DE102016109646A1

DE102016109646A1 - Lichtemittierendes bauelement und verfahren zum herstellen eines lichtemittierenden bauelementes

Info

Publication number: DE102016109646A1
Application number: DE102016109646.6A
Authority: DE
Inventors: Thomas Wehlus
Original assignee: Osram Oled GmbH
Current assignee: Pictiva Displays International Ltd
Priority date: 2016-05-25
Filing date: 2016-05-25
Publication date: 2017-11-30

Abstract

In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein lichtemittierendes Bauelement bereitgestellt, das eine organisch funktionelle Schichtenstruktur (108), die zu einem Emittieren eines ersten Lichts (116) eingerichtet ist, und eine lichtstreuende Schicht (104) mit einer Vielzahl an Quantenpunkten (114) aufweist. Die lichtstreuende Schicht (104) ist im Strahlengang wenigstens eines Teils des emittierbaren Lichts der organisch funktionellen Schichtenstruktur (108) angeordnet. Die Quantenpunkte (114) sind eingerichtet, ein zweites Licht in einem ersten Wellenlängenbereich zu absorbieren und wenigstens einen Teil des absorbierten Lichts in einem zweiten Wellenlängenbereich zu emittieren, wobei die Farbvalenz des zweiten Wellenlängenbereichs ungefähr der Farbvalenz des ersten Wellenlängenbereichs entspricht.

Description

Die Erfindung betrifft ein lichtemittierendes Bauelement und ein Verfahren zum Herstellen eines lichtemittierenden Bauelementes.
Ein herkömmliches, lichtemittierendes Bauelement, beispielsweise eine OLED, kann eine Anode und eine Kathode mit einem organischen funktionellen Schichtensystem dazwischen aufweisen. Das organische funktionelle Schichtensystem kann eine oder mehrere Emitterschicht/en aufweisen, in der/denen elektromagnetische Strahlung erzeugt wird, eine oder mehrere Ladungsträgerpaar-Erzeugungs-Schichtenstruktur aus jeweils zwei oder mehr Ladungsträgerpaar-Erzeugungs-Schichten („charge generating layer“, CGL) zur Ladungsträgerpaarerzeugung, sowie einer oder mehrerer Elektronenblockadeschichten, auch bezeichnet als Lochtransportschicht(en) („hole transport layer“ – HTL), und einer oder mehrerer Lochblockadeschichten, auch bezeichnet als Elektronentransportschicht(en) („electron transport layer“ – ETL), um den Stromfluss zu richten.
Bisher gibt es zwei Ansätze zum Erhöhen der Licht-Auskopplung bei einem lichtemittierenden Bauelement: die externe Auskopplung und die interne Auskopplung.
Unter einer externen Auskopplung können Vorrichtungen verstanden werden, bei denen Licht aus dem Substrat in abgestrahltes Licht auskoppelt. Eine solche Vorrichtung kann beispielsweise eine Folie mit Streupartikeln oder einer Oberflächenstrukturierung, beispielsweise Mikrolinsen, sein. Die Folie kann beispielsweise auf die Substrataußenseite aufgebracht werden.
Unter einer internen Auskopplung können Vorrichtungen verstanden werden, bei denen Licht ausgekoppelt wird, das in dem elektrisch aktiven Bereich des lichtemittierenden Bauelementes geführt wird, beispielsweise der organischen funktionellen Schichtenstruktur und/oder den Elektroden, d.h. den transparenten, elektrisch leitfähigen Oxid-Schichten (transparent conductive oxide – TCO). In einer herkömmlichen Vorrichtung zum internen Auskoppeln von Licht kann eine Streuschicht über oder auf einer Elektrode aufgebracht werden, beispielsweise die Indiumzinnoxid-Anode. Die Streuschicht kann eine Matrix aus einem Polymer aufweisen, in der Streupartikel verteilt sind.
5 zeigt ein Diagramm 500 zur direkten Transmission 502 von Licht durch eine Streuschicht mit Streupartikeln in Abhängigkeit von der Wellenlänge 504 des Lichts für Streuschichten mit unterschiedlichen Durchmesser der Streupartikel(506: 25 nm; 508: 50 nm; 510: 100 nm; 512: 200 nm; 514: 400 nm; 516: 800 nm; 518: 1600 nm). Aus dem Diagramm 500 ist das Streuverhalten für Partikel unterschiedlicher Größe ersichtlich und, dass eine klare Isolation eines schmalbandigen Wellenlängenbereiches zur Streuung mit Streupartikeln nicht möglich ist. Das heißt, bisher sind lediglich Streufilme bekannt, die über ein breites Wellenlängenspektrum wirken. Dies liegt darin begründet, dass Streuung wellenlängenabhängig ist und es zwar möglich ist eine gewisse Dispersion zu erzeugen, aber nicht möglich ist einen gewissen Wellenlängenbereich auszublenden.
Bei Maßnahmen zur Auskopplung mit Streupartikeln kann somit das Erscheinungsbild des lichtemittierenden Bauelementes wesentlich beeinflusst werden. Mittels der aufgebrachten Schichten oder Filme kann beispielsweise eine milchig erscheinende und/oder diffus reflektierende Oberfläche bei dem lichtemittierenden Bauelement ausgebildet werden.
Bisher wurde versucht die herkömmlichen Streufilme/-schichten von lichtemittierenden Bauelementen für monochrome oder schmalbandige Anwendungen zu optimieren. Die bisher bekannten breitbandigen Streufilme können jedoch den Nachteil aufweisen, dass das lichtemittierende Bauelement keine Spiegeleigenschaft mehr aufweist. Weiterhin kann das herkömmliche lichtemittierende Bauelement im ausgeschalteten Zustand (OFF-State) das Umgebungslicht streuen und kann daher im Allgemeinen weißlich oder milchig erscheinen. Besonders bei monochromen lichtemittierenden Baudelementen, beispielsweise monochromen organischen Leuchtdioden, die beispielsweise ein rotes oder gelbes Licht emittieren, ist dies nicht gewünscht.
Weiterhin sind aus Demir et al. „Quantum dot integrated LEDs using photonic and excitonic color conversion "Nano Today (2011) 6, 632–647 Quantenpunkte bekannt. Bisher wurden Quantenpunkte jedoch nur zur Vergrößerung der Wellenlänge (down conversion) von Licht verwendet.
Die Aufgabe der Erfindung es, ein lichtemittierendes Bauelement und ein Verfahren zu dessen Herstellung bereitzustellen, wobei das lichtemittierende Bauelement eine lichtstreuende Schicht aufweist, die das Erscheinungsbild des lichtemittierenden Bauelements im Aus-Zustand (OFF-State) nicht oder nicht Wesentlich beeinflusst, beispielsweise ein spiegelnder Aus-Zustand des lichtemittierenden Bauelementes erhalten bleibt.
In verschiedenen Aspekten wird ein lichtemittierendes Bauelement bereitgestellt, das eine organisch funktionelle Schichtenstruktur aufweist, die zu einem Emittieren eines ersten Lichts eingerichtet ist, und eine lichtstreuende Schicht mit einer Vielzahl an Quantenpunkten aufweist. Die lichtstreuende Schicht ist im Strahlengang wenigstens eines Teils des emittierbaren Lichts der organisch funktionellen Schichtenstruktur angeordnet. Die Quantenpunkte sind eingerichtet, ein zweites Licht in einem ersten Wellenlängenbereich zu absorbieren und wenigstens einen Teil des absorbierten Lichts in einem zweiten Wellenlängenbereich zu emittieren, wobei die Farbvalenz des zweiten Wellenlängenbereichs ungefähr der Farbvalenz des ersten Wellenlängenbereichs entspricht.
Ein Wellenlängenbereich kann ein zusammenhängender Wellenlängenbereich sein. Anschaulich weist das emittierbare Licht im Wellenlängenbereich von beispielsweise ungefähr 520 nm bis ungefähr 580 nm eine signifikante Intensität auf. Beispielweise ist das globale Intensitätsmaximum in diesem Wellenlängenbereich angeordnet. Der Wellenlängenbereich kann jedoch auch eine andere Beginn- und/oder Endwellenlänge aufweisen. Zudem kann der Wellenbereich kleiner bzw. schmaler oder größer bzw. breiter sein.
Unter einer geringen oder keinen technischen Relevanz einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereiches elektromagentischer Strahlung kann eine Wellenlänge oder ein Wellenlängenbereich verstanden werden, bei der/dem die Intensität des emittierbaren Lichts einen Betrag kleiner als ungefähr 5% der Intensität des globalen oder lokalen Intensitätsmaximums des Wellenlängenbereichs oder des Wellenlängenspektrums aufweist.
Alternativ kann ein Wellenlängenbereich jedoch auch mehrere Wellenlängenbereiche aufweisen. Anschaulich weist das emittierbare Licht im Wellenlängenbereich von beispielsweise ungefähr 520 nm bis ungefähr 580 nm und zudem im Bereich von ungefähr 620 nm bis ungefähr 750 nm eine signifikante Intensität auf. Beispielweise ist das globale Intensitätsmaximum und/oder eine oder mehrere lokale Maxima in diesem Wellenlängenbereich angeordnet.
Ferner kann ein Wellenlängenbereich auch als ein Farbortbereich einer Farbnormtafel verstanden werden, beispielsweise als ein eindimensionaler Wertebereich, beispielsweise bei konstantem Cx oder Cy; oder als ein zweidimensionaler Wertebereich der Koordinaten Cx und Cy der Farbnormtafel.
Im Rahmen dieser Beschreibung kann unter einer Farbvalenz eine physiologische, farbige Wirkung einer elektromagnetischen Strahlung verstanden werden. Die Farbvalenzen können Einzelfarben oder Mischfarben sein. Die Einzelfarben können beispielsweise grünes, rotes oder gelbes Licht aufweisen und/oder die Mischfarben können beispielsweise aus grünem, rotem und/oder gelbem Licht gemischt sein und/oder beispielsweise weißes Licht aufweisen. Eine Farbvalenz kann als ein Farbort (Cx, Cy) in einer CIE-Farbnormtafel bestimmt werden.
Dies bewirkt, dass die Quantenpunkte das emittierte Licht streuen ohne dabei die Farbvalenz des insgesamt emittierten Lichts, dass heißt des ersten Lichts und/oder des nicht-absorbierten Teils des zweiten Lichts, zu verändern.
Anschaulich überlappt bei den Quantenpunkten das Absorptions- mit dem Emissionsspektrum. Es ist somit möglich Licht zu absorbieren und Licht der gleichen Wellenlänge wieder zu emittieren. Das reemittierte Licht wird unter einem anderen Winkel emittiert als das absorbierte Licht und somit anschaulich gestreut. Somit sind die Quantenpunkte schmalbandige, wellenlängenselektive Streuzentren. Die Quantenpunkte bewirken anschaulich im lichtemittierenden Zustand des lichtemittierenden Bauelementes im Wesentlichen keine sichtbare Wellenlängenkonversion, sondern dienen zur Streuung von Licht.
Die Quantenpunkte können bei farbgleicher Konversion eine hohe Konversionseffizienz aufweisen, beispielsweise von über 95%, beispielsweise in Lösung. Dies ermöglicht somit eine hocheffiziente und schmalbandige Streuung.
Das lichtemittierende Bauelement weist in verschiedenen Ausführungsbeispielen ein spiegelndes Erscheinungsbild bzw. spiegelnde Eigenschaften auf, außer im schmalbandigen Wellenlängenbereich der Absorption und Emission der Quantenpunkte, in dem ein Teil des einfallenden Lichts absorbiert und (re-)emittiert wird. Alternativ oder zusätzlich streut das lichtemittierende Bauelement im ausgeschalteten Zustand das Umgebungslicht und erscheint daher so, wie es mittels der Quantenpunkte eingestellt wird, beispielsweise rötlich.
In einer Weiterbildung weisen das erste Licht und das zweite Licht einen im Wesentlichen gleichen Wellenlängenbereich auf. Mit anderen Worten: die Quantenpunkte der Vielzahl an Quantenpunkte sind derart eingerichtet, dass sie wenigstens einen Teil des von der organisch funktionellen Schichtenstruktur emittierbaren Lichts absorbieren und mit einem zweiten Wellenlängenbereich emittieren können. Das von den Quantenpunkten emittierbare Licht wird dabei im Wesentlichen unter einem Ausfallswinkel emittiert, der sich von dem Einfallswinkel des absorbierten Lichts unterscheidet. Dies bewirkt, dass die Quantenpunkt das emittierbare Licht der organisch funktionellen Schichtenstruktur sowie Bauelement-externes Licht des gleichen Wellenlängenbereichs streuen können ohne im Wesentlichen einen Verzug in der Farbvalenz zu verursachen. Mit anderen Worten: der Raumwinkel des von dem lichtemittierenden Bauelement emittierbaren Lichts kann mittels der Quantenpunkte vergrößert werden ohne dabei die relative spektrale Bandbreite wesentlich zu verändern.
In einer weiteren Weiterbildung weist der zweite Wellenlängenbereich eine Halbwertsbreite (FWHM) von maximal 75 nm auf. Dies ermöglicht, dass die Farbvalenz des von dem lichtemittierenden Bauelement emittierbare Licht, dass heißt das erste Licht und das von den Quantenpunkten emittierte Licht, im Wesentlichen unverändert bleibt.
In einer weiteren Weiterbildung sind die Quantenpunkte im Wesentlichen nicht-brechend und/oder nicht-reflektierend für sichtbares Licht eingerichtet sind. Beispielsweise weisen die Quantenpunkte der Vielzahl an Quantenpunkte im Wesentlichen einen mittleren Durchmesser auf, der kleiner ist als 100 nm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 5 nm bis ungefähr 90 nm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 75 nm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 25 nm bis ungefähr 60 nm. Durch Absorption des zweiten Lichts und Emission eines Teils des absorbierten Lichts mit ungefähr der gleichen Farbvalenz kann das zweite Licht an den Quantenpunkten gestreut werden, ohne dass das zweite Licht an den Quantenpunkten gebrochen oder reflektiert wird, da die Abmessung der Quantenpunkte zu klein zum Streuen oder Brechen von Licht ist. Zudem wird auch weiteres Licht, beispielsweise das erste Licht oder Bauelement-externes, sichtbares Licht nicht an den Quantenpunkten gestreut oder gebrochen. Lichtbrechende bzw. lichtreflektierende Partikel können eine Änderung des Erscheinungsbildes des lichtemittierenden Bauelementes bewirken, beispielsweise das lichtemittierende Bauelement milchig oder trüb erscheinen lassen. Mittels der Quantenpunkte kann eine derartige Änderung des Erscheinungsbildes verhindert werden und dennoch zweites Licht gestreut werden.
In einer weiteren Weiterbildung weist die lichtstreuende Schicht ferner eine Matrix auf, wobei die Quantenpunkte in der Matrix eingebettet sind. Die Matrix weist ein elektrisch nicht-leitendes Material, beispielsweise ein Polymer, beispielsweise ein Harz auf oder ist daraus gebildet.
Alternativ oder zusätzlich weist die Matrix ein elektrisch leitendes Material auf, beispielsweise ein transparentes leitfähiges Oxid (transparent conductive oxide – TCO), beispielsweise Zinnoxid, Zinkoxid, Indiumzinnoxid, Aluminiumzinkoxid oder ähnliches. Dies ermöglicht es die lichtstreuende Schicht auf einfache Weise auszubilden und, dass die Quantenpunkte eine Kohäsion in der lichtstreuenden Schicht aufweisen, die die Haltbarkeit des lichtemittierenden Bauelements erhöht. Zudem kann die Matrix eine Barriere bezüglich Stoffen darstellen, die schädlich sind für die Quantenpunkte, beispielsweise Wasser und/oder Sauerstoff. Diese könnten eine Degradation der Quantenpunkte bewirken.
In einer weiteren Weiterbildung ist die Matrix im Wesentlichen farblos und transparent. Dies ermöglicht, dass das zweite Licht im Wesentlichen unverändert bzw. unbeeinflusst innerhalb der lichtstreuenden Schicht zu den Quantenpunkten gelangen kann. Dadurch wird die Effizienz der lichtstreuenden Schicht erhöht ohne das Erscheinungsbild des lichtemittierenden Bauelementes zu verändern.
In einer weiteren Weiterbildung weist das lichtemittierende Bauelement ferner eine Spiegelstruktur auf. Die Spiegelstruktur ist im Strahlengang des ersten Lichts und/oder des zweiten Lichts angeordnet ist. Die Spiegelstruktur weist eine Reflektivität von mindestens 80 % auf bezüglich des ersten Lichts und/oder des zweiten Lichts. Dies bewirkt, dass das lichtemittierende Bauelement im ausgeschalteten Zustand, das heißt im unbestromten Zustand, auch bezeichnet als OFF-State, ein spiegelndes Erscheinungsbild aufweist, da Licht, dass auf das lichtemittierende Bauelement einfällt, an der Spiegelstruktur spiegelnd reflektiert wird. Mittels der Quantenpunkte wird dieses Licht im OFF-State nicht gestreut, das heißt die Quantenpunkte verändern das spiegelnde Erscheinungsbild des lichtemittierenden Bauelementes nicht. Im bestromten Zustand, das heißt im eingeschalteten, lichtemittierenden Zustand, auch bezeichnet als ON-State, können die Quantenpunkten das zweite Licht streuen, das heißt den Raumwinkel des emittierbaren Lichts erhöhen. Die Spiegelstruktur erhöht in diesem Zustand zudem den Anteil des Lichts, der von dem lichtemittierenden Bauelement in die Richtung emittiert wird, die der Einfallsrichtung der Spiegelstruktur gegenüber liegt.
In einer weiteren Weiterbildung weist die lichtstreuende Schicht eine Dicke auf, die kleiner ist als eine freie Weglänge des ersten Lichts in der lichtstreuenden Schicht bezüglich der Quantenpunkte. Dies bewirkt, dass Licht, welches senkrecht auf die lichtstreuende Schicht einfällt, nicht oder nur zu einem geringen Anteil an den Quantenpunkten gestreut wird. Dies bewirkt, dass die lichtstreuende Schicht das Erscheinungsbild des lichtemittierenden Bauelementes in senkrechter oder im Wesentlichen senkrechter Betrachtungsrichtung, das heißt in einem Einfallswinkel von ungefähr 0 ° zum Lot, nicht milchig oder trüb erscheint.
In einer weiteren Weiterbildung weist das lichtemittierende Bauelement ferner eine Verkapselungsstruktur auf. Die ist Verkapselungsstruktur eingerichtet wenigstens die organische funktionelle Schichtenstruktur und die lichtstreuende Schicht zu verkapseln. Die Verkapselungsstruktur ist im Wesentlichen hermetisch dicht bezüglich Wasser und/oder Sauerstoff ausgebildet. Die Verkapselungsstruktur weist beispielsweise eine Barrieredünnschicht, eine Dünnschichtverkapselung, einen Getter, eine Abdeckung und/oder eine auflaminierte Abdeckung auf. Beispielsweise sind die lichtstreuende Schicht und die organisch funktionelle Schichtenstruktur mittels der Verkapselungsstruktur monolithisch verkapselt. Die Verkapselungsstruktur kann beispielsweise an unterschiedlichen Bereichen des lichtemittierenden Bauelementes unterschiedliche Verkapselungselemente aufweisen. Beispielsweise umgibt die Verkapselungsstruktur die organisch funktionelle Schichtenstruktur und die Schichtvollständig oder im Wesentlichen vollständig. Dies ermöglicht, die organisch funktionelle Schichtenstruktur und die lichtstreuende Schicht vor einer Abreaktion bzw. Degradation zu schützen und somit die Haltbarkeit und die Robustheit des lichtemittierenden Bauelementes zu erhöhen.
In einer weiteren Weiterbildung weist das lichtemittierende Bauelement ferner ein Substrat auf. Die lichtstreuende Schicht ist auf oder über dem Substrat ausgebildet und die organisch funktionelle Schichtenstruktur ist auf oder über der lichtstreuenden Schicht angeordnet.
In einer Weiterbildung ist das Substrat im Wesentlichen transparent für sichtbares Licht ausgebildet und das erste Licht ist durch das Substrat emittierbar.
In einer weiteren Weiterbildung weist das lichtemittierende Bauelement ferner eine im Wesentlichen transparent ausgebildete Elektrode zum Bestromen der organisch funktionellen Schichtenstruktur auf. Die transparente Elektrode ist zwischen der lichtstreuenden Schicht und der organisch funktionellen Schichtenstruktur angeordnet.
In einer weiteren Weiterbildung weist die organisch funktionelle Schichtenstruktur die lichtstreuende Schicht auf. Beispielsweise sind die Quantenpunkte in einer lichtstreuenden Schicht der organisch funktionellen Schichtenstruktur integriert. Dies ermöglicht einen einfachen Aufbau des lichtemittierenden Bauelementes, beispielsweise ohne zusätzliche Matrix oder Trägermaterial, beispielsweise Lösungsmittel, für die Quantenpunkte.
In einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Herstellen eines lichtemittierenden Bauelements bereitgestellt. Das Verfahren weist ein Bilden einer organisch funktionellen Schichtenstruktur, die zu einem Emittieren eines ersten Lichts ausgebildet wird, auf und ein Bilden einer lichtstreuenden Schicht mit einer Vielzahl an Quantenpunkten.
Die lichtstreuende Schicht wird im Strahlengang wenigstens eines Teils des emittierbaren Lichts der organisch funktionellen Schichtenstruktur angeordnet. Die Quantenpunkte eingerichtet sind, ein zweites Licht in einem ersten Wellenlängenbereich zu absorbieren und wenigstens einen Teil des absorbierten Lichts in einem zweiten Wellenlängenbereich zu emittieren, wobei die Farbvalenz des zweiten Wellenlängenbereichs ungefähr der Farbvalenz des ersten Wellenlängenbereichs entspricht.
In verschiedenen Weiterbildungen weist das Verfahren zum Herstellen des lichtemittierenden Bauelementes gleiche Merkmale auf wie das lichtemittierende Bauelement und umgekehrt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines lichtemittierenden Bauelementes;
2 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines lichtemittierenden Bauelementes,
3A, 3B Diagramme zur Absorption und Emission einer lichtstreuenden Schicht gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines lichtemittierenden Bauelementes gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen; und
5 ein Diagramm zur Transmission einer herkömmlichen Streuschicht.
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. 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. In den Figuren sind identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
Eine lichtemittierende Baugruppe kann ein, zwei oder mehr lichtemittierende Bauelemente aufweisen. Optional kann eine lichtemittierende Baugruppe 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 ist ein elektromagnetische Strahlung emittierendes Bauelement. Ein elektromagnetische Strahlung emittierendes 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. Die Strahlung kann beispielsweise Licht im sichtbaren Bereich, UV-Licht und/oder Infrarot-Licht sein. In diesem Zusammenhang kann das elektromagnetische Strahlung emittierende Bauelement beispielsweise als Licht emittierende Diode (light emitting diode, LED) als organische Licht emittierende Diode (organic light emitting diode, OLED), als Licht emittierender Transistor oder als organischer Licht emittierender Transistor ausgebildet sein. Das Licht emittierende Bauelement kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen Teil einer integrierten Schaltung sein. Weiterhin kann eine Mehrzahl von Licht emittierenden Bauelementen vorgesehen sein, beispielsweise untergebracht in einem gemeinsamen Gehäuse.
Gemäß verschiedenen Ausgestaltungen kann das lichtemittierende Bauelement (z.B. organisches lichtemittierendes Bauelement wie z.B. OLED) als „Bottom-Emitter“ ausgeführt sein.
Der Begriff „Bottom-Emitter“ oder „bottom-emittierendes lichtemittierendes Bauelement“, wie er hierin verwendet wird, bezeichnet eine Ausführung, die zu der Substratseite des lichtemittierenden Bauelements hin transparent ausgeführt ist. Beispielsweise können dazu wenigstens das Substrat und zwischen dem Substrat und der mindestens einen Funktionsschicht ausgebildete Schichten (z.B. eine zwischen Substrat und Funktionsschicht(en) ausgebildete Elektrode (Grundelektrode)) transparent ausgeführt sein. Ein als Bottom-Emitter ausgeführtes lichtemittierendes Bauelement kann demnach beispielsweise in den Funktionsschichten (z.B. organischen Funktionsschichten bei einem organischen lichtemittierenden Bauelement wie z.B. einer OLED) erzeugte Strahlung auf der Substratseite des lichtemittierenden Bauelements emittieren.
Alternativ oder zusätzlich dazu kann das lichtemittierende Bauelement gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen als „Top-Emitter“ ausgeführt sein.
Der Begriff „Top-Emitter“ oder „top-emittierendes lichtemittierendes Bauelement“, wie er hierin verwendet wird, bezeichnet beispielsweise eine Ausführung, die zu der dem Substrat abgewandten Seite (anders ausgedrückt, zur Deckseite) des lichtemittierenden Bauelements hin transparent ausgeführt ist. Insbesondere können dazu die auf bzw. über der mindestens einen Funktionsschicht des lichtemittierenden Bauelements ausgebildeten Schichten (z.B. zwischen Funktionsschicht(en) und Barrierendünnschicht ausgebildete Elektrode (Deckelektrode), Barrierendünnschicht, Zwischenschicht, Deckschicht) transparent ausgeführt sein. Ein als Top-Emitter ausgeführtes lichtemittierendes Bauelement kann demnach beispielsweise in den Funktionsschichten (z.B. organischen Funktionsschichten bei einem organischen lichtemittierenden Bauelement wie z.B. einer OLED) erzeugte Strahlung auf der Deckseite des lichtemittierenden Bauelements emittieren.
Ein als Top-Emitter ausgestaltetes lichtemittierendes Bauelement gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann in vorteilhafter Weise eine hohe Lichtauskopplung und eine sehr geringe Winkelabhängigkeit der Strahlungsdichte aufweisen. Ein lichtemittierendes Bauelement gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann in vorteilhafter Weise für Beleuchtungen, wie beispielsweise Raumleuchten, eingesetzt werden.
Eine Kombination aus Bottom-Emitter und Top-Emitter ist ebenso in verschiedenen Ausführungsbeispielen vorgesehen. Bei einer solchen Ausführung ist das lichtemittierende Bauelement allgemein in der Lage, das in den Funktionsschichten (z.B. den organischen Funktionsschichten bei einem organischen lichtemittierenden Bauelement wie z.B. einer OLED) erzeugte Licht in beide Richtungen – also sowohl zu der Substratseite als auch zu der Deckseite hin – zu emittieren (transparente oder transluzente OLED).
1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines lichtemittierenden Bauelementes gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
Das lichtemittierende Bauelement 100 weist ein Substrat 102 auf.
Auf oder über dem Substrat 102 ist eine lichtstreuende Schicht 104 angeordnet, die eine Vielzahl an Quantenpunkten 114 aufweist.
Auf oder über dem Substrat 102 ist ferner ein aktiver Bereich 130 ausgebbildet. Der aktive Bereich 130 weist eine erste Elektrodenschicht 106 und eine zweite Elektrodenschicht 110 sowie eine organisch funktionelle Schichtenstruktur 108 zwischen der ersten und zweiten Elektrodenschicht 106, 110 auf. Die organisch funktionelle Schichtenstruktur ist zu einem Emittieren eines ersten Lichts eingerichtet (in 1 veranschaulicht mittels des Pfeils 116).
In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist das lichtemittierende Bauelement 100 zudem eine Verkapselungsstruktur 112 auf. Die Verkapselungsstruktur 112 verkapselt die lichtstreuende Schicht 104 und wenigstens die organisch funktionelle Schichtenstruktur 108 im Wesentlichen vollständig vor schädlichen Einflüssen, beispielsweise Wasser, Sauerstoff, und/oder UV-Strahlung. Beispielsweise umgibt die Verkapselungsstruktur 112 die lichtstreuende Schicht 104 und wenigstens die organisch funktionelle Schichtenstruktur 108, beispielsweise den aktiven Bereich 130, vollständig, beispielsweise bis zum Substrat 102 und/oder bis auf ein oder mehrere Kontaktbereiche.
Auf das lichtemittierende Bauelement 100 kann ein Bauelement-externes Licht einfallen (in 1 veranschaulicht mittels des Pfeils 118). Wenigstens ein Teil des Bauelement-externen Lichts 118 wird von dem lichtemittierenden Bauelement reflektiert. Der reflektierte Anteil des Bauelement-externen Lichts kann ein Bestandteil des von dem lichtemittierenden Bauelement emittierten bzw. emittierbaren Lichts (nicht veranschaulicht).
Mit anderen Worten: die organisch funktionelle Schichtenstruktur 108 ist zu einem Emittieren eines ersten Lichts 116 eingerichtet. Die lichtstreuende Schicht 104 weist eine Vielzahl an Quantenpunkten 114 auf. Die lichtstreuende Schicht 104 ist im Strahlengang wenigstens eines Teils des emittierbaren Lichts 116 der organisch funktionellen Schichtenstruktur 108 angeordnet. Die Quantenpunkte 114 sind eingerichtet, ein zweites Licht in einem ersten Wellenlängenbereich zu absorbieren und wenigstens einen Teil des absorbierten Lichts in einem zweiten Wellenlängenbereich zu emittieren. Dabei entspricht die Farbvalenz des zweiten Wellenlängenbereichs ungefähr der Farbvalenz des ersten Wellenlängenbereichs.
Dies bewirkt, dass die Quantenpunkte das emittierte Licht streuen ohne dabei die Farbvalenz des insgesamt emittierten bzw. emittierbaren Lichts, dass heißt des ersten Lichts und/oder des nicht-absorbierten Teils des zweiten Lichts, zu verändern. Die Quantenpunkte der Vielzahl an Quantenpunkte sind derart eingerichtet, dass sie wenigstens einen Teil des von der organisch funktionellen Schichtenstruktur emittierbaren Lichts absorbieren und mit einem zweiten Wellenlängenbereich emittieren können. Das von den Quantenpunkten emittierbare Licht wird dabei im Wesentlichen unter einem Ausfallswinkel emittiert, der sich von dem Einfallswinkel des absorbierten Lichts unterscheidet. Dies bewirkt, dass die Quantenpunkt das emittierbare Licht der organisch funktionellen Schichtenstruktur sowie Bauelement-externes Licht des gleichen Wellenlängenbereichs streuen können ohne im Wesentlichen einen Verzug in der Farbvalenz zu verursachen. Mit anderen Worten: der Raumwinkel des von dem lichtemittierenden Bauelement emittierbaren Lichts kann mittels der Quantenpunkte vergrößert werden ohne dabei die relative spektrale Bandbreite wesentlich zu verändern. Durch Absorption des zweiten Lichts und Emission eines Teils des absorbierten Lichts mit ungefähr der gleichen Farbvalenz kann das zweite Licht an den Quantenpunkten gestreut werden, ohne dass das zweite Licht an den Quantenpunkten gebrochen oder reflektiert wird, da die Abmessung der Quantenpunkte zu klein zum Streuen oder Brechen von Licht ist. Zudem wird auch weiteres Licht, beispielsweise das erste Licht oder Bauelement-externes, sichtbares Licht nicht an den Quantenpunkten gestreut oder gebrochen. Lichtbrechende bzw. lichtreflektierende Partikel können eine Änderung des Erscheinungsbildes des lichtemittierenden Bauelementes bewirken, beispielsweise das lichtemittierende Bauelement milchig oder trüb erscheinen lassen. Mittels der Quantenpunkte kann eine derartige Änderung des Erscheinungsbildes verhindert werden und dennoch zweites Licht gestreut werden.
Bauelement-externes, weißes Licht 118, dass auf das lichtemittierende Bauelement einfällt, wird abhängig von der Konzentration an Quantenpunkten 114 in einem anderen Wellenlängenbereich emittiert (siehe 3A, B). Dadurch wird die Intensität des spekular reflektierten Lichts geringfügig reduziert, verhindert sie jedoch nicht. Das lichtemittierende Bauelement hat im Aus-Zustand somit ein reflektierendes bzw. spiegelndes Erscheinungsbild mit einem Farbschimmer im Bereich der Farbvalenz des zweiten Wellenlängenbereichs.
Das erste Licht 116 und das zweite Licht können einen im Wesentlichen gleichen Wellenlängenbereich aufweisen.
Der zweite Wellenlängenbereich kann eine Halbwertsbreite FWHM von maximal 75 nm aufweisen, beispielsweise in einem Beriech von ungefähr 10 nm bis ungefähr 75 nm, beispielsweise in einem Beriech von ungefähr 15 nm bis ungefähr 65 nm, beispielsweise in einem Beriech von ungefähr 25 nm bis ungefähr 55 nm.
Die Quantenpunkte 114 sind im Wesentlichen nicht-brechend und/oder nicht-reflektierend für sichtbares Licht eingerichtet.
Die lichtstreuende Schicht 104 weist ferner eine Matrix auf, wobei die Quantenpunkte 114 in der Matrix eingebettet sind. Die Matrix ist im Wesentlichen farblos und transparent. Die Matrix bzw. das Material der Matrix weist einen hohen Brechungsindex auf, beispielsweise größer als 1,7, beispielsweise in einem Bereich von 1,7 bis 2,2. Der Brechungsindex der Matrix bzw. des Materials der Matrix kann ungefähr dem schichtdickengemittelten Brechungsindex des aktiven Bereiches oder der organisch funktionellen Schichtenstruktur entsprechen.
Eine Spiegelstruktur ist im Strahlengang des ersten Lichts 116 und/oder des zweiten Lichts angeordnet und weist eine Reflektivität von mindestens 80 % auf bezüglich des ersten Lichts 116 und/oder des zweiten Lichts. In verschiedenen Ausführungsformen kann eine Spiegelstruktur elektromagnetische Strahlung reflektieren. Eine Spiegelstruktur kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen als ein optisches Gitter, ein metallischer Spiegel bzw. Spiegel, ein photonischer Kristall oder eine totalreflektierende Grenzfläche ausgebildet sein. Eine Spiegelstruktur kann vollständig oder teilweise reflektierend ausgebildet sein für elektromagnetische Strahlung eines Wellenlängenbereiches, beispielsweise als eine teildurchlässige Spiegelstruktur, beispielsweise als ein dichroitischer Spiegel. Die teildurchlässige Spiegelstruktur kann beispielsweise ein Teilerspiegel und/oder ein Einweg-Spiegel sein. Die teildurchlässige Spiegelstruktur kann beispielsweise einen Teil der auf sie einfallenden elektromagnetischen Strahlung reflektieren und der andere Teil der einfallenden elektromagnetischen Strahlung tritt durch die teildurchlässige Spiegelstruktur hindurch. Die teildurchlässige Spiegelstruktur kann beispielsweise auf einer Seite ein dielektrisches Schichtensystem und/oder optional auf der anderen Seite eine reflexionsvermindernde Beschichtung, beispielsweise zum Vermeiden von Doppelbildern aufweisen. Alternativ oder zusätzlich zu dem dielektrischen Schichtensystem kann beispielsweise auch eine sehr dünne Metallbeschichtung zum Einsatz kommen.
Die lichtstreuende Schicht 104 kann eine Dicke aufweisen, die kleiner ist als eine freie Weglänge des ersten Lichts 116 in der lichtstreuenden Schicht 104 bezüglich der Quantenpunkte 114.
Die Verkapselungsstruktur 112 ist eingerichtet wenigstens die organische funktionelle Schichtenstruktur 108 und die lichtstreuende Schicht 104 zu verkapseln, wobei die Verkapselungsstruktur 112 im Wesentlichen hermetisch dicht bezüglich Wasser und/oder Sauerstoff ausgebildet ist.
Die lichtstreuende Schicht 104 ist auf oder über dem Substrat 102 angeordnet. Die organisch funktionelle Schichtenstruktur 108 ist auf oder über der lichtstreuenden Schicht 104 angeordnet. Das Substrat 102 ist im Wesentlichen transparent für sichtbares Licht ausgebildet und das erste Licht 116 ist durch das Substrat 102 emittierbar.
Die erste Elektrodenschicht 106 ist eine im Wesentlichen transparent ausgebildete Elektrode 106 zum Bestromen der organisch funktionellen Schichtenstruktur 108. Die transparente Elektrode 106 ist zwischen der lichtstreuenden Schicht 104 und der organisch funktionellen Schichtenstruktur 108 angeordnet.
Der zweite Wellenlängenbereich kann um eine Stokes-Verschiebung zu dem ersten Wellenbereich beabstandet ist. Alternativ ist der zweite Wellenlängenbereich um eine Anti-Stokes-Verschiebung zu dem ersten Wellenbereich beabstandet. Der zweite Wellenlängenbereich und der erste Wellenlängenbereich können einen gemeinsamen Überlappungsbereich aufweisen. In verschiedenen Weiterbildungen weisen das erste Licht und das zweite Licht einen im Wesentlichen unterschiedlichen Wellenlängenbereich auf.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist das Substrat 102 die lichtstreuende Schicht 104 auf. Beispielsweise ist das Substrat strukturiert ausgebildet und weist das Substrat 102 die lichtstreuende Schicht 104 im Bereich des (optisch) aktiven Bereiches 130 auf und ist frei von lichtstreuende Schicht 104 außerhalb des (optisch) aktiven Bereichs 130.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist die lichtstreuende Schicht eine oder mehrere Kavitäten auf, die mit einer Lösung aus einem Lösungsmittel für die Quantenpunkte und den Quantenpunkte wenigstens teilweise gefüllt sind. Dies ermöglicht, dass die Quantenpunkte eine hohe Konversionseffizienz des Lichts aufweisen könne.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist die lichtstreuende Schicht strukturiert ausgebildet und weist Bereiche unterschiedlicher Konzentration an Quantenpunkte und/oder unterschiedliche Quantenpunkte auf. Dies ermöglicht es das lichtemittierende Bauelement auf einfache Weise zur Informationsdarstellung zu verwenden, beispielsweise als Schild oder Anzeige (Signage-Anwendungen).
2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines lichtemittierenden Bauelements 100, das beispielsweise weitgehend dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel entsprechen kann. In 2 ist die lichtstreuende Schicht 104 nicht veranschaulicht, da in verschiedenen Ausführungsbeispielen der aktive Bereich 130, beispielsweise die organisch funktionelle Schichtenstruktur 108 oder eine Elektrode 106, 110; die Quantenpunkte 114 aufweist und somit die lichtstreuende Schicht 104 ist.
Das lichtemittierende Bauelement 100 weist das oben beschriebene Substrat 102 auf. Das Substrat 102 ist wenigstens teilweise transluzent oder transparent ausgebildet. Das Substrat 102 kann beispielsweise Kunststoff, Metall, Glas, Quarz und/oder ein Halbleitermaterial aufweisen oder daraus gebildet sein, beispielsweise kann die Matrix ein Metall aufweisen oder daraus gebildet sein. Ferner kann das Substrat 102 eine Kunststofffolie oder ein Laminat mit einer oder mit mehreren Kunststofffolien aufweisen oder daraus gebildet sein. Das Substrat 102 kann mechanisch rigide oder mechanisch flexibel ausgebildet sein.
Auf dem Substrat 102 ist der aktive Bereich 130 ausgebildet. Der aktive Bereich weist die erste Elektrodenschicht 106 auf, die einen ersten Kontaktabschnitt 16, einen zweiten Kontaktabschnitt 18 und eine erste Elektrode 20. Die erste Elektrodenschicht 106 kann auch ein Teil des Substrates 102 sein. Zwischen dem Substrat 102 und der ersten Elektrodenschicht 106 kann eine erste nicht dargestellte Barriereschicht, beispielsweise eine erste Barrieredünnschicht, ausgebildet sein.
Die erste Elektrode 20 ist von dem ersten Kontaktabschnitt 16 mittels einer elektrischen Isolierungsbarriere 21 elektrisch isoliert. Der zweite Kontaktabschnitt 18 ist mit der ersten Elektrode 20 elektrisch gekoppelt. Die erste Elektrode 20 kann als Anode oder als Kathode ausgebildet sein. Die erste Elektrode 20 ist transluzent oder transparent ausgebildet sein. Die erste Elektrode 20 weist ein elektrisch leitfähiges Material auf, beispielsweise Metall und/oder ein leitfähiges transparentes Oxid (transparent conductive oxide, TCO) oder einen Schichtenstapel mehrerer Schichten, die Metalle oder TCOs aufweisen. Die erste Elektrode 20 kann beispielsweise einen Schichtenstapel einer Kombination einer Schicht eines Metalls auf einer Schicht eines TCOs aufweisen, oder umgekehrt. Ein Beispiel ist eine Silberschicht, die auf einer Indium-Zinn-Oxid-Schicht (ITO) aufgebracht ist (Ag auf ITO) oder ITO-Ag-ITO Multischichten. Die erste Elektrode 20 kann alternativ oder zusätzlich zu den genannten Materialien aufweisen: Netzwerke aus metallischen Nanodrähten und -teilchen, beispielsweise aus Ag, Netzwerke aus Kohlenstoff-Nanoröhren, Graphen-Teilchen und -Schichten und/oder Netzwerke aus halbleitenden Nanodrähten.
Über der ersten Elektrode 20 ist die organisch funktionelle Schichtenstruktur 108 ausgebildet, die zu einem Emittieren von Licht eingerichtet ist. Die organische funktionelle Schichtenstruktur 108 kann beispielsweise eine, zwei oder mehr Teilschichten aufweisen. Beispielsweise kann die organische funktionelle Schichtenstruktur 108 eine Lochinjektionsschicht, eine Lochtransportschicht, eine Emitterschicht, eine Elektronentransportschicht und/oder eine Elektroneninjektionsschicht aufweisen. Die Lochinjektionsschicht dient zum Reduzieren der Bandlücke zwischen erster Elektrode 20 und Lochtransportschicht. Bei der Lochtransportschicht ist die Lochleitfähigkeit größer als die Elektronenleitfähigkeit. Die Lochtransportschicht dient zum Transportieren der Löcher. Bei der Elektronentransportschicht ist die Elektronenleitfähigkeit größer als die Lochleitfähigkeit. Die Elektronentransportschicht dient zum Transportieren der Elektronen. Die Elektroneninjektionsschicht dient zum Reduzieren der Bandlücke zwischen zweiter Elektrode und Elektronentransportschicht. Ferner kann die organische funktionelle Schichtenstruktur 108 ein, zwei oder mehr funktionelle Schichtenstruktur-Einheiten, die jeweils die genannten Teilschichten und/oder weitere Zwischenschichten aufweisen.
Über der organischen funktionellen Schichtenstruktur 108 ist die zweite Elektrodenschicht 110 ausgebildet, die auch als zweite Elektrode 110 bezeichnet werden kann. Die zweite Elektrode 110 ist elektrisch mit dem ersten Kontaktabschnitt 16 gekoppelt. Die zweite Elektrode 110 kann gemäß einer der Ausgestaltungen der ersten Elektrode 20 ausgebildet sein, wobei die erste Elektrode 20 und die zweite Elektrode 110 gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein können. Die erste Elektrode 20 dient beispielsweise als Anode oder Kathode des aktiven Bereichs. Die zweite Elektrode 110 dient korrespondierend zu der ersten Elektrode als Kathode bzw. Anode des aktiven Bereichs.
Auf oder über dem aktiven Bereich 130 kann eine Getter-Struktur (nicht dargestellt) angeordnet sein, die Teil der Verkapselungsstruktur 112 ist. Die Getter-Schicht kann transluzent, transparent oder opak ausgebildet sein. Die Getter-Schicht kann ein Material aufweisen oder daraus gebildet sein, das Stoffe, die schädlich für den aktiven Bereich sind, absorbiert und bindet.
Über der zweiten Elektrode 110 und teilweise über dem ersten Kontaktabschnitt 16 und teilweise über dem zweiten Kontaktabschnitt 18 ist eine Verkapselungsschicht 24 des aktiven Bereichs ausgebildet, die den aktiven Bereich verkapselt. Die Verkapselungsschicht 24 ist Teil der Verkapselungsstruktur 118 und kann als zweite Barriereschicht, beispielsweise als zweite Barrieredünnschicht, ausgebildet sein. Die Verkapselungsschicht 24 kann auch als Dünnschichtverkapselung bezeichnet werden. Die Verkapselungsschicht 24 bildet eine Barriere gegenüber chemischen Verunreinigungen bzw. atmosphärischen Stoffen, insbesondere gegenüber Wasser (Feuchtigkeit) und Sauerstoff. Die Verkapselungsschicht 24 kann als eine einzelne Schicht, ein Schichtstapel oder eine Schichtstruktur ausgebildet sein. Die Verkapselungsschicht 24 kann aufweisen oder daraus gebildet sein: Aluminiumoxid, Zinkoxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid, Hafniumoxid, Tantaloxid, Lanthaniumoxid, Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid, Indiumzinnoxid, Indiumzinkoxid, Aluminium-dotiertes Zinkoxid, Poly(p-phenylenterephthalamid), Nylon 66, sowie Mischungen und Legierungen derselben. Gegebenenfalls kann die erste Barriereschicht auf dem Substrat 102 korrespondierend zu einer Ausgestaltung der Verkapselungsschicht 24 ausgebildet sein.
In der Verkapselungsschicht 24 sind über dem ersten Kontaktabschnitt 16 eine erste Ausnehmung der Verkapselungsschicht 24 und über dem zweiten Kontaktabschnitt 18 eine zweite Ausnehmung der Verkapselungsschicht 24 ausgebildet. In der ersten Ausnehmung der Verkapselungsschicht 24 ist ein erster Kontaktbereich 32 freigelegt und in der zweiten Ausnehmung der Verkapselungsschicht 24 ist ein zweiter Kontaktbereich 34 freigelegt. Der erste Kontaktbereich 32 dient zum elektrischen Kontaktieren des ersten Kontaktabschnitts 16 und der zweite Kontaktbereich 34 dient zum elektrischen Kontaktieren des zweiten Kontaktabschnitts 18.
Über der Verkapselungsschicht 24 ist eine Haftmittelschicht 36 ausgebildet, die Teil der Verkapselungsstruktur 118 ist.
Die Haftmittelschicht 36 weist beispielsweise ein Haftmittel, beispielsweise einen Klebstoff, beispielsweise einen Laminierklebstoff, einen Lack und/oder ein Harz auf. Die Haftmittelschicht 36 kann beispielsweise Partikel aufweisen, die elektromagnetische Strahlung streuen, beispielsweise lichtstreuende Partikel.
Über der Haftmittelschicht 36 ist ein Abdeckkörper 38 ausgebildet, der ebenfalls Teil der Verkapselungsstruktur 118 ist. Die Haftmittelschicht 36 dient zum Befestigen des Abdeckkörpers 38 an der Verkapselungsschicht 24. Der Abdeckkörper 38 weist beispielsweise Kunststoff, Glas und/oder Metall auf. Beispielsweise kann der Abdeckkörper 38 im Wesentlichen aus Glas gebildet sein und eine dünne Metallschicht, beispielsweise eine Metallfolie, und/oder eine Graphitschicht, beispielsweise ein Graphitlaminat, auf dem Glaskörper aufweisen. Der Abdeckkörper 38 dient zum Schützen des herkömmlichen lichtemittierenden Bauelements 1, beispielsweise vor mechanischen Krafteinwirkungen von außen. Ferner kann der Abdeckkörper 38 zum Verteilen und/oder Abführen von Hitze dienen, die in dem herkömmlichen lichtemittierenden Bauelement 1 erzeugt wird. Beispielsweise kann das Glas des Abdeckkörpers 38 als Schutz vor äußeren Einwirkungen dienen und die Metallschicht des Abdeckkörpers 38 kann zum Verteilen und/oder Abführen der beim Betrieb des herkömmlichen lichtemittierenden Bauelements 1 entstehenden Wärme dienen.
3A zeigt in einem Diagramm 300 die Absorption 302 in willkürlicher Einheit von Licht in Abhängigkeit von dessen Wellenlänge 304 durch eine lichtstreuende Schicht 104 mit CdSe-Quantenpunkten unterschiedlicher Größe (2,4 nm bis 3,7 nm; siehe 3B) und somit unterschiedlicher Emission (306: 500 nm; 308: 525 nm; 310: 550 nm; 312: 575 nm; 314: 600 nm; 316: 625 nm).
In verschiedenen Ausführungsbeispielen sind die Quantenpunkte wie in Demir et al. „Quantum dot integrated LEDs using photonic and excitonic color conversion" Nano Today (2011) 6, 632–647 beschrieben ausgebildet bzw. sind darin beschriebene Quantenpunkte, auf die hiermit Bezug genommen wird.
3B zeigt in einem Diagramm 320 die normierte Intensität 322 in willkürlicher Einheit des Lichts in der lichtstreuenden Schicht aus 3A der Absorption (links beginnende Linie) und der dazu Stokes-verschobenen Emission (Peak-förmige Linie) der Quantenpunkte. An den jeweiligen Graphen der Absorption der Quantenpunkte ist der jeweilige mittlere Durchmesser der Quantenpunkte gezeigt. Aus der 3A und 3B ist die schmalbandige Emission und geringe Stokes-Verschiebung des emittierten Lichts zu erkennen. Zudem ist der Überlapp von Absorptions- und Emissionsspektrum zu erkennen. Daraus ist ersichtlich, dass, im Gegensatz zu herkömmlichen fluoreszierenden oder phosphoreszierenden Farbstoffen, dass emittierte Licht der Quantenpunkte ungefähr die gleiche Farbvalenz aufweist wie das absorbierte Licht.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 500 zum Herstellen eines lichtemittierenden Bauelements, beispielsweise des im Vorhergehenden erläuterten lichtemittierenden Bauelements.
Das Verfahren 400 weist ein Bilden 410 einer organisch funktionellen Schichtenstruktur 108 auf, die zu einem Emittieren eines ersten Lichts 116 ausgebildet wird.
Ferner weist das Verfahren 400 ein Bilden 420 einer lichtstreuenden Schicht 104 mit einer Vielzahl an Quantenpunkten 114 auf. Die lichtstreuende Schicht 104 wird im Strahlengang wenigstens eines Teils des emittierbaren Lichts der organisch funktionellen Schichtenstruktur 108 angeordnet. Die Quantenpunkte 114 sind eingerichtet, ein zweites Licht in einem ersten Wellenlängenbereich zu absorbieren und wenigstens einen Teil des absorbierten Lichts in einem zweiten Wellenlängenbereich zu emittieren, wobei die Farbvalenz des zweiten Wellenlängenbereichs ungefähr der Farbvalenz des ersten Wellenlängenbereichs entspricht.
Die lichtstreuende Schicht mit den Quantenpunkten kann mittels eines kontaktlosen Verfahrens ausgebildet werden, beispielsweise nasschemisch aus einer Lösung oder Paste.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise kann das lichtemittierende Bauelement mehrere oder eine Vielzahl an lichtemittierenden Bauelementen und/oder lichtstreuenden Schichten aufweisen.
Bezugszeichenliste

100: lichtemittierendes Bauelement
102: Substrat
104: lichtstreuende Schicht
106: erste Elektrodenschicht
108: organisch funktionelle Schichtenstruktur
110: zweite Elektrodenschicht
112: Verkapselungsstruktur
114: Quantenpunkte
116, 118: Licht
130: aktiver Bereich
16: erster Kontaktabschnitt
18: zweiter Kontaktabschnitt
20: erste Elektrode
21: elektrische Isolierungsbarriere
24: Verkapselungsschicht
32: erster Kontaktbereich
34: zweiter Kontaktbereich
36: Haftmittelschicht
38: Abdeckkörper
300, 310: Diagramm
302: Absorption
304: Wellenlänge
306, 308, 310, 312, 314, 316: lichtemittierende Schichten mit unterschiedlichen Quantenpunkten
322: Intensität
400, 410, 420: Verfahrensschritte
500: Diagramm
502: Transmission
504: Wellenlänge
506, 508, 510, 512, 514, 516, 518: lichtstreuende Schichten mit Streupartikeln unterschiedlicher Durchmesser

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

Demir et al. „Quantum dot integrated LEDs using photonic and excitonic color conversion “Nano Today (2011) 6, 632–647 [0009]
Demir et al. „Quantum dot integrated LEDs using photonic and excitonic color conversion“ Nano Today (2011) 6, 632–647 [0088]

Claims

Lichtemittierendes Bauelement, aufweisend: • eine organisch funktionelle Schichtenstruktur (108), die zu einem Emittieren eines ersten Lichts (116) eingerichtet ist, und • eine lichtstreuende Schicht (104) mit einer Vielzahl an Quantenpunkten (114), • wobei die lichtstreuende Schicht (104) im Strahlengang wenigstens eines Teils des emittierbaren Lichts der organisch funktionellen Schichtenstruktur (108) angeordnet ist; und • wobei die Quantenpunkte (114) eingerichtet sind, ein zweites Licht in einem ersten Wellenlängenbereich zu absorbieren und wenigstens einen Teil des absorbierten Lichts in einem zweiten Wellenlängenbereich zu emittieren, wobei die Farbvalenz des zweiten Wellenlängenbereichs ungefähr der Farbvalenz des ersten Wellenlängenbereichs entspricht.
Lichtemittierendes Bauelement gemäß Anspruch 1, wobei das erste Licht (116) und das zweite Licht einen im Wesentlichen gleichen Wellenlängenbereich aufweisen.
Lichtemittierendes Bauelement gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der zweite Wellenlängenbereich eine Halbwertsbreite (FWHM) von maximal 75 nm aufweist.
Lichtemittierendes Bauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Quantenpunkte (114) im Wesentlichen nicht-brechend und/oder nicht-reflektierend für sichtbares Licht eingerichtet sind.
Lichtemittierendes Bauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die lichtstreuende Schicht (104) ferner eine Matrix aufweist, wobei die Quantenpunkte (114) in der Matrix eingebettet sind.
Lichtemittierendes Bauelement gemäß Anspruch 5, wobei die Matrix im Wesentlichen farblos und transparent ist.
Lichtemittierendes Bauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner aufweisend eine Spiegelstruktur, wobei die Spiegelstruktur im Strahlengang des ersten Lichts (116) und/oder des zweiten Lichts angeordnet ist und eine Reflektivität von mindestens 80 % aufweist bezüglich des ersten Lichts (116) und/oder des zweiten Lichts.
Lichtemittierendes Bauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die lichtstreuende Schicht (104) eine Dicke aufweist, die kleiner ist als eine freie Weglänge des ersten Lichts (116) in der lichtstreuenden Schicht (104) bezüglich der Quantenpunkte.
Lichtemittierendes Bauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner aufweisend eine Verkapselungsstruktur (112), wobei die Verkapselungsstruktur (112) eingerichtet ist wenigstens die organische funktionelle Schichtenstruktur (108) und die lichtstreuende Schicht (104) zu verkapseln, wobei die Verkapselungsstruktur (112) im Wesentlichen hermetisch dicht bezüglich Wasser und/oder Sauerstoff ausgebildet ist.
Lichtemittierendes Bauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner aufweisend ein Substrat (102), wobei die lichtstreuende Schicht (104) auf oder über dem Substrat (102), und die organisch funktionelle Schichtenstruktur (108) auf oder über der lichtstreuenden Schicht (104) angeordnet ist.
Lichtemittierendes Bauelement gemäß Anspruch 10, wobei das Substrat (102) im Wesentlichen transparent für sichtbares Licht ausgebildet ist und das erste Licht (116) durch das Substrat (102) emittierbar ist.
Lichtemittierendes Bauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, ferner aufweisend eine im Wesentlichen transparent ausgebildete Elektrode (106) zum Bestromen der organisch funktionellen Schichtenstruktur (108), wobei die transparente Elektrode (106) zwischen der lichtstreuenden Schicht (104) und der organisch funktionellen Schichtenstruktur (108) angeordnet ist.
Lichtemittierendes Bauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die organisch funktionelle Schichtenstruktur (108) die lichtstreuende Schicht (104) aufweist.
Verfahren (500) zum Herstellen eines lichtemittierenden Bauelements, das Verfahren aufweisend: • Bilden (510) einer organisch funktionellen Schichtenstruktur (108), die zu einem Emittieren eines ersten Lichts (116) ausgebildet wird, und • Bilden (520) einer lichtstreuenden Schicht (104) mit einer Vielzahl an Quantenpunkten (114), • wobei die lichtstreuende Schicht (104) im Strahlengang wenigstens eines Teils des emittierbaren Lichts der organisch funktionellen Schichtenstruktur (108) angeordnet wird; und • wobei die Quantenpunkte (114) eingerichtet sind, ein zweites Licht in einem ersten Wellenlängenbereich zu absorbieren und wenigstens einen Teil des absorbierten Lichts in einem zweiten Wellenlängenbereich zu emittieren, wobei die Farbvalenz des zweiten Wellenlängenbereichs ungefähr der Farbvalenz des ersten Wellenlängenbereichs entspricht.