DE102015100913B4 - Lichtemittierendes Bauelement, Verfahren zum Herstellen eines lichtemittierenden Bauelements und Verfahren zum Betreiben eines lichtemittierenden Bauelements - Google Patents

Lichtemittierendes Bauelement, Verfahren zum Herstellen eines lichtemittierenden Bauelements und Verfahren zum Betreiben eines lichtemittierenden Bauelements Download PDF

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Abstract

Lichtemittierendes Bauelement (100) mit einer Emitter-Schicht (112), • wobei die Emitter-Schicht (112) ein phosphoreszierendes Emittermaterial (124) und ein fluoreszierendes Emittermaterial (126) aufweist, und • wobei die Emitter-Schicht (112) wenigstens einen vorgegebenen ersten Anzeigebereich (102) und einen zweiten Anzeigebereich (104) aufweist, – wobei der erste Anzeigebereich (102) das phosphoreszierende Emittermaterial (124) und eine Dotierung mit fluoreszierendem Emittermaterial (126) aufweist, und – wobei der zweite Anzeigebereich (104) das phosphoreszierende Emittermaterial (124) aufweist und im Wesentlichen frei ist von dem fluoreszierenden Emittermaterial (126); • wobei das phosphoreszierende Emittermaterial (124) wenigstens einen ersten angeregten Zustand (T1(1)) und einen zweiten angeregten Zustand (S1(1)) aufweist, wobei der zweite angeregte Zustand (S1(1)) energetisch über dem ersten angeregten Zustand (T1(1)) liegt, und beim Übergang (202) von dem ersten angeregten Zustand (T1(1)) in den Grundzustand (S0(1)) des phosphoreszierenden Emittermaterials (124) eine erste elektromagnetische Strahlung (128) emittiert wird, und • wobei das fluoreszierende Emittermaterial (126) wenigstens einen angeregten Zustand (S1(2)) aufweist, wobei beim Übergang (210) von dem angeregten Zustand (S1(2)) des fluoreszierenden Emittermaterials (126) in den Grundzustand (S0(2)) des fluoreszierenden Emittermaterials (126) eine zweite elektromagnetische Strahlung (130) emittiert wird; und • wobei eine Besetzung des angeregten Zustandes (S1(2)) des fluoreszierenden Emittermaterials (126) im Wesentlichen mittels eines Energietransfers (208) von dem zweiten angeregten Zustand (S1(1)) des phosphoreszierenden Emittermaterials (124) zu dem angeregten Zustand (S1(2)) des fluoreszierenden Emittermaterials (126) erfolgt derart, dass aus dem ersten Anzeigebereich (102) ein Mischlicht (132) aus erster elektromagnetischer Strahlung (128) und zweiter elektromagnetischer Strahlung (130) emittierbar ist, und das Licht, das aus dem zweiten Anzeigebereich (104) emittierbar ist, im Wesentlichen frei ist von zweiter elektromagnetischer Strahlung (130).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein lichtemittierendes Bauelement, ein Verfahren zum Herstellen eines lichtemittierenden Bauelements und ein Verfahren zum Betreiben eines lichtemittierenden Bauelements.
  • Bei einem herkömmlichen organischen lichtemittierenden Bauelement, beispielsweise einer organischen lichtemittierenden Diode (OLED), ist zwischen einer Anode und einer Kathode eine Emitter-Schicht angeordnet, in der elektromagnetische Strahlung erzeugt wird. Anwendungen für OLEDs sind beispielsweise der Einsatz als Flächenlichtquellen in der Allgemeinbeleuchtung, als Hintergrundbeleuchtung oder Bildpunkte in Displays oder zur Informationsdarstellung auf Schildern oder Anzeigen (Signage-Anwendungen).
  • Bei Signage-Anwendungen basierend auf OLEDs wird in einem üblichen Verfahren die Emitter-Schicht nach dem Ausbilden der OLED mittels eines Lasers strukturiert, um die Information in der OLED darzustellen. Bei einem weiteren üblichen Verfahren wird die Emitter-Schicht durch Nutzung eines kondensierten Resistgases mit anschließendem Lift-Off-Patterning strukturiert. Bei einem weiteren üblichen Verfahren wird die Darstellung der Information mittels partieller Modifizierung der Injektionsfähigkeit von Ladungsträgern von einer der Elektroden in die Emitter-Schicht realisiert. In einem weiteren Verfahren wird mittels einer Serienschaltung einzeln geformter OLED-Elemente die Information dargestellt.
  • Die üblichen Verfahren sind jedoch vergleichsweise kostenintensiv und technisch anspruchsvoll, insbesondere für Signage-Anwendungen.
  • Aus WO 2008/131750 A2 ist ein organisches lichtemittierendes Bauelement bekannt, bei dem in der Emitterschicht ein fluoreszierender Farbstoff und ein phosphoreszierender Farbstoff gemischt sind. Der fluoreszierende Farbstoff soll den phosphoreszierenden Farbstoff durch intermolekularen Transfer anregen, wobei die Triplett-Triplett-Löschung des fluoreszierenden Materials reduziert wird.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein lichtemittierendes Bauelement, ein Verfahren zum Herstellen eines lichtemittierenden Bauelements und ein Verfahren zum Betreiben eines lichtemittierenden Bauelements bereitzustellen, mit dem eine Information elektrisch schaltbar darstellbar ist, und das auf technisch einfache Weise ausbildbar ist.
  • Die Aufgabe wird gemäß einem Aspekt der Erfindung gelöst durch ein lichtemittierendes Bauelement mit einer Emitter-Schicht, wobei die Emitter-Schicht ein phosphoreszierendes Emittermaterial und ein fluoreszierendes Emittermaterial aufweist. Die Emitter-Schicht weist wenigstens einen vorgegebenen ersten Anzeigebereich und einen zweiten Anzeigebereich. Der erste Anzeigebereich weist das phosphoreszierende Emittermaterial und eine Dotierung mit fluoreszierendem Emittermaterial auf. Der zweite Anzeigebereich weist das phosphoreszierende Emittermaterial auf und ist im Wesentlichen frei von dem fluoreszierenden Emittermaterial. Das phosphoreszierende Emittermaterial weist wenigstens einen ersten angeregten Zustand und einen zweiten angeregten Zustand auf, wobei der zweite angeregte Zustand energetisch über dem ersten angeregten Zustand liegt, und beim Übergang von dem ersten angeregten Zustand in den Grundzustand des phosphoreszierenden Emittermaterials eine erste elektromagnetische Strahlung emittiert wird. Das fluoreszierende Emittermaterial weist wenigstens einen angeregten Zustand auf. Beim Übergang von dem angeregten Zustand des fluoreszierenden Emittermaterials in den Grundzustand des fluoreszierenden Emittermaterials wird eine zweite elektromagnetische Strahlung emittiert. Eine Besetzung des angeregten Zustandes des fluoreszierenden Emittermaterials erfolgt im Wesentlichen mittels eines Energietransfers von dem zweiten angeregten Zustand des phosphoreszierenden Emittermaterials zu dem angeregten Zustand des fluoreszierenden Emittermaterials derart, dass aus dem ersten Anzeigebereich ein Mischlicht aus erster elektromagnetischer Strahlung und zweiter elektromagnetischer Strahlung emittierbar ist, und das Licht, das aus dem zweiten Anzeigebereich emittierbar ist, im Wesentlichen frei ist von zweiter elektromagnetischer Strahlung.
  • Mit anderen Worten: Der zweite angeregte Zustand des ersten Emittermaterials wird nicht durch direkte Elektron-Loch-Rekombination gebildet. Die Besetzung des zweiten angeregten Zustandes des ersten Emittermaterials erfolgt beispielsweise indirekt, beispielsweise durch eine Triplett-Triplett-Annihilation zweier benachbarter angeregter Moleküle des ersten Emittermaterials. Hierdurch bildet sich teilweise ein dritter angeregter Zustand, der energetisch über dem zweiten angeregten Zustand liegt, wobei der dritte angeregte Zustand durch Energietransfer in den zweiten angeregten Zustand übergeht.
  • Ein angeregter Zustand ist ein angeregter Zustand im bestromten und unbestromten Zustand des lichtemittierenden Bauelements.
  • Ein Anzeigebereich eines lichtemittierenden Bauelementes ist ein Bereich zum Anzeigen bzw. Darstellen von Informationen. Das lichtemittierende Bauelement weist in verschiedenen Weiterbildungen wenigstens zwei Anzeigebereiche auf, beispielsweise eine Vielzahl an Anzeigebereichen. Die Vielzahl an Anzeigebereichen weist wenigstens einen ersten Anzeigebereich und einen zweiten Anzeigebereich auf, beispielsweise eine Vielzahl an ersten Anzeigebereichen und eine Vielzahl an zweiten Anzeigebereichen. Ein einzelner Anzeigebereich weist bzw. die einzelnen Anzeigebereiche weisen jeweils eine Abmessung auf, die groß genug ist, beispielsweise wenigstens einige μm2 bis m2, dass die in dem jeweiligen Anzeigebereich angezeigt Information für sich allein optisch wahrgenommen werden kann, beispielsweise mit dem nackten Auge. Mit anderen Worten: Ein Anzeigebereich ist als ein Bereich wahrnehmbar, der eine diskrete Information anzeigt, beispielsweise bezüglich eines direkt benachbarten Anzeigebereichs.
  • Beispielsweise wird bei einer einfach aufgebauten monochromen organischen Leuchtdiode das erste Emittermaterial bzw. ein optionales Matrixmaterial (wie unten noch ausführlicher beschrieben wird) der Emitter-Schicht im Wesentlichen vollflächig mit einem phosphoreszierenden ersten Emittermaterial dotiert ausgebildet. In einem ersten Anzeigebereich der lichtemittierenden Fläche des lichtemittierenden Bauelementes wird das Matrixmaterial der Emitter-Schicht zusätzlich mit einem hochenergetisch zweiten Emittermaterial dotiert ausgebildet. Wird das lichtemittierende Bauelement mit einem elektrischen Strom mit geringer elektrischer Stromstärke bzw. Stromdichte betrieben (unterhalb eines Schwellenwerts), resultiert das emittierte Licht im Wesentlichen ausschließlich vom ersten Emittermaterial. Das lichtemittierende Bauelement leuchtet im Wesentlichen vollflächig homogen. Bei einer Erhöhung der Stromstärke bzw. Stromdichte (über den Schwellenwert) wird der angeregte, lichtemittierende Zustand des höher energetischen, zweiten Emittermaterials besetzt, so dass auch das zweite Emittermaterial Licht (zweite elektromagnetische Strahlung) emittiert. Dadurch wird die Gesamthelligkeit des emittierten Lichts des lichtemittierenden Bauelements erhöht. Zusätzlich weist das emittierte Licht des ersten Anzeigebereichs eine andere Farbe auf als das emittierte Licht des zweiten Anzeigebereichs, für den Fall, das die erste elektromagnetische Strahlung und die zweite elektromagnetische Strahlung verschiedenfarbig sind. Mittels des Farbkontrastes von erstem Anzeigebereich und zweitem Anzeigebereich kann mittels der Form des ersten Anzeigebereiches elektrisch schaltbar eine Information dargestellt werden, beispielsweise ein Symbol, ein Piktogramm, ein Schriftzug oder ähnliches. Eine Erniedrigung der elektrischen Stromstärke (unter den Schwellenwert) lässt Das lichtemittierende Bauelement wiederum homogen monochrom leuchten. Der beschriebene Prozess ist somit beliebig oft reversibel. Der Schwellenwert ist abhängig von der Besetzungswahrscheinlichkeit des ersten angeregten Zustands des ersten Emittermaterials, von der Rate der Triplett-Triplett-Annihilation, den eingesetzten Emitterkonzentrationen sowie den Emissionsabklingdauern der eingesetzten Emittermaterialien.
  • Der Schwellenwert kann empirisch für ein lichtemittierendes Bauelement ermittelt werden. Der Schwellenwert kann beispielsweise eine Stromdichte größer oder gleich 1 mA/cm2 sein, beispielsweise größer oder gleich 10 mA/cm2, beispielsweise größer oder gleich 50 mA/cm2.
  • Mittels des lichtemittierenden Bauelementes können somit Informationen, beispielsweise für Signage-Anwendungen, ohne aufwändige Strukturierungsprozesse der Emitter-Schicht darstellbar sein. Das zweite Emittermaterial kann in dem ersten Anzeigebereich beispielsweise mittels eines einfachen Schattenmaskenprozesses während der Herstellung der Emitter-Schicht in dem Matrixmaterial eingebettet werden. Zum Darstellen einer Information kann somit ein lichtemittierendes Bauelement mit einer sehr einfachen Struktur mit einer einzigen Emitter-Schicht ausreichend sein. Der Aufbau des lichtemittierenden Bauelementes ermöglicht es, die Darstellung von Informationen, beispielsweise eines Logos, eines Symbols, eines Piktogramm oder eines Schriftzuges stufenlos elektrisch an- und abzuschalten.
  • Gemäß einer Weiterbildung weist das erste Emittermaterial ferner wenigstens einen dritten angeregten Zustand auf, der energetisch über dem zweiten angeregten Zustand liegt. Der zweite angeregte Zustand kann aus dem dritten angeregten Zustand besetzt werden. Die Besetzung des zweiten angeregten Zustandes kann beispielsweise durch innere Konversion erfolgen.
  • Gemäß einer Weiterbildung wird der dritte angeregte Zustand durch einen bimolekularen Löschprozess erster angeregter Zustände besetzt.
  • Gemäß einer Weiterbildung weist die Emitter-Schicht ein Matrixmaterial auf, wobei in dem Matrixmaterial das erste Emittermaterial und das zweite Emittermaterial verteilt sind.
  • Gemäß einer Weiterbildung weist das von dem zweiten Anzeigebereich emittierbare Licht im Wesentlichen nur die erste elektromagnetische Strahlung auf.
  • Gemäß einer Weiterbildung ist das Energieniveau des angeregten Zustandes des zweiten Emittermaterials energetisch zwischen dem Energieniveau des ersten angeregten Zustands und dem Energieniveau des zweiten angeregten Zustands des ersten Emittermaterials.
  • Gemäß einer Weiterbildung ist der Energieunterschied des angeregten Zustands des zweiten Emittermaterials zu dem Grundzustand des zweiten Emittermaterials größer als der Energieunterschied des ersten angeregten Zustands des ersten Emittermaterials zu dem Grundzustand des ersten Emittermaterials.
  • Mit anderen Worten: die erste elektromagnetische Strahlung und die zweite elektromagnetische Strahlung weisen einen unterschiedlichen Farbort auf. Die zweite elektromagnetische Strahlung weist einen kürzeren Wellenlängenbereich auf als die erste elektromagnetische Strahlung.
  • Gemäß einer Weiterbildung sind der erste Anzeigebereich und der zweite Anzeigebereich nebeneinander angeordnet, beispielsweise in einer Ebene der Emitter-Schicht.
  • Erfindungsgemäß ist das erste Emittermaterial ein phosphoreszierendes Material, und die erste elektromagnetische Strahlung ist ein phosphoreszierendes Licht.
  • Das phosphoreszierende Licht weist eine relativ lange Abklingzeit auf, beispielsweise eine Abklingzeit größer als 100 μs.
  • Dadurch kann mit Erhöhung der Stromdichte durch die Emitter-Schicht die Anzahl von besetzten, angeregten Zuständen des zweiten Emittermaterials erhöht werden.
  • Erfindungsgemäß ist das zweite Emittermaterial ein fluoreszierendes Material, und die zweite elektromagnetische Strahlung ist ein fluoreszierendes Licht.
  • Das fluoreszierende Licht weist eine relativ kurze Abklingzeit auf, beispielsweise eine Abklingzeit kleiner als 100 ns.
  • Dadurch kann ein wesentlicher Teil der angeregten und besetzten Zustände des zweiten Emittermaterials zur Emission der zweiten elektromagnetischen Strahlung beitragen.
  • Gemäß einer Weiterbildung sind der erste Anzeigebereich und der zweite Anzeigebereich zueinander so angeordnet, dass mittels der Anordnung im bestromten Betrieb des lichtemittierenden Bauelements eine vorgegebene Information darstellbar ist.
  • Gemäß einer Weiterbildung bildet die Anordnung des ersten Anzeigebereichs und des zweiten Anzeigebereichs zueinander die Form eines Schriftzuges, eines Piktogramms, eines Logos, eines Ideogramms und/oder eines Symbols aus.
  • Gemäß einer Weiterbildung ist das zweite Emittermaterial im ersten Anzeigebereich homogen in dem Matrixmaterial verteilt.
  • Dies ermöglicht eine scharfe Kontur bzw. einen definierten (stetigen) Übergang von erstem Anzeigebereich zu zweitem Anzeigebereich.
  • Gemäß einer alternativen Weiterbildung ist das zweite Emittermaterial im ersten Anzeigebereich inhomogen in dem Matrixmaterial verteilt.
  • Dies ermöglicht eine physiologisch angenehme Wahrnehmung von Information und/oder unterschiedliche Design-Möglichkeiten.
  • Gemäß einer Weiterbildung weist der erste Anzeigebereich einen Anzahldichtegradienten an zweitem Emittermaterial in dem Matrixmaterial auf.
  • Dies weist den Vorteil auf, dass ein vorgegebenes Symbol im Betrieb stufenlos eingeblendet werden kann, d. h. mit einem diffus erscheinenden Übergang zu dem zweiten Anzeigebereich. Durch die Nutzung von Konzentrationsgradienten sind stufenlose Einblendungen von Informationen in der lichtemittierenden Fläche des lichtemittierenden Bauelements möglich, beispielsweise mittels Farbgradienten möglich.
  • Die Aufgabe wird gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines lichtemittierenden Bauelements mit einer Emitter-Schicht. Das Ausbilden der Emitter-Schicht erfolgt mit einem phosphoreszierenden Emittermaterial und einem fluoreszierenden Emittermaterial. Die Emitter-Schicht wird wenigstens mit einem vorgegebenen ersten Anzeigebereich und einem zweiten Anzeigebereich ausgebildet. Im ersten Anzeigebereich werden das phosphoreszierende Emittermaterial und eine Dotierung aus fluoreszierendem Emittermaterial in dem Matrixmaterial angeordnet. Im zweiten Anzeigebereich wird das phosphoreszierende Emittermaterial angeordnet und der zweite Anzeigebereich ist im Wesentlichen frei von dem fluoreszierenden Emittermaterial. Das phosphoreszierende Emittermaterial weist wenigstens einen ersten angeregten Zustand und einen zweiten angeregten Zustand auf. Der zweite angeregte Zustand liegt energetisch über dem ersten angeregten Zustand. Beim Übergang von dem ersten angeregten Zustand in den Grundzustand des phosphoreszierenden Emittermaterials wird eine erste elektromagnetische Strahlung emittiert. Das fluoreszierende Emittermaterial weist wenigstens einen angeregten Zustand auf. Beim Übergang von dem angeregten Zustand des fluoreszierenden Emittermaterials in den Grundzustand des fluoreszierenden Emittermaterials wird eine zweite elektromagnetische Strahlung emittiert. Eine Besetzung des angeregten Zustandes des fluoreszierenden Emittermaterials erfolgt im Wesentlichen mittels eines Energietransfers von dem zweiten angeregten Zustand des phosphoreszierenden Emittermaterials zu dem angeregten Zustand des fluoreszierenden Emittermaterials derart, dass aus dem ersten Anzeigebereich ein Mischlicht aus erster elektromagnetischer Strahlung und zweiter elektromagnetischer Strahlung emittierbar ist, und das Licht, das aus dem zweiten Anzeigebereich emittierbar ist, im Wesentlichen frei ist von zweiter elektromagnetischer Strahlung.
  • Dies ermöglicht ein einfaches Herstellen eines lichtemittierenden Bauelementes mit elektrisch schaltbarer Informationsdarstellung.
  • Die Aufgabe wird gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines lichtemittierenden Bauelementes gemäß einem der oben genannten Weiterbildungen. Das Verfahren weist ein Ausbilden eines elektrischen Stromes mit einer ersten Stromdichte durch die Emitter-Schicht auf, wobei bei der ersten Stromdichte das erste Emittermaterial die erste elektromagnetische Strahlung emittiert und das zweite Emittermaterial nicht-lichtemittierend ist.
  • Mit anderen Worten: Die erste Stromdichte ist geringer als ein Schwellenwert, wobei ab dem Schwellenwert in nennenswertem Ausmaß eine Besetzung des angeregten Zustandes des zweiten Emittermaterials mit Elektronen erfolgt.
  • Gemäß einer Weiterbildung weist das Verfahren ferner ein Ändern der Stromdichte zu einer zweiten Stromdichte auf, wobei bei der zweiten Stromdichte das erste Emittermaterial die erste elektromagnetische Strahlung emittiert und das zweite Emittermaterial die zweite elektromagnetische Strahlung emittiert.
  • Mit anderen Worten: Die zweite Stromdichte ist größer als der Schwellenwert.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 zeigt eine schematische Aufsicht und eine Schnittansicht A-A eines lichtemittierenden Bauelements gemäß verschiedenen Weiterbildungen;
  • 2 veranschaulicht schematisch ein Jablonski-Schema für das erste Emittermaterial und das zweite Emittermaterial eines lichtemittierenden Bauelements gemäß verschiedenen Weiterbildungen;
  • 3 veranschaulicht unterschiedliche Betriebsmodi eines lichtemittierenden Bauelementes gemäß einem Ausführungsbeispiel;
  • 4 veranschaulicht unterschiedliche Betriebsmodi eines lichtemittierenden Bauelementes gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel; und
  • 5 zeigt einen Teil eines Ablaufdiagramms eines Verfahrens zum Herstellen eines lichtemittierenden Bauelements gemäß verschiedenen Weiterbildungen. In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser Beschreibung bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsbeispiele 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 Ausführungsbeispielen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsbeispiele 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 Ausführungsbeispiele 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.
  • Ein lichtemittierendes Bauelement kann ein, zwei oder mehr lichtemittierende Bauelemente aufweisen. Optional kann ein lichtemittierendes Bauelement auch ein, zwei oder mehr elektronische Bauelemente aufweisen. Ein elektronisches Bauelement kann beispielsweise ein aktives und/oder ein passives Bauelement aufweisen. Ein aktives elektronisches Bauelement kann beispielsweise eine Rechen-, Steuer- und/oder Regeleinheit und/oder einen Transistor aufweisen. Ein passives elektronisches Bauelement kann beispielsweise einen Kondensator, einen Widerstand, eine Diode oder eine Spule aufweisen.
  • Ein lichtemittierendes Bauelement kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen ein elektromagnetische Strahlung emittierendes Halbleiter-Bauelement 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 von dem lichtemittierenden Bauelement emittierte Licht ist eine elektromagnetische Strahlung, beispielsweise Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich, UV-Licht und/oder Infrarot-Licht. In diesem Zusammenhang kann das lichtemittierendes Bauelement beispielsweise als lichtemittierende Diode (light emitting diode – LED), als organische Licht emittierende Diode (organic light emitting diode – OLED), als lichtemittierender Transistor oder als organischer lichtemittierender Transistor ausgebildet sein. Das lichtemittierende Bauelement kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen Teil einer integrierten Schaltung sein. Weiterhin kann eine Mehrzahl von lichtemittierenden Bauelementen vorgesehen sein, beispielsweise untergebracht in einem gemeinsamen Gehäuse.
  • Das lichtemittierende Bauelement kann beispielsweise ein Display sein, ein Bildpunkt oder eine Hintergrundbeleuchtung eines Displays. Alternativ oder zusätzlich ist das lichtemittierende Bauelement eine Allgemeinbeleuchtung und/oder eine Flächenlichtquelle, oder ein Teil einer solchen.
  • In verschiedenen Weiterbildungen ist das lichtemittierende Bauelement großflächig, plan bzw. biegbar ausgebildet. In verschiedenen Weiterbildungen ist das lichtemittierende Bauelement in sogenannter Bottom-Emitter-Bauform, Top-Emitter-Bauform, bidirektional emittierender Bauform und/oder transparent ausgebildet. Das von dem lichtemittierenden Bauelement emittierte Licht wird beispielsweise durch den Träger (Bottom-Emitter) in Richtung der dem Träger abgewandten Seite (Top-Emitter) in beide Richtungen (bidirektional) oder in mehrere bzw. viele Richtungen (omnidirektional) gleichzeitig oder nacheinander emittiert.
  • 1 zeigt eine schematische Aufsicht und eine Schnittansicht A-A eines lichtemittierenden Bauelements 100 gemäß verschiedenen Weiterbildungen.
  • In der Aufsicht des lichtemittierenden Bauelementes 100 ist veranschaulicht, dass das lichtemittierende Bauelement einen lichtemittierenden Bereich mit einem ersten Anzeigebereich 102 und einem zweiten Anzeigebereich 104 aufweist.
  • In der Schnittansicht A-A ist veranschaulicht, dass das lichtemittierende Bauelement 100 wenigstens einen Träger 106, eine erste Elektrodenschicht 108, eine organische funktionelle Schichtenstruktur 120 und eine zweite Elektrodenschicht 116 aufweist.
  • Auf dem Träger 106 ist die erste Elektrodenschicht 108 ausgebildet. Die erste Elektrodenschicht 108 kann eine Hauptfläche des Trägers 106 im Wesentlichen ganzflächig bedecken.
  • Auf der ersten Elektrodenschicht 108 ist die organische funktionelle Schichtenstruktur 120 ausgebildet. Die organische funktionelle Schichtenstruktur 120 ist körperlich und elektrisch mit der ersten Elektrodenschicht 108 verbunden. Die organische funktionelle Schichtenstruktur 120 kann eine Hauptfläche der ersten Elektrodenschicht 108 im Wesentlichen ganzflächig bedecken, bis auf einen Kontaktbereich des lichtemittierenden Bauelementes 100.
  • Auf der organischen funktionellen Schichtenstruktur 120 ist die zweite Elektrodenschicht 116 ausgebildet. Die zweite Elektrodenschicht 116 kann eine Hauptfläche der organischen funktionellen Schichtenstruktur 120 im Wesentlichen ganzflächig bedecken. Darüber hinaus kann die zweite Elektrodenschicht 116 auf den Träger 106 teilweise ausgebildet sein, beispielsweise im Kontaktbereich des lichtemittierenden Bauelements 100. Die zweite Elektrodenschicht 116 ist körperlich und elektrisch mit der organischen funktionellen Schichtenstruktur 120 verbunden.
  • Die zweite Elektrodenschicht 116 ist von der ersten Elektrodenschicht 108 elektrisch isoliert und in einem Abstand von dieser angeordnet ist. Die organische funktionelle Schichtenstruktur 120 ist mit der ersten Elektrodenschicht 108 und der zweiten Elektrodenschicht 116 elektrisch verbunden, und sandwichartig zwischen der ersten Elektrodenschicht 108 und der zweiten Elektrodenschicht 116 angeordnet.
  • Die organische funktionelle Schichtenstruktur 120 des lichtemittierenden Bauelements 100 ist zu einem Emittieren einer elektromagnetischen Strahlung aus einer mittels der Elektrodenschicht 108, 116 bereitgestellten elektrischen Energie ausgebildet. Die organische funktionelle Schichtenstruktur 120 weist beispielsweise wenigstens eine lichtemittierende Schicht 112 auf, auch bezeichnet als Emitter-Schicht 112. Die Emitter-Schicht 112 weist ein Matrixmaterial 122 auf, in dem wenigstens ein erstes Emittermaterial 124 und ein zweites Emittermaterial 126 eingebettet sind. Die Emitter-Schicht 112 ist strukturiert ausgebildet derart, dass sie einen ersten Anzeigebereich 102 und einen zweiten Anzeigebereich 104 aufweist. Der erste Anzeigebereich 102 ist in der Emitter-Schicht lateral neben dem zweiten Anzeigebereich 104 angeordnet, und umgekehrt. Beispielsweise wird der erste Anzeigebereich 102 von dem zweiten Anzeigebereich 104 umgeben.
  • Das Matrixmaterial 122 ist im Wesentlichen optisch transparent. Das erste Emittermaterial 124 ist zu einem Emittieren einer ersten elektromagnetischen Strahlung 128 eingerichtet und das zweite Emittermaterial 126 zu einem Emittieren einer zweiten elektromagnetischen Strahlung 130 eingerichtet.
  • In 1 ist das lichtemittierende Bauelement 100 in der sogenannten Top-Emitter-Bauweise veranschaulicht, bei der Licht nicht durch den Träger 106 emittiert wird, sondern durch die zweite Elektrodenschicht 116. Alternativ oder zusätzlich wird von dem lichtemittierenden Bauelements 100 emittierte Licht durch den Träger 106 emittiert, beispielsweise in dem das lichtemittierende Bauelement 100 in sogenannter Bottom-Emitter-Bauweise ausgebildet ist und/oder bidirektional oder omnidirektionale lichtemittierend ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich ist das lichtemittierende Bauelement 100 transparent ausgebildet ist.
  • Die Emitter-Schicht 112 ist derart strukturiert ausgebildet, dass der erste Anzeigebereich 102 das erste Emittermaterial 124 und das zweite Emittermaterial 126 aufweist, und der zweite Anzeigebereich 104 das erste Emittermaterial 124 aufweist und im Wesentlichen frei ist von zweitem Emittermaterial 126. Beispielsweise bildet das erste Emittermaterial 124 in dem ersten Anzeigenbereich eine Matrix für das zweite Emittermaterial 126.
  • Beispielsweise weist die Emitter-Schicht 112 ein Matrixmaterial 122 auf und die Emitter-Schicht 112 ist derart strukturiert ausgebildet, dass der erste Anzeigebereich 102 in dem Matrixmaterial 122 eingebettet das erste Emittermaterial 124 und das zweite Emittermaterial 126 aufweist, und der zweite Anzeigebereich 104 in dem Matrixmaterial 122 eingebettet das erste Emittermaterial 124 aufweist und im Wesentlichen frei ist von zweitem Emittermaterial 126.
  • Mit anderen Worten: Das lichtemittierende Bauelement 100 ist derart strukturiert ausgebildet, dass in bzw. aus dem ersten Anzeigebereich 102 ein Mischlicht 132 emittierbar ist, wobei das Mischlicht 132 wenigstens die erste elektromagnetische Strahlung 128 und die zweite elektromagnetische Strahlung 130 aufweist; und das in dem zweiten Anzeigebereich 104 erzeugte bzw. das daraus emittierte Licht im Wesentlichen frei ist von zweiter elektromagnetischer Strahlung 130, beispielsweise indem aus dem zweiten Anzeigebereich 104 im Wesentlichen nur erste elektromagnetische Strahlung 128 emittierbar ist.
  • Das erste Emittermaterial 124 kann mittels eines elektrischen Stromes von der ersten Elektrodenschicht 108 durch die organische funktionelle Schichtenstruktur 120 zu der zweiten Elektrodenschicht 116 (bzw. in umgekehrte Richtung) die erste elektromagnetische Strahlung 128 emittieren. Mit anderen Worten: die erste elektromagnetische Strahlung 128 wird im Wesentlichen mittels Elektrolumineszenz-Anregung des ersten Emittermaterials 124 erzeugt.
  • Das zweite Emittermaterial 126 ist derart bezüglich des ersten Emittermaterials 124 ausgewählt, dass das zweite Emittermaterial 126 mittels eines Überganges von einem angeregten Zustand des ersten Emittermaterials 124 in einen angeregten Zustand des zweiten Emittermaterials 126 versetzt wird, beispielsweise mittels eines intermolekularen Energietransfers von einem durch Triplett-Triplett-Annihilation und anschließender innerer Konversion erzeugten, angeregten Zustand des ersten Emittermaterials 124 in einen angeregten Zustand. Die zweite elektromagnetische Strahlung 130 wird mittels eines Überganges von diesem angeregten Zustand des zweiten Emittermaterials 126 in den Grundzustand des zweiten Emittermaterials 126 erzeugt. Mit anderen Worten: die zweite elektromagnetische Strahlung 130 wird im Wesentlichen mittels indirekter Anregung des zweiten Emittermaterials 124 von einem angeregten Zustand des ersten Emittermaterials 124 erzeugt. Das Verfahren der Erzeugung der elektromagnetischen Strahlung 128, 130 wird unten noch ausführlicher beschrieben.
  • Der Träger 106 gemäß verschiedenen, oben beschriebenen Weiterbildungen ist beispielsweise als eine Folie oder ein Blech ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich weist der Träger 106 ein Glas oder einen Kunststoff auf oder ist daraus gebildet. Der Träger 106 kann elektrisch leitfähig ausgebildet sein, beispielsweise als eine Metallfolie oder ein Glas- oder Kunststoffsubstrat 106 mit einer Leiterstruktur. Der Träger 106 weist Glas, Quarz, und/oder ein Halbleitermaterial auf oder ist daraus gebildet. Alternativ oder zusätzlich weist der Träger 106 eine Kunststofffolie oder ein Laminat mit einer oder mit mehreren Kunststofffolien auf oder ist daraus gebildet. Der Träger 106 kann transparent ausgebildet sein.
  • In verschiedenen Weiterbildungen ist der Träger 106 mechanisch flexibel ausgebildet, beispielsweise biegbar, knickbar oder formbar. Beispielsweise ist der Träger 106 als eine Folie oder ein Blech eingerichtet. Alternativ oder zusätzlich weist der Träger 106 wenigstens einen mechanisch rigiden, nicht-flexiblen Bereich auf.
  • Die erste Elektrodenschicht 108 und/oder die zweite Elektrodenschicht 116 können elektrisch leitfähig mit einem elektrisch leitfähigen Träger 106 verbunden sein. Dadurch kann beispielsweise eine Kontaktierung der ersten Elektrodenschicht 108 und/oder der zweiten Elektrodenschicht 116 durch den Träger 106 erfolgen, was die Kontaktierung der optoelektronischen Baugruppe 100 vereinfacht.
  • Die erste Elektrodenschicht 108 kann transparent bezüglich des von der organischen funktionellen Schichtenstruktur 120 emittierten Lichts ausgebildet sein.
  • Die erste Elektrodenschicht 108 und die zweite Elektrodenschicht 116 können gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein.
  • Die erste Elektrodenschicht 108 ist als Anode, also als löcherinjizierende Elektrode, ausgebildet, oder als Kathode, also als eine elektroneninjizierende Elektrode.
  • Die erste Elektrodenschicht 108 ist bei einer Emission durch den Träger 106 transparent ausgebildet, beispielsweise aus einem transparenten leitfähigen Oxid (transparent conductive Oxide – TCO) oder einer dünnen Metallschicht, beispielsweise mit einer Dicke von weniger als 100 nm. Die zweite Elektrodenschicht 116 kann in diesem Fall intransparent sein, beispielsweise reflektierend, beispielsweise aus einem Metall.
  • In verschiedenen Weiterbildungen ist die erste Elektrodenschicht 108 beispielsweise aus ITO gebildet. Weitere Beispiele für transparente leitfähige Oxide sind Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid, ternäre Metallsauerstoffverbindungen wie Zn2SnO4, CdSnO3, ZnSnO3, MgIn2O4, GaInO3, Zn2O, In2O5 oder In4Sn3O12 oder Mischungen unterschiedlicher transparenter leitfähiger Oxide (TCO) zu den Gruppen der TCOs.
  • In verschiedenen Weiterbildungen weist die organische funktionelle Schichtenstruktur 120 (beispielsweise jeweils wenigstens) eine Lochinjektionsschicht, eine Lochtransportschicht 110, eine Emitter-Schicht 112, eine Elektronentransportschicht und eine Elektroneninjektionsschicht 114 auf. Die Schichten der organischen funktionellen Schichtenstruktur 120 können anwendungsspezifisch übliche Schichtdicken und Materialien aufweisen. Die Schichten der organischen funktionellen Schichtenstruktur 120 können zwischen den Elektrodenschichten 108, 116 derart angeordnet sein, dass im Betrieb elektrische Ladungsträger von der ersten Elektrodenschicht 108 durch die organische funktionelle Schichtenstruktur 120 hindurch in die zweite Elektrodenschicht 116 fließen können, und umgekehrt.
  • Wie im Folgenden noch näher erläutert wird, kann die organische funktionelle Schichtenstruktur 120 eine oder mehrere Emitter-Schichten 112 aufweisen, mit fluoreszierenden und/oder phosphoreszierenden Emittermaterialien 124, 126.
  • Die Emittermaterialien 124, 126 können ohne Matrixmaterial, d. h. matrixfrei, beispielsweise mittels Koverdampfens, die Emitter-Schicht 112 ausbilden oder in geeigneter Weise in einem Matrixmaterial 122 eingebettet sein.
  • In verschiedenen Weiterbildungen wird die Emitter-Schicht 112 mit erstem Emittermaterial 124 und zweitem Emittermaterial 126 ausgebildet. Beispielsweise wird das erste Emittermaterial 124 im Wesentlichen vollflächig auf oder über der ersten Elektrodenschicht 108 ausgebildet, beispielsweise abgeschieden. Das zweite Emittermaterial 126 wird nur im ersten Anzeigebereich 102 zusammen mit dem ersten Emittermaterial 124 in dem Matrixmaterial 122 ausgebildet, beispielsweise mittels eines Koverdampfens durch einen Schattenmaskenprozess, einem Siebdruckverfahren, einem Tampondruckverfahren oder einem Tintenstrahldruckverfahren des zweiten Emittermaterials auf das erste Emittermaterial 124.
  • In verschiedenen Weiterbildungen wird die Emitter-Schicht 112 mittels eines Dotierens eines Matrixmaterials 122 mit Emittermaterial 124, 126 ausgebildet. Beispielsweise wird das Matrixmaterial 122 im Wesentlichen vollflächig auf oder über der ersten Elektrodenschicht 108 ausgebildet, beispielsweise abgeschieden. Das erste Emittermaterial 124 wird im Wesentlichen vollflächig in dem Matrixmaterial 122 eingebettet, beispielsweise wird das Matrixmaterial 122 mit dem ersten Emittermaterial 124 dotiert, beispielsweise mittels eines Koverdampfungsprozesses des ersten Emittermaterials 124 und des Matrixmaterials. Das zweite Emittermaterial 126 wird nur im ersten Anzeigebereich 102 zusammen mit dem ersten Emittermaterial 124 in dem Matrixmaterial 122 eingebettet, beispielsweise mittels eines Koverdampfens durch einen Schattenmaskenprozess, einem Siebdruckverfahren, einem Tampondruckverfahren oder einem Tintenstrahldruckverfahren des zweiten Emittermaterials auf das Matrixmaterial.
  • In verschiedenen Weiterbildungen besteht das Matrixmaterial 122 aus einem monomeren organischen Molekül oder einem Polymer, oder weist ein solches auf. Beispiele für polymere Matrixmaterialien sind: Polyolefine (beispielsweise Polyethylen (PE) mit hoher oder niedriger Dichte oder Polypropylen (PP)), Polyvinylchlorid (PVC), Polystyrol (PS), Polyester, Polycarbonat (PC), Polyethylenterephthalat (PET), Polyethersulfon (PES), Polyethylennaphthalat (PEN), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyimid (PI), Polyetherketone (PEEK), Polysiloxan, beispielsweise Polydimethylsiloxan (PDMS).
  • Es ist darauf hinzuweisen, dass zusätzlich oder alternativ zu den nachfolgend aufgeführten Emittermaterialien anwendungsspezifisch auch andere geeignete Emittermaterialien in anderen Ausführungsbeispielen vorgesehen sein können.
  • Das erste, phosphoreszierende Emittermaterial 124 und das zweite, fluoreszierende Emittermaterial 126 können bezüglich einander anhand herkömmlicher Tabellenwerke zu Farb- und Leuchtstoffen ausgewählt werden, beispielsweise mittels der Jablonski-Diagramme der Farb- und Leuchtstoffe.
  • Erfindungsgemäß ist das erste Emittermaterial 124 ein phosphoreszierendes Material;
    konkrete Beispiele für geeignete erste Emittermaterialien 124 sind: Bis(3,5-difluoro-2-(2-pyridyl)phenyl-(2-carboxypyridyl)iridium(III) (FIrPic); Bis(2,4-difluorophenylpyridinato)tetrakis(1-pyrazolyl)borate iridium(III) (FIr6); fac-iridium(III) tris(1-phenyl-3-methylbenzimidazolin-2-ylidene-C,C2') (fac-Ir(Pmb)3); meriridium(III) tris(1-phenyl-3-methylbenzimidazolin-2-ylidene-C,C2') (mer-Ir(Pmb)3); Bis(2,4-difluorophenylpyridinato)(5-(pyridin-2-yl)-1H-tetrazolate)iridium(III) (FIrN4); Bis(3-trifluoromethyl-5-(2-pyridyl)pyrazole)((2,4-difluorobenzyl)diphenylphosphinate)iridium(III) (Ir(fppz)2(dfbdp)); Bis(3-trifluoromethyl-5-(2-pyridyl)pyrazolate)(benzyldiphenylphosphinate)iridium(III) (Ir(fppz)2(bdp)); Bis(1-(2,4-difluorobenzyl)-3-methylbenzimidazolium)(3-(trifluoromethyl)-5-(2-pyridyl)-1,2,4-triazolate)iridium(III) (Ir(fptz)(dfbmb)2); Bis(4',6'-difluorophenylpyridinato)(3,5bis(trifluoromethyl)-2(2'-pyridyl)pyrrolate)Iridium(III) (Ir(dfppy)2(fpy)); Bis(4',6'-difluorophenylpyridinato)(3-(trifluoromethyl)-5-(2-pyridyl)-1,2,4-triazolate)Iridium(III) (Ir(dfppy)2(fptz)); fac-tris[(2,6-diisopropylphenyl)-2-phenyl-1Himidazol[e]iridium(III) (fac-Ir(iprpmi)3); fac-tris(1-phenyl-3-methylimidazolin-2-ylidene-C,C(2)'iridium(fac-Ir(pmi)3); mer-tris(1-phenyl-3-methylimidazolin-2-ylidene-C,C(2)'iridium (mer-Ir(pmi)3); Bis(1-(4-fluorophenyl)-3-methylimdazoline-2-ylidene-C,C2')(3,5-dimethyl-2-(1H-pyrazol-5-yl)pyridine)Iridiunm(III) ((fpmi)2Ir(dmpypz)); Bis(1-(4-methylphenyl)-3-methylimdazolin-2-ylidene-C,C2')(3,5-dimethyl-2-(1H-pyrazol-5-yl)pyridine)Iridium(III) ((mpmi)2Ir(dmpypz)); fac-Tris(1,3-diphenyl-benzimidazolin-2-ylidene-C,C2')Iridium(III) (fac-Ir(dpbic)3); Bis(1-(4-fluorophenyl)-3-methylimdazoline-2-ylidene-C,C2')(2-(5-trifluoromathyl-2H-pyrazol-3-yl)-pyridine)Iridiunm(III) ((fpmi)2Ir(tfpypz)); Bis(1-(4-fluorophenyl)-3-methylimdazoline-2-ylidene-C,C2')(2-(1H-imidazol-2-yl)pyridine)Iridiunm(III) ((fpmi)2Ir(pyim)); Bis(1-(4-fluorophenyl)-3-methylimdazoline-2-ylidene-C,C2')(2-(2H-pyrazol-3-yl)-pyridine)Iridiunm(III) ((fpmi)2Ir(pypz)); Bis(1-(4-methylphenyl)-3-methylimdazolin-2-ylidene-C,C2')(2-(2H-pyrazol-3-yl)-pyridine)Iridium(III) ((mpmi)2Ir(pypz)); Bis(1-phenyl-3-methylimdazolin-2-ylidene-C,C2')(2-(2H-pyrazol-3-yl)-pyridine)Iridium(III) ((pmi)2Ir(pypz)), PtOEP, weitere Platin-Komplexe, weitere Iridium-Komplexe, Ruthenium-Komplexe, Palladium-Komplexe, Gold-Komplexe, Kupfer-Komplexe, Osmium-Komplexe, Europium-Komplexe, weitere Komplexe mit Lanthanoid-Zentralatom.
  • Erfindungsgemäß ist das zweite Emittermaterial 126 wenigstens ein fluoreszierendes Material oder ist daraus gebildet, z. B. aus einer der folgenden organischen Farbstoffklassen:
    Acridin, Acridon, Anthrachino, Anthracen, Cyanin, Dansyl, Squaryllium, Spiropyrane, Boron-dipyrromethane (BODIPY), Perylene, Pyrene, Naphtalene, Flavine, Pyrrole, Porphrine und deren Metallkomplexe, Diarylmethan, Triarylmethan, Nitro, Nitroso, Phthalocyanin, Quinone, Azo, Indophenol, Oxazine, Oxazone, Thiazine, Thiazole, Xanthene, Fluorene, Flurone, Pyronine, Rhodamine, Coumarine.
  • Die zweite Elektrodenschicht 116 kann reflektierend ausgebildet sein. Die zweite Elektrodenschicht 116 weist ein elektrisch leitfähiges Material auf, beispielsweise ein Metall. Geeignete Metalle sind beispielsweise Ag, Pt, Au, Mg, Al, Ba, In, Ca, Sm oder Li, sowie Verbindungen, Kombinationen oder Legierungen daraus.
  • Alternativ ist die zweite Elektrodenschicht 116 transparent bezüglich des von der Emitter-Schicht 112 emittierten und/oder absorbierten Lichts ausgebildet.
  • Alternativ oder zusätzlich weist die zweite Elektrodenschicht 116 ein transparentes leitfähiges Oxid eines der folgenden Materialien auf: beispielsweise Metalloxide: beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid, oder Indium-Zinn-Oxid (ITO). Alternativ oder zusätzlich weist die zweite Elektrodenschicht eine Schichtdicke auf in einem Bereich von einer Monolage bis 500 nm, beispielsweise von kleiner 25 nm bis 250 nm, beispielsweise von 50 nm bis 100 nm.
  • Ferner weist das lichtemittierende Bauelement 100 eine Verkapselungsstruktur auf (nicht veranschaulicht). Die Verkapselungsstruktur ist derart ausgebildet, dass das lichtemittierende Bauelement 100 hermetisch abgedichtet ist bezüglich einer Eindiffusion eines bezüglich der organischen funktionellen Schichtenstruktur 120 chemisch reaktiven oder lösenden Stoffs durch die Verkapselungsstruktur in die organische funktionelle Schichtenstruktur 120. Mit anderen Worten: die organische funktionelle Schichtenstruktur 120 ist mittels der Verkapselungsstruktur hermetisch abgedichtet bezüglich einer Eindiffusion wenigstens eines Stoffes, der für die organische funktionelle Schichtenstruktur 120 schädlich ist, beispielsweise Wasser, Schwefel, Sauerstoff und/oder deren Verbindungen.
  • Eine hermetisch dichte Verkapselungsstruktur weist eine Diffusionsrate bezüglich Wasser und/oder Sauerstoff von kleiner ungefähr 10–1 g/(m2d) auf, 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). Ein bezüglich Wasser hermetisch dichter Stoff oder ein hermetisch dichtes Stoffgemisch weist eine Keramik, ein Metall und/oder ein Metalloxid auf oder ist daraus gebildet.
  • Die Verkapselungsstruktur weist in verschiedenen Weiterbildungen eine Barrieredünnschicht, eine Auskoppelschicht, eine Verbindungsschicht, einen Getter und/oder eine Abdeckung auf. Die Verkapselungsstruktur umgibt die erste Elektrodenschicht 108, die organische funktionelle Schichtenstruktur 120 und die zweite Elektrodenschicht 116.
  • Die Barrieredünnschicht weist eines der nachfolgenden Materialien auf oder ist daraus gebildet: Aluminiumoxid, Zinkoxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid, Hafniumoxid, Tantaloxid, Lanthaniumoxid, Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumcarbid, Siliziumoxinitrid, Indiumzinnoxid, Indiumzinkoxid, Aluminiumdotiertes Zinkoxid, Polyp-phenylenterephthalamid), Nylon 66, sowie Mischungen und Legierungen derselben.
  • Die Ein-/Auskoppelschicht weist eine Matrix und darin verteilt Streuzentren bezüglich der elektromagnetischen Strahlung auf, wobei der mittlere Brechungsindex der Ein-/Auskoppelschicht größer oder kleiner ist als der mittlere Brechungsindex der Schicht, aus der die elektromagnetische Strahlung bereitgestellt wird. Ferner können zusätzlich eine oder mehrere Entspiegelungsschichten (beispielsweise kombiniert mit der zweiten Barrieredünnschicht) in der organisch optoelektronischen Baugruppe vorgesehen sein.
  • Die Verbindungsschicht ist aus einem Klebstoff oder einem Lack gebildet. In einer Weiterbildung weist eine Verbindungsschicht aus einem transparenten Material Partikel auf, die elektromagnetische Strahlung streuen, beispielsweise lichtstreuende Partikel. Dadurch wirkt die Verbindungsschicht als Streuschicht, was zu einer Verbesserung des Farbwinkelverzugs und der Auskoppeleffizienz führt.
  • In einer Weiterbildung ist zwischen der zweiten Elektrodenschicht 116 und der Verbindungsschicht noch eine elektrisch isolierende Schicht (nicht dargestellt) ausgebildet, 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.
  • Die Schicht mit Getter weist ein Material auf oder ist daraus gebildet, dass Stoffe, die schädlich für den elektrisch aktiven Bereich sind, absorbiert und bindet, beispielsweise Wasserdampf und/oder Sauerstoff. Ein Getter weist beispielsweise ein Zeolith-Derivat auf oder ist daraus gebildet sein. Die Schicht mit Getter- weist eine Schichtdicke von größer als ungefähr 1 μm auf, beispielsweise eine Schichtdicke von mehreren μm.
  • Auf oder über der Verbindungsschicht ist die Abdeckung ausgebildet oder angeordnet. Die Abdeckung wird mittels der Verbindungsschicht mit der zweiten Elektrodenschicht 116 verbunden und schützt die erste Elektrodenschicht 108, die organische funktionelle Schichtenstruktur 120 und die zweite Elektrodenschicht 116 vor schädlichen Stoffen. Die Abdeckung ist beispielsweise eine Glasabdeckung, eine Metallfolienabdeckung oder eine abgedichtete Kunststofffolien-Abdeckung. Die Glasabdeckung ist beispielsweise mittels einer Fritten-Verbindung (engl. glass frit bonding/glass soldering/seal glass bonding) mittels eines herkömmlichen Glaslotes in den geometrischen Randbereichen des organisch optoelektronischen Bauelementes verbunden.
  • Weiterhin sind Kontaktflächen mittels derer das lichtemittierende Bauelement 100 mit einer Bauelementexternen elektrischen Energiequelle (nicht veranschaulicht) verbunden werden kann vorgesehen. Die Kontaktflächen sind außerhalb der Verkapselungsstruktur angeordnet und durch die Verkapselungsstruktur mit den Elektrodenschichten 108, 116 elektrisch verbunden, beispielsweise mittels elektrisch leitfähiger und elektrisch leitender Verbindungsschichten. Die elektrisch leitenden Verbindungsschichten weisen beispielsweise eine Schichtenfolge auf, beispielsweise: Mo/Al/Mo; Cr/Al/Cr oder Ag/Mg; oder sind aus einer einzelnen Schicht gebildet, beispielsweise Al.
  • An der ersten Kontaktfläche, die mit der ersten Elektrodenschicht 108 verbunden ist, ist ein erstes elektrisches Potential anlegbar. Das erste elektrische Potential wird von der Bauelement-externen elektrischen Energiequelle bereitgestellt, beispielsweise einer Stromquelle oder einer Spannungsquelle. Alternativ wird das erste elektrische Potential an einen elektrisch leitfähigen Träger 106 angelegt und der ersten Elektrodenschicht 108 durch den Träger 106 mittelbar elektrisch zugeführt. Das erste elektrische Potential ist beispielsweise das Massepotential oder ein anderes vorgegebenes Bezugspotential.
  • An der zweiten Kontaktfläche, die mit der zweiten Elektrodenschicht 116 verbunden ist, ist ein zweites elektrisches Potential anlegbar. Das zweite elektrische Potential wird von der gleichen oder einer anderen Bauelement-externen elektrischen Energiequelle bereitgestellt wie das erste elektrische Potential. Das zweite elektrische Potential ist unterschiedlich zu dem ersten elektrischen Potential. Das zweite elektrische Potential weist beispielsweise einen Wert auf 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.
  • In verschiedenen Weiterbildungen sind einzelne elektrisch leitfähige Schichten, die nicht unmittelbar einen körperlichen Kontakt aufweisen sollen, aber mittelbar elektrisch miteinander verbunden sein sollen, mittels einer elektrischen Isolierstruktur körperlich voneinander getrennt. Die Isolierstruktur weist beispielsweise ein Resist auf oder ist daraus gebildet, beispielsweise ein Polyimid.
  • In 2 ist ein Jablonski-Schema 200 bzw. ein Jablonski-Diagramm 200 für das erste Emittermaterial 124 und das zweite Emittermaterial 126 schematisch veranschaulicht eines lichtemittierenden Bauelements, wie sie in der Emitter-Schicht des oben beschriebenen lichtemittierenden Bauelements vorgesehen sind.
  • Die nachfolgenden Bezeichnungen erster, zweiter oder dritter angeregter Zustände dienen lediglich zur Beschreibung des Anregungsprozesses, und sollen nicht die energetische Lage der angeregten Zustände zueinander bzw. bezüglich weiterer, nicht beschriebener Zustände und/oder Übergangsprozesse angeben.
  • Das erste phosphoreszierende Emittermaterial 124 weist einen Grundzustand S0(1) auf. Der Grundzustand S0(1) ist beispielsweise ein Singulett-Zustand. Ferner weist das erste Emittermaterial 124 einen ersten angeregten Zustand auf. Der erste angeregte Zustand ist beispielsweise ein Triplett-Zustand T1(1). In verschiedenen Ausführungsformen kann dieser Zustand auch eine höhere Multiplizität aufweisen und beispielsweise ein Quintett- oder Septett-Zustand sein. Bei einem Übergang (veranschaulicht in 2 mittels des Pfeiles 202) aus dem ersten angeregten Zustand T1(1) in den Grundzustand S0(1) wird die erste elektromagnetische Strahlung 128 erzeugt. Mit anderen Worten: Die erste elektromagnetische Strahlung 128 ist eine Phosphoreszenz-Strahlung.
  • Das erste Emittermaterial 124 weist ferner einen zweiten angeregten Zustand Sn(1) auf. Der zweite angeregte Zustand Sn(1) ist beispielsweise ein Singulett-Zustand. Der zweite angeregte Zustand Sn(1) liegt energetisch über dem ersten angeregten Zustand T1(1). Ein Elektron kann, beispielsweise bei hohen Triplett-Dichten (hoher Anzahl besetzter Triplett-Zustände, mittels einer Triplett-Triplett-Annihilation (TTA) von dem ersten angeregten Zustand T1(1) unter Anderem in den zweiten angeregten Zustand Sn(1) übergehen (veranschaulicht in 2 mittels des Pfeiles 204). Hierbei kann es sich um einen bimolekularen Prozess handeln, bei dem neben dem zweiten angeregten Zustand Sn(1) ein weiterer Zustand höherer Multiplizität entsteht.
  • Das erste Emittermaterial 124 weist ferner einen dritten angeregten Zustand S1(1) auf. Der dritte angeregte Zustand S1(1) ist beispielsweise ein Singulett-Zustand. Der dritte angeregte Zustand S1(1) liegt energetisch zwischen dem zweiten angeregten Zustand Sn(1) und dem ersten angeregten Zustand T1(1). Ein Elektron kann mittels interner Umwandlung, das heißt strahlungslos, von dem zweiten angeregten Zustand zu dem dritten angeregten Zustand übergehen (veranschaulicht in 2 mittels des Pfeils 206).
  • Das zweite fluoreszierende Emittermaterial 126 weist einen Grundzustand S0(2) auf. Der Grundzustand S0(2) ist beispielsweise ein Singulett-Zustand. Ferner weist das zweite Emittermaterial 126 einen angeregten Zustand S1(2) auf. Der angeregte Zustand S1(2) ist beispielsweise ein Singulett-Zustand. Bei einem Übergang (in 2 veranschaulicht mittels des Pfeiles 210) aus dem angeregten Zustand S1(2) des zweiten Emittermaterial des 126 in den Grundzustand S0(2) des zweiten Emittermaterials wird die zweite elektromagnetische Strahlung 130 erzeugt. Mit anderen Worten: Die zweite elektromagnetische Strahlung 130 ist eine Fluoreszenz-Strahlung.
  • Der angeregte Zustand S1(2) des zweiten Emittermaterials 126 liegt energetisch zwischen dem zweiten angeregten Zustand Sn(1) und/oder dem dritten angeregten Zustand S1(1) des ersten Emittermaterials 124 und dem ersten angeregten Zustand T1(1) des ersten Emittermaterials 124. Bei räumlicher Nähe des zweiten Emittermaterials 126 mit dem ersten Emittermaterial 124, wie beispielsweise im ersten Anzeigebereich 102 (siehe 1), kann ein Übergang (in 2 veranschaulicht mittels des Pfeiles 208) eines Elektrons von dem dritten angeregten Zustand S1(1) des ersten Emittermaterials 124 zu dem angeregten Zustand S1(2) des zweiten Emittermaterials 126 erfolgen. Mit anderen Worten: das zweite Emittermaterial 126 emittiert zweite elektromagnetische Strahlung 130 mittels eines kaskadenartigen Anregungsprozesses des ersten Emittermaterials 124, und wird nicht unmittelbar mittels eines elektrischen Stromes von der ersten Elektrodenschicht 108 durch die organische funktionelle Schichtenstruktur 120 zu der zweiten Elektrodenschicht 116 angeregt.
  • Mit anderen Worten:
    Die Besetzung des lichtemittierenden Zustandes S1(2) des zweiten Emittermaterials 126 wird erreicht, indem das Konzept der Triplett-Triplett-Annihilation beim Übergang 204 von dem ersten angeregten Zustand T1(1) zu dem zweiten angeregten Zustand Sn(1) des ersten Emittermaterials 124 genutzt wird. Das erste Emittermaterial 124 wird derart gewählt, dass der lichtemittierende erste angeregte Zustand T1(1) eine höhere Multiplizität aufweist als der Grundzustand S0(1), beispielsweise ist das erste Emittermaterial 124 ein Triplett-Emitter mit langer Phosphoreszenz-Abklingdauer. Die Phosphoreszenz-Abklingdauer ist beispielsweise größer als 10 μs, beispielsweise größer als 50 μs, beispielsweise größer als 100 μs, beispielsweise größer als 1 ms. Eine derartige Abklingzeit kann beispielsweise realisiert werden mittels PtOEP oder einer Europium-Verbindung als das erste Emittermaterial 124.
  • Bei einem elektrischen Strom mit einer hohen Stromdichte können aufgrund der langen Abklingdauer vom ersten angeregten Zustand T1(1) des ersten Emittermaterials 124 nicht mehr alle gebildeten Tripletts (Moleküle im ersten angeregten Zustand T1(1)) strahlend zerfallen. Die Tripletts löschen sich unter Bildung von höher energetischen Zuständen (Moleküle in angeregten Zuständen anderer Spin-Multiplizität) aus, bevorzugt gegenseitig. Dadurch entstehen teilweise im ersten Emittermaterial 124 Moleküle im angeregten und nicht lichtemittierenden Singulett-Zustand Sn(1). Dieser Prozess wird als Triplett-Triplett-Annihilation (TTA) bezeichnet. Der Zustand Sn(1) geht anschließend, beispielsweise durch innere Konversion, in den energetisch tieferliegenden Zustand S1(1) mit identischer Spin-Multiplizität über. Das zweite Emittermaterial 126 wird derart bezüglich des ersten Emittermaterials 124 ausgewählt, dass das zweite Emittermaterial 126 einen lichtemittierenden, angeregten Singulett-Zustand S1(2) energetisch unterhalb des durch TTA und anschließende innere Konversion erzeugten Zustandes Sn(1) aufweist, d. h. energetisch unterhalb des zweiten angeregten Zustandes Sn(1). Der angeregte Zustand S1(2) des zweiten Emittermaterials 126 kann dann durch intermolekulare Energietransferprozesse aus Sn(1) besetzt werden und anschließend mittels Emission der zweiten elektromagnetischen Strahlung 130 strahlend zerfallen (d. h. ein Elektron gelangt unter Emission einer elektromagnetischen Strahlung in einen energetisch niedrigeren Zustand).
  • Das zweite Emittermaterial 126 weist eine höhere Emmissionsenergie (Energie des Überganges 210) auf als das erste Emittermaterial 124 für den Übergang 202 vom ersten angeregten Zustand zum Grundzustand, wodurch sich die resultierende Farbe des emittierten Lichts im ersten Anzeigebereich 102 ändert, beispielsweise resultiert durch die Überlagerung der ersten elektromagnetischen Strahlung 128, beispielsweise rot, und der zweiten elektromagnetischen Strahlung 130, beispielsweise grün, ein Mischlicht 132, beispielsweise ein gelbes Licht. Beispielsweise tritt im nennenswerten Ausmaß bei Stromdichten unter 1 mA/cm2 nur Emission aus dem ersten angeregten Zustand T1(1) des ersten Emittermaterials 124 auf und ab einer Stromdichte von 1 mA/cm2, beispielsweise ab 10 mA/cm2, eine Emission auch aus dem angeregten Zustand des zweiten Emittermaterials 126.
  • Mit anderen Worten:
    Das lichtemittierende Bauelement 100 weist eine Emitter-Schicht 112 auf. Die Emitter-Schicht 112 weist ein erstes Emittermaterial 124 und ein zweites Emittermaterial 126 auf.
  • Die Emitter-Schicht 112 weist wenigstens einen vorgegebenen ersten Anzeigebereich 102 und einen zweiten Anzeigebereich 104 auf. Der erste Anzeigebereich 102 weist das erste Emittermaterial 124 und das zweite Emittermaterial 126 auf. Der zweite Anzeigebereich 104 weist das erste Emittermaterial 124 auf und ist im Wesentlichen frei von dem zweiten Emittermaterial 126. Das erste Emittermaterial 124 weist wenigstens einen ersten angeregten Zustand T1(1) und einen zweiten angeregten Zustand S1(1) auf, wobei der zweite angeregte Zustand S1(1) energetisch über dem ersten angeregten Zustand T1(1) ist, und beim Übergang 202 eines Elektrons von dem ersten angeregten Zustand T1(1) in den Grundzustand S0(1) des ersten Emittermaterials 124 eine erste elektromagnetische Strahlung 128 emittiert wird. Das zweite Emittermaterial 126 weist wenigstens einen angeregten Zustand S1(2) auf, wobei beim Übergang 210 eines Elektrons von dem angeregten Zustand S1(2) des zweiten Emittermaterials 126 in den Grundzustand S0(2) des zweiten Emittermaterials 126 eine zweite elektromagnetische Strahlung 130 emittiert wird. Eine Besetzung des angeregten Zustandes S1(2) des zweiten Emittermaterials 126 erfolgt im Wesentlichen mittels eines Energietransfers 208 von dem zweiten angeregten Zustand S1(1) des ersten Emittermaterials 124 zu dem angeregten Zustand S1(2) des zweiten Emittermaterials 126. Somit ist aus dem ersten Anzeigebereich 102 ein Mischlicht 132 aus erster elektromagnetischer Strahlung 128 und zweiter elektromagnetischer Strahlung 130 emittierbar. Das Licht, das aus dem zweiten Anzeigebereich 104 emittierbar ist, ist im Wesentlichen frei von zweiter elektromagnetischer Strahlung 130.
  • Gemäß einer Weiterbildung weist das erste Emittermaterial 124 ferner wenigstens einen dritten angeregten Zustand Sn(1), der energetisch über dem zweiten angeregten Zustand S1(1) liegt, wobei der zweite angeregte Zustand S1(1) aus dem dritten angeregten Zustand Sn(1) besetzt wird, beispielsweise durch innere Konversion.
  • Gemäß einer Weiterbildung wird der dritte angeregte Zustand Sn(1) durch einen bimolekulare Löschprozess erster angeregter Zustände T1(1) besetzt.
  • Gemäß einer Weiterbildung weist die Emitter-Schicht (112) ein Matrixmaterial (122) auf, wobei in dem Matrixmaterial (122) das erste Emittermaterial (124) und das zweite Emittermaterial (126) verteilt sind.
  • In verschiedenen Weiterbildungen weist das von dem zweiten Anzeigebereich 104 emittierbare Licht im Wesentlich nur die erste elektromagnetische Strahlung 128 auf.
  • In verschiedenen Weiterbildungen ist das Energieniveau des angeregten Zustandes S1(2) des zweiten Emittermaterials 126 energetisch zwischen dem Energieniveau des ersten angeregten Zustands T1(1) und dem Energieniveau des zweiten angeregten Zustands S1(1) des ersten Emittermaterials 124.
  • In verschiedenen Weiterbildungen ist der Energieunterschied des angeregten Zustands S1(2) des zweiten Emittermaterials 126 zu dem Grundzustand S0(2) des zweiten Emittermaterials 126 größer als der Energieunterschied des ersten angeregten Zustands T1(1) des ersten Emittermaterials 124 zu dem Grundzustand S0(1) des ersten Emittermaterials 124.
  • In verschiedenen Weiterbildungen sind der erste Anzeigebereich 102 und der zweite Anzeigebereich 104 nebeneinander angeordnet.
  • Erfindungsgemäß ist das erste Emittermaterial 124 ein phosphoreszierendes Material, und die ist erste elektromagnetische Strahlung 128 ein phosphoreszierendes Licht.
  • Erfindungsgemäß ist das zweite Emittermaterial 126 ein fluoreszierendes Material, und die zweite elektromagnetische Strahlung 130 ist ein fluoreszierendes Licht.
  • In verschiedenen Weiterbildungen sind der erste Anzeigebereich 102 und der zweite Anzeigebereich 104 so zueinander angeordnet, dass mittels der Anordnung im bestromten Betrieb des lichtemittierenden Bauelements 100 eine vorgegebene Information darstellbar ist. In verschiedenen Weiterbildungen bildet die Anordnung die Form eines Schriftzuges, eines Piktogramms, eines Logos, eines Ideogramms und/oder eines Symbols aus.
  • 3 veranschaulicht unterschiedliche Betriebsmodi 300, 310, 320 eines lichtemittierenden Bauelementes gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das in 3 veranschaulichte lichtemittierende Bauelement kann im Wesentlichen einem oben beschriebenen lichtemittierenden Bauelement entsprechen.
  • In den in 3 veranschaulichten Betriebsmodi 300, 310, 320 fließt ein elektrischer Strom von der ersten Elektrodenschicht 108 durch die organische funktionelle Schichtenstruktur 120 zu der zweiten Elektrodenschicht 116, und/oder umgekehrt. Der Stromfluss des elektrischen Stromes wird mittels einer Bauelement-externen elektrischen Energiequelle erzeugt, die mit den Elektrodenschichten 108, 116 des lichtemittierenden Bauelements elektrisch verbunden ist. Der elektrische Strom ist in den Betriebsmodi 300, 310, 320 jeweils derart eingerichtet, dass die Emitter-Schicht des lichtemittierenden Bauelements eine elektromagnetische Strahlung emittiert.
  • In verschiedenen Weiterbildungen ist das zweite Emittermaterial 126 im ersten Anzeigebereich 102 homogen in dem Matrixmaterial 122 verteilt (beispielsweise in 3 veranschaulicht). Alternativ ist das zweite Emittermaterial 126 im ersten Anzeigebereich 102 inhomogen in dem Matrixmaterial 122 verteilt (beispielsweise in 4 veranschaulicht).
  • Die Emitter-Schicht 120 ist beispielsweise derart strukturiert, dass der erste Anzeigebereich 102 eine Kreuzform umgeben von dem zweiten Anzeigebereich 104 aufweist, so dass ein Kreuz-Zeichen oder ein Plus-Zeichen als eine Information elektrisch schaltbar darstellbar ist.
  • In einem ersten Betriebsmodus 300 ist der elektrische Strom derart eingestellt, dass das erste Emittermaterial 124 die erste elektromagnetische Strahlung 128 emittiert, beispielsweise schwach bzw. mit geringer Intensität. Das zweite Emittermaterial wird im Wesentlichen nicht angeregt. Beispielsweise ist der elektrische Strom im ersten Betriebsmodus 300 derart gering, dass die Triplett-Dichte im ersten angeregten Zustand des ersten Emittermaterials 124 gering ist, so dass eine Anregung des zweiten Emittermaterials 126 im Wesentlichen nicht erfolgt (siehe auch 2). Somit wird im ersten Betriebsmodus 300 von dem lichtemittierenden Bauelement aus dem ersten Anzeigebereich 102 und dem zweiten Anzeigebereich 104 im Wesentlichen nur erste elektromagnetische Strahlung 128 emittiert.
  • In einem zweiten Betriebsmodus 310 ist der elektrische Strom derart eingestellt, dass das erste Emittermaterial 124 die erste elektromagnetische Strahlung 128 emittiert und ein Teil des zweiten Emittermaterials 126 angeregt wird und zweite elektromagnetische Strahlung 130 emittiert (siehe auch 2). Beispielsweise ist der elektrische Strom, beispielsweise die elektrische Spannung, die elektrische Stromstärke und/oder die elektrische Stromdichte, im zweiten Betriebsmodus 310 größer als im ersten Betriebsmodus 300. Somit wird im zweiten Betriebsmodus 310 von dem lichtemittierenden Bauelement aus dem ersten Anzeigebereich 102 ein Mischlicht 132 aus erster elektromagnetischer Strahlung 128 und zweiter elektromagnetischer Strahlung 130 emittiert, und aus dem zweiten Anzeigebereich 104 im Wesentlichen nur erste elektromagnetische Strahlung 128 emittiert.
  • Mit anderen Worten: Im ersten Betriebsmodus 300 ist die Strukturierung des Anzeigebereiches des lichtemittierenden Bauelementes optisch nicht sichtbar, bezüglich der von dem lichtemittierenden Bauelement emittierten elektromagnetischen Strahlung. Im zweiten Betriebsmodus 310 ist die Strukturierung des Anzeigebereiches des lichtemittierenden Bauelementes optisch sichtbar indem von dem ersten Anzeigebereich 102 ein Mischlicht 132 mit erster elektromagnetische Strahlung 128 und zweiter elektromagnetischer Strahlung 130 emittiert wird, und aus dem zweiten Anzeigebereich 104 im Wesentlichen nur die erste elektromagnetische Strahlung 128 emittiert wird. Zwischen dem ersten Anzeigebereich 102 und dem zweiten Anzeigebereich 104 wird mittels des elektrischen Stromes somit ein optisch sichtbarer Kontrast erzeugt, beispielsweise ein Farbkontrast, ein Helligkeitskontrast, ein Sättigungskontrast oder ähnliches.
  • In einem dritten Betriebsmodus 320 kann bezüglich des zweiten Betriebsmodus 310 mittels einer weiteren Änderung der Eigenschaften des elektrischen Stromes, beispielsweise einer Erhöhung der elektrischen Spannung, der elektrischen Stromdichte und/oder der elektrischen Stromstärke, der optisch sichtbare Kontrast zwischen dem ersten Anzeigebereich 102 und dem zweiten Anzeigebereich 104 weiter verstärkt werden, beispielsweise kann der Farbortunterschied des von dem ersten Anzeigebereich 102 und dem zweiten Anzeigebereich 104 emittierten Lichts vergrößert werden. Beispielsweise kann mittels einer größeren Stromstärke des elektrischen Stromes die Triplett-Dichte des ersten angeregten Zustandes des ersten Emittermaterials 124 erhöht werden. Dadurch kann der Anteil an zweiter elektromagnetischer Strahlung 130 an dem Mischlichts 132 erhöht werden. Für den Fall, dass die erste elektromagnetische Strahlung 128 und die zweite elektromagnetische Strahlung 130 einen unterschiedlichen Farbort aufweisen, kann mittels der größeren Stromstärke der Anteil der zweiten elektromagnetischen Strahlung 130 an dem Mischlicht 132 erhöht werden, wodurch der Farbort des Mischlichts 132 verschoben wird.
  • Mit anderen Worten: Das oben beschrieben lichtemittierende Bauelement mit der Emitter-Schicht mit dem ersten Anzeigebereich und dem zweiten Anzeigebereich kann betrieben werden, indem ein elektrischer Strom mit einer ersten Stromdichte durch die Emitter-Schicht ausgebildet wird (erster Betriebsmodus 300). Bei der ersten Stromdichte emittiert das erste Emittermaterial die erste elektromagnetische Strahlung und das zweite Emittermaterial ist nicht-lichtemittierend, d. h. der angeregte Zustand des zweiten Emittermaterials ist nicht oder nicht im nennenswerten Ausmaß besetzt.
  • Ferner kann das Betreiben des lichtemittierenden Bauelementes ein Ändern der ersten Stromdichte zu einer zweiten Stromdichte aufweisen (zweiter Betriebsmodus 310 und/oder dritter Betriebsmodus 320), wobei bei der zweiten Stromdichte das erste Emittermaterial die erste elektromagnetische Strahlung emittiert und das zweite Emittermaterial die zweite elektromagnetische Strahlung emittiert.
  • 4 veranschaulicht unterschiedliche Betriebsmodi 400, 410, 420 eines lichtemittierenden Bauelementes gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Das in 4 veranschaulichte lichtemittierende Bauelement kann im Wesentlichen einem oben beschriebenen lichtemittierenden Bauelement entsprechen.
  • In den in 4 veranschaulichten Betriebsmodi 400, 410, 420 fließt ein elektrischer Strom wie in 3 beschrieben durch das lichtemittierende Bauelement.
  • Anders als bei dem in 3 veranschaulichten Ausführungsbeispiel eines lichtemittierenden Bauelements weist das in 4 veranschaulichte Ausführungsbeispiel eine inhomogene Verteilung an zweitem Emittermaterial 126 in dem ersten Anzeigebereich 102 auf. Die inhomogene Verteilung des zweiten Emittermaterials 126 weist beispielsweise einen Anzahldichtegradienten (in 4 veranschaulicht als Intensitätsgradient mittels des Pfeils 402, 408) an zweitem Emittermaterial 126 in der Matrix auf. Die Emitter-Schicht ist beispielsweise derart strukturiert ausgebildet, dass die Anzahldichte an zweitem Emittermaterial 126 beispielsweise von der Mitte 404 des ersten Anzeigebereiches 102 zu dem Rand 406 des ersten Anzeigebereiches 102 abnimmt.
  • Mit anderen Worten: In verschiedenen Weiterbildungen weist der erste Anzeigebereich 102 einen Anzahldichtegradienten an zweitem Emittermaterial 126 in dem Matrixmaterial 122 auf. Mittels des Anzahldichtegradienten kann ein Intensitätsgradient 402, 408 der zweiten elektromagnetischen Strahlung in dem ersten Anzeigebereich 102 realisiert werden.
  • In einem ersten Betriebsmodus 400 des lichtemittierenden Bauelementes mit inhomogener Verteilung von zweitem Emittermaterial in dem ersten Anzeigebereich ist der elektrische Strom wie beim ersten Betriebsmodus 300 in 3 eingestellt.
  • In einem zweiten Betriebsmodus 410 ist der elektrische Strom wie beim zweiten Betriebsmodus 310 in 3 eingestellt. Mittels der inhomogenen Verteilung des zweiten Emittermaterial 126 in dem Matrixmaterial der Emitter-Schicht 120 im ersten Anzeigebereich 102 wird in dem ersten Anzeigebereich 102 Mischlicht 132 emittiert, das inhomogen ist. Mit anderen Worten: Das Mischlicht 132 weist in dem ersten Anzeigebereich 102 eine Inhomogenität auf, beispielsweise einen lokalen Farbortkontrast, beispielsweise eine Verteilung von Farborten. Beispielsweise ändert sich entsprechend dem Anzahldichtegradienten des zweiten Emittermaterials 126 in dem ersten Anzeigebereich 102 der Anteil an zweiter elektromagnetischer Strahlung 130 an dem Mischlicht 130, so dass beispielsweise in dem ersten Anzeigebereich 102 ein Mischlicht 132 mit einem bezüglich des ersten Anzeigebereichs 102 lateralen Farbortgradienten 402 erzeugt wird. Der Intensitätsgradient der zweiten elektromagnetischen Strahlung bewirkt dabei einen Farbortgradienten des Mischlichts.
  • In einem dritten Betriebsmodus 420 ist der elektrische Strom wie beim dritten Betriebsmodus 320 in 3 eingestellt. Für den Fall, dass die erste elektromagnetische Strahlung 128 und die zweite elektromagnetische Strahlung 130 einen unterschiedlichen Farbort aufweisen, kann mittels der größeren Stromstärke der Anteil der zweiten elektromagnetischen Strahlung 130 an dem Mischlicht 132 erhöht werden, wodurch beispielsweise die Sichtbarkeit bzw. Intensität des Mischlichts 132 mit dem Farbortgradienten 408 verstärkt werden kann.
  • Mit anderen Worten: Bei Erhöhung der Stromdichte wird in dem Anzeigebereich des lichtemittierenden Bauelementes ein Farbgradient realisierbar. Die darzustellende Information, beispielsweise das darzustellende Symbol, kann mittels der Stromdichte stufenlos elektrisch einstellbar in dem Anzeigebereich des lichtemittierenden Bauelementes eingeblendet werden. Auf diese Weise können mittels des Anzahldichtegradientens an zweitem Emittermaterial 126 in weiteren Anwendungsfällen über die Änderung des Symbols (kleiner/größer) oder zusätzlich erscheinender, leuchtender Bereiche unterschiedliche Informationen dargestellt werden.
  • 5 veranschaulicht einen Teil eines Ablaufdiagramms eines Verfahrens zum Herstellen eines lichtemittierenden Bauelements gemäß verschiedenen Weiterbildungen.
  • Das lichtemittierende Bauelement wird mit einer Emitter-Schicht mit wenigstens einem ersten Anzeigebereich und einem zweiten Anzeigebereich ausgebildet, wobei der erste Anzeigebereich wenigstens ein erstes Emittermaterial und ein zweites Emittermaterial aufweist und der zweite Anzeigebereich dass erste Emittermaterial aufweist und im Wesentlichen frei ist von zweitem Emittermaterial.
  • Beim Verfahren 500 zum Herstellen eines lichtemittierenden Bauelements mit einer Emitter-Schicht weist das Ausbilden der Emitter-Schicht ein Ausbilden 502 der Emitter-Schicht mit einem ersten Emittermaterial und einem zweiten Emittermaterial auf. Die Emitter-Schicht wird mit wenigstens einem vorgegebenen ersten Anzeigebereich und einem zweiten Anzeigebereich ausgebildet.
  • Beispielsweise weist das Ausbilden der Emitter-Schicht ein Ausbilden 502 eines Matrixmaterials und ein Verteilen eines ersten Emittermaterials und eines zweiten Emittermaterials in dem Matrixmaterial auf.
  • Im ersten Anzeigebereich werden das erste Emittermaterial und das zweite Emittermaterial ausgebildet, angeordnet oder abgeschieden, beispielsweise in dem Matrixmaterial verteilt.
  • Im zweiten Anzeigebereich wird das erste Emittermaterial ausgebildet, angeordnet oder abgeschieden, beispielsweise in dem Matrixmaterial verteilt, und der zweite Anzeigebereich, beispielsweise das Matrixmaterial im zweiten Anzeigenbereich, ist im Wesentlichen frei von dem zweiten Emittermaterial.
  • Das erste Emittermaterial weist wenigstens einen ersten angeregten Zustand und einen zweiten angeregten Zustand auf, wobei der zweite angeregte Zustand energetisch über dem ersten angeregten Zustand ist, und beim Übergang eines von dem ersten angeregten Zustand in den Grundzustand des ersten Emittermaterials eine erste elektromagnetische Strahlung emittiert wird. Das zweite Emittermaterial weist wenigstens einen angeregten Zustand auf, wobei beim Übergang von dem angeregten Zustand des zweiten Emittermaterials in den Grundzustand des zweiten Emittermaterials eine zweite elektromagnetische Strahlung emittiert wird. Eine Besetzung des angeregten Zustandes des zweiten Emittermaterials erfolgt im Wesentlichen mittels eines Energietransfers aus dem zweiten angeregten Zustand des ersten Emittermaterials zu dem angeregten Zustand des zweiten Emittermaterials derart, dass aus dem ersten Anzeigebereich ein Mischlicht aus erster elektromagnetischer Strahlung und zweiter elektromagnetischer Strahlung emittierbar ist, und das Licht, das aus dem zweite Anzeigebereich emittierbar ist, im Wesentlichen frei ist von zweiter elektromagnetischer Strahlung.
  • Die Erfindung ist nicht auf die angegebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise kann die Emitter-Schicht wenigstens ein weiteres Emittermaterial aufweisen, das wie das zweite Emittermaterial angeregt wird, beispielsweise mittels eines strahlungslosen Überganges von einem angeregten Zustand des zweiten Emittermaterials zu einem angeregten Zustand des dritten Emittermaterials und/oder mittels eines strahlungslosen Überganges von einem angeregten Zustand des ersten Emittermaterials zu einem angeregten Zustand des dritten Emittermaterials. Das dritte Emittermaterial kann beispielsweise eine dritte elektromagnetische Strahlung emittieren, die unterschiedlich ist zu der ersten elektromagnetische Strahlung und/oder zweiten elektromagnetischen Strahlung. Das dritte Emittermaterial kann ein fluoreszierendes oder ein phosphoreszierendes Material sein.

Claims (16)

  1. Lichtemittierendes Bauelement (100) mit einer Emitter-Schicht (112), • wobei die Emitter-Schicht (112) ein phosphoreszierendes Emittermaterial (124) und ein fluoreszierendes Emittermaterial (126) aufweist, und • wobei die Emitter-Schicht (112) wenigstens einen vorgegebenen ersten Anzeigebereich (102) und einen zweiten Anzeigebereich (104) aufweist, – wobei der erste Anzeigebereich (102) das phosphoreszierende Emittermaterial (124) und eine Dotierung mit fluoreszierendem Emittermaterial (126) aufweist, und – wobei der zweite Anzeigebereich (104) das phosphoreszierende Emittermaterial (124) aufweist und im Wesentlichen frei ist von dem fluoreszierenden Emittermaterial (126); • wobei das phosphoreszierende Emittermaterial (124) wenigstens einen ersten angeregten Zustand (T1(1)) und einen zweiten angeregten Zustand (S1(1)) aufweist, wobei der zweite angeregte Zustand (S1(1)) energetisch über dem ersten angeregten Zustand (T1(1)) liegt, und beim Übergang (202) von dem ersten angeregten Zustand (T1(1)) in den Grundzustand (S0(1)) des phosphoreszierenden Emittermaterials (124) eine erste elektromagnetische Strahlung (128) emittiert wird, und • wobei das fluoreszierende Emittermaterial (126) wenigstens einen angeregten Zustand (S1(2)) aufweist, wobei beim Übergang (210) von dem angeregten Zustand (S1(2)) des fluoreszierenden Emittermaterials (126) in den Grundzustand (S0(2)) des fluoreszierenden Emittermaterials (126) eine zweite elektromagnetische Strahlung (130) emittiert wird; und • wobei eine Besetzung des angeregten Zustandes (S1(2)) des fluoreszierenden Emittermaterials (126) im Wesentlichen mittels eines Energietransfers (208) von dem zweiten angeregten Zustand (S1(1)) des phosphoreszierenden Emittermaterials (124) zu dem angeregten Zustand (S1(2)) des fluoreszierenden Emittermaterials (126) erfolgt derart, dass aus dem ersten Anzeigebereich (102) ein Mischlicht (132) aus erster elektromagnetischer Strahlung (128) und zweiter elektromagnetischer Strahlung (130) emittierbar ist, und das Licht, das aus dem zweiten Anzeigebereich (104) emittierbar ist, im Wesentlichen frei ist von zweiter elektromagnetischer Strahlung (130).
  2. Lichtemittierendes Bauelement (100) gemäß Anspruch 1, wobei das phosphoreszierende Emittermaterial (124) ferner wenigstens einen dritten angeregten Zustand (Sn(1)) aufweist, der energetisch über dem zweiten angeregten Zustand (S1(1)) liegt, wobei der zweite angeregte Zustand (S1(1)) aus dem dritten angeregten Zustand (Sn(1)) besetzt wird, vorzugsweise durch innere Konversion.
  3. Lichtemittierendes Bauelement (100) gemäß Anspruch 2, wobei der dritte angeregte Zustand (Sn(1)) durch einen bimolekulare Löschprozess erster angeregter Zustände (T1(1)) besetzt wird.
  4. Lichtemittierendes Bauelement (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Emitter-Schicht (112) ein Matrixmaterial (122) aufweist und in dem Matrixmaterial (122) das phosphoreszierende Emittermaterial (124) und das fluoreszierende Emittermaterial (126) verteilt sind.
  5. Lichtemittierendes Bauelement (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das von dem zweiten Anzeigebereich (104) emittierbare Licht im Wesentlich nur die erste elektromagnetische Strahlung (128) aufweist.
  6. Lichtemittierendes Bauelement (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Energieniveau des angeregten Zustandes (S1(2)) des fluoreszierenden Emittermaterials (126) energetisch zwischen dem Energieniveau des ersten angeregten Zustands (T1(1)) und dem Energieniveau des zweiten angeregten Zustands (S1(1)) des phosphoreszierenden Emittermaterials (124) ist.
  7. Lichtemittierendes Bauelement (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Energieunterschied des angeregten Zustands (S1(2)) des fluoreszierenden Emittermaterials (126) zu dem Grundzustand (S0(2)) des fluoreszierenden Emittermaterials (126) größer ist als der Energieunterschied des ersten angeregten Zustands (T1(1)) des phosphoreszierenden Emittermaterials (124) zu dem Grundzustand (S0(1)) des phosphoreszierenden Emittermaterials (124).
  8. Lichtemittierendes Bauelement (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der erste Anzeigebereich (102) und der zweite Anzeigebereich (104) nebeneinander angeordnet sind.
  9. Lichtemittierendes Bauelement (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der erste Anzeigebereich (102) und der zweite Anzeigebereich (104) so zueinander angeordnet sind, dass mittels der Anordnung im bestromten Betrieb des lichtemittierenden Bauelements (100) eine vorgegebene Information darstellbar ist.
  10. Lichtemittierendes Bauelement (100) gemäß Anspruch 9, wobei die Anordnung die Form eines Schriftzuges, eines Piktogramms, eines Logos, eines Ideogramms und/oder eines Symbols ausbildet.
  11. Lichtemittierendes Bauelement (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das fluoreszierende Emittermaterial (126) im ersten Anzeigebereich (102) homogen in dem Matrixmaterial (122) verteilt ist.
  12. Lichtemittierendes Bauelement (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das fluoreszierende Emittermaterial (126) im ersten Anzeigebereich (102) inhomogen in dem Matrixmaterial (122) verteilt ist.
  13. Lichtemittierendes Bauelement (100) gemäß Anspruch 12, wobei der erste Anzeigebereich (102) einen Anzahldichtegradienten (406, 408) an fluoreszierendem Emittermaterial (126) in dem Matrixmaterial (122) aufweist.
  14. Verfahren (500) zum Herstellen eines lichtemittierenden Bauelements mit einer Emitter-Schicht (112), wobei das Ausbilden (502) der Emitter-Schicht (112) mit einem phosphoreszierenden Emittermaterial (124) und einem fluoreszierenden Emittermaterial (126) erfolgt; • wobei die Emitter-Schicht (112) wenigstens mit einem vorgegebenen ersten Anzeigebereich (102) und einem zweiten Anzeigebereich (104) ausgebildet wird, – wobei im ersten Anzeigebereich (102) das phosphoreszierende Emittermaterial (124) und eine Dotierung aus fluoreszierendem Emittermaterial (126) in dem Matrixmaterial (122) angeordnet werden, und – wobei im zweiten Anzeigebereich (104) das phosphoreszierende Emittermaterial (124) angeordnet wird und der zweite Anzeigebereich (104) im Wesentlichen frei ist von dem fluoreszierenden Emittermaterial (126); • wobei das phosphoreszierende Emittermaterial (124) wenigstens einen ersten angeregten Zustand (T1(1)) und einen zweiten angeregten Zustand (S1(1)) aufweist, wobei der zweite angeregte Zustand (S1(1)) energetisch über dem ersten angeregten Zustand (T1(1)) liegt, und beim Übergang (202) von dem ersten angeregten Zustand (T1(1)) in den Grundzustand (S0(1)) des phosphoreszierenden Emittermaterials (124) eine erste elektromagnetische Strahlung (128) emittiert wird, und • wobei das fluoreszierende Emittermaterial (126) wenigstens einen angeregten Zustand (S1(2)) aufweist, wobei beim Übergang (210) von dem angeregten Zustand (S1(2)) des fluoreszierenden Emittermaterials (126) in den Grundzustand (S0(2)) des fluoreszierenden Emittermaterials (126) eine zweite elektromagnetische Strahlung (130) emittiert wird; und • wobei eine Besetzung des angeregten Zustandes (S1(2)) des fluoreszierenden Emittermaterials (126) im Wesentlichen mittels eines Energietransfers (208) von dem zweiten angeregten Zustand (S1(1)) des phosphoreszierenden Emittermaterials (124) zu dem angeregten Zustand (S1(2)) des fluoreszierenden Emittermaterials (126) erfolgt derart, dass aus dem ersten Anzeigebereich (102) ein Mischlicht (130) aus erster elektromagnetischer Strahlung (128) und zweiter elektromagnetischer Strahlung (130) emittierbar ist, und das Licht, das aus dem zweiten Anzeigebereich (104) emittierbar ist, im Wesentlichen frei ist von zweiter elektromagnetischer Strahlung (130).
  15. Verfahren zum Betreiben eines lichtemittierenden Bauelementes (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, das Verfahren aufweisend: Ausbilden eines elektrischen Stromes mit einer ersten Stromdichte durch die Emitter-Schicht, wobei bei der ersten Stromdichte das phosphoreszierende Emittermaterial (124) die erste elektromagnetische Strahlung (128) emittiert und das fluoreszierende Emittermaterial (126) nicht-lichtemittierend ist.
  16. Verfahren gemäß Anspruch 15, ferner aufweisend: Ändern der ersten Stromdichte zu einer zweiten Stromdichte, wobei bei der zweiten Stromdichte das phosphoreszierende Emittermaterial (124) die erste elektromagnetische Strahlung (128) emittiert und das fluoreszierende Emittermaterial (126) die zweite elektromagnetische Strahlung (130) emittiert.
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