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Die Druckschriften
WO 2008/040288A2 ,
WO 2008/087192A1 und
WO 2010/025696A2 beschreiben jeweils ein organisches Bauteil sowie ein Verfahren zur Herstellung eines organischen Bauteils.
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Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein organisches Bauteil mit einem langlebigen organischen Schichtenstapel und einfach herstellbaren Stromverteilungsstrukturen anzugeben. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen organischen Bauteils anzugeben.
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Es wird ein organisches Bauteil angegeben. Bei dem organischen Bauteil kann es sich vorliegend beispielsweise um ein organisches optoelektronisches Element, das zur Emission und/oder Detektion von elektromagnetischer Strahlung vorgesehen ist, handeln. Beispielsweise handelt es sich bei dem organischen Bauteil um eine organische Leuchtdiode.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des organischen Bauteils umfasst dieses einen organischen Schichtenstapel mit einer Vielzahl organischer funktioneller Schichten und einer Deckfläche. Die Vielzahl organischer funktioneller Schichten umfasst insbesondere einen aktiven Bereich, der zur Emission und/oder zur Detektion von elektromagnetischer Strahlung vorgesehen ist.
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Der organische Schichtenstapel weist eine Haupterstreckungsebene auf, in der er sich in lateralen Richtungen erstreckt. Senkrecht zur Haupterstreckungsebene, in der vertikalen Richtung, weist der organische Schichtenstapel eine Dicke auf. Die Dicke des organischen Schichtenstapels ist klein gegen die maximale Erstreckung des organischen Schichtenstapels in einer lateralen Richtung. Eine Hauptebene des organischen Schichtenstapels bildet die Deckfläche des organischen Schichtenstapels.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des organischen Bauteils umfasst dieses ferner zumindest eine reflektierende Elektrode, die an der Deckfläche des organischen Schichtenstapels angebracht ist. Die reflektierende Elektrode ist bevorzugt reflektierend für die von dem organischen Schichtenstapel emittierte und/oder detektierte elektromagnetische Strahlung ausgebildet. Reflektierend kann hierbei und im Folgenden bedeuten, dass 90 %, bevorzugt 95 %, der von dem organischen Schichtenstapel emittierten und/oder detektierten elektromagnetischen Strahlung durch die reflektierende Elektrode reflektiert wird. Die reflektierende Elektrode kann beispielsweise aus einem elektrisch leitfähigen Material, wie Aluminium und/oder Silber, gebildet sein.
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Unter „elektrisch leitfähig“ ist hierbei und im Folgenden zum Beispiel ein Material zu verstehen, welches eine elektrische Leitfähigkeit von wenigstens 102 S/m aufweist. Wenn ein Material mit einem zweiten Material „elektrisch leitend verbunden“ ist, ist dementsprechend ein elektrisch leitfähiges verbindendes Material zwischen den zwei zu verbindenden Materialien angeordnet und/oder eines der beiden zu verbindenden Materialien ist elektrisch leitfähig und grenzt direkt an das zweite zu verbindende Material an.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das organische Bauteil zumindest eine Elektrodenbahn. Die zumindest eine Elektrodenbahn dient der verbesserten Stromverteilung. Bei der zumindest einen Elektrodenbahn handelt es sich somit um eine Stromverteilungsstruktur. Mit anderen Worten, mittels der zumindest einen Elektrodenbahn wird die räumliche Verteilung des in den organischen Schichtenstapel injizierten Stroms entlang des organischen Schichtenstapels verbessert und vorzugsweise homogenisiert.
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Die Elektrodenbahn kann strahlungsundurchlässig ausgebildet sein. Mit anderen Worten, die zumindest eine Elektrodenbahn kann aus einem Material gebildet sein, das wenigstens 90 % der auf die zumindest eine Elektrodenbahn auftreffenden elektromagnetischen Strahlung reflektiert und/oder absorbiert. Beispielsweise reflektiert und/oder absorbiert die zumindest eine Elektrodenbahn also wenigstens 90 % der von dem organischen Schichtenstapel in Bereichen, die der zumindest einen Elektrodenbahn in vertikaler Richtung direkt nach- bzw. vorgeordnet sind, emittierten und/oder detektierten elektromagnetische Strahlung.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des organischen Bauteils umfasst dieses ferner eine Elektrodenschicht, die transparent für die von dem organischen Schichtenstapel emittierte und/oder absorbierte elektromagnetische Strahlung ausgebildet ist. Beispielsweise werden wenigstens 90 %, bevorzugt wenigstens 95 %, der von dem organischen Schichtenstapel emittierten und/oder absorbierten elektromagnetischen Strahlung durch das Material der Elektrodenschicht transmittiert. Bevorzugt wird die in dem organischen Schichtenstapel erzeugte und/oder absorbierte elektromagnetische Strahlung über die Elektrodenschicht ausgekoppelt beziehungsweise eingekoppelt. Licht, welches in Richtung der reflektierenden Elektrode abgestrahlt wird, wird von dieser reflektiert und anschließend ebenfalls in Richtung der Elektrodenschicht abgestrahlt.
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Die Elektrodenschicht ist aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet. Beispielsweise kann die Elektrodenschicht mit einem transparenten Oxid und/oder einem transparenten leitfähigen Polymer gebildet sein. Bevorzugt stehen die zumindest eine Elektrodenbahn und die Elektrodenschicht in einem direkten elektrischen Kontakt zueinander.
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Die Ausdehnung der Elektrodenschicht in zumindest einer Raumdimension ist bevorzugt wesentlich größer als die Ausdehnung der Elektrodenbahn in derselben Raumrichtung. Beispielsweise beträgt die Ausdehnung der Elektrodenbahn entlang zumindest einer lateralen Raumrichtung höchstens 10 %, bevorzugt höchstens 5 %, der Ausdehnung der Elektrodenschicht entlang derselben lateralen Raumrichtung. Bei der Elektrodenbahn handelt es sich beispielsweise um einen dünnen elektrischen Leiter, der eine längliche Ausdehnung aufweist, während die Elektrodenschicht ganzflächig auf dem organischen Bauteil aufgebracht ist. Die zumindest eine Elektrodenbahn weist bevorzugt entlang zumindest einer lateralen Richtung eine größere elektrische Leitfähigkeit, bevorzugt eine wenigstens doppelt so große elektrische Leitfähigkeit, wie die Elektrodenschicht auf.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des organischen Bauteils sind die zumindest eine Elektrodenbahn und die Elektrodenschicht an einer der reflektierenden Elektrode abgewandten Seite des organischen Schichtenstapels angebracht. Hierbei ist es möglich, dass der organische Schichtenstapel elektrisch leitend mit der reflektierenden Elektrode und/oder der Elektrodenschicht und der zumindest einen Elektrodenbahn verbunden ist. Beispielsweise kann die reflektierende Elektrode direkt an die Deckfläche des organischen Schichtenstapels angrenzen und/oder mit dieser in direktem elektrischem Kontakt stehen. Es ist ferner möglich, dass die Elektrodenschicht und/oder die zumindest eine Elektrodenbahn direkt an eine der Deckfläche abgewandte Bodenfläche des organischen Schichtenstapels angrenzen und/oder mit dieser in direktem elektrischen Kontakt stehen. Die Bodenfläche des organischen Schichtenstapels kann hierbei als Lichtdurchtrittsfläche dienen. Mit anderen Worten, die Bodenfläche des organischen Schichtenstapels kann einer Leuchtfläche des organischen Bauteils entsprechen oder diese bilden.
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Beispielsweise handelt es sich bei der reflektierenden Elektrode um die Kathode des organischen Schichtenstapels, während es sich bei der zumindest einen Elektrodenbahn und der Elektrodenschicht um die Anode handeln kann. Mit anderen Worten, mittels der reflektierenden Elektrode und/oder der zumindest einen Elektrodenbahn und der Elektrodenschicht können Ladungsträger in den organischen Schichtenstapel injiziert beziehungsweise aus diesem extrahiert werden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des organischen Bauteils wird die zumindest eine Elektrodenbahn ausschließlich mittels der Elektrodenschicht elektrisch angeschlossen. Dies bedeutet, dass nur die Elektrodenschicht, nicht aber die Elektrodenbahn, direkt elektrisch leitend mit einer externen Anschlussstelle verbunden ist. Dass eine Komponente „direkt elektrisch leitend“ mit einer Anschlussstelle verbunden ist, bedeutet hierbei und im Folgenden, dass nur ein Material mit einer elektrischen Leitfähigkeit, die wenigstens der elektrischen Leitfähigkeit des Materials der Anschlussstelle oder der Komponente entspricht, zwischen der Komponente und der Anschlussstelle angeordnet ist. Beispielsweise wird die Elektrodenschicht mittels einer Kontaktierung elektrisch angeschlossen, während die Elektrodenbahn nicht direkt elektrisch leitend mit dieser Kontaktierung verbunden ist.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des organischen Bauteils sind alle Seitenflächen und eine der Elektrodenschicht abgewandte Deckfläche der zumindest einen Elektrodenbahn vom organischen Schichtenstapel und/oder einem isolierenden Material vollständig bedeckt. Die Flächen der zumindest einen Elektrodenbahn, die nicht vom organischen Schichtenstapel und/oder einem isolierenden Material vollständig bedeckt sind, sind hierbei von der Elektrodenschicht bedeckt. Mit anderen Worten, die zumindest eine Elektrodenbahn ist insbesondere hermetisch abgedichtet und liegt an keiner Stelle frei. Die zumindest eine Elektrodenbahn ist also von außen nicht frei zugänglich und nicht direkt elektrisch kontaktiert, sondern über die schlechter leitende Elektrodenschicht elektrisch angeschlossen.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des organischen Bauteils umfasst dieses einen organischen Schichtenstapel mit einer Vielzahl organischer funktioneller Schichten und einer Deckfläche, zumindest eine reflektierende Elektrode, die an der Deckfläche des organischen Schichtenstapels angebracht ist, zumindest eine Elektrodenbahn und eine transparent ausgebildete Elektrodenschicht. Die zumindest eine Elektrodenbahn und die Elektrodenschicht sind an einer der reflektierenden Elektrode abgewandten Seite des organischen Schichtenstapels angebracht. Die Elektrodenbahn ist ausschließlich mittels der Elektrodenschicht elektrisch angeschlossen. Mit anderen Worten, die Elektrodenbahn ist nicht direkt elektrisch leitend mit einer Kontaktierung verbunden und ferner nicht von außen frei zugänglich. Ferner ist die Elektrodenbahn nur direkt elektrisch leitend mit der Elektrodenschicht verbunden. Alle Seitenflächen und eine der Elektrodenschicht abgewandte Deckfläche der Elektrodenbahn sind vom organischen Schichtenstapel und/oder einem isolierenden Material vollständig bedeckt.
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Bei dem organischen Bauteil wird insbesondere die Idee verfolgt, von der umgebenden Luft geschützte Elektrodenbahnen zur Verfügung zu stellen, welche die Stromverteilung entlang der Elektrodenschicht homogenisieren. Insbesondere eine transparent ausgebildete Elektrodenschicht birgt den Nachteil, dass der anliegende Strom entlang der Elektrodenschicht aufgrund der geringen elektrischen Leitfähigkeit stark abfällt. Die Stromverteilung kann mittels Elektrodenbahnen, die eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweisen, verbessert werden, wodurch ein organisches Bauteil mit einem visuell besseren Eindruck zur Verfügung gestellt werden kann.
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Hierbei ergibt sich jedoch das Problem, dass die Elektrodenbahnen aus einem Material gebildet sein können, welches bei einem direkten Kontakt mit der das organische Bauteil umgebenden Luft Wasser aufnehmen können und dieses in die organischen funktionellen Schichten des organischen Bauteils leiten würden. Dies würde zu einem Kurzschluss und/oder einer Zerstörung des organischen Bauteils führen. Durch eine Abdichtung der Elektrodenbahnen nach außen kann ein Eindringen von Wasser und damit eine Zerstörung des organischen Schichtenstapels verhindert werden. Es hat sich überraschend gezeigt, dass es nicht nötig ist, die Elektrodenbahnen direkt von außen elektrisch zu kontaktieren. Eine indirekte elektrische Kontaktierung mittels der Elektrodenschicht ist ausreichend für eine Homogenisierung der Stromverteilung. Damit können nach außen abgedichtete Elektrodenbahnen, die quasi im Bauteil vergraben sind und an keiner Stelle aus diesem herausgeführt werden, als Stromverteilungsstrukturen bereitgestellt werden. Eine zusätzliche Verkapselung der Elektrodenbahnen ist somit nicht notwendig, da diese Verkapselung gemeinsam mit der Verkapselung der übrigen Komponenten des organischen Bauteils zur Verfügung gestellt wird. Die Elektrodenbahnen sind zudem durch die Komponenten des organischen Bauteils geschützt.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des organischen Bauteils weist das Material der transparenten Elektrodenschicht eine geringere elektrische Leitfähigkeit auf als das Material der Elektrodenbahn. Beispielsweise ist die transparente Elektrodenschicht aus einem transparenten leitfähigen Oxid, wie beispielsweise Indium-Zinn-Oxid, gebildet. Die elektrische Leitfähigkeit eines solchen Materials kann im Bereich von 102 bis 103 S/m liegen. Die Elektrodenbahn kann beispielsweise mit Silber, Kupfer und/oder Aluminium gebildet sein. Die elektrische Leitfähigkeit dieser Materialien liegt bei wenigstens 106 S/m. Die elektrische Leitfähigkeit des Materials der Elektrodenbahnen liegt somit um mehrere Größenordnungen über der elektrischen Leitfähigkeit des Materials der transparenten Elektrodenschicht.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des organischen Bauteils ist die zumindest eine Elektrodenbahn von außen nicht frei zugänglich. Die Seitenflächen, die Deckfläche und/oder die Bodenfläche der Elektrodenbahn sind somit entweder von dem organischen Schichtenstapel, von der Elektrodenschicht oder von einem elektrisch isolierenden Material vollständig bedeckt. Bei dem elektrisch isolierenden Material kann es sich um ein Substrat oder eine Verkapselung handeln. Es ist hierbei möglich, dass die Elektrodenbahn von außen hermetisch abgedichtet ist.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des organischen Bauteils umfasst dieses weiterhin eine Verkapselung, die elektrisch isolierend ausgebildet ist. Die Verkapselung kann sämtliche der Elektrodenschicht abgewandten Außenflächen des organischen Schichtenstapels vollständig überdecken. Dies bedeutet, dass die Verkapselung die Bodenfläche und alle die Bodenfläche und die Deckfläche verbindenden Seitenflächen des organischen Schichtenstapels bedecken kann. Ferner ist es möglich, dass die Verkapselung die reflektierende Elektrode vollständig überdeckt. Die Verkapselung grenzt zumindest stellenweise direkt an die Elektrodenschicht an. Die Verkapselung schützt die Komponenten des organischen Bauteils, wie beispielsweise den organischen Schichtenstapel und/oder die zumindest eine Elektrodenbahn, vor Feuchtigkeit und atmosphärischen Einflüssen.
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Bei der Verkapselung kann es sich beispielsweise um einen Glaskörper und/oder um eine elektrisch isolierende Schicht handeln. Beispielsweise handelt es sich bei der Verkapselung um einen Glasdeckel, der über die organischen Schichtenstapel gestülpt wird. Ferner kann es sich bei der Verkapselung um einen Kavitätsdeckel handeln, der aus Glas oder einem Getter-Material in Glas gebildet sein kann. Bei der Verwendung eines Getter-Materials in der Verkapselung wird insbesondere die Idee verfolgt, Feuchtigkeit aus dem organischen Schichtenstapel mittels Sorption zu entfernen. Die Verkapselung kann also sowohl den organischen Schichtenstapel vor Feuchtigkeit von außen schützen, als auch in dem organischen Schichtenstapel vorhandene Feuchtigkeit aus demselben entfernen.
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Bei der Verkapselung kann es sich ferner um eine sogenannte Dünnfilmverkapselung handeln. Die Verkapselung kann dann durch Abscheideverfahren wie chemische Gasphasenabscheidung, physikalische Gasphasenabscheidung, Sputtern, Atomlagenabscheidung (ALD – Atomic Layer Deposition) oder andere Abscheidemethoden erzeugt sein. Insbesondere kann die Verkapselung wenigstens eine ALD-Schicht (ALD: Atomic Layer Deposition, Atom-Lagen-Abscheidung) umfassen, die mit einem ALD-Verfahren hergestellt ist. Das heißt, zumindest diese Schicht der Verkapselung ist mittels eines ALD-Verfahrens gebildet. Solche ALD-Schichten sind beispielsweise aus den US-Veröffentlichungsschriften
US 2011/0049730 A1 und
US 2012/0132953 A1 bekannt, deren Offenbarung hiermit rückbezüglich aufgenommen wird.
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Eine mittels eines ALD-Verfahrens hergestellte Schicht einer Verkapselung ist über elektromikroskopische Untersuchungen und andere Analysemethoden der Halbleitertechnik eindeutig von Schichten unterscheidbar, die über alternative Verfahren wie beispielsweise herkömmliche CVD (Chemical Vapor Deposition, chemische Dampfphasenabscheidung) hergestellt sind. Bei dem Merkmal, wonach die Verkapselung eine ALD-Schicht ist, handelt es sich daher um ein gegenständliches Merkmal, das am fertigen organischen Bauteil nachweisbar ist.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des organischen Bauteils weist zumindest eine Elektrodenbahn eine Breite und einen Rahmen der Herstellungstoleranzen senkrecht zur Breite verlaufende Länge auf. Die Länge der Elektrodenbahn beträgt wenigstens das Doppelte, bevorzugt wenigstens das Fünffache der Breite der Elektrodenbahn. Bei der Elektrodenbahn kann es sich dementsprechend um eine länglich ausgebildete Struktur handeln. Beispielsweise beträgt die Breite der zumindest einen Elektrodenbahn wenigstens 2 µm, bevorzugt wenigstens 20 µm, während die Länge der zumindest einen Elektrodenbahn beispielsweise wenigstens 5 cm beträgt. Beispielsweise kann die Breite bis zu 1000 µm betragen und die Länge bis zu 100 cm.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des organischen Bauteils ist eine einzige in einer Aufsicht zusammenhängend ausgebildete Elektrodenbahn vorhanden. Unter einer „Aufsicht“ ist hierbei und im Folgenden eine Aufsicht aus Richtung der Bodenfläche des organischen Schichtenstapels zu verstehen. Es ist also möglich, dass eine einzige Elektrodenbahn, die beispielsweise länglich ausgebildet ist, bereits zu einer Verbesserung der Stromaufteilung führt. Bevorzugt überdeckt die einzige Elektrodenbahn höchstens 10 %, besonders bevorzugt höchstens 5 %, der Lichtdurchtrittsfläche des organischen Bauteils. Hierdurch ergibt sich ein angenehm visuelles Erscheinungsbild, da nur ein geringer Bereich der Lichtdurchtrittsfläche von der strahlungsundurchlässigen Elektrodenbahn bedeckt wird.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des organischen Bauteils umschließt die einzige Elektrodenbahn in einer Aufsicht zumindest eine einfach zusammenhängende Fläche vollständig. Es ist ferner möglich, dass die einzige Elektrodenbahn in einer Aufsicht eine Vielzahl von einfach zusammenhängenden Flächen umschließt. Beispielsweise ist die einzige Elektrodenbahn rahmenförmig ausgebildet. Die einzige Elektrodenbahn kann beispielsweise eine einzige rechteckige oder sechseckige Fläche vollständig umschließen. Ferner kann die einzige Elektrodenbahn mehrere rechteckige und/oder sechseckige Flächen vollständig umschließen. Die einzige Elektrodenbahn kann dementsprechend keinen Anfang und kein Ende aufweisen.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des organischen Bauteils ist die Elektrodenschicht mit einem transparenten leitfähigen Oxid gebildet. Bei dem transparenten leitfähigen Oxid kann es sich beispielsweise um Indium-Zinn-Oxid, Fluor-Zinn-Oxid, Aluminium-Zink-Oxid und/oder Antimon-Zinn-Oxid handeln. Die Elektrodenschicht dient hierbei der elektrischen Kontaktierung des organischen funktionellen Schichtenstapels.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des organischen Bauteils sind alle Seitenflächen und die Deckfläche der Elektrodenbahn vollständig von dem organischen Schichtenstapel bedeckt. Mit anderen Worten, die Elektrodenbahn grenzt direkt an den organischen Schichtenstapel an und wird von den Schichten des organischen Schichtenstapels umschlossen. Eine Bodenfläche der Elektrodenbahn grenzt dann an die Elektrodenschicht und ist mit dieser elektrisch leitend verbunden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des organischen Bauteils grenzt die Deckfläche der zumindest einen Elektrodenbahn direkt an ein strahlungsdurchlässiges Substrat an. Bei dem strahlungsdurchlässigen Substrat kann es sich beispielsweise um ein transluzentes oder transparentes Substrat handeln. Beispielsweise wird 80 % der von den organischen Schichten emittierten elektromagnetischen Strahlung durch das Material des strahlungsdurchlässigen Substrats transmittiert. Das Substrat kann beispielsweise mit Glas oder einem Kunststoff, der flexibel ausgebildet sein kann, gebildet sein. Bei dem strahlungsdurchlässigen Substrat kann es sich ferner um eine Folie handeln, die beispielsweise mit einem Kunststoff gebildet ist.
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Bevorzugt weist das strahlungsdurchlässige Substrat einen geringen Absorptionskoeffizienten auf. Bevorzugt werden weniger als 10 %, besonders bevorzugt weniger als 5 %, der auf das Substrat auftreffenden elektromagnetischen Strahlung absorbiert. Die Strahlung, die nicht durch das Substrat transmittiert wird, kann somit beispielsweise durch die reflektierende Elektrode reflektiert werden und bei einem erneuten Auftreffen auf das strahlungsdurchlässige Substrat transmittiert werden.
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Alle Seitenflächen und die Deckfläche der Elektrodenbahn sind vollständig von dem Material des strahlungsdurchlässigen Substrats und/oder dem Material der Elektrodenschicht bedeckt. Beispielsweise steht die zumindest eine Elektrodenbahn in direktem Kontakt mit dem strahlungsdurchlässigen Substrat. Ferner können die zumindest eine Elektrodenbahn und/oder das strahlungsdurchlässige Substrat in direktem Kontakt zu der Elektrodenschicht stehen. Es ist hierbei möglich, dass die zumindest eine Elektrodenbahn nicht in direktem Kontakt mit dem organischen Schichtenstapel steht und nur elektrisch leitend mit der Elektrodenschicht verbunden ist.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des organischen Bauteils ist die zumindest eine Elektrodenbahn mit einem Druckverfahren aufgebracht. Beispielsweise ist die zumindest eine Elektrodenbahn mit einem Tintenstrahldruck-Verfahren (englisch: ink jet) oder einem Siebdruck-Verfahren aufgebracht. Eine mittels eines Druckverfahrens aufgebrachte Elektrodenbahn zeichnet sich insbesondere durch ihre geringe Dicke beziehungsweise Breite aus. Beispielsweise können die Breite und/oder die im Rahmen der Herstellungstoleranzen senkrecht zur Breite und zur Länge verlaufende Dicke der Elektrodenbahnen in einem Bereich von weniger als 100 µm, vorzugsweise in einem Bereich von wenigstens 1 µm bis höchstens 3 µm, liegen.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des organischen Bauteils ist eine Vielzahl von Elektrodenbahnen vorhanden. Die Elektrodenbahnen sind lateral voneinander beabstandet angeordnet. Beispielsweise handelt es sich bei den Elektrodenbahnen um längliche Leiterbahnen, die im Rahmen der Herstellungstoleranzen parallel zueinander angeordnet. Hierbei ist es möglich, dass die Elektrodenbahnen jeweils unterschiedliche Längen aufweisen. Die Länge der Elektrodenbahnen kann hierbei wenigstens 90 % der Ausdehnung des organischen Schichtenstapels in Richtung der Länge der Elektrodenbahnen entsprechen.
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Es wird ferner ein Verfahren zur Herstellung eines organischen Bauteils angegeben. Ein hier beschriebenes organisches Bauteil ist vorzugsweise mittels eines hier beschriebenen Verfahrens herstellbar. Das bedeutet, sämtliche für das Verfahren offenbarten Merkmale sind ebenfalls für das organische Bauteil offenbart und umgekehrt.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird zunächst ein strahlungsdurchlässig ausgebildetes Substrat mit einer Montagefläche bereitgestellt. Bei dem strahlungsdurchlässig ausgebildeten Substrat kann es sich beispielsweise um eine Folie handeln. Beispielsweise handelt es sich vorliegend um eine Kunststoff-Folie oder um eine transparente PT-Folie. Das Substrat kann ferner mit Glas und/ oder einem Kunststoff gebildet sein. Das Substrat weist vorzugsweise eine geringe Absorption auf.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden auf dem Substrat die Elektrodenschicht, die zumindest eine Elektrodenbahn, der organische Schichtenstapel und die reflektierende Elektrode auf dem Substrat angeordnet.
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Das Aufbringen der zumindest einen Elektrodenbahn erfolgt mit einem Druckverfahren. Bei dem Druckverfahren kann es sich beispielsweise um ein Tintenstrahldruck-Verfahren handeln. Hierbei wird die zu bedruckende Fläche mit Tropfen einer Beschichtungslösung, welche leitfähige Partikel enthält, besprüht. Die Größe der Tropfen beträgt beispielsweise höchstens 100 pl, bevorzugt höchstens 40 pl. Die leitfähigen Partikel können beispielsweise kleiner als 1 µm sein. Als leitfähige Partikel kommen Metallpartikel, wie zum Beispiel Silberpartikel, Aluminiumpartikel, Kupferpartikel oder Partikel aus anderen Metallen zur Anwendung. Es ist ferner möglich, dass ein Siebdruckverfahren zum Drucken der zumindest einen Elektrodenbahn zum Einsatz kommt. Hierbei stehen die leitfähigen Partikel in einer Druckpaste, die wie bei einem herkömmlichen Siebdruck aufgebracht wird, zur Verfügung.
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Die Herstellung der Elektrodenbahn mittels Drucken birgt insbesondere den Vorteil, dass die Bahnen im Vergleich zu bisherigen Verfahrensweisen deutlich günstiger herstellbar sind. Insbesondere sind weniger Verfahrensschritte nötig, da die aufwendige Herstellung einer großflächig aufgebrachten Schicht, die anschließend mittels Fotolithografie oder eines Ätzverfahrens strukturiert werden muss, entfällt. Dies hat einen geringeren Materialverlust, und damit eine Kostenersparnis, und beispielsweise einen vorteilhaften Verzicht auf eine Hochvakuum-Umgebung zur Folge.
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Ferner ermöglicht das Druckverfahren die Herstellung von sehr dünnen Leiterbahnen. Beispielsweise können die Breite und/oder die im Rahmen der Herstellungstoleranzen senkrecht zur Breite und zur Länge verlaufende Dicke der Elektrodenbahnen in einem Bereich von weniger als 100 µm liegen.
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Im Folgenden werden das hier beschriebene organische Bauteil sowie das hier beschriebene Verfahren zur Herstellung eines organischen Bauteils anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert.
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Die 1A, 1B und 1C zeigen Ausführungsbeispiele eines hier beschriebenen organischen Bauteils anhand schematischer Schnittdarstellungen.
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Die 2A und 2B zeigen Ausführungsbeispiele eines hier beschriebenen organischen Bauteils anhand schematischer Aufsichten.
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Die 3A, 3B, 3C, 4A, 4B, 5A und 5B zeigen Leuchtdichteverteilungen von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen organischen Bauteilen.
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Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
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Anhand der schematischen Schnittdarstellungen der 1A ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen organischen Bauteils näher erläutert. Hierbei ist lediglich ein Teil des organischen Bauteils dargestellt. Die gezackte Struktur auf der rechten Seite des organischen Bauteils soll hierbei darstellen, dass das organische Bauteil an dieser Stelle nicht endet.
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Das organische Bauteil umfasst einen organischen Schichtenstapel 3 mit einer Vielzahl organischer funktioneller Schichten 30, einer Deckfläche 3a, einer Bodenfläche 3c und Seitenflächen 3b. An der Deckfläche 3a des organischen Schichtenstapels ist eine reflektierende Elektrode 52 angebracht. Die reflektierende Elektrode 52 bedeckt die Deckfläche 3a des organischen Schichtenstapels 3 vollständig. Es ist jedoch auch möglich – anders als in den Figuren gezeigt – dass die reflektierende Elektrode 52 die Deckfläche 3a des organischen Schichtenstapels 3 nur stellenweise bedeckt.
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Die Bodenfläche 3c des organischen Schichtenstapels 3 dient als Lichtdurchtrittsfläche. Das heißt, die in dem organischen Schichtenstapel 3 erzeugte und/oder detektierte elektromagnetische Strahlung wird bevorzugt durch die Bodenfläche 3c aus- beziehungsweise eingekoppelt. An der Bodenfläche 3c ist eine transparent ausgebildete Elektrodenschicht 1, die beispielsweise mit einem transparenten leitfähigen Oxid gebildet sein kann, angebracht.
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Zwischen der Elektrodenschicht 1 und dem organischen Schichtenstapel 3 sind an der Bodenfläche 3c des organischen Schichtenstapels 3 mehrere Elektrodenbahnen 2 angebracht. Die Seitenflächen 2b und die Deckfläche 2a jeder Elektrodenbahn 2 sind vollständig von dem organischen Schichtenstapel 3 beziehungsweise von der Verkapselung 4 überdeckt. Die Elektrodenbahnen 2 sind lateral nicht miteinander verbunden. Beispielsweise handelt es sich bei den Elektrodenbahnen 2 des gezeigten Ausführungsbeispiels um längliche Leiterbahnen, die in die Papierebene hinein ragen. Hierbei und im Folgenden verläuft die laterale Richtung entlang einer der Haupterstreckungsrichtungen der Elektrodenschicht 1 beziehungsweise des Substrats 10.
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Die Elektrodenschicht 1 ist lateral mittels einer Kontaktierung 54 elektrisch kontaktiert. Die Elektrodenbahnen 2 sind lediglich über die Elektrodenschicht 1 elektrisch angeschlossen. Hierfür überragt die Elektrodenschicht 1 den organischen Schichtenstapel 3 lateral und ist dort stellenweise frei zugänglich. Ferner grenzt die Elektrodenschicht 1 an ein strahlungsdurchlässig ausgebildetes Substrat 10, welches sich an der dem organischen Schichtenstapel 3 abgewandten Seite der Elektrodenschicht 1 befindet.
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Gemäß der schematischen Schnittdarstellung der 1B ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen organischen Bauteils erläutert. Das hier dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel der 1A dadurch, dass kein Substrat 10 an dem organischen Bauteil vorhanden ist. Das organische Bauteil ist also frei von einem Substrat. Ferner unterscheidet sich das Ausführungsbeispiel der 1B von dem Ausführungsbeispiel der 1A durch das Vorhandensein einer zusätzlichen Metallisierung 51 auf der Elektrodenschicht 1. Die Metallisierung 51 dient einer besseren elektrischen Kontaktierung der Elektrodenschicht 1.
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Gemäß der schematischen Schnittdarstellung der 1C ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen organischen Bauteils näher erläutert. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Elektrodenbahnen 2 direkt auf das Substrat 10 aufgebracht. Die Deckflächen 2a der Elektrodenbahnen 2 stehen somit in direktem Kontakt mit dem Material des Substrats 10.
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Die Seitenflächen 2b der Elektrodenbahnen 2 können vollständig von dem Material des Substrats 10 und/oder von dem Material der Elektrodenschicht 1 bedeckt sein. Die Elektrodenschicht 1 grenzt ferner direkt an den organischen Schichtenstapel 3. Die Elektrodenbahnen 2 sind also nicht direkt elektrisch mit dem organischen Schichtenstapel 3 verbunden, sondern lediglich mittels der Elektrodenschicht 1. Die Elektrodenbahnen 2 dienen jedoch weiterhin einer Verbesserung der Stromverteilung entlang der Elektrodenschicht 1.
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Gemäß der schematischen Aufsicht der 2A ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen organischen Bauteils näher erläutert. Die Aufsicht erfolgt hierbei aus Richtung der Bodenfläche 3c des organischen Schichtenstapels 3. Die Elektrodenbahn 2 ist in der Aufsicht des gezeigten Ausführungsbeispiels zusammenhängend ausgebildet. Die Elektrodenbahn 2 umschließt mehrere einfach zusammenhängende Flächen, die jeweils die Form eines Sechsecks aufweisen. Das organische Bauteil weist in der Aufsicht die Form eines Kreises auf. Die Elektrodenschicht 1 ist an dem den organischen Schichtenstapel 3 umgebenden äußeren Kreisring frei von dem organischen Schichtenstapel 3 und mittels einer Kontaktierung 51 elektrisch kontaktierbar.
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Gemäß der schematischen Aufsicht der 2B ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen organischen Bauteils näher erläutert. Die 2B dient lediglich der Erläuterung des Aufbaus des organischen Bauteils gemäß der 1A. In der 2B ist der Bereich, in welchem der organische Schichtenstapel 3 mit den organischen funktionellen Schichten 30 angeordnet ist, näher dargestellt. Der organische Schichtenstapel 3 befindet sich in der Mitte des organischen Bauteils und ist an den Seitenflächen 3b umgeben von den freiliegenden Bereichen der ringförmigen Elektrodenschicht 1. Die in der Aufsicht erkennbare Bodenfläche 3c dient als Leuchtfläche des organischen Bauteils.
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Gemäß der Leuchtdichteverteilungen der 3A, 3B und 3C sind weitere Ausführungsbeispiele eines hier beschriebenen organischen Bauteils näher erläutert. Die Figuren zeigen jeweils die simulierte Leuchtdichteverteilung eines organischen Bauteils gemäß der Ausführungsbeispiele der 2A und 2B. Auf der x-Achse und der y-Achse ist jeweils die laterale Ausdehnung in der jeweiligen räumlichen Dimension in willkürlichen Einheiten angegeben. Die Leuchtdichte ist jeweils in der Einheit cd/m2 angegeben. Auf der rechten Seite der 3A ist die der jeweiligen Leuchtdichte zugeordnete Grauskala dargestellt.
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Für die Simulationen der Leuchtdichteverteilung wurde die Stromverteilung des jeweiligen organischen Bauteils mit der Finite-Elemente-Methode numerisch ermittelt. Durch eine anschließende Faltung der simulierten Stromverteilung mit einer bekannten Strom-Leuchtdichte-Kennlinie eines organischen Bauteils ergibt sich die Leuchtdichteverteilung. Für die Simulationen wurde zudem jeweils angenommen, dass die freiliegenden Bereiche der Elektrodenschicht 1 vollflächig elektrisch kontaktiert sind. Mit anderen Worten, die Kontaktierung 51 bedeckt alle Bereiche der Elektrodenschicht 1, die nicht von dem organischen Schichtenstapel 3 und/oder der – in den 2A und 2B nicht gezeigten – Verkapselung 4 bedeckt werden.
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Die den Leuchtdichteverteilungen der 3A, 3B und 3C zugehörigen organischen Bauteile unterscheiden sich wie folgt. Das organische Bauteil gemäß 3A weist Elektrodenbahnen 2 auf, welche nicht ausschließlich über die Elektrodenschicht 1 kontaktiert werden. Die Elektrodenbahnen 2 der 3A werden somit beispielsweise direkt elektrisch kontaktiert. Im Vergleich dazu zeigt die 3B ein organisches Bauteil mit Elektrodenbahnen 2, welche ausschließlich über das transparente leitfähige Material der Elektrodenschicht 1 kontaktiert werden. In der 3C ist die Leuchtdichteverteilung eines organischen Bauteils, bei dem die Elektrodenbahnen 2 nicht elektrisch kontaktiert sind, gezeigt. Das der Leuchtdichteverteilung der 3C zugrunde liegende organische Bauteil weist dementsprechend keine Elektrodenbahnen 2 als Stromverteilungsstrukturen auf.
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In den 3A, 3B und 3C ist jeweils eine erhöhte Leuchtdichte auf der Leuchtfläche an den nahe der Seitenflächen 3b befindlichen Randbereichen des organischen Schichtenstapels 3 zu erkennen. Dies ist durch die erhöhte Stromdichte an den Seitenflächen 3b aufgrund der räumlichen Nähe zu der elektrischen Kontaktierung 51 zu erklären. Im Zentrum des organischen Bauteils ist die Leuchtdichte minimal.
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Das Vorhandensein von elektrisch angeschlossenen Elektrodenbahnen 2 in den 3A und 3B führt im Vergleich zur 3C zu einer Homogenisierung der Leuchtdichteverteilung. Die Leuchtdichteverteilungen der 3A und 3B weisen eine gleiche Homogenität auf. Mit anderen Worten, der Übergang zwischen den Randbereichen des organischen Schichtenstapels 3 mit hoher Leuchtdichte und dem Zentrum des organischen Bauteils mit niedriger Leuchtdichte ist in den 3A und 3B im Wesentlichen gleich. Zudem weisen die organischen Bauteile gemäß der 3A und 3B eine nahezu gleiche Differenz der maximalen Leuchtdichte und der minimalen Leuchtdichte auf. Lediglich die absolute Leuchtdichte des organischen Bauteils reduziert sich in dem organischen Bauteil der 3B im Vergleich zu der 3A. Dies ist durch die geringere Leitfähigkeit des Materials der transparenten Elektrodenschicht 1 und damit einer geringeren Stromdichte an den Elektrodenbahnen 2 zu erklären.
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Die Leuchtdichteverteilung des organischen Bauteils gemäß der 3C ist reduziert und die Leuchtdichte ist wesentlich inhomogener als die der organischen Bauteile gemäß der 3A und 3B. Dies kann auch aus der größeren Variation der quantitativen Leuchtdichte-Einheiten, dargestellt an der rechten Seite der 3C, entnommen werden. Während bei den 3A und 3B jeweils eine Variation um maximal 6 cd/m2 erfolgt, ist in der 3C eine Variation der Leuchtdichte von mehr als 20 cd/m2 zu erkennen. Die Leuchtdichteverteilung eines organischen Bauteils mit einer elektrisch schlecht leitenden transparenten Elektrodenschicht 1 kann folglich durch Elektrodenbahnen 2 homogenisiert werden.
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Gemäß der 4A und 4B sind weitere Ausführungsbeispiele eines hier beschriebenen organischen Bauteils näher erläutert. Erneut sind jeweils simulierte Leuchtdichteverteilungen in einer Aufsicht von organischen Bauteilen mit jeweils einer Elektrodenbahn 2 dargestellt, wobei die Elektrodenbahn 2 in der 4A nicht elektrisch angeschlossen ist und in der 4B ausschließlich mittels der Elektrodenschicht 1 elektrisch angeschlossen ist. An der rechten Seite der 4A und 4B ist erneut die Absolut-Skala für die Leuchtdichte in der Einheit cd/m2 aufgetragen.
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Bei den in den 4A und 4B gezeigten Ausführungsbeispielen sind die Elektrodenbahnen 2 in der Aufsicht zusammenhängend ausgebildet und umschließen eine in einer Aufsicht einfach zusammenhängende Fläche in Form eines Rechtecks. Zudem sind eine externe Anode 53, die beispielsweise durch die Kontaktierung 54 und/oder die Metallisierung 51 gebildet sein kann, zur Kontaktierung der Elektrodenschicht 1 und eine Kathode 52‘ des organischen Bauteils zur Kontaktierung der – nicht dargestellten – reflektierenden Elektrode 52 dargestellt.
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Bei einer nicht elektrisch angeschlossenen Elektrodenbahn 2 gemäß der 4A ergibt sich eine Leuchtdichteverteilung, die an einem der Kathode 52 gegenüberliegenden Rand des organischen Bauteils ein Minimum 8 aufweist. Im Fall einer elektrisch angeschlossenen Elektrodenbahn 2 gemäß der 4B ist dieses Minimum nicht mehr vorhanden. Die Leuchtdichteverteilung der 4B ist damit im Vergleich zu der Leuchtdichteverteilung der 4A homogener.
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Gemäß der 5A und 5B sind weitere Ausführungsbeispiele eines hier beschriebenen organischen Bauteils näher erläutert. Erneut sind jeweils simulierte Leuchtdichteverteilungen von organischen Bauteilen in einer Aufsicht mit jeweils einer Elektrodenbahn 2 dargestellt, wobei die Elektrodenbahn 2 in der 5A elektrisch nicht angeschlossen ist und in der 4B ausschließlich mittels der Elektrodenschicht 1 elektrisch angeschlossen ist. An der rechten Seite der 5A und 5B ist erneut die Absolut-Skala für die Leuchtdichte in cd/m2 aufgetragen.
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Erneut wird sowohl die Leuchtdichteverteilung als auch die Leuchtintensität in der 5B über den gesamten organischen Schichtenstapel 3 durch die elektrisch angeschlossene Elektrodenbahn 2 im Vergleich zu der 5A deutlich verbessert und homogenisiert. Ferner ist die Leuchtdichteverteilung in der 5B symmetrischer als die der 5A.
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Die Leuchtdichteverteilungen gemäß der Ausführungsbeispiele der 4B und 5B zeigen, dass bereits durch das Vorhandensein einer einzigen Elektrodenbahn 2 die Leuchtdichteverteilung eines organischen Bauteils homogenisiert werden kann. Hierbei sind generell auch andere Formen für die Elektrodenbahn 2 vorstellbar. Beispielsweise kann die Elektrodenbahn 2 in einer Aufsicht die Form des Buchstaben „U“ oder des Buchstaben „L“ aufweisen. Ferner kann die Elektrodenbahn 2 in einer Aufsicht die Fläche eines Dreiecks, eines Trapezes, eines Kreises, eines unregelmäßigen Vierecks oder einer anderen geometrischen Figur umschließen. Die umschlossene Fläche kann hierbei Teil des organischen Schichtenstapels sein, es ist jedoch auch möglich, dass die umschlossene Fläche durch eine weitere Komponente des organischen Bauteils gebildet ist. Die Form der zumindest einen Elektrodenbahn 2 kann individuell der jeweiligen Form des organischen Bauteils beziehungsweise des organischen Schichtenstapels 3 angepasst werden. Hierfür können auch mehrere Elektrodenbahnen 2 vorhanden sein, die jeweils der Form des organischen Bauteils angepasst sind. Hierdurch kann neben der Verbesserung der Homogenität auch eine Symmetrisierung der Leuchtdichteverteilung erreicht werden. Dies führt zu einem visuell angenehmeren Eindruck der Leuchtdichteverteilung.
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Insbesondere kann mit Elektrodenbahnen 2, die nur mittels der Elektrodenschicht 1 elektrisch kontaktiert sind, die Leuchtdichteverteilung großflächiger organischer Bauteile optimiert werden und gleichzeitig ein visuell ansprechendes Design erzielt werden.
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Ein solches organisches Bauteil mit nur einer einzigen Elektrodenbahn 2 oder alternativ einer geringen Anzahl an Elektrodenbahnen 2 weist den Vorteil auf, dass nur wenige Bereiche der durch die Bodenfläche 3c gebildeten Leuchtfläche von strahlungsundurchlässigen Elektrodenbahnen 2 bedeckt sind und damit nur wenige Bereiche der Leuchtfläche nicht leuchten.
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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.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2008/040288 A2 [0001]
- WO 2008/087192 A1 [0001]
- WO 2010/025696 A2 [0001]
- US 2011/0049730 A1 [0024]
- US 2012/0132953 A1 [0024]
