EP1738423A1 - Organisches, elektro-optisches element mit erhöhter auskoppeleffizienz - Google Patents

Organisches, elektro-optisches element mit erhöhter auskoppeleffizienz

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Publication number
EP1738423A1
EP1738423A1 EP05738415A EP05738415A EP1738423A1 EP 1738423 A1 EP1738423 A1 EP 1738423A1 EP 05738415 A EP05738415 A EP 05738415A EP 05738415 A EP05738415 A EP 05738415A EP 1738423 A1 EP1738423 A1 EP 1738423A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
layer
substrate
reflective layer
electro
reflective
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP05738415A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Clemens Ottermann
Thomas DÄUBLER
Steffen Reichel
Edgar Pawlowski
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schott AG
Original Assignee
Schott AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schott AG filed Critical Schott AG
Publication of EP1738423A1 publication Critical patent/EP1738423A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/11—Anti-reflection coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/85—Arrangements for extracting light from the devices
    • H10K50/852—Arrangements for extracting light from the devices comprising a resonant cavity structure, e.g. Bragg reflector pair
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/85—Arrangements for extracting light from the devices
    • H10K50/854—Arrangements for extracting light from the devices comprising scattering means

Definitions

  • the invention relates generally to electro-optical elements and methods for their production.
  • the invention relates to an organic electro-optical element with increased coupling-out efficiency, and to a method for its production.
  • OLEDs Organic light-emitting diodes
  • OLED layer structures with internal quantum efficiencies of 85% are already known.
  • the efficiency of OLEDs is significantly reduced by coupling losses. Reflection losses occur at the existing interfaces of adjoining media with different refractive indices.
  • This jump in the refractive index leads to total reflection of light which, coming from the interior of the OLED, strikes the interface at an angle which is greater than the critical angle. This in turn reduces the solid angle at which the radiation can be coupled out.
  • the approximation applies to the fraction ⁇ of the radiation that can be coupled out:
  • n denotes the highest refractive index of the individual layers of the OLED.
  • an OLED comprises an organic electroluminescent layer, the light of which is transmitted through a transparent, conductive electrode layer, e.g. made of indium tin oxide (ITO), and a transparent support, such as in particular a glass support, a glass ceramic or polymer film with a preferred barrier coating is coupled out.
  • a transparent, conductive electrode layer e.g. made of indium tin oxide (ITO)
  • ITO indium tin oxide
  • An OLED is described in US 2002/0094422 Al further discloses, in which between the ITO transparent electrode layer and the substrate an intermediate layer is arranged, which has a varying refractive index, wherein the refractive index at the interfaces of the intermediate layer respectively to the refractive index of the adjacent materials Has.
  • micro-optical elements such as lenses or truncated cones placed on the OLED structures.
  • these structures are only effective if the active area of the OLED is smaller than the surface part assigned to this area.
  • the coupling efficiency is increased considerably, but at the same time the. light-emitting surface of the OLED is reduced, so that no significant increase in the overall brightness is achieved in this way.
  • Solutions to the problem are therefore at best suitable to achieve a higher luminance in pixel displays in which there are non-luminous gaps between the individual OLED structures anyway.
  • the object of the invention is therefore to provide an organic electro-optical element with increased coupling-out efficiency, which can be produced in a simple manner and whose service life is not impaired by the measures for increasing the coupling-out efficiency.
  • This object is already achieved in a most surprisingly simple manner by an organic, electro-optical element and a method for producing an organic, electro-optical element according to the independent claims.
  • Advantageous further developments are the subject of the respective dependent claims.
  • an organic, electro-optical element according to the invention, a substrate and at least one electro-optical structure which comprises an active layer with, at least one organic, electro-optical material, the substrate at least one
  • the layer of the anti-reflective layer has a thickness and a refractive index for which the integral reflectivity at the interfaces of the anti-reflective layer for the active layer starts at all angles Light rays and for a wavelength in the spectral range of the emitted light is minimal, or for which the integral reflectivity is at most 25 percent, preferably 15 percent, particularly preferably 5 percent higher than the minimum of the integral reflectivity.
  • the integral reflectivity is the reflectivity integrated across all emission angles of light rays emanating from the active layer, at the interfaces of the anti-reflective layer.
  • the minimum of the integral reflectivity is also understood to mean the minimum value of the integral reflectivity which can be achieved by varying the values for the refractive index and the layer thickness of the anti-reflective layer, for example in the case of a single-layer layer, for the anti-reflective layer under otherwise unchanged conditions.
  • the refractive index can be set uniformly and without dispersion over the entire layer thickness.
  • An anti-reflective substrate in particular glass substrate with an anti-reflective layer with at least one layer, which has a thickness and a refractive index, for which the integral reflectivity at the interfaces of the anti-reflective layer is minimal for light rays emanating from all angles in the active layer or for which the integral Reflectivity which is at most 25 percent higher than the minimum can be used as a support for an organic, electro-optical element, such as in particular an organic, light-emitting diode, but of course also as a support or attachment for other light-emitting devices.
  • a substrate provided with an anti-reflective layer according to the invention can also be used for all other applications in which light not only strikes the substrate or is transmitted through it under perpendicular incidence.
  • an improved anti-reflective treatment can be achieved with a single-layer anti-reflective coating in a particularly advantageous manner.
  • the invention can also be extended to multilayer anti-reflective coatings for these applications as well.
  • Such a substrate according to the invention accordingly generally has an antireflection coating with at least one layer, as is here specifically for electro-optical
  • optical devices such as optical components, panes, in particular window panes for buildings - both simple window panes, as well
  • Optical components with anti-reflective layers according to the invention can be, for example, lenses, also spectacle lenses, prisms or optical filters.
  • the invention is particularly suitable for optical devices of this type which are designed for the transmission of light emerging from the substrate or entering the substrate at a wide angular range.
  • An anti-reflective layer significantly increases the out-coupling or coupling-in efficiency of light that passes through the substrate compared to an uncoated substrate, since the anti-reflective coating at least partially suppresses back reflections.
  • the layer thickness and the refractive index of the anti-reflective coating are not optimized for vertical incidence, which leads to a layer thickness of a quarter of the light wavelength known from the prior art, but rather all possible directions of emitted light beams are taken into account.
  • Anti-reflective coating to increase the transmission from the active layer into the substrate and / or by a factor of 2 when the light emerges on the visible side of the element, which accordingly also brings about a significant increase in the overall external quantum efficiency.
  • the layer thickness and the refractive index of the anti-reflective layer are selected such that the integral of the reflectivity of the anti-reflective layer
  • n 2 denote the refractive index of the
  • Anti-reflective coating, ni and n 3 the refractive indices of the media adjacent to the anti-reflective coating, ⁇ den Angle of the emitted light to the perpendicular to the interface of the anti-reflective layer facing the emitter and d the layer thickness of the anti-reflective layer.
  • R TE and R TM are the reflection coefficients for TE, 10 and TM polarized light, respectively. The following applies to the reflection coefficients:
  • the angle oi designates the angle of a light beam striking the anti-reflective layer to the perpendicular to the interface and thus corresponds to the angle ⁇ .
  • the angle ⁇ 2 is the angle measured at the interface to the perpendicular
  • the angle ⁇ 3 also denotes the angle of the light beam refracted again at the opposite interface to the medium with the refractive index n 3 and traveling in this medium.
  • Vacuum is designated ⁇ o.
  • an anti-reflective layer designed as described above with minimal or only a maximum of 25% reflectivity deviating from the minimum generally has much thicker layer thicknesses than are usually used for anti-reflective layers.
  • a good anti-reflective effect can already be achieved with a substrate with an anti-reflective layer with at least one layer, in which the layer of the
  • Anti-reflective coating preferably all layers of the multi-layer anti-reflective coating
  • Antireflection coating have an optical thickness of at least 3/8 'of a wavelength of the transmission or emission spectrum, preferably even at least half a wavelength.
  • the wavelength to which this optical thickness relates preferably depends on the particular application.
  • this wavelength preferably a wavelength of the spectral range of the emission spectrum, particularly preferably the mean wavelength- of the spectrum emitted by the element or the mean wavelength of that with the
  • Eye sensitivity weighted emission spectrum In the case of window glass or a lens, the mean wavelength of the visible spectrum or of the visible spectrum weighted with the sensitivity to the eye can be used analogously to calculate the layer thickness.
  • the integral reflectivity of the layer thickness and the refractive indices is the
  • Antireflection coating n 2 and those of the adjacent media, n 2 and n 3 depending, the refractive indices of the adjacent media can be determined by specifying the material.
  • the maximum integral transmission for light rays emanating from an imaginary emitter in the active layer could also be determined using the relationships 2) to 5), whereby for the integral transmission T (nj, n, n_, d, ⁇ ) applies:
  • T (n ⁇ , n 2 , n 3 , d, ⁇ ) 1 - R (nn 2 , n 3 , d, ⁇ ).
  • the position of the anti-reflective layer has a thickness and a refractive index for which the light beams emanating from all active angles and the wavelengths of the spectral range of the emitted radiation are integrated and with the spectral intensity distribution weighted reflectivity at the
  • Interfaces of the anti-reflective layer is minimal, or at most 25 percent, preferably 15 percent, particularly preferably "5 percent higher than the minimum.
  • This integral I (n ⁇ , n 2 , n 3 , d) can be determined by:
  • Equation 6 For the reflectivity R (ni ( ⁇ ), n 2 ( ⁇ ), n 3 ( ⁇ ), ü, U) the same relationships apply as for equation (1), so that equations 2) - 5) are advantageous for calculation. can be used. If, as in Equation 6, integration is also carried out over a wavelength range, then the dispersion of the media or the dependence of the refractive indices ni, n 2 , n 3 on the wavelength must also be taken into account. S ( ⁇ ) denote the spectral
  • Integration limits of the spectral range With the spectral intensity distribution function S ( ⁇ ) the values of the reflectivity R (m ( ⁇ ), n 2 ( ⁇ ), n 3 ( ⁇ ), d, ⁇ ) are weighted.
  • the limit values ⁇ i and ⁇ 2 of the integration over the wavelength can denote, for example, the limits of the wavelength range of the emission. However, narrower limits or a sub-spectral range can also be selected as integration limits. This is useful, for example, if the active layer also emits in wavelengths for which one or more of the materials used are opaque.
  • the extrinsic spectral emission probability is easier to determine than the intrinsic emission probability of the active layer. In general, however, this can be replaced by the extrinic spectral distribution to determine the layer thickness and the refractive index.
  • the position of the anti-reflective layer has a thickness and a refractive index for which the light rays emanating from all the angles of the active layer and the wavelengths of the spectral range of the emitted radiation are integrated and with the spectral intensity distribution and the spectral Ocular sensitivity-weighted reflectivity at the interfaces of the anti-reflective layer is minimal, or at most 25 percent, preferably 15 Percent, particularly preferably 5 percent, is higher than the minimum.
  • This integral I (n ⁇ , n 2 , n 3 , d) can be calculated by:
  • an organic, electro-optical element encompasses both an organic electroluminescent or light-emitting element, such as an OLED, and a photovoltaic element which has an organic material as a photovoltaically active medium.
  • OLED organic electroluminescent or light-emitting element
  • a photovoltaic element which has an organic material as a photovoltaically active medium.
  • OLED is also generally used for organic light-converting elements, that is to say both for light-emitting elements and for photovoltaic elements, on account of the equivalent structure.
  • the layer structure of an OLED or an appropriately constructed photovoltaic element is understood as an electro-optical structure.
  • Such a structure comprises, accordingly, generally a first and second conductive layers between which an active layer is arranged, which 'comprises the. At least one electro-optic material.
  • the first and second conductive layers, which serve as electrodes for the electro-optical structure also generally have different work functions, so that a work function difference arises between the two layers.
  • the mechanism of light generation in the electro-optical material of an OLED is generally understood to be based on the recombination of electrons and holes, or the recombination of excitons with the emission of light quanta.
  • LUMO Large Unoccupied Molecular Orbital
  • HOMO Highest Occupied Molecular Orbital
  • the substrate comprises glass, in particular soda-lime glass and / or plastic.
  • the integral 1) can be calculated, for example, by recursively applying the relationships 2) to 5) given above for the individual layers of the anti-reflective layer.
  • the relationships 2) to 5) given above for the individual layers of the anti-reflective layer.
  • Relevant computer programs or specialist articles or specialist books for calculation are known to the person skilled in the art.
  • a plurality of 'anti-reflection layers, or a multi-layer system with a combination of high, medium or low-refractive individual layers For this purpose, the layer materials known from the coating of optical components, such as titanium oxide, tantalum oxide, niobium oxide, hafnium oxide, aluminum oxide or silicon oxide, but also nitrides, such as, for example, magnesium nitride, can advantageously be used. However, other coating materials or combinations and mixtures of these materials known to the person skilled in the art, in particular for producing middle refractive layers, are also to be provided for realizing the invention.
  • the method comprises the steps: coating at least one side of a substrate with an anti-reflective layer, and
  • At least one electro-optical structure which comprises at least one organic electro-optical material
  • the substrate is coated with an antireflection coating comprising at least one layer with 'a thickness and a refractive index, for which the integral reflectivity at the interfaces the anti-reflective layer for light rays emanating from the active layer at all angles and for a wavelength in the spectral range of the emitted light of the electro-optical material is minimal or for which the integral reflectivity is at most 25 percent higher than the minimum.
  • the layer thickness and the refractive index of the anti-reflective layer are selected in accordance with a minimization of the relationships 1), 7) or 8) given above in conjunction with equations 2) to 5).
  • All known layer deposition processes such as vacuum coating processes, in particular physical vapor deposition (PVD) or sputtering, chemical deposition processes from the gas phase (CVD) which are thermally or plasma-assisted (PECVD) or pulsed (for example PICVD) are suitable for coating with the anti-reflective coating ) can be carried out, or coatings from the liquid phase, such as sol-gel coating, dip, spray or spin coating.
  • PVD physical vapor deposition
  • PECVD plasma-assisted
  • PICVD pulsed
  • Particularly inexpensive and advantageous for the large-scale manufacture of electro-optical elements is one-, pus formation of the inventive method, wherein the step of coating at least one side of a substrate with an antireflection coating includes the step of dip coating the substrate.
  • Dip coating can be used to produce scratch-resistant and weather-resistant layers with versatile optical properties efficiently and inexpensively.
  • the anti-reflective coating of the substrate has titanium oxide - titanium oxide has a high refractive index and can be applied to the substrate in a simple manner by means of dip coating.
  • the desired refractive index of the anti-reflective layer or one of the layers of the anti-reflective layer can also be set during production.
  • the step of applying at least one electro-optical structure preferably also comprises the steps of: applying a first conductive layer, applying an active layer which comprises the at least one organic, electro-optical material, and applying a second conductive layer.
  • the at least one anti-reflective layer has several layers, or if the step of coating at least one side of a substrate with an anti-reflective layer comprises the step of coating with an anti-reflective layer which comprises several Layers. It is particularly advantageous if the
  • Layers each have different refractive indices.
  • the step of coating with an antireflection coating which has a plurality of layers, in particular three layers, can accordingly advantageously comprise the steps: applying a layer with a medium refractive index, applying a layer with a high refractive index, and applying a layer with a low refractive index.
  • layers of the electro-optical structure itself can also be included in the anti-reflective coating.
  • an ITO layer of the electro-optical structure can adjoin a two-layer anti-reflective layer in order to form a three-layer anti-reflective layer together with these two layers with correspondingly matched refractive indices.
  • the anti-reflective layer has at least two layers, one of the conductive layers of the electro-optical structure being adjacent to the anti-reflective layer.
  • the at least one antireflection coating and the at least one electro-optical structure can advantageously be applied to the same side of the substrate. This creates an electro-optical element in which reflections are reduced when the light passes through at the interface between the substrate and the electro-optical structure. Furthermore, at least one matching layer can be applied to the anti-reflective layer applied in this way before the layers of electro-optical structure are applied, in order to create an optical layer. To match the refractive indices of the electro-optical structure.
  • the at least one antireflection coating and the at least one electro-optical structure can also be applied to opposite sides of the substrate.
  • reflection suppression is created on the viewing or light exit side.
  • An anti-reflective layer according to the invention is arranged on the side on which the electro-optical
  • At least one matching layer is arranged between the anti-reflective layer and the electro-optical structure.
  • the at least one adaptation layer advantageously also an adaptation layer stack, or a multilayer adaptation layer can advantageously serve to better coordinate the optical properties of the anti-reflection layer and the electro-optical structure.
  • anti-reflective layers can also be applied to the substrate on both sides. If both sides of the substrate have anti-reflective layers according to the invention, an extensive improvement in the coupling and / or coupling of light out and into the element is brought about.
  • the organic, electro-optical elements according to the invention in particular also OLEDs, can also be produced in a simple manner by, for example, already producing an anti-reflective substrate with at least one anti-reflective layer according to the invention which has an optimized or improved layer thickness and refractive index according to the invention with regard to the integral reflectivity, is used.
  • the use of AMIRAN® glass as substrate as is already used extensively, for example, for low-reflection window glasses, with suitably adapted layer thicknesses of the layers of the anti-reflective layers, is particularly suitable for this purpose.
  • an anti-reflective layer therefore also comprise an AMIRAN® coating, wherein the layer thicknesses of the anti-reflective layer can be adapted according to the invention, or an additional anti-reflective layer designed according to the invention is applied.
  • an organic electro-optical element comprises at least one electro-optical structure with an active layer with organic, electro-optical material, wherein an anti-reflective layer is arranged between the substrate and the electro-optical structure, and wherein light-scattering structures between the electro-optical structure and the substrate are present.
  • the light-scattering structures in a surprisingly simple manner, also bring about a significant increase in the coupling-out or coupling-in efficiency compared to known OLED elements, just like a layer which is optimized with regard to its thickness and refractive index.
  • an anti-reflective glass substrate with "an anti-reflective layer with light-scattering structures can be used as a support for both an organic, electro-optical element, such as in particular an organic, light-emitting diode," and also for other light-emitting elements, such as semiconductor diodes or inorganic electroluminescent elements.
  • an organic, electro-optical element such as in particular an organic, light-emitting diode
  • other light-emitting elements such as semiconductor diodes or inorganic electroluminescent elements.
  • the light-scattering structures can be present in the anti-reflective layer. This can be implemented in a simple manner, for example by a
  • Anti-reflective layer is applied, the light-scattering structures, for example in the form of crystallites, Contains particles or inclusions that have a different refractive index and / or a different orientation from the surrounding material.
  • an additional layer which has light-scattering structures to increase the coupling-out efficiency.
  • This layer can be arranged, for example, between the substrate and the electro-optical structure.
  • the additional layer is arranged on the substrate or in contact with the substrate, or is applied to it, and has a refractive index which essentially corresponds to the substrate refractive index. on . In this way arise at the
  • Interface between this layer and the substrate has no reflections which reduce the coupling-out efficiency.
  • Anti-reflective coating on light-scattering structures Such an arrangement can be produced by applying the anti-reflective layer to a structured side of the substrate.
  • the substrate surface can - on that for the
  • Antireflection layer provided side are roughened.
  • the substrate surface can also be provided with regular structures and the anti-reflective layer can be applied to this substrate side.
  • ⁇ are, for example, a hole injection layer and / or a potential adaptation layer and / or an electron blocking layer and / or a hole blocking layer, and / or a hole and / or an electron conductor layer and / or a
  • Electron injection layer advantageous for the quantum efficiency of the organic, electro-optical structure, these layers also being arranged like the active layer between the first and second conductive layers.
  • the layers are applied or arranged in the order hole injection layer / potential adaptation layer / hole conductor layer / electron blocking layer / active layer / hole blocking layer / electron conductor layer / electron direction layer. Parts, combinations or multiple uses of these functional layers which are known to the person skilled in the art can also be used.
  • Fig. 5 is a calculation of the integral
  • Reflectivity of an anti-reflective layer for different values of the layer thickness and the refractive index of the anti-reflective layer 6A and 6B embodiments of electro-optical
  • Fig. 1 shows a cross section through a first embodiment of an electro-optical element according to the invention, which is designated as a whole with 1.
  • a transparent, flat or plate-shaped substrate 2 serves as the carrier of the element 1, glass or and / or plastic being preferably used as the substrate material.
  • substrate thicknesses in the range from 10 to 2000 micrometers, preferably in the range from 50 to 700 micrometers, are suitable.
  • an electro-optical structure 4 is arranged on the side 22 of the substrate 2.
  • the electro-optical structure 4 comprises a first and a second conductive layer 41 and 42, between which an active layer 6 is arranged.
  • the active layer 6 contains organic, electro-optical material.
  • an anti-reflective layer 10 is also arranged, which reflections between the substrate 2 facing conductive layer 41 and the surface of the substrate 2 is reduced.
  • the refractive index of the anti-reflective layer 10 is preferably chosen so that it lies between the refractive index of the adjacent layers. In the case of customary simple, single-layer anti-reflective or refractive index matching layers, their thickness is generally chosen such that it corresponds to a quarter of the wavelength of the emerging light. For the refractive index of the anti-reflective layer, the geometric mean of the two refractive index values of the media adjacent to the anti-reflective layer is also set as the optimum, according to the teaching known from the prior art.
  • a single-layer anti-reflective layer of an electro-optical element 1 according to the invention in which the integral reflectivity at the interfaces of the anti-reflective layer is minimal for light rays emanating from all angles in the active layer, has a refractive index and a layer thickness that deviates completely from these values.
  • the values for the refractive index and layer thickness of layer 10 can also deviate so far that the integral reflectivity resulting from these values is at most 25 percent, preferably at most 15 percent, particularly preferably at most 5 percent, is higher than the theoretically achievable minimum of the integral reflectivity.
  • Relationships 1) to 5) given above in FIG. 1 show an imaginary emitter 13 in the active layer 6 and a light beam 10 emanating from this emitter.
  • the angle cti denotes the angle measured by the perpendicular to the interface between the layer 41 and the anti-reflective layer 10 of the through the Layer 41 of running light beam.
  • the angle ⁇ 2 is the angle of the light beam measured at the interface between the layer 41 with the refractive index n x and the anti-reflective layer with the refractive index n 2, which is refracted in the anti-reflective layer.
  • the angle ⁇ 3 is also the angle of the light beam which is running in the substrate 2 and is refracted at the opposite interface of the anti-reflective layer 10 to the substrate 2 with the refractive index n 3 .
  • the refractive index and the layer thickness of the position of the anti-reflective layer 10 can also be selected such that the light rays emanating from the active layer 6 over all angles and the wavelengths integrated the Spe 'ktral Schemes "of the emitted radiation and preferablyete- with the spectral intensity distribution of reflectance at the interfaces of the Entspieg.elungs slaughter 10 is minimal, or at most 25 percent, preferably 15 percent, more preferably 5 percent higher than the minimum of the weighted and integrated
  • This integral can be calculated according to equation 7) and the values of the refractive index and the layer thickness can be determined for the minimum achievable value of the integral.
  • An additional improvement can also be achieved if one for the position of the anti-reflective layer 10 Thickness and a refractive index is selected for which the reflectivity at the interfaces of the anti-reflective layer 10, which is integrated over all angles of the light rays emanating from the active layer and the wavelengths of the spectral range of the emitted radiation and is weighted with the spectral intensity distribution and additionally the spectral sensitivity, is minimal , or at most 25 percent, preferably 15 percent, particularly preferably 5 percent, is higher than the minimum.
  • Equation 8 can be made. Due to the additional consideration of eye sensitivity, an even better result regarding the brightness of the OLED element 1 is subjectively achieved for the viewer.
  • the values for the refractive index and the layer thickness of the minima of the integrals of the reflectivities weighted with the spectral intensity distribution or - additionally with the eye sensitivity - usually also correspond to the minimum of the integral reflectivity for a single wavelength in the spectral range of the emitted radiation according to equation 1) , even if the light emitted is not monochromatic. However, the minimum of the integral reflectivity according to equation 1) can then be at a wavelength at which the emitted intensity is not maximum.
  • FIG. 2 shows a cross section through a further embodiment of an organic, electro-optical element 1 according to the invention.
  • a first anti-reflective layer 8 is applied to the substrate 2 on a first side 21 and a second anti-reflective layer 10 is applied to a second side 22.
  • the anti-reflective layers each comprise three layers 81, 83, 85 or 101, 103 and 105.
  • the layers of the Anti-reflective layers each have different refractive indices from one another.
  • the layers are arranged in such a way that, starting from the substrate, they have a layer sequence with a medium refractive index / high refractive index / low layer
  • layers 83 and 103 have a higher refractive index than layers 81 and 101, and layers 85 and 105, layers 85 and 105 each having the lowest refractive indices of the anti-reflective layers 8 and 10.
  • each of the layers 81, 83, 85, or 101, 103 and 105 of the two anti-reflective layers 8 and 10 are chosen such that the integral reflectivities of the
  • Anti-reflective layers 8, 10 are each minimal or deviate from the minimum by a maximum of 25%.
  • an electro-optical structure 4 is applied with an active layer 6, which comprises an organic, electro-optical material.
  • Anti-reflective layer 8 is on side 21 of the substrate
  • the electro-optical structure 4 comprises a first and a second conductive layer 41 and 42, between which an active layer 6 is arranged, which contains the organic, electro-optical material.
  • Layer 41 of the electro-optical structure is made, for example, of partially transparent, conductive material, such as indium tin oxide (ITO), a transparent conductive oxide (TCO) or a thin metal layer.
  • ITO indium tin oxide
  • TCO transparent conductive oxide
  • FIG. 3 shows a cross section through a further embodiment of an organic, electro-optical element 1 according to the invention.
  • This embodiment differs from the embodiment shown in FIG. 2 by an additional matching layer 5 between the electro-optical structure 4 and the anti-reflective layer 10.
  • the matching layer 5 serves for better refractive index matching between the anti-reflective layer 10 and the conductive layer 41 of the electro-optical Structure 4.
  • the adaptation layer can also be designed in multiple layers, the adaptation layer 5 shown by way of example comprising the four layers 51, 52, 53 and 54.
  • the adaptation layers are particularly favorable when differently constructed electro-optical structures are to be combined with a substrate with a prefabricated anti-reflective coating.
  • a specified type of substrate can be changed for several different ones without changes electro-optical structures can be used.
  • the AMIRAN ® substrates that were originally intended for other applications can be used in this way.
  • FIG. 4 shows yet another embodiment of the organic electro-optical element 1 according to the invention.
  • the anti-reflective layer 10 comprises two layers 101 and 103.
  • the anti-reflective layer 10 of this embodiment which is adjacent to the conductive layer 41, therefore no third layer 105. Rather, the conductive layer 41 itself takes on the function of a third layer of a three-layer anti-reflective layer.
  • layer 103 preferably has the highest refractive index among the layers.
  • Anti-reflective layer 8, 10 have a thickness and a refractive index for which the integral reflectivity at the interfaces of the anti-reflective layer 10 for at all angles in the active layer outgoing light rays for a wavelength in the emitted spectral range is minimal or for which the integral reflectivity is at most 25 percent higher than the minimum.
  • the integral reflectivity can nevertheless accordance with above-mentioned equations 1), 7) or 8) of the complete, multi-layer anti-reflection layer 8, respectively 10.
  • equations 1), 7) or 8) of the complete, multi-layer anti-reflection layer 8 respectively 10.
  • the relationship 2) to 5) for the individual layers 81, 83, 85, and 101, 103, 105 of the anti-reflective layers are calculated numerically.
  • Embodiments of organic electro-optical elements can also have one or more layers of the anti-reflective layer 10 and light-scattering structures.
  • FIG. 5 shows graphs of the integral reflectivity of a single-layer anti-reflective layer, as it has the exemplary embodiment of FIG. 1, as a function of the refractive index and layer thickness of the anti-reflective layer 10.
  • Refractive index of n 1.85 assumed.
  • a glass with a refractive index of n 3 1.45 was used as the basis for the calculation 2.
  • Various discrete values of the integral reflectivity in the range from 0.193 to 0.539 are shown in FIG. 5 as curves.
  • the curve with an integral reflectivity of 0.193 also limits the range of values of refractive index and layer thickness of the anti-reflective coating, in which the integral reflectivity is at most 25% higher than the minimum value of 0.154.
  • Point B denotes the values for the refractive index and layer thickness of an anti-reflective layer, which is conventionally optimized for perpendicular light emission as a quarter-wavelength layer with the same adjacent media.
  • an inventive 'anti-reflection layer has surprisingly for the configuration described with respect to a conventional quarter-wavelength layer a considerably higher layer thickness and a significantly lower refractive index.
  • the length of the anti-reflective layer is one has an optical thickness of at least 3/8 of a wavelength of the transmission or emission spectrum, preferably even at least half a wavelength.
  • the range of at least half a wavelength of optical thickness is above . about 163 nanometers layer thickness.
  • The. lower limit of this range is shown in FIG. 5 by a dashed line with " ⁇ / 2" line and the lower limit of the range of an optical thickness of at least 3/8 of the wavelength by a dotted line labeled "(3/8) - ⁇ .
  • FIGS. 6A and 6B show cross sections through various exemplary embodiments of electro-optical structures 4.
  • the substrate ' 2, on which the electro-optical structure .4 is applied, is shown without an anti-reflective layer in each case for the sake of clarity.
  • the first conductive layer 41 comprises an indium-tin oxide layer 411, which in FIG. 6A.
  • Hole injection layer 14 applied.
  • This can comprise, for example, a polymer layer which contains, for example, polyanillin or PEDOT / PSS (“poly (3,4-ethylenedioxythiophene) / poly (styrene sulfonate)”).
  • MEH-PPV denotes the polymer (poly (2-methoxy, 5- (29-ethyl-hexyloxy) -1, 4-phenylene vinylene)).
  • the second conductive layer 42 applied to the active layer 6 comprises a calcium-aluminum two-layer system 421.
  • the basic layer sequence ITO layer / PEDOT / PSS layer / MEH-PPV layer / Ca / Al layer of this embodiment has proven itself, inter alia, for use as OLED, with a layer structure of this type occasionally achieving well over 10,000 operating hours could.
  • FIG. 6B A further exemplary embodiment of an electro-optical structure 4 is shown in FIG. 6B.
  • This has an additional hole transport layer 18 which is applied after the hole injection layer 14.
  • Suitable material for a hole transport layer 18 is, for example, N, N '-diphenyl-N,' -bis (3-methylphenyl) -1,1'-biphenyl-4, 4 '-diamine (TPD).
  • the active, electroluminescent layer 6 comprises a layer 62 as organic, electro-optical material, which has Alq 3 (Tris (8-quinolinolato) - aluminum);
  • organic molecules with a low mass number (“small molecules”), which can be vapor-deposited by means of PVD, as well as organic electroluminescent polymers can also be used as organic electroluminescent materials.
  • the conductive layer 42 of this embodiment includes a layer 422 made of a low work function magnesium-silver alloy.
  • a large number of further suitable electro-optical structures are known which are suitable for OLEDs or corresponding photovoltaic elements and can be used for the present invention.
  • a large number of organic, electroluminescent materials, conductive electrode layers and, in addition to the hole transport and hole injection layers mentioned above, many other functional layers are known, which increase the efficiency of OLEDs or photovoltaic elements.
  • FIGS. 7A to 7E show embodiments of the invention in which the anti-reflective layer 10 also has light-scattering structures 7 which at least a part of what passes through the layer 10
  • the light-scattering structures can be present both inside the layer 10 and at one or both interfaces of the layer 10.
  • FIG. 7A shows an exemplary embodiment of an organic electro-optical element 1 with a single-layer anti-reflective layer 10.
  • the basic structure of this element 1 according to the invention corresponds to the embodiment shown in FIG. 1.
  • the electro-optical structure 4 is shown in simplified form with a three-layer structure, but can be constructed, for example, in accordance with FIGS. 6A and 6B.
  • the anti-reflective layer 10 arranged between the electro-optical structure 4 and the substrate 2 in the exemplary embodiment shown in FIG. 7A has light-scattering structures 7 in the form of small crystallites, particles or inclusions which at least partially scatter the light passing through the layer 10.
  • the particles or inclusions have, for example, a different refractive index than the remaining layer 10, or the material surrounding the particles.
  • the size of the particles is of the same order of magnitude or smaller than the light wavelength to which the anti-reflective layer 10 is adapted. Particles or inclusions of this size achieve particularly effective light scattering.
  • FIG. 7B shows an embodiment of the invention with 'three-layer antireflection coating 10, as they have approximately the embodiments of Fig. 2 to Fig. 4.
  • the light scattering structures are in this embodiment present in each of the layers 101, 103, 105 of the anti-reflective layer.
  • FIG. 7C also shows an embodiment with a three-layer anti-reflective layer.
  • Fig. 2 to Fig. 4 are each a three-layer antireflection '10 / respectively arranged both on the side 22 of the substrate, as well as on the opposite side 21 8.
  • the light scattering structures are in the one shown in Fig. 7C
  • the light-scattering structures can, however, also be arranged in another layer or in two layers of the anti-reflective layers 8, 10.
  • FIG. 7D shows yet another exemplary embodiment with an anti-reflective layer 10 with light-scattering structures 7.
  • the interface - between the substrate and the anti-reflective layer 10 is structured.
  • the anti-reflective layer is applied to the structured side 21 of the substrate, so that the anti-reflective layer 2 has light-scattering structures 7 at its interface with the substrate.
  • the anti-reflective layer is applied in particular to the side 22 of the substrate 2 provided with regular structures in the form of regular projections, so that correspondingly regular light-scattering structures 7 result at the interface.
  • the surface 22 can also be simply roughened using a suitable method, for example by etching, so that the light-scattering structures are irregular.
  • the light-scattering structures can also be applied in an additional layer 11 on the side 22 of the substrate 2.
  • the refractive index of the matrix of this layer 11 arranged on the substrate 2 can advantageously be chosen such that it matches the refractive index of the substrate 2 as closely as possible. In this case, the layer has no refracting and reflecting effect at the interface with the substrate when the substrate is in contact, but only 'scattering effect and is not part of the Entspiegungstik.
  • FIGS. 8A to 8C show ray tracing simulations for different layer arrangements of organic electro-optical elements.
  • the graphs of FIGS. 8A to 8C each show the viewing side of an organic electro-optical element 1.
  • Each point of the graph represents a light beam that has emerged, a point-shaped radiation source in the active one
  • Fig. 8B is a result of simulation for a like 'shown in FIG. 1 arrangement of the invention, but shown without lichstreuende structures.
  • FIG. 8C finally shows a simulation for an embodiment according to the invention as shown in FIG. 1 with additional light-scattering structures, corresponding to the one in FIG.
  • Fig. 7A illustrated embodiment.
  • Layer thicknesses and refractive indices correspond to the simulation on which FIG. 8B is based.
  • the external quantum efficiency increases here by introducing the light-scattering
  • FIG. 9 shows an example of an inventive anti-reflective optical component in the form of a lens shown in "cross-section 70.
  • the lens may, for example, a spectacle lens or a lens may be a lens..
  • both refractive surfaces 72, 73 of the substrate 71 of the lens 70 are coated with anti-reflective layers 8 or 10 according to the invention, which are formed in the same way as the anti-reflective layers of the electro-optical elements according to the examples described above.
  • the thicknesses and refractive indices can be optimized to a wavelength of the visible spectrum, preferably the mean wavelength of the visible spectrum.
  • each of the anti-reflective layers 8, 10 can again have an optical thickness which is at least 3/8, preferably at least 1/2 times the wavelength from the spectrum.
  • FIG. 10 shows a further example of an optical component, here an optical filter 75 in cross section.
  • the inlet surface 77 and outlet surface 78 of the transparent substrate 76 are each provided with anti-reflective layers 8 or 10 according to the invention.
  • the layer thickness of the at least one layer of the anti-reflective layer it is advisable to adapt the layer thickness of the at least one layer of the anti-reflective layer to the smallest possible integral reflectivity for a wavelength of the filtered spectrum.
  • the filtered spectrum for example, the
  • the substrate 76 can also, for example, be a disk, such as a window, especially architectural glass windows for aircraft, ships or 'vehicles. In this case, it makes sense to use a layer thickness of the at least one layer of the anti-reflective layer, which with regard to its integral reflectivity for the central wavelength of the optical spectrum, or that with the
  • FIG. 11 shows an example of a lighting fixture equipped with anti-reflective coatings according to the invention.
  • the lighting fixture is a fluorescent tube 90 with a tubular glass substrate 91, which encloses a gas discharge space 92.
  • Both the inner surface 93 and the outer surface of the substrate are equipped with anti-reflective layers 8, 10 optimized according to the invention for minimal integral reflectivity, for example for the weighted average of the fluorescence spectrum.

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Abstract

Um bei einem organischen, elektro-optischen Element, insbesondere bei einer OLED eine erhöhte Ein- und/oder Auskoppeleffizienz für Licht zu erreichen, sieht die Erfindung ein organisches, elektro-optisches Element vor, welches ein Substrat (2) und zumindest eine elektro-optische Struktur (4), welche eine aktive Schicht mit zumindest einem organischen, elektro­optischen Material (61) umfaßt, wobei das Substrat zumindest eine Entspiegelungsschicht (8, 10) mit wenigstens einer Lage aufweist, und wobei die Lage der Entspiegelungsschicht (8, 10) eine Dicke und einen Brechungsindex aufweist, für welche die integrale Reflektivität an den Grenzflächen der Entspiegelungsschicht für unter allen Winkeln von der aktiven Schicht ausgehenden Lichtstrahlen für eine Wellenlänge im spektralen Bereich des Emissionspektrums minimal ist oder für welche die integrale Reflektivität um höchstens 25 Prozent höher als das Minimum ist.

Description

Organisches, elektro-optisches Element mit erhöhter
Aus oppeleffizienz
Die Erfindung betrifft allgemein elektro-optische Elemente, sowie Verfahren zu deren Herstellung. Insbesondere betrifft die Erfindung ein organisches elektro-optisches Element mit erhöhter Auskoppeleffizienz, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung .
Organische lichtemittierende Dioden (OLEDs) können bereits mit sehr guten internen Quanteneffizienzen (Anzahl Photonen pro injiziertes Elektron) hergestellt werden. So sind bereits OLED-Schichtstrukturen mit internen Quanteneffizienzen von 85% bekannt. Jedoch wird die Effizienz von OLEDs deutlich durch Auskoppelverluste herabgesetzt. An den vorhandenen Grenzflächen von aneinandergrenzenden Medien mit unterschiedlichen Brechungsindizes treten Reflexionsverluste auf. Insbesondere ergibt sich ein besonders hoher Brechungsindexsprung bei der Ä.uskopplung von Licht an der Oberfläche der OLED und beim Eintritt in das Trägersubstrat. Dieser Brechungsindexsprung führt zur Totalreflexion von Licht, welches vom Inneren der OLED her kommend unter einem Winkel auf die Grenzfläche trifft, der größer als der Grenzwinkel ist. Dies wiederum reduziert den Raumwinkel, unter welchem die Strahlung ausgekoppelt werden kann. So gilt für den Bruchteil η der auskoppelbaren Strahlung die Näherung:
η« 0 . 5 n 2 wobei n den gröl-ten Brechungsindex der einzelnen Schichten der OLED bezeichnet.
Im allgemeinen umfaßt eine OLED eine organische, elektrolumineszente Schicht, deren Licht durch eine transparente, leitfähige Elektrodenschicht, z.B. aus Indium-Zinn-Oxid (ITO) , und einen transparenten Träger, wie insbesondere einen Glasträger, eine Glaskeramik oder Polymerfolie mit vorzugsweiser Barrierebeschichtung ausgekoppelt wird. Typische Werte für die Brechungsindizes sind dabei n=l,6 - 1,7 für die organische, elektrolumineszente Schicht, n=l,6 - 2,0 für die ITO- Schicht, n∞l,5 für das Trägermaterial und n»l,0 für die umgebende Luft. Hohe Reflexionsverluste treten somit an beiden Grenzflächen des Trägers auf.
Zur Lösung dieses Problems wurden verschiedene Wege bestritten. In der US 2001/0055673 AI wird beispielsweise vorgeschlagen, auf ein flaches Substrat eine beidseitige, mehrlagige Interferenzschicht aufzubringen.
In der US 2002/0094422 AI wird ferner eine OLED offenbart, bei welcher zwischen der transparenten ITO- Elektrodenschicht und dem Substrat eine Zwischenschicht angeordnet ist,, die einen variierenden Brechungsindex aufweist, wobei der Brechungsindex an den Grenzflächen der Zwischenschicht jeweils den Brechungsindex der angrenzenden Materialien hat.
Weiterhin besteht die Möglichkeit, periodische Strukturen . herzustellen. Hier wurde unter anderem versucht, die Auskoppeleffizienz mittels "Distributed Feedback"-Gittern oder Strukturen mit zweidimensionaler photonischer Bandlücke zu verwenden. Eine derartige Anordnung wird beispielsweise in "A high-extraction-efficiency nanopatterned organic light emitting diode", Appl . Phys . Lett. Vol. 82 Num. 21, 3779 ff. beschrieben. Ebenso wurde eine quasiperiodische Anordnung von Siθ2~Kugeln auf dem Glasträger getestet. Periodische Strukturen weisen jedoch deutliche dispersive Eigenschaften auf, so daß sie die spektrale Zusammensetzung des ausgekoppelten Lichts, insbesondere auch richtungsabhängig ändern. Zudem erfordert die Herstellung solcher Schichten zusätzliche Arbeitsschritte mit erheblichem Aufwand.
Auch mikrooptische Elemente, wie Linsen oder auf die OLED- Strukturen aufgesetzte Kegelstümpfe . sind bekannt. Hierbei ergibt sich aber das Problem, daß diese Strukturen nur dann wirksam sind, wenn die aktive Fläche des OLED kleiner als der dieser Fläche zugeordnete Oberflächenteil ist. Somit wird zwar die Auskoppeleffizienz erheblich erhöht, jedoch wird gleichzeitig die. lichtemittierende Fläche der OLED erniedrigt, so daß auf diese Weise keine wesentliche Steigerung der Gesamthelligkeit erreicht wird. Diese
Lösungen des Problems sind daher allenfalls geeignet, um eine höhere Leuchtdichte bei Pixeldisplays zu erreichen, bei denen ohnehin nicht leuchtende Zwischenräume zwischen den einzelnen OLED-Strukturen vorhanden sind.
Als weitere Möglichkeit wurde der Einsatz niedrigbrechender Zwischenschichten erprobt. Insbesondere wurden dazu Aerogel-Zwischenschichten getestet. Diese Lösung schafft eine deutliche Steigerung der Auskoppeleffizienz. Hier jedoch besteht ein Nachteil in der Empfindlichkeit der OLED-Struktur gegenüber chemischen Umgebungseinflüssen. OLEDs degradieren im allgemeinen unter Einwirkung von Wasser oder Sauerstoff sehr schnell. Die porösen OLED- Schichten besitzen jedoch nur wenig . Barrierewirkung gegenüber solchen reaktiven Substanzen. Aeroge.le können sogar wie ein Schwamm wirken, welcher bereits bei der Herstellung der OLED degradierende Substanzen aufnimmt und speichert und diese anschließend an die Schichtstruktur der OLED abgibt. Obwohl eine derart hergestellte OLED also besonders hohe Auskoppeleffizienzen zeigt, ist sie für OLEDs mit langer Lebensdauer nur schlecht geeignet.
Diese bisher bekannten Anordnungen zur Erhöhung der Auskoppeleffi-zienz sind entweder vergleichsweise aufwendig zu realisieren oder haben andere Nachteile, wie etwa eine Beeinträchtigung der Lebensdauer.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein organisches elektro-optisches Element mit erhöhter Auskoppeleffizienz zu schaffen, welches in einfacher Weise herstellbar ist und dessen Lebensdauer nicht durch die Maßnahmen zur Erhöhung der Auskoppeleffizienz beeinträchtigt wird. Diese Aufgabe wird bereits in höchst überraschend einfacher Weise durch ein organisches, elektro-optisches Element, sowie einem Verfahren zur Herstellung eines organischen, elektrooptischen Elements 'gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche.
Dementsprechend umfaßt. ein erfindungsgemäßes organisches,, elektro-optisches Element ein Substrat und zumindest eine elektro-optische Struktur, welche eine aktive Schicht mit, zumindest einem organischen,, elektro-optischen Material umfaßt, wobei das Substrat zumindest eine
Entspiegelungsschicht mit wenigstens einer Lage aufweist, und wobei die Lage der Entspiegelungsschicht eine Dicke und einen Brechuήgsindex aufweist, für welche die integrale Reflektivität an den Grenzflächen der Entspiegelungsschicht für unter allen Winkeln von der aktiven Schicht ausgehende Lichtstrahlen und für eine Wellenlänge im Spektralbereich des emittierten Lichts minimal ist, oder für welche die integrale Reflektivität um höchstens 25 Prozent, bevorzugt 15 Prozent, besonders bevorzugt 5 Prozent höher als das Minimum der integralen Reflektivität ist.
Die integrale Reflektivität ist dabei die über alle Emissionswinkel von Lichtstrahlen, die von der aktiven Schicht ausgehen, integrierte Reflektivität an, den Grenzflächen der Entspiegelungsschicht.
Unter dem Minimum der integralen Reflektivität wird außerdem der minimale Wert der integralen- Reflektivität verstanden, der bei einer Variation der Werte für Brechungsindex und Schichtdicke der Entspiegelungsschicht, beispielsweise im Falle einer einlagigen Schicht, für die Entspiegelungsschicht unter sonst unveränderten Bedingungen erreichbar ist. Hierbei kann der Schichtbrechwert gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dispersionsfrei und uniform über die gesamte Schichtdicke angesetzt werden.
Ein entspiegeltes Substrat, insbesondere Glassubstrat mit einer Entspiegelungsschicht mit wenigstens einer Lage, welche eine Dicke und einen Brechungsindex- aufweist, für welche die integrale Reflektivität an den Grenzflächen der Entspiegelungsschicht für unter allen Winkeln in der aktiven Schicht ausgehende Lichtstrahlen minimal ist oder für welche die integrale Reflektivität um höchstens 25 Prozent höher als das Minimum ist, kann als Träger für ein organisches, elektro-optisches Element, wie insbesondere einer organischen, lichtemittierenden Diode, aber selbstverständlich auch als Träger oder Aufsatz für andere lichtemittierende Einrichtungen verwendet werden. Weiterhin kann ein mit einer erfindungsgemäßen Entspiegelungsschicht versehenes Substrat, wie etwa ein transparentes Glas- oder Kunststoffsubstrat auch für alle weiteren Anwendungen eingesetzt werden, bei welchen Licht nicht nur unter senkrechtem Einfall auf das Substrat trifft oder durch dieses transmittiert wird. Auch hier kann besonders vorteilhaft bereits sogar mit einer nur einlagigen Entspiegelungsschicht eine verbesserte Entspiegelung erreicht werden. Selbstverständlich läßt sich die Erfindung auch für diese Anwendungen aber ebenso auf mehrlagige Entspiegelungsschichten erweitern.
Ein solches Substrat gemäß der Erfindung weist demgemäß allgemein eine Entspiegelungsschicht mit zumindest einer Lage auf, wie sie hier speziell für elektro-optische
Elemente, insbesondere organische elektro-optische Elemente und deren Herstellung beschrieben wird. Beispielsweise können auch optische Einrichtungen, wie etwa optische Komponenten, Scheiben, insbesondere Fensterscheiben für Gebäude -sowohl einfache Fensterscheiben, als auch
Architekturglas-, oder Fahrzeugfenster, etwa Fenster für Flugzeuge, Schiffe und Landfahrzeuge, ,' oder auch Beleuchtungskörper, wie Glühbirnen oder Leuchtstof röhren mit einer oder mehreren erfindungsgemäßen Entspiegelungsschichten mit optimierter integraler
Reflektivität versehen werden. Optische Komponenten mit erfindungsgemäßen Entspiegelungsschichten können beispielsweise Linsen, auch Brillengläser, Prismen oder optische Filter sein. Die Erfindung eignet' sich dabei insbesondere für derartige optische Einrichtungen, welche für die Transmission von unter einem breiten Winkelbereich aus dem Substrat austretendem oder in das Substrat eintretendem Licht ausgebildet sind. Durch eine Entspiegelungsschicht wird die Aus-, beziehungsweise Einkoppeleffizienz von Licht, welches durch das Substrat tritt, deutlich gegenüber einem nicht beschichteten Substrat erhöht, da durch die Entspiegelung Rückreflexionen zumindest teilweise unterdrückt werden. Erfindungsgemäß wird dabei die Schichtdicke und der Brechungsindex der Entspiegelungsschicht nicht auf senkrechte Inzidenz optimiert, was zu einer aus dem Stand der Technik bekannte Schichtdicke von einem Viertel der - Lichwellenlänge führt, sondern es werden vielmehr alle möglichen Richtungen emittierter Lichtstrahlen berücksichtigt.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung ist es dabei möglich, -bereits mit einer einfachen, einlagigen
Entspiegelungsschicht die Transmission von der aktiven Schicht in das Substrat hinein und/oder beim Austritt des Lichts auf der Sichtseite des Elements um einen Faktor 2 zu erhöhen, was auch dementsprechend eine deutliche Steigerung der gesamten externen Quanteneffizienz mit sich bringt.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird dabei die Schichtdicke und der Brechungsindex der Entspiegelungsschicht so gewählt, daß das Integral der Reflektivität der Entspiegelungsschicht,
minimal ist oder vom Minimalwert höchstens 25 Prozent abweicht. Dabei bezeichnen n2 den Brechungsindex der
Entspiegelungsschicht, ni und n3 die Brechungsindizes der an die Entspiegelungsschicht angrenzenden Medien, θ den Winkel des emittierten Lichts zum Lot auf die dem Emitter zugewandte Grenzfläche der Entspiegelungsschicht und d die Schichtdicke der Entspiegelungsschicht.
5 Für die Reflektivität R(nχ, n2, n3, d,#)kann unter der
Annahme gleicher Emissionswahrscheinlichkeit für TE- und TM-polarisiertes Licht, beziehungsweise für unpolarisiertes Licht angesetzt werden:
R.{n ,n2,n3, d,θ) = — — , wobei
RTE und RTM die Reflexionskoeffizienten für TE-, 10 beziehungsweise TM-polarisiertes Licht sind. Für die Reflexionskoeffizienten gilt:
3 ) v . '
Kτε ' mι t
3a) n cos(α, ) - n-, cosfα, ) r = — ' — — - — — und
A12 nx cos^ (c-j ) \+ , n2 cos( (a2 j \ '
3b ) n2 cos(c.2 ) - n3 cos(<-.3 ) rX = , beziehungsweise n2 cos(c-2 ) + n3 cos(c.3 )
±5
4a ) ^ n2 cos( -j )- nx cos(α:2 ) und n2 c s{ax )+ nx cos(c.2 ) '
lt> ) n3 cos( 2) - n2 cos(a3) n3 cos(α2 ) + n2 cos(c-3 )
Für den Parameter ß gilt weiterhin:
Der Winkel o-i bezeichnet dabei den zum Lot auf die Grenzfläche gemessenen Winkel eines auf die Entspiegelungsschicht auftreffenden Lichtstrahls und entspricht somit dem Winkel θ. Der Winkel α2 ist der zum Lot auf die Grenzfläche .gemessene Winkel des an der
Grenzfläche zwischen dem Medium mit dem Brechungsindex ni und der Entspiegelungsschicht gebrochenen, in der
Entspiegelungsschicht laufenden Lichtstrahls. Der Winkel α3 bezeichnet ferner den Winkel des abermals an der gegenüberliegenden Grenzfläche zum Medium mit dem Brechungsindex n3 gebrochenen und in diesem Medium laufenden Lichtstrahls. Die Wellenlänge des Lichts im
Vakuum ist mit λo bezeichnet. Bei absorptiven Medien sind die Brechungsindizees entsprechend durch die komplexen Indizes N = n + ik zu ersetzen.
Sehr überraschend zeigt sich, daß eine wie vorstehend beschrieben ausgebildete Entspiegelungsschicht mit minimaler oder vom Minimum nur um höchstens 25% abweichenden Reflektivität im allgemeinen sehr viel dickere Schichtdicken aufweist, als diese üblicherweise für Entspiegelungsschichten eingesetzt werden. Eine gute Antireflex-Wirkung kann bereits mit einem Substrat mit einer Entspiegelungsschicht mit zumindest einer Lage, erzielt werden, bei welchem die Lage der
Entspiegelungsschicht, bevorzugt bei mehrlagiger Entpsiegelungsschicht auch alle Lagen der
Entspiegelungsschicht eine optische Dicke von zumindest 3/8' einer W.ellenlänge des Transmissions- oder Emissionsspektrums, bevorzugt sogar zumindest einer halben Wellenlänge aufweisen. Die Wellenlänge, auf welche sich diese optische Dicke bezieht, hängt dabei vorzugsweise von der jeweiligen Anwendung ab. Bei einem Substrat für ein elektro-optisches Element oder einem Beleuchtungskörper ist diese Wellenlänge bevorzugt eine Wellenlänge des spektralen Bereichs des Emissionsspektrums, besonders bevorzugt die mittlere Wellenlänge- des vom Element emittierten Spektrums oder die mittlere Wellenlänge des mit der
Augenempflindlichkeit gewichteten Emissionsspektrums. Bei einem Fensterglas oder einer Linse kann analog die mittlere Wellenlänge des sichtbaren Spektrums oder des mit der Augenempfindlichkeit gewichteten sichtbaren Spektrums zur Kalkulation der Lagendicke verwendet werden.
Allgemein ist die integrale Reflektivität von der Schichtdicke und den Brechungsindizes der
Entspiegelungsschicht n2 und denen der angrenzenden Medien, n2 und n3 abhängig, wobei die Brechungsindizes der angrenzenden Medien durch Vorgabe des Materials festgelegt werden können. Beispielsweise kann Glas als Substrat mit einem Brechungsindex von n3=l,45 und Indium-Zinn-Oxid als leitfähiges transparentes Elektrodenmaterial eingesetzt werden .
Es ist dem Fachmann offensichtlich, daß mit einer minimalen integralen Reflektivität an der Grenzfläche eine maximale Transmission einhergeht. Anstelle die minimale integrale Reflektivität gemäß der Beziehung 1) zu bestimmen, könnte auch ebenso unter Verwendung der Beziehungen 2) bis 5) die maximale integrale Transmission für unter allen Winkeln, etwa von einem gedachten Emitter in der aktiven Schicht ausgehende Lichtstrahlen bestimmt werden, wobei für die integrale Transmission T(nj, n , n_, d, θ) gilt:
6) T(nι, n2, n3, d, θ)= 1 - R(n n2, n3, d, θ) .
Es ist auch von Vorteil, die Schichtdicke und den Brechungsindex der Entspiegelungsschicht so zu wählen, daß das Integral über die mit der spektralen
Intensitätsverteilung der emittierten Strahlung gewichtete Reflektivität optimiert ist. Gemäß einer Weiterbildung dieser Ausführungsform der Erfindung ist daher vorgesehen, daß die Lage der Entspiegelungsschicht eine Dicke und einen Brechungsindex aufweist, für welche die über alle Winkel der von der aktiven Schicht ausgehenden Lichtstrahlen und die Wellenlängen des Spektralbereichs der emittierten Strahlung integrierte und mit der spektralen Intensitätsverteilung gewichtete Reflektivität an den
Grenzflächen der Entspiegelungsschicht minimal ist, oder höchstens 25 Prozent, bevorzugt 15 Prozent, besonders bevorzugt" 5 Prozent höher als das Minimum ist .
Dieses Integral I (nι , n2, n3, d) kann bestimmt werden durch:
Für die Reflektivität R (ni (λ) , n2 (λ) , n3 (λ) , ü, U) gelten u-i-e gleichen Beziehungen, wie für Gleichung (1) , so daß zur Berechnung vorteilhaft die Gleichungen 2) - 5) eingesetzt werden können. Wird wie bei Gleichung 6 auch über einen Wellenlängenbereich integriert, so ist dann aber auch die Dispersion der Medien, beziehungsweise die Abhängigkeit der Brechungsindizes ni, n2, n3 von der Wellenlänge zu berücksichtigen. Dabei bezeichnen S(λ) die spektrale
Intensitätsverteilungsfunktion, R (nι(λ),n2(λ), n3(λ), d, θ) die Reflektivität in Abhängigkeit von Emissionswinkel θ , Schichtdicke d und der wellenlängenabhängigen Brechungsindizes n(λ) der Entspiegelungsschicht und der angrenzenden Medien, nι(λ), n3(λ) , und λi und λ2 die
Integrationsgrenzen des Spektralbereiches. Mit der spektralen Intensitätsverteilungsfunktion S(λ) werden die Werte der Reflektivität R (m (λ) , n2 (λ) , n3 (λ) , d, θ) gewichtet. Die Grenzwerte λi und λ2 der Integration über die Wellenlänge können beispielsweise die Grenzen des Wellenlängenbereichs der Emission bezeichnen. Allerdings können auch engere Grenzen, beziehungsweise ein Teilspektralbereich als Integrationsgrenzen gewählt werden. Dies ist unter anderem dann sinnvoll, wenn etwa die aktive Schicht auch in Wellenlängen emittiert, für welche eines oder mehrere der eingesetzten Materialien opak sind.
In der Regel ist die extrinsische spektrale Emissionswahrscheinlichkeit leichter zu bestimmen, als die intrinsische Emissionswahrscheinlichkeit der aktiven Schicht. Diese kann aber im allgemeinen zur Bestimmung der Schichtdicke und des Brechungsindex in erster Näherung durch die extrinische spektrale Verteilung ersetzt werden.
Mit einer derart ausgebildeten Entspiegelungsschicht kann eine optimale externe Quanteneffizienz für den von der aktiven Schicht emittierten Spektralbereich erreicht werden. Allerdings ' kann das Maximum der subjektiv wahrgenommenen Helligkeit von der maximal erreichbaren Auskoppeleffizienz aufgrund der spektral variierenden Augenempfindlichkeit abweichen. Dementsprechend ist gemäß einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, daß die Lage der Entspiegelungsschicht eine Dicke und einen Brechungsindex aufweist, für welche die über alle Winkel der von der aktiven Schicht ausgehenden Lichtstrahlen und die Wellenlängen des Spektralbereichs der emittierten Strahlung integrierte und mit der spektralen Intensitätsverteilung und der spektralen Augenempfindlichkeit gewichtete Reflektivität an den Grenzflächen der Entspiegelungsschicht minimal ist, oder höchstens 25 Prozent, bevorzugt 15 Prozent, besonders bevorzugt 5 Prozent höher als das Minimum ist.
Dieses Integral I (nι , n2, n3, d) kann errechnet werden durch:
' j J S(λ) ■ V{λ) ■ R{nx(Λ), n2 (λ), n (λ), d, θ)sin(θ)dθdλ
Diese Gleichung entspricht bis auf die zusätzlicne Multiplikation mit der spektralen Augenempfindlichkeit V(λ) im Integranden der Gleichung 7) .
Der Begriff eines organischen, elektro-optischen Elements umfaßt erfindungsgemäß sowohl ein organisches elektrolumineszentes, beziehungsweise lichtemittierendes Element, wie eine OLED, als auch ein photovoltaisches Element, welches ein organisches Material als photovoltaisch aktives Medium aufweist. Im folgenden wird der Einfachheit halber der Begriff OLED aufgrund des äquivalenten Aufbaus auch allgemein für organische lichtwandelnde Elemente, also sowohl für lichtemittierende, als auch für photovoltaische Elemente verwendet.
Als elektro-optische Struktur wird in diesem Zusammenhang die Schichtstruktur einer OLED, beziehungsweise eines entsprechend aufgebauten photovoltaischen Elements verstanden. Eine solche Struktur umfaßt dementsprechend im allgemeinen eine erste und zweite leitfähige Schicht, zwischen denen eine aktive Schicht angeordnet ist, die das. zumindest' eine elektro-optische Material aufweist. Als aktive Schichten können dabei unter anderem Schichten verwendet werden, die MEH-PPV oder auch Alqß (Tris-(8- hydroxyquinolino) -Aluminium) als organisches, elektro- optisches Material aufweisen. Die erste und zweite leitfähige Schicht, die als Elektroden für die elektro- optische Struktur dienen, weisen außerdem im allgemeinen unterschiedliche Austrittsarbeiten auf, so daß zwischen beiden Schichten eine Austrittsarbeitsdifferenz entsteht.
Der Mechanismus der Lichterzeugung im elektro-optischen Material einer OLED basiert nach allgemeinem Verständnis dabei auf der Rekombination von Elektronen und Löchern, beziehungsweise der Rekombination von Exzitonen unter Abgabe von Lichtquanten. Dazu werden bei Anlegen einer Spannung zwischen erster und zweiter leitfähiger Schicht von der Schicht mit der höheren Austrittsarbeit Elektronen in das LUMO ("Lowest Unoccupied Molecular Orbital") und von der Schicht mit niedrigerer Austrittsarbeit her Löcher in das HOMO ("Highest Occupied Molecular Orbital") des elektro-optischen Material injiziert, welche dann dort rekombinieren. Bei einem photovoltaischen Element läuft dieser Prozeß entsprechend- umgekehrt ab, so daß zwischen der ersten und zweiten leitfähigen Schicht eine Spannung abgegriffen werden kann.
Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung umfaßt das Substrat Glas, insbesondere Kalk-Natron Glas und/oder Kunststoff .
Um hinsichtlich der integralen Reflektivität der Entspiegelungsschicht optimierte Schichtdicken und
Brechungsindizes der Lagen einer mehrlagigen Schicht zu bestimmen, kann beispielsweise das Integral 1) durch rekursive Anwendung der oben angegebenen Beziehungen 2) bis 5) für die einzelnen Schichten der Entspiegelungsschicht berechnet werden. Insbesondere bietet sich hier eine numerische Berechnung an. Einschlägige Computerprogramme oder Fachbeiträge- bzw. Fachbücher zur Berechnung sind dem Fachmann bekannt.
Bei Weiterbildungen der Erfindung umfasst die
Entspiegelungsschicht mehrere' Lagen, beziehungsweise ein Mehrfachschichtsystem mit einer Kombination von hoch-, mittel- oder niedrigbrechenden Einzelschichten. Hierzu können vorteilhaft die aus der Vergütung optischer Bauteile bekannten Schichtmaterialien, wie Titanoxid, Tantaloxid, Nioboxid, Hafniumoxid, Aluminiumoxid oder Siliziumoxid, aber auch Nitride, wie z.B. Magnesiumnitrid eingesetzt werden. Aber auch weitere dem Fachmann bekannte Beschichtungsmaterialien bzw. Kombinationen und Mischungen dieser Materialen, insbesondere zur Erzeugung von mittelbrechenden Schichten, sind zur Realisierung der Erfindung vorzusehen.
Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, ein Verfahren zur Herstellung eines organischen, elektro-optischen Elements mit verbesserter Aus- und/oder Einkoppeleffizienz für Licht, insbesondere eines organischen, elektro-optischen Elements gemäß einer der oben erläuterten Ausführungsformen anzugeben. Das Verfahren umfaßt dazu die Schritte: - Beschichten zumindest einer Seite eines Substrats mit einer Entspiegelungsschicht, und
- Aufbringen zumindest einer elektro-optischen Struktur, welche zumindest ein organisches, elektro-optisches Material umfaßt, wobei das Substrat mit einer Entspiegelungsschicht beschichtet wird, die wenigstens eine Lage mit' einer Dicke und einem Brechungsindex aufweist, für welche die integrale Reflektivität an den Grenzflächen der Entspiegelungsschicht für unter allen Winkeln von in der aktiven Schicht ausgehende Lichtstrahlen und für eine Wellenlänge im Spektralbereich des emittierten Lichts des elektro-optisches Material minimal ist oder für welche die integrale Reflektivität um höchstens 25 Prozent höher als das Minimum ist.
Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dabei die Schichtdicke und der Brechungsindex der Entspiegelungsschicht gemäß einer Minimierung der oben angegebenen Beziehungen 1), 7) oder 8) in Verbindung mit den Gleichungen 2) bis 5) gewählt.
Zur Beschichtung mit der Entspiegelungsschicht eignen sich alle bekannten Schichtabscheideverfahren, wie Vakuumbeschichtungsverfahren, insbesondere physikalische Dampfphasenabscheidung ("physical vapor deposition" (PVD) oder Sputtern, chemische Abscheideverfahren aus der Gasphase (CVD) , die thermisch oder plasmaunterstützt (PECVD) oder gepulst (z.B. PICVD) ausgeführt werden können, oder Beschichtungen aus der Flüssigphase, wie Sol-Gel- Beschichtung, Tauch-, Sprüh- oder Schleuderbeschichtung .
Besonders kostengünstig und vorteilhaft für die großflächige Herstellung von elektro-optischen Elementen ist eine-, eiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welcher der Schritt des Beschichtens zumindest einer Seite eines Substrats mit einer Entspiegelungsschicht den Schritt des Tauchbeschichtens des Substrats umfaßt. Durch Tauchbeschichten lassen sich effizient und kostengünstig kratzfeste und witterungsbeständige Schichten mit vielseitigen optischen Eigenschaften erzeugen.
Vorteilhaft ist besonders, wenn die Entspiegelungsschicht des Substrats Titanoxid aufweist -• Titanoxid weist einen, hohen Brechungsindex auf und läßt sich als Schichtbestandteil in einfacher Weise mittels Tauchbeschichtung auf das Substrat aufbringen. Durch Wahl des Titanoxid-Gehalts kann auch der gewünschte Brechungsindex der Entspiegelungsschicht, oder einer der Lagen der Entspiegelungsschicht bei der Herstellung eingestellt werden.
Bevorzugt umfaßt der Schritt des Aufbringens zumindest einer elektro-optischen Struktur außerdem die Schritte: -Aufbringen einer ersten leitfähigen Schicht, -Aufbringen einer aktiven Schicht, welche das zumindest eine organische, elektro-optische Material umfaßt, und - Aufbringen einer zweiten leitfähigen Schicht.
Um besonders effektive mehrfach enspiegelte Oberflächen oder Grenzflächen zu erhalten, ist es von Vorteil, wenn die zumindest eine Entspiegelungsschicht mehrere Lagen aufweist, beziehungsweise wenn der Schritt des Beschichtens zumindest einer Seite eines Substrats mit einer Entspiegelungsschicht den Schritt des Beschichtens mit einer Entspiegelungsschicht umfaßt, welche mehrere Lagen aufweist. Hierbei ist es insbesondere günstig, wenn die
Lagen jeweils unterschiedliche Brechungsindizes aufweisen.
Besonders günstig sind Entspiegelungsschichten, ' welche drei Lagen aufweisen. Die Rückreflexion in das Substrat kann dabei sehr wirksam unterdrückt werden, wenn die Lagen vom Substrat ausgehend in einer Schichtabfolge Lage mit mittlerem Brechungsindex / Lage mit hohem Brechungsindex / Lage mit niedrigem Brechungsindex angeordnet sind. Der Schritt des Beschichtens mit einer Entspiegelungsschicht ' welche mehrere Lagen, insbesondere drei Lagen aufweist, kann dementsprechend vorteilhaft die Schritte umfassen: -Aufbringen einer Lage mit mittlerem Brechungsindex, -Aufbringen einer Lage mit hohem Brechungsindex, und -Aufbringen einer Lage mit niedrigem Brechungsindex. Anstelle einer dreilagigen Entspiegelungsschicht, die einer dreifach-Entspiegelung entspricht, können auch Schichten der elektro-optischen Struktur selbst in die Entspiegelungsschicht mit einbezogen werden. Beispielsweise kann eine ITO-Schicht der elektro-optischen Struktur an eine zweilagige Entspiegelungsschicht angrenzen um so zusammen mit diesen zwei Lagen mit entsprechen abgestimmten Brechungsindizes, wiederum eine dreilagige Entspiegelungsschicht zu bilden. Dementsprechend weist bei einer solchen Ausführungsform die Entspiegelungsschicht zumindest zwei Lagen auf, wobei eine der leitfähigen Schichten der elektro-optischen Struktur an die Entspiegelungsschicht angrenzt.
Vorteilhaft können die zumindest eine Entspiegelungsschicht und die zumindest eine elektro-optische .Struktur auf derselben Seite des Substrats aufgebracht werden. Dadurch wird ein elektro-optisches Element geschaffen, bei welcher Reflexionen beim Passieren des Lichts an der Grenzfläche zwischen Substrat und elektro-optischer Struktur vermindert werden. Weiterhin kann auf die so aufgebrachte Entspiegelungsschicht vor dem Auftragen der Schichten elektro-optischen Struktur zumindest eine Anpassungsschicht aufgebracht werden, um eine optische. Anpassung an die Brechungsindizes der elektro-optischen Struktur zu erreichen .
Die zumindest eine Entspiegelungsschicht und die zumindest eine elektro-optische Struktur können jedoch auch auf gegenüberliegenden Seiten des Substrats aufgebracht werden. Bei einem so hergestellten, elektro-optischen Element, bei sich die Entspiegelungsschicht auf der Seite des Substrats befindet, welcher der Seite gegenüberliegt,' auf welcher die zumindest eine elektro-optische Struktur aufgebracht ist, wird eine Reflexionsunterdrückung auf der Betrachtungsoder Lichtaustrittsseite geschaffen.
Ist eine erfindungsgemäße , Entspiegelungsschicht auf der Seite angeordnet, auf welcher sich die elektro-optische
Struktur befindet, kann es außerdem von Vorteil sein, wenn zwischen Entspiegelungsschicht und elektro-optischer Struktur zumindest eine Anpassungsschicht angeordnet ist. Die zumindest eine Anpassungsschicht, vorteilhaft auch ein Anpassungsschicht-Stapel, beziehungsweise eine mehrlagige Anpassungsschicht kann vorteilhaft dazu dienen, die optischen Eigenschaften der Entspiegelungsschicht und der elektro-optischen Struktur besser aufeinander abzustimmen.
Insbesondere können Entspiegelungsschichten auch beidseitig auf das Substrat aufgebracht werden. Weisen beide Seiten des Substrats erfindungsgemäße Entspiegelungsschichten auf, wird eine umfangreiche Verbesserung bei der Auskopplung und/oder Einkopplung von Licht aus und in das Element bewirkt.
Die erfindungsgemäßen organischen, elektro-optischen Elemente, insbesondere auch OLEDs lassen sich in einfacher Weise außerdem herstellen, indem bei der Herstellung - beispielsweise bereits ein entspiegeltes Substrat mit zumindest einer erfindungsgemäßen Entspiegelungsschicht, die bezüglich der integralen Reflektivität erfindungsgemäß optimierte oder verbesserte Schichtdicke und Brechungsindex aufweist, verwendet wird. Besonders geeignet hierfür ist unter anderem etwa die Verwendung von AMIRAN®-Glas als Substrat, wie es großflächig bereits beispielsweise für reflexionsarme Fenstergläser Anwendung findet, mit entsprechend angepaßten Schichtdicken der Lagen der Entspiegelungsschichten. Vorteilhaft kann die zumindest eine Entspiegelungsschicht daher auch eine AMIRAN®- Beschichtung umfassen, wobei die Schichtdicken der Entspiegelungsschicht errfindungsgemäß angepaßt werden können, oder wobei eine zusätzliche -erfindungsgemäß ausgestaltete Entspiegelungsschicht aufgebracht wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfaßt ein organisches elektro-optisches Element zumindest eine elektro-optische Struktur mit einer aktiven Schicht mit organischem, elektro-optischem Material, wobei zwischen Substrat und elektro-optischer Struktur eine Entspiegelungsschicht angeordnet ist, und wobei lichtstreuende Strukturen zwischen der elektro-optischen Struktur und dem Substrat vorhanden sind. Die lichtstreuenden Strukturen bewirken auf überraschend einfache Weise ebenfalls wie eine hinsichtlich ihrer Dicke und Brechungsindex optimierte Schicht eine deutliche Steigerung der Aus- oder Einkoppeleffizienz gegenüber bekannten OLED-Elementen .
Allgemein kann ein entspiegeltes Glassubstrat mit "einer Entspiegelungsschicht mit lichtstreuenden Strukturen als Träger sowohl für ein organisches, elektro-optisches Element, wie insbesondere einer organischen, lichtemittierenden Diode, -als auch für andere lichtemittierende Elemente, wie Halbleiterdioden oder anorganische elektrolumineszente Elemente verwendet werden.
Die lichtstreuenden Strukturen können gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in der Entspiegelungsschicht vorhanden sein. Dies läßt sich in einfacher Weise realisieren, indem beispielsweise eine
Entspiegelungsschicht aufgebracht wird, die lichtstreuende Strukturen, beispielsweise in Form von Kristalliten, Partikeln oder Einschlüssen enthält, die einen vom umgebenden Material abweichenden Brechungsindex und/oder eine abweichende Orientierung aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, eine zusätzliche Schicht aufzubringen, welche lichtstreuende Strukturen zur Erhöhung der Auskoppeleffizienz aufweist. Diese Schicht kann beispielsweise zwischen Substrat und elektro-optischer Struktur angeordnet sein. In vorteilhafter Weiterbildung ist die zusätzliche Schicht auf dem Substrat angeordnet oder mit dem Substrat in Kontakt, beziehungsweise wird auf dieses aufgebracht und weist einen mit dem Substratbrechungsindex im wesentlichen übereinstimmenden Brechungsindex . auf . Auf diese- Weise entstehen an der
Grenzfläche zwischen dieser Schicht und dem Substrat keine die Auskoppeleffizienz mindernden Reflexionen.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform weist eine strukturierte Grenzfläche zwischen Substrat und
Entspiegelungsschicht lichtstreuende Strukturen auf. Eine solche Anordnung kann hergestellt werden, indem die - Entspiegelungsschicht auf eine strukturierte Seite des Substrats aufgebracht wird. Im einfachsten Fall kann dazu die Substratoberfläche -auf der für die
Entspiegelungsschicht vorgesehenen Seite aufgerauht werden. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann die Substratoberfläche auch mit regelmäßigen Strukturen versehen werden und die Entspiegelungsschicht auf diese Substratseite aufgebracht werden.
Bessere Quantenausbeuten lassen sich- außerdem erzielen, wenn neben der aktiven Schicht noch weitere funktionale Schichten zwischen der ersten und zweiten leitfähigen Schicht angeordnet werden. Als weitere funktionale Schichten sind beispielsweise eine Lochinjektionsschicht und/oder eine Potentialanpassungsschicht und/oder eine Elektronenblockierschicht und/oder eine Lochblockierschicht, und/oder eine Loch- und/oder eine Elektronleiterschicht und/oder eine
Elektroneninjektionsschicht für die Quanteneffizienz der organischen, elektro-optischen Struktur vorteilhaft, wobei diese Schichten ebenfalls wie die aktive Schicht zwischen der ersten und zweiten leitfähigen Schicht angeordnet sind.
Um hohe interne Quanteneffizienzen zu erreichen, ist es günstig, wenn die Schichten in der Reihenfolge Lochinjektionsschicht / Potentialanpassungsschicht / Lochleiterschicht / Elektronenblockierschicht / aktive Schicht / Lochblockierschicht / Elektronleiterschicht / Elektronenirijektionsschicht- aufgebracht werden, beziehungsweise angeordnet sind. Es können auch Teile, Kombinationen oder Mehrfachverwendungen dieser Funktionalschichten, die dem Fachmann bekannt sind, eingesetzt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführu'ngsformen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren detaillierter beschrieben. Dabei kennzeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Teile.
Es zeigen:
Fig. 1 bis 4 schematische Querschnitte durch
Ausführungsformen erfindungsgemäßer organischer, elektro-optischer Elemente,
Fig. 5 eine Berechnung der integralen
Reflektivität einer Entspiegelungsschicht für verschiedene Werte der Schichtdicke und des Brechungsindex der Entspiegelungsschicht, Fig. 6A und 6B Ausführungsformen elektro-optischer
Strukturen eines organischen, elektrooptischen Elements,
Fig. 7A bis 7E Ausführungsbeispiele von Entspiegelungsschichten mit lichtstreuenden Strukturen,
Fig. 8A bis 8C Raytracing-Simulationen für verschiedene
Schichtanordnungen,
Fig. 9 bis 11 Beispiele weiterer optischer Einrichtungen mit erfindungsgemäßen
Entspiegelungsschichten .
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektro-optischen Elements, welches als Ganzes- mit 1 bezeichnet ist. Als Träger des Elements 1 dient ein transparentes, flaches oder plattenförmiges Substrat 2, wobei bevorzugt Glas oder und/oder Kunststoff als Substratmaterial verwendet wird. Geeignet sind beispielsweise Substratstärken im Bereich von 10 bis 2000 Mikrometer, bevorzugt im Bereich von 50 bis 700 Mikrometern.
Auf der Seite 22 des Substrats 2 ist bei dieser Ausführungsform eine elektro-optische Struktur 4 angeordnet. Die elektro-optische Struktur 4 umfaßt dabei eine erste und eine zweite leitfähige Schicht, 41 und 42, zwischen welchen eine aktive Schicht 6 angeordnet ist. Die aktive Schicht 6 enthält dabei organisches, elektro- optisches Material.
Zwischen dem Substrat 2 und der elektro-optischen Struktur 4 ist außerdem eine Entspiegelungsschicht 10 angeordnet, welche Reflexionen zwischen der dem Substrat 2 zugewandten leitfähigen Schicht 41 und der Oberfläche des Substrats 2 vermindert .
Der Brechungsindex der Enspiegelungsschicht 10 wird bevorzugt so gewählt, daß er zwischen dem Brechungsindex der angrenzenden Schichten liegt. Bei üblichen einfachen, einlagigen Entspiegelungs- oder Brechungsindex- anpassungsschichten wird im allgemeinen deren' Dicke so gewählt, daß sie dem Viertel der Wellenlänge des austretenden Lichts entspricht. Für den Brechungsindex der Entspiegelungsschicht wird außerdem nach der aus dem Stand der Technik bekannten Lehre das geometrische Mittel der beiden Brechungsindex-Werte der an die Entspiegelungsschicht angrenzenden Medien als Optimum angesetzt.
Wird etwa Glas mit einem Brechungsindex von n=l,53 (bei 550 nm Wellenlänge) als Substrat 2 verwendet und Indium- Zinn-Oxid als transparente leitfähige Schicht 41 der elektro-optischen Struktur 4 mit einem Brechungsindex von nι=l,85 (bei 550 nm Wellenlänge), so ergibt sich für eine gemäß der bekannten technischen Lehre konstruierte Entspiegelungsschicht ein Brechungsindex -von n2=(l,85 • 1, 53) 1/2=1, 68 und eine für -eine Wellenlänge von 550 Nanometern optimierte Dicke von 81,7 nm.
Im Unterschied dazu weist eine einlagige Entspiegelungsschicht eines erfindungsgemäßen elektrooptischen Elements 1, bei welcher die integrale Reflektivität an den Grenzflächen der Entspiegelungsschicht für unter allen Winkeln in der aktiven Schicht ausgehende Lichtstrahlen minimal ist, einen Brechungsindex und eine Schichtdicke auf, die von diesen Werten völlig abweicht. Eine Entspiegelungsschicht, die bezüglich der integralen Reflektivität erfindungsgemäß optimiert ist, weist bei denselben Brechungsindizes von nι=l,85 und n3=l,.53 einen Brechungsindex von n2=l, 59. (jeweils bei 550 nm Wellenlänge) und eine weitaus größere Schichtdicke von 260 Nanometern auf .
Da sich eine Schicht mit genau festgelegtem Brechungsindex und exakter Schichtdicke in einem industriellen Produktionsprozeß nicht immer ohne Schwierigkeiten realisieren lassen, können die Werte für Brechungsindex und Schichtdicke der Schicht 10 aber auch noch so weit abweichen, daß die sich aus diesen Werten ergebende integrale Reflektivität um höchstens 25 Prozent, bevorzugt höchstens 15 Prozent, besonders bevorzugt höchstens 5 Prozent höher als das theoretisch erreichbare Minimum der integrale Reflektivität ist.
Die Werte für. Brechungsindex und Schichtdicke einer Entspiegelungsschicht für ein erfindungsgemäßes Element 1 können beispielsweise durch numerische Berechnung der oben in Beziehung 1) angegebenen integralen Reflektivität für jeweils eine Menge von Werten für Brechun'gsindex und Schichtdicke und Bestimmung des Mihimalwertes der so errechneten integralen Reflektivitäten bestimmt werden.
Zusätzlich ist zum besseren Verständnis der Parameter in den. oben angegebenen Beziehungen 1) bis 5) in Fig. 1 ein gedachter Emitter 13 in der aktiven Schicht 6 und ein von diesem Emitter ausgehender Lichtstrahl 10 eingezeichnet.
Wird die integrale Reflektivität der Entspiegelungsschicht 10 der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform gemäß der
Beziehung 1) bestimmt, so bezeichnet der Winkel cti den zum Lot auf die Grenzfläche zwischen der Schicht 41 und der Entspiegelungsschicht 10 gemessenenen Winkel des durch die Schicht 41 laufenden Lichtstrahls. Der Winkel α2 ist der zum Lot auf die Grenzfläche gemessene Winkel des an der Grenzfläche zwischen der Schicht 41 mit dem Brechungsindex nx und der Entspiegelungsschicht mit dem Brechungsindex n2 gebrochenen, in der Entspiegelungsschicht laufenden Lichtstrahls. Der Winkel α3 ist weiterhin der Winkel des -im Substrat 2 laufenden, an der gegenüberliegenden Grenzfläche der Entspiegelungsschicht 10 zum Substrat 2 mit dem Brechungsindex n3 gebrochenen Lichtstrahls.
Viele organische elektrolumineszente Materialien weisen keine scharfe monochromatische Emissionslinie oder ein schmalbandiges Emissionsspektrum auf, sondern emittieren vielmehr Licht mit einer spektralen 'Inte.nsitätsverteilung innerhalb eines gewissen Spektralbereiches. Um hierbei hinsichtlich der Gesamthelligkeit ein gegenüber bekannten OLED-Elementen eine Erhöhung der auskoppelbaren Gesamthelligkeit zu erreichen, können der Brechungsindex und die Schichtdicke der Lage der Entspiegelungsschicht 10 außerdem so gewählt werden, daß die über alle Winkel der von der aktiven Schicht 6 ausgehenden Lichtstrahlen und die Wellenlängen des Spe'ktralbereichs" der emittierten Strahlung integrierte und mit der spektralen Intensitätsverteilung gewichtete- Reflektivität an den Grenzflächen der Entspieg.elungsschicht 10 minimal ist, oder höchstens 25 Prozent, bevorzugt 15 Prozent, besonders bevorzugt 5 Prozent höher als das Minimum der gewichteten und integrierten Reflektivität ist. Dieses Integral kann gemäß Gleichung 7) errechnet und die Werte des Brechungsindex und der Schichtdicke für den minimal erreichbaren Wert des Integrals bestimmt werden.
Eine zusätzliche Verbesserung kann weiterhin erzielt werden, wenn für die Lage der Entspiegelungsschicht 10 eine Dicke und einen Brechungsindex gewählt wird, für welche die über alle Winkel der von der aktiven Schicht ausgehenden Lichtstrahlen und die Wellenlängen des Spektralbereichs der emittierten Strahlung integrierte und mit der spektralen Intensitätsverteilung, sowie zusätzlich der spektralen Augenempfindlichkeit gewichteten Reflektivität an den Grenzflächen der Entspiegelungsschicht 10 minimal ist, oder höchstens 25 Prozent, bevorzugt 15 Prozent, besonders bevorzugt 5 Prozent höher als das Minimum ist. Die ■ Berechnung des Integrals kann gemäß der oben angegebenen
Gleichung 8) vorgenommen werden. Aufgrund der zusätzlichen Berücksichtigung der Augenempfindlichkeit wird für den Betrachter subjektiv ein noch besseres Ergebnis bezüglich der Helligkeit des OLED-Elements 1 erreicht. Die Werte für Brechungsindex und Schichtdicke der Minima der Integrale der mit der spektralen Intensit.ätsverteilung oder - zusätzlich mit der Augenempfindlichkeit gewichteten Reflektivitäten decken sich in aller Regel auch mit dem Minimum der integralen Reflektivität für eine einzelne Wellenlänge im Spektralbereich der emittierten Strahlung gemäß Gleichung 1) , selbst wenn das emittierte Licht nicht monochromatisch ist. Allerdings kann das Minimum der integralen Reflektivität gemäß Gleichung 1) dann bei einer Wellenlänge liegen, bei der die emittierte Intensität nicht maximal ist.
In Fig. 2 ist ein Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen organischen, elektro-optischen Elements 1 dargestellt. Auf das Substrat 2 sind bei dieser Ausführungsform auf einer ersten Seite 21 eine erste Entspiegelungsschicht 8 und auf einer zweiten Seite 22 eine zweite Entspiegelungsschicht 10 aufgebracht.
Die Entspiegelungsschichten umfassen jeweils drei Lagen 81, 83, 85, beziehungsweise 101, 103 und 105. Die Lagen der Entspiegelungsschichten weisen jeweils zueinander unterschiedliche Brechungsindizes auf. Speziell sind die Lagen so angeordnet, daß sie vom Substrat ausgehend in einer Schichtabfolge Lage mit mittlerem Brechungsindex / Lage mit hohem Brechungsindex / Lage mit niedrigem
Brechungsindex angeordnet sind. Dementsprechend weisen die Lagen 83 und 103 einen höheren Brechungsindex als die Lagen 81 und 101, und die Lagen 85 und 105 auf, wobei die Lagen 85 und 105 jeweils die niedrigsten Brechungsindizes der Entspiegelungsschichten 8 und 10 besitzen.
Der Brechungsindex und die Schichtdicke jeder der Lagen 81, 83, 85, beziehungsweise 101, 103 und 105 der beiden Entspiegelungsschichten 8 und 10 sind dabei derart gewählt, daß die integralen Reflektivitäten der
Entspiegelungsschichten 8, 10 jeweils minimal sind oder vom Minimum höchstens 25% abweichen.
Auf der Entspiegelungsschicht 10 auf der Seite 22 des Substrats 2 ist eine elektro-optische Struktur 4 mit einer aktiven Schicht 6 aufgebracht, welche ein organisches, elektro-optisches Material umfaßt. Die
Entspiegelungsschicht 8 ist auf der Seite 21 des Substrats
2 angeordnet, welche der Seite 22, auf welcher die elektro- optische Struktur 4 aufgebracht ist, gegenüberliegt.
Die elektro-optische Struktur 4 -umfaßt wie bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform eine erste und eine zweite leitfähige Schicht, 41 und 42, zwischen welchen eine aktive Schicht 6 angeordnet ist, die das organische, elektro- optische Material enthält.
Im Falle eines als OLED aufgebauten organischen, elektrooptischen Elements wird Licht, welches vom organischen, elektro-optischen Material durch Elektrolumineszenz , beziehungsweise Elektron-Loch-Rekombination erzeugt wird, durch die erste leitfähige Schicht 41 über das Substrat 2 nach außen geleitet, wobei es an der Lichtaustrittsund/oder Lichteintrittsseite 12 des Elements 1 austritt. Um den Lichtdurchtritt durch die erste leitfähige Schicht 41 zu ermöglichen, ist die leitfähige erste. Schicht 41 der elektro-optischen Struktur beispielsweise aus teilweise transparentem, leitfähigen Material, wie etwa Indium-Zinn- Oxid (ITO) , einem transparenten leitfähigen Oxid (TCO) oder einer dünnen Metallschicht hergestellt.
Bei einem photovoltaischen Element, bei welchem Licht in der aktiven Schicht 6 im organischen, elektro-optischen Material Elektron-Loch-Paare bildet, ist der Strahlengang entsprechend umgekehrt.
In Fig: 3 ist ein Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen organischen, • elektro-optischen Elements 1 dargestellt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der anhand von Fig. 2 dargestellten Ausführungsform durch eine zusätzliche Anpassungsschicht 5 zwischen der elektro-optischen Struktur 4 und der Entspiegelungsschicht 10. Die Anpassungsschicht 5 dient der besseren Brechungsindexanpassung zwischen der Entspiegelungsschicht 10 und der leitfähigen Schicht 41 der elektro-optischen Struktur 4. Die Anpassungsschicht kann auch, wie Fig. 3 zeigt, mehrlagig ausgeführt sein, wobei die beispielhaft gezeigte Anpassungsschicht 5 die vier Lagen 51, 52, 53 und 54 umfaßt.
Die Anpassungsschichten sind insbesondere dann günstig, wenn verschieden aufgebaute elektro-optische Strukturen mit einem Substrat mit vorgefertigter Entspiegelung kombiniert werden sollen. Auf diese Weise kann ein festgelegter Substrattyp ohne Änderungen für mehrere verschiedene elektro-optische Strukturen verwendet werden. Beispielsweise können so die sonst ursprünglich für andere Anwendungen gedachte AMIRAN®-Substrate benutzt werden.
Fig. 4 zeigt noch eine weitere Ausführungsform des' erfindungsgemäßen organischen elektro-optischen Elements 1. Bei dieser Ausführungsform umfaßt die Entspiegelungsschicht 10 zwei Lagen 101 und 103. Gegenüber den vorigen Ausführungsformen weist die Entspiegelungsschicht 10 dieser Ausführungsform, welche an die leitfähige Schicht 41 angrenzt, demnach keine dritte Lage 105 auf. Vielmehr übernimmt hier die leitfähige Schicht 41 selbst die Funktion einer dritten Lage einer dreilagigen Entspiegelungsschicht .
Dies ist in einfacher Weise beispielsweise dadurch zu erreichen, indem für die Schichten 101 und 103 der Entspiegelungsschicht 10 die Brechungsindizes im Rahmen einer hinsichtlich der integralen Reflektivität erfindungsgemäß verbesserten Entspiegelungsschicht so gewählt werden, daß der Brechungsindex der leitfähigen Schicht 41 der elektro-optischen Struktur 4 unter den Brechungsindizes der Schichten 101 und 103 liegt. Bevorzugt weist dabei auch bei dieser Ausführungsform die Schicht 103 den höchsten Brechungsindex unter den Schichten auf.
Auch für die mehrlagigen Entspiegelungsschichten 8, 10, wie sie die in den Fig. 2 bis 4 gezeigt sind, gilt wie bei der einlagigen Entspiegelungsschicht des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels, daß die Lagen der
Entspiegelungsschicht 8, 10 eine Dicke und einen Brechungsindex aufweisen, für welche die integrale Reflektivität an den Grenzflächen der Entspiegelungsschicht 10 für unter allen Winkeln in der aktiven Schicht ausgehende Lichtstrahlen für eine Wellenlänge im emittierten Spektralbereich minimal ist oder für welche die integrale Reflektivität um höchstens 25 Prozent höher als das Minimum ist.
Um derart verbesserte Schichtdicken und' Brechungsindizes der Lagen einer mehrlagigen Schicht zu bestimmen, kann die integrale Reflektivität gemäß den- oben angegebenen Gleichungen 1), 7) oder 8) der gesamten, mehrlagigen Entspiegelungsschicht 8, beziehungsweise 10.durch rekursive Anwendung der Beziehungen 2) bis 5) für die einzelnen Schichten 81, 83, 85, und 101, 103, 105 der Entspiegelungsschichten numerisch berechnet werden.
Bei den anhand der Fig. 2 bis 4 dargestellten
Ausführungsformen organischer elektro-optischer Elemente können eine oder -mehrere Lagen der Entspiegelungsschicht 10 auch lichtstreuende Strukturen aufweisen.
Fig. 5 zeigt Graphen der integralen Reflektivität einer einlagigen Entspiegelungsschicht, wie sie das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 aufweist, als Funktion von Brechungsindex und Schichtdicke der Entspiegelungsschicht 10. Für die an die Entspiegelungsschicht 10 angrenzende leitfähige transparente Elektrodenschicht 41 wurde ein
Brechungsindex von n=l,85 angenommen. Als Substrat 2 wurde der Rechnung ein Glas mit einem Brechungsindex von n3=l,45 zugrundegelegt. Verschiedene diskrete Werte der integralen Reflektivität im Bereich von 0,193 bis 0,539 sind in Fig. 5 als Kurven dargestellt.
An Punkt A wird die minimale Reflektivität von 0,154 für eine einlagige Entspiegelungsschicht mit Grenzflächen zu Medien mit und n3=l,45 erreicht. Dieser Punkt befindet sich bei den Werten n2=l,59' und d=260 Nanometer. Die Kurve mit einer integralen Reflektivität von 0,193 begrenzt außerdem den Wertebereich von Brechungsindex und Schichtdicke der Entspiegelungsschicht, in welchem die integrale Reflektivität höchstens 25% höher als der Minimalwert von 0,154 ist.
Der Punkt B bezeichnet die Werte für Brechungsindex und Schichtdicke einer - Entspiegelungsschicht, die in herkömmlicher Weise bei gleichen angrenzenden Medien für senkrechten Lichtaustritt als Viertelwellenlängen-Schicht optimiert ist. Für eine solche Viertelwellenlängen-Schicht ergeben sich von einer erfindungsgemäßen Entspiegelungsschicht deutlich abweichende Werte von n2=l,68 und d=81,7 Nanometer. Eine erfindungsgemäße' Entspiegelungsschicht weist also überraschend für die beschriebene Konfiguration gegenüber einer üblichen Viertelwellenlängen-Schicht eine wesentlich höhere Schichtdicke und einen deutlich niedrigeren Brechungsindex auf .
Insbesondere gilt für wie vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Entspiegelungsschichten für elektro- ' optische Elemente, oder auch Anwendungen, wie optische , Elemente, beispielsweise Linsen, Filter, Prismen, Scheiben, insbesondere Fensterscheiben, Autoglas, Architekturglas, oder Beleuchtungskörper, daß die Läge der Entspiegelungsschicht, eine optische Dicke von zumindest 3/8 einer Wellenlänge des Tra smissions- oder Emissionsspektrums, bevorzugt sogar zumindest einer halben Wellenlänge aufweist.
Bei dem in Fig. 5 gezeigten Beispiel liegt der Bereich von zumindest einer halben Wellenlänge optischer Dicke oberhalb von. etwa 163 Nanometern Schichtdicke. Die. untere Grenze dieses Bereichs ist in Fig. 5 durch eine gestrichelte, mit „λ/2" bezeichnete Linie und die untere Grenze des Bereichs einer optische Dicke von zumindest 3/8 der Wellenlänge durch eine gepunktete, mit „(3/8)-λ bezeichnete Linie gekennzeichnet .
In den Figuren 6A und 6B sind Querschnitte durch verschiedene beispielhafte Ausführungsformen von elektrooptischen Strukturen 4 dargestellt. Das Substrat' 2, auf welchem die elektro-optische Struktur .4 aufgebracht ist, ist jeweils der Übersichtlichkeit halber ohne Entspiegelungsschicht dargestellt .
Bei der in Fig. 6A gezeigten, ersten Ausführungsform einer elektro-optischen Struktur 4 umfaßt die erste leitfähige Schicht 41 eine Indium-Zinn-Oxidschicht 411, welche in
Kontakt mit dem Substrat 2, beziehungsweise mit einer nicht dargestellten- Entspiegelungsschicht auf dem Substrat 2 steht .
Auf die Indium-Zinn-Oxidschicht 411 ist eine
Lochinjektionsschicht 14 aufgebracht. Diese kann beispielsweise eine Polymerschicht umfassen, die • beispielsweise Polyanillin oder PEDOT/PSS ("Poly (3, 4- Ethylendioxythiophen) /Poly (styrensulfonat) " ) enthält.
Auf diese Lochinjektionsschicht 14 ist eine aktive, elektrolumineszente Schicht 6 aufgebracht, welche eine Polymerschicht aus MEH-PPV 61 als organisches, elektro- optisches Material umfaßt. Dabei bezeichnet MEH-PPV das Polymer (Poly (2-Methoxy, 5- (29-Ethyl-Hexyloxy) -1, 4- Phenylenvinylen) ) . Die auf der aktiven Schicht 6 aufgebrachte, zweite leitfähige Schicht 42 umfaßt in dieser Ausführungsform ein Calcium-Aluminium Zweischichtsystem 421.
Die prinzipielle Schichtabfolge ITO-Schicht / PEDOT/PSS- Schicht / MEH-PPV-Schicht / Ca/Al-Schicht dieser Ausführungsform hat sich unter anderem für die Verwendung als OLED bewährt, wobei mit einem derartigen Schichtaufbau vereinzelt bereits deutlich über 10000 Betriebsstunden erreicht werden konnten.
In Fig. 6B ist eine weitere, beispielhafte Ausführungsform einer elektro-optischen Struktur 4 dargestellt. Diese weist eine zusätzliche Lochtransportschicht 18 auf, welche nach der- Lochinjektionsschicht 14 aufgebracht ist. Als Material geeignet ist für eine Lochtransportschicht 18 beispielsweise N,N' -Diphenyl-N, ' -bis (3-Methylphenyl) -1,1'- Biphenyl-4 , 4 ' -Diamin (TPD) . Ebenso geeignet ist dazu auch N,N'-bis- (1-Naphtyl) -N, ' -Diphenyll-1, l-Biphenyll-4 , 4 ' - diamine (NPB) .
Die aktive, elektrolumineszente Schicht 6 umfaßt in dieser Ausführungsform eine Schicht 62 als organisches, elektro- optisches Material, die Alq3 (Tris (8-Quinolinolato) - Aluminum) aufweist; Als organische elektrolumineszente Materialien können aber auch organische Moleküle mit niedriger Massezahl ("small molecules") , die etwa mittels PVD aufdampfbar sind, sowie organische elektrolumineszente Polymere eingesetzt werden.
Die leitfähige Schicht 42 dieser Ausführungsform umfaßt eine Schicht 422 aus einer Magnesium-Silber-Legierung mit niedriger Austrittsarbeit. Neben den anhand der Figuren 6A und 6B dargestellten Ausführungsformen sind eine große Vielzahl weiterer geeigneter elektro-optischer Strukturen bekannt, die sich für OLEDs oder entsprechende photovoltaische Elemente eignen und für die vorliegende Erfindung verwendet werden können. So sind unter anderem mittlerweile eine große Anzahl organischer, elektrolumineszenter Materialien, leitfähiger Elektrodenschichten, sowie neben den oben genannten Lochtransport- und Lochinjektionsschichten auch viele weitere funktioneile Schichten bekannt, welche die Effizienz von OLEDs oder photovoltaischen Elementen steiger .
Derartige Schichten und Materialien, sowie verschiedene mögliche Schichtabfolgen innerhalb von organischen, elektro-optischen Elementen wie insbesondere von OLEDs sind beispielsweise in folgenden Dokumenten, sowie den Literaturverweisen darin beschrieben, welche durch Bezugnahme diesbezüglich vollständig in die vorliegende Anmeldung mit aufgenommen werden:
1. Nature, Vol. 405, Seiten 661 - 664,
2. Adv. Mater. 2000, 12, No . 4, Seiten 265 - 269,
3. EP 0573549, 4. US 6107452.
Die Fig. 7A bis 7E zeigen Ausführungsformen der Erfindung, bei welchen die Entspiegelungsschicht 10 außerdem lichtstreuende Strukturen 7 aufweist, welche zumindest einen Teil des durch die Schicht 10 hindurchtretenden
Lichts streuen und so einen Teil des Lichts, welches sonst unter einem Totalreflexionswinkel auf eine der Grenzflächen der Schicht 10 treffen würde, so umlenken, daß ihr Auftreffwinkel unterhalb des kritischen Winkels liegt und die Grenzfläche passieren kann. Dadurch wird die Aus- oder Einkoppeleffizienz weiter erhöht. Die lichtstreuenden Strukturen können dabei sowohl im Inneren der Schicht 10, als auch an einer oder beiden Grenzflächen der Schicht 10 vorhanden sein.
In Fig. 7A ist ein Ausführungsbeispiel eines organischen elektro-optischen Elements 1 mit einer einlagigen Entspiegelungsschicht 10 dargestellt. Der prinzipielle Aufbau dieses erfindungsgemäßen Elements 1 entspricht dabei der anhand von Fig 1 gezeigten Ausführungsform. Die elektro-optische Struktur 4 ist vereinfacht mit einem dreischichtigen Aufbau dargestellt, kann- aber beispielsweise entsprechend den Fig. 6A und 6B aufgebaut sein.
Die zwischen der elektro-optischen Struktur 4 und dem Substrat 2 angeordnete Entspiegelungsschicht 10 weist bei dem in Fig. 7A gezeigten Ausführungsbeispiel lichtstreuende Strukturen 7 in Form kleiner Kristallite, Partikel oder Einschlüsse auf, welche das durch die Schicht 10 tretende Licht zumindest teilweise streuen. Die Partikel oder Einschlüsse weisen dazu- beispielsweise einen anderen Brechungsindex auf als die übrige Schicht 10, beziehungsweise das die Partikel umgebende Material. Die Größe der Partikel ist von der gleichen Größenordnung oder kleiner als die Lichtwellenlänge, auf welche die Entspiegelungsschicht 10 angepaßt ist. Durch Partikel oder Einschlüsse dieser Größe wird eine besonders effektive Streuung des Lichts erreicht.
Fig. 7B zeigt eine Ausführungsform der Erfindung mit' dreilagiger Entspiegelungsschicht 10, wie sie etwa auch die Ausführungsbeispiele der Fig. 2 bis Fig. 4 aufweisen. Die lichtstreuenden Strukturen sind bei dieser Ausführungsform in jeder der Lagen 101, 103, 105 der Entspiegelungsschicht vorhanden.
Fig. 7C zeigt ebenfalls ein Ausführungsbeispiel mit dreilagiger Entspiegelungsschicht. Dabei ist wie bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 2 bis Fig. 4 sowohl auf der Seite 22 des Substrats, als auch auf der gegenüberliegenden -Seite 21 jeweils eine dreilagige Entspiegelungsschicht' 10/ beziehungsweise 8 angeordnet. Die lichstreuenden Strukturen befinden sich bei dem in Fig. 7C gezeigten
.Ausführungsbeispiel in den als erste auf das Substrat 2 aufgebrachten Lagen 81 und 101. Selbstverständlich können die lichstreuenden Strukturen aber auch in einer anderen Lage oder in zwei Lagen der Entspiegelungsschichten 8, 10 angeordnet sein.
Fig. 7D zeigt noch eine weiteres Ausführungsbeispiel mit einer Entspiegelungsschicht 10 mit lichtstreuenden Strukturen 7. Im Unterschied zu den in Fig. 7A bis 7C dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Grenzfläche - zwischen Substrat und Entspiegelungsschicht 10 strukturiert. Dazu wird die Entspiegelungsschicht auf die strukturierte Seite 21 des Substrats aufgebracht, so daß die Entspiegelungsschicht an ihrer Grenzfläche zum Substrat 2 lichtstreuende Strukturen 7 aufweist.
Bei der in Fig. 7D gezeigten Ausführungsform ist die Entspiegelungsschicht insbesondere auf die mit regelmäßigen Strukturen in Form regelmäßiger Vorsprünge versehene Seite 22 des Substrats 2 aufgebracht, so daß sich dementsprechend regelmäßige lichtstreuende Strukturen 7 an der Grenzfläche ergeben. Anders als in Fig. 7D gezeigt, kann die Fläche 22 aber auch einfach mit einem geeigneten Verfahren, beispielsweise durch Ätzen aufgerauht werden, so daß die lichstreuenden Strukturen unregelmäßig sind. Wie Abb. 7E zeigt, können die lichtstreuenden Strukturen aber auch in einer zusätzlichen Schicht 11 auf der Seite 22 des Substrats 2 aufgebracht werden. Der Brechungsindex der Matrix dieser auf dem Substrat 2 angeordneten Schicht 11 kann vorteilhaft so gewählt werden, dass er möglicht gut mit dem Brechwert des Substrats 2 übereinstimmt. In diesem Fall hat die Schicht keine brechende und damit reflektierende Wirkung an der Grenzfläche zum Substrat, wenn sie mit dem Substrat in Kontakt ist, sondern nur' streuende Wirkung und ist kein Bestandteil der Entspiegungsschicht .
Die Fig. 8A bis 8C zeigen Raytracing-Simulationen für verschiedene Schichtanordnungen organischer elektrooptischer Elemente. Die Graphen der Fig. 8A bis 8C zeigen jeweils die Betrachtungsseite eines organischen elektro-optischen Elements 1. Jeder Punkt der Graphen repräsentiert jeweils einen ausgetretenen Lichtstrahl, wobei eine punktförmige -Strahlungsquelle in der aktiven
Schicht eines OLEDs als elektro-optische Struktur für die Berechnung zugrundegelegt wurde. Die Strahlungsquelle befindet sich dabei in der Mitte der zweidimensionalen Graphen. Für das Material der -aktiven Schicht wurde ein Brechungsindex von n=l,7, für die zwischen aktiver Schicht und Substrat angeordnete transparente leitfähige Elektrodenschicht, ein Brechungsindex von n=l,85 und für das Substrat ein Brechungsindex von n=l,45 angenommen. Der Brechungsindex von n=l,85 der leitfähigen Elektrodenschicht entspricht dabei dem Brechungsindex von Indium-Zinn-Oxid.
Fig. 8A zeigt die Berechnung für eine Anordnung ohne Entspiegelungsschicht zwischen OLED und Substrat. Eine derartige Anordnung, wie sie in herkömmlicher Weise in OLED-Elementen verwendet wird, zeigt eine externe Effizienz von nur 18,8%.
In Fig. 8B ist das Ergebnis einer Simulation für eine wie' in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Anordnung, jedoch ohne lichstreuende Strukturen gezeigt. Für den Brechungsindex der Entspiegelungsschicht wurde n=l,65 angenommen. Die Dicke der Entspiegelungsschicht beträgt d=0,15 μm. Mit einer solchen Anordnung entsprechend dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ohne lichtstreuende Strukturen wird eine Steigerung der externen Quanteneffizienz auf 25,3% erreicht.
Fig. 8C zeigt schließlich eine Simulation für eine wie in Fig. 1 gezeigte .erfindungsgemäße Ausführungsform mit zusätzlichen lichstreuenden Strukturen, entsprechend der in
Fig. 7A dargestellten Ausführungsform. Schichtdicken und 'Brechungsindizes entsprechen dabei der Fig. 8B zugrundeliegenden Simulation. Die externe Quanteneffizienz steigert sich hier durch das Einbringen der lichtstreuenden
Strukturen auf 28%.
In den Fig. 9 bis 11 sind weitere Beispiele optischer Einrichtungen mit erfindungsgemäßen Entspiegelungsschichten dargestellt. Fig. 9 zeigt ein Beispiel einer erfindungsgemäß entspiegelten optischen Komponente in Form einer im "Querschnitt gezeigten Linse 70. Die Linse kann beispielsweise ein Brillenglas oder eine Linse eines Objektivs sein. .
Beide Brechflächen 72, 73 des Substrats 71 der Linse 70 sind dabei mit erfindungsgemäßen Entspiegelungsschichten 8, beziehungsweise 10 beschichtet, die in gleicher Weise wie die Entspiegelungsschichten der elektro-optischen Elemente gemäß den oben beschriebenen Beispielen ausgebildet sind. An die Stelle der Wellenlänge des von den Funktionalschichten emittierten Spektrums des elektrooptischen Elements können hier die Dicken und Brechungsindizes auf eine Wellenlänge des sichtbaren Spektrums, bevorzugt die mittlere Wellenlänge des sichtbaren Spektrums optimiert werden. Insbesondere kann jede der Entspiegelungsschichten 8, 10 auch wieder eine optische Dicke aufweisen, die 'zumindest 3/8, bevorzugt zumindest 1/2 mal der Wellenlänge aus dem Spektrum- beträgt .
Fig. 10 zeigt ein weiteres Beispiel einer optischen Komponente, hier im Querschnitt einen optischen Filter 75. Auch hier sind Eintrittsfläche 77 und Austrittsfläche 78 des transparenten Substrats 76 jeweils mit erfindungsgemäßen Entspiegelungsschichten 8, beziehungsweise 10 versehen. Für einen optischen Filter beitet es sich an, die Schichtdicke der zumindest einen Lage der Entspiegelungsschicht auf möglichst kleine integrale Reflektivität für eine Wellenlänge des gefilterten Spektrums anzupassen. Beispielsweise kann die
Entspiegelungsschicht auf die mit der Intensitätsverteilung gewichtete mittlere Wellenlänge des gefilterten Spektrums optimiert sein. Das Substrat 76 kann auch beispielsweise eine Scheibe, beispielsweise ein Fenster, insbesondere auch Architekturglas, Fenster für Flugzeuge, Schiffe oder' Fahrzeuge sein. Hier bietet es sich dann an, eine Schichtdicke der zumindest einen Lage der Entspiegelungsschicht zu • verwenden, welche hinsichtlich ihrer integralen Reflektivität für die mittlere Wellenlänge des optischen Spektrums, oder die mit der
Intensitätsverteilung des Tageslichtspektrums und/oder der spektralen Augenempfindlichkeit gewichteten mittleren Wellenlänge des optischen Spektrums optimiert ist. In Fig. 11 ist ein Beispiel eines mit erfindungsgemäßen Entspiegelungsschichten ausgestatteten Beleuchtungskörpers dargestellt. Der Beleuchtungskörper ist in diesem Beispiel eine Leuchtstoffröhre 90 mit einem röhrenförmigen Glassubstrat 91, die einen Gasentladungsraum 92 umschließt. Sowohl die Innenfläche 93, als auch die Außenfläche des Substrats sind mit erfindungsgemäß auf minimale integrale Reflektivität, beispielsweise für das gewichtete Mittel des Fluoreszenzspektrums optimierten Entspiegelungsschichten 8, 10 ausgestattet.
Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern vielmehr in vielfältiger Weise variiert werden kann. Insbesondere können auch die Merkmale der einzelnen beispielhaften Ausführungsformen auch miteinander kombiniert werden.
Bezugszeichenliste
Organisches, elektro-optisches Element Substrat Elektro-optische Struktur Anpassungsschicht aktive Schicht der elektro-optischen Struktur 4 lichtstreuende Struktur , 10' Entspiegelungsschichten 1 Schicht mit lichtstreuenden Strukturen 7 Lichtaustritts- und/oder Lichteintrittsseite3 Gedachter Emitter 4 Lochinjektionsschicht (PEDOT/PSS, CuPC) 8 Lochleiterschicht (TPD, TDAPB) erste Seite des Substrats 2 zweite Seite des Substrats 2 erste leitfähige Schicht der elektro-optischen Struktur 4 zweite leitfähige Schicht der elektro-optischen Struktur 4 - 54 Lagen der Anpassungsschicht MEH-PPV Schicht Älq3 -Schicht Linse Substrat von 70 , 73 Brechflächen von 70 optischer Filter Substrat von 75 , 78 Ein- und Austritt'sflachen von 75 , 83, 85 Lagen der Entspiegelungsschicht 8 Leuchtstoffröhre Substrat von 90 92 Gasentladungsraum von 90
93 Innenfläche von 91
94 Außenfläche von 91
101, 103, 105 Lagen der Entspiegelungsschicht 10
411 Indium-Zinn-Oxidschicht
421 Ca/Al-Schicht
422 Mg:Ag-Schicht

Claims

Ansprüche
1. Elektro-optisches Element (1), insbesondere organisches elektro-optisches Element, vorzugsweise organische lichtemittierende Diode, umfassend ein Substrat (2) und zumindest eine elektro-optische Struktur (4), welche eine aktive Schicht mit zumindest einem organischen, elektro-optischen Material (61) umfaßt, wobei das
Substrat zumindest eine Entspiegelungsschicht (8, 10) mit wenigstens einer Lage aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Entspiegelungsschicht (8, 10) eine Dicke und einen Brechungsindex aufweist, für welche die integrale Reflektivität an den Grenzflächen der Entspiegelungsschicht für unter allen Winkeln von der aktiven Schicht ausgehenden Lichtstrahlen für eine Wellenlänge im spektralen Bereich des Emissionspektrums minimal ist oder für welche die integrale Reflektivität um höchstens 25 Prozent höher als das Minimum ist.
2. Elektro-optisches Element (1), insbesondere gemäß Anspruch 1, umfassend ein Substrat (2) und zumindest eine elektro-optische Struktur (4), welche eine aktive Schicht mit zumindest einem organischen, elektro-optischen Material (61) umfaßt, wobei das Substrat zumindest eine Entspiegelungsschicht (8, 10) mit wenigstens einer Lage aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke und der Brechungsindex der Entspiegelungsschicht so gewählt sind, daß das Integral der Reflektivität der Entspiegelungsschicht, 1) «72 l(nx,n2,n3,d)= R(nx,n2,n3,d,θ)sin(θ)dθ
minimal ist oder vom Minimalwert höchstens 25 Prozent abweicht, wobei n2 den Brechungsindex der Entspiegelungsschicht (10) , ni und n3 die Brechungsindizes der an die Entspiegelungsschicht
(10) angrenzenden Medien, θ den Winkel des emittierten Lichts zum Lot auf die dem Emitter zugewandte Grenzfläche der Entspiegelungsschicht und d die Schichtdicke der Entspiegelungsschicht bezeichnen, und wobei für die Reflektivität R(nχ, n2,- n3, d, θ) angesetzt wird:
R(nx,n2,n3, d;θ)= R™+R™ wobei
3) r2i2+r223+2r12r23cos(2/3) κrF = — -. — r , mit
1 + r2πr223 + 2r12r23 cos(2/5)
3 a ) n cosfα, ) - n, cos(α ) r« nx — c.os )\a ) -+,n2 — cos( πα2 ) ' und
3b) n cos(c-, ) - n, cos(c., ) r23 =— γ— -4 £ 7~ \ r beziehungsweise n2 cos(c.2 )+n3 cosα3 )
4 >
4 a ) . und wobei ) π ß -— 2dcos(a2 ) gilt, und wobei 20
-der Winkel ocι=θ den zum Lot auf die Grenzfläche gemessenen Winkel eines auf die Entspiegelungsschicht auftreffenden Lichtstrahls,
-der Winkel α den zum Lot auf die Grenzfläche gemessenen Winkel des an der Grenzfläche zwischen dem Medium mit dem Brechungsindex ni und der Entspiegelungsschicht gebrochenen, in der Entspiegelungsschicht laufenden Lichtstrahls, -der Winkel α3 den Winkel des abermals an der gegenüberliegenden Grenzfläche zum Medium mit dem Brechungsindex n3 gebrochenen und in diesem Medium laufenden Lichtstrahls, und -λo die Wellenlänge des Lichts im Vakuum bezeichnen.
3. Element insbesondere nach einem der vorstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Entspiegelungsschicht (8, 10) eine Dicke und einen Brechungsindex aufweist, für welche die über alle Winkel der von der aktiven Schicht ausgehenden Lichtstrahlen und die Wellenlängen des
Spektralbereichs der emittierten Strahlung integrierte und mit der spektralen Intensitätsverteilung gewichtete Reflektivität an den Grenzflächen der Entspiegelungsschicht (8, 10) minimal ist, oder höchstens 25 Prozent, bevorzugt 15 Prozent, besonders bevorzugt 5 Prozent höher als das Minimum ist.
4. Element nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Entspiegelungsschicht einen Brechungsindex n2(λ) und eine Dicke d aufweist, bei welchem das Integral: l{nx (λ) ■ R(n (λ), n2 (X), n3 {λ), d, θ)sm(θ)dθdλ
minimal, oder höchstens 25 Prozent, bevorzugt 15 Prozent, besonders bevorzugt 5" Prozent größer als das Minimum ist, wobei S(λ) die spektrale" Intensitätsverteilungsfunktion, R (nι(λ),n2(λ), n3(λ), d, θ) die Reflektivität in Abhängigkeit von Emissionswinkel θ , Schichtdicke d und der wellenlängenabhängigen Brechungsindizes n2(λ) der Entspiegelungsschicht und der angrenzenden Medien, nι(λ), n3(λ) , und λi und λ2 die Grenzen des Emissionsspektrums bezeichnen.
5. Element gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Entspiegelungsschicht (8, 10) eine Dicke und einen Brechungsindex aufweist, für welche die über alle Winkel der von der aktiven Schicht ausgehenden Lichtstrahlen und die Wellenlängen des
Spektralbereichs der emittierten Strahlung integrierte und mit der spektralen Intensitätsverteilung, sowie der spektralen Augenempfindlichkeit gewichtete Reflektivität an den Grenzflächen der Entspiegelungsschicht (8, 10) minimal ist, oder höchstens 25 Prozent, bevorzugt 15 Prozent, besonders bevorzugt 5 Prozent höher als das Minimum ist.
Element nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Entspiegelungsschicht einen Brechungsindex n(λ) und eine Dicke d aufweist, bei welchem das Integral:
minimal, oder höchstens 25 Prozent, bevorzugt 15 Prozent, besonders bevorzugt 5 Prozent größer als das Minimum ist, wobei S(λ) die spektrale Intensitätsverteilungsfunktion, N(λ) die spektrale Augenempfindlichkeit, R(nι(λ),n2(λ), n3(λ), d, θ) die Reflektivität in Abhängigkeit von Emissionswinkel θ, Schichtdicke d und der wellenlängenabhängigen Brechungsindizes n(λ) der Entspiegelungsschicht und der angrenzenden Medien, nι(λ), n3(λ) , und λi und λ2 die Grenzen des Emissionsspektrums bezeichnen.
7. Element nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine elektro- optische Struktur (4) eine erste (41) und eine zweite (42) leitfähige Schicht umfaßt,- zwischen welchen eine aktive Schicht (6) angeordnet ist, welche das zumindest eine organische, elektro-optische Material (61) umfaßt.
8. Element nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und/oder zweite leitfähige Schicht zumindest teilweise transparent ist.
9. Element nach eihem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat Glas, insbesondere Kalk-Νatron Glas, eine Glaskeramik und/oder Kunststoff und/oder barrierebeschichteter Kunststoff und/oder Kombinationen davon umfaßt.
10. Element nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine Entspiegelungsschicht (8, 10) mehrere Lagen umfaßt.
11. Element nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagen (81, 83, 85, 101, 103, 105) unterschiedliche Brechungsindizes aufweisen.
12. Element nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Entspiegelungsschicht (8, 10) drei Lagen (81, 83, 85, 101, 103, 105) aufweist.
13. Element nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagen vom Substrat ausgehend in einer Schichtabfolge Lage mit mittlerem Brechungsindex (81, 101) / Lage mit hohem Brechungsindex (83, 103) / Lage mit niedrigem Brechungsindex (85, 105) angeordnet sind.
14. Element nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die Entspiegelungsschicht (10) zumindest zwei Lagen aufweist, und eine der 'leitfähigen Schichten (41, 42) an die Entspiegelungsschicht (10) angrenzt, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Schicht (41, 42) einen Brechungsindex aufweist, welcher unter den - Brechungsindizes der zumindest zwei Lagen der Entspiegelungsschicht (10) liegt.
15. Element nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Entspiegelungsschicht (8, 10) zumindest eines der Materialien Titanoxid, Tantaloxid, Nioboxid, Hafniumoxid, Aluminiumoxid, Siliziumoxid, Magnesiumnitrid aufweist.
16. Element nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine Entspiegelungsschicht (10) auf der Seite (22) des Substrats (2) angeordnet ist, -auf welcher die zumindest eine elektro-optische Struktur (4) aufgebracht ist.
17. Element nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Entspiegelungsschicht (8) und elektro-optischer Struktur (4) zumindest eine Anpassungsschicht (5) angeordnet ist.
18. Element nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eine Entspiegelungsschicht auf der Seite (21) des Substrats (2), welcher der Seite (22), auf welcher die zumindest eine elektro-optische Struktur (4) angeordnet ist, gegenüberliegt .
19. Element nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine
Entspiegelungsschicht (8, 10) eine AMIRAN®- Beschichtung umfaßt.
20. Element (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Entspiegelungsschicht (10) lichtstreuende Strukturen (7) aufweist.
21. Element nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtstreuenden Strukturen (7) Kristallite,
Partikel oder Einschlüsse in der Entspiegelungsschicht . (10) umfassen.
22. Element nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine strukturierte Grenzfläche mit lichtstreuenden Strukturen zwischen Entspiegelungsschicht und Substrat.
23. Element nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Schicht (11) mit lichtstreuenden Strukturen (7).
24. Element nach Anspruch 23, dadurch' gekennzeichnet, daß die zusätzliche Schicht (11) einen mit dem Substratbrechungsindex im wesentlichen übereinstimmenden Brechungsindex aufweist und die zusätzliche Schicht (11) auf dem Substrat (2) angeordnet ist.
25. Verfahren zur Herstellung eines organischen, elektrooptischen Elements (1) , insbesondere eines organischen, elektro-optischen Elements nach einem der- Ansprüche 1 bis 14, umfassend die Schritte:
- Beschichten zumindest einer Seite (21, 22) eines Substrats (2) mit einer Entspiegelungsschicht (8, 10), und
- Aufbringen zumindest einer elektro-optischen Struktur (4), welche zumindest ein organisches, elektro-optisches Material (61) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat mit einer Entspiegelungsschicht (8, 10) beschichtet wird, die wenigstens eine Lage mit einer Dicke und einem Brechungsindex aufweist, für welche die integrale Reflektivität an den Grenzflächen der
Entspiegelungsschicht (10) für unter allen Winkeln in der aktiven Schicht ausgehende Lichtstrahlen und für eine Wellenlänge im Spektralbereich des emittierten Lichts minimal ist oder für welche die integrale Reflektivität um höchstens 25 Prozent höher als das Minimum ist.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Aufbringens zumindest einer elektro-optischen Struktur (4) die Schritte umfaßt: -Aufbringen einer ersten leitfähigen Schicht (41), -Aufbringen mindestens einer aktiven Schicht (6), welche das zumindest eine organische, elektro-optische Material (61) umfaßt, und
- Aufbringen einer zweiten leitfähigen Schicht (42) .
27-. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Beschichtens zumindest einer Seite (21, 22) eines Substrats (2) mit einer Entspiegelungsschicht (8, 10) den Schritt des Beschichtens mit einer Entspiegelungsschicht (8,. 10) umfaßt, welche mehrere Lagen (81, 83, 85, 101, 103, 105), insbesondere drei Lagen aufweist.
28. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, -dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des
Beschichtens zumindest einer Seite (21, 22) eines
Substrats (2) mit einer Entspiegelungsschicht (8, 10) die Schritte umfaßt:
-Aufbringen einer Lage mit mittlerem Brechungsindex
(81, 101),
-Aufbringen einer Lage mit hohem Brechungsindex (83,
103), und -Aufbringen einer Lage mit niedrigem Brechungs'index
(85, 105) .
29. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (2) mit einer Entspiegelungsschicht (10) beschichtet wird, die lichstreuende Strukturen (7) aufweist.
30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß eine Entspiegelungsschicht (10) aufgebracht wird, welche Kristallite, Partikel oder Einschlüsse enthält, die einen vom umgebenden Material abweichenden Brechungsindex oder Orientierung aufweisen.
31. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,- dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Schicht (11) mit lichtstreuenden Strukturen (7) aufgebracht wird.
32. Verfahren gemäß Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Schicht einen mit dem Substratbrechungsindex im wesentlichen übereinstimmenden Brechungsindex aufweist und die zusätzliche Schicht (11) auf das Substrat aufgebracht wird.
33. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Entspiegelungsschicht (10) auf einer strukturierte Seite (22) des Substrats (2) aufgebracht wird.
34. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Entspiegelungsschicht
(10) auf eine aufgerauhte Seite (22) des Substrats (2) aufgebracht wird.
35. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Entspiegelungsschicht auf eine mit regelmäßigen Strukturen versehene Seite (22) des Substrats (2) wird.
36. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Entspiegelungsschicht (8) zumindest eine Anpassungsschicht (5) aufgebracht wird.
37. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine Entspiegelungsschicht (8, 10) und die zumindest eine elektro-optische Struktur (4) auf gegenüberliegenden Seiten (21, 22) des Substrats (2) aufgebracht werden.
38. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beidseitig auf das Substrat (2) Entspiegelungsschichten (8, 10) aufgebracht werden.
39. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Beschichtens zumindest einer Seite (21, 22) eines
Substrats (2) mit einer Entspiegelungsschicht (8, 10) .mit Vakuumbeschichtung, insbesondere physikalische Dampfphasenabscheidung ("physical vapor deposition" (PVD) oder Sputtern, chemisches Abscheiden aus der Gasphase (CVD) , thermisch oder plasmaunterstützte chemische Dampfphasenabscheidung (PECVD) oder gepulste plasmaunterstützte chemische Dampfphasenabscheidung (PICVD) , oder mittels Sol-Gel-Beschichtung, Tauch-, Sprüh- oder Schleuderbeschichtung erfolgt.
40. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke und der Brechungsindex der Lage, für welche die integrale Reflektivität an den Grenzflächen der Entspiegelungsschicht (10) für unter allen Winkeln in der aktiven Schicht ausgehende Lichtstrahlen und für eine Wellenlänge im Spektralbereich des emittierten Lichts minimal ist oder für welche die integrale Reflektivität um höchstens 25 Prozent höher als das Minimum ist, berechnet, insbesondere numerisch berechnet wird.
41. Substrat mit einer Entspiegelungsschicht, insbesondere transparentes Glas- oder Kunststoffsubstrat, wobei die ' Entspiegelungsschicht mit einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 25 - 40 hergestellt oder entsprechend einem Substrat für ein elektro-optisches Element gemäß einem der Ansprüche 1 bis 24 ausgebildet ist.
42. Substrat mit einer Entspiegelungsschicht mit zumindest einer Lage, insbesondere Substrat eines elektrooptischen Elements gemäß einem der Ansprüche 1 bis 24 oder 41, oder hergestellt mit einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 25 bis 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Entspiegelungsschicht, bevorzugt alle Lagen der Entspiegelungsschicht eine optische Dicke von zumindest 3/8 -einer Wellenlänge des Transmissionsoder Emissionsspektrums, bevorzugt zumindest einer halben Wellenlänge aufweisen.
43. Optische Einrichtung, insbesondere Linse, Brillenglas, Prisma, optischer Filter, Scheibe, besonders Fenster für Flugzeuge, Schiffe oder Fahrzeuge, oder Beleuchtungskörper, umfassend ein Substrat gemäß Anspruch 41 oder 42.
44. Verwendung eines entspiegelten Substats, insbesondere Glassubstrats (2) mit einer Entspiegelungsschicht (8, 10) mit wenigstens einer Lage, welche eine Dicke und einen Brechungsindex aufweist, für welche die integrale Reflektivität an den Grenzflächen der Entspiegelungsschicht für unter allen Winkeln von einem gedachten Emitter in der aktiven Schicht ausgehende Lichtstrahlen und für eine Wellenlänge im spektralen Bereich des Emissionsprektrums minimal ist oder für welche die integrale Reflektivität um höchstens 25 Prozent höher als das Minimum ist, -als Träger für ein organisches, elektro-optisches Element (1) ,' insbesondere einer organischen, lichtemittierenden Diode, oder
-als optisches Element, insbesondere einer Linse oder ein Prisma, oder
-als Scheibe, insbesondere als Fensterscheibe für Gebäude oder Fahrzeuge.
45. Verwendung eines- entspiegelten Glassubstrats (2) mit einer Entspiegelungsschicht mit lichtstreuenden Strukturen- als Träger für ein organisches, elektro- optisches Element (1) , insbesondere einer organischen, lichtemittierenden Diode.
46. Verwendung eines entspiegelten Substrats, insbesondere Glassubstrats (2) nach Anspuch 44 oder 45, dadurch gekennzeichnet, daß das Glassubstrat' (2) AMIRAN®-Glas umfaßt.
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