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Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement, ein Verfahren zum Herstellen desselben und eine Vorrichtung zum Ausführen desselben Verfahrens.
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Umwelteinfluss-empfindliche elektronische Bauteile, wie organische Leuchtdioden (OLEDs) oder organische Photovoltaik-Bauelemente (OPV), weisen eine elektrisch aktive Schichtenstruktur auf, die gegen schädliche Umwelteinflüsse mittels einer Verkapselung geschützt wird. Schädliche Umwelteinflüsse sind unter anderem Wasser, Sauerstoff das/der in die elektrisch aktive Schichtenstruktur diffundieren könnte und mechanische Belastungen, die auf die elektrisch aktive Schichtenstruktur einwirkt. Als Verkapselung wird herkömmlich eine Dünnfilmverkapselung verwendet, welche die elektrisch aktive Schichtenstruktur umschließt. Die Dünnfilmverkapselung ist üblicherweise eine anorganische Schicht mit einer geringen Dicke, beispielsweise im Bereich von 10 nm bis 250 nm. Die Dünnfilmverkapselung ist sehr empfindlich gegen Partikeleinschlüsse, beispielsweise Partikel die auf oder teilweise in der Dünnfilmverkapselung angeordnet sind, und allgemein kleinste Schädigungen.
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Partikeleinschlüsse und kleine Schädigungen können Ausfallgründe für das elektronische Bauelement darstellen. Daher ist es erforderlich derartige Partikeleinschlüsse und kleine Schädigungen vor einer Auslieferung der elektronischen Bauelemente zu erkennen oder zu vermeiden.
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Derzeit wird ein sehr hoher Aufwand betrieben, um die Dünnfilmverkapselung fehlerfrei herzustellen. Die Dünnfilmverkapselung wird beispielsweise mittels tintenstrahlgedruckter, organischer Schichten oder dicker gasphasenabgeschiedener, anorganischer Schichten robuster ausgebildet, wobei diese Schichten die Partikelkontaminationen umschließen, was auch als Partikel-Fangwirkung bezeichnet wird. Derartig dicke Schichten auf der Dünnfilmverkapselung führen durch thermomechanische Verspannung jedoch zu einer leichteren Delamination der Dünnfilmverkapselung. Derzeit wird daher bezüglich der Schichtdicke der Schichten auf der Dünnfilmverkapselung verfolgt, um einen Kompromiss zwischen Partikel-Fangwirkung und Delamination der Dünnfilmverkapselung einzustellen.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es ein optoelektronisches Bauelement bereitzustellen, dass eine höhere Ausfallsicherheit aufweist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelementes und eine Vorrichtung zum Ausführen desselben bereitzustellen, mit dem/der die Ausbeute (yield) an ausfallsicheren, optoelektronischen Bauelementen erhöht wird.
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Die Aufgabe wird gemäß einem Aspekt der Erfindung gelöst durch eine optoelektronisches Bauelement, aufweisend: eine optisch aktive Schichtenstruktur mit einer Oberfläche; mindestens einen Partikel mit einem mittleren Durchmesser, der größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert, wobei der Partikel direkt auf der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur angeordnet ist, und wobei der Partikel eine Form aufweist, so dass ein Hohlraum zwischen dem Partikel und der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur gebildet ist; eine Pufferstruktur im direkten Kontakt mit dem Partikel und der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur, wobei die Pufferstruktur derart ausgebildet ist, dass sie im Wesentlichen den Hohlraum füllt und den Partikel umschließt; und eine Verkapselungsschicht auf oder über der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur und der Pufferstruktur, wobei die Pufferstruktur in der Verkapselungsschicht eingebettet ist.
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Der Partikel ist eine Partikelkontamination. Indem die Pufferschicht den Partikel umschließt und den Hohlraum füllt, wird die Fixierung, beispielsweise die Positionsstabilität, des Partikels auf der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur erhöht. Dies ermöglicht, dass sich der Partikel nicht oder nur unter größerer Krafteinwirkung lateral auf der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur bewegen kann. Mittels der Bewegung des Partikels auf der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur kann die Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur beschädigt werden, was zu einem Ausfall des optoelektronischen Bauelementes führen kann. Somit kann durch die bessere Fixierung des Partikels mittels der Pufferstruktur die Zuverlässigkeit und die Stabilität des optoelektronischen Bauelementes erhöht werden.
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Die Verkapselungsschicht kann, da der Partikel mittels der Füllung des Hohlraumes durch das Material der Pufferstruktur zusätzlich fixiert ist, bei gleicher Partikel-Fangwirkung mit einer geringeren Dicke als herkömmlich ausgebildet werden. Dadurch können thermomechanische Verspannungen in dem optoelektronischen Bauelement reduziert werden, was zu einer Reduzierung der Delaminationsgefahr von Schichten des optoelektronischen Bauelements und somit zu stabileren optoelektronischen Bauelementen führt. Dadurch kann zudem die Fehlerrate des optoelektronischen Bauelementes beim Kunden reduziert werden.
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Die Füllung des Hohlraums kann beispielsweise erreicht werden mittels einer nasschemisch ausgebildeten Pufferstruktur aus einem organischen Material oder einer lokalen physikalischen Gasphasenabscheidung unter Normaldruck.
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Unter der optisch aktiven Schichtenstruktur können anwendungsspezifisch unterschiedliche Schichten des optoelektronischen Bauelementes verstanden werden. Die optisch aktive Schichtenstruktur ist kann die Struktur des optoelektronischen Bauelementes sein, in dem ein elektrischer Strom während des Betriebs fließt und/oder ein Licht absorbiert oder emittiert wird. Zusätzlich kann die optisch aktive Schichtenstruktur eine Dünnfilmverkapselungsstruktur aufweisen, welche diese Struktur vor einer Eindiffusion von Wasser und/oder Sauerstoff schützt.
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In einer Weiterbildung weist der vorgegebene Schwellenwert einen Wert in einem Bereich von ungefähr 1 µm bis ungefähr 20 µm auf.
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In noch einer Weiterbildung ist der vorgegebene Schwellenwert abhängig von mindestens einer vorgegebenen Eigenschaft des Partikels. Die vorgegebene Eigenschaft ist beispielsweise eine vorgegebenen optischen Eigenschaft des Partikels, beispielsweise der Transparenz für sichtbares Licht oder dem mittleren Brechungsindex für sichtbares Licht. Alternativ oder zusätzlich ist die vorgegebene Eigenschaft beispielsweise die elektrische Leitfähigkeit oder der Härtegrad des Materials des Partikels. Dies ermöglicht, dass nur als kritisch einzustufende Partikel bezüglich einer Ausfallwahrscheinlichkeit des optoelektronischen Bauelementes mit einer Pufferstruktur umgeben sind. Dadurch kann die Anzahl und Menge an Pufferstruktur und somit deren potentielle Sichtbarkeit reduziert werden.
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In noch einer Weiterbildung weist die optisch aktive Schichtenstruktur eine Elektrode auf, wobei die Elektrode eine Oberfläche aufweist und die Oberfläche der Elektrode mindestens im Bereich des direkten Kontaktes des Partikels mit der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur, der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur entspricht. Dies ermöglicht, dass Partikel - noch bevor eine Verkapselungsschicht auf oder über der Elektrode ausgebildet wird, fixiert sind. Eine Dünnfilmverkapselungsstruktur als Verkapselungsschicht, beispielsweise eine hermetisch dichte, atomlagenabgeschiedene (ALD)-Verkapselungsschicht kann in diesem Fall die Pufferstruktur umschließen und hermetisch abdichten. Dadurch wird ein optoelektronisches Bauelement mit einer verbesserten Verkapselung ermöglicht.
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In noch einer Weiterbildung weist die optisch aktive Schichtenstruktur eine Dünnfilmverkapselungsstruktur auf, wobei die Dünnfilmverkapselungsstruktur eine Oberfläche aufweist und die Oberfläche der Dünnfilmverkapselungsstruktur mindestens im Bereich des direkten Kontaktes des Partikels mit der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur, der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur entspricht.
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Die Dünnfilmverkapselungsstruktur ist beispielsweise eine hermetisch dichte atomlagenabgeschiedene (ALD)-Schicht. Die Verkapselungsschicht kann eine weitere atomlagenabgeschiedene (ALD)-Schicht oder eine chemische bzw. physikalisch gasphasenabgeschiedene Schicht sein. Mittels der Pufferstruktur ist die Robustheit der Dünnfilmverkapselungsstruktur bezüglich einer Beschädigung durch Verschiebung des Partikels auf der Oberfläche erhöht. Somit ist die Zuverlässigkeit des optoelektronischen Bauelementes erhöht.
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In noch einer Weiterbildung weist die Dünnfilmverkapselungsstruktur mehrere Barriereschichten auf, wobei eine Barriereschicht der mehreren Barriereschichten eine Oberfläche aufweist und die Oberfläche der Barriereschicht mindestens im Bereich des direkten Kontaktes des Partikels mit der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur, der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur entspricht.
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Mit anderen Worten: die Dünnfilmverkapselungsstruktur ist ein Schichtenstapel bzw. ein (Nano-)Laminat aus mehreren Barriereschichten, die auch als Dünnfilmverkapselungsschichten oder Verkapselungsschichten bezeichnet werden können. Die Dünnfilmverkapselungsstruktur kann als ein photonischer Kristall bzw. Bragg-Spiegel ausgebildet sein und/oder die einzelnen Barriereschichten können zueinander unterschiedliche Elastizitätsmodule aufweisen, sodass die Dünnfilmverkapselungsstruktur eine geringe mechanische Verspannung aufweist. Dadurch ist die Zuverlässigkeit des optoelektronischen Bauelementes erhöht.
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In noch einer Weiterbildung weist die Dünnfilmverkapselungsstruktur mindestens eine Barriereschicht auf, die einen, mittels einer weiteren Pufferstruktur eingebetteten, weiteren Partikel umschließt. Die Barriereschicht mit dem eingebetteten Partikel kann in einer alternativen Betrachtung auch als Verkapselungsschicht aufgefasst werden und die Oberfläche dieser Verkapselungsschicht als Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur, auf der eine weitere Verkapselungsschicht ausgebildet ist. Mit anderen Worten: das optoelektronische Bauelement kann mehrere Pufferstrukturen aufweisen und die mehreren Pufferstrukturen sind nicht notwendiger Weise in der gleichen Ebene bzw. auf der gleichen Oberfläche ausgebildet.
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In noch einer Weiterbildung weist die optisch aktive Schichtenstruktur mit der Pufferstruktur eine erste Oberfläche mit einer ersten Rauheit auf und die Verkapselungsschicht weist eine zweite Oberfläche mit einer zweiten Rauheit auf, wobei die zweite Rauheit geringer ist als die erste Rauheit. Die Verkapselungsschicht ermöglicht somit eine Planarisierung der Oberfläche des optoelektronischen Bauelementes. Dadurch reduziert die Verkapselungsschicht den Druck, der im Bereich des Partikels und der Pufferstruktur auf die optisch aktive Schichtenstruktur wirkt, da die Kontakt- bzw. Auflagefläche durch die plane Oberfläche der Verkapselungsschicht vergrößert wird.
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In noch einer Weiterbildung sind auf der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur mehrere Partikel mit einem mittleren Durchmesser, der jeweils größer als der vorgegebene Schwellenwert ist, und mehrere Pufferstrukturen angeordnet, wobei jeweils ein Partikel von jeweils einer Pufferstruktur umschlossen ist. Die Partikel sind Partikelkontaminationen. Die mehreren Pufferstrukturen und Partikel sind somit nicht als herkömmliche Streustrukturen zu verstehen. Insbesondere ist die Position der Partikel auf der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur zufällig, wohingegen die Partikel bei einer herkömmlichen Streustruktur in einem vorgegeben Bereich angeordnet werden.
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In noch einer Weiterbildung ist auf der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur ferner mindestens ein Partikel mit einem mittleren Durchmesser angeordnet, der kleiner ist als der vorgegebene Schwellenwert, wobei die Verkapselungsschicht diesen, mindestens einen Partikel direkt umschließt. Mit anderen Worten: es ist nicht erforderlich bzw. gegeben, dass unkritische Partikel, d.h. solche Partikel, die optisch nicht störend wirken oder die optisch aktive Schichtenstruktur nicht oder nur unwesentlich beschädigen können, von einer Pufferstruktur umgeben sind.
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In noch einer Weiterbildung weist die Pufferstruktur im Wesentlichen ein organisches Material auf oder ist daraus gebildet. Das organische Material kann als ein Verbindungsmittel, beispielsweise als ein Klebstoff, zwischen dem Partikel und dem Material an der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur wirken. Dies ermöglicht eine bessere Positionsfixierung des Partikels und somit ein stabileres, optoelektronisches Bauelement.
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Die Pufferstruktur kann beispielsweise eines der folgenden Materialien aufweisen oder daraus gebildet sein: ein Polyimide, ein Polyacrylat.
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In noch einer Weiterbildung weist die Pufferstruktur eine laterale Abmessung auf, die in einem Bereich des 2- bis 5-fachen des mittleren Durchmessers des umschlossenen Partikels ist. Dies ermöglicht, dass die Pufferstruktur das Partikel ununterbrochen umschließen kann. Dadurch wird eine zuverlässige und damit sichere Positionsfixierung des Partikels auf der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur ermöglicht.
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Die Aufgabe wird gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements. Das Verfahren weist auf: ein Ausbilden einer optisch aktiven Schichtenstruktur mit einer Oberfläche; ein Erfassen mindestens eines Partikels mit einem mittleren Durchmesser, der größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert, wobei der Partikel direkt auf der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur angeordnet ist, und ein Ausbilden einer Pufferstruktur im direkten Kontakt mit dem Partikel und der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur. Die Pufferstruktur wird derart ausgebildet, dass sie im Wesentlichen einen Hohlraum füllt, der zwischen dem Partikel und der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur gebildet ist, und den Partikel umschließt. Das Verfahren weist weiterhin ein Ausbilden einer Verkapselungsschicht auf oder über der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur und der Pufferstruktur auf, wobei die Pufferstruktur in der Verkapselungsschicht eingebettet wird.
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Dadurch werden lokale Fehler, beispielsweise Partikelkontamination, während des Ausbildens der Verkapselung, beispielsweise der Dünnfilmverkapselung, durch einen Schritt des Erfassen von Partikeln, d.h. durch eine Kontrolle auf Partikelkontaminationen, beispielsweise mittels automatischer optischer Inspektion (AOI) während der Herstellung des optoelektronischen Bauelementes erkannt. Die Partikelkontaminationen können dadurch vor Vervollständigung bzw. Abschluss des Herstellens des optoelektronischen Bauelementes, beispielsweise vor Abschluss des Ausbildens der Verkapselungsschicht, lokal so behandelt werden, dass der Bereich mit Partikelkontamination gegen späteren Ausfall geschützt und/oder nicht wahrnehmbar ist.
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Es wird somit eine bessere Balance von Herstellungs- bzw. Prozessaufwand und einer qualitativ hochwertigen Verkapselung erreicht. Es werden partikelfreie oder im Wesentlichen partikelfreie Prozesse ermöglicht. Weiterhin kann die Dicke der Verkapselungsschicht reduziert werden, da der Partikel mittels der Füllung des Hohlraumes zusätzlich fixiert ist. Dadurch kann zudem die Fehlerrate des optoelektronischen Bauelementes beim Kunden reduziert werden.
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Das Erfassen von Partikeln auf der optisch aktiven Schichtenstruktur und das entsprechende Reagieren (mittels des Ausbildens der Pufferstruktur) auf das Vorhandensein der Partikel erfolgt somit früher in der Wertschöpfungskette als bei einem herkömmlichen optoelektronischen Bauelement. Herkömmliche Bauelemente würden üblicherweise verworfen werden. Somit kann mittels des Verfahrens die Ausbeute der Herstellung des optoelektronischen Bauelementes verbessert werden.
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In einer Weiterbildung wird die Pufferstruktur nasschemisch ausgebildet. Dies ermöglicht eine sichere Füllung des Hohlraumes, beispielsweise indem Material der Pufferstruktur im flüssigen Zustand mittels Kapillarkraft in den Hohlraum gelangt.
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In noch einer Weiterbildung wird der mindestens eine Partikel mittels eines optischen Verfahrens erfasst, beispielsweise mittels eines automatischen optischen Inspektionsverfahren (AOI). Dies ermöglicht ein kostengünstiges und zuverlässiges Erfassen von Partikeln bzw. potentiell kritischen Partikelkontaminationen. Weiterhin kann optisch, beispielsweise mittels einer Polarisations-, Dunkelfeld- oder Phasenkontrastmikroskopie, erfahrungsbasierend ermittelt werden, ob eine Pufferstruktur für ein erfasstes Partikel erforderlich erscheint.
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In noch einer Weiterbildung wird die Pufferstruktur mittels eines seriellen Verfahrens ausgebildet wird, beispielsweise einem Tintenstrahldrucken oder einem gerichteten Plasmaabscheiden unter Normaldruck. Anschaulich wird bei mehreren Partikeln auf der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur für jedes Partikel individuell und separat eine Pufferstruktur lokal um den Partikel ausgebildet.
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In noch einer Weiterbildung wird die Verkapselungsschicht mittels eines Gasphasenabscheidens ausgebildet, beispielsweise einem chemischen Gasphasenabscheiden. Die Abscheiderate der Verkapselungsschicht kann - falls die optisch aktive Schichtenstruktur bereits eine atomlagenabgeschiedene Schicht (ALD) aufweist, größer sein als bei einer ALD-Schicht. Mit anderen Worten: die Verkapselungsschicht kann eine geringere Hermetizität als ALD-Schicht und eine größere Dicke als eine ALD-Schicht aufweisen. Die Verkapselungsschicht kann mehrschichtig sein. Die Verkapselungsschicht kann aus Schichten mit zueinander unterschiedlichen Materialien gebildet werden. Die Verkapselungsschicht kann beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 1 µm bis ungefähr 40 µm aufweisen.
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Die Aufgabe wird gemäß einem Aspekt einem weiteren Aspekt der Erfindung gelöst durch eine Vorrichtung zum Ausführen eines beschriebenen Verfahrens. Die Vorrichtung weist auf: eine erste Bauelemente-Einheit zum Ausbilden der optisch aktiven Schichtenstruktur; eine zweite Bauelemente-Einheit zum Erfassen des mindestens einen Partikels; eine dritte Bauelemente-Einheit zum Ausbilden der Pufferstruktur; und eine vierte Bauelemente-Einheit zum Ausbilden der Verkapselungsschicht; und eine Transportstrecke. Die Transportstrecke ist zum Transportieren eines Substrates zwischen der ersten zweiten, dritten und vierten Bauelemente-Einheit eingerichtet. Die Transportstrecke weist ein Gehäuse auf, das gasdicht ist.
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Dadurch wird verhindert, dass entlang der Transportstrecke neue Partikelkontamination auf das Substrat bzw. das auszubildende optoelektronische Bauelement gelangen kann.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Querschnittsansicht eines optoelektronischen Bauelementes gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
- 2 eine schematische Querschnittsansicht eines optoelektronischen Bauelementes gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
- 3A, B, C schematische Querschnittsansichten eines optoelektronischen Bauelementes gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
- 4 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelementes gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen; und
- 5 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Ausführen eines Verfahrens zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelementes gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
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In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser Beschreibung bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsbeispielen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsbeispiele benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
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Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe „verbunden“, „angeschlossen“ sowie „gekoppelt“ verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
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Eine optoelektronische Baugruppe kann ein, zwei oder mehr optoelektronische Bauelemente aufweisen. Optional kann eine optoelektronische 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.
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Ein optoelektronisches Bauelement kann ein elektromagnetische Strahlung emittierendes Bauelement oder ein elektromagnetische Strahlung absorbierendes Bauelement sein. Ein elektromagnetische Strahlung absorbierendes Bauelement kann beispielsweise eine Solarzelle oder ein Fotodetektor sein. Ein elektromagnetische Strahlung emittierendes Bauelement kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen ein elektromagnetische Strahlung emittierendes HalbleiterBauelement 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.
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Im Rahmen dieser Beschreibung kann eine hermetisch bezüglich Wasser und/oder Sauerstoff dichte Schicht als eine im Wesentlichen hermetisch dichte Schicht verstanden werden. Eine hermetisch dichte Schicht kann beispielsweise eine Diffusionsrate bezüglich Wasser und/oder Sauerstoff von kleiner ungefähr 10-1 g/(m2d) aufweisen, eine hermetisch dichte Abdeckung und/oder ein hermetisch dichter Träger kann/können beispielsweise eine Diffusionsrate bezüglich Wasser und/oder Sauerstoff von kleiner ungefähr 10-4 g/(m2d) aufweisen, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 10-4 g/(m2d) bis ungefähr 10-10 g/(m2d), beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 10-4 g/(m2d) bis ungefähr 10-6 g/(m2d).
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1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines optoelektronischen Bauelementes 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
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Das optoelektronische Bauelement 100 weist auf einem Substrat 102 eine optisch aktive Schichtenstruktur 104 auf.
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Auf einer Oberfläche 106 der optisch aktiven Schichtenstruktur 104 ist in einem direkten, körperlichen Kontakt 112 ein Partikel 108 angeordnet. Der körperliche Kontakt 112 ist derart zu verstehen, dass der Partikel 108 ohne Zwischenschicht auf der Oberfläche 106 der optisch aktiven Schichtenstruktur 106 angeordnet ist.
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Der Partikel 108 weist einen mittleren Durchmesser D auf. Der Partikel 108 ist eine Partikelkontamination für das optoelektronische Bauelement 100. Ein Partikel 108 ist beispielsweise ein Staubpartikel. Der Durchmesser D ist größer als ein vorgegebener Schwellenwert. Der vorgegebene Schwellenwert kann beispielsweise einen Wert in einem Bereich von ungefähr 1 µm bis ungefähr 20 µm aufweisen. der vorgegebene Schwellenwert kann abhängig von mindestens einer vorgegebenen Eigenschaft des Partikels sein, beispielsweise der Transparenz des Partikels. Beispielsweise kann vorgegebene Schwellenwert für einen Partikel mit einer Transparenz von mehr als 80% für sichtbares Licht im Bereich von 5 µm bis 20 µm oder mehr liegen. Hingegen kann der Schwellenwert für einen Partikel mit einer Transparenz kleiner als 20 % für sichtbares Licht beispielsweise im Bereich von 1 µm bis 20 µm oder mehr liegen.
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Zwischen dem Partikel 108 und der Oberfläche 106 der optisch aktiven Schichtenstruktur 104 ist mindestens ein Hohlraum 110, beispielsweise in Form eines Sacklochs, ausgebildet. Der Hohlraum 110 wird dadurch gebildet, dass der Partikel 108 eine näherungsweise kugelförmige Form aufweist, d.h. nicht flach oder stäbchenförmig ausgebildet ist, wie in 1 veranschaulicht ist. Der Hohlraum 110 ist anschaulich ein zugänglicher bzw. freiliegender Zwischenraum zwischen dem Partikel 108 und der optisch aktiven Schichtenstruktur 104.
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Im direkten Kontakt mit dem Partikel 108 und der Oberfläche 106 der optisch aktiven Schichtenstruktur 104 ist eine Pufferstruktur 114 ausgebildet. Die Pufferstruktur 114 füllt im Wesentlichen den Hohlraum 110 und umschließt den Partikel 108. Dadurch wird der Partikel 108 im Bereich des Hohlraumes 110 an die Oberfläche 106 der optisch aktiven Schichtenstruktur 104 gebunden. Die Pufferstruktur 114 bindet den Partikel 108 somit stärker an die Position, d.h. den direkten Kontakt 112, an welcher der Partikel 108 die Oberfläche 106 der optisch aktiven Schichtenstruktur 104 kontaktiert. Mit anderen Worten: ein derart von der Pufferstruktur 114 umschlossener oder eingebetteter Partikel 108 kann sich weniger leicht, lateral bewegen als bei einem herkömmlichen optoelektronischen Bauelement. Dadurch kann der Partikel 108 die Oberfläche 106 der optisch aktiven Schichtenstruktur 104 weniger leicht beschädigen, was andernfalls zu einem Totalausfall des optoelektronischen Bauelementes führen könnte. Somit wird das optoelektronische Bauelement stabiler.
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Auf oder über der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur 106 und der Pufferstruktur 114, beispielsweise in einem direkten körperlichen Kontakt, wie in 1 veranschaulicht ist, ist eine Verkapselungsschicht 116 ausgebildet. Anschaulich ist die Pufferstruktur 114 somit in der Verkapselungsschicht 116 eingebettet. Die Verkapselungsschicht 116 umschließt die Pufferschicht 114 wenigstens lateral, beispielsweise ringförmig. Alternativ oder zusätzlich kann die Verkapselungsschicht 116 die Pufferschicht 114 vollständig umschließt.
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Die Pufferstruktur 114 weist im Wesentlichen ein organisches Material auf oder ist daraus gebildet. Weiterhin kann die Pufferstruktur 114 nasschemisch ausgebildet sein, beispielsweise aus einer Lösung oder Dispersion. Das Material der Pufferstruktur 114 ist beispielsweise in einem Lösungsmittel gelöst, beispielsweise einem organischen, unter Normalbedingungen leicht flüchtigem Lösungsmittel, beispielsweise Aceton. Mittels des Lösungsmittels kann das Material der Pufferstruktur 114 den Hohlraum 110 füllen. Beispielsweise hebt das Lösungsmittel der Lösung mit dem Material der Pufferstruktur 114 den Partikel 108 an. Material der Pufferstruktur 114 kann sich sodann zwischen dem Partikel 108 und der Oberfläche 106 der optisch aktiven Schichtenstruktur 104 anordnen. Anschließend senkt sich der Partikel 108, durch Abzug des Lösungsmittels, wiederum auf oder über der Oberfläche 106 der optisch aktiven Schichtenstruktur 104 ab.
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Alternativ weist die Pufferstruktur 114 im Wesentlichen ein anorganisches Material auf oder ist daraus gebildet. Die anorganische Pufferstruktur 114 kann beispielsweise mittels einer punktuellen Gasphasenabscheidung oder Plasmabeschichtung ausgebildet werden, beispielsweise einer Plasmabehandlung unter Normaldruck.
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Um den Partikel 108 sicher in seiner Position zu fixieren kann die Pufferstruktur 114 mit einer lateralen Abmessung ausgebildet sein, die in einem Bereich des 2- bis 5-fachen des mittleren Durchmessers D des umschlossenen Partikels 108 ist. Die Pufferstruktur ist somit lokal auf den Partikel 108 begrenzt.
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2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines optoelektronischen Bauelementes 1 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen. Zur Vereinfachung der Darstellung sind der Partikel und die Pufferstruktur in 2 nicht dargestellt, obwohl diese enthalten sind.
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Das optoelektronische Bauelement 100 der 1 entspricht einem Ausführungsbeispiel des in 2 und 3A, 3B, 3C ausführlicher veranschaulichten optoelektronischen Bauelementes.
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Die in 1 veranschaulichte optisch aktive Schichtenstruktur 104 kann eine oder mehrere der nachfolgend noch ausführlicher beschriebenen Schichten bzw. Strukturen 12, 20, 21, 22, 23, 24, 36, 38 sein oder aufweisen.
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Das optoelektronische Bauelement 1 weist einen Träger 12 auf. Der Träger 12 kann transluzent oder transparent ausgebildet sein. Der Träger 12 dient als Trägerelement für elektronische Elemente oder Schichten, beispielsweise lichtemittierende Elemente. Der Träger 12 kann beispielsweise Kunststoff, Metall, Glas, Quarz und/oder ein Halbleitermaterial aufweisen oder daraus gebildet sein. Ferner kann der Träger 12 eine Kunststofffolie oder ein Laminat mit einer oder mit mehreren Kunststofffolien aufweisen oder daraus gebildet sein. Der Träger 12 kann mechanisch rigide oder mechanisch flexibel ausgebildet sein.
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Auf dem Träger 12 ist eine optisch aktive Schichtenstruktur ausgebildet. Die optisch aktive Schichtenstruktur weist eine erste Elektrodenschicht 14 auf, die einen ersten Kontaktabschnitt 16, einen zweiten Kontaktabschnitt 18 und eine erste Elektrode 20 aufweist. Der Träger 12 mit der ersten Elektrodenschicht 14 kann auch als Substrat bezeichnet werden. Zwischen dem Träger 12 und der ersten Elektrodenschicht 14 kann eine erste nicht dargestellte Barriereschicht, beispielsweise eine erste Barrieredünnschicht, ausgebildet sein.
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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 der optoelektronischen Schichtenstruktur elektrisch gekoppelt. Die erste Elektrode 20 kann als Anode oder als Kathode ausgebildet sein. Die erste Elektrode 20 kann 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-ZinnOxid-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.
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Über der ersten Elektrode 20 ist eine optisch funktionelle Schichtenstruktur, beispielsweise eine organische funktionelle Schichtenstruktur 22, der optoelektronischen Schichtenstruktur ausgebildet. Die organische funktionelle Schichtenstruktur 22 kann beispielsweise eine, zwei oder mehr Teilschichten aufweisen. Beispielsweise kann die organische funktionelle Schichtenstruktur 22 eine Lochinjektionsschicht, eine Lochtransportschicht, eine Emitterschicht, eine Elektronentransportschicht und/oder eine Elektroneninjektionsschicht aufweisen. Die Lochinjektionsschicht dient zum Reduzieren der Bandlücke zwischen erster Elektrode 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 22 ein, zwei oder mehr funktionelle Schichtenstruktur-Einheiten, die jeweils die genannten Teilschichten und/oder weitere Zwischenschichten aufweisen.
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Über der organischen funktionellen Schichtenstruktur 22 ist eine zweite Elektrode 23 der optoelektronischen Schichtenstruktur ausgebildet, die elektrisch mit dem ersten Kontaktabschnitt 16 gekoppelt ist. Die zweite Elektrode 23 kann gemäß einer der Ausgestaltungen der ersten Elektrode 20 ausgebildet sein, wobei die erste Elektrode 20 und die zweite Elektrode 23 gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein können. Die erste Elektrode 20 dient beispielsweise als Anode oder Kathode der optoelektronischen Schichtenstruktur. Die zweite Elektrode 23 dient korrespondierend zu der ersten Elektrode als Kathode bzw. Anode der optoelektronischen Schichtenstruktur.
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Die optisch aktive Schichtenstruktur ist ein elektrisch und/oder optisch aktiver Bereich. Der aktive Bereich ist beispielsweise der Bereich des optoelektronischen Bauelements 10, in dem elektrischer Strom zum Betrieb des optoelektronischen Bauelements 10 fließt und/oder in dem elektromagnetische Strahlung erzeugt oder absorbiert wird. Auf oder über dem aktiven Bereich kann eine Getter-Struktur (nicht dargestellt) angeordnet sein. 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.
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Über der zweiten Elektrode 23 und teilweise über dem ersten Kontaktabschnitt 16 und teilweise über dem zweiten Kontaktabschnitt 18 ist eine Verkapselungsschicht 24 der optisch aktiven Schichtenstruktur ausgebildet, die die optisch aktive Schichtenstruktur verkapselt. Die Verkapselungsschicht 24 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.
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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 Träger 12 korrespondierend zu einer Ausgestaltung der Verkapselungsschicht 24 ausgebildet sein.
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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.
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Über der Verkapselungsschicht 24 ist eine Haftmittelschicht 36 ausgebildet. 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.
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Über der Haftmittelschicht 36 ist ein Abdeckkörper 38 ausgebildet. 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 optoelektronischen 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 optoelektronischen 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 optoelektronischen Bauelements 1 entstehenden Wärme dienen.
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3A, B, C zeigen schematische Querschnittsansichten eines optoelektronischen Bauelementes gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
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Die in den 3A, 3B, 3C ausführlicher veranschaulichten, optoelektronischen Bauelementen 300, 310, 320 entsprechen Ausführungsbeispielen der oben beschriebenen optoelektronischen Bauelemente.
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Die in 1 veranschaulichte optisch aktive Schichtenstruktur 104 kann eine oder mehrere der nachfolgend noch ausführlicher beschriebenen Schichten bzw. Strukturen 12, 20, 21, 22, 23, 24, 36, 38 sein oder aufweisen.
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Wie in 3A veranschaulicht ist, weist die optisch aktive Schichtenstruktur beispielsweise eine Elektrode 23 auf. Die Elektrode 23 weist eine Oberfläche auf und die Oberfläche der Elektrode 23 entspricht mindestens im Bereich des direkten Kontaktes des Partikels 108 mit der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur, der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur.
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Weiterhin ist in 3A veranschaulicht, dass das optoelektronische Bauelement mehrere Partikel 108 aufweist (in 3A sind zwei Partikel 108 auf der Oberfläche der Elektrode 23 veranschaulicht). Die Verkapselungsschicht 116 der 1 ist in dem Ausführungsbeispiel der 3B beispielsweise die Verkapselungsschicht 24 eines Ausführungsbeispiels der 2. Das optoelektronische Bauelement weist weiterhin mehrere Pufferstrukturen 114 auf.
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Die mehreren Partikel 108 in 3A weisen jeweils einen mittleren Durchmesser auf, der größer als der vorgegebene Schwellenwert ist. Jeweils ein Partikel 108 ist jeweils von einer Pufferstruktur umschlossen, wie in 1 ausführlicher beschrieben ist.
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Die optisch aktive Schichtenstruktur mit der Pufferstruktur kann als eine erste Oberfläche mit einer ersten Rauheit aufgefasst werden. Die Verkapselungsschicht 24 ist auf der ersten Oberfläche ausgebildet und weist eine der ersten Oberfläche gegenüberliegende zweite Oberfläche auf. Die zweite Oberfläche weist eine zweite Rauheit auf. Die Verkapselungsschicht kann derart ausgebildet sein, dass die zweite Rauheit geringer ist als die erste Rauheit, wie in 3A für das linke Partikel 108 veranschaulicht ist. Mit anderen Worten: die Verkapselungsschicht 24 kann bezüglich der Partikels 108 und die Pufferstruktur 114 eine planarisierende Wirkung aufweisen. Alternativ oder zusätzlich, beispielsweise neben einem planarisierten Partikel - wie in 3A veranschaulicht ist, kann die Verkapselungsschicht eine topografische Erhebung über der Pufferstruktur aufweisen, wie in 3A für den rechten Partikel 108 veranschaulicht ist. Die zweite Rauheit kann auch in diesem Bereich kleiner sein als die erste Rauheit. Mit anderen Worten: eine plane Oberfläche der Verkapselungsschicht 24 ist im Bereich der Pufferstruktur 114 optional.
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Wie in 3B veranschaulicht ist, weist die optisch aktive Schichtenstruktur beispielsweise eine Dünnfilmverkapselungsstruktur 24A auf oder über einer Elektrode 23. Die Dünnfilmverkapselungsstruktur 24A ist beispielsweise eine Verkapselungsschicht 24 einer mehrschichtigen Verkapselungsstruktur (24A, 24B), wie in 2 ausführlicher beschrieben ist. auf. Die Dünnfilmverkapselungsstruktur 24A weist eine Oberfläche auf. Die Oberfläche der Dünnfilmverkapselungsstruktur 24A entspricht mindestens im Bereich des direkten Kontaktes des Partikels 108 mit der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur, der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur. In diesem Fall ist die Pufferstruktur 114 auf der Oberfläche der Dünnfilmverkapselungsstruktur 24A ausgebildet. Eine weitere Dünnfilmverkapselungsstruktur 24B umschließt die Pufferstruktur 114, wie im Kontext der Verkapselungsschicht 116 in 1 beschrieben ist.
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Weiterhin in 3B veranschaulicht ist, dass das optoelektronische Bauelemente weitere Partikel 312, 314 316 aufweisen kann, die nicht bzw. optional mit einer Pufferstruktur 114 umgeben werden.
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Beispielsweise ist eine Pufferstruktur 114 optional, wenn das jeweilige Partikel 316 einen mittleren Durchmesser aufweist, der kleiner ist als der vorgegebene Schwellenwert. Die Verkapselungsschicht 116 bzw. die weitere Dünnfilmverkapselungsstruktur 24B umschließt in diesem Fall den mindestens einen Partikel 316 direkt.
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Beispielsweise ist eine Pufferstruktur 114 optional, wenn das jeweilige Partikel 312 auf der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur eine vorgegebene optische Eigenschaft oder eine vorgegebene Materialeigenschaft aufweist. Die Verkapselungsschicht 116 bzw. die weitere Dünnfilmverkapselungsstruktur 24B umschließt in diesem Fall den mindestens einen Partikel 312 direkt. Beispielsweise ist eine Pufferstruktur 114 optional, wenn der Partikel 312 eine Transparenz von mehr als 80 % für sichtbares Licht und/oder ein Brechungsindex größer als ein vorgegebener Brechungsindex aufweist. Alternativ oder zusätzlich ist eine Pufferstruktur 114 optional, wenn der Partikel 312 eine vorgegebene Materialeigenschaft aufweist, beispielsweise ein geringer Härtegrad.
Beispielsweise ist eine Pufferstruktur 114 optional, wenn das jeweilige Partikel 314 in einem vorgegebenen Abstand über der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur angeordnet ist, d.h. wenn der Partikel 314 nicht auf der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur ruht. Die Verkapselungsschicht 116 bzw. die weitere Dünnfilmverkapselungsstruktur 24B umschließt in diesem Fall den mindestens einen Partikel 314 direkt.
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Wie in 3C veranschaulicht ist, kann die optisch aktive Schichtenstruktur eine Dünnfilmverkapselungsstruktur mit mindestens einer Barriereschicht aufweisen. Die Barriereschicht kann ein, mittels einer weiteren Pufferstruktur 114 eingebettetes, weiteres Partikel 318 aufweisen.
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 400 zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelementes gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
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Das optoelektronische Bauelement wird gemäß einem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ausgebildet.
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Das Verfahren 400 weist ein Ausbilden S1 einer optisch aktiven Schichtenstruktur mit einer Oberfläche auf.
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Die optisch aktive Schichtenstruktur wird mit einer Elektrode ausgebildet. Die Elektrode weist eine Oberfläche auf und die Oberfläche der Elektrode entspricht mindestens im Bereich des direkten Kontaktes des Partikels mit der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur, der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur. Alternativ oder zusätzlich wird die optisch aktive Schichtenstruktur mit einer Dünnfilmverkapselungsstruktur ausgebildet, wobei die Dünnfilmverkapselungsstruktur eine Oberfläche aufweist und die Oberfläche der Dünnfilmverkapselungsstruktur mindestens im Bereich des direkten Kontaktes des Partikels mit der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur, der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur entspricht. Alternativ oder zusätzlich wird die Dünnfilmverkapselungsstruktur aus mehreren übereinander gestapelten Barriereschichten gebildet, wobei eine Barriereschicht der mehreren Barriereschichten eine Oberfläche aufweist und die Oberfläche der Barriereschicht mindestens im Bereich des direkten Kontaktes des Partikels mit der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur, der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur entspricht. Beispielsweise wird die Dünnfilmverkapselungsstruktur mit mindestens einer Barriereschicht gebildet, die einen, mittels einer weiteren Pufferstruktur eingebettetes, weiteres Partikel umschließt oder einbettet.
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Das Verfahren 400 weist weiterhin ein Erfassen S2 mindestens eines Partikels mit einem mittleren Durchmesser, der größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert. Der Partikel ist direkt auf der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur angeordnet.
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Beim Erfassen S2 kann mindestens ein Partikel mit einem mittleren Durchmesser erfasst werden, der kleiner ist als der vorgegebene Schwellenwert ist. Dieser, mindestens eine Partikel wird mittels der Verkapselungsschicht direkt umschlossen, d.h. eine Pufferstruktur umschließt dieses Partikel optional.
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Das mindestens eine Partikel kann mittels eines optischen Verfahrens erfasst werden, beispielsweise einem automatischen optischen Verfahren.
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Der vorgegebene Schwellenwert weist einen Wert in einem Bereich von ungefähr 1 µm bis ungefähr 20 µm auf. Der vorgegebene Schwellenwert kann abhängig von mindestens einer vorgegebenen Eigenschaft des Partikels sein. Auf der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur können mehrere Partikel mit einem mittleren Durchmesser erfasst werden, der jeweils größer als der vorgegebene Schwellenwert ist, und wobei mehrere Pufferstrukturen ausgebildet werden, wobei jeweils ein Partikel von jeweils einer Pufferstruktur umschlossen wird.
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Weiterhin weist das Verfahren 400 ein Ausbilden S3 einer Pufferstruktur im direkten Kontakt mit dem Partikel und der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur auf. Die Pufferstruktur wird derart ausgebildet, dass sie im Wesentlichen einen Hohlraum füllt, der zwischen dem Partikel und der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur gebildet ist, und den Partikel umschließt.
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Die Pufferstruktur kann mittels eines seriellen Verfahrens ausgebildet werden, beispielsweise einem Tintenstrahldrucken oder einem gerichteten Plasmaabscheiden.
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Die Pufferstruktur wird im Wesentlichen aus einem organischen Material gebildet. Beispielsweise wird die Pufferstruktur nasschemisch oder mittels eines Plasmasprühens unter Atmosphären-Bedingung, auch bezeichnet als open air plasma vapor deposition, ausgebildet werden.
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Die Pufferstruktur kann mit einer lateralen Abmessung ausgebildet werden, die in einem Bereich des 2- bis 5-fachen des mittleren Durchmessers des umschlossenen Partikels ist.
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Ferner weist das Verfahren 400 ein Ausbilden S4 einer Verkapselungsschicht auf oder über der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur und der Pufferstruktur auf. Die Pufferstruktur wird in der Verkapselungsschicht eingebettet.
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Die optisch aktive Schichtenstruktur mit der Pufferstruktur kann als eine erste Oberfläche mit einer ersten Rauheit aufgefasst werden. Die Verkapselungsschicht kann mit einer zweiten Oberfläche mit einer zweiten Rauheit ausgebildet werden, wobei die zweite Rauheit ist geringer als die erste Rauheit. Die zweite Oberfläche kann der ersten Oberfläche gegenüberliegen.
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Die Verkapselungsschicht kann derart ausgebildet werden, dass die Pufferschicht wenigstens lateral umschlossen wird, beispielsweise ringförmig, beispielsweise vollständig umschlossen wird.
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Die Verkapselungsschicht kann mittels eines Gasphasenabscheidens ausgebildet werden, beispielsweise einem chemischen Gasphasenabscheiden.
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Die Verfahrensschritte S1, S2, S3 und S4 werden beispielsweise in dieser Reihenfolge durchgeführt, wie in 4 veranschaulicht ist.
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5 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Ausführen eines Verfahrens zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelementes gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
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Das Verfahren kann einem in 4 beschriebenen Ausführungsbeispiel entsprechen und das optoelektronische Bauelement einem in 1, 2, 3A, 3B oder 3C beschriebenem Ausführungsbeispiel.
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Die Vorrichtung 500 weist eine erste Bauelemente-Einheit BE1 zum Ausbilden der optisch aktiven Schichtenstruktur auf.
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Die Vorrichtung 500 weist weiterhin eine zweite Bauelemente-Einheit BE2 zum Erfassen des mindestens einen Partikels auf.
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Die Vorrichtung 500 weist eine dritte Bauelemente-Einheit BE3 zum Ausbilden der Pufferstruktur auf.
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Die Vorrichtung 500 weist weiterhin eine vierte Bauelemente-Einheit BE4 zum Ausbilden der Verkapselungsschicht auf.
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Weiterhin weist die Vorrichtung eine Transportstrecke 510 auf, die mehrere Abschnitte 510A, 510B, 510C, 510D, 510E aufweisen kann. Die Abschnitte 510A, 510B, 510C, 510D, 510E verbinden beispielsweise die einzelnen Bauelemente-Einheiten miteinander. Die Transportstrecke 510 ist allgemein zum Transportieren eines Substrates, beispielsweise das Substrat 102 in 1 oder der Träger 12 in 2, zwischen der ersten zweiten, dritten und vierten Bauelemente-Einheit BE1, BE2, BE3, BE4 eingerichtet. Das Substrat kann mittels eines Abschnittes 510A bereitgestellt werden und nach dem Ausbilden der Verkapselungsschicht mittels eines weiteren Abschnittes 510E weiter transportiert werden.
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Die Transportstrecke 510 kann ein Gehäuse aufweisen. Das Gehäuse ist gasdicht ausgebildet, sodass während des Ausführens des Verfahrens keine weiteren, externen Partikel in den Raum zum Ausführen der Verfahrensschritte S1, S2, S3, S4 (siehe 4) gelangen können.
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Die einzelnen Bauelemente-Einheiten BE1, BE2, BE3, BE4 zum Ausbilden des optoelektronischen Bauelementes können in einer gemeinsamen Vorrichtung mit einem Gehäuse 520 angeordnet sein. Alternativ können die einzelnen Bauelemente-Einheiten BE1, BE2, BE3, BE4 in einzelnen, unterschiedlichen Vorrichtungen bzw. Anlagen realisiert sein, die jeweils ein Gehäuse aufweisen. In diesem Fall wird das Substrat 102/12 zwischen den einzelnen Bauelemente-Einheiten BE1, BE2, BE3, BE4 transportiert. Der Transport kann bei beispielsweise mittels eines Fließbandes, eines Greifarmes und eines Container erfolgen, wobei diese insgesamt als Transportstrecke 510 oder alternativ als Abschnitte 510A-E aufgefasst werden können. Das Gehäuse 520 kann beispielsweise die Form eines Containers haben, in dem ein oder mehrere Substrats 102, 12 transportiert werden oder die Form einer isolierten Herstellungsumgebung, beispielsweise in Form eines Reinraumes oder Grauraumes.
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In einem Ausführungsbeispiel 1 wird ein optoelektronisches Bauelement bereitgestellt, dass aufweist: eine optisch aktive Schichtenstruktur mit einer Oberfläche; mindestens einen Partikel mit einem mittleren Durchmesser, der größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert, wobei der Partikel direkt auf der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur angeordnet ist, und wobei der Partikel eine Form aufweist, so dass ein Hohlraum zwischen dem Partikel und der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur gebildet ist; eine Pufferstruktur im direkten Kontakt mit dem Partikel und der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur, wobei die Pufferstruktur derart ausgebildet ist, dass sie im Wesentlichen den Hohlraum füllt und den Partikel umschließt; und eine Verkapselungsschicht auf oder über der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur und der Pufferstruktur, wobei die Pufferstruktur in der Verkapselungsschicht eingebettet ist.
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In einem Ausführungsbeispiel 2 weist das Ausführungsbeispiel 1 optional auf, dass der vorgegebene Schwellenwert einen Wert in einem Bereich von ungefähr 1 µm bis ungefähr 20 µm aufweist.
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In einem Ausführungsbeispiel 3 weist das Ausführungsbeispiel 1 oder 2 optional auf, dass der vorgegebene Schwellenwert abhängig von mindestens einer vorgegebenen Eigenschaft des Partikels ist, beispielsweise der Transparenz.
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In einem Ausführungsbeispiel 4 weist das Ausführungsbeispiel 1 bis 3 optional auf, dass die optisch aktive Schichtenstruktur eine Elektrode aufweist, wobei die Elektrode eine Oberfläche aufweist und die Oberfläche der Elektrode mindestens im Bereich des direkten Kontaktes des Partikels mit der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur, der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur entspricht.
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In einem Ausführungsbeispiel 5 weist das Ausführungsbeispiel 1 bis 3 optional auf, dass die optisch aktive Schichtenstruktur eine Dünnfilmverkapselungsstruktur aufweist, wobei die Dünnfilmverkapselungsstruktur eine Oberfläche aufweist und die Oberfläche der Dünnfilmverkapselungsstruktur mindestens im Bereich des direkten Kontaktes des Partikels mit der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur, der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur entspricht.
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In einem Ausführungsbeispiel 6 weist das Ausführungsbeispiel 5 optional auf, dass die Dünnfilmverkapselungsstruktur mehrere Barriereschichten aufweist, wobei eine Barriereschicht der mehreren Barriereschichten eine Oberfläche aufweist und die Oberfläche der Barriereschicht mindestens im Bereich des direkten Kontaktes des Partikels mit der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur, der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur entspricht.
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In einem Ausführungsbeispiel 7 weist das Ausführungsbeispiel 5 oder 6 optional auf, dass die Dünnfilmverkapselungsstruktur mindestens eine Barriereschicht aufweist, die einen, mittels einer weiteren Pufferstruktur eingebetteten, weiteren Partikel umschließt.
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In einem Ausführungsbeispiel 8 weist das Ausführungsbeispiel 1 bis 7 optional auf, dass die optisch aktive Schichtenstruktur mit der Pufferstruktur eine erste Oberfläche mit einer ersten Rauheit aufweist und die Verkapselungsschicht eine zweite Oberfläche mit einer zweiten Rauheit aufweist, wobei die zweite Rauheit geringer ist als die erste Rauheit.
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In einem Ausführungsbeispiel 9 weist das Ausführungsbeispiel 1 bis 8 optional mehrere Partikel mit einem mittleren Durchmesser auf, der jeweils größer als der vorgegebene Schwellenwert ist, und mehrere Pufferstrukturen, wobei jeweils ein Partikel von jeweils einer Pufferstruktur umschlossen ist.
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In einem Ausführungsbeispiel 10 weist das Ausführungsbeispiel 1 bis 9 optional ferner mindestens einen Partikel mit einem mittleren Durchmesser auf, der kleiner ist als der vorgegebene Schwellenwert, wobei die Verkapselungsschicht diesen, mindestens einen Partikel direkt umschließt.
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In einem Ausführungsbeispiel 11 weist das Ausführungsbeispiel 1 bis 9 optional auf, dass die Pufferstruktur im Wesentlichen ein organisches Material aufweist oder daraus gebildet ist.
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In einem Ausführungsbeispiel 12 weist das Ausführungsbeispiel 1 bis 10 optional auf, dass die Pufferstruktur nasschemisch ausgebildet ist.
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In einem Ausführungsbeispiel 13 weist das Ausführungsbeispiel 1 bis 12 optional auf, dass die Pufferstruktur eine laterale Abmessung aufweist, die in einem Bereich des 2- bis 5-fachen des mittleren Durchmessers des umschlossenen Partikels ist.
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In einem Ausführungsbeispiel 14 weist das Ausführungsbeispiel 1 bis 13 optional auf, dass die Verkapselungsschicht die Pufferschicht wenigstens lateral umschließt, beispielsweise ringförmig.
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In einem Ausführungsbeispiel 15 weist das Ausführungsbeispiel 1 bis 14 optional auf, dass die Verkapselungsschicht die Pufferschicht vollständig umschließt.
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In einem anderen Ausführungsbeispiel 16 ist ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements bereitgestellt. Das Verfahren weist auf: ein Ausbilden einer optisch aktiven Schichtenstruktur mit einer Oberfläche; ein Erfassen mindestens eines Partikels mit einem mittleren Durchmesser, der größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert, wobei der Partikel direkt auf der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur angeordnet ist, und ein Ausbilden einer Pufferstruktur im direkten Kontakt mit dem Partikel und der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur, wobei die Pufferstruktur derart ausgebildet wird, dass sie im Wesentlichen einen Hohlraum füllt, der zwischen dem Partikel und der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur gebildet ist, und den Partikel umschließt; und ein Ausbilden einer Verkapselungsschicht auf oder über der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur und der Pufferstruktur, wobei die Pufferstruktur in der Verkapselungsschicht eingebettet wird.
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In einem Ausführungsbeispiel 17 weist das Ausführungsbeispiel 16 optional auf, dass der vorgegebene Schwellenwert einen Wert in einem Bereich von ungefähr 1 µm bis ungefähr 20 µm aufweist.
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In einem Ausführungsbeispiel 18 weist das Ausführungsbeispiel 16 oder 17 optional auf, dass der vorgegebene Schwellenwert abhängig von mindestens einer vorgegebenen Eigenschaft des Partikels ist, beispielsweise der Transparenz.
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In einem Ausführungsbeispiel 19 weist das Ausführungsbeispiel 16 bis 18 optional auf, dass die optisch aktive Schichtenstruktur mit einer Elektrode ausgebildet wird, wobei die Elektrode eine Oberfläche aufweist und die Oberfläche der Elektrode mindestens im Bereich des direkten Kontaktes des Partikels mit der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur, der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur entspricht.
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In einem Ausführungsbeispiel 20 weist das Ausführungsbeispiel 16 bis 18 optional auf, dass die optisch aktive Schichtenstruktur mit einer Dünnfilmverkapselungsstruktur ausgebildet wird, wobei die Dünnfilmverkapselungsstruktur eine Oberfläche aufweist und die Oberfläche der Dünnfilmverkapselungsstruktur mindestens im Bereich des direkten Kontaktes des Partikels mit der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur, der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur entspricht.
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In einem Ausführungsbeispiel 21 weist das Ausführungsbeispiel 16 bis 20 optional auf, dass die Dünnfilmverkapselungsstruktur aus mehreren übereinander gestapelten Barriereschichten gebildet wird, wobei eine Barriereschicht der mehreren Barriereschichten eine Oberfläche aufweist und die Oberfläche der Barriereschicht mindestens im Bereich des direkten Kontaktes des Partikels mit der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur, der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur entspricht.
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In einem Ausführungsbeispiel 22 weist das Ausführungsbeispiel 16 bis 21 optional auf, dass die Dünnfilmverkapselungsstruktur mit mindestens einer Barriereschicht gebildet wird, die einen, mittels einer weiteren Pufferstruktur eingebetteten, weiteren Partikel umschließt oder einbettet.
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In einem Ausführungsbeispiel 23 weist das Ausführungsbeispiel 16 bis 22 optional auf, dass die optisch aktive Schichtenstruktur mit der Pufferstruktur eine erste Oberfläche mit einer ersten Rauheit aufweist und die Verkapselungsschicht eine zweite Oberfläche mit einer zweiten Rauheit aufweist, wobei die zweite Rauheit geringer ist als die erste Rauheit.
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In einem Ausführungsbeispiel 24 weist das Ausführungsbeispiel 16 bis 23 optional auf, dass auf der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur mehrere Partikel mit einem mittleren Durchmesser erfasst werden, der jeweils größer als der vorgegebene Schwellenwert ist, und wobei mehrere Pufferstrukturen ausgebildet werden, wobei jeweils ein Partikel von jeweils einer Pufferstruktur umschlossen wird.
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In einem Ausführungsbeispiel 25 weist das Ausführungsbeispiel 16 bis 24 optional ferner ein Erfassen mindestens eines Partikels mit einem mittleren Durchmesser auf, der kleiner ist als der vorgegebene Schwellenwert ist, wobei dieser, mindestens eine Partikel mittels der Verkapselungsschicht direkt umschlossen wird.
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In einem Ausführungsbeispiel 26 weist das Ausführungsbeispiel 16 bis 25 optional auf, dass die Pufferstruktur im Wesentlichen ein organisches Material aufweist oder daraus gebildet wird.
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In einem Ausführungsbeispiel 27 weist das Ausführungsbeispiel 16 bis 26 optional auf, dass die Pufferstruktur nasschemisch ausgebildet wird.
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In einem Ausführungsbeispiel 28 weist das Ausführungsbeispiel 16 bis 27 optional auf, dass die Pufferstruktur mit einer lateralen Abmessung ausgebildet wird, die in einem Bereich des 2- bis 5-fachen des mittleren Durchmessers des umschlossenen Partikels ist.
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In einem Ausführungsbeispiel 29 weist das Ausführungsbeispiel 16 bis 28 optional auf, dass die Verkapselungsschicht derart ausgebildet wird, dass die Pufferschicht wenigstens lateral umschlossen wird, beispielsweise ringförmig.
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In einem Ausführungsbeispiel 30 weist das Ausführungsbeispiel 16 bis 29 optional auf, dass die Verkapselungsschicht derart ausgebildet wird, dass die Pufferschicht vollständig umschlossen wird.
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In einem Ausführungsbeispiel 31 weist das Ausführungsbeispiel 16 bis 30 optional auf, dass das mindestens eine Partikel mittels eines optischen Verfahrens erfasst wird.
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In einem Ausführungsbeispiel 32 weist das Ausführungsbeispiel 16 bis 31 optional auf, dass die Pufferstruktur mittels eines seriellen Verfahrens ausgebildet wird, beispielsweise einem Tintenstrahldrucken oder einem gerichteten Plasmaabscheiden.
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In einem Ausführungsbeispiel 33 weist das Ausführungsbeispiel 16 bis 32 optional auf, dass die Verkapselungsschicht mittels eines Gasphasenabscheidens ausgebildet wird, beispielsweise einem chemischen Gasphasenabscheiden.
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In einem anderen Ausführungsbeispiel 34 ist eine Vorrichtung zum Ausführen eines Verfahrens gemäß einem der Ausführungsbeispiele 16 bis 33. Die Vorrichtung weist auf: eine erste Bauelemente-Einheit zum Ausbilden der optisch aktiven Schichtenstruktur; eine zweite Bauelemente-Einheit zum Erfassen des mindestens einen Partikels; eine dritte Bauelemente-Einheit zum Ausbilden der Pufferstruktur; und eine vierte Bauelemente-Einheit zum Ausbilden der Verkapselungsschicht; und eine Transportstrecke, wobei die Transportstrecke zum Transportieren eines Substrates zwischen der ersten zweiten, dritten und vierten Bauelemente-Einheit eingerichtet ist; und wobei die Transportstrecke ein Gehäuse aufweist, das gasdicht ist.
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Die Erfindung ist nicht auf die angegebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise kann das optoelektronische Bauelement als ein organisches lichtemittierendes Bauelement ausgebildet werden, beispielsweise als eine organische Leuchtdiode, beispielsweise als organische Anzeigevorrichtung oder als organische Leuchte. Eine organische Leuchte kann zudem makropixeliert sein, das heißt mehrere Pixel aufweisen, die beispielsweise jeweils eine optisch aktive Fläche von mehreren µm2 bis mehrere cm2 aufweisen.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- optoelektronisches Bauelement
- 102
- Substrat
- 104
- optisch aktive Schichtenstruktur
- 106
- Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur
- 108
- Partikel
- 110
- Hohlraum
- 112
- direkter Kontakt des Partikels mit der Oberfläche der optisch aktiven Schichtenstruktur
- 114
- Pufferstruktur
- 116
- Verkapselungsschicht
- D
- Durchmesser des Partikels
- 1
- optoelektronisches Bauelement
- 12
- Träger
- 14
- Elektrodenschicht
- 16, 18
- Kontaktabschnitt
- 20, 23
- Elektrode
- 21
- elektrische Isolierungsbarriere
- 22
- organische, funktionelle Schichtenstruktur
- 24
- Verkapselungsschicht
- 32
- Kontaktbereich
- 36
- Haftmittelschicht
- 38
- Abdeckkörper
- 300, 310, 320
- optoelektronisches Bauelement
- 302
- topografische Struktur
- 312, 314, 316, 318
- Partikel
- 400
- Ablaufdiagramm
- S1, S2, S3, S4
- Verfahrensschritte
- 500
- Vorrichtung
- 510
- Transportstrecke
- 510A,B,C,D,E
- Abschnitte der Transportstrecke
- BE1,2,3,4
- Bauelemente-Einheit der Vorrichtung
- 520
- Gehäuse
