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Es wird ein organisches strahlungsemittierendes Bauelement und ein Verfahren zur Herstellung desselben angegeben.
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Strahlungsemittierende Vorrichtungen, insbesondere solche, welche organische Leuchtdioden (OLEDs) umfassen, eignen sich als großflächige, dünne Leuchtelemente. In vielen Anwendungsfällen ist es wünschenswert, dass elektromagnetische Strahlung über eine möglichst große Leuchtfläche hinweg emittiert wird. Es existieren jedoch mehrere Faktoren, welche eine beliebige Skalierung der strahlungsemittierenden Vorrichtungen begrenzen. Beispielsweise wirkt der große Flächenwiderstand von transparenten Elektroden stark limitierend. Durch diesen ist die Bestromung großflächiger organischer Leuchtdioden ohne erheblichen Spannungsabfall und einer damit einhergehenden Inhomogenität der Leuchtdichte nur schwer erreichbar.
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Eine aus dem Stand der Technik bekannte Lösung besteht darin, Busbars auf den Elektrodenflächen zu verwenden, sodass die effektive Leitfähigkeit der Elektroden vergrößert wird. Eine andere Lösung besteht darin, die Steigerung der Leitfähigkeit der Elektrodenflächen durch dicke Schichten aus TCO (Transparent Conductive Oxide) oder neuartige Elektrodensysteme wie Silbernanodrähte zu erreichen. Diese Lösung ist jedoch relativ aufwändig. Gemäß eines weiteren Ansatzes wird eine Vielzahl von vereinzelten OLED-Bauteilen nebeneinander auf einer Fläche angeordnet, wobei diese über externe Strukturen miteinander elektrisch verbunden werden. In diesem Fall wird die Kathode eines OLED-Bauteils auf die Anode des nachfolgenden OLED-Bauteils geführt. Dieser Ansatz ist prozesstechnisch schwierig, da eine elektrische Verbindung der oberen Elektrode des ersten und der unteren Elektrode des nachfolgenden OLED-Bauteils über zwei Ebenen des Bauelements hinweg hergestellt werden muss. Folglich erfordert die Serienschaltung der OLED-Bauteile eine dreidimensional geführte und topografisch komplexe Stromverbindung.
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Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, ein organisches strahlungsemittierendes Bauelement mit einer großen Leuchtfläche anzugeben, die eine möglichst homogene Strahlungsintensität aufweist. Insbesondere ist es eine Aufgabe, ein organisches strahlungsemittierendes Bauelement anzugeben, in welchem eine Vielzahl von einzelnen strahlungsemittierenden Bauteilen ohne eine komplexe dreidimensionale Topografie miteinander verbunden werden können.
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Diese Aufgabe wird durch Gegenstände gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Gegenstände sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist ein organisches strahlungsemittierendes Bauelement ein Grundsubstrat und eine Vielzahl von Leuchteinheiten auf dem Grundsubstrat auf. Dass eine Schicht oder ein Element „auf“ oder „über“ einer anderen Schicht oder einem anderen Element angeordnet oder aufgebracht ist, kann dabei hier und im Folgenden bedeuten, dass die eine Schicht oder das eine Element unmittelbar im direkten mechanischen und/oder elektrischen Kontakt auf der anderen Schicht oder dem anderen Element angeordnet ist. Weiterhin kann es auch bedeuten, dass die eine Schicht oder das eine Element mittelbar auf beziehungsweise über der anderen Schicht oder dem anderen Element angeordnet ist. Dabei können dann weitere Schichten und/oder Elemente zwischen der einen und der anderen Schicht angeordnet sein. Entsprechendes gilt für die Anordnung von einer Schicht oder eines Elements „zwischen“ zwei anderen Schichten oder zwei anderen Elementen.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist vorgesehen, dass die Leuchteinheiten lateral versetzt voneinander angeordnet sind und jede der Leuchteinheiten jeweils mindestens eine auf dem Grundsubstrat angeordnete erste Elektrode, mindestens eine auf der ersten Elektrode angeordnete zweite Elektrode und mindestens eine organische strahlungsemittierende Schicht zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode umfasst. Unter einer lateralen Richtung wird insbesondere eine Richtung parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Grundsubstrats und/oder zumindest einer der organischen strahlungsemittierenden Schichten verstanden. Analog wird unter einer vertikalen Richtung insbesondere eine Richtung senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene des Grundsubstrats und/oder einer der organischen strahlungsemittierenden Schichten verstanden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist vorgesehen, dass die organische strahlungsemittierende Schicht dazu ausgebildet ist, im Betrieb des Bauelements elektromagnetische Strahlung zu emittieren. Die organische strahlungsemittierende Schicht ist bevorzugt dazu ausgebildet, im Betrieb des Bauelements elektromagnetische Strahlung im sichtbaren Wellenlängenbereich, insbesondere farbiges oder weißes Licht, zu emittieren.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist vorgesehen, dass die Vielzahl von Leuchteinheiten in eine Vielzahl von Leuchteinheiten ersten Typs und eine Vielzahl von Leuchteinheiten zweiten Typs unterteilt ist. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Leuchteinheiten ersten Typs und die Leuchteinheiten zweiten Typs baugleich oder zumindest bis auf eine Inversion (Raumspiegelung) baugleich sind. Dies bedeutet insbesondere, dass sowohl die Leuchteinheiten ersten Typs untereinander, als auch die Leuchteinheiten zweiten Typs untereinander baugleich sind und dass sich die Leuchteinheiten zweiten Typs höchstens in ihrer räumlichen Orientierung von den Leuchteinheiten ersten Typs unterscheiden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist vorgesehen, dass ein Stromfluss durch die Leuchteinheiten ersten Typs im Betrieb des Bauelements entgegengesetzt zu einem Stromfluss durch die Leuchteinheiten zweiten Typs gerichtet ist. Die Leuchteinheiten ersten Typs und die Leuchteinheiten zweiten Typs werden also im Betrieb des Bauelements in zueinander entgegengesetzten Richtungen von Strom durchflossen. Insbesondere kann ein Stromfluss durch die Leuchteinheiten ersten Typs im Betrieb des Bauelements von dem Grundsubstrat weg gerichtet und ein Stromfluss durch die Leuchteinheiten zweiten Typs zu dem Grundsubstrat hin gerichtet sein. In diesem Fall wirkt die erste Elektrode einer Leuchteinheit ersten Typs als Anode und deren zweite Elektrode als Kathode. Analog wirkt die erste Elektrode einer Leuchteinheit zweiten Typs als Kathode und deren zweite Elektrode als Anode.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist vorgesehen, dass Nachbarpaare von Leuchteinheiten vorgesehen sind, die jeweils aus einer Leuchteinheit ersten Typs und einer Leuchteinheit zweiten Typs bestehen, deren beide erste Elektroden oder deren beide zweite Elektroden miteinander elektrisch verbunden sind. Genauer bedeutet dies, dass in einem Nachbarpaar die erste Elektrode der Leuchteinheit ersten Typs und die erste Elektrode der Leuchteinheit zweiten Typs miteinander elektrisch verbunden sein können. Alternativ können in einem Nachbarpaar die zweite Elektrode der Leuchteinheit ersten Typs und die zweite Elektrode der Leuchteinheit zweiten Typs miteinander elektrisch verbunden sein. Es sind somit jeweils Elektroden der beiden Leuchteinheiten miteinander elektrisch verbunden, welche sich auf der gleichen Seite der organischen strahlungsemittierenden Schicht befinden.
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Hierdurch ist es möglich, die beide Leuchteinheiten des Nachbarpaars miteinander in Reihe zu schalten, ohne dass eine aufwändige Verdrahtung über unterschiedliche Ebenen hinweg erforderlich ist. Dadurch, dass die Leuchteinheiten ersten Typs und die Leuchteinheiten zweiten Typs im Betrieb in zueinander entgegengesetzten Richtungen von Strom durchflossen werden, können Sie vielmehr auf einer Ebene des Bauelements miteinander elektrisch verbunden und dadurch in Reihe geschaltet werden, beispielsweise auf der Ebene der Grundsubstratoberfläche.
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Die Vielzahl von Leuchteinheiten auf dem Grundsubstrat wirken als monolithisch integrierte Pixel, welche in verschiedenen Richtungen von Strom durchflossen werden und die es erlauben, eine große Leuchtfläche zu erzeugen, ohne dass die begrenzte Leitfähigkeit der transparenten Elektroden oder alternativ ausgebildeten Elektrodensysteme die Homogenität der Leuchtdichte übermäßig beeinträchtigt. Es ist möglich, Pixel ausreichend geringer Flächenabmessungen zu verwenden, welche sich gut bestromen lassen, und durch geeignete Reihenschaltung eine Leuchtfläche zusammenzusetzen, deren Abstrahlcharakteristik für einen externen Betrachter gleichmäßig erscheint.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist vorgesehen, dass die beiden ersten oder die beiden zweiten Elektroden eines Nachbarpaars durch eine zusammenhängende Elektrodenfläche ausgebildet sind. Hierdurch kann die Herstellung der beiden Elektroden des Nachbarpaars einfach durch Bereitstellung einer einzelnen Elektrodenfläche erfolgen.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist vorgesehen, dass die organischen strahlungsemittierenden Schichten der Vielzahl von Leuchteinheiten dazu ausgebildet sind, elektromagnetische Strahlung aus überlappenden, insbesondere gleichen, Wellenlängenbereichen zu erzeugen. Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, dass die organischen strahlungsemittierenden Schichten der Vielzahl von Leuchteinheiten dazu ausgebildet sind, elektromagnetische Strahlung aus voneinander verschiedenen Wellenlängenbereichen zu erzeugen.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist vorgesehen, dass das Grundsubstrat und die ersten Elektroden der Leuchteinheiten transluzent ausgebildet sind, sodass in den organischen strahlungsemittierenden Schichten erzeugtes Licht durch die ersten Elektroden und das transluzente Grundsubstrat abgestrahlt werden kann. Ein derartiges organisches strahlungsemittierendes Bauelement kann auch als so genannter "bottom emitter" bezeichnet werden. Beispielsweise kann das Grundsubstrat eines oder mehrere Materialien in Form einer Schicht, einer Platte, einer Folie oder einem Laminat aufweisen, die ausgewählt sind aus Glas, Quarz, Kunststoff. Mit „transluzent“ wird hier und im Folgenden eine Schicht bezeichnet, die durchlässig für sichtbares Licht ist. Dabei kann die transluzente Schicht transparent, also klar durchscheinend, oder zumindest teilweise Licht streuend und/oder teilweise Licht absorbierend sein, so dass die transluzente Schicht beispielsweise auch diffus oder milchig durchscheinend sein kann. Besonders bevorzugt ist eine hier als transluzent bezeichnete Schicht möglichst transparent ausgebildet, so dass insbesondere die Absorption von Licht so gering wie möglich ist.
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Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform sind die zweiten Elektroden der Leuchteinheiten transluzent ausgebildet, sodass das erzeugte Licht durch die zweite Elektroden abgestrahlt werden kann. Ein derartiges organisches strahlungsemittierendes Bauelement kann auch als so genannter "top emitter" bezeichnet werden. Das organische strahlungsemittierende Bauelement kann aber auch gleichzeitig als "bottom emitter" und "top emitter" ausgebildet sein.
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Die transluzent ausgebildeten Elektroden können beispielsweise ein transparentes leitendes Oxid aufweisen oder aus einem transparenten leitenden Oxid bestehen. Transparente leitende Oxide (transparent conductive oxides, kurz „TCO“) sind transparente, leitende Materialien, in der Regel Metalloxide, wie beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid oder Indiumzinnoxid (ITO).
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Die ersten oder zweiten Elektroden können jedoch auch reflektierend ausgebildet sein und beispielsweise ein Metall aufweisen, das ausgewählt sein kann aus Aluminium, Barium, Indium, Silber, Gold, Magnesium, Kalzium und Lithium sowie Verbindungen, Kombinationen und Legierungen.
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Über den Elektroden und der Vielzahl von Leuchteinheiten kann weiterhin noch eine Verkapselungsanordnung angeordnet sein. Die Verkapselungsanordnung kann beispielsweise in Form eines Glasdeckels oder, bevorzugt, in Form einer Dünnschichtverkapselung ausgeführt sein.
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Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des Bauelements ist vorgesehen, dass der Abstand von je zwei benachbarten Leuchteinheiten voneinander weniger als 1 mm, insbesondere weniger als 0,1 mm beträgt. Auf diese Weise werden Übergänge zwischen den verschiedenen Leuchteinheiten von einem externen Betrachter nicht als störend empfunden. Außerdem sind die dadurch vorgegebenen Flächenabmessungen der Leuchteinheiten ausreichend gering, so dass sich die Leuchteinheiten gut bestromen lassen und durch geeignete Reihenschaltung eine Leuchtfläche zusammengesetzt werden kann, deren Abstrahlcharakteristik für einen externen Betrachter hinreichend gleichmäßig erscheint. Insbesondere kann jede der Leuchteinheiten einen Durchmesser in lateraler Richtung aufweisen, der weniger als 1 mm, insbesondere weniger als 0,1 mm beträgt. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Leuchteinheiten in einem zweidimensionalen, insbesondere rechtwinkligen Gitter angeordnet sind.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist vorgesehen, dass die Vielzahl von Leuchteinheiten in mindestens einer Reihe angeordnet ist und die Leuchteinheiten ersten Typs und die Leuchteinheiten zweiten Typs in der Reihe abwechselnd angeordnet sind, wobei abwechselnd die ersten Elektroden und die zweiten Elektroden zweier aufeinander folgender Leuchteinheiten miteinander elektrisch verbunden sind. Beispielsweise können die ersten Elektroden der ersten und zweiten Leuchteinheit, die zweiten Elektroden der zweiten und dritten Leuchteinheit, die ersten Elektroden der dritten und vierten Leuchteinheit usw. miteinander elektrisch verbunden sein. Auf diese Weise wird eine einfach herzustellende Reihenschaltung der Leuchteinheiten bereitgestellt.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist vorgesehen, dass die Vielzahl von Leuchteinheiten in mindestens zwei parallelen Reihen angeordnet ist und der Stromfluss entlang einer ersten Reihe im Betrieb des Bauelements parallel zum Stromfluss entlang einer zweiten Reihe ist. Bevorzugt werden die jeweils ersten und die jeweils letzten Leuchteinheiten der beiden Reihen elektrisch miteinander verbunden bzw. auf jeweils ein Potentialniveau gesetzt. Auf diese Weise sind die erste und die zweite Reihe zueinander parallel geschaltet. Hierdurch kommt eine kombinierte Reihen- und Parallelschaltung der Leuchtelemente zustande, welche eine Vergrößerung der insgesamten Leuchtfläche ohne damit verbundenen Spannungsanstieg erlaubt.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist vorgesehen, dass die Vielzahl von Leuchteinheiten in mindestens zwei parallelen Reihen angeordnet ist und der Stromfluss entlang einer ersten Reihe im Betrieb des Bauelements antiparallel zum Stromfluss entlang einer zweiten Reihe ist. Bevorzugt werden die jeweils letzten Leuchteinheiten der beiden Reihen elektrisch miteinander verbunden und die beiden ersten Leuchteinheiten der beiden Reihen auf unterschiedliche Potentialniveaus gesetzt. Auf diese Weise sind die erste und die zweite Reihe miteinander in Reihe geschaltet.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist vorgesehen, dass die Leuchteinheiten als organische Leuchtdioden (organic light emitting diodes, OLEDs) ausgebildet sind. Bevorzugt ist vorgesehen, dass sich die Leuchteinheiten ersten Typs und die Leuchteinheiten zweiten Typs voneinander in Bezug auf ihre Durchlassrichtung unterscheiden. Beispielsweise kann die Durchlassrichtung der Leuchteinheiten ersten Typs von Grundsubstrat weg gerichtet und die Durchlassrichtung der Leuchteinheiten zweiten Typs zum Grundsubstrat hin gerichtet sein.
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Bevorzugt umfasst jede Leuchteinheit einen organischen funktionellen Schichtenstapel mit organischen funktionellen Schichten, der mindestens eine organische strahlungsemittierende Schicht umfasst. Insbesondere können die Leuchteinheiten organische Löcher leitende Schichten, insbesondere Lochtransportschichten, oder organische Elektronen leitende Schichten, insbesondere Elektronentransportschichten umfassen, welche beispielsweise organische Polymere, organische Oligomere, organische Monomere, organische kleine, nicht-polymere Moleküle beziehungsweise niedermolekulare Verbindungen („small molecules“) oder Kombinationen daraus aufweisen. Bevorzugt ist vorgesehen, dass sowohl die Leuchteinheiten ersten Typs als auch die Leuchteinheiten zweiten Typs die gleichen Schichtenstapel aufweisen, wobei die Leuchteinheiten zweiten Typs im Vergleich zu den Leuchteinheiten ersten Typs eine lediglich invertierte Schichtenreihenfolge aufweisen.
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Bevorzugt weisen die strahlungsemittierenden Schichten der Leuchteinheiten jeweils ein elektrolumineszierendes Material auf und sind besonders bevorzugt als elektrolumineszierende Schicht oder elektrolumineszierender Schichtenstapel ausgeführt. Als Materialien hierzu eignen sich Materialien, die eine Strahlungsemission aufgrund von Fluoreszenz oder Phosphoreszenz aufweisen, beispielsweise Polyfluoren, Polythiophen oder Polyphenylen oder Derivate, Verbindungen, Mischungen oder Copolymere davon. Durch geeignete Wahl der Materialien in den organischen strahlungsemittierenden Schichten kann monochromes oder mehrfarbiges oder beispielsweise auch weißes Licht erzeugt werden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist vorgesehen, dass die Leuchteinheiten als lichtemittierende organische elektrochemische Zellen (organic light emitting electrochemical cells, OLECs oder OLEECs) ausgebildet sind.
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OLECs zeichnen sich dadurch aus, dass zwischen ihren ersten und zweiten Elektroden nicht wie bei den verwandten OLEDs organische funktionelle Schichtenstapel angeordnet sind, sondern lediglich jeweils eine einzelne organische lichtemittierende Schicht, welche freie Ionen enthält. Wird an die beiden Elektroden einer OLEC eine Gleichspannung angelegt, werden von der Kathode Elektronen sowie von der Anode Defektelektronen in die organische lichtemittierende Schicht injiziert. Hierdurch entsteht die für die Lichtemission erforderliche p- oder n-Dotierung. Eine OLEC ist somit keine Diode und hat keine vordefinierte Durchlassrichtung. Die Richtung des Stromflusses wird vielmehr durch die angelegte äußere Spannung definiert. OLECs haben im Vergleich zu den verwandten OLEDs den Vorteil einer größeren Schichtdickentoleranz, wodurch für die Produktion auch weniger präzise Verfahren Anwendung finden können. Des Weiteren können OLECs auch ohne Vakuumbedingungen hergestellt werden.
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Ein Verfahren zur Herstellung eines organischen strahlungsemittierenden Bauelements umfasst folgende Verfahrensschritte: Bereitstellen eines Grundsubstrats und Ausbilden einer Vielzahl von Leuchteinheiten auf dem Grundsubstrat. Die Leuchteinheiten sind wie oben beschrieben aufgebaut und miteinander verbunden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass organische funktionelle Schichtenstapel auf Teilbereichen von auf dem Grundsubstrat ausgeformten Elektrodenflächen ausgebildet und nachfolgend organische funktionelle Schichtenstapel mit einer umgekehrten Schichtenreihenfolge auf die noch freiliegenden Bereiche der Elektrodenflächen aufgebracht werden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass organische funktionelle Schichtenstapel auf Teilbereichen von auf dem Grundsubstrat ausgeformten Elektrodenflächen ausgebildet und eine auf einem Decksubstrat ausgebildete, deckungsgleiche Struktur invertiert auf die auf dem Grundsubstrat angeordnete Struktur aufgebracht wird, sodass die organischen funktionellen Schichtenstapel in Kontakt mit den freiliegenden Bereichen der Elektrodenflächen kommen.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass eine großflächige Elektrodenfläche und eine großflächige organische lichtemittierende Schicht auf dem Grundsubstrat ausgebildet werden und nachfolgend eine Strukturierung der großflächigen Elektrodenfläche und der großflächigen organischen lichtemittierenden Schicht erfolgt, sodass Teile der Leuchteinheiten ausgeformt werden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Grundsubstrat mit darauf ausgebildeten Elektrodenflächen und einer darauf ausgebildeten Vielzahl von organischen lichtemittierenden Schichten sowie ein Decksubstrat mit darauf ausgebildeten Elektrodenflächen bereitgestellt und nachfolgend Grundsubstrat und Decksubstrat aufeinander fixiert werden.
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Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines organischen lichtemittierenden Bauelements gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
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die 2 und 3 schematische Darstellungen eines Verfahrens zur Herstellung eines organischen strahlungsemittierenden Bauelements gemäß verschiedener Ausführungsbeispiele,
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die 4 bis 6 schematische Darstellungen eines organischen lichtemittierenden Bauelements gemäß verschiedener Ausführungsbeispiele in Draufsicht,
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7 eine schematische Darstellung eines organischen lichtemittierenden Bauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, und
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die 8 bis 10 schematische Darstellungen eines Verfahrens zur Herstellung eines organischen strahlungsemittierenden Bauelements gemäß verschiedener Ausführungsbeispiele.
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In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines organischen strahlungsemittierenden Bauelements gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Das insgesamt mit 100 bezeichnete organische strahlungsemittierende Bauelement weist ein transparentes Grundsubstrat 10 auf, auf welchem zwei Leuchteinheiten ersten Typs 11-1, 11-2 sowie zwei Leuchteinheiten zweiten Typs 12-1, 12-2 angeordnet sind. Jede der Leuchteinheiten 11-1, 12-1, 11-2, 12-2 umfassen jeweils eine auf dem Grundsubstrat angeordnete erste Elektrode 21-1, 22-1, 21-2, 22-2, eine auf der ersten Elektrode angeordnete zweite Elektrode 31-1, 32-1, 31-2, 32-2 und eine organische strahlungsemittierende Schicht 40-1, 40-2, 40-3, 40-4, welche zwischen den jeweiligen beiden Elektroden angeordnet ist. Die Leuchteinheiten 11-1, 12-1, 11-2, 12-2 sind als OLEDs ausgebildet, welche jeweils einen organischen funktionellen Schichtenstapel zwischen den ersten und zweiten Elektroden aufweisen. Die Leuchteinheiten zweiten Typs 12-1, 12-2 weisen hierbei im Vergleich zu den Leuchteinheiten ersten Typs 11-1, 11-2 eine invertierte Schichtenreihenfolge auf. Ansonsten können die OLEDs 11-1, 12-1, 11-2, 12-2 als baugleich angesehen werden. Somit ist die Durchlassrichtung der Leuchteinheiten ersten Typs 11-1, 11-2 vom Grundsubstrat 10 weg gerichtet und die Durchlassrichtung der Leuchteinheiten zweiten Typs 12-1, 12-2 zum Grundsubstrat hin gerichtet.
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Jeweils zwei benachbarte Leuchteinheiten 11-1, 12-1 beziehungsweise 11-2, 12-2 bilden Nachbarpaare 13-1, 13-2 von Leuchteinheiten aus, bei denen jeweils die zweiten Elektroden 31-1, 32-1 beziehungsweise 31-2, 32-2 durch jeweils eine zusammenhängende Elektrodenfläche 50-1, 50-2 ausgebildet und auf diese Weise miteinander elektrisch verbunden sind. In 1 sind die zusammenhängenden Elektrodenflächen 50-1, 50-2, 50-3 schraffiert gezeichnet. Außerdem wird durch die beiden mittleren Leuchteinheiten 12-1, 11-2 ein drittes Nachbarpaar von Leuchteinheiten 13-3 gebildet, bei welchem die ersten Elektroden 22-1, 21-2 durch eine gemeinsame, zusammenhängende Elektrodenfläche 50-3 ausgebildet und welche dadurch elektrisch miteinander verbunden sind.
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Auf diese Weise sind die vier dargestellten Leuchteinheiten 11-1, 12-1, 11-2, 12-2 miteinander in Reihe geschaltet, wobei die elektrische Verbindung zwischen zwei benachbarten Leuchteinheiten jeweils in einer Ebene des Bauelements 100 erfolgt. Wird nun eine Spannung an außenliegenden Kontakten 61, 62 gelegt, so ist ein Stromfluss durch die Leuchteinheiten ersten Typs 11-1, 11-2 von dem Grundsubstrat 10 weg und ein Stromfluss durch die Leuchteinheiten zweiten Typs 12-1, 12-2 zu dem Grundsubstrat 10 hin gerichtet. Hierbei wirken die Elektrodenflächen 50-1, 50-2, 50-3 jeweils sowohl als Kathode als auch als Anode. Beispielsweise wirkt der Bereich der Elektrodenfläche 50-1, welcher die zweite Elektrode 31-1 der Leuchteinheit 11-1 bildet, als Kathode und der Bereich, welcher die zweite Elektrode 32-1 der Leuchteinheit 12-1 bildet, als Anode.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines organischen strahlungsemittierenden Bauelements gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Hierbei werden zunächst Elektrodenflächen 50-3, 50-4, 50-5 auf dem Grundsubstrat 10 ausgebildet. Daraufhin werden organische funktionelle Schichtenstapel 81-1, 81-2 auf Teilbereichen der Elektrodenflächen 50-3, 50-4, 50-5 ausgebildet. Die organischen funktionellen Schichtenstapel 81-1, 81-2 werden durch Gasphasenabscheidung, bevorzugt durch physikalische Gasphasenabscheidung, ausgebildet. Dieser Verfahrensschritt ist in 2A dargestellt.
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In einem nachfolgenden, in 2B dargestellten Verfahrensschritt werden organische funktionelle Schichtenstapel mit einer umgekehrten Schichtenreihenfolge 82-1, 82-2 auf die noch freiliegenden Bereiche der Elektrodenfläche 50-3, 50-4, 50-5 aufgebracht. Schließlich erfolgt eine Ausbildung der von den organischen lichtemittierenden Schichten 40-1, 40-2, 40-3, 40-4 aus gesehen vom Grundsubstrat 10 abgewandten Elektrodenflächen 50-1, 50-2 (2c).
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines organischen strahlungsemittierenden Bauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Ähnlich wie bei dem Herstellungsverfahren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel werden organische funktionelle Schichtenstapel 81-1, 81-2, welche Teile der herzustellenden Leuchteinheiten ersten Typs darstellen, auf den Elektrodenflächen 50-3, 50-4, 50-5 und mittelbar auf dem Grundsubstrat 10-1 ausgebildet. Des Weiteren werden auf den von den Elektrodenflächen 50-3, 50-4, 50-5 abgewandten Seiten der Schichtenstapel 81-1, 81-2 Hilfselektroden 90 ausgebildet. Wie in 3A dargestellt, wird eine deckungsgleiche Struktur, welche auf einem Decksubstrat 10-2 angeordnet ist und welche lediglich invertiert ist, derart auf die auf dem Grundsubstrat 10-1 angeordnete Struktur aufgebracht, dass die organischen funktionellen Schichtenstapel 81-1, 82-1, 81-2, 82-2 über die Hilfselektroden 90 in Kontakt mit den freiliegenden Bereichen der Elektrodenflächen 50-1, 50-2, 50-3, 50-4, 50-5 kommen. Zur Fixierung wird hierbei ein leitfähiger Kleber 91 verwendet. In 3B ist die derart verbundene Struktur dargestellt, welche ein organisches strahlungsemittierendes Bauelement gemäß einer weiteren Ausführungsform darstellt.
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines organischen, strahlungsemittierenden Bauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel in Draufsicht. Die Leuchteinheiten 11-1, 12-1, 11-2, 12-2 sind hierbei in vier parallelen Reihen 101, 102, 103, 104 angeordnet. Jede dieser Reihen besteht aus alternierend angeordneten Leuchteinheiten ersten Typs beziehungsweise zweiten Typs analog zu der in 1 gezeigten Anordnung. Die dünnen in 4 gezeigten Pfeile deuten den Stromfluss in einer vertikalen Richtung innerhalb der Leuchteinheiten an, ähnlich wie die in 1 dargestellten Pfeile. Die dicken Pfeile deuten den Stromfluss in einer lateralen Richtung zwischen den benachbarten Leuchteinheiten an. Wie in 4 erkenntlich, ist der Stromfluss entlang der ersten Reihe 101 parallel zum Stromfluss entlang der zweiten Reihe 102 gerichtet. Entsprechendes gilt für die dritte und vierte Reihe 103 beziehungsweise 104. Die jeweils ersten und die jeweils letzten Leuchteinheiten der beiden Reihen 101, 102 (die Leuchteinheiten 11-1, 11-3 beziehungsweise 12-2, 12-4) sind elektrisch mit den Kontakten 61 beziehungsweise 62 verbunden. Auf diese Weise sind die erste Reihe 101 und die zweite Reihe 102 zueinander parallel geschaltet.
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5 zeigt eine schematische Darstellung eines organischen, strahlungsemittierenden Bauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel in Draufsicht. Im Gegensatz zu dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der laterale Stromfluss entlang der ersten Reihe 101 im Betrieb des Bauelements antiparallel zum Stromfluss entlang der zweiten Reihe 102. Entsprechendes gilt für den Stromfluss entlang der dritten Reihe 103 und der vierten Reihe 104. Anders als in dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel weisen benachbarte Leuchteinheiten aus zwei benachbarten Reihen nicht die gleiche vertikale Stromrichtung, sondern entgegengesetzte vertikale Stromrichtungen auf. Die beiden letzten Leuchteinheiten der beiden Reihen 101, 102 (entsprechend der Leuchteinheiten 11-3 und 12-2) sind elektrisch miteinander verbunden, während die beiden ersten Leuchteinheiten (entsprechend der Leuchteinheiten 11-1 und 12-4) unter Verwendung der Kontakte 61, 62 auf unterschiedliche Potentialniveaus gesetzt werden. Hierdurch sind die erste Reihe 101 und die zweite Reihe 102 miteinander in Reihe geschaltet.
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6 zeigt eine schematische Darstellung eines organischen, strahlungsemittierenden Bauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel in Draufsicht. Im Gegensatz zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen in 4 und 5 sind nur die erste Reihe 101 und die dritte Reihe 103 mit dem Kontakt 61 verbunden und nur die zweite Reihe 102 und die vierte Reihe 104 mit dem zweiten Kontakt 62. Wie in dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel weisen benachbarte Leuchteinheiten aus zwei benachbarten Reihen entgegengesetzte vertikale Stromrichtungen auf. Auch die Verdrahtung entlang der Reihen gleicht derjenigen des in 5 dargestellten Ausführungsbeispiels. Darüber hinaus sind zwischen Leuchteinheiten aus benachbarten Reihen jeweils zusätzliche Verbindungen vorgesehen, durch welche ein Stromfluss zwischen benachbarten Reihen zustande kommen kann. Sämtliche dieser Verbindungen werden zwischen Elektroden auf der gleichen Ebene des Bauelements ausgebildet, im vorliegenden Fall zwischen den zweiten Elektroden der benachbarten Leuchteinheiten.
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7 zeigt eine schematische Darstellung eines organischen strahlungsemittierenden Bauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zu dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Leuchteinheiten 11-1, 12-1, 11-2, 12-2 nicht als OLEDs, sondern als OLECs ausgebildet und umfassen lediglich jeweils eine einzelne organische lichtemittierende Schicht 41 ohne vordefinierte Durchlassrichtung. Erst bei Anlegen einer äußeren Spannung stellt sich die für die Lichtemission erforderliche p- und n-Dotierung in der organischen lichtemittierenden Schicht 41 ein und definiert die in 7 angedeuteten Richtungen des Stromflusses. Das Bauelement kann ebenso mit umgekehrter Spannung betrieben werden.
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8 zeigt ein Verfahren zur Herstellung des in 7 gezeigten Bauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Ähnlich wie bei dem in 2 dargestellten Herstellungsverfahren wird zunächst ein Grundsubstrat 10 mit darauf ausgebildeten Elektrodenflächen 50-3, 50-4, 50-5 bereitgestellt (8A). In dem nachfolgenden, in 8B dargestellten Verfahrensschritt werden die organischen lichtemittierenden Schichten 41 ausgebildet. Da allerdings eine Ausbildung von Schichtenstapeln mit entgegengesetzter Schichtenreihenfolge wie in 2 nicht erforderlich ist, können die organischen lichtemittierenden Schichten 41 gleichzeitig, das heißt in einem einzigen Verfahrensschritt, ausgebildet werden. Nachfolgend werden, wie in 8C dargestellt, die Elektrodenflächen 50-1, 50-2 auf der vom Substrat 10 abgewandten Seite der organischen lichtemittierenden Schichten 41 aufgebracht. In 8D ist das fertiggestellte Bauelement 100 gezeigt.
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9 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines organischen strahlungsemittierenden Bauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Tatsache ausgenutzt, dass die als OLECs ausgebildeten Leuchteinheiten 11-1, 12-1, 11-2, 12-2 baugleich sind und nicht auseinander durch eine Inversion hervorgehen. Somit müssen die Leuchteinheiten ersten beziehungsweise zweiten Typs nicht separat ausgebildet werden, sondern es reicht aus, sie durch Strukturierung von gleichmäßig ausgebildeten Schichten auszuformen.
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Genauer wird zunächst eine großflächige Elektrodenfläche 52 auf dem Grundsubstrat 10 ausgebildet (9A). In dem nachfolgenden, in 9B dargestellten Verfahrensschritt wird auf der großflächig ausgebildeten Elektrodenfläche 52 eine großflächig ausgebildete organische lichtemittierende Schicht 42 aufgebracht. Wie in 9C dargestellt, erfolgt nachfolgend eine Rückstrukturierung, beispielsweise durch Laserablation. Hierbei werden die in 9B gezeigten Schichten 52, 42 entlang vorgegebener Muster aufgetrennt und die hierdurch entstehenden freigelegten Bereiche mit einem elektrischen Isolator 43 verfüllt, beispielsweise unter Verwendung eines Tintenstrahls. Des Weiteren wird die in 9B gezeigte großflächige organische lichtemittierende Schicht 42 in Teilbereichen 44 derart abgetragen, dass die darunterliegende großflächige Elektrodenfläche 52 freigelegt wird. Auf diese Weise entstehen an den Rändern des Bauelements Kontaktflächen. Des Weiteren entsteht hierdurch eine Separation von auszubildenden Nachbarpaaren von Leuchteinheiten. Wie in 9D dargestellt, werden abschließend Elektrodenflächen 50-1, 50-2 auf den hierdurch entstehenden Nachbarpaaren 13-1, 13-2 von Leuchteinheiten ausgebildet.
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10 zeigt ein Verfahren zur Herstellung des in 7 gezeigten Bauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Hierbei wird ein Grundsubstrat 10-1 mit darauf angeordneten Elektrodenflächen 50-3, 50-4, 50-5 bereitgestellt, auf welchen die Kontakte 61, 62 sowie eine Vielzahl von organischen lichtemittierenden Schichten 41 ausgebildet sind. Außerdem wird ein Decksubstrat 10-2 mit darauf ausgebildeten Elektrodenflächen 50-1, 50-2 bereitgestellt, welches mit Hilfe von leitfähigem Kleber 91 derart auf dem Grundsubstrat 10-1 fixiert wird, dass das in 10B gezeigte Bauelement 100 entsteht.
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Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
