emitterschicht/en aufweisen, in der/denen elektromagnetische Strahlung erzeugt wird, eine oder mehrere Ladungsträgerpaar-Erzeugungs-Schichtenstruktur aus jeweils zwei oder mehr Ladungsträgerpaar-Erzeugungs-Schichten („charge generating layer”, CGL) zur Ladungsträgerpaarerzeugung, sowie einer oder mehrerer Elektronenblockadeschichten, auch bezeichnet als Lochtransportschicht(en) („hole transport layer” – HTL), und einer oder mehrerer Lochblockadeschichten, auch bezeichnet als Blektronentransportschicht(en) („electron transport layer” – ETL), um den Stromfluss zu richten.
Als Material für die Anode bzw. Kathode werden beispielsweise Silber-Nanodrähte (Ag-Nanowires) oder Kohlenstoff-Nanoröhren (C-Nanotubes) verwendet. Die Anode bzw. Kathode wird daraus ausgebildet, indem die Nanodrähte bzw. Nanoröhren in einem Bindemittel eingebettet werden. Diese Mischung kann auf ein Substrat aufgebracht werden. Das Bindemittel kann gehärtet werden und in gehärtetem Zustand die Nanodrähte bzw. Nanoröhren miteinander körperlich und/oder elektrisch verbinden und auf dem Substrat fixieren. Herkömmliche Bindemittel weisen den Nachteil auf, dass sie sich relativ schnell mit Wasser „vollsaugen” und dieses dann direkt in die OLED transportieren. Herkömmlich werden die Nanodrähte, um den Kontakt mit Wasser zu reduzieren, daher nicht bis zum Rand der OLED geführt, sondern werden durch eine vom Rand nach innen, zu den Nanodrähten geführten, Metallstruktur kontaktiert.
Zum Schutz vor schädlichen Umwelteinflüssen werden herkömmliche OLEDs mit einer bezüglich Wasser und/oder Sauerstoff hermetisch dichten Verkapselung umgeben, beispielsweise einer Dünnfilmverkapselung, einer Barrierendünnschicht, einer Barriereschicht, einer Verkapselungsschicht, oder einer Barrierefolie. Bekannt sind weiterhin leitfähige Dünnfilmverkapselungen.
In verschiedenen Ausführungsformen werden ein optoelektronisches Bauelement und ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelementes bereitgestellt, mit denen es möglich ist, stabilere optoelektronische Bauelemente mit einer bindemittelhaltigen Elektrode auszubilden.
In verschiedenen Ausführungsformen wird ein optoelektronisches Bauelement bereitgestellt, das optoelektronische Bauelement aufweisend: eine erste elektrisch leitend ausgebildete Schicht, die einen elektrisch leitfähigen Stoff in einer Matrix aufweist; eine zweite elektrisch leitend ausgebildete Schicht; und eine elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung zwischen der ersten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht und der zweiten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht; wobei die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung derart ausgebildet ist, dass die zweite elektrisch leitend ausgebildete Schicht mittels der elektrisch leitend ausgebildeten Dünnfilmverkapselung mit der ersten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht elektrisch leitend verbunden ist, und wobei die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung hermetisch dicht bezüglich einer Diffusion von Wasser und/oder Sauerstoff von der ersten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht durch die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung in die zweite elektrisch leitend ausgebildete Schicht ausgebildet ist.
Eine Schicht oder Struktur eines optoelektronischen Bauelementes ist in verschiedenen Ausgestaltungen elektrisch leitend ausgebildet, wenn sie im Betrieb des optoelektronischen Bauelementes bzw. unter Betriebsbedingungen einen elektrischen Strom leiten kann.
Die elektrisch leitend ausgebildete Schicht oder Struktur kann beispielsweise einen elektrisch leitfähigen Stoff aufweisen oder daraus gebildet sein, beispielsweise ein Metall oder eine Metalllegierung, beispielsweise Al, Cu, MgAg, oder eines der weiteren, unten beschriebenen Beispiele. Alternativ oder zusätzlich kann die elektrisch leitend ausgebildete Schicht oder Struktur ein dielektrischen Stoff und/oder einen halbleitenden Stoff aufweisen oder daraus gebildet sein.
Bei einer elektrisch leitend ausgebildeten Schicht oder Struktur aus einem dielektrischen Stoff oder Stoffgemisch kann die elektrisch leitend ausgebildete Schicht oder Struktur beispielsweise mit einer Dicke in Stromrichtung und/oder einer dielektrischen Länge des Strompfades ausgebildet werden, dass ein elektrischer Strom durch oder über die dielektrische Schicht oder Struktur transportiert werden kann, beispielsweise mittels eines Tunnelstroms und/oder elektrisch leitfähigen Kanälen in der dielektrischen Schicht oder Struktur.
Bei einer elektrisch leitend ausgebildeten Schicht oder Struktur aus einem halbleitenden Stoff oder Stoffgemisch kann die elektrisch leitend ausgebildete Schicht oder Struktur bezüglich der mit der elektrisch leitenden Schicht oder Struktur direkt elektrisch verbundenen Schicht/en oder Struktur/en angepasst sein beispielsweise bezüglich der Bandstruktur und/oder Kristallrichtung in Stromrichtung angepasst ausgebildet sein.
Bezüglich der Bandstruktur und/oder Kristallrichtung in Stromrichtung der halbleitenden elektrisch leitend ausgebildeten Schicht oder Struktur kann beispielsweise das Energie-Niveau des Leitungsbandes, des Valenzbandes, des Fermi-Niveaus bzw. des effektiven Fermi-Niveaus, des chemischen Potenzials, des niedrigsten unbesetzten Molekülorbitals (lowest unoccupied molecule orbital – LUMO), des höchsten besetzten Molekülorbital (highest occupied molecule orbital – HOMO), der Ionisierungsenergie und/oder der Elektronenaffinität beim Ausbilden der halbleitenden elektrisch leitend ausgebildeten Schicht oder Struktur berücksichtigt werden bezüglich der mit der elektrisch leitenden Schicht oder Struktur direkt elektrisch verbundenen Schicht/en oder Struktur/en, so dass ein Stromfluss im Betrieb des optoelektronischen Bauelementes durch die halbleitende elektrisch leitend ausgebildete Schicht oder Struktur im Betrieb erfolgen kann.
In einer Ausgestaltung kann das optoelektronische Bauelement als ein Flächenbauelement ausgebildet sein.
In einer Ausgestaltung kann das optoelektronische Bauelement als ein organisches optoelektronisches Bauelement ausgebildet sein, beispielsweise als ein organischer Fotodetektor, eine organische Solarzelle und/oder eine organische Leuchtdiode.
In einer Ausgestaltung können die erste elektrisch leitend ausgebildete Schicht, die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung und die zweite elektrisch leitend ausgebildete Schicht als ein Schichtenstapel ausgebildet sein. Die erste elektrisch leitend ausgebildete Schicht, die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung und die zweite elektrisch leitend ausgebildete Schicht können eine im Wesentlichen gleiche flächige Abmessung aufweisen, beispielsweise eine gleiche flächige Abmessung im optisch aktiven Bereich des optoelektronischen Bauelementes.
In einer Ausgestaltung kann die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung eine erste Grenzfläche mit der ersten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht und eine zweite Grenzfläche mit der zweiten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht aufweisen, wobei die elektrische Verbindung der ersten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht mit der zweiten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht durch die erste Grenzfläche und die zweite Grenzfläche ausgebildet ist.
In einer Ausgestaltung kann die erste elektrisch leitend ausgebildete Schicht eine Dicke in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 2 μm aufweisen.
In einer Ausgestaltung kann in der ersten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht der elektrisch leitfähige Stoff in der Matrix verteilt sein.
In einer Ausgestaltung kann der elektrisch leitfähige Stoff homogen in der Matrix verteilt sein.
In einer Ausgestaltung kann der elektrisch leitfähige Stoff derart in der Matrix verteilt sein, dass die erste elektrisch leitend ausgebildete Schicht einen Gradienten an elektrisch leitfähigem Stoff aufweist, beispielsweise von einer Grenzfläche der ersten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht her zur Mitte oder einer anderen Grenzfläche zu- oder abnehmend.
In einer Ausgestaltung kann der elektrisch leitfähige Stoff in wenigstens einer ersten Lage und einer zweiten Lage ausgebildet sein, wobei die Matrix zwischen der ersten Lage und der zweiten Lage angeordnet ist und die Matrix die erste Lage mit der zweiten Lage verbindet.
In einer Ausgestaltung kann der elektrisch leitfähige Stoff auf der Fläche ein zweidimensionales Netzwerk ausbilden.
In einer Ausgestaltung kann die Matrix ein Bindemittel bezüglich des elektrisch leitfähigen Stoffs aufweisen oder daraus gebildet sein.
In einer Ausgestaltung kann die Matrix kohäsionsverstärkend hinsichtlich der Kohäsion des elektrisch leitfähigen Stoffs ausgebildet sein.
In einer Ausgestaltung kann die Matrix der ersten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht hygroskopisch sein.
In einer Ausgestaltung kann der elektrisch leitfähige Stoff in Partikeln in einer der folgenden Formen ausgebildet sein: Nanodrähte, Nanoröhren, Flocken oder Plättchen.
In einer Ausgestaltung können die Partikel des elektrisch leitfähigen Stoffs einen mittleren Durchmesser in einem Bereich von ungefähr 5 nm bis ungefähr 1 μm aufweisen, beispielsweise von ungefähr 10 nm bis ungefähr 150 nm, beispielsweise von ungefähr 15 nm bis ungefähr 60 nm, und/oder eine Länge in einem Bereich vom Durchmesser des entsprechenden Nanodrahts bis ungefähr 1 mm, beispielsweise von ungefähr 1 μm bis ungefähr 100 μm, beispielsweise von ungefähr 20 μm bis ungefähr 50 μm auf. Die Dicke der von den Nanodrähten gebildeten Schicht kann während des Herstellens des optoelektronischen Bauelements beispielsweise ungefähr 100 nm bis ungefähr 1 mm, beispielsweise ungefähr 1 μm bis ungefähr 100 μm, beispielsweise ungefähr 20 μm bis ungefähr 50 μm betragen. Die Dicke der von den Nanodrähten gebildeten Schicht kann somit beim fertiggestellten optoelektronischen Bauelement beispielsweise ungefähr 10 nm bis ungefähr 2 μm, beispielsweise ungefähr 20 nm bis ungefähr 300 nm, beispielsweise ungefähr 30 nm bis ungefähr 180 nm betragen.
In einer Ausgestaltung kann der elektrisch leitfähige Stoff in Form einer Graphen-Fläche ausgebildet sein.
In einer Ausgestaltung kann der elektrisch leitfähige Stoff einen der folgenden Stoffe aufweisen oder daraus gebildet sein: Kohlenstoff, Silber, Kupfer, Gold, Aluminium, Zink, Zinn.
Der elektrisch leitfähige Stoff, beispielsweise in Form von Nanodrähten, kann beispielsweise ein metallisches Material, beispielsweise ein Metall oder ein Halbmetall, beispielsweise Silber, Gold, Aluminium und/oder Zink aufweisen oder daraus gebildet sein. Beispielsweis können die Nanodrähte eine Legierung aufweisen, die eines oder mehrere der genannten Materialien aufweist.
Die Nanoröhren können beispielsweise Kohlenstoff aufweisen oder daraus gebildet sein, beispielsweise als Einzelwand-Nanoröhren (single wall carbon nanotube – SWCNT), Mehrwand-Nanoröhren (multi wall carbon nanotube MWCNT), und/oder funktionalisierte Nanoröhren, beispielsweise mit chemisch funktionellen Gruppen an der Außenhaut der Nanoröhren.
In einer Ausgestaltung können die Nanodrähte zumindest teilweise atomar miteinander verbunden sein. Beispielsweise können die Nanodrähte aufgrund ihrer atomaren Verbindungen ein zweidimensionales Netzwerk ausbilden.
In einer Ausgestaltung kann die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung einen der folgenden Stoffe aufweisen oder daraus gebildet sein: ein Metalloxid, ein Metallnitrid, und/oder ein Metalloxinitrid, beispielsweise einen Stoff einer Barriereschicht des optoelektronischen Bauelementes, beispielsweise als eine Barriereschicht des optoelektronischen Bauelementes ausgebildet sein.
In einer Ausgestaltung kann die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 0,1 nm bis ungefähr 100 nm aufweisen, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 30 nm bis ungefähr 50 nm.
In einer Ausgestaltung kann die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung einen Dotierstoff in einer Matrix aufweisen oder daraus gebildet sein.
In einer Ausgestaltung kann die Matrix der elektrisch leitend ausgebildeten Dünnfilmverkapselung ein transparentes leitfähiges Oxid aufweisen oder daraus gebildet sein, beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Nickeloxid, und/oder ein Kupferdelafossit.
In einer Ausgestaltung kann der Dotierstoff der elektrisch leitend ausgebildeten Dünnfilmverkapselung ein Metall aufweisen oder sein, beispielsweise Silber, Kupfer, Gold, Aluminium, Zink, Zinn.
In einer Ausgestaltung kann die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung mit Aluminium dotiertes Zinkoxid aufweisen oder daraus gebildet sein.
In einer Ausgestaltung kann die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung eine Legierung aufweisen oder daraus gebildet sein.
In einer Ausgestaltung kann die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung ein transparentes leitfähiges Oxid aufweisen oder daraus gebildet sein.
In einer Ausgestaltung kann die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung einen elektrisch leitfähigen Stoff aufweisen oder daraus gebildet sein, beispielsweise ein Metall oder einen Halbleiter.
In einer Ausgestaltung kann die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung ein dielektrisches Material aufweisen oder daraus gebildet sein, beispielsweise derart, dass die elektrische Verbindung durch die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung mittels eines Tunnelstroms ausgebildet ist.
In einer Ausgestaltung kann die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung flächig ausgebildet sein und eine Dicke aufweisen, wobei die elektrische Leitfähigkeit der elektrisch leitend ausgebildeten Dünnfilmverkapselung entlang der Dicke größer sein kann als entlang der Fläche.
In einer Ausgestaltung kann die Diffusionsrate bezüglich Wasser und/oder Sauerstoff durch die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung kleiner sein als ungefähr 10^–4 g/(m²d), beispielsweise in einem von ungefähr 10^–4 g/(m²d) bis ungefähr 10^–10 g/(m²d).
In einer Ausgestaltung kann die erste elektrisch leitend ausgebildete Schicht eine höhere Beständigkeit bezüglich Wasser und/oder Sauerstoff aufweisen als die zweite elektrisch leitend ausgebildete Schicht, beispielsweise ein geringeres Löslichkeitsprodukt und/oder eine geringe chemische Reaktivität.
In einer Ausgestaltung kann das optoelektronische Bauelement eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode und eine organische funktionelle Schichtenstruktur zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode aufweisen, wobei die organische funktionelle Schichtenstruktur zu einem Umwandeln eines elektrischen Stromes in eine elektromagnetische Strahlung und/oder zu einem Umwandeln einer elektromagnetischen. Strahlung in einen elektrischen Strom ausgebildet ist; wobei die erste elektrisch leitend ausgebildete Schicht als erste Elektrode und/oder zweite Elektrode ausgebildet ist, beispielsweise jeweils; und wobei die zweite elektrisch leitend ausgebildete Schicht als die organische funktionelle Schichtenstruktur, oder eine Schicht oder Struktur in der organischen funktionellen Schichtenstruktur ausgebildet ist.
In einer Ausgestaltung kann das optoelektronische Bauelement ferner wenigstens eine weitere Elektrode aufweisen derart, dass die erste Elektrode und/oder die zweite Elektrode als Zwischenelektrode/n ausgebildet sind/ist.
In einer Ausgestaltung kann die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung mit der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode elektrisch leitend verbunden und derart strukturiert sein, dass der Bereich der elektrisch leitend ausgebildeten Dünnfilmverkapselung, der mit der ersten Elektrode elektrisch leitend verbunden ist, elektrisch isoliert ist von dem Bereich der elektrisch leitend ausgebildeten Dünnfilmverkapselung, der mit der zweiten Elektrode elektrisch leitend verbunden ist.
In einer Ausgestaltung kann das optoelektronische Bauelement ferner eine Verkapselungsstruktur aufweisen, wobei die Verkapselungsstruktur die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung aufweist, und wobei die Verkapselungsstruktur derart ausgebildet ist, dass die zweite elektrisch leitend ausgebildete Schicht hermetisch abgedichtet ist bezüglich einer Diffusion von Wasser und/oder Sauerstoff durch die Verkapselungsstruktur in die zweite elektrisch leitend ausgebildete Schicht.
In einer Ausgestaltung kann das optoelektronische Bauelement ferner wenigstens eine Ladungsträgerinjektionsschicht zwischen der elektrisch leitend ausgebildeten Dünnfilmverkapselung und der ersten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht und/oder zwischen der elektrisch leitend ausgebildeten Dünnfilmverkapselung und der zweiten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht aufweisen.
In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelementes bereitgestellt, das Verfahren aufweisend: Ausbilden einer ersten elektrisch leitenden Schicht mit einem elektrisch leitfähigen Stoff in einer Matrix derart, dass die erste elektrisch leitende Schicht im Betrieb des optoelektronischen Bauelementes wenigstens einen Teil des elektrischen Betriebsstroms leitet; Ausbilden einer zweiten elektrisch leitenden Schicht derart, dass die zweite elektrisch leitende Schicht im Betrieb des optoelektronischen Bauelementes wenigstens einen Teil des elektrischen Betriebsstroms leitet; und Ausbilden einer elektrisch leitenden Dünnfilmverkapselung zwischen der ersten elektrisch leitenden Schicht und der zweiten elektrisch leitenden Schicht, wobei die elektrisch leitende Dünnfilmverkapselung derart ausgebildet wird, dass die zweite elektrisch leitende Schicht mittels der elektrisch leitenden Dünnfilmverkapselung mit der ersten elektrisch leitenden Schicht elektrisch leitend verbunden ist wenigstens im Betrieb des optoelektronischen Bauelementes, und wobei die elektrisch leitende Dünnfilmverkapselung hermetisch dicht bezüglich einer Diffusion von Wasser und/oder Sauerstoff von der ersten elektrisch leitenden Schicht durch die elektrisch leitende Dünnfilmverkapselung in die zweite elektrisch leitende Schicht ausgebildet wird.
In verschiedenen Ausgestaltungen wird eine elektrisch leitende Schicht oder Struktur, die derart ausgebildet wird, dass sie im Betrieb des optoelektronischen Bauelementes wenigstens einen Teil des elektrischen Betriebsstroms leitet, als eine elektrisch leitend ausgebildete Schicht oder Struktur bezeichnet.
In verschiedenen Ausgestaltungen kann das Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelementes Merkmale des optoelektronischen Bauelementes; und das optoelektronische Bauelement Merkmale des Verfahrens zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelementes aufweisen, soweit sie jeweils sinnvoll anwendbar sind.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung vollflächig auf oder über der ersten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht oder der zweiten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht ausgebildet werden.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung nach dem Ausbilden strukturiert werden, beispielsweise mittels eines Lasers.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das Verfahren ferner ein Ausbilden einer ersten Elektrode und ein Ausbilden einer zweiten Elektrode aufweisen, wobei die erste Elektrode und/oder die zweite Elektrode mit der elektrisch leitend ausgebildeten Dünnfilmverkapselung elektrisch leitend verbunden ausgebildet werden.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung derart strukturiert werden, dass der Bereich der elektrisch leitend ausgebildeten Dünnfilmverkapselung, der mit der ersten Elektrode elektrisch leitend verbunden ist, elektrisch isoliert ist von dem Bereich der elektrisch leitend ausgebildeten Dünnfilmverkapselung, der mit der zweiten Elektrode elektrisch leitend verbunden ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen
1 eine schematische Darstellung eines optoelektronischen Bauelementes gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
2 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelementes gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
3 eine schematische Darstellung optoelektronisches Bauelementes gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen; und
4A, B schematische Darstellungen optoelektronischer Bauelemente 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 mittels einer angelegten Spannung an den optisch aktiven Bereich elektromagnetische Strahlung emittieren. In verschiedenen Ausführungsformen kann das optoelektronische Bauelement derart ausgebildet sein, dass die elektromagnetische Strahlung einen Wellenlängenbereich aufweist, der Röntgenstrahlung, UV-Strahlung (A–C), sichtbares Licht und/oder Infrarot-Strahlung (A–C) umfasst.
Der optisch aktive Bereich, beispielsweise eine elektromagnetische Strahlung emittierende 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. Das elektromagnetische Strahlung emittierende Bauelement kann 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, beispielsweise 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. 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. Ein optoelektronisches Bauelement kann ein organisches funktionelles Schichtensystem aufweisen, welches synonym auch als organische funktionelle Schichtenstruktur bezeichnet wird. Die organische funktionelle Schichtenstruktur kann einen organischen Stoff oder ein organisches Stoffgemisch aufweisen oder daraus gebildet sein, der/das beispielsweise zum Emittieren einer elektromagnetischen Strahlung aus einem bereitgestellten elektrischen Strom eingerichtet ist.
Eine organische Leuchtdiode kann als ein sogenannter Top-Emitter und/oder ein sogenannter Bottom-Emitter ausgebildet sein. Bei einem Bottom-Emitter wird elektromagnetische Strahlung aus dem elektrisch aktiven Bereich durch den Träger emittiert. Bei einem Top-Emitter wird elektromagnetische Strahlung 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 sein oder ausgebildet werden bezüglich der absorbierten oder emittierten elektromagnetischen Strahlung.
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 derart ausgebildet sein, dass er eine flächige, optisch aktive Seite und eine flächige, optisch inaktive Seite aufweist, beispielsweise eine organische Leuchtdiode, die als ein Top-Emitter oder Bottom-Emitter eingerichtet ist. Die optisch inaktive Seite kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen 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.
Die erste Elektrode, die zweite Elektrode und die organische funktionelle Schichtenstruktur des optoelektronischen Bauelementes können jeweils großflächig ausgebildet sein. Dadurch kann das optoelektronische Bauelement eine zusammenhängende Leuchtfläche aufweisen, die nicht in funktionale Teilbereiche strukturiert ist, beispielsweise eine in funktionale Bereiche segmentierte Leuchtfläche oder um eine Leuchtfläche, die von einer Vielzahl von Bildpunkten (Pixeln) gebildet wird. Dadurch kann eine großflächige Abstrahlung oder Absorption von elektromagnetischer Strahlung aus dem optoelektronischen Bauelement ermöglicht werden. „Großflächig” kann dabei bedeuten, dass die optisch aktive Seite eine Fläche, beispielsweise eine zusammenhängende Fläche, beispielsweise von größer oder gleich einigen Quadratmillimetern, beispielsweise größer oder gleich einem Quadratzentimeter, beispielsweise größer oder gleich einem Quadratdezimeter aufweist. Beispielsweise kann das optoelektronische Bauelement nur eine einzige zusammenhängende Leuchtfläche aufweisen, die durch die großflächige und zusammenhängende Ausbildung der Elektroden und der organischen funktionellen Schichtenstruktur bewirkt wird.
Im Rahmen dieser Beschreibung kann eine hermetisch bezüglich Wasser und/oder Sauerstoff dichte Schicht oder Struktur als eine im Wesentlichen hermetisch dichte Schicht verstanden werden. Eine hermetisch dichte Schicht oder Struktur kann beispielsweise eine Diffusionsrate bezüglich Wasser und/oder Sauerstoff von kleiner ungefähr 10^–1 g/(m²d) aufweisen, beispielsweise eine Diffusionsrate bezüglich Wasser und/oder Sauerstoff von kleiner ungefähr 10^–4 g/(m²d) aufweisen, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 10^–4 g/(m²d) bis ungefähr 10^–10 g/(m²d), beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 10^–4 g/(m²d) bis ungefähr 10^–6 g/(m²d). In verschiedenen Ausgestaltungen kann ein bezüglich Wasser und/oder Sauerstoff hermetisch dichter Stoff oder ein hermetisch dichtes Stoffgemisch eine Keramik, ein Metall, ein Metalloxid, Metalinitrid und/oder Metalloxinitrid aufweisen oder daraus gebildet sein.
Unter dem Begriff „transluzent” bzw. „transluzente Schicht” kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen verstanden werden, dass eine Schicht für Licht durchlässig ist, beispielsweise für das von dem Lichtemittierenden Bauelement erzeugte Licht, beispielsweise einer oder mehrerer Wellenlängenbereiche, beispielsweise für Licht in einem Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts (beispielsweise zumindest in einem Teilbereich des Wellenlängenbereichs von 380 nm bis 780 nm). Beispielsweise ist unter dem Begriff „transluzente Schicht” in verschiedenen Ausführungsbeispielen zu verstehen, dass im Wesentlichen die gesamte in eine Struktur (beispielsweise eine Schicht) eingekoppelte Lichtmenge auch aus der Struktur (beispielsweise Schicht) ausgekoppelt wird, wobei ein Teil des Licht hierbei gestreut werden kann.
Unter dem Begriff „transparent” oder „transparente Schicht” kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen verstanden werden, dass eine Schicht für Licht durchlässig ist (beispielsweise zumindest in einem Teilbereich des Wellenlängenbereichs von 380 nm bis 780 nm), wobei in eine Struktur (beispielsweise eine Schicht) eingekoppeltes Licht ohne Streuung oder Lichtkonversion auch aus der Struktur (beispielsweise Schicht) ausgekoppelt wird.
Unter dem Begriff der ”Atomlagenabscheidung” sind Verfahren bekannt, bei denen zum Herstellen einer Schicht die dazu notwendigen Ausgangsprodukte (Präkursoren) nicht gleichzeitig, sondern abwechselnd nacheinander einer Beschichtungskammer, auch als Reaktor bezeichnet, mit dem zu beschichtenden Substrat darin, zugeführt werden. Die Ausgangsmaterialien können sich dabei auf der Oberfläche des zu beschichtenden Substrates beziehungsweise auf dem zuvor abgelagerten Ausgangsmaterial abwechselnd ablagern und damit eine chemische Verbindung eingehen. Hierdurch ist es möglich, pro Zykluswiederholung, also dem zuführen der notwendigen Ausgangsprodukte in nacheinander folgenden Teilschritten, jeweils maximal eine Monolage der aufzubringenden Schicht aufzuwachsen. Mittels der Anzahl der Zyklen ist eine gute Kontrolle der Schichtdicke möglich. Das zuerst zugeführte Ausgangsmaterial lagert sich nur an der zu beschichtenden Oberfläche an und erst das danach zugeführte zweite Ausgangsmaterial kann chemische Reaktionen mit dem ersten Ausgangsmaterial eingehen. Die chemischen Reaktionen der Ausgangsprodukte sind mittels der Anzahl an Reaktionspartnern an der Oberfläche begrenzt, d. h. selbstbegrenzt. Eine ähnliche selbstbegrenzende Oberflächenreaktion kann für das Ausbilden organischer Filme, beispielweise Polymerfilme, beispielsweise Polyamid, angewendet werden. Dieses Ausbilden organischer Filme kann als Moleküllagenabscheideverfahren (molecular layer deposition MLD) bezeichnet werden, da je Zyklus ein Teil eines Moleküls auf der Oberfläche aufgebracht wird. Die MLD-Präkursoren können homobifunktional Reaktanden aufweisen, mit anderen Worten die Ausgangsprodukte können jeweils zwei gleiche funktionelle Gruppen aufweisen. Eine selbstterminierende MLD Reaktion jeder Lage kann mit heterobifunktionalen Reaktanden ausgebildet sein, d. h. jedes Ausgangsprodukt kann zwei unterschiedliche funktionelle Gruppen aufweisen. Eine der funktionellen Gruppen kann mit der chemischen Gruppe der Oberfläche reagieren und die andere nicht. Die heterobifunktionalen Reaktanden können dadurch nur monofunktional ausgebildet sein und so eine doppelte Reaktion untereinander verhindern, die beispielsweise zu einer Terminierung der Polymerkette führen könnte. Mittels ALD und MLD kann ein sehr konformes Schichtwachstum ermöglicht werden, wobei auch Oberflächen mit großem Aspektverhältnis gleichmäßig bedeckt werden können.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das optoelektronische Bauelement 100 auf oder über einem hermetisch dichten Substrat 128 oder Träger 102 (siehe 3) und/oder einer Verkapselungsstruktur 126 eine erste elektrisch leitend ausgebildete Schicht 104, eine elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 und eine zweite elektrisch leitend ausgebildete Schicht 108 aufweisen beispielsweise veranschaulicht in 1.
Alternativ können/kann der Träger 102, das hermetisch dichte Substrat 128 und/oder die Verkapselungsstruktur optional sein.
Das optoelektronische Bauelement 100 kann beispielsweise als ein Flächenbauelement ausgebildet sein. Ein optoelektronisches Bauelement 100, das beispielsweise als ein organisches optoelektronisches Bauelement 100 ausgebildet ist, kann beispielsweise als ein organischer Fotodetektor, eine organische Solarzelle und/oder eine organische Leuchtdiode ausgebildet sein.
Die erste elektrisch leitend ausgebildete Schicht 104 weist einen elektrisch leitfähigen Stoff in einer Matrix auf. Die erste elektrisch leitend ausgebildete Schicht 104 kann eine Dicke in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 2 μm aufweisen, beispielsweise ungefähr 20 nm bis ungefähr 300 nm, beispielsweise ungefähr 30 nm bis ungefähr 180 nm betragen.
Die Matrix kann ein Bindemittel bezüglich des elektrisch leitfähigen Stoffs aufweisen oder daraus gebildet sein. Mit anderen Worten: Die Matrix kann kohäsionsverstärkend hinsichtlich der Kohäsion des elektrisch leitfähigen Stoffs ausgebildet sein. Die Matrix der ersten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht 104 kann hygroskopisch sein, das heißt wasserbindend sein.
Der elektrisch leitfähige Stoff kann in der Matrix verteilt sein, beispielsweise homogen. Alternativ kann der elektrisch leitfähige Stoff derart in der Matrix verteilt sein, dass die erste elektrisch leitend ausgebildete Schicht 104 einen Gradienten an elektrisch leitfähigen Stoff aufweist. Alternativ kann der elektrisch leitfähige Stoff in wenigstens einer ersten Lage und einer zweiten Lage ausgebildet sein, wobei die Matrix zwischen der ersten Lage und der zweiten Lage angeordnet ist und die Matrix die erste Lage mit der zweiten Lage verbindet.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der elektrisch leitfähige Stoff ein zweidimensionales Netzwerk ausbilden. Der elektrisch leitfähige Stoff kann in Partikeln in einer der folgenden Formen ausgebildet sein: Nanodrähte, Nanoröhren, Flocken oder Plättchen.
Die Partikel des elektrisch leitfähigen Stoffs können einen mittleren Durchmesser in einem Bereich von ungefähr 5 nm bis ungefähr 1 μm aufweisen, beispielsweise von ungefähr 10 nm bis ungefähr 150 nm, beispielsweise von ungefähr 15 nm bis ungefähr 60 nm, und/oder eine Länge in einem Bereich vom Durchmesser des entsprechenden Nanodrahts bis ungefähr 1 mm, beispielsweise von ungefähr 1 μm bis ungefähr 100 μm, beispielsweise von ungefähr 20 μm bis ungefähr 50 μm auf.
In einem Ausführungsbeispiel kann der elektrisch leitfähige Stoff in Form einer Graphen-Fläche ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann der elektrisch leitfähige Stoff einen der folgenden Stoffe aufweisen oder daraus gebildet sein: Kohlenstoff, Silber, Kupfer, Gold, Aluminium, Zink, Zinn.
Der elektrisch leitfähige Stoff, beispielsweise in Form von Nanodrähten, kann beispielsweise ein metallisches Material, beispielsweise ein Metall oder ein Halbmetall, beispielsweise Silber, Gold, Aluminium und/oder Zink aufweisen oder daraus gebildet sein. Beispielsweis können die Nanodrähte eine Legierung aufweisen, die eines oder mehrere der genannten Materialien aufweist. In einer Ausgestaltung können die Nanodrähte zumindest teilweise atomar miteinander verbunden sein. Beispielsweise können die Nanodrähte aufgrund ihrer atomaren Verbindungen ein zweidimensionales Netzwerk ausbilden.
Der elektrisch leitfähige Stoff in Form von Nanoröhren kann beispielsweise Kohlenstoff aufweisen oder daraus gebildet sein, beispielsweise als Einzelwand-Nanoröhren (single wall carbon nanotube – SWCNT), Mehrwand-Nanoröhren (multi wall carbon nanotube MWCNT), und/oder funktionalisierte Nanoröhren, beispielsweise mit chemisch funktionellen Gruppen an der Außenhaut der Nanoröhren.
Die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 ist zwischen der ersten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht 104 und der zweiten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht 108 angeordnet. Die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 ist derart ausgebildet, dass die zweite elektrisch leitend ausgebildete Schicht 108 mittels der elektrisch leitend ausgebildeten Dünnfilmverkapselung 106 mit der ersten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht 104 elektrisch leitend verbunden ist. Weiterhin ist die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 derart ausgebildet, dass die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 hermetisch dicht bezüglich einer Diffusion von Wasser und/oder Sauerstoff von der ersten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht 104 durch die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 in die zweite elektrisch leitend ausgebildete Schicht 108 ausgebildet ist.
Die erste elektrisch leitend ausgebildete Schicht 104, die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 und die zweite elektrisch leitend ausgebildete Schicht 108 können beispielsweise als ein Schichtenstapel ausgebildet sein. Die erste elektrisch leitend ausgebildete Schicht 104, die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 und die zweite elektrisch leitend ausgebildete Schicht 108 können eine im Wesentlichen gleiche flächige Abmessung aufweisen, beispielsweise eine gleiche flächige Abmessung im optisch aktiven Bereich des optoelektronischen Bauelementes 100.
In einem Ausführungsbeispiel kann die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 eine erste Grenzfläche mit der ersten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht 104 und eine zweite Grenzfläche mit der zweiten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht 108 aufweisen. Die elektrische Verbindung der ersten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht 104 mit der zweiten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht 108 kann durch die erste Grenzfläche und die zweite Grenzfläche und/oder mittels der ersten Grenzfläche und der zweiten Grenzfläche ausgebildet sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 einen der folgenden Stoffe aufweisen oder daraus gebildet sein: ein Metalloxid, ein Metallnitrid, und/oder ein Metalloxinitrid, beispielsweise einen Stoff der Barriereschicht des optoelektronischen Bauelementes – wie in der nachfolgenden Beschreibung gezeigt wird.
Die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 kann eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 0,1 nm bis ungefähr 100 nm aufweisen, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 100 nm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 20 nm bis ungefähr 50 nm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 30 nm bis ungefähr 50 nm.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 einen Datierstoff in einer Matrix aufweisen oder daraus gebildet sein. Die Matrix kann ein leitfähiges Oxid aufweisen oder daraus gebildet sein, beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Nickeloxid, und/oder ein Kupferdelafossit; und zusätzlich beispielsweise transparent sein für sichtbares Licht. Der Dotierstoff kann ein Metall aufweisen oder sein, beispielsweise Silber, Kupfer, Gold, Aluminium, Zink, Zinn. Beispielsweise kann die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 mit Aluminium dotiertes Zinkoxid aufweisen oder daraus gebildet sein. Alternativ, zusätzlich oder mit anderen Worten kann die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 eine Legierung aufweisen oder daraus gebildet sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung einen Atomanteil an Dotierstoff an den Atomplätzen der Matrix der elektrisch leitend ausgebildeten Dünnfilmverkapselung 106 in einem Bereich von ungefähr 0,1% bis ungefähr 20% aufweisen, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 0,5% bis ungefähr 10%, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 1% bis ungefähr 4%. Beispielsweise 3% Aluminium in Zinkoxid.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung einen Gewichtsanteil an Dotierstoff an der elektrisch leitend ausgebildeten Dünnfilmverkapselung 106 in einem Bereich von ungefähr 0,1% bis ungefähr 20% aufweisen, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 0,5% bis ungefähr 10%, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 1% bis ungefähr 4%. Beispielsweise 3% Aluminium in Zinkoxid.
Mit anderen Worten: In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 ein Metall, ein halbleitendes Material und/oder ein dielektrisches Material aufweisen oder daraus gebildet sein.
Bei einer elektrisch leitend ausgebildeten Dünnfilmverkapselung 106 mit einem dielektrischen Material kann die elektrisch leitend ausgebildeten Dünnfilmverkapselung 106 derart ausgebildet sein, dass die elektrische Verbindung durch die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 mittels eines Tunnelstroms ausgebildet ist.
Die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 kann flächig ausgebildet sein und eine Dicke aufweisen, wobei die elektrische Leitfähigkeit der elektrisch leitend ausgebildeten Dünnfilmverkapselung 106 entlang der Dicke größer sein kann als entlang der Fläche.
Die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 sollte hermetisch dicht bezüglich Wasser und/oder Sauerstoff ausgebildet sein, beispielsweise eine Diffusionsrate bezüglich Wasser und/oder Sauerstoff durch die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 aufweisen, die kleiner ist als ungefähr 10^–4 g/(m²d), beispielsweise in einem von ungefähr 10^–4 g/(m²d) bis ungefähr 10^–10 g/(m²d).
Die zweite elektrisch leitend ausgebildete Schicht 108 kann allgemein eine Schicht oder eine Struktur sein, die aus einem Stoff oder Stoffgemisch gebildet ist, die bezüglich eines Stoffes eine höhere chemische Reaktivität aufweist als die erste elektrisch leitend ausgebildete Schicht 104 und für den die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 undurchlässig ist, dass heißt hermetisch dicht ist. Mit anderen Worten: Die erste elektrisch leitend ausgebildete Schicht 104 kann eine höhere Beständigkeit bezüglich Wasser und/oder Sauerstoff aufweisen als die zweite elektrisch leitend ausgebildete Schicht 108, beispielsweise ein geringeres Löslichkeitsprodukt und/oder eine geringe chemische Reaktivität. Daher sollte die zweite elektrisch leitend ausgebildete Schicht 106 vor Wasser und/oder Sauerstoff beispielsweise aus Richtung der ersten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht 104 geschützt werden, beispielsweise mittels der elektrisch leitend ausgebildeten Dünnfilmverkapselung.
In einer Ausgestaltung kann das optoelektronische Bauelement 100 ferner wenigstens eine Ladungsträgerinjektionsschicht zwischen der elektrisch leitend ausgebildeten Dünnfilmverkapselung 106 und der ersten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht 104 und/oder zwischen der elektrisch leitend ausgebildeten Dünnfilmverkapselung 106 und der zweiten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht 108 aufweisen, wie in der Beschreibung unten noch gezeigt wird.
Weitere Ausführungsbeispiele sind beispielsweise in der Beschreibung der 3 veranschaulicht.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Verfahren 200 zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelementes 100 bereitgestellt – veranschaulicht in 2.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das optoelektronische Bauelement 100 als ein Flächenbauelement ausgebildet werden. Ein optoelektronisches Bauelement 100, das beispielsweise als ein organisches optoelektronisches Bauelement 100 ausgebildet wird, kann beispielsweise als ein organischer Fotodetektor, eine organische Solarzelle und/oder eine organische Leuchtdiode ausgebildet werden.
Das Verfahren kann ein Ausbilden 202 einer ersten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht 104 mit einem elektrisch leitfähigen Stoff in einer Matrix aufweisen.
Die erste elektrisch leitend ausgebildete Schicht 104 kann während des Herstellens des optoelektronischen Bauelements 100 eine Dicke in einem Bereich von ungefähr 100 nm bis ungefähr 1 mm aufweisen, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 1 μm bis ungefähr 100 μm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 20 μm bis ungefähr 50 μm betragen. Die Dicke der ersten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht 104 kann sich im Verlaufe des Verfahren 200 zum Herstellen des optoelektronischen Bauelementes 100 verändern, beispielsweise reduzieren, beispielsweise in dem flüchtige Bestandteile, beispielsweise organische Lösungsmittel, aus der Matrix, beispielsweise einem Bindemittel, entfernt werden. Die erste elektrisch leitend ausgebildete Schicht 104 kann im fertiggestellten optoelektronischen Bauelement 100 beispielsweise eine Dicke in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 2 μm aufweisen, beispielsweise ungefähr 20 nm bis ungefähr 300 nm, beispielsweise ungefähr 30 nm bis ungefähr 180 nm betragen. Mit anderen Worten: In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die erste elektrisch leitend ausgebildete Schicht 104 aus einem binderhaltigen Stoffgemisch mit elektrisch leitfähigen Stoff auf oder über ein Substrat aufgebracht werden, beispielsweise in Form einer Paste, beispielsweise mittels eines Siebdruck- oder eines Tampondruckverfahrens, oder abgeschieden werden, beispielsweise aufgesprüht werden. Anschließend kann die Paste getrocknet werden, beispielsweise mittels eines Erwärmens und/oder Vakuums. Beim Trocknen können flüchtige Bestandteile, beispielsweise ein organisches Lösungsmittel, aus der Paste entfernt werden. Weiterhin kann die Paste ausgehärtet werden, beispielsweise mittels eines Vernetzens des elektrisch leitfähigen Stoffs.
Die Matrix kann ein Bindemittel bezüglich des elektrisch leitfähigen Stoffs aufweisen oder daraus gebildet sein. Beispielsweise kann der elektrisch leitfähige Stoff in dem Bindemittel vor dem Ausbilden der ersten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht 104 verteilt werden, beispielsweise unter gemischt werden. Das Bindemittel kann ein herkömmliches Bindemittel für den jeweiligen elektrisch leitfähigen Stoff sein, beispielsweise auf Polymerbasis, und flüchtige Stoff aufweisen, beispielsweise organische Lösungsmittel. Mit anderen Worten: Die Matrix kann kohäsionsverstärkend hinsichtlich der Kohäsion des elektrisch leitfähigen Stoffes ausgebildet sein. Die Matrix der ersten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht 104 kann hygroskopisch sein, das heißt wasserbindend sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Matrix der Paste zum Ausbilden 202 der ersten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht 104 und/oder die Matrix der ersten elektrisch leitend ausgebildete Schicht 104 neben dem elektrisch leitfähigen Stoff, ein Lösungsmittel, beispielsweise ein organisches Lösungsmittel, und weitere Additive aufweisen. Die weiteren Additive können beispielsweise sein: ein Härter, ein Katalysator, ein Benetzungsmittel, ein Schauminhibitor, ein Korrosionsinhibitor, ein Antiverschleißadditiv und/oder ein Stabilisator.
Ein Lösungsmittel kann beispielsweise einer der folgenden Stoffe sein oder aufweisen: Wasser, einen niederen Alkohole, beispielsweise Ethanol, 2-Propanol, n-Propanol, Methanol; und einen mehrwertigen Alkohol, beispielsweise Ethylenglykol, Glycerin, Polymere mit Hydroxyl-Gruppe, beispielsweise Polyethylenoxid; Silikonöle, Ether von mehrwertigen Alkoholen beispielsweise Triethylenglykol-mono-n-Butyl-ether.
Ein Bindemittel kann beispielsweise einer der folgenden Stoffe sein oder aufweisen: ein Cellulose-basiertes System, beispielweise ein Celluloseether, beispielsweise Methyl-Cellulose, Ethyl-Cellulose, Carboxymethyl-Cellulose; ein Celluloseester, beispielsweise Celluloseacetat, Cellulosepropionat, Celluloseacetatbutyrat; oder andere Cellulosederivate, beispielsweise Nitrocellulose; ein Acrylat, ein Polyamid, ein Polyvinylchlorid, ein Polyethylen, ein Polyester, ein Polyurethan und/oder ein Epoxidharz. Alternativ oder zusätzlich kann die Matrix ein anorganisches Bindemittel aufweisen, beispielsweise auf oxidischer oder silikatischer Basis, beispielsweise eine Kieselsäure, eine pyrogene Kieselsäure; oder auf Wasserglas-Basis, beispielsweise ein gering alkalisches Glas.
Weiterhin kann die Matrix und/oder die Oberfläche der Partikel aus elektrisch leitfähigem Stoff chemisorbierende, konjugierte Pi-Elektronensysteme enthaltende Verbindungen aufweisen, beispielsweise elektrisch leitfähige Polymere, beispielsweise Poly(3,4-Ethylendioxithiophen) Poly(styrolsulfonat) (PEDOT:PSS) und Polyanilin (Pani), und deren Monomere oder Oligomere.
Ein Korrosionsinhibitor kann beispielsweise Mercaptobenzooxazol, Mercaptobenzthiazole aufweisen oder sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die erste elektrisch leitend ausgebildete Schicht einen Gewichtsanteil an elektrisch leitfähigem Stoff an der ersten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht aufweisen in einem Bereich von ungefähr 0,1 Gew.-% bis ungefähr 100 Gew.-%, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 1 Gew.-% bis ungefähr 80 Gew.-%, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 5 Gew.-% bis ungefähr 70 Gew.-%, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 15 Gew.-% bis ungefähr 50 Gew.-%, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 20 Gew.-% bis ungefähr 40 Gew.-%.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die erste elektrisch leitend ausgebildete Schicht 104 derart ausgebildet werden, dass der elektrisch leitfähige Stoff in der Matrix verteilt wird, beispielsweise homogen. Alternativ kann der elektrisch leitfähige Stoff derart in der Matrix verteilt werden, dass die erste elektrisch leitend ausgebildete Schicht 104 einen Gradienten an elektrisch leitfähigen Stoff aufweist. Alternativ kann der elektrisch leitfähige Stoff in wenigstens einer ersten Lage und einer zweiten Lage ausgebildet werden, wobei die Matrix zwischen der ersten Lage und der zweiten Lage angeordnet wird und die Matrix die erste Lage mit der zweiten Lage verbindet.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der elektrisch leitfähige Stoff als ein zweidimensionales Netzwerk ausgebildet werden. Der elektrisch leitfähige Stoff kann in Partikeln in einer der folgenden Formen ausgebildet sein: Nanodrähte, Nanoröhren, Flocken oder Plättchen, Die Partikel des elektrisch leitfähigen Stoffs können einen mittleren Durchmesser in einem Bereich von ungefähr 5 nm bis ungefähr 1 μm aufweisen, beispielsweise von ungefähr 10 nm bis ungefähr 150 nm, beispielsweise von ungefähr 15 nm bis ungefähr 60 nm, und/oder eine Länge in einem Bereich vom Durchmesser des entsprechenden Nanodrähts bis ungefähr 1 mm, beispielsweise von ungefähr 1 μm bis ungefähr 100 μm, beispielsweise von ungefähr 20 μm bis ungefähr 50 μm auf.
In einem Ausführungsbeispiel kann der elektrisch leitfähige Stoff in Form einer Graphen-Fläche ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann der elektrisch leitfähige Stoff einen der folgenden Stoffe aufweisen oder daraus gebildet sein: Kohlenstoff, Silber, Kupfer, Gold, Aluminium, Zink, Zinn.
Der elektrisch leitfähige Stoff, beispielsweise in Form von Nanodrähten, kann beispielsweise ein metallisches Material, beispielsweise ein Metall oder ein Halbmetall, beispielsweise Silber, Gold, Aluminium und/oder Zink aufweisen oder daraus gebildet sein. Beispielsweis können die Nanodrähte eine Legierung aufweisen, die eines oder mehrere der genannten Materialien aufweist. In einer Ausgestaltung können die Nanodrähte zumindest teilweise atomar miteinander verbunden sein. Beispielsweise können die Nanodrähte aufgrund ihrer atomaren Verbindungen ein zweidimensionales Netzwerk ausbilden.
Der elektrisch leitfähige Stoff in Form von Nanoröhren kann beispielsweise Kohlenstoff aufweisen oder daraus gebildet sein, beispielsweise als Einzelwand-Nanoröhren (single wall carbon nanotube – SWCNT), Mehrwand-Nanoröhren (multi wall carbon nanotube MWCNT), und/oder funktionalisierte Nanoröhren, beispielsweise mit chemisch funktionellen Gruppen an der Außenhaut der Nanoröhren.
Weiterhin kann das Verfahren ein Ausbilden 204 einer zweiten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht 108 aufweisen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Verfahren 200 ein Ausbilden einer ersten Elektrode 310, ein Ausbilden einer zweiten Elektrode 314, und ein Ausbilden einer organischen funktionellen Schichtenstruktur 312 zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode 310 aufweisen.
Die organische funktionelle Schichtenstruktur 312 wird zu einem Umwandeln eines elektrischen Stromes in eine elektromagnetische Strahlung und/oder zu einem Umwandeln einer elektromagnetischen Strahlung in einen elektrischen Strom ausgebildet
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die erste elektrisch leitend ausgebildete Schicht 104 (in 3 veranschaulicht mit den Bezugszeichen 104-1 und 104-2) als erste Elektrode 310 und/oder zweite Elektrode 314 ausgebildet werden. Die zweite elektrisch leitend ausgebildete Schicht 108 kann als die organische funktionelle Schichtenstruktur 312, oder eine Schicht oder Struktur in der organischen funktionellen Schichtenstruktur 312 ausgebildet werden. Bezüglich der Ausgestaltungen der zweiten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht 108 siehe beispielsweise auch die Beschreibung der organischen funktionellen Schichtenstrukturen unten.
Das Verfahren 200 kann ferner wenigstens ein Ausbilden einer weiteren Elektrode aufweisen derart, dass die erste Elektrode 310 und/oder die zweite Elektrode 314 als Zwischenelektrode/n ausgebildet werden/wird. Alternativ oder zusätzlich kann die erste Elektrode 310 oder die zweite Elektrode 314 und eine Zwischenelektrode 318 die erste Elektrode und die zweite Elektrode bilden.
Weiterhin kann das Verfahren ein Ausbilden 206 einer elektrisch leitend ausgebildeten Dünnfilmverkapselung 106 aufweisen, wobei die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 zwischen der ersten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht 104 und der zweiten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht 108 ausgebildet wird.
In einem Ausführungsbeispielen kann die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 auf oder über der ersten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht 104 ausgebildet werden, und die zweite elektrisch leitend ausgebildete Schicht 108 auf oder über der elektrisch leitend ausgebildeten Dünnfilmverkapselung 106 ausgebildet werden. In einem anderen Ausführungsbeispielen kann die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 auf oder über der zweiten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht 108 ausgebildet werden, und die erste elektrisch leitend ausgebildete Schicht 104 auf oder über der elektrisch leitend ausgebildeten Dünnfilmverkapselung 106 ausgebildet werden. Mit anderen Worten: In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 zwischen der ersten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht 104 und zweiten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht 108 ausgebildet.
Die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 kann derart ausgebildet werden, dass die zweite elektrisch leitend ausgebildete Schicht 108 mittels der elektrisch leitend ausgebildeten Dünnfilmverkapselung 106 mit der ersten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht 104 elektrisch leitend verbunden ist.
In einem Ausführungsbeispiel können die erste elektrisch leitend ausgebildete Schicht 104, die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 und die zweite elektrisch leitend ausgebildete Schicht 108 derart ausgebildet werden, dass die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 eine erste Grenzfläche mit der ersten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht 104 und eine zweite Grenzfläche mit der zweiten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht 108 aufweist. Die elektrische Verbindung der ersten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht 104 mit der zweiten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht 108 kann dann durch die erste Grenzfläche und die zweite Grenzfläche und/oder mittels der ersten Grenzfläche und der zweiten Grenzfläche ausgebildet sein.
Weiterhin kann die erste elektrisch leitend ausgebildete Schicht 104 eine höhere Beständigkeit bezüglich Wasser und/oder Sauerstoff aufweisen als die zweite elektrisch leitend ausgebildete Schicht 108, beispielsweise ein geringeres Löslichkeitsprodukt und/oder eine geringe chemische Reaktivität. Daher sollte die zweite elektrisch leitend ausgebildete Schicht 106 vor Wasser und/oder Sauerstoff beispielsweise aus Richtung der ersten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht 104 geschützt werden, beispielsweise mittels der elektrisch leitend ausgebildeten Dünnfilmverkapselung 106. Die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 sollte dazu hermetisch dicht bezüglich Wasser und/oder Sauerstoff ausgebildet werden, beispielsweise eine Diffusionsrate bezüglich Wasser und/oder Sauerstoff durch die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 aufweisen, die kleiner ist als ungefähr 10^–4 g/(m²d), beispielsweise in einem von ungefähr 10^–4 g/(m²d) bis ungefähr 10^–10 g/(m²d). In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 hermetisch dicht bezüglich einer Diffusion von Wasser und/oder Sauerstoff von der ersten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht 104 durch die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 in die zweite elektrisch leitend ausgebildete Schicht 108 ausgebildet werden, beispielsweise in dem die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 aus einem hermetisch dichten Stoff gebildet wird.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 einen der folgenden Stoffe aufweisen oder daraus gebildet werden: eine Keramik, ein Metalloxid, ein Metall, ein Metallnitrid, und/oder ein Metalloxinitrid, beispielsweise einen Stoff der Barriereschicht des optoelektronischen Bauelementes 100 – wie in der nachfolgenden Beschreibung gezeigt wird.
Die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 kann mit einer Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 0,1 nm bis ungefähr 100 nm ausgebildet werden, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 100 nm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 20 nm bis ungefähr 50 nm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 30 nm bis ungefähr 50 nm.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 einen Dotierstoff in einer Matrix aufweisen oder daraus gebildet werden. Die Matrix kann ein leitfähiges Oxid aufweisen oder daraus gebildet werden, beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Nickeloxid, und/oder ein Kupferdelafossit; und zusätzlich beispielsweise transparent sein für sichtbares Licht. Der Dotierstoff kann ein Metall aufweisen oder sein, beispielsweise Silber, Kupfer, Gold, Aluminium, Zink, Zinn. Beispielsweise kann die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 mit Aluminium dotiertes Zinkoxid aufweisen oder daraus gebildet werden. Alternativ, zusätzlich oder mit anderen Worten kann die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 eine Legierung aufweisen oder daraus gebildet werden.
Mit anderen Worten: In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 ein Metall, ein halbleitendes Material und/oder ein dielektrisches Material aufweisen oder daraus gebildet werden.
Bei einer elektrisch leitend ausgebildeten Dünnfilmverkapselung 106 mit einem dielektrischen Material kann die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 derart ausgebildet werden, dass die elektrische Verbindung durch die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 mittels eines Tunnelstroms ausgebildet wird.
Die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 kann flächig ausgebildet werden und eine Dicke aufweisen, wobei die elektrische Leitfähigkeit der elektrisch leitend ausgebildeten. Dünnfilmverkapselung 106 entlang der Dicke größer sein kann als entlang der Fläche.

In einem Ausführungsbeispiel kann die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 104 mittels eines Koverdampfens, eines Atomlagenabscheideverfahrens (atomic layer deposition – ALD) und/oder eines Moleküllagenabscheideverfahrens (molecular layer deposition MLD) ausgebildet werden. Beispielsweise kann eine elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 104 mit oder aus ZnO:Al mittels ALD ausgebildet werden.

Präkursor	Präkursor-Komplement	resultierende Verbindung
Trimethylaluminium (Al(CH₃)₃ – TMA)	H₂O; Ethylenglykol; O₃; O₂-Plasma, OH-Gruppen	Alucone (Al₂O₃)
BBr₃	H₂O	B₂O₃
Tris(dimethylamino) silan	H₂O₂	SiO₂
Cd(CH₃)₂	H₂S	CdS
Hf[N(Me₂)]₄	H₂O	HfO₂
Pd(hfac)₂	H₂; H₂ Plasma	Pd
MeCpPtMe₃	O₂ plasma	PtO₂
MeCpPtMe₃	O₂ plasma; O₂ plasma + H2	Pt
Si(NCO)₄; SiCl₄	H₂O	SiO₂
TDMASn	H₂O₂	SnO₂
C₁₂H₂₆N₂Sn	H₂O₂	SnO_x
TaCl₅	H₂O	Ta₂O₅
Ta[N(CH₃)₂]₅	O₂ Plasma	Ta₂O₅
TaCl₅	H Plasma	Ta
TiCl₄	H Plasma	Ta
Ti[OCH(CH₃)]₄; TiCl₄	H₂O	TiO₂
VO(OC₃H₉)₃	O₂	V₂O₅
Zn(CH₂CH₃)₂	H₂O; H₂O₂	ZnO
Zr(N(CH₃)₂)₄)₂	H₂O	ZrO₂
Bis(ethyleyclopenta dienyl)magnesium	H₂O	MgO
Tris(diethylamido) (tert-butylimido) tantalum	N₂H₄	TaN

Eine als nicht einschränkend anzusehende Auswahl an Stoffen als MLD-Präkursor ist beispielsweise in nachfolgender Übersicht dargestellt.

Präkursor Präkursor-Komplement resultierende Verbindung

p-Phenylendiamine Terephtaloylchlorid Poly(p-phenylen terephthalamid)

1,6-Hexandiamin C₆H₈Cl₂O₂ (Adipolychlorid) Nylon 66
In einem Ausführungsbeispielen des Verfahrens 200 kann die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 vollflächig auf oder über der ersten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht 104 oder der zweiten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht 108 ausgebildet werden. Die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 kann nach dem Ausbilden strukturiert werden, beispielsweise mittels eines Lasers. In einem Ausführungsbeispiel, in dem das Verfahren ferner ein Ausbilden einer ersten Elektrode 310 und ein Ausbilden einer zweiten Elektrode 314 aufweist, kann die erste Elektrode und die zweite Elektrode mit der elektrisch leitend ausgebildeten Dünnfilmverkapselung elektrisch leitend verbunden ausgebildet werden. Die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 kann beispielsweise derart strukturiert werden, dass der Bereich der elektrisch leitend ausgebildeten Dünnfilmverkapselung 106, der mit der ersten Elektrode 310 elektrisch leitend verbunden ist oder wird, elektrisch isoliert ist von dem Bereich der elektrisch leitend ausgebildeten Dünnfilmverkapselung 106, der mit der zweiten Elektrode elektrisch leitend verbunden ist oder wird.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Verfahren 200 ferner ein Ausbilden eine Verkapselungsstruktur 126 aufweisen. Die Verkapselungsstruktur 126 kann derart ausgebildet werden, dass die Verkapselungsstruktur 126 die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 aufweist. Die Verkapselungsstruktur 126 kann derart ausgebildet werden, dass die zweite elektrisch leitend ausgebildete Schicht 108 hermetisch abgedichtet wird bezüglich einer Diffusion von Wasser und/oder Sauerstoff durch die Verkapselungsstruktur 126 in die zweite elektrisch leitend ausgebildete Schicht 108.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Verfahren 200 ferner wenigstens ein Ausbilden einer Ladungsträgerinjektionsschicht zwischen der elektrisch leitend ausgebildeten Dünnfilmverkapselung 106 und der ersten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht 104 und/oder zwischen der elektrisch leitend ausgebildeten Dünnfilmverkapselung 106 und der zweiten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht 108 aufweisen. Die Ladungsträgerinjektionsschicht kann beispielsweise eine Lochinjektionsschicht oder eine Elektroneninjektionsschicht sein, siehe beispielsweise auch Beschreibungen der 3.
Die erste elektrisch leitend ausgebildete Schicht 104, die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 und die zweite elektrisch leitend ausgebildete Schicht 108 können beispielsweise als ein Schichtenstapel ausgebildet werden. Die erste elektrisch leitend ausgebildete Schicht 104, die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 und die zweite elektrisch leitend ausgebildete Schicht 108 können eine im Wesentlichen gleiche flächige Abmessung aufweisen, beispielsweise eine gleiche flächige Abmessung im optisch aktiven Bereich, beispielsweise flächigen lichtemittierenden Bereich, des optoelektronischen Bauelementes 100.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist das optoelektronische Bauelement 100 das hermetisch dichte Substrat 126, einen aktiven Bereich 306 und die Verkapselungsstruktur 128 auf – beispielsweise veranschaulicht in 3.
Das hermetisch dichte Substrat 128 kann einen Träger 302 und eine erste Barriereschicht 304 aufweisen.
Der aktive Bereich 306 ist ein elektrisch aktiver Bereich 306 und/oder ein optisch aktiver Bereich 306. Der aktive Bereich 306 ist beispielsweise der Bereich des optoelektronischen Bauelements 100, in dem elektrischer Strom zum Betrieb des optoelektronischen Bauelements 100 fließt und/oder in dem elektromagnetische Strahlung erzeugt und/oder absorbiert wird. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das optoelektronische Bauelement 100, beispielsweise der elektrisch aktive Bereich 106, eine erste Elektrode 310, eine zweite Elektrode 314 und eine organische funktionelle Schichtenstruktur 312 zwischen der ersten Elektrode 310 und der zweiten Elektrode 314 aufweisen (veranschaulicht in 3), wobei die organische funktionelle Schichtenstruktur 312 zu einem Umwandeln eines elektrischen Stromes in eine elektromagnetische Strahlung und/oder zu einem umwandeln einer elektromagnetischen Strahlung in einen elektrischen Strom ausgebildet ist; wobei die erste elektrisch leitend ausgebildete Schicht 104 (in 3 veranschaulicht mit den Bezugszeichen 104-1 und 104-2) als erste Elektrode 310 und/oder zweite Elektrode 314 ausgebildet sein kann; und wobei die zweite elektrisch leitend ausgebildete Schicht 108 als die organische funktionelle Schichtenstruktur 312, oder eine Schicht oder Struktur in der organischen funktionellen Schichtenstruktur 312 ausgebildet ist.
Das optoelektronische Bauelement 100 kann ferner wenigstens eine weitere Elektrode aufweisen derart, dass die erste Elektrode und/oder die zweite Elektrode als Zwischenelektrode/n ausgebildet sein/ist. Alternativ oder zusätzlich kann die erste Elektrode oder die zweite Elektrode und eine Zwischenelektrode 318 die erste Elektrode und die zweite Elektrode bilden.
Die organische funktionelle Schichtenstruktur 312 kann ein, zwei oder mehr funktionelle Schichtenstruktur-Einheiten und eine, zwei oder mehr Zwischenschichtstruktur(en) zwischen den Schichtenstruktur-Einheiten aufweisen. Die organische funktionelle Schichtenstruktur 312 kann beispielsweise eine erste organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit 316, eine Zwischenschichtstruktur 318 und eine zweite organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit 320 aufweisen.
Die Verkapselungsstruktur 126 kann die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 aufweisen. Die Verkapselungsstruktur 126 ist derart ausgebildet, dass die zweite elektrisch leitend ausgebildete Schicht 108 hermetisch abgedichtet ist bezüglich einer Diffusion von Wasser und/oder Sauerstoff durch die Verkapselungsstruktur 126 in die zweite elektrisch leitend ausgebildete Schicht 108. Die Verkapselungsstruktur 128 kann weiterhin die erste Barriereschicht, eine zweite Barriereschicht 308, eine schlüssige Verbindungsschicht 322 und eine Abdeckung 324 aufweisen, wobei elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung als erste oder zweite Barriereschicht 304, 308 ausgebildet sein kann und umgekehrt.
Die erste Barriereschicht 304 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 304 kann mittels eines der folgenden Verfahren ausgebildet werden: ein Atomlagenabscheideverfahrens (Atomic Layer Deposition (ALD)), beispielsweise eines plasmaunterstützten Atomlagenabscheideverfahrens (Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition (PEALD)) oder ein plasmaloses Atomlageabscheideverfahren (Plasma-less Atomic Layer Deposition (PLALD)); ein chemisches Gasphasenabscheideverfahren (Chemical Vapor Deposition (CVD)), beispielsweise ein plasmaunterstütztes Gasphasenabscheideverfahren (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD)) oder ein plasmaloses Gasphasenabscheideverfahren (Plasma-less Chemical Vapor Deposition (PLCVD)); oder alternativ mittels anderer geeigneter Abscheideverfahren.
Bei einer ersten Barriereschicht 304, 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 ersten Barriereschicht 304, die mehrere Teilschichten aufweist, können eine oder mehrere Teilschichten der ersten Barriereschicht 304 mittels eines anderen Abscheideverfahrens als einem Atomlagenabscheideverfahren abgeschieden werden, beispielsweise mittels eines Gasphasenabscheideverfahrens.
Die erste Barriereschicht 304 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 304 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 304 verzichtet werden kann, beispielsweise für den Fall, dass der Träger 102 hermetisch dicht ausgebildet ist, beispielsweise Glas, Metall, Metalloxid aufweist oder daraus gebildet ist.
Die erste Elektrode 304 kann als Anode oder als Kathode ausgebildet sein.
Die erste Elektrode 310 kann eines der folgenden elektrisch leitfähigen Material aufweisen oder daraus gebildet werden: ein Metall; ein leitfähiges transparentes Oxid (transparent conductive oxide, TCO); ein Netzwerk aus metallischen Nanodrähten und -teilchen, beispielsweise aus Ag, die beispielsweise mit leitfähigen Polymeren kombiniert sind; ein Netzwerk aus Kohlenstoff-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 310 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 310 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 310 kann eine Schicht oder einen Schichtenstapel mehrerer Schichten desselben Materials oder unterschiedlicher Materialien aufweisen. Die erste Elektrode 310 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 304 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 310 kann einen ersten elektrischen Anschluss aufweisen, an den ein erstes elektrisches Potential anlegbar ist. Das erste elektrische Potential kann von einer Energiequelle bereitgestellt werden, beispielsweise einer Stromquelle oder einer Spannungsquelle. Alternativ kann das erste elektrische Potential an einen elektrisch leitfähigen Träger 102 angelegt sein und die erste Elektrode 310 durch den Träger 102 mittelbar elektrisch zugeführt sein. Das erste elektrische Potential kann beispielsweise das Massepotential oder ein anderes vorgegebenes Bezugspotential sein.
In 3 ist ein optoelektronisches Bauelement 100 mit einer ersten organischen funktionellen Schichtenstruktur-Einheit 316 und einer zweite organischen funktionellen Schichtenstruktur-Einheit 320 dargestellt. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die organische funktionelle Schichtenstruktur 312 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.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann eine Schicht oder können mehrere Schichten der nachfolgend beschriebenen Schichten und Strukturen die zweite elektrisch leitend ausgebildete Schicht sein oder bilden.
Die erste organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit 316 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 320, oder die weiteren organischen funktionellen Schichtenstruktur-Einheiten können wie eine der nachfolgend beschriebenen Ausgestaltungen der ersten organischen funktionellen Schichtenstruktur-Einheit 316 ausgebildet sein.
Die erste organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit 316 kann eine Lochinjektionsschicht, eine Lochtransportschicht, eine Emitterschicht, eine Elektronentransportschicht und eine Elektroneninjektionsschicht aufweisen.
In einer organischen funktionellen Schichtenstruktur-Einheit 312 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 ausgebildet sein können. Einzelne Schichten der genannten Schichten können optional sein.
Eine Lochinjektionsschicht kann auf oder über der ersten Elektrode 310 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'-bls(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-toiyl)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 316, 320 kann jeweils eine oder mehrere Emitterschichten aufweisen, beispielsweise mit fluoreszierenden und/oder phosphoreszierenden Emittern.
Eine Emitterschicht kann organische Polymere, organische Oligomere, organische Monomere, organische kleine, nichtpolymere Moleküle („small molecules”) oder eine Kombination dieser Materialien aufweisen oder daraus gebildet sein.
Das optoelektronische Bauelement 100 kann in einer Emitterschicht eines oder mehrere der folgenden Materialien aufweisen oder daraus gebildet sein: organische oder organometallische Verbindungen, wie Derivate von Polyfluoren, Polythiophen und Polyphenylen (beispielsweise 2- oder 2,5-substituiertes Poly-p-phenylenvinylen) sowie Metallkomplexe, beispielsweise Iridium-Komplexe wie blau phosphoreszierendes FIrPic (Bis(3,5-difluoro-2-(2-pyridyl)phenyl-(2-carboxypyridyl)-iridium III), grün phosphoreszierendes Ir(ppy)₃ (Tris(2-phenylpyridin)iridium III), rot phosphoreszierendes Ru (dtb-bpy)₃·2(PF₆) (Tris[4,4'-di-tert-butyl-(2,2')-bipyridin]ruthenium(III)komplex) sowie blau fluoreszierendes DPAVBi (4,4-Bis[4(di-p-tolylamino)styryl]biphenyl), grün fluoreszierendes TTPA (9,10-Bis[N,N-di-(p-tolyl)-amino]anthracen) und rot fluoreszierendes DCM2 (4-Dicyanomethylen)-2-methyl-6-julolidyl-9-enyl-4H-pyran) als nichtpolymere Emitter.
Solche nichtpolymeren Emitter sind beispielsweise mittels thermischen Verdampfens abscheidbar. Ferner können Polymeremitter eingesetzt werden, welche beispielsweise mittels eines nasschemischen Verfahrens abscheidbar sind, wie beispielsweise einem Aufschleuderverfahren (auch bezeichnet als Spin Coating).
Die Emittermaterialien können in geeigneter Weise in einem Matrixmaterial eingebettet sein, beispielsweise einer technischen Keramik oder einem Polymer, beispielsweise einem Epoxid; oder einem Silikon.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Emitterschicht 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 316 kann eine oder mehrere Emitterschichten aufweisen, die als Lochtransportschicht ausgeführt ist/sind.
Weiterhin kann die organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit 316 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-Hydrokyquinolinalato-lithium, 4-(Naphthalen-1-yl)-3,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazole; 1,3-Bis[2-(2,2'-bipyridine-6-yl)-1,3,4-oxadiazo-5-yl]benzene; 4,7-Diphenyl-1,10-phenanthroline (BPhen); 3-(4-Biphenylyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole; Bis(2-methyl-8-quinolinolate)-4-(phenylphenolato)aluminium; 6,6'-Bis[5-(biphenyl-4-yl)-1,3,4-oxadiazo-2-yl]-2,2'-bipyridyl; 2-phenyl-9,10-di(naphthalen-2-yl)-anthracene; 2,7-Bis [2-(2,2'-bipyridine-6-yl)-1,3,4-oxadiazo-5-yl]-9,9-dimethylfluorene; 1,3-Bis[2-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazo-5-yl]benzene; 2-(naphthalen-2-yl)-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline; 2,9-Bis(naphthalen-2-yl)-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline; Tris(2,4,6-trimethyl-3-(pyridin-3-yl)phenyl)borane; 1-methyl-2-(4-(naphthalen-2-yl)phenyl)-1H-imidazo[4,5-f][1,10]phenanthrolin; Phenyl-dipyrenylphosphine oxide; Naphtahlintetracarbonsäuredianhydrid bzw. dessen Imide; Perylentetracarbonsäuredianhydrid bzw. dessen Imide; und Stoffen basierend auf Silolen mit einer Silacyclopentadieneinheit.
Die Elektronentransportschicht kann eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 5 nm bis ungefähr 50 nm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 30 nm, beispielsweise ungefähr 20 nm.
Auf oder über der Elektronentransportschicht kann eine Elektroneninjektionsschicht ausgebildet sein. Die Elektroneninjektionsschicht kann eines oder mehrere der folgenden Materialien aufweisen oder daraus gebildet sein: NDN-26, MgAg, Cs₂CO₃, Cs₃PO₄, Na, Ca, K, Mg, Cs, Li, LiF; 2,2',2''-(1,3,5-Benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole); 2-(4-Biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole,2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (BCP); 8-Hydroxyquinolinolato-lithium, 4-(Naphthalen-1-yl)-3,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazole; 1,3-Bis[2-(2,2'-bipyridine-6-yl)-1,3,4-oxadiazo-5-yl]benzene; 4,7-Diphenyl-1,10-phenanthroline (BPhen); 3-(4-Biphenylyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole; Bis(2-methyl-8-quinolinolate)-4-(phenylphenolato)aluminium; 6,6'-Bis[5-(bihenyl-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 312 mit zwei oder mehr organischen funktionellen Schichtenstruktur-Einheiten 316, 320, kann die zweite organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit 320 über oder neben der ersten funktionellen Schichtenstruktur-Einheiten 316 ausgebildet sein. Elektrisch zwischen den organischen funktionellen Schichtenstruktur-Einheiten 316, 320 kann eine Zwischenschichtstruktur 318 ausgebildet sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Zwischenschichtstruktur 318 als eine Zwischenelektrode 318 ausgebildet sein, beispielsweise gemäß einer der Ausgestaltungen der ersten Elektrode 310. Eine Zwischenelektrode 318 kann mit einer externen Spannungsquelle elektrisch verbunden sein. Die externe Spannungsquelle kann an der Zwischenelektrode 318 beispielsweise ein drittes elektrisches Potential bereitstellen. Die Zwischenelektrode 318 kann jedoch auch keinen externen elektrischen Anschluss aufweisen, beispielsweise indem die Zwischenelektrode ein schwebendes elektrisches Potential aufweist.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Zwischenschichtstruktur 318 als eine Ladungsträgerpaar-Erzeugung-Schichtenstruktur 318 (charge generation layer CGL) ausgebildet sein. Eine Ladungsträgerpaar-Erzeugung-Schichtenstruktur 318 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 318 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 318 kann ferner zwischen benachbarten Schichten eine Diffusionsbarriere aufweisen.
Jede organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit 316, 320 kann beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen von maximal ungefähr 3 μm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 1 μm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 300 nm.
Das optoelektronische Bauelement 100 kann optional weitere organische funktionalen Schichten aufweisen, beispielsweise angeordnet auf oder über der einen oder mehreren Emitterschichten oder auf oder über der oder den Elektronentransportschicht(en). Die weiteren organischen funktionalen Schichten können beispielsweise interne oder extern Einkoppel-/Auskoppelstrukturen sein, die die Funktionalität und damit die Effizienz des optoelektronischen Bauelements 100 weiter verbessern.
Auf oder über der organischen funktionellen Schichtenstruktur 312 oder gegebenenfalls auf oder über der einen oder den mehreren weiteren der organischen funktionellen Schichtenstruktur und/oder organisch funktionalen Schichten kann die zweite Elektrode 314 ausgebildet sein.
Die zweite Elektrode 314 kann gemäß einer der Ausgestaltungen der ersten Elektrode 310 ausgebildet sein, wobei die erste Elektrode 310 und die zweite Elektrode 314 gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein können. Die zweite Elektrode 314 kann als Anode, also als löcherinjizierende Elektrode ausgebildet sein oder als Kathode, also als eine elektroneninjizierende Elektrode. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die erste elektrisch leitend ausgebildete Schicht 106 kann als erste Elektrode 310 und/oder als zweite Elektrode 314 ausgebildet sein und/oder mit dieser elektrisch verbunden sein. In einem Ausführungsbeispiel kann die erste Elektrode und/oder die zweite Elektrode die zweite elektrisch leitend ausgebildete Schicht sein.
Die zweite Elektrode 314 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 314 kann die zweite Barriereschicht 308 ausgebildet sein.
Die zweite Barriereschicht 308 kann gemäß einer der Ausgestaltungen der ersten Barriereschicht 304 ausgebildet sein. Die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen gemäß einer der Ausgestaltungen der ersten Barriereschicht 304 und/oder der zweiten Barriereschicht 308 ausgebildet sein, beispielsweise als erste Barriereschicht 304 und/oder zweite Barriereschicht 308.
Ferner ist darauf hinzuweisen, dass in verschiedenen Ausführungsbeispielen auch ganz auf eine zweite Barriereschicht 308 verzichtet werden kann. In solch einer Ausgestaltung kann das optoelektronische Bauelement 100 beispielsweise eine weitere Verkapselungsstruktur aufweisen, wodurch eine zweite Barriereschicht 308 optional werden kann, beispielsweise eine Abdeckung 324, beispielsweise eine Kavitätsglasverkapselung oder metallische Verkapselung.
Ferner können in verschiedenen Ausführungsbeispielen zusätzlich noch eine oder mehrere Ein-/Auskoppelschichten in dem optoelektronischen Bauelementes 100 ausgebildet sein, beispielsweise eine externe Auskoppelfolie auf oder über dem Träger 102 (nicht dargestellt) oder eine interne Auskoppelschicht (nicht dargestellt) im Schichtenquerschnitt des optoelektronischen Bauelementes 100. Die Ein-/Auskoppelschicht kann eine Matrix und darin verteilt Streuzentren aufweisen, wobei der mittlere Brechungsindex der Ein-/Auskoppelschicht größer ist als der mittlere Brechungsindex der Schicht, aus der die elektromagnetische Strahlung bereitgestellt wird. Ferner können in verschiedenen Ausführungsbeispielen zusätzlich eine oder mehrere Entspiegelungsschichten (beispielsweise kombiniert mit der zweiten Barriereschicht 308) in dem optoelektronischen Bauelement 100 vorgesehen sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann auf oder über der zweiten Barriereschicht 308 eine schlüssige Verbindungsschicht 322 vorgesehen sein, beispielsweise aus einem Klebstoff oder einem Lack. Mittels der schlüssigen Verbindungsschicht 322 kann eine Abdeckung 324 auf der zweiten Barriereschicht 308 schlüssig verbunden werden, beispielsweise aufgeklebt sein.
Eine schlüssige Verbindungsschicht 322 aus einem transparenten Material kann beispielsweise Partikel aufweisen, die elektromagnetische Strahlung streuen, beispielsweise lichtstreuende Partikel. Dadurch kann die schlüssige Verbindungsschicht 322 als Streuschicht wirken und zu einer Verbesserung des Farbwinkelverzugs und der Auskoppeleffizienz führen.
Als lichtstreuende Partikel können dielektrische Streupartikel vorgesehen sein, beispielsweise aus einem Metalloxid, beispielsweise Siliziumoxid (SiO₂), Zinkoxid (ZnO), Zirkoniumoxid (ZrO2), Indium-Zinn-Oxid (ITO) oder Indium-Zink-Oxid (IZO), Galliumoxid (Ga₂O_x) Aluminiumoxid, oder Titanoxid. Auch andere Partikel können geeignet sein, sofern sie einen Brechungsindex haben, der von dem effektiven Brechungsindex der Matrix der schlüssigen Verbindungsschicht 322 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 322 kann eine Schichtdicke von größer als 1 μm aufweisen, beispielsweise eine Schichtdicke von mehreren μm. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die schlüssige Verbindungsschicht 322 einen Laminations-Klebstoff aufweisen oder ein solcher sein.
Die schlüssige Verbindungsschicht 322 kann derart eingerichtet sein, dass sie einen Klebstoff mit einem Brechungsindex aufweist, der kleiner ist als der Brechungsindex der Abdeckung 324. 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 312 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 314 und der schlüssigen Verbindungsschicht 322 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 322 optional sein, beispielsweise falls die Abdeckung 324 direkt auf der zweiten Barriereschicht 308 ausgebildet wird, beispielsweise eine Abdeckung 324 aus Glas, die mittels Plasmaspritzens ausgebildet wird.
Auf oder über dem elektrisch aktiven Bereich 306 kann ferner eine sogenannte Getter-Schicht oder Getter-Struktur, beispielsweise eine lateral strukturierte Getter-Schicht, angeordnet sein (nicht dargestellt).
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 322 eingebettet sein.
Auf oder über der schlüssigen Verbindungsschicht 322 kann eine Abdeckung 324 ausgebildet sein. Die Abdeckung 324 kann mittels der schlüssigen Verbindungsschicht 322 mit dem elektrisch aktiven Bereich 306 schlüssig verbunden sein und diesen vor schädlichen Stoffen schützen. Die Abdeckung 324 kann beispielsweise eine Glasabdeckung 324, eine Metallfolienabdeckung 324 oder eine abgedichtete Kunststofffolien-Abdeckung 324 sein. Die Glasabdeckung 324 kann beispielsweise mittels einer Fritten-Verbindung (engl. glass frit bonding/glass soldering/seal glass bonding) mittels eines herkömmlichen Glaslotes in den geometrischen Randbereichen des organischen optoelektronischen Bauelementes 100 mit der zweite Barriereschicht 308 bzw. dem elektrisch aktiven Bereich 306 schlüssig verbunden werden.
Die Abdeckung 324 und/oder die schlüssige Verbindungsschicht 322 können einen Brechungsindex (beispielsweise bei einer Wellenlänge von 633 nm) von 1,55 aufweisen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann zwischen einem hermetisch dichten Substrat 128, einer Verkapselungsstruktur 126 und/oder einem Träger 302; und der ersten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht 102 weitere Schichten angeordnet sein. Die weiteren Schichten können beispielsweise eine optische, elektrische und/oder verkapselnde Funktionalität aufweisen.
In einem Ausführungsbeispiel (veranschaulicht in 4A) ist ein Schichtenstapel mit einem Streufilm 402, einer Planarisierungsschicht 404 und einer bindemittelhaltigen Anode 310/104 auf oder über einem Träger 302 bzw. hermetisch dichtem Substrat 128 (siehe Beschreibung oben) ausgebildet, beispielsweise abgeschieden, beispielsweise vollflächig.
Der Streufilm 402 kann beispielsweise ein polymerer Streufilm sein, beispielsweise gemäß einer der Ausgestaltungen der Auskoppelschicht – siehe Beschreibung oben.
Die Planarisierungsschicht 404 kann zu einem Glätten der Oberfläche ausgebildet sein, beispielsweise zu einem Reduzieren der Oberflächenrauheit des Streufilmes 402. beispielsweise gemäß einer der Ausgestaltungen einer Barriereschicht – siehe Beschreibung oben.
Die bindemittelhaltigen Anode 310/104 kann als erste Elektrode 310 und erste elektrisch leitend ausgebildete Schicht 104 ausgebildet sein – siehe Beschreibung oben.
Auf der elektrisch leitend ausgebildeten Dünnfilmverkapselung 106 können die weiteren Schichten des optoelektronischen Bauelementes 100 ausgebildet werden, beispielsweise die organische funktionelle Schichtenstruktur 312 und die zweite Elektrode 314 – veranschaulicht in 4B – siehe auch Beschreibung oben.
Anschaulich ist in verschiedenen Ausführungsbeispielen zwischen wenigstens einer der Elektroden 310, 314 und der organischen funktionellen Schichtenstruktur 312 eine elektrisch leitfähige, beispielsweise elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 (conductive/conducting thin film encapsulation – CTFE) ausgebildet, wobei die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 hermetisch dicht ist bezüglich einer Diffusion von Wasser und/oder Sauerstoff durch die CTFE; und ein elektrischer Strom, beispielsweise der elektrische Betriebsstrom des optoelektronischen Bauelementes 100, durch die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 im Betrieb des optoelektronischen Bauelementes 100 geleitet wird. In einem Ausführungsbeispiel kann die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 wenigstens transluzent ausgebildet sein. Mit anderen Worten: die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 kann wasserundurchlässig, transparent und leitfähig sein. In einem Ausführungsbeispiel weist die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 beispielsweise Zinkoxid und Aluminium auf, beispielsweise eine Mischung von Zinkoxid und Aluminium (ZnO:Al). Die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 kann eine relativ geringe Leitfähigkeit entlang der flächigen Abmessung aufweisen, beispielsweise eine relativ geringe Querleitfähigkeit aufweisen, da die Stromverteilung entlang der flächigen Abmessung in den Elektrode 310, 314 mit den Nanodrähten bzw. Nanoröhren erfolgt. Die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 104 sollte daher eine ausreichend hohe elektrisch Leitfähigkeit senkrecht zur flächigen Ausdehnung der Dünnfilmverkapselung 106 aufweisen – parallel zur Flächennormale der Dünnfilmverkapselung 106. Die Elektrode 110, 114, die an die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 104 angrenzt, kann beispielsweise einen Bindemittel aufweisen. In dem Bindemittel können beispielsweise Silber-Nanodrähte und/oder Kohlenstoffnanoröhrchen verteilt sein.
Nachdem der Schichtenstapel aus Schichten, in denen Wasser und/oder Sauerstoff diffundieren kann und der zumindest an der Oberfläche elektrisch leitfähig ist, ausgebildet wurde, kann eine elektrisch leitfähige jedoch wasserdichte und transparente Dünnfilmverkapselung 106 ausgebildet werden. Die Schichten des Schichtenstapels können mittels eines Laserprozesses beliebig strukturiert werden. In die wasserleitenden Schichten eindringendes Wasser kann horizontal diffundieren, den Schichtstapel vertikal jedoch nicht verlassen. Damit kann im weiteren Verlauf des Verfahrens beispielsweise eine OLED nach herkömmlichen Verfahren hergestellt werden.
Nach dem Ausbilden der elektrisch leitend ausgebildeten Dünnfilmverkapselung 106 auf der bindemittelhaltigen Anode 310/104, dass heißt nachdem die bindemittelhaltigen Anode 310/104 mittels der elektrisch leitend ausgebildeten Dünnfilmverkapselung 106 elektrisch leitend verkapselt wurde, kann der Schichtenstapel strukturiert werden, beispielsweise mittels eines Laserprozesses strukturiert werden.
Die wasserleitenden Schichten, beispielsweise die bindemittelhaltige Anode 310/104, sind mittels der elektrisch leitend ausgebildeten Dünnfilmverkapselung 106 von der organischen funktionellen Schichtenstruktur 312 getrennt. Dadurch kann es zu keiner Schädigung der organischen funktionellen Schichtenstruktur 312 durch Wasser und/oder Sauerstoff mehr kommen. Ein strukturiertes Abscheiden der ersten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht 104, beispielsweise der Silber-Nanodrähte oder Kohlenstoff-Nanoröhren, oder ähnlicher in einem Bindemittel eingebetteten Strukturen mit hoher elektrischer Leitfähigkeit; kann optional strukturiert ausgebildet werden. Weiterhin können für das Ausbilden des optoelektronischen Bauelementes bestehende Prozesse und Layouts verwendet werden.
In einer Ausgestaltung kann die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung 106 mit der ersten Elektrode 312 und der zweiten Elektrode 314 elektrisch leitend verbunden und derart strukturiert sein, dass der Bereich der elektrisch leitend ausgebildeten Dünnfilmverkapselung 106, der mit der ersten Elektrode 312 elektrisch leitend verbunden ist, elektrisch isoliert ist von dem Bereich der elektrisch leitend ausgebildeten Dünnfilmverkapselung 106, der mit der zweiten Elektrode 314 elektrisch leitend verbunden ist oder wird. Das Strukturieren kann beispielsweise als eine Laserablation oder Laserschmelzen ausgebildet sein – veranschaulicht in 4B mittels des Bereiches 406.
In verschiedenen Ausführungsformen werden ein optoelektronisches Bauelement und ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelementes bereitgestellt, mit denen es möglich ist, stabilere optoelektronische Bauelemente mit einer bindemittelhaltigen Elektrode auszubilden. Weiterhin können bestehende Prozesse zum Herstellen des optoelektronischen Bauelements und Layouts des optoelektronischen Bauelements verwendet werden.

Claims

Optoelektronisches Bauelement (100) aufweisend: • eine erste elektrisch leitend ausgebildete Schicht (104), die einen elektrisch leitfähigen Stoff in einer Matrix aufweist; • eine zweite elektrisch leitend ausgebildete Schicht (108); und • eine elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung (106) zwischen der ersten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht (104) und der zweiten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht (108); • wobei die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung (106) derart ausgebildet ist, dass die zweite elektrisch leitend ausgebildete Schicht (108) mittels der elektrisch leitend ausgebildeten Dünnfilmverkapselung (106) mit der ersten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht (104) elektrisch leitend verbunden ist, und • wobei die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung (106) hermetisch dicht bezüglich einer Diffusion von Wasser und/oder Sauerstoff von der ersten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht (104) durch die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung (106) in die zweite elektrisch leitend ausgebildete Schicht (108) ausgebildet ist.
Optoelektronisches Bauelement (100) gemäß Anspruch 1, wobei das optoelektronische Bauelement (100) als ein organisches optoelektronisches Bauelement (100) ausgebildet sein, vorzugsweise als ein organischer Fotodetektor, eine organische Solarzelle und/oder eine organische Leuchtdiode.
Optoelektronisches Bauelement (100) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die erste elektrisch leitend ausgebildete Schicht (104), die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung (106) und die zweite elektrisch leitend ausgebildete Schicht (108) als ein Schichtenstapel ausgebildet sind.
Optoelektronisches Bauelement (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Matrix ein Bindemittel bezüglich des elektrisch leitfähigen Stoffs aufweist oder daraus gebildet ist.
Optoelektronisches Bauelement (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Matrix kohäsionsverstärkend hinsichtlich der Kohäsion des elektrisch leitfähigen Stoffes ausgebildet ist.
Optoelektronisches Bauelement (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Matrix der ersten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht (104) hygroskopisch ist.
Optoelektronisches Bauelement (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der elektrisch leitfähige Stoff als Partikel in einer Form ausgebildet ist aus einer der Formen aus der Gruppe von Formen: Nanodrähte, Nanoröhren, Flocken oder Plättchen.
Optoelektronisches Bauelement (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung (106) einen Datierstoff in einer Matrix aufweist oder daraus gebildet ist.
Optoelektronisches Bauelement (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung (106) eine Legierung aufweist oder daraus gebildet ist.
Optoelektronisches Bauelement (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Diffusionsrate bezüglich Wasser und/oder Sauerstoff durch die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung (106) kleiner ist als ungefähr 10^–4 g/(m²d), vorzugsweise in einem von ungefähr 10^–4 g/(m²d) bis ungefähr 10^–10 g/(m²d).
Optoelektronisches Bauelement (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das optoelektronische Bauelement (100) eine erste Elektrode (310), eine zweite Elektrode (314) und eine organische funktionelle Schichtenstruktur (312) zwischen der ersten Elektrode (310) und der zweiten Elektrode (314) aufweist, wobei die organische funktionelle Schichtenstruktur (312) zu einem Umwandeln eines elektrischen Stromes in eine elektromagnetische Strahlung und/oder zu einem Umwandeln einer elektromagnetischen Strahlung in einen elektrischen Strom ausgebildet ist; wobei die erste elektrisch leitend ausgebildete Schicht (104) als erste Elektrode (310) und/oder zweite Elektrode (314) ausgebildet ist; und wobei die zweite elektrisch leitend ausgebildete Schicht (108) als die organische funktionelle Schichtenstruktur (312), oder eine Schicht oder Struktur in der organischen funktionellen Schichtenstruktur (312) ausgebildet ist.
Optoelektronisches Bauelement (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, ferner aufweisend eine Verkapselungsstruktur (126), wobei die Verkapselungsstruktur (126) die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung (106) aufweist, und wobei die Verkapselungsstruktur (126) derart ausgebildet ist, dass die zweite elektrisch leitend ausgebildete Schicht (108) hermetisch abgedichtet ist bezüglich einer Diffusion von Wasser durch die Verkapselungsstruktur (126) in die zweite elektrisch leitend ausgebildete Schicht (108).
Optoelektronisches Bauelement (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, ferner aufweisend wenigstens eine Ladungsträgerinektionsschicht zwischen der elektrisch leitend ausgebildeten Dünnfilmverkapselung (106) und der ersten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht (104) und/oder zwischen der elektrisch leitend ausgebildeten Dünnfilmverkapselung (106) und der zweiten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht (108).
Verfahren (200) zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelementes (100), das Verfahren (200) aufweisend: • Ausbilden (202) einer ersten elektrisch leitenden Schicht (104) mit einem elektrisch leitfähigen Stoff in einer Matrix derart, dass die erste elektrisch leitende Schicht (104) im Betrieb des optoelektronischen Bauelementes (100) wenigstens einen Teil des elektrischen Betriebsstroms leitet; • Ausbilden (204) einer zweiten elektrisch leitenden Schicht (108) derart, dass die zweite elektrisch leitende Schicht (108) im Betrieb des optoelektronischen Bauelementes (100) wenigstens einen Teil des elektrischen Betriebsstroms leitet; und • Ausbilden (206) einer elektrisch leitenden Dünnfilmverkapselung (106) zwischen der ersten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht (104) und der zweiten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht (108), • wobei die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung (106) derart ausgebildet wird, dass die zweite elektrisch leitend ausgebildete Schicht (108) mittels der elektrisch leitend ausgebildeten Dünnfilmverkapselung (106) mit der ersten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht (104) elektrisch leitend verbunden ist wenigstens im Betrieb des optoelektronischen Bauelementes (100), und • wobei die elektrisch leitende Dünnfilmverkapselung (106) hermetisch dicht bezüglich einer Diffusion von Wasser und/oder Sauerstoff von der ersten elektrisch leitend ausgebildeten Schicht (104) durch die elektrisch leitend ausgebildete Dünnfilmverkapselung (106) in die zweite elektrisch leitend ausgebildete Schicht (108) ausgebildet wird.
Verfahren (200) gemäß Anspruch 14, ferner aufweisend: ein Ausbilden einer ersten Elektrode (310) und ein Ausbilden einer zweiten Elektrode (314), wobei die erste Elektrode (310) und die zweite Elektrode (314) mit der elektrisch leitenden Dünnfilmverkapselung (106) elektrisch leitend verbunden ausgebildet werden; und wobei die elektrisch leitende Dünnfilmverkapselung (106) derart strukturiert wird, dass der Bereich der elektrisch leitenden Dünnfilmverkapselung (106), der mit der ersten Elektrode (310) elektrisch leitend verbunden ist oder wird, elektrisch isoliert ist von dem Bereich der elektrisch leitend ausgebildeten Dünnfilmverkapselung (106), der mit der zweiten Elektrode (314) elektrisch leitend verbunden ist oder wird.