DE102016122685A1 - Organisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines organischen Bauelements - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Bauelement (10) mit einem Substrat (3), einem funktionellen Schichtenstapel (6) und einer Verkapselungsschicht (9) angegeben, bei dem der funktionelle Schichtenstapel (6) in vertikaler Richtung zwischen dem Substrat (3) und der Verkapselungsschicht (9) angeordnet ist, wobei der Schichtenstapel (6) eine organische aktive Schicht (63) aufweist, die im Betrieb des Bauelements elektromagnetische Strahlung emittiert oder detektiert. Die Verkapselungsschicht (9) bedeckt in Draufsicht auf das Substrat (3) den funktionellen Schichtenstapel (6) vollständig. Das Substrat (3) weist eine vertikale Seitenfläche (33) auf, die von der Verkapselungsschicht (9) bedeckt ist.Des Weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauelements angegeben.

Description

  • Es wird ein organisches Bauelement angegeben. Des Weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements, insbesondere eines hermetisch verkapselten organischen Bauelements angegeben.
  • Bei der Herstellung eines organischen Bauelements, etwa einer organischen lichtemittierenden Diode (OLED), treten bei der hermetischen Verkapselung eines funktionellen Schichtenstapels des Bauelements oft großflächig Verspannungen auf, die zur Delamination der Verkapselungsschicht führen können. Zur Verhinderung der Delamination und zur Erzielung einer ausreichenden hermetischen Abdichtung des funktionellen Schichtenstapels können breite Seitenränder des Bauelements, die von dem funktionellen Schichtenstapel nicht bedeckt sind, verkapselt werden. Dies führt jedoch zu einer Verkleinerung einer Gesamtleuchtfläche des Bauelements, wodurch die Effizienz des Bauelements reduziert ist.
  • Eine Aufgabe ist es, ein Bauelement mit einem hohen Hermetizitätsgrad und hoher Effizienz anzugeben. Als eine weitere Aufgabe wird ein zuverlässiges und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung eines Bauelements angegeben.
  • In mindestens einer Ausführungsform des Bauelements weist dieses ein Substrat, einen funktionellen Schichtenstapel und eine Verkapselungsschicht auf. Der funktionelle Schichtenstapel ist in vertikaler Richtung zwischen dem Substrat und der Verkapselungsschicht angeordnet. Der Schichtenstapel weist eine organische aktive Schicht auf, die im Betrieb des Bauelements elektromagnetische Strahlung, beispielsweise UV-Strahlung, sichtbares Licht oder Infrarotstrahlung, emittiert oder detektiert. Die Verkapselungsschicht bedeckt in Draufsicht auf das Substrat den funktionellen Schichtenstapel vollständig. Insbesondere ist die Verkapselungsschicht zur hermetischen Abdichtung des funktionellen Schichtenstapels eingerichtet. Das Substrat weist eine vertikale Seitenfläche auf, die von der Verkapselungsschicht bedeckt ist. Dabei kann die vertikale Seitenfläche des Substrats von der Verkapselungsschicht teilweise oder vollständig bedeckt sein. Insbesondere ist das Bauelement eine organische lichtemittierende Diode (OLED).
  • Durch die vollständige Bedeckung des funktionellen Schichtenstapels und die seitliche Bedeckung des Substrats, auf dem der funktionelle Schichtenstapel angeordnet ist, kann ein besonders hoher Hermetizitätsgrad des Bauelements erzielt werden, wobei gleichzeitig eine mögliche Delamination der Verkapselungsschicht durch erhöhte Haftfläche zu dem Substrat verhindert wird. Insbesondere grenzt die Verkapselungsschicht bereichsweise unmittelbar an die Seitenfläche des Substrats an. Da das Substrat in der Regel eine deutlich größere Schichtdicke als der funktionelle Schichtenstapel aufweist, kann die Haftfläche im Falle der seitlichen Bedeckung im Vergleich zu dem Fall, bei dem die Seitenfläche des Substrats von der Verkapselungsschicht unbedeckt bleibt, um Vielfaches erhöht werden. Durch die seitliche Verkapselung des Substrats kann durch geeignete Auswahl von Materialien für die Verkapselungsschicht eine erhöhte Reflexion an den Seitenflächen des Substrats erzielt werden, wodurch die Effizienz des Bauelements erhöht ist. Die Verkapselungsschicht ist bevorzugt zusammenhängend und kann in einem gemeinsamen Beschichtungsverfahren ausgebildet sein. Dabei kann die Verkapselungsschicht eine oder eine Mehrzahl von organischen oder anorganischen Schichten aufweisen.
  • Unter einer vertikalen Richtung wird eine Richtung verstanden, die insbesondere senkrecht zu einer Haupterstreckungsfläche der organischen aktiven Schicht, etwa senkrecht zu einer Hauptfläche des Substrats gerichtet ist. Unter einer lateralen Richtung wird eine Richtung verstanden, die insbesondere parallel zu der Haupterstreckungsfläche der organischen aktiven Schicht oder zu der Hauptfläche des Substrats verläuft.
  • Das Substrat ist vorzugsweise aus einem strahlungsdurchlässigen, bevorzugt transparenten Material ausgebildet. Das Substrat kann dabei Glas enthalten oder aus Glas bestehen. Auch ist es möglich, dass das Substrat aus einem Kunststoff gebildet ist. Das Substrat kann elastisch biegbar und/oder elastisch dehnbar ausgebildet sein. Beispielsweise ist das gesamte Bauelement elastisch biegbar und/oder elastisch dehnbar ausgebildet. Insbesondere ist das Substrat für die im Betrieb des Bauelements erzeugte elektromagnetische Strahlung durchlässig ausgebildet und kann dabei klarsichtig, transparent oder transluzent ausgebildet sein. Das Substrat weist eine dem Schichtenstapel abgewandte erste Hauptfläche auf, die beispielsweise als Strahlungsdurchtrittsfläche, insbesondere als Strahlungsaustrittsfläche des Bauelements dient. Des Weiteren weist das Substrat eine dem Schichtenstapel zugewandte zweite Hauptfläche auf.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements sind alle vertikalen Seitenflächen des Substrats zumindest teilweise oder vollständig von der Verkapselungsschicht bedeckt. Dadurch kann die Haftfläche zwischen der Verkapselungsschicht und dem Substrat weiterhin vergrößert oder maximiert werden. Ein Unterkriechen der Verkapselungsschicht durch Umwelteinflüsse insbesondere an Verbindungsstellen zwischen der Verkapselungsschicht und dem Substrat beziehungsweise zwischen der Verkapselungsschicht und einer auf dem Substrat angeordneten weiteren Schicht kann vollständig oder nahezu vollständig unterbunden werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist die Verkapselungsschicht eine Schichtdicke zwischen einschließlich 25 nm und 50 µm, etwa zwischen einschließlich 300 nm und 20 µm auf, zwischen einschließlich 1 µm und 10 µm oder zwischen einschließlich 300 nm und 5 µm. Insbesondere ist die Verkapselungsschicht zur hermetischen Verkapselung des funktionellen Schichtenstapels eingerichtet und schützt den funktionellen Schichtenstapel vor Feuchtigkeit oder Schadgase.
  • Mit einer derartigen Schichtdicke kann die Verkapselungsschicht als Folie ausgebildet sein, sodass mögliche Kanten und Stufen des Bauelements vollständig überformt werden, wodurch die Bildung von möglichen Hohlräumen an den Kanten und Stufen unterdrückt oder ganz vermieden werden können. Solche Kanten und Stufen können Übergangsbereiche zwischen der Hauptfläche und den Seitenflächen des Substrats oder Übergangsbereiche zwischen dem funktionellen Schichtenstapel und dem Substrat oder auf dem Substrat angeordneten Schichten sein. Die Verkapselungsschicht kann dabei eine konstante oder im Wesentlichen konstante, etwa im Rahmen der Herstellungstoleranzen konstante Schichtdicke aufweisen. Die Schichtdicke der Verkapselungsschicht wird dabei aufgrund der Richtungsänderung der Verkapselungsschicht etwa an den Kanten nicht notwendigerweise entlang der vertikalen Richtung bestimmt. Im Zweifel wird die lokale Schichtdicke entlang einer lokalen Flächennormale einer von der Verkapselungsschicht überdeckten Fläche bestimmt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist die Verkapselungsschicht als Dünnschicht-Verkapselung ausgebildet. Dabei weist die Verkapselungsschicht bevorzugt eine Gesamtschichtdicke von höchstens 10 µm, etwa 5 µm oder von höchstens 3 µm oder 1 µm oder von höchstens 300 nm auf. Eine möglichst dünne Verkapselungsschicht verbessert die Wärmeabfuhr aus dem Schichtenstapel in Richtung einer Rückseite des Bauelements. Unter Dünnschicht-Verkapselung (Englisch: Thin-film encapsulation) wird im Rahmen der Anmeldung eine Verkapselungsanordnung verstanden, die dazu geeignet ist, eine Barriere gegenüber atmosphärischen Stoffen, insbesondere gegenüber Feuchtigkeit und Sauerstoff, zu bilden, wodurch eine hermetische Verkapselung des funktionellen Schichtenstapels erzielt wird. Bevorzugt enthält die Dünnschichtverkapselung eine Mehrzahl von dünnen anorganischen Schichten, wobei die Barrierewirkung ausschließlich durch die dünnen Schichten erzeugt wird.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist dieses eine erste strahlungsdurchlässige Elektrodenschicht und eine zweite Elektrodenschicht auf, wobei der funktionelle Schichtenstapel in vertikaler Richtung zwischen der ersten Elektrodenschicht und der zweiten Elektrodenschicht angeordnet ist. Insbesondere weist der funktionelle Schichtenstapel eine erste Ladungstransportschicht, etwa eine Elektronentransportschicht, und eine zweite Ladungstransportschicht, etwa eine Löchertransportschicht auf, wobei die aktive Schicht in vertikaler Richtung zwischen der ersten und der zweiten Ladungstransportschicht angeordnet ist. Die Ladungstransportschichten können jeweils aus einem organischen Material gebildet sein. Die erste und die zweite Elektrodenschicht können derart ausgebildet sein, dass diese zumindest teilweise unmittelbar an die erste Ladungstransportschicht beziehungsweise an die zweite Ladungstransportschicht angrenzen.
  • Die zweite Elektrodenschicht kann Teilbereiche aufweisen, die die Seitenflächen des funktionellen Schichtenstapels bedecken. Insbesondere ist die erste Elektrodenschicht unmittelbar auf dem Substrat angeordnet und kann in Draufsicht das Substrat vollständig bedecken. Die zweite Elektrodenschicht kann strahlungsreflektierend ausgebildet sein. Die zweite Elektrodenschicht kann eine höhere elektrische Leitfähigkeit aufweisen als die erste Elektrodenschicht.
  • In Draufsicht kann der Schichtenstapel mit der ersten und/oder zweiten Elektrodenschicht vollständig überlappen. Das heißt, dass der Schichtenstapel insbesondere keinen Bereich aufweist, der nicht von der ersten Elektrodenschicht und/oder von der zweiten Elektrodenschicht bedeckt ist. Die erste Elektrodenschicht und die zweite Elektrodenschicht können somit jeweils eine Gesamtfläche aufweisen, die größer als eine Gesamtfläche des Schichtenstapels ist.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist dieses eine erste Kontaktschicht und eine zweite Kontaktschicht zur elektrischen Kontaktierung des funktionellen Schichtenstapels auf. Die Kontaktschichten sind verschiedenen elektrischen Polaritäten des Bauelements zugeordnet und können jeweils seitlich des Schichtenstapels auf der ersten strahlungsdurchlässigen Elektrodenschicht angeordnet sein. Die erste und zweite Kontaktschicht sind bevorzugt aus einem Material gebildet, das eine höhere elektrische Leitfähigkeit aufweist als die erste Elektrodenschicht.
  • Die erste Kontaktschicht und/oder die zweite Kontaktschicht können/kann unmittelbar auf der ersten Elektrodenschicht angeordnet und mit dieser im elektrischen Kontakt sein. Die erste Elektrodenschicht kann dabei einen ersten Teilbereich und einen von dem ersten Teilbereich elektrisch isolierten zweiten Teilbereich aufweisen, wobei der erste Teilbereich mit der ersten Kontaktschicht elektrisch leitend verbunden ist und der zweite Teilbereich mit der zweiten Kontaktschicht elektrisch leitend verbunden ist. Das Bauelement kann eine Isolierungsstruktur aufweisen, die in lateraler Richtung zwischen dem ersten Teilbereich und dem zweiten Teilbereich der ersten Elektrodenschicht angeordnet ist und diese Teilbereiche voneinander elektrisch isoliert.
  • Zum Beispiel ist die erste Kontaktschicht mit der ersten Elektrodenschicht elektrisch leitend verbunden. Die zweite Kontaktschicht ist insbesondere mit der zweiten Elektrodenschicht elektrisch leitend verbunden. Bevorzugt über die erste und zweite Kontaktschicht ist das Bauelement extern elektrisch kontaktierbar. Dabei können die erste und die zweite Kontaktschicht zumindest teilweise von der Verkapselungsschicht bedeckt sein.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsvariante des Bauelements weist die Verkapselungsschicht eine Öffnung auf, wobei die erste Kontaktschicht oder die zweite Kontaktschicht in der Öffnung teilweise freigelegt ist oder sich durch die Öffnung hindurch erstreckt. Zum Beispiel weist die Verkapselungsschicht zwei solche Öffnungen auf, etwa eine für die erste Kontaktschicht und eine weitere für die zweite Kontaktschicht. Die Öffnungen können jeweils auf einer dem funktionellen Schichtenstapel zugewandten Hauptfläche des Substrats gebildet sein, sodass das Bauelement etwa über seine dem Substrat abgewandte Rückseite elektrisch kontaktierbar ist. Alternativ ist es auch möglich, dass die Öffnungen jeweils auf einer Seitenfläche des Bauelements gebildet sind, sodass das Bauelement in diesem Fall etwa über dessen Seitenflächen extern elektrisch kontaktierbar ist. Es ist auch denkbar, dass das Bauelement über eine der Rückseite abgewandte Vorderseite des Bauelements elektrisch kontaktierbar ist, etwa durch das Substrat hindurch oder an den Seitenflächen des Substrats.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist die Verkapselungsschicht zusammenhängend ausgebildet. Die Verkapselungsschicht kann sich entlang der vertikalen Richtung von einer dem Substrat abgewandten Oberfläche der zweiten Elektrodenschicht über die erste strahlungsdurchlässige Elektrodenschicht zu der Seitenfläche des Substrats erstrecken. Die Verkapselungsschicht kann dabei die zweite Elektrodenschicht vollständig bedecken. Insbesondere ist der funktionelle Schichtenstapel des Bauelements ausschließlich durch das Substrat und die Verkapselungsschicht allseitig umschlossen und so hermetisch abgeschlossen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist das Substrat zumindest einen Randbereich auf, der in Draufsicht frei von einer Überlappung mit dem funktionellen Schichtenstapel ist. Weiterhin kann der Randbereich frei von einem Begrenzungselement etwa aus einer Lackschicht (Englisch: resist layer) sein, das den funktionellen Schichtenstapel in einer lateralen Richtung begrenzt. Der Randbereich kann senkrecht zu einer Seitenfläche des Schichtenstapels eine laterale Breite aufweisen, die höchstens 3 mm oder höchstens 0,5 mm oder 300 µm oder höchstens 100 µm beträgt.
  • In Draufschicht ist der Randbereich von der Verkapselungsschicht insbesondere vollständig bedeckt. Das Bauelement kann zwei solche Randbereiche aufweisen, die entlang einer lateralen Richtung parallel zueinander verlaufen. Aufgrund der Bedeckung der Seitenflächen des Substrats können solche Randbereiche jeweils eine besonders geringe Breite aufweisen, wodurch die Strahlungsdurchtrittsfläche, etwa die Leuchtfläche und somit die Effizienz des Bauelements weiterhin bei einem hohen Hermetizitätsgrad möglichst groß gestaltet werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist dieses eine Deckschicht auf, die in Draufsicht auf das Substrat die Verkapselungsschicht teilweise oder vollständig bedeckt. Die Verkapselungsschicht ist dabei in vertikaler Richtung zwischen dem funktionellen Schichtenstapel und der Deckschicht angeordnet. Insbesondere begrenzt die Deckschicht das Bauelement in einer vertikalen Richtung. Die Deckschicht weist in diesem Fall eine dem Substrat abgewandte Oberfläche auf, die insbesondere die Rückseite des Bauelements bildet. Bevorzugt weist die Deckschicht eine mittlere Schichtdicke auf, die mindestens fünfmal, zehnmal oder mindestens zwanzigmal so groß wie eine mittlere Schichtdicke der Verkapselungsschicht ist. Die Deckschicht ist etwa als Schutzschicht gegenüber äußeren mechanischen Einwirkungen auf das Bauelement eingerichtet. Es ist möglich, dass die Deckschicht zumindest eine Seitenfläche oder alle Seitenflächen des Substrats teilweise oder vollständig bedeckt.
  • In mindestens einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines Bauelements, das ein Substrat, einen funktionellen Schichtenstapel und eine Verkapselungsschicht aufweist, wird das Substrat mit dem darauf angeordneten funktionellen Schichtenstapel bereitgestellt, wobei der Schichtenstapel eine organische aktive Schicht aufweist, die im Betrieb des Bauelements elektromagnetische Strahlung emittiert oder detektiert. Eine Verkapselungsschicht wird mittels eines Beschichtungsverfahrens auf den funktionellen Schichtenstapel und auf das Substrat derart aufgebracht, dass die Verkapselungsschicht in Draufsicht den funktionellen Schichtenstapel vollständig und zumindest eine vertikale Seitenfläche des Substrats zumindest teilweise oder vollständig bedeckt. Es ist möglich, dass alle Seitenflächen des Substrats durch die Verkapselungsschicht teilweise oder vollständig bedeckt werden.
  • Ein Beschichtungsverfahren kann ein Verfahren zur chemischen Gasphasenabscheidung („chemical vapor deposition“, CVD), zur physikalischen Gasphasenabscheidung („physical vapor deposition“, PVD), zur Atomlagenabscheidung (ALD, atomic layer deposition), zur Moleküllagenabscheidung (MLD, molecular layer deposition) oder zur thermischen Verdampfung beziehungsweise eine Kombination aus solchen Verfahren sein.
  • Durch ein Beschichtungsverfahren kann die Verkapselungsschicht besonders gleichmäßig auch an den Kanten und Stufen des Bauelements erzeugt werden, wodurch ein hoher Abdichtungsgrad des funktionellen Schichtenstapels bereits durch eine besonders dünne Verkapselungsschicht erzielbar ist.
  • In mindestens einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine Mehrzahl von Bauelementen hergestellt. Dabei wird ein Hilfssubstrat bereitgestellt, wobei eine Mehrzahl von Substraten mit darauf angeordneten funktionellen Schichtenstapeln am Hilfssubstrat befestigt ist. In lateralen Richtungen sind die Substrate etwa durch Trenngräben voneinander räumlich beabstandet. Die Verkapselungsschicht wird teilweise in den Trenngräben ausgebildet, sodass die Seitenflächen der Substrate von der Verkapselungsschicht teilweise oder vollständig bedeckt werden. Nach dem Ausbilden der Verkapselungsschicht kann das Hilfssubstrat von den herzustellenden Bauelementen entfernt werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Substrate aus einem gemeinsamen Substratverbund hergestellt, wobei der gemeinsame Substratverbund zunächst etwa durch eine Verbindungsschicht auf dem Hilfssubstrat befestigt wird. Durch Ausbilden einer Mehrzahl von Trenngräben etwa durch den Substratverbund hindurch können die einzelnen Substrate auf dem Hilfssubstrat gebildet werden. Der Substratverbund kann dabei von einer Schutzschicht bedeckt sein, wobei die Mehrzahl von Trenngräben etwa durch die Schutzschicht und den Substratverbund hindurch zur Ausbildung der Mehrzahl der Substrate erzeugt wird. Die Schutzschicht ist insbesondere dazu eingerichtet, den Substratverbund beziehungsweise die Substrate vor Verunreinigungen oder äußeren mechanischen Einwirkungen zu schützen. Die Schutzschicht kann dabei eine Folie sein, die etwa auf dem Substratverbund aufgeklebt und von diesem abziehbar ausgebildet ist.
  • Nach dem Entfernen der Schutzschicht können die funktionellen Schichtenstapel auf die entsprechenden Substrate aufgebracht werden. Hierfür kann eine Maske etwa aus Lackschichten Verwendung finden, die den geometrischen Größen der Trenngräben angepasst und derart ausgebildet ist, dass diese zumindest einige Trenngräben nur gerade so bedeckt, dass der funktionelle Schichtenstapel auf einem möglichst großen Bereich der Hauptfläche des Substrats gebildet wird. Die Maske kann etwa während oder nach der Ausbildung einer Elektrodenschicht auf dem funktionellen Schichtenstapel entfernt werden, woraufhin die Verkapselungsschicht auf dem funktionellen Schichtenstapel und in den Trenngräben ausgebildet wird. Durch die seitliche Verkapselung des Substrats können sehr schmale Ränder des Substrats beziehungsweise des Bauelements selbst bei einem hohen Abdichtungsgrad erzielt werden, die nicht von dem funktionellen Schichtenstapel bedeckt sind. Mit anderen Worten kann eine Strahlungsdurchtrittsfläche des Bauelements möglichst groß gestaltet werden, wodurch die Effizienz des Bauelements erhöht ist.
  • Aufgrund der Anwesenheit der Trenngräben werden außerdem auftretende mechanische Verspannungen höchstens auf jedem der einzelnen herzustellenden Bauelemente lokalisiert und nicht auf den ganzen Substratverbund übertragen, wodurch ein Herstellungsverfahren mit einer hoher Ausbeute insgesamt vereinfacht wird. Die Trenngräben dienen dabei insbesondere als Ausgleichszonen bezüglich mechanischer Verspannungen. Des Weiteren wird die Haftung der Verkapselungsschicht aufgrund größerer Kontaktfläche durch die seitliche Verkapselung des Substrats erhöht.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsvariante des Verfahrens werden mehrere separate Substrate jeweils mit einem funktionellen Schichtenstapel auf dem Hilfssubstrat derart angeordnet, dass die Substrate in lateralen Richtungen durch Trenngräben voneinander räumlich beabstandet sind. Gemäß dieser Ausführungsvariante werden die Trenngräben allein durch Anordnung der separaten Substrate und nicht etwa durch lokale Materialabtragung eines gemeinsamen Substratverbunds ausgebildet. Nach dem Ausbilden der Verkapselungsschicht können die Bauelemente durch Entfernen des Hilfssubstrats vereinzelt werden. Alternativ ist es möglich, dass Bauelemente mit gleichen oder unterschiedlichen Eigenschaften bezüglich des Substrats und/oder des funktionellen Schichtenstapels etwa hinsichtlich der Wellenlänge der zu emittierenden oder zu detektierenden elektromagnetischen Strahlung, auf einem gemeinsamen Träger, etwa auf dem gemeinsamen Hilfssubstrat zusammengestellt werden. Die unterschiedlichen Bauelemente können verschiedene Matrixelemente einer je nach Anwendung gewünschten Matrixanordnung bilden, wobei der gemeinsame Träger der Matrixanordnung auch nach dem Ausbilden der Verkapselungsschicht erhalten bleiben kann. Das Anordnen der separaten Substrate auf dem gemeinsamen Träger kann mittels eines Pick&Place-Verfahrens durchgeführt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens werden Deckschichten derart strukturiert auf die entsprechenden Verkapselungsschichten der herzustellenden Bauelemente aufgebracht, dass die Trenngräben frei von den Deckschichten sind. In Draufsicht können die einzelnen Deckschichten jeweils das zugehörige Substrat teilweise oder vollständig bedecken. Die Deckschichten sind bevorzugt derart ausgebildet, dass diese jeweils eine mittlere Schichtdicke aufweisen, die mindestens fünfmal, zehnmal oder mindestens zwanzigmal so groß wie eine mittlere Schichtdicke der zugehörigen Verkapselungsschicht ist. Es ist auch möglich, dass zunächst eine gemeinsame Deckschicht der herzustellenden Bauelemente derart ausgebildet wird, dass die Trenngräben und somit die Seitenflächen der Substrate von der gemeinsamen Deckschicht bedeckt oder vollständig befüllt werden. Zur Vereinzelung der Bauelemente wird die gemeinsame Deckschicht etwa in den Bereichen der Trenngräben vor oder nach dem Entfernen des Hilfssubstrats vereinzelt.
  • Das Verfahren ist für die Herstellung eines oder einer Mehrzahl der vorstehend beschriebenen Bauelemente besonders geeignet. Die im Zusammenhang mit dem Bauelement beschriebenen Merkmale können daher auch für das Verfahren herangezogen werden und umgekehrt.
  • Weitere Vorteile, bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Bauelements sowie des Verfahrens ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den 1A bis 6 erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
    • 1A eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für ein Bauelement in Draufsicht,
    • 1B eine schematische Darstellung des in der 1A dargestellten Bauelements entlang einer Schnittfläche AA',
    • 1C und 1D schematische Darstellungen weiterer Ausführungsbeispiele für ein Bauelement,
    • 2A, 2B, 2C, 2D, 2E, 2F, 2G, 2H, 2I schematische Darstellungen verschiedener Verfahrensschritte eines Verfahrens zur Herstellung eines Bauelements oder einer Mehrzahl von Bauelementen, und
    • 3, 4, 5A, 5B, 5C und 6 weitere schematische Darstellungen verschiedener Verfahrensschritte eines Verfahrens zur Herstellung eines Bauelements oder einer Mehrzahl von Bauelementen.
  • Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren sind jeweils schematische Darstellungen und daher nicht unbedingt maßstabsgetreu. Vielmehr können vergleichsweise kleine Elemente und insbesondere Schichtdicken zur Verdeutlichung übertrieben groß dargestellt sein.
  • Ein erstes Ausführungsbeispiel für ein Bauelement 10 ist in 1A und 1B schematisch dargestellt. Das Bauelement 10 weist ein Substrat 3, einen auf dem Substrat 3 angeordneten organischen funktionellen Schichtenstapel 6 und eine Verkapselungsschicht 9 auf. In vertikaler Richtung ist der funktionelle Schichtenstapel 6 zwischen dem Substrat 3 und der Verkapselungsschicht 9 angeordnet.
  • Das Substrat 3 weist eine dem Schichtenstapel 6 abgewandte erste Hauptfläche 31, die als Strahlungsdurchtrittsfläche 101 etwa als Strahlungsaustrittsfläche des Bauelements 10 dient, und eine dem Schichtenstapel 6 zugewandte zweite Hauptfläche 32 auf. Insbesondere bildet die erste Hauptfläche 31 eine Vorderseite 101 des Bauelements 10. Das Substrat 3 weist vertikale Seitenflächen 33 auf, die sich entlang der vertikalen Richtung erstrecken und dabei die erste Hauptfläche 31 mit der zweiten Hauptfläche 32 verbinden. Das Substrat 3 ist bevorzugt für eine im Betrieb des Bauelements 10 erzeugte elektromagnetische Strahlung oder für eine zu detektierende Strahlung durchlässig insbesondere transparent ausgebildet. Das Substrat 3 kann Glas oder ein elastisch flexibles Material aufweisen.
  • Der organische funktionelle Schichtstapel 6 kann eine Mehrzahl von Schichten mit organischen Polymeren, organischen Oligomeren, organischen Monomeren, organischen kleinen, nicht-polymeren Molekülen oder Kombinationen daraus aufweisen. Der funktionelle Schichtenstapel 6 gemäß 1B weist eine organische aktive Schicht 63 auf. Die aktive Schicht 63 emittiert im Betrieb des Bauelements 10 elektromagnetische Strahlung, beispielsweise im ultravioletten, sichtbaren oder infraroten Spektralbereich. Alternativ kann die aktive Schicht 63 so ausgebildet sein, dass sie elektromagnetische Strahlung detektiert. Der Schichtenstapel 6 enthält außerdem eine erste Ladungstransportschicht 61 und eine zweite Ladungstransportschicht 62, wobei die organische aktive Schicht 63 zwischen der ersten Ladungstransportschicht 61 und der zweiten Ladungstransportschicht 62 angeordnet ist. Die erste und die zweite Ladungstransportschicht können jeweils ein organisches Material aufweisen oder aus diesem bestehen. Beispielsweise sind die erste und die zweite Ladungstransportschicht als Elektronentransportschicht beziehungsweise als Löchertransportschicht ausgebildet oder umgekehrt. Die Ladungstransportschichten 61 und 62 dienen insbesondere der Injektion der Löcher und der Elektronen in die organische aktive Schicht 63.
  • Das Bauelement 10 weist zur elektrischen Kontaktierung des Schichtenstapels 6 eine erste Elektrode 1 und eine zweite Elektrode 2 auf. Die erste Elektrode 1 weist eine erste Elektrodenschicht 11 auf, die insbesondere strahlungsdurchlässig ausgebildet ist. Zum Beispiel enthält die erste Elektrodenschicht 11 ein transparentes leitfähiges Material, etwa ein Oxid wie Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid oder Indiumzinnoxid (ITO). Es ist auch möglich, dass die erste Elektrodenschicht 11 dünne Metallschichten enthält oder metallische Netzstrukturen oder Graphen, Molybdän oder Magnesium aufweist. Zum Beispiel grenzt die erste Elektrodenschicht 11 bereichsweise unmittelbar an die erste Ladungstransportschicht 61 an. Des Weiteren weist die erste Elektrode 1 eine erste Kontaktschicht 12 beispielsweise aus einem Metall auf.
  • Die zweite Elektrode 2 weist eine zweite, insbesondere strahlungsreflektierende Elektrodenschicht 21 auf einer dem Substrat 3 abgewandten Oberfläche des Schichtenstapels 6 auf. Dabei kann die zweite Elektrodenschicht 21 unmittelbar an die zweite Ladungstransportschicht 62 angrenzen. Des Weiteren weist die zweite Elektrode 2 eine zweite Kontaktschicht 22 beispielsweise aus einem Metall auf, die insbesondere im direkten elektrischen Kontakt zu der zweiten Elektrodenschicht 21 steht. Zum Beispiel können die Kontaktschichten 12 und 22 sowie die zweite Elektrodenschicht 21 jeweils ein Metall wie Aluminium, Rhodium, Palladium, Kupfer, Silber, Chrom oder Legierungen davon aufweisen.
  • Die Kontaktschichten 12 und 22 sind in den 1A und 1B seitlich des funktionellen Schichtenstapels 6 auf der ersten Elektrodenschicht 11 angeordnet. Der funktionelle Schichtenstapel 6 ist in vertikaler Richtung zwischen der ersten Elektrodenschicht 11 und der zweiten Elektrodenschicht 21 angeordnet. In der lateralen Richtung befindet sich der funktionelle Schichtenstapel 6 zwischen der ersten Kontaktschicht 12 und der zweiten Kontaktschicht 22. Die erste Kontaktschicht 12 kann unmittelbar auf einem Teilbereich 11A der ersten Elektrodenschicht 11 angeordnet sein. Die zweite Kontaktschicht 22 kann auf einem weiteren Teilbereich 11B der ersten Elektrodenschicht 11 angeordnet sein, wobei die zweite Kontaktschicht 22 und der weitere Teilbereich 11B miteinander elektrisch leitend verbunden oder voneinander elektrisch isoliert sein können.
  • Durch Isolierungsstrukturen 41 und 42 ist die erste Elektrode 1 von der zweiten Elektrode 2 elektrisch isoliert. Eine erste Isolierungsstruktur 41 trennt die zweite Elektrodenschicht 21 von der ersten Kontaktschicht 12 und von dem Teilbereich 11A der ersten Elektrodenschicht 11. Die erste Isolierungsstruktur 41 ist dabei auf der ersten Elektrodenschicht 11 angeordnet, wobei die zweite Elektrodenschicht 21 in vertikaler Richtung auf der ersten Isolierungsstruktur 41 enden kann. Die Isolierungsstruktur 41 ist in vertikaler Richtung insbesondere bereichsweise zwischen der zweiten Elektrodenschicht 21 und der ersten Kontaktschicht 12 angeordnet. Eine zweite Isolierungsstruktur 42 trennt die zweite Elektrode 2 von dem Teilbereich 11A der ersten Elektrodenschicht 11. Dabei kann sich die zweite Isolierungsstruktur 42 durch die erste Elektrodenschicht 11 hindurch erstrecken und die erste Elektrodenschicht 11 in den Teilbereich 11A und den weiteren Teilbereich 11B zerteilen, wodurch die Teilbereiche 11A und 11B voneinander elektrisch isoliert sind. Die erste und/oder zweite Isolierungsstruktur können/kann unmittelbar an den funktionellen Schichtenstapel 6 angrenzen. Insbesondere ist der funktionelle Schichtenstapel 6 in zumindest zwei lateralen Richtungen durch die Isolierungsstrukturen 41 und 42 begrenzt.
  • Die Verkapselungsschicht 9 bedeckt in Draufsicht auf das Substrat 3 den funktionellen Schichtenstapel 6 vollständig und erstreckt sich entlang der vertikalen Richtung von einer dem Substrat 3 abgewandten Oberfläche der zweiten Elektrodenschicht 21 über die erste strahlungsdurchlässige Elektrodenschicht 11 zu der Seitenfläche 33 beziehungsweise zu den Seitenflächen 33 des Substrats 3. Die Verkapselungsschicht 9 kann die Seitenflächen 33 des Substrats 3 teilweise oder vollständig und die Kontaktschichten 12 und 22 zumindest teilweise bedecken. Auch können die Isolierungsstrukturen 41 und 42 lateral von der Verkapselungsschicht 9 hermetisch abgeschlossen sein.
  • In den 1A und 1B weist die Verkapselungsschicht 9 eine erste Öffnung 91 und eine zweite Öffnung 92 auf, wobei die erste Kontaktschicht 12 und die zweite Kontaktschicht 22 in der ersten Öffnung 91 beziehungsweise in der zweiten Öffnung 92 teilweise freigelegt sind. In Draufsicht können die Öffnungen 91 und 92 in lateralen Richtungen jeweils von der Verkapselungsschicht 9 vollständig umgegeben sein. Abweichend von der 1A und 1B ist es möglich, dass sich die Öffnungen 91 und 92 jeweils bis zu einer Seitenfläche 103 des Bauelements 10 erstrecken (1C), oder die Kontaktschichten 12 und 22 lateral über die Seitenfläche 103 hinausragen. Alternativ können die Öffnungen 91 und 92 jeweils an einer Seitenfläche 103 des Bauelements 10 gebildet sein (1D), wobei die Kontaktschicht 12 oder 22 an der entsprechenden Öffnung teilweise freigelegt ist oder sich durch diese Öffnung hindurch erstreckt.
  • Die Verkapselungsschicht 9 ist zur hermetischen Verkapselung des funktionellen Schichtenstapels 6 eingerichtet. Bevorzugt sind alle vertikalen Seitenflächen 33 des Substrats 3 zumindest teilweise oder vollständig von der Verkapselungsschicht 9 bedeckt. Die Verkapselungsschicht 9 kann eine Schichtdicke D9 zwischen einschließlich 25 nm und 50 µm aufweisen. Ist die Verkapselungsschicht 9 als Dünnschicht-Verkapselung ausgebildet, kann die Verkapselungsschicht 9 eine Gesamtschichtdicke D9 aufweisen, die höchstens 10 µm, 3 µm oder 1 µm beträgt.
  • Bevorzugt ist die Verkapselungsschicht 9 aus einem Material wie etwa AlOx, TiOx oder ZrOx gebildet. Solche Materialien lassen sich mittels eines Beschichtungsverfahrens wie Atomlagenabscheidung oder Moleküllagenabscheidung bei einer geringen Wachstumsrate besonders vereinfacht auf den funktionellen Schichtenstapel 6 aufbringen, wodurch eine hohe Barrierewirkung der Verkapselungsschicht 9 bereits bei einer geringen Schichtdicke D9 erzielbar ist. Alternativ oder ergänzend können SiN-, SiO-, SiC- oder SiNO-Schichten etwa mittels eines CVD-Verfahrens zur Bildung der Verkapselungsschicht 9 auf den funktionellen Schichtenstapel 6 aufgebracht werden.
  • In der 1A weist das Substrat 3 des Bauelements 10 Randbereiche R1, R2, R3 und R4 auf, die in Draufsicht frei von einer Überlappung mit dem Schichtenstapel 6 sind. Aufgrund der seitlichen Verkapselung des Substrats 3 können die Randbereiche R1 und R2 jeweils eine besonders geringe Breite aufweisen, etwa von höchstens 3 mm oder höchstens 0,5 mm oder höchstens 300 µm oder höchstens 100 µm. Insbesondere stellt diese Breite einen lateralen Abstand des funktionellen Schichtenstapels 6 zu einer Seitenfläche 33 des Substrats 3 dar. In der 1A ist die Schichtdicke D9 der Verkapselungsschicht 9 am Rand des Bauelements 10, das heißt an der Seitenfläche 103 des Bauelements 10 aufgrund der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Die Randbereiche R3 und R4 des Substrats 3, in den die Kontaktschichten 12 und 22 etwa in den Öffnungen 91 und 92 teilweise freigelegt sind, können jeweils eine laterale Breite von höchstens 5 mm, höchstens 2,5 mm oder höchstens 1 mm aufweisen. Weist die Verkapselungsschicht 9 die Öffnungen 91 und 92 an den Seitenflächen 103 des Bauelements 10 auf, können alle Randbereiche R1, R2, R3 und R4 jeweils eine laterale Breite von höchstens 3 mm, 1 mm, 0,5 mm, 300 µm oder höchstens 100 µm aufweisen. Die Randbereiche R3 und R4 sind insbesondere im Wesentlichen durch die Breiten der Isolierungsstrukturen 41 und 42 bestimmt.
  • Das in der 1C dargestellte Ausführungsbeispiel für ein Bauelement 10 entspricht im Wesentlichen dem in der 1A dargestellten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu erstrecken sich die Öffnungen 91 und 92 der Verkapselungsschicht 9 und die teilweise freigelegten Kontaktschichten 12 und 22 jeweils bis zu einer Seitenfläche 103 des Bauelements 10.
  • Das in der 1D dargestellte Ausführungsbeispiel für ein Bauelement 10 entspricht im Wesentlichen dem in der 1A dargestellten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu weist die Verkapselungsschicht 9 die Öffnungen 91 und 92 an den Seitenflächen 103 des Bauelements 10 auf. Des Weiteren weist das Bauelement 10 eine Deckschicht 8 auf, die in Draufsicht auf das Substrat 3 die Verkapselungsschicht 9 bedeckt, insbesondere vollständig bedeckt. Die Deckschicht 8 kann eine mittlere Schichtdicke aufweisen, die mindestens fünfmal, zehnmal oder mindestens zwanzigmal so groß wie eine mittlere Schichtdicke D9 der Verkapselungsschicht 9 ist. In der 1D weist die Deckschicht 8 eine dem Substrat 3 abgewandte Oberfläche auf, die insbesondere eine Rückseite 102 des Bauelements 10 bildet. Es ist auch möglich, dass eine Wärmeabfuhrschicht, etwa eine Metallschicht, auf der Deckschicht 8 angeordnet ist.
  • Abweichend von der 1D ist es möglich, dass die Verkapselungsschicht 9 Öffnungen 91 und 92 auf dem Substrat 3 aufweist, die etwa wie in den 1A bis 1C dargestellt sind. Die Deckschicht 8 kann weitere Öffnungen aufweisen, die sich durch die Decksschicht 8 hindurch zur Freilegung der Kontaktschichten 12 und 22 erstrecken. Die weiteren Öffnungen können mit einem elektrisch leitfähigen Material aufgefüllt sein, sodass das Bauelement 10 über die Rückseite 102 elektrisch kontaktierbar ist. Abweichend von der 1D ist es weiterhin möglich, dass eine weitere Schicht, etwa eine Verbindungsschicht, zwischen der Verkapselungsschicht 9 und der Deckschicht 8 angeordnet ist. Es ist möglich, dass die Verbindungsschicht eine Klebefolie ist. Die Deckschicht 8 kann eine Al-Folie oder eine Glasplatte sein oder aus einem elastisch flexiblen Material gebildet sein. Auch ist es möglich, dass das Bauelement 10 über dessen Vorderseite 101 extern elektrisch kontaktierbar ist.
  • Das in den 1A bis 1C dargestellte Bauelement 10 kann ebenfalls eine solche Deckschicht 8, eine auf der Deckschicht 8 angeordnete Wärmeabfuhrschicht und/oder eine Verbindungsschicht aufweisen, die in den 1A bis 1C aufgrund der Übersichtlichkeit nicht dargestellt sind.
  • Gemäß 2A bis 2I sind verschiedene Verfahrensschritte eines Verfahrens zur Herstellung eines Bauelements 10 oder einer Mehrzahl von Bauelementen 10 schematisch in Schnittansichten dargestellt.
  • Es wird in der 2A ein Substrat 3 oder ein Substratverbund 30 mit einer darauf angeordneten insbesondere strahlungsdurchlässigen Elektrodenschicht 11 bereitgestellt. Der Substratverbund 30 kann eine Glasgröße bis GEN 2 (370 mm x 470 mm) oder bis GEN 5 (1100 mm x 1300 mm) aufweisen. Auf dem Substrat 3 oder auf dem Substratverbund 30 sind außerdem Isolierungsstrukturen 41 und 42, Kontaktschichten 12 und 22 und eine Schutzschicht 7 angeordnet. Die Schutzschicht 7 kann eine Folie, eine anorganische oder organische Schichtstruktur sein, die durch mechanische, physikalische und/oder chemische Prozesse von dem Substrat 3 oder von dem Substratverbund 30 entfernbar sind. Zum Beispiel kann die Schutzschicht 7 Titanoxid oder Aluminiumoxid aufweisen.
  • Gemäß 2B wird der Substratverbund 30 mittels einer Verbindungsschicht 50 an einem Hilfssubstrat 5 befestigt. Zur Bildung einer Mehrzahl von Substraten 3 aus dem Substratverbund 30 wird eine Mehrzahl von Trenngräben 40 beispielsweise mittels eines Ätz- oder eines Laserverfahrens durch die Schutzschicht 7 und den Substratverbund 30 hindurch erzeugt (2C). Durch die Trenngräben 40 sind die Substrate 3 in lateralen Richtungen voneinander räumlich beabstandet. Eine Grabenbreite oder ein lateraler Abstand zwischen benachbarten Substraten 3 beträgt insbesondere zwischen einschließlich 10 µm und 200 µm.
  • Der Verlauf der Trenngräben 40 bestimmt etwa die geometrischen Größen der herzustellenden Bauelemente 10. Da die Trenngräben 40 vor dem Ausbilden des funktionellen Schichtenstapels 6 ausgebildet werden, können die Herstellungskosten durch Vorziehen eines vergleichsweise risikobehafteten und komplexen Vereinzelungsprozesses insgesamt reduziert werden, da ein beschädigter Substratverbund 30 vor der Beschichtung der Organik aussortiert werden kann. Mit der Ausbildung der Trenngräben 40 vor dem Aufbringen der Organik kann außerdem eine Unterbeschichtung der Organik etwa in einem Randbereich des Bauelements vermieden werden. Die einzelnen Substrate 3 mit den darauf angeordneten funktionellen Schichtenstapeln 6 sind quasi singuläre Bauteile auf einem gemeinsamen Hilfssubstrat 5, die gemeinsam prozessiert werden können. Mit der Ausbildung der Trenngräben 40 sind die Bauteile automatisch auf dem Hilfssubstrat 5 richtig platziert, sodass auch ein bisher bewährter großflächiger PVD-Maskenprozess mit einer hohen Passgenauigkeit der Maskenebene gegenüber allen Bauteilen Verwendung finden kann.
  • Es wird gemäß 2D die Schutzschicht 7 entfernt, wodurch die erste Elektrodenschicht 11, die Isolierungsstrukturen 41 und 42 sowie die Kontaktschichten 12 und 22 zumindest bereichsweise freigelegt werden. Die Schutzfolie 7 kann dabei abgezogen oder mittels Trockenätzens entfernt werden.
  • Gegebenenfalls nach einem Reinigungsschritt zur Entfernung von Restbruchstücken oder Fremdpartikeln können die funktionellen Schichtenstapel 6 auf die entsprechenden Substrate 3 aufgebracht werden. Hierfür kann eine entfernbare, insbesondere einstellbare Maske 51 (2E) verwendet werden, in deren Öffnungen die entsprechenden funktionellen Schichtenstapel 6 ausgebildet werden. Die Maske 51 kann etwa während oder nach der Ausbildung einer zweiten Elektrodenschicht 21 auf dem jeweiligen funktionellen Schichtenstapel 6 entfernt werden. Die zweite Elektrodenschicht 21 wird gemäß 2F derart ausgebildet, dass diese in Draufsicht den funktionellen Schichtenstapel 6 bedeckt und im elektrischen Kontakt mit der zweiten Kontaktschicht 22 steht. Die Elektrodenschicht 21 und die Kontaktschicht 22 bilden eine Elektrode 2 des Bauelements 10. Zumindest ein Teilbereich 11A der ersten Elektrodenschicht 11 und die auf dem Teilbereich 11A angeordnete Kontaktschicht 12 bilden eine weitere Elektrode 1 des Bauelements 10.
  • Gemäß 2G wird eine Verkapselungsschicht 9 auf dem funktionellen Schichtenstapel 6 und in den Trenngräben 40 etwa mittels eines Beschichtungsverfahrens gebildet. Seitenflächen 33 der Substrate 3 können so durch die Verkapselungsschicht 9 teilweise oder vollständig bedeckt werden. In der 2H wird die seitliche Verkapselung des Substrats 3 beziehungsweise des Bauelements 10 in einem Kontaktbereich mit der Kontaktschicht 12 dargestellt. Mittels der Kontaktschichten 12 und 22 kann das herzustellende Bauelement 10 bereits vor der Verkapselung durch die Verkapselungsschicht 9 auf deren Funktionsfähigkeit getestet werden. In der 2I wird die seitliche Verkapselung des Substrats 3 beziehungsweise des Bauelements 10 in einem Nichtkontaktbereich ohne eine Kontaktschicht dargestellt.
  • Nachdem die funktionelle Schichtenstapel 6 von den Verkapselungsschichten 9 hermetisch abgeschlossen werden, können Deckschichten 8 zum Beispiel derart strukturiert auf die entsprechenden Verkapselungsschichten 9 der herzustellenden Bauelemente 10 aufgebracht werden, dass die Trenngräben 40 im Wesentlichen frei von den Deckschichten 8 sind (3). Hierfür ist ein sogenanntes Slot-Die-Coating-Verfahren besonders geeignet. In Draufsicht kann die Deckschicht 8 eines Bauelements 10 den zugehörigen funktionellen Schichtenstapel 6 vollständig bedecken. Die Seitenflächen 33 des Substrats 3 können jedoch frei von der Deckschicht 8 sein. Bevorzugt weisen die Deckschichten 8 jeweils eine mittlere Schichtdicke auf, die mindestens fünfmal so groß wie eine mittlere Schichtdicke D9 der zugehörigen Verkapselungsschicht 9 ist.
  • Wie in der 3 dargestellt können mindestens zwei oder mehrere insbesondere parallel verlaufende Trenngräben 40 zwischen zwei benachbarten herzustellenden Bauelementen 10 oder zwischen zwei Reihen von benachbarten herzustellenden Bauelementen 10 ausgebildet werden. Ein lateraler Abstand zwischen den Bauelementen 10 wird somit nicht durch einen vergleichsweise breiten Trenngraben 40 sondern durch mindestens zwei vergleichsweise schmalere Trenngräben 40 festgelegt. Im Vergleich zu einem breiten einzigen Trenngraben 40 kann das Ausbilden mehrerer schmaler Trenngräben 40 zur Einstellung eines ausreichend großen Abstands zwischen benachbarten Bauelementen 10 sicher und vereinfacht durchgeführt werden.
  • Alternativ zu dem in der 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist es möglich, dass zunächst eine gemeinsame Deckschicht 8 für alle herzustellenden Bauelemente 10 derart ausgebildet wird, dass die Trenngräben 40 und somit die Seitenflächen 13 der Substrate 3 von der gemeinsamen Deckschicht 8 bedeckt, insbesondere vollständig bedeckt werden (4 und 5A). Dabei können die Trenngräben 40 von der Deckschicht 8 vollständig aufgefüllt sein. In einem nachfolgenden Verfahrensschritt kann die gemeinsame Deckschicht 8 etwa in den Bereichen der Trenngräben 40 derart durchtrennt werden, dass die Seitenflächen 103 der Bauelemente 10 beziehungsweise die Seitenflächen 33 des Substrats 3 im fertigen Zustand des Bauelements 10 weiterhin von der Deckschicht 8 bedeckt sind (5B), wodurch das Bauelement 10 auch seitlich von der Deckschicht 8 vor äußeren Umwelteinflüssen geschützt ist.
  • Nach dem Ausbilden der Verkapselungsschicht 9 beziehungsweise der Deckschicht 8 kann das Hilfssubstrat 5 zur Vereinzelung der Bauelemente 10 von diesen abgelöst werden (5C). Das Hilfssubstrat 5 ist somit insbesondere wiederverwendbar.
  • Das in der 6 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der 5A dargestellten Ausführungsbeispiel. Während in der 5A das herzustellende Bauelement 10 in einem Randbereich R3 oder R4 (siehe 1A) dargestellt ist, wird das herzustellende Bauelement 10 gemäß 6 in einem Randbereich R1 oder R2 dargestellt. Der organische funktionelle Schichtenstapel 6 kann gemäß 6 auch ohne eine Lackschicht oder ein Begrenzungselement auf dem Substrat 3 quasi bis zum Rand des Substrats 3 ausgebildet werden, wobei der funktionelle Schichtenstapel 6 in dem Randbereich R1 oder R2 durch die Verkapselungsschicht 9 und die Deckschicht 8 umformt ist. Die Verkapselungsschicht 9 kann dabei bereichsweise unmittelbar an eine Seitenfläche des funktionellen Schichtenstapels 6 angrenzen.
  • Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung der Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Die Erfindung umfasst vielmehr jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Ansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Ansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Bauelement
    101
    Vorderseite des Bauelements
    102
    Rückseite des Bauelements
    103
    Seitenfläche des Bauelements
    1
    erste Elektrode
    11
    erste Elektrodenschicht
    11A
    erster Teilbereich der ersten Elektrodenschicht
    11B
    zweiter Teilbereich der zweiten Elektrodenschicht
    12
    erste Kontaktschicht
    2
    zweite Elektrode
    21
    zweite Elektrodenschicht
    22
    zweite Kontaktschicht
    3
    Substrat
    30
    Substratverbund
    31
    erste Hauptfläche des Substrats/Substratverbunds
    32
    zweite Hauptfläche des Substrats/Substratverbunds
    33
    Seitenfläche des Substrats
    40
    Trenngraben
    41
    Isolierungsstruktur
    42
    Isolierungsstruktur
    5
    Hilfssubstrat
    50
    Verbindungsschicht
    51
    Maske
    6
    funktioneller Schichtenstapel
    61
    erste Ladungstransportschicht
    62
    zweite Ladungstransportschicht
    63
    aktive Schicht
    7
    Schutzschicht
    8
    Deckschicht
    9
    Verkapselungsschicht
    91
    erste Öffnung der Verkapselungsschicht
    92
    zweite Öffnung der Verkapselungsschicht
    D9
    Schichtdicke der Verkapselungsschicht
    R1-R4
    Randbereiche des Substrats/Bauelements

Claims (16)

  1. Bauelement (10) mit einem Substrat (3), einem funktionellen Schichtenstapel (6) und einer Verkapselungsschicht (9), bei dem - der funktionelle Schichtenstapel (6) in vertikaler Richtung zwischen dem Substrat (3) und der Verkapselungsschicht (9) angeordnet ist, wobei der Schichtenstapel (6) eine organische aktive Schicht (63) aufweist, die im Betrieb des Bauelements elektromagnetische Strahlung emittiert oder detektiert, - die Verkapselungsschicht (9) in Draufsicht auf das Substrat (3) den funktionellen Schichtenstapel (6) vollständig bedeckt, und - das Substrat (3) eine vertikale Seitenfläche (33) aufweist, die von der Verkapselungsschicht (9) bedeckt ist.
  2. Bauelement nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem alle vertikalen Seitenflächen (33) des Substrats (3) zumindest teilweise oder vollständig von der Verkapselungsschicht (9) bedeckt sind.
  3. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Verkapselungsschicht (9) eine Schichtdicke (D9) zwischen einschließlich 25 nm und 50 µm aufweist und zur hermetischen Verkapselung des funktionellen Schichtenstapels (6) eingerichtet ist.
  4. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Verkapselungsschicht (9) als Dünnschicht-Verkapselung ausgebildet ist, deren Gesamtschichtdicke (D9) höchstens 10 µm beträgt.
  5. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das eine erste strahlungsdurchlässige Elektrodenschicht (11) und eine zweite Elektrodenschicht (21) aufweist, wobei der funktionelle Schichtenstapel (6) in vertikaler Richtung zwischen der ersten Elektrodenschicht und der zweiten Elektrodenschicht angeordnet ist.
  6. Bauelement nach einem vorhergehenden Anspruch, das eine erste Kontaktschicht (12) und eine zweite Kontaktschicht (22) zur elektrischen Kontaktierung des funktionellen Schichtenstapels (6) aufweist, wobei die Kontaktschichten verschiedenen elektrischen Polaritäten des Bauelements zugeordnet und jeweils seitlich des Schichtenstapels (6) auf der ersten strahlungsdurchlässigen Elektrodenschicht (11) angeordnet sind.
  7. Bauelement nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Verkapselungsschicht (9) eine Öffnung (91, 92) aufweist, wobei die erste Kontaktschicht (12) oder die zweite Kontaktschicht (22) in der Öffnung teilweise freigelegt ist oder sich durch die Öffnung hindurch erstreckt.
  8. Bauelement nach Anspruch 5, bei dem die Verkapselungsschicht (9) zusammenhängend ausgebildet ist und sich entlang der vertikalen Richtung von einer dem Substrat (3) abgewandten Oberfläche der zweiten Elektrodenschicht (21) über die erste strahlungsdurchlässige Elektrodenschicht (11) zu der Seitenfläche (33) des Substrats erstreckt.
  9. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Substrat (3) zumindest einen Randbereich (R1, R2, R3, R4) aufweist, der in Draufsicht frei von einer Überlappung mit dem Schichtenstapel (6) ist, wobei der Randbereich entlang einer lateralen Richtung senkrecht zu dem Schichtenstapel eine laterale Breite aufweist, die höchstens 3 mm beträgt und wobei der Randbereich in Draufschicht von der Verkapselungsschicht (9) vollständig bedeckt ist.
  10. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Substrat (3) elastisch biegbar und/oder elastisch dehnbar ausgebildet ist.
  11. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das eine Deckschicht (8) aufweist, die in Draufsicht auf das Substrat (3) die Verkapselungsschicht (9) bedeckt und weist eine mittlere Schichtdicke auf, die mindestens fünfmal so groß wie eine mittlere Schichtdicke (D9) der Verkapselungsschicht ist.
  12. Verfahren zur Herstellung eines Bauelements (10), das ein Substrat (3), einen funktionellen Schichtenstapel (6) und eine Verkapselungsschicht (9) aufweist, mit folgenden Schritten: - Bereitstellen des Substrats mit dem darauf angeordneten funktionellen Schichtenstapel, wobei der Schichtenstapel eine organische aktive Schicht (63) aufweist, die im Betrieb des Bauelements elektromagnetische Strahlung emittiert oder detektiert; und - Aufbringen der Verkapselungsschicht mittels eines Beschichtungsverfahrens auf den funktionellen Schichtenstapel und auf das Substrat derart, dass die Verkapselungsschicht in Draufsicht den funktionellen Schichtenstapel vollständig und zumindest eine vertikale Seitenfläche (33) des Substrats zumindest teilweise bedeckt.
  13. Verfahren nach Anspruch 12 zur Herstellung einer Mehrzahl von Bauelementen (10), bei dem - ein Hilfssubstrat (5) bereitgestellt wird, wobei eine Mehrzahl von Substraten (3) mit darauf angeordneten funktionellen Schichtenstapeln (6) am Hilfssubstrat befestigt ist und wobei die Substrate durch Trenngräben (40) voneinander räumlich beabstandet sind, - die Verkapselungsschicht (9) teilweise in den Trenngräben ausgebildet wird, sodass die Seitenflächen (33) der Substrate (3) bedeckt werden, und - das Hilfssubstrat nach dem Ausbilden der Verkapselungsschicht von den herzustellenden Bauelementen entfernt wird.
  14. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Substrate (3) aus einem gemeinsamen Substratverbund (30) hergestellt werden, der mittels einer Verbindungsschicht (50) an dem Hilfssubstrat (5) befestigt ist, wobei - der Substratverbund von einer Schutzschicht (7) bedeckt ist, - eine Mehrzahl von Trenngräben (40) durch die Schutzschicht und den Substratverbund hindurch zur Ausbildung der Mehrzahl der Substrate erzeugt wird, und - die funktionellen Schichtenstapel (6) nach dem Entfernen der Schutzschicht auf die entsprechenden Substrate aufgebracht werden.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 14, bei dem Deckschichten (8) derart strukturiert auf die entsprechenden Verkapselungsschichten (9) der herzustellenden Bauelemente (10) aufgebracht werden, dass die Trenngräben (40) frei von den Deckschichten sind und dass die Deckschichten jeweils eine mittlere Schichtdicke aufweisen, die mindestens fünfmal so groß wie eine mittlere Schichtdicke (D9) der zugehörigen Verkapselungsschicht (9) ist.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 14, bei dem eine gemeinsame Deckschicht (8) der herzustellenden Bauelemente (10) derart ausgebildet wird, dass die Trenngräben (40) und somit die Seitenflächen (13) der Substrate (3) von der gemeinsamen Deckschicht bedeckt werden.
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DE102014005228A1 (de) * 2014-04-09 2015-12-17 Bergische Universität Wuppertal Dehnbare Gasdiffusionsbarriere
DE102014223367A1 (de) * 2014-11-17 2016-05-19 Osram Oled Gmbh Organische Leuchtiode, organisches Leuchtmodul und Verfahren zur Herstellung einer organischen Leuchtiode

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