WO2010146091A1 - Strahlungsemittierende vorrichtung - Google Patents

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WO2010146091A1
WO2010146091A1 PCT/EP2010/058481 EP2010058481W WO2010146091A1 WO 2010146091 A1 WO2010146091 A1 WO 2010146091A1 EP 2010058481 W EP2010058481 W EP 2010058481W WO 2010146091 A1 WO2010146091 A1 WO 2010146091A1
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WO
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radiation
layer
emitting device
scattering
structural elements
Prior art date
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PCT/EP2010/058481
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English (en)
French (fr)
Inventor
Benjamin Claus Krummacher
Heinz Pudleiner
Klaus Meyer
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors Gmbh
Bayer Materialscience Ag
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Publication date
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Priority to US13/378,919 priority patent/US9337447B2/en
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Priority to JP2012515480A priority patent/JP5686797B2/ja
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    • 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
    • H10K50/858—Arrangements for extracting light from the devices comprising refractive means, e.g. lenses
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2102/00—Constructional details relating to the organic devices covered by this subclass
    • H10K2102/301—Details of OLEDs

Definitions

  • the invention relates to a radiation-emitting device with a radiation-decoupling layer, which has a regular microstructuring.
  • Radiation-emitting devices such as O-LEDs (Organic Light Emitting Diodes) typically have a Lambertian radiation profile. For illumination purposes, however, a deviating, directed radiation profile is usually more suitable.
  • An object of the invention is to provide a radiation-emitting device whose radiation profile deviates from that of a Lambertian radiator.
  • a radiation-emitting device includes fully formed an active layer for generating radiation which emits a primary radiation during operation, and a development layer disposed on the active layer Strahlungsauskopp ⁇ .
  • the radiation-outcoupling layer is in this case in the beam path of the primary layer emitted by the active layer. Radiation arranged.
  • the radiation coupling-out layer has a side facing the active layer and a side facing away from the active layer, the opposite side having a microstructure with regularly arranged geometric structural elements. Is arranged regularly understood here as meaning that either comprises the structural element itself one or more elements of symmetry (Sym particular ⁇ metrieebenen) or that having formed by a plurality of structural elements of structure symmetry elements (e.g., parallel translations).
  • the radiation-decoupling layer is further characterized in that it contains, at least in partial regions, regions which cause a scattering of the radiation (in particular the primary radiation).
  • the radiation generated by means of the active layer is scattered by ⁇ means of the scattering regions, whereby compared to a device without corresponding scattering regions, a more homogeneous distribution of the radiation power can be achieved.
  • the radiation can be disturbed by scattering events at or Strahlungsauskopp ⁇ lung layer of the beam path. This leads to an increase in the decoupled during operation of the device radiation power.
  • an undesired beam path in the device (which can occur in particular in the form of total reflection in the device) can be disturbed and therefore the radiated power coupled out of the device can be increased.
  • the decoupled radiation Due to the microstructuring of the side facing away from the active layer of the radiation-outcoupling layer with regularly arranged geometric structural elements, a refraction of the radiation impinging on the boundary surface takes place at the interface to the surrounding medium (in particular a light refraction). Due to the fact that a total reflection of the exiting radiation at the interface can be reduced or completely prevented, the decoupled radiation on the one hand has an improved efficiency and on the other hand shows no Lambertian radiation characteristic more, in particular at a viewing angle of +45 to -45 degrees (With respect to the surface normal of the active layer facing side or surface of the radiation outcoupling layer) has an increased intensity.
  • the intensity can be optimized for a given viewing angle or angular range. In particular, in order to intensity losses ver ⁇ avoid the radiation out-coupling layer and sämtli ⁇ che surfaces of the active layer side was facing and facing away from the active layer to be fully transparent.
  • the active layer istwand ⁇ th side of the radiation out-coupling layer has geometric structure elements, there are few or kei ⁇ ne surface portions on this side of the active layer side facing the radiation out-coupling layer have parallel surfaces.
  • the radiation-outcoupling layers according to the invention have the advantage that the surface of the radiation-emitting devices is somewhat less dull.
  • the use of a radiation decoupling layer with a combination of the radiation (in particular particular the primary radiation) scattering regions and geometric structure elements on the side facing away from the active layer side of the radiation coupling-out layer also has the advantage that the dependence of the emission color is reduced from Beobach ⁇ angle of contact.
  • Strahlungsauskopp ⁇ layer may be reflected back into the substrate and exit, for example, to a non-desired basis, for example, a side face by total reflection at the side remote from the active layer surface side of the substrate radiation.
  • reflected radiation can be absorbed in the device. Both effects reduce the efficiency of the component as less radiated power is extracted.
  • the radiation-decoupling layer can also be subsequently fixed on the radiation-emitting device, so that it is possible to provide only subareas of a radiation-emitting device or only selected devices with the radiation-decoupling layer.
  • the radiation output coupling layer can thus be provided as required.
  • the radiation emitting device is an organic light emitting diode having formed for emitting electromagnetic radiation active layer, and wherein the active layer comprises an organic material on ⁇ .
  • the radiation-emitting device according to the invention is preferably designed as an organic radiation-emitting component, in particular as an organic light-emitting diode (OLED).
  • the active layer in this case is usually formed with ⁇ means of an organic layer containing an organic
  • the organic layer contains e.g. one or more
  • An arrangement according to the invention comprising (or prefabricated) OLED has in particular electrodes for the electrical contact and, optionally, also the organic layer or organic layers protective encapsulation which the organic (s) layer (s) in particular ⁇ sondere from oxygen and moisture can protect. Furthermore, at least one emitter layer is present as the organic layer. Furthermore, it is also possible, for example, for hole injection layers, hole transport layers, electron transport layers, barrier layers and / or blocking layers to be present.
  • the radiation-emitting device comprises a substrate, on which the active layer (in particular the organic layer (s) of the OLED) is arranged. On the substrate, in the case of Position of the device, for example, the active layer, in particular the layer stack of light-emitting layer, electrodes and other layers of the OLED are applied.
  • the radiation-emitting device as a bottom emitter (in which a transparent substrate is used), the radiation-outcoupling layer is usually arranged on the side of the substrate which faces away from the active layer. Due to the high mechanical stability of the substrate, the radiation coupling-out layer can be mechanically stabilized by the permanent attachment of the light-emitting coupling layer on the substrate.
  • the substrate may also be flexible; For example, it may consist of a plastic film.
  • the substrate may be provided over its entire area or at least substantially over the entire area with the radiation-decoupling layer according to the invention.
  • the radiation-decoupling layer which lies in the beam path (not yet reflected or scattered) radiation emitted by the active layer.
  • the radiation-outcoupling layer covers at least the area of the substrate which corresponds in area, surface area and (horizontal) position to that of the active layer.
  • the regions which cause refraction or scattering of the primary radiation comprise scattering particles, in particular radiation-permeable scattering particles.
  • the scattering particles can be readily added to the matrix used for the radiation-outcoupling layer; even well-defined local scattering zones can be formed.
  • scattering particles are both inorganic and organic Particles suitable; In particular, polymer particles are to be mentioned as scattering particles.
  • the scattering particles deflect the beam path of radiation (e.g., the light rays) from the original direction (that is, the direction before the scattering event).
  • the beam path of radiation e.g., the light rays
  • the regions that cause refraction or scattering of the primary radiation include voids.
  • refractive index inhomogeneities can be formed in the matrix of the radiation-outcoupling layer.
  • These cavities may in particular gasge ⁇ filled, eg air-filled, be.
  • ⁇ filled eg air-filled
  • particularly high refractive index differences can be formed.
  • a scattering by refraction occurs mainly due to the comparatively high refractive index difference between the interior and the wall of the cavity.
  • the cavities mentioned can also be present, for example, in the form of hollow particles.
  • these particles can consist of radiation-permeable polymeric materials which enclose a polymer-free interior space.
  • the refractive index of the polymers of the hollow particles differs significantly from the refractive index of the matrix in which the hollow particles are present, much less as the refractive index of the gas contained in the cavity differs from that of the two polymers.
  • the refraction of the radiation impinging on the hollow particle will also occur substantially in these particles through the cavity contained in particles.
  • Transparent layers with such cavities or hollow particles are described for example in US 2006/0290272.
  • the scattering particles may have a core-shell structure.
  • the shell can be formed of a material compatible with both the matrix of the radiation-outcoupling layer and the core, and thus the problem of a core material incompatible with the matrix can be corrected.
  • the mechanical stability of the radiation-outcoupling layer can then be increased.
  • the light-scattering regions in particular the light-scattering particles, hollow particles and gas inclusions, have an average diameter of 0.5 to 100 ⁇ m, in particular 2 to 20 ⁇ m. In individual cases, however, average diameters of up to 120 ⁇ m may also be present. Furthermore, average diameters of 2 .mu.m to 30 .mu.m and also of 2 .mu.m to 50 .mu.m are well suited.
  • mean diameter is understood to be the diameter determined by means of light scattering.
  • Such dimensions give the radiation-outcoupling layer particularly good diffusive properties, in particular for the scattering of visible light. Diameters of between 2 ⁇ m and 30 ⁇ m have proven particularly suitable for an OLED.
  • the geometrical structural elements of the radiation out-coupling layer have an equal to We ⁇ sentlichen geometric shape. Microstructuring with such structural elements can then be particularly easily formed in the radiation-outcoupling layer.
  • different geometric Structure elements alternate (eg, structural elements in the manner of a spherical segment and structural elements in the manner of a Seg ⁇ ment of a rotational ellipsoid).
  • the geometric structural elements of the radiation-decoupling layer each have an approximately equal dimension, that is to say that the volume of the structural elements is approximately the same.
  • a volume of the structure ⁇ elements of the portion of the radiation out-coupling layer is in this case considered, is enclosed by the opposite side to the microstructured side surface of the radiation outcoupling layer plane parallel and formed on the radiation outcoupling layer geometrical structure element. All the geometrical details given below refer to a body characterized in this way in the microstructure. If the geometric structural elements have a substantially identical dimension, this also makes it possible to easily produce the microstructure on the radiation-decoupling layer.
  • two structural elements can alternate with different volumes (where, for example, exceeds the volume of the larger structural element that of the smaller structure element, for example at least 50 percent, for example in each case in structural elements in the form of a segment of an ellipsoid of revolution, and such structure ⁇ elements may, for example, alternate regularly - so
  • a structure may be formed in which every third structural element has a larger volume).
  • the geometric structure elements are selected from structural elements in the manner of a spherical segment, in the manner of a segment of an ellipsoid of revolution, in the manner of a pyramid and in the manner of a cone or in the form of a spherical segment, in the form of a segment of an ellipsoid of revolution, in the form of a pyramid and in the form of a cone and of mixtures of these structural elements.
  • mixtures of the structural elements are not only the above-mentioned mixtures of different structural elements having mutually different geometric shapes, but also structural elements, in which (starting from a side opposite the microstructured side parallel base surface), for example, a pyramid into a spherical segment passes over or in which a segment of an ellipsoid of revolution merges into a cone. It is also conceivable, for example, that the geometric structural element has the base of a pyramid, has the surface of an ellipsoid of revolution in the middle region and has a conical tip at the tip.
  • Structural elements in the manner of a " are thus to be understood in particular as structural elements in which the impression of a spherical segment, an ellipsoidal rotation segment, a pyramid or a cone predominates after fleeting consideration, but in which other types of surfaces, in particular other surfaces, are used may be included above the geometric body.
  • the abovementioned geometric bodies can not only have highly symmetrical base surfaces.
  • the cone or the ellipsoidal rotation segment may have a circular or an ellipsoidal base surface.
  • the pyramid may be a regular pyramid. Next ⁇ towards the pyramids may have rectangular or trapezoidal base surfaces.
  • the geometric features include one or more planes of symmetry (ie, mirror planes).
  • planes of symmetry perpendicular to the plane formed by the side of the radiation-outcoupling layer opposite the microstructured side (and the planes parallel thereto forming the base surfaces of the symmetry elements).
  • the ge ⁇ ometrischen structural elements of at least two, typically even at least three or even at least four such planes of symmetry on. Microstructuring with such structural elements can be produced particularly easily.
  • the geometric structure element has not only flat but also curved outer surfaces (that is, surfaces that form interfaces with the surrounding medium).
  • the geometric structure element has a shape that corresponds to the approximate only ⁇ of a ball segment (such a mold is for example in the form of op ⁇ genetic lenses).
  • a ball segment such a mold is for example in the form of op ⁇ genetic lenses.
  • Such structural elements have. Be in ⁇ rich the "optical axis" surface segments that almost paral ⁇ lel run to the base of the body and in which, therefore, the light refraction behavior resembles a flat surface, the efficiency of the radiation-emitting invention Device can be further optimized if the geometric structure elements in the region of the "optical axis" of the structural element have a greater curvature or have a kind of conical tip.
  • the geometric structure elements have the following form: All or at least the more ⁇ integral of on the outer surface of the structural element from the maximum of the structural member (the "optical Ach ⁇ se" and in particular of the structural element is located) extending plane curves be ⁇ sitting in region of the maximum of the structural element a Staer ⁇ Kere curvature than in the region of the base of the structural member.
  • a planar curves are meant the curves which extend on the outer surface of the geometric structural member as from the pole to the equator extending longitude of a globe. ins ⁇ particular, all these even curves in the upper third of the curve only show curvatures which are larger than the curvatures in the lower third.
  • the curvatures in the middle third are as a rule between these curvatures.
  • such geometric structural elements have the advantage that regions with refractive behavior which is rather unfavorable for certain applications (since they have larger regions which run essentially parallel to the base surface of the geometric body) are minimized.
  • these structural elements can be imprinted relatively easily into a polymer melt. Due to the draw ⁇ rounded tip they are insensitive to abrasion by other applied films.
  • radiation coupling layers with irregular surface structures or with structure elements in the manner of a prism are sensitive to abrasion.
  • the geometric structure elements of the microstructured surface of the radiation coupling layer have a base area which is a polygon.
  • a full area fill with geometric structural elements may, for example, if the base surfaces of the structural elements are each louder similar triangles, quadrilaterals ⁇ corner or hexagons being to be mentioned here in particular the poly ⁇ gone with equal side lengths and equal internal angles. It is also conceivable to use different polygons (for example, diamonds or squares next octagons ne ⁇ ben squares).
  • the microstructuring of the radiation-decoupling layer is designed such that it can be impressed by means of a metal roller into a surface of the (not yet structured) radiation-decoupling layer. It is then possible, the microstructures especially easy and unproblematic to impress in the (not yet structured) radiation decoupling layer.
  • the negatives of the structural elements can be cut into the metal roller, for example by means of diamond.
  • the embossing into the (unstructured) radiation-decoupling layer can then take place in which the polymer material used for the radiation-decoupling layer is cooled down so rapidly after the structure is embossed that the structure is fixed on the surface.
  • the fixation of the structure can also take place by means of photochemical processes which prevent flow of the embossed structure.
  • the microstructuring of the radiation-decoupling layer is embodied such that the maxima of adjacent geometric structural elements have a spacing of 30 to 500 ⁇ m, in particular 100 to 250 ⁇ m, for example 100 to 170 ⁇ m.
  • the structure elements have a plurality of maxima (which is however not the Re ⁇ gelfall) as occurs for the above definition of the location of the maximum of the focus of the structural element.
  • Un ⁇ ter adjacent structural elements, respectively, only the direct neighbors will be understood in this case, in particular structural elements that have common edges or their base surfaces are touching.
  • the diameter of the base of the structural element and the height of the structural element have a ratio base diameter: height of about 1: 1 to 3: 1, in particular of 1.5: 1 to 2.5: 1 on.
  • the geometrical structural elements are then formed so as to include in the region of the base of the structural member the Strukturele ⁇ ment with the base surface forms an angle of about 50 to 70 degrees, in particular 55 to 65 degrees.
  • the radiation-outcoupling side of the structural member has a tangent (in the direction of the maximus) at the edge formed with the base surface, which includes with the base surface the above-mentioned angle.
  • Structural elements that correspond to this embodiment are not only simple to produce (eg by means of the embossing method described above); They also have a structure that ensures a particularly efficient radiation decoupling. Rays that have leaked at an observation angle of about -40 to +40 degrees (based on the surface normal defined above) can then normally (once they are madekop ⁇ pelt) no longer impinge on the outer surface of an adjacent structural element. The efficiency of the radiation-emitting device can thus be further improved by this means.
  • the radiation coupling layer of the radiation-emitting device has a transparent matrix in addition to regions which cause a scattering of the primary radiation.
  • the radiation outcoupling layer comprises a matrix in the scattering particles, the hollow particles ⁇ or voids are present.
  • the matrix may consist of or comprise a transparent polymer, for example a polycarbonate.
  • the lung is Strahlungsauskopp- layer to the residual radiation-Vorrich ⁇ tung refractive index matched.
  • the radiation exit of the inventive device in the radiation out-coupling layer is facilitated and the reflection losses at the interface (s) for coupling out radiation layer gemin ⁇ changed.
  • the refractive index matching the refractive index of the radiation out-coupling layer or in case differs is that fringe fields are formed, that of the matrix material be ⁇ vorzugt by twenty percent or less, more preferably ten percent or less of that of the adjacent element of the device according to the invention (ie in particular the Refractive index of the substrate).
  • a polycarbonate is particularly suitable for the radiation-outcoupling layer.
  • a Brechungsindexanpassungsma- can, for example, be used an optical gel for the refractive index matching TERIAL, which is arranged between the Strahlungsauskopp ⁇ mediate layer and the substrate. This material then reduces the refractive index jump between substrate and radiation-outcoupling layer.
  • the radiation coupling layer is fastened to the underlying layer of the device according to the invention, in particular fastened in a materially bonded manner.
  • the layer can Strahlungsauskopplungs- by means of a bonding agent on a substrate including lie ⁇ constricting of the device according to the invention be mounted, for example, be laminated.
  • the adhesion promoter can serve as a refractive index adjustment material at the same time.
  • the radiation coupling layer has a thickness of at least 10 ⁇ m.
  • the radiation-outcoupling layer may have a thickness of from 25 ⁇ m to 500 ⁇ m, usually from 50 ⁇ m to 300 ⁇ m. Often, the radiation-decoupling layer has a thickness greater than 70 microns.
  • the radiation-outcoupling layer may be integral; However, it can also consist of a layer composite.
  • the radiation out-coupling layer may comprise two sub-layers, being contained in a layer regions which cause a scattering of radiation and this layer is made entirely of such regions, whereby the partial layer, in particular a matrix of homogeneous (ie sta ⁇ tistisch) dispersed therein scattering particles, Hollow particles or gas inclusions and the other sub-layer has no derarti ⁇ gen areas or particles or gas inclusions.
  • such a two-layer structure will have the sub-layer without light-refracting or light-scattering regions on the radiation-decoupling side, ie in the region of the geometric structural elements, and will have the sub-layer with light-scattering regions between this layer and a substrate arranged below it, for example.
  • Such a two- or multi-layer radiation coupling layer can be produced, for example, by means of coextrusion, wherein the at least two partial layers are produced by at least two extruders, with the respective plastic melts being brought together in the nozzle lip.
  • the radiation coupling layer can also consist of two partial layers, in which the partial layer on the radiation-outcoupling side is formed of a material which is particularly suitable for an embossing method (as described above, for example).
  • the sub-layer present on the radiation-outcoupling side can contain light-scattering regions, but as a rule no such regions will be present.
  • the underlying, the active layer facing sub-layer will usually consist of a material in which the refractive or light-scattering regions can be introduced particularly well. Frequently, this material will also be refractive index-matched to the underlying layer, in particular to the substrate of the device according to the invention.
  • the sub-layer present on the radiation-decoupling side can consist of a material having a relative solution viscosity of 1.1 to 1.4, in particular 1.15 to 1.3, measured by means of an Ubbelohde viscometer.
  • the material may be a MVR value (300 0 C, 1.2 kg) of 1 to 100 cm 3/10 min, preferably 3 to 80 cm 3/10 min, measured by ISO Standard 1133 exist.
  • Materials that meet these requirements are, for example, PMMA (polymethyl methacrylate) or certain polycarbonates (eg Makrolon OD 2015, Bayer Material Science AG). Let partial layers of such materials Often co-extrude easily with another (non-embossed) sub-layer of other materials. For example, two partial layers of polycarbonate or of PMMA exhibit excellent adhesion to one another.
  • thermoplastics amorphous polyamides, polycarbonates or copolycarbonates based on diphenols, poly- or copolyacrylates and poly- or co-polyethacrylates such as, by way of example and preferably, polymethyl methacrylate (PMMA), poly- or copolymers with styrene such as by way of example and preferably polystyrene (PS) or polystyrene lacrylonitrile (SAN), thermoplastic polyurethanes, and poly olefins, such as by way of example and preferably polypropylene types or polyolefins based on cyclic olefins (eg TOPAS®, Hoechst), poly- or Copolycondensates of terephthalic acid, such as, by way of example and by way of preference, poly- or co-polyethylene terephthalate (PET or CoPET), glycol-modified PET (PETG), poly- or co-polyethylene terephthalate (
  • PBT poly- or copolycondensates of naphthalene nitric acid, such as, by way of example and by way of preference, polyethylene glycol naphthalate (PEN), poly- or copolycondensate (s) of at least one cycloalkyldicarboxylic acid, such as by way of example and preferably polycyclohexanedimethanolcyclohexanedicarboxylic acid (PCCD), polysulfones (PSU) or mixtures of the foregoing mentioned.
  • PEN polyethylene glycol naphthalate
  • PCCD polycyclohexanedimethanolcyclohexanedicarboxylic acid
  • PSU polysulfones
  • the two partial layers have a relatively low adhesive force: natural / cyclic olefins, polycarbonate / amorphous polyamides, polycarbonate / poly- or copolyethylene terephthalate (PET).
  • natural / cyclic olefins polycarbonate / amorphous polyamides
  • PET copolyethylene terephthalate
  • the radiation-decoupling layer comprises at least two sub-layers spaced apart from one another, wherein a medium having a lower refractive index is present between the sub-layers than the two sub-layers adjoining thereto.
  • the refractive index of the medium should be at least fifteen percent lower than the refractive index of the lower refractive index sublayer.
  • the boundary surfaces of the two named partial layers adjoining this separating medium in this case run essentially parallel to one another; Usually, these boundary surfaces also run essentially parallel to the surface of the radiation-decoupling layer facing the radiation-emitting functional layer (which for the most part runs substantially parallel to the surface of the substrate facing the radiation-decoupling layer or another layer on which the radiation-decoupling layer is directly applied).
  • the sub-layer containing the geometric features will not contain any regions in which refraction occurs; However, it may be useful, for example, for production reasons, to carry out both partial layers of the same material, so that such regions may be present in both partial layers.
  • the two partial layers of this embodiment can consist of different or identical matrix materials or mixtures of matrix materials (which optionally contain the regions in which light refraction or light scattering takes place). Different materials may be particularly useful if - as already stated above production-related aspects relating to the production of geometric Structural elements or the need for custom Brechungsin ⁇ indices play a role.
  • Such an embodiment has the advantage that rays impinging on the interface between the active layer nearer sub-layer and the spacing medium at a shallow angle are reflected back by total reflection into that sub-layer (which also contains the light-scattering regions).
  • the sub-layer which has the microstructuring, therefore, only rays, which include a relatively large angle with the interface to the spacing medium. This in turn means that the proportion of the rays can be increased, which are irradiated in the direction of the surface normal to this interface or in observation angles between -45 and +45 degrees, in particular -30 and +30 degrees, from ⁇ .
  • out-coupled radiation can be further increased when the above specific Named ⁇ th geometrical structure elements are provided as microstructures, particularly when Strahlungsauskopplungs- the side of the radiation out-coupling layer is contiguously provided with structural ⁇ turelementen and / or find use geometric structure elements, the surface of which as above be written ⁇ different curvatures.
  • the refractive medium between the spaced patches may be a liquid or a gas.
  • the gas is in particular air, nitrogen or a noble gas to call.
  • the refractive index of the partial layer closer to the active layer should be as high as possible.
  • the refractive index should in particular be greater than or equal to 1.4, preferably greater than or equal to 1.48, and particularly preferably greater than or equal to 1.55.
  • the matrix of this sub-layer may for example consist of or contain polycarbonate.
  • the substructure containing the microstructure should also have the highest possible refractive index; However, this layer should also be made of a material in which microstructuring can be introduced particularly well. This layer may for example consist of PMMA or contain this.
  • Radiation which is totally reflected at the interface between the layer closer to the active layer and the spacing medium can be redirected by scattering in the light-scattering regions towards this interface until there is no total reflection and the radiation is relatively steep Angle impinges on the interface.
  • the radiation coupled out in the direction of the surface normal or in observation angles between -45 and +45 degrees, in particular -30 and +30 degrees, from the radiation coupling-out layer can be significantly increased.
  • the distance between the two spaced sub-layers of the radiation-outcoupling layer is usually a maximum of 50 microns; usually the distance is also at least 0.5 microns. In order to keep the thickness of the radiation-emitting device small, the smallest possible distances make sense. Furthermore, at lower distances, as a rule, a better cohesion of the entire apparatus and in particular of the two partial layers and thus an improved mechanical stability can be observed.
  • a spacing of the two part-layers of the light extracting layer may for example be dot-shaped drop of an adhesive (insbesonde ⁇ re a transparent adhesive) are applied in the in regular ⁇ regular (or irregular) intervals on the first partial layer and this adhesive points then connect with the second sub-layer of the radiation-outcoupling layer takes place.
  • another support structure in particular a support structure made of a transparent material, may also be arranged between the two partial layers to adjust the spacing. Possible here is any material, especially any transparent material.
  • a cohesive connection of the two partial layers does not have to take place via the support structure or, for example, can take place only partially via the support structure. It is essential that the proportion of the mutually facing surfaces of the two partial layers is covered as far as possible with the support structure.
  • the support structure in the edge regions eg in the form of a glue trace
  • the support structure may be that the sub-layer, which contains the geometric structure elements and the layer sequence of the functional layers are arranged with the second sub-layer arranged thereon in a frame.
  • the support structure may be deliberately selected to the second sub-layer facing boundary surface of the partial layer that contains the geometric structural elements, that is on this boundary surface before a texture ⁇ hands, which allows formation of the spacing.
  • the thickness of a radiation-outcoupling layer in which spaced-apart sub-layers are present does not differ from those given above for a radiation-outcoupling layer without spaced sub-layers.
  • the radiation-emitting device contains an ultraviolet radiation (UV) absorbing element.
  • the UV-absorbing element can consist in a UV protection layer, which can be arranged, for example, on the side of a substrate facing the radiation-decoupling layer. However, it can also be contained in a film composite with the radiation-decoupling layer and be arranged, for example, between two sub-layers of the radiation-decoupling layer or between a sub-layer and the spacing medium or else on the side of the radiation-decoupling layer facing the active layer.
  • the radiation-decoupling layer itself may be formed by adding one or more UV-absorbing additives.
  • the matrix which is used for the radiation-decoupling layer can also be UV-absorbing.
  • UV-absorbing additive for example, 0.01 to 0.5% by weight of a UV absorber selected from the classes of the benzotriazoles, triazines and diarycyanoacrylates may be added to the matrix used for the radiation-outcoupling layer or a sub-layer.
  • a UV-absorbing material has the advantage that in O-LEDs, the organic, provided for generating radiation layer can not be damaged by UV radiation, which can lead to an accelerated defect of the device.
  • the UV-absorbing materials can at least slow down aging.
  • the radiation out-coupling layer, or the sublayers of the radiation out-coupling layer or the film composite, which forms the radiation out-coupling layer may additionally contain proces ⁇ beitungsosffen.
  • demoulding agents, flow agents, stabilizers such as heat stabilizers, antistatic agents and / or optical brighteners may be present.
  • Suitable stabilizers are, for example, phosphines, phosphites or Si-containing stabilizers and further compounds described in EP-A 0 500 496.
  • Examples are triphenyl phosphites, diphenylalkyl phosphites, phenyl dialkyl phosphites, tris (nonylphenyl) phosphite, tetrakis (2,4-di-tert-butylphenyl) -4,4'-biphenylene diphosphonite, bis (2,4-dicumylphenyl) ) called petaerythritol diphosphite and triaryl phosphite.
  • Be ⁇ are particularly preferred triphenylphosphine and tris (2, 4-di-tert. Butylphenyl) phosphite.
  • Suitable mold release agents are, for example, the esters or partial esters of monohydric to hexahydric alcohols, in particular of glycerol, pentaerythritol or guerbet alcohols.
  • Monovalent alcohols are for example stearyl alcohol, palmitic tylalkohol and Guerbet
  • a divalent alcohol is for example glycol
  • a trivalent alcohol is example ⁇
  • glycerol tetrahydric alcohols are for example pentaerythritol and meso-erythritol
  • pentavalent alcohols are at ⁇ play, arabitol, ribitol and xylitol
  • Hexahydric alcohols include mannitol, glucitol (sorbitol) and dulcitol.
  • the esters are preferably the Monoester, diesters, triesters, Tetraester, Pentaester and hexaesters or mixtures thereof, particularly random mixtures, of saturated, aliphatic Cio to C36 -monocarboxylic acids and optionally hydroxy monocarboxylic acids, preferably with saturated aliphatic C 14 to C 32 ⁇ monocarboxylic acids and optionally hydroxy-monocarboxylic acids.
  • the commercially available fatty acid esters in particular pentaerythritol and glycerol, may contain less than 60% of different partial esters as a result of the preparation.
  • Saturated aliphatic monocarboxylic acids having 10 to 36 carbon atoms for example, capric acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, hydroxystearic acid, arachidonic chinTexre, behenic acid, lignoceric acid, cerotic acid and Mon ⁇ tanklaren.
  • an antistatic element is provided with the component according to the invention, which is arranged in particular on the radiation outcoupling side of the radiation decoupling layer.
  • dirt deposits on the component can be reduced. It is particularly advantageous to form the radiation-decoupling layer or the sub-layer containing the microstructure antistatically. Electrostatically induced deposits on the radiation-outcoupling layer, which may adversely affect the exit-side radiation power distribution, are thus reduced.
  • antistatic agents examples include cationic Verbin ⁇ compounds, for example quaternary ammonium, phosphonium or SuIfoniumsalze, anionic compounds, for example Al alkyl sulfates, alkyl sulfates, alkyl phosphates, carboxylates in the form of alkali metal or alkaline earth metal salts, nonionic compounds, for example polyethylene glycol esters, polyethylene glycol ethers, fatty acid esters, ethoxylated fatty amines.
  • quaternary ammonium compounds such as Dimethyldiisopropylammoniumperfluorbutansulfonat.
  • a protective layer is disposed on the microstructured side of the radiation-outcoupling layer.
  • the protective layer may be planar (and preferably has two plane-parallel main surfaces) and has the effect that contamination of the radiation-emitting device, in particular the interspaces between the elevations of the geometric structural elements can be avoided and thus a high stability of the efficiency of the radiation decoupling the radiation-emitting device is possible.
  • the protective layer exerts a protective effect against mechanical stresses, such as scratching.
  • the protective layer may, for example, a thickness of 10 to 1000 microns ha ⁇ ben, so that a thin configuration of the entire radiation-emitting device is possible.
  • the protective layer may be formed of a mate rial ⁇ selected from the group of glass, quartz, synthetic material and plastic ⁇ with diffusion barrier layers and metal.
  • a stable, easily producible ⁇ bare and cost-effective solution for the substrate and / or the protective layer is possible.
  • the radiation-emitting device in particular the OLED, is provided for illumination, in particular for large-area illumination.
  • the device is then formed in particular planar.
  • the radiation-emitting device extends continuously over a surface area which has at least one area of one or more square millimeters, usually one or more square centimeters and often one or more square decimeters (eg two to ten square decimetres). It is thus possible to produce very flat radiation-emitting devices for large-area illumination.
  • Radiation-emitting devices in which the latestkop ⁇ pelte radiation in observation angles between -30 and +30 degrees (relative to the direction of the surface normal) compared to that of a Lambertian radiator increased, in particular significantly increased, are particularly suitable as light or radiation sources , which are arranged relatively far away from the object to be irradiated (eg as ceiling lights in rooms).
  • Radiation-emitting devices in which the decoupled radiation, even at observation angles between -30 and -45 degrees and between +30 and +45 degrees (relative to the direction of the surface normal) compared to that of a Lambertian radiator increased, in particular significantly increased, are suitable in particular as light or Strahlungsquel ⁇ len, which are arranged relatively close to the object to be irradiated (such as task lights eg for work or dining table lighting).
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a radiation-emitting device according to the invention on the basis of a schematic sectional view.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a radiation-emitting component according to the invention with the illustrated radiation profile.
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of the radiation-emitting device according to the invention with a marked beam path.
  • FIGS. 4 and 4 A show a section through an embodiment of a radiation-decoupling layer of the component according to the invention.
  • FIG. 5 A-C shows the dependence of the coupled-out radiation power on the observation angle for the devices according to the invention.
  • FIG. 6 shows the dependence of the CIE color coordinates x and y on the viewing angle for various embodiments of the device according to the invention and for a device with a radiation-extraction layer without microstructuring.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a radiation-emitting component according to the invention on the basis of a schematic sectional view.
  • the radiation-emitting component 1 is in each case designed as an OLED.
  • the component 1 comprises an organic layer 2 or a radiation generating element. NEN corresponding layer stack with a plurality of organic layers.
  • the organic layer 2 is arranged on a first main surface 3 of a substrate 4 of the radiation-emitting component and connected thereto.
  • the organic layer 2 For charge carrier injection into the organic layer 2, it is electrically conductively connected to a first electrode 5, for example the cathode, and a second electrode 6, for example the anode. Via these electrodes 5, 6, charge carriers - electrons or holes - can be supplied to the organic layer for generating radiation by recombination in the organic layer 2.
  • the electrodes 5 and 6 are preferably constructed in layers, wherein the organic layer is particular ⁇ DERS preferably arranged between the electrodes.
  • the electrodes and the organic layer 2 may be applied to the first main surface 3 of the substrate.
  • the organic layer or the organic Schich ⁇ th preferably contain a semiconducting organic material.
  • the organic layer comprises a semiconducting polymer ⁇ tendes.
  • Suitable organic or organometallic polymers include: polyfluorenes, Polythiopene, polyphenylenes, Polythiophenvinylene, poly-p-phenylenevinylene, poly polyspiro ⁇ mers and their families, copolymers, derivatives and mixtures thereof.
  • the organic layer may contain a low molecular weight material (so-called small molecules).
  • Suitable materials with niedri ⁇ according to molecular weight (low molecular weight materials) are (at ⁇ play, tris-8-aluminum quinolinol- Kom ⁇ lexe, Irppy (tris (2-phenylpyridyl) iridium complexes) and / or DPVBi 4,4'-bis ( 2, 2-diphenyl-ethen-1-yl) -diphenyl).
  • the substrate 4 is formed transparent to radiation for generated in the organic layer 2 ⁇ rule radiation.
  • the organic layer 2 is preferably visible light, he ⁇ testifies.
  • a glass substrate for example, Borofloat glass, or a plastic (film) substrate, for example made of PMMA (polymethyl methacrylate) employed.
  • the organic layer 2 facing away from the second main surface 7 of the substrate 4 passing light can decouple from the device 1.
  • the second main surface 7 in particular the radiation exit surface of the compo ⁇ element can be formed.
  • On the side facing away from the substrate 4 side of the organic layer 2 may further be arranged a mirror layer. This reflects back in the organic layer away from the substrate radiation, preferably in the direction of the substrate 4 back.
  • the over the radiation emitting surface during operation of the Bauele ⁇ ⁇ ment Strah lung capacity can be increased.
  • the first electrode 5 is formed as a reflective electrode and thus at the same time as a mirror layer.
  • the electrode 5 is preferably made metallic or based on alloy. A separate mirror layer is not explicitly shown in the figures.
  • the electrode 5 may be configured as a multilayer structure.
  • one of the layers for the La ⁇ carrier injection into the organic layer 2 and a further layer of the electrode is formed as a mirror layer.
  • the layer for the charge carrier injection is expediently arranged between the mirror layer and the organic layer.
  • the mirror layer and / or the charge carrier injector Onstik may contain or consist of a metal, such as Au, Al, Ag or Pt, wherein the two layers expediently contain different metals.
  • an alloy preferably with at least one of the above mentioned metals for the (multi-layer) electrode 5 geeig ⁇ net.
  • the second electrode 6 is disposed between the substrate 4 and the or ganic layer ⁇ . 2
  • this electrode is expediently designed to be transparent to radiation.
  • the electrode contains a TCO.
  • Transparent conductive oxides are transparent conductive materials, miumoxid generally metal oxides such as zinc oxide, tin oxide, cadmium oxide, titanium oxide, indium oxide or indium tin oxide (ITO).
  • Ne ⁇ ben binary metal-oxygen compounds such as for example, ZnO, SnO 2 or In2 ⁇ 3 ternary metal-oxygen compounds, such as Zn2SnOzi, CdSnO3, ZnSn ⁇ 3, Mgln2 ⁇ 4, Galn ⁇ 3, Zn2ln2 ⁇ 5 or In4Sn3 ⁇ ] _2 or mixtures un ⁇ teretzlich transparent conductive oxides to the TCO group.
  • the TCOs do not necessarily correspond to a stoichiometric Composition and may also be p- or n-doped.
  • a radiation-decoupling layer 8 is fastened to the substrate.
  • the radiation-decoupling layer 8 has a side 9 facing the active layer (or the organic layer 2) and a side with a microstructured surface 10.
  • the radiation-decoupling layer 8 has a microstructure with geometric structure elements 12 on the side with a microstructured surface 10.
  • the illustration of an encapsulation for the organic layer 2, which is preferably arranged on the side of the substrate 4 facing away from the radiation output layer 8, has been omitted for reasons of clarity. Likewise, for reasons of clarity, it has been dispensed with to represent an optional protective layer for the radiation coupling layer.
  • An encapsulation encapsulates the organic layer against harmful external influences, such as moisture or oxygen.
  • the encapsulation may be formed, for example, as a roof construction.
  • the component may also optionally comprise a plurality of preferably structured, separate organic layers or layer stacks.
  • the various layers may be used to produce differently colored light, e.g. be formed red, green or blue light.
  • a layer (not shown), which may be, for example, an adhesion- promoting layer, for example an adhesive layer.
  • an adhesion- promoting layer for example an adhesive layer.
  • "optically clear laminating adhesive # 8141" 3M used ⁇ to.
  • the composite component shown in FIG. 1 can be excised in operation via the radiation-decoupling layer 8.
  • pelte radiant power can be increased. Due to the microstructuring of the radiation-decoupling layer 8, an intensified refraction of the coupled-out light in the direction of the normal vector of the surface 9 of the radiation-decoupling layer takes place at the boundary surface of the radiation-decoupling layer and surrounding medium (ie on the microstructured surface 10)
  • the radiant power distribution can be homogenized simplified to the radiation coupling of the device by means of the Strah ⁇ lung outcoupling layer.
  • a defective area of the organic layer, which would in the absence of radiation outcoupling layer appear (with the scattering regions) on the radiation out-coupling side as dunk ⁇ ler range can be compensated for by diffuse scattering of light by means of the radiation out-coupling layer or is contained ⁇ requested regions.
  • a Strahlungsauskopp ⁇ lung layer 8 may be attached to the respective found suitable devices, after a plurality of the component as with respect to functionality or a suffi ⁇ sponding radiation power tested and unsuitable components were screened.
  • the component 1 is preferably designed for illumination, in particular for general lighting. Compared to an application in displays, in which the selectivity between individual pixels must be maintained, a light-outcoating layer with scattering regions, which would cause blurring of the individual pixels in displays, can be used in general lighting components without any significant disadvantageous effect.
  • the component can be used, for example, for interior lighting, for exterior lighting or in a signal light.
  • the component is expediently designed to generate visible radiation, in particular for use in general lighting.
  • the decoupling-side luminance, the decoupling-specific light emission and / or the decoupling-side brightness can be considerably increased via the light-outcoupling layer.
  • Figures 2 and 3 each show an embodiment of an OLED with the course of emitted partial beams.
  • the light outcoupling layer comprises 8 a with scattering particles 811 offset portion layer 81.
  • the scattering particles 811 are present in egg ⁇ ner matrix 812 which is preferably formed of a radiation-permeable polymer, for example, polycarbonate.
  • organic polymer particles are suitable as scattering particles.
  • the light-outcoupling layer 8 comprises a sub-layer 82 provided with a microstructured surface 10. Adjacent to the sub-layer 81, a substrate 4 is arranged. Adjacent to the substrate side facing away from the radiation-extraction layer 8, an OLED stack 20 is attached. assigns; the above-explained organic layers and electrodes are not shown here.
  • the scattering particles 811 are preferably designed to be transparent to radiation.
  • the scattering particles expediently have a different refractive index than the refractive index of the matrix material 812. With radiation-permeable scattering particles, therefore, a scattering effect can take place by reflection at the interface with the film matrix and / or by refraction upon entry into, during passage through and / or upon exit from the scattering particle.
  • the scattering particles can be admixed in a random manner to a molding material for the matrix material prior to the production of the light-outcoupling layer 8.
  • the proportion of scattering particles in the scattering film is preferably 50% by weight or less.
  • the refractive index of the scattering particles preferably deviates by 0.6% or more, more preferably by 3.0% or more and, with particular advantage, by 6% or more from the refractive index of the matrix material.
  • the scattering particles are, for example, polymer hollow particles, wherein a scattering by refraction here mainly due to the comparatively high refractive index difference between the hollow body interior and the hollow body wall takes place. If polymeric materials are used both for the matrix 812 and for the voiding of the cavity of the hollow particle, they generally have a comparatively small refractive index difference.
  • the breeder index difference between the material of the wall and the interior, which may be filled with gas, for example air, for example, is simpler to construct.
  • gas for example air
  • polymer particles have a core-shell morphology.
  • the scattering particles can also consist of an inorganic material, in particular an inorganic material with a high refractive index, in particular a refractive index which is greater by at least 10% than that of the matrix material.
  • an inorganic material in particular an inorganic material with a high refractive index, in particular a refractive index which is greater by at least 10% than that of the matrix material.
  • titanium dioxide can be mentioned with a refractive index of 2.6 and Alumini ⁇ oxide with a refractive index of 1.77.
  • the lying further away from the substrate sub-layer 82 of the radiation out-coupling layer 8 has geometric structure ⁇ elements 12 on the radiation out-coupling side 10th
  • ⁇ means of this geometric structural elements, an alignment of the emitted radiation in the direction of certain viewing angle can be effected, in particular, alignment in the direction of the present on the substantially parallel surfaces of the substrate and the side facing the substrate side of the radiation outcoupling layer perpendicular to the normal vector.
  • the geometry of the geometric structure elements 12 shown in Figure 4 is suitable for ⁇ .
  • Figure 4 shows a photomicrograph of a (transverse) - section through an embodiment of a Strahlungsauskopp ⁇ mediate layer of the inventive component.
  • the geometrical structure elements 12 have a pitch in the Be ⁇ area of the base, which correspond with the forming a slope of the base of an adjacent structural element forms an angle of about 60 °.
  • the geometric structural elements have a significantly greater curvature in their upper third than in their lower third.
  • the structural element shown in FIG. 4 is described more generally in the following exemplary embodiment:
  • a geometric structural element is selected in which the light-emitting surface of the structural element is determined mathematically.
  • the determining parameters are the two - usually identical - acceptance angles and the shortening factor.
  • the structural element or its light-outplating surface is constructed according to the following procedure with the stated formulas. The procedure described is an implicit optimization problem:
  • the geometric structural element of this embodiment is characterized in that the defined acceptance angle ⁇ i is between 5 ° and 60 ° and that the defined acceptance angle Q 2 lies between 5 ° and 60 °.
  • the geometric structure element of this embodiment may be characterized in that in step h) the shortening is simple cutting off.
  • the geometric structure element of this embodiment may be characterized in that in step h) the shortening is a compression of the geometry along the y-axis by the factor determined by the shortening factor.
  • the geometric structure element of this embodiment may be characterized in that the light extraction surface of the structure element has a continuous polynomial termination, e.g. is an nth order polynomial, in particular a fourth order polynomial that is continuously differentiable at points Fi and F2.
  • a continuous polynomial termination e.g. is an nth order polynomial, in particular a fourth order polynomial that is continuously differentiable at points Fi and F2.
  • the geometric structural element of this embodiment can be characterized in that the light-outplating surface of the structural element has a continuous termination, which can be described by a parabola, hyperbola, circular function sinosoidal function or straight line.
  • the geometric structural element of this embodiment may also be characterized in that the overall period in a range between 10 .mu.m and 1 mm, preferably 30 .mu.m-500 .mu.m, more preferably 50 .mu.m 300 .mu.m.
  • the structural element shown in FIGS. 4 and 4A can have, for example, the following parameters: acceptance angle: 40 °, shortening factor: 0.1, polymer: polycarbonate, polynomial region (21): polynomial 2nd order.
  • FIG. 3 shows the same structure as FIG. 2, but the device has a gap 13 filled with a spacing medium, in particular a gaseous spacing medium, between the sub-layer 82 containing the microstructured surface 10 and the sub-layer 81 containing the light scattering particles 811.
  • a spacing medium in particular a gaseous spacing medium
  • FIGS. 2 and 3 symbolically represent beam paths in the radiation-decoupling layer 8 and the component according to the invention, with those with scattering particles 811 provided partial layers on a representation of a radiation passage through the particles for clarity ⁇ reasons has been omitted.
  • the radiation-decoupling layer 8 has a thickness between 25 ⁇ m and 500 ⁇ m and is usually between 25 ⁇ m and 300 ⁇ m.
  • These thickness specifications also include the geometric structural elements and are particularly suitable for a scattering effect and for increasing the overall mechanical stability of the composite component.
  • the stability of the device can be ensured even with a fragmented substrate by a fortified according ⁇ subsequently transported to a prefabricated component radiation outcoupling layer.
  • the risk of injury from splinters due to the splinter protection effect of the radiation coupling-out layer can be reduced.
  • the microstructured member layer in particular a thickness of Minim ⁇ least 10 microns, usually at least 25 microns.
  • the non-microstructured sub-layer has, in particular, a thickness of at least 10 ⁇ m, as a rule of at least 25 ⁇ m; contains the non-microstructured sublayer light scattering ⁇ de regions, particularly the scattering particles, so, the part ⁇ layer in particular, a layer thickness of at least 25 microns.
  • At least the two sub-layers should be a thickness ⁇ sit, which is greater than the wavelength of the light emitted from the emitting device according to the invention radiation radiation.
  • the structure shown in FIG. element-facing surface 11 of the radiation-decoupling layer expediently planar and in particular unstructured formed.
  • the material of the radiation out-coupling layer to the substrate if it is suitable.
  • Polycarbonates have a refractive index of 1.58 to 1.59. This material is well refractive index-matched to a Glassub ⁇ strat, for example a Borofloat glass substrate having a refractive index of 1.54.
  • a refractive index matching material for example an optical gel
  • the adhesion promoting layer is adapted for refractive index matching in the case.
  • the adhesive has a refractive index which is no more than 20%, preferably not more than 10% of an outside by the refractive indices of the substrate 4 and the material of the radia tion outcoupling layer ⁇ 8 limited interval.
  • the refractive index matching material has a refractive index which lies between that of the substrate and the radiation out-coupling layer or the matrix of radiation ⁇ outcoupling layer.
  • ge ⁇ a device that emits visible light, particularly suitable are ge ⁇ .
  • acrylates or core-shell acrylates can be used. These preferably have a sufficiently high thermal stability, e.g. to at least 300 ° C to reach the processing temperatures of the transparent plastic, e.g. of the polycarbonate, not to be decomposed.
  • the scattering pigments should not have any functionalities which could lead to degradation of the polymer chain of the transparent plastic, e.g. of the polycarbonate.
  • Paraloid® from Röhm & Haas or Techpolymer® from Sekisui are well used for the pigmentation of transparent plastics. From these product lines a variety of different types are available. Preference is given to using acrylates from the tech polymer series.
  • the light extraction layer is preferably designed as plastic ⁇ film consisting of one or more sub-layers.
  • At least one (partial) layer of the light- outcoupling layer contains, in one embodiment, transparent polymeric particles having a different refractive index from the matrix material.
  • the layer contains in particular 50 to 99.99 wt.%, Preferably 70 to 99.99 wt.%, Of a transparent plastic, in particular polycarbonate, and 0.01 to 50 wt.%, Preferably 0.01 to 30 wt. -%, polymeric particles.
  • the part ⁇ surfaces preferably have a mean particle size in the Wesentli ⁇ chen between 1 and 100 .mu.m, preferably between 1 and 50 .mu.m.
  • the introduction of the microstructure in the surface of the radiation out-coupling layer is preferably carried out by means ge ⁇ embossed metal rolls.
  • the radiation decoupling layer according to the invention may be in one piece; it may also be a multi-layer composite of at least two films. This composite can be made by extrusion. Alternatively, separately prefabricated films can be arranged on top of each other and joined together (so-called laminating or laminating).
  • the plastic granules for example, the polycarbonate granules fed to a hopper of an extruder and passes through this in the plasticizing consisting of screw and cylinder.
  • the plasticizing consisting of screw and cylinder.
  • the conveying and melting of the plastic material takes place.
  • the plastic melt is forced through a slot die.
  • a filter device Between plasticizing and slot die a filter device, a melt pump, stationary mixing elements and other components can be arranged.
  • the melt leaving the nozzle reaches a smooth quay.
  • thermoplastics can be used as plastics for the (matrix of) radiation-decoupling layer or for the sub-layers 81, 82 of the radiation-decoupling layer: polyacrylates, polymethyl methacrylates (PMMA; Plexiglas® from Röhm), cycloolefin copolymers (COC; Ticona, Zenoex® from Nippon Zeon or Apel® from Japan Synthetic Rubber), polysulfones (Ultrason® from BASF or Udel® from Solvay), polyesters such as PET or PEN, polycarbonate, polycarbonate / polyester blends, eg PC / PET, polycarbonate / polycyclohexyl methanolcyclohexanedicarboxylate (PCCD, Xylecs® from GE) and polycarbonate / polybutylene terephthalate (PBT) blends.
  • PMMA polymethyl methacrylates
  • COC cycloolefin copolymers
  • PCCD
  • a polycarbonate is used. This is, as already explained above, particularly suitable for the refractive index adaptation to an OLED.
  • Suitable polycarbonates for the Her ⁇ position of the film are all known polycarbonates. These are homopolycarbonates, copolycarbonates and thermoplastic polyestercarbonates.
  • a suitable polycarbonate preferably has an average molecular weight M w from 18,000 to 40,000, in ⁇ preferably from 26,000 to 36,000 and in particular 28,000 to 35,000, determined by measuring the relative solution viscosity in dichloromethane or in mixtures of equal amounts by weight of phenol / o-dichlorobenzene, calibrated by light scattering ,
  • the polycarbonates are preferably prepared by the phase boundary process or the melt transesterification process.
  • polycarbonates are also possible from diaryl carbonates and diphenols by the known polycarbonate process in the melt, the so-called melt transesterification process, which is e.g. in WO-A 01/05866 and WO-A 01/05867.
  • transesterification for example, in US-A 34 94 885, 43 86 186, 46 61 580, 46 80 371 and 46 80 372, in EP-A 26 120, 26 121, 26 684, 28 030 , 39 845, 39 845, 91 602, 97 970, 79 075, 14 68 87, 15 61 03, 23 49 13 and 24 03 01 as well as in DE-A 14 95 626 and 22 32 977 described.
  • copolycarbonates Both homopolycarbonates and copolycarbonates are suitable.
  • copolycarbonates it is also possible to use from 1 to 25% by weight, preferably from 2.5 to 25% by weight (based on the total amount of diphenols to be used) of hydroxyl-aryloxy endblocked polydiorganosiloxanes. These are known (for example from US Pat. No. 3,419,634) or can be prepared by methods known from the literature.
  • the preparation of polydi- organosiloxane-containing copolycarbonates is z. B. in DE-OS 33 34 782 described.
  • Aromatic dicarboxylic acid dihalides for the preparation of aro matic ⁇ polyester carbonates are preferably the diacid dichlorides of isophthalic acid, terephthalic acid, diphenyl ether 4, 4 '-dicarboxylic acid and naphthalene-2, 6-dicarboxylic acid.
  • the aromatic polyester carbonates can be branched both linearly and in a known manner (see also DE-OS 29 40 024 and DE-OS 30 07 934).
  • the polydiorganosiloxane-polycarbonate block polymers may also be a mixture of polydiorganosiloxane-polycarbonate block copolymers with conventional polysiloxane-free thermoplastic polycarbonates, the total content of polydiorganosiloxane structural units in this mixture being about 2.5 to 25% by weight.
  • Such polydiorganosiloxane-polycarbonate block copolymers are e.g. from U.S. Patent Nos. 3,189,662, 3,821,325 and 3,832,419.
  • Preferred polydiorganosiloxane-polycarbonate block copolymers are prepared by reacting alpha, omega-bishydroxyaryloxy end-group-containing polydiorganosiloxanes with other diphenols, optionally with the use of branching agents in the usual amounts, e.g. B. by the two-phase interface method (see H. Schnell, Chemistry and Physics of Polycarbonate Polymer Rev. Vol. IX, page 27 et seq., Interscience Publishers New York 1964), where in each case the Behis ⁇ nis the bifunctional phenolic reactants so a suitable content of aromatic carbonyl structural units and diorganosiloxy units is selected.
  • Such alpha, omega Bishydroxyaryloxyend phenomenon-containing poly-diorganosiloxanes are known for example from US 3 419 634.
  • polymeric particles based on acrylate for scattering particles ⁇ preferably the used as those disclosed in EP-A 634 445 of ⁇ fenbart.
  • the polymeric particles have a core of a rubbery vinyl polymer.
  • the rubber-like vinyl polymer may be a homopolymer or copolymer of any one of the monomers be ⁇ sit at least one ethylenically unsaturated group and the addition polymerization - enter under the conditions of emulsion polymerization in an aqueous medium - as is generally known.
  • Such monomers are listed in US 4,226,752, column 3, lines 40-62.
  • the polymeric particles contain a rubbery alkyl acrylate polymer core wherein the alkyl group has 2 to 8 carbon atoms, optionally copolymerized with 0 to 5% crosslinker and 0 to 5% grafting network based on the total weight of the core.
  • the rubbery alkyl acrylate is preferably copolymerized with up to 50% of one or more copolymerizable vinyl monomers, for example those mentioned above. Suitable crosslinking and graft-crosslinking monomers are described, for example, in EP-A 0 269 324.
  • the polymeric particles contain one or more coats.
  • This one coat or coats are preferably made from a vinyl homo- or copolymer. Suitable monomers for the preparation of the sheath (s) are described in US Pat. 4,226,752, column 4, lines 20-46, reference being made to the information hereof.
  • One or more coats are preferably a polymer of a methacrylate, acrylate, vinylarene, vinyl carboxylate, acrylic acid and / or methacrylic acid.
  • the polymeric particles are useful to impart light scattering properties to the transparent plastic, preferably polycarbonate.
  • the polymeric particles preferably have an average particle diameter (average particle diameter or - large) of at least 0.5 .mu.m, preferably of at least 1 micrometer to at most 100 microns, more preferably from 2 to 50 microns, the masters ⁇ th preferably from 2 to 30 microns.
  • at least 90%, most preferably at least 95% of the polymeric particles have a diameter of greater than 1 micron and less than 100 microns.
  • the polymeric particles are preferably a free flowing powder , be ⁇ preferably in a compact form.
  • At least one monomer component of the core polymer is subjected to emulsion polymerization to form emulsion polymer particles.
  • the emulsion polymer particles are swollen with the same or one or more other monomer components of the core polymer, and the monomer (s) are polymerized within the emulsion polymer particles.
  • the steps of swelling and polymerisation can be repeated until the particles have grown to the desired core size.
  • the core polymer particles are suspended in a second aqueous monomer emulsion and a polymer shell of the monomer (s) is polymerized onto the polymer particles in the second emulsion.
  • a coat or more coats may be polymerized on the core polymer.
  • the preparation of core / shell polymer particles is described in EP-A 0 269 324 and in U.S. Patents 3,793,402 and 3,808,180.
  • the radiation-outcoupling layer is preferably produced by extrusion.
  • a polycarbonate granulate is fed to the extruder and melted in the plasticizing system of the extruder.
  • the plastic melt is pressed through a slot die and thereby deformed, brought in the nip of a smoothing calender in the desired final shape and fixed in shape by mutual cooling on smoothing rollers and the ambient air.
  • the polycarboxylic bonate used for the extrusion are conventionally processed at melt temperatures of 260-320 0 C and a high melt viscosity, corresponding to the cylinder temperatures of the Plastifizierzylin- DERS and die temperatures are adjusted.
  • polycarbonate melts of different composition or - as described above - melting of other polymers can overlap and thus produce multilayer films (see for example EP-A 0 110 221 and EP-A 0 110 238).
  • the preparation of the master batch is carried out with conventional two-screw compounding extruders (eg ZSK 32) at processing temperatures for poly carbonate usual 250-330 0 C.
  • conventional two-screw compounding extruders eg ZSK 32
  • a masterbatch with the following composition was prepared:
  • the equipment used to make the radiation decoupling layers consists of (i) a main extruder with a screw of 105 mm diameter (D) and a length of 4IxD; the screw has a degassing zone; (ii) a three-roll smoothing calender with a horizontal roll arrangement, wherein the third roll is pivotable by +/- 45 ° relative to the horizontal; (iii) a roller conveyor; (iv) a device for two-sided application of protective film; (v) a Ab ⁇ zugs worn; (vi) Winding station.
  • Example B The granulate of the material for the layer with the geometric structure Makrolon 2600 was fed to the hopper of the coextruder. In the plasticizing cylinder / screw extruder, the melting and conveying of the materials took place. The molten material was fed to the smoothing calender whose rolls had the temperature given in the table below. On the smoothing calender (consisting of three rolls), the final shaping and cooling of the radiation-decoupling layer took place. In the surface of the roller 2, the structure shown in Figure 4 was milled. In order to texturize the opposite surface, a rubber roller was used. The rubber roller used for patterning the surface is disclosed in U.S. 4,368,240 to Nauta Roll Corporation. Subsequently, the film was transported through a trigger.
  • 9 is the intermediate angle between a beam incident on the radiation-outcoupling layer and this beam after scattering. If a transmission occurs in the radiation-outcoupling layer, S is formed between the (imaginary) continuation of the incident beam on the exit side and the outgoing beam.
  • the scattering anisotropy factor g (g-factor) describes the scattering properties of the radiation-outcoupling layer. This g-factor is between -1 and 1, where a value of -1 mirror-like backscatter, a value of 0 isotropic scattering and a value of 1 does not correspond to a change in the beam path, g-factors in the range greater than 0 indicate the forward scattering.
  • the g-factor is experimentally accessible.
  • the radiation out-coupling layer 8 and the scattering regions containing sub-layer 81 is formed such that the g-factor of 0.3 to 0.9 before ⁇ Trains t is 0.5 to 0.7. As a result, the auskoppel ⁇ bare radiant power can be significantly increased.
  • FIGS. 5A, 5B and 5C show the proportion of decoupled radiation power as a function of the viewing angle (0-90 °) for an OLED.
  • the radiation profile of a Lambert radiator is shown.
  • a white light-emitting OLED was used.
  • the OLED used has a two-layer radiation Auskopp ⁇ treatment layer of thickness 188 microns (sub-layer with structural elements) and 300 microns (sub-layer with scattering particles) on.
  • the the Substrate closer lying sublayer contains as scattering particles 10 wt .-% Techpolymer MBX 5 (the Fa. Sekisui) and as a matrix material Makrolon 3108.
  • Figure 5 A shows the normalized emission profile for an arrangement with a microstructure in the form of microlenses with spaced apart present sublayers as a solid line (the spacing is determined by the Oberflä ⁇ roughness of the partial layer that contains the geometric structural elements, realized).
  • the dashed line shows the normalized radiation profile of a corresponding arrangement which has no radiation-outcoupling layer.
  • the dotted line shows the radiation profile of a Lambertian radiator.
  • An OLED with a radiation decoupling layer formed in this way is particularly suitable for radiation sources which are arranged relatively far away from the object to be illuminated (eg ceiling lights in rooms); the intensity of the coupled-out radiation is increased in particular at observation angles between -30 and +30 degrees with respect to that of an arrangement without a radiation- extraction layer.
  • FIG. 5B shows the normalized radiation profile for an arrangement with a microstructure as shown in FIG.
  • the individual structural elements here have a Rotati ⁇ onssymmetrische geometry (height of the structure 70 to 74 microns, from ⁇ prior Maxima 103 microns) and there are from one another beabstande- th sublayers before (the spacing is determined by the Oberflä ⁇ roughness of the partial layer, the geometric structure contains elements realized) - shown as a solid line.
  • the dashed line shows the normalized radiation profile of a corresponding arrangement which has no radiation-outcoupling layer.
  • the dotted line shows the radiation profile of a Lambertian radiator.
  • Egg ⁇ ne OLED having such a formed Strahlungsauskopplungs- layer is particularly suitable for radiation sources which are arranged relatively close to the object to be irradiated (about task lights, for example, for the dining table or workstation lighting); the intensity of the coupled-out radiation is increased not only at observation angles between -30 and +30 degrees but also at observation angles between -30 and -45 degrees and between +30 and +45 degrees with respect to an arrangement without a radiation-outcoupling layer.
  • Figure 5 C shows the radiation profile of Figure 5 B in non-normalized form.
  • the light output of a He ⁇ inventive OLED is usually at least 20 lm / W at the same time, the luminance is at 0 ° usually min ⁇ least 1400 cd / m 2: Regardless of the luminance at 0 ° be ⁇ transmits the light output preferably at least 22 lm / W; Regardless of the light yield is the luminance at 0 ° üb ⁇ SHORT- at least 1550 cd / m 2, preferably at least 1650 cd / m 2 and particularly preferably at least 1800 cd / m 2.
  • the table shows that an arrangement with a microstructure with regularly arranged geometric structural elements (in the form of a microlens array) results in a significantly increased luminance at 0 °.
  • a too ⁇ additional increase can be realized by arrangements with spaced sub-layers.
  • the table shows that significantly increased by an increase in the particle content of both the luminance at 0 ° and the light yield and with an increase in layer thickness of the par ⁇ Tikel containing layer results in an additional increase in the luminance at 0 °.
  • another advantage of the radiation-decoupling layer according to the invention is that fluctuations in the color locus can be reduced. The color location may change in particular with the viewing angle.
  • FIG. 6A shows the CIE coordinates for emission (or observation) angles from 0 ° to 70 ° (measured in 5 ° steps).
  • the measuring points for an arrangement with a micropatterning in the form of microlenses with sublayers present at a distance from one another are marked as filled squares (the same arrangement is also shown in FIG. 5 A - solid line - round).
  • the measurement points for the same Anord ⁇ voltage with a microstructure in the form of microlenses with spaced apart present sub-layers but without a scattering particles containing sub-layer are identified as open squares.
  • the measuring The O ° value has an x-value of about 0.39, and the same arrangement is also the basis of Figure 5A-dashed line-for a corresponding arrangement having no radiation-outcoupling layer.
  • FIG. 6B shows the CIE coordinates for emission (or observation) angles from 0 ° to 75 °.
  • the measured values for an arrangement with a microstructure according to FIG. 4 with sub-layers present at a distance from each other are marked as a solid line (the same arrangement is also shown in FIG. 5B - solid line-round).
  • the measured values for a corresponding arrangement which does not have a radiation-decoupling layer are marked as a dotted line (the O ° value has an x-value of about 0.415, and the same arrangement is also the basis of Figure 5B-dashed line ).
  • Figure 6 shows C shows the CIE coordinates for emission (or observation) angle of 0 ° - to 70 ° (in increments of 5 ° gemes ⁇ sen).
  • the measurement points for an array with a microstructure in the form of microlenses are marked as filled squares.
  • Figure 6 A here is an embodiment with non-spaced sub-layers before.
  • the measurement points for the same arrangement with a microstructure in the form of microlenses but without a scattering particles containing sub-layer is marked as not being ⁇ filled squares.
  • the measurement points for a Anord ⁇ voltage without microstructure but with scattering particles are indicated as open circles.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Strahlungsemittierende Vorrichtung mit einer organischen Strahlungsemittierenden Funktionsschicht und einer Strahlungsauskopplungsschicht. Die organischen Strahlungsemittierenden Funktionsschicht emittiert eine Primärstrahlung; die Strahlungsauskopplungsschicht ist im Strahlengang der Primärstrahlung angeordnet. Auf der der strahlungsemittierenden Funktionsschicht abgewandten Seite weist die Strahlungsauskopplungsschicht eine Mikrostrukturierung mit regelmässig angeordneten geometrischen Strukturelementen auf; die Strahlungsauskopplungsschicht enthält zumindest in Teilbereichen Regionen, die eine Streuung der Primärstrahlung bewirken.

Description

Beschreibung
Strahlungsemittierende Vorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Strahlungsemittierende Vorrichtung mit einer Strahlungsauskopplungsschicht, die eine regelmäßige Mikrostrukturierung aufweist.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2009 025 123.5, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Strahlungsemittierende Vorrichtungen, wie beispielsweise O- LEDs (Organic Light Emitting Diodes) , weisen üblicherweise ein Lambertsches Abstrahlungsprofil auf. Für Beleuchtungszwecke ist jedoch meist ein davon abweichendes, gerichtetes Abstrah- lungsprofil geeigneter.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Strahlungsemittierende Vorrichtung anzugeben, deren Abstrahlungsprofil von dem eines Lambertschen Strahlers abweicht.
Diese Aufgabe wird durch die Strahlungsemittierende Vorrich¬ tung gemäß dem Hauptanspruch gelöst. Vorteilhafte Ausgestal¬ tungen und Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen .
Eine erfindungsgemäße Strahlungsemittierende Vorrichtung um- fasst eine zur Strahlungserzeugung ausgebildete aktive Schicht, die im Betrieb eine Primärstrahlung emittiert, und eine auf der aktiven Schicht angeordnete Strahlungsauskopp¬ lungsschicht. Die Strahlungsauskopplungsschicht ist hierbei im Strahlengang der von der aktiven Schicht emittierten Primär- Strahlung angeordnet. Die Strahlungsauskopplungsschicht be¬ sitzt eine der aktiven Schicht zugewandte Seite und eine der aktiven Schicht abgewandten Seite, wobei die abgewandte Seite eine Mikrostrukturierung mit regelmäßig angeordneten geometrischen Strukturelementen aufweist. Unter regelmäßig angeordnet wird hierbei verstanden, dass entweder das Strukturelement selbst ein oder mehrere Symmetrieelemente (insbesondere Sym¬ metrieebenen) aufweist oder dass eine durch eine Vielzahl von Strukturelementen gebildete Struktur Symmetrieelemente (beispielsweise Parallelverschiebungen) aufweist. Die Strahlungsauskopplungsschicht ist ferner dadurch charakterisiert, dass sie zumindest in Teilbereichen Regionen enthält, die eine Streuung der Strahlung (insbesondere der Primärstrahlung) bewirken .
Die mittels der aktiven Schicht erzeugte Strahlung wird mit¬ tels der Streu-Regionen gestreut, wodurch gegenüber einer Vorrichtung ohne entsprechende Streu-Regionen eine homogenere Verteilung der Strahlungsleistung erzielt werden kann. Zudem kann durch Streuereignisse an oder in der Strahlungsauskopp¬ lungsschicht der Strahlverlauf der Strahlung gestört werden. Dies führt zu einer Erhöhung der im Betrieb des Bauelements ausgekoppelten Strahlungsleistung. Insbesondere kann ein unerwünschter Strahlenverlauf in der Vorrichtung (der insbesondere in Form von Totalreflexion in der Vorrichtung auftreten kann) gestört werden und die aus der Vorrichtung ausgekoppelte Strahlungsleistung daher erhöht werden.
Durch die Mikrostrukturierung der der aktiven Schicht abgewandten Seite der Strahlungsauskopplungsschicht mit regelmäßig angeordneten geometrischen Strukturelementen erfolgt an der Grenzfläche zum Umgebungsmedium eine Brechung der auf die Grenzfläche auftreffenden Strahlung (insbesondere eine Licht- brechung) . Aufgrund der Tatsache, dass eine Totalreflexion der austretenden Strahlung an der Grenzfläche vermindert oder vollständig unterbunden werden kann, besitzt die ausgekoppelte Strahlung zum einen einen verbesserten Wirkungsgrad und zeigt zum anderen keine Lambertsche Abstrahlcharakteristik mehr, wobei insbesondere bei einem Betrachtungswinkel von +45 bis -45 Grad (bezogen auf die Flächennormale der der aktiven Schicht zugewandten Seite bzw. Fläche der Strahlungsauskopplungs- schicht) eine erhöhte Intensität aufweist. Durch geeignete Wahl der geometrischen Strukturelemente kann die Intensität für einen vorgegebenen Betrachtungswinkel oder Winkelbereich optimiert werden. Insbesondere um Intensitätsverluste zu ver¬ meiden, sollte die Strahlungsauskopplungsschicht sowie sämtli¬ che Flächen der der aktiven Schicht zugewandten und der aktiven Schicht abgewandten Seite vollständig transparent sein.
Aufgrund der Tatsache, dass die der aktiven Schicht abgewand¬ ten Seite der Strahlungsauskopplungsschicht geometrische Strukturelemente aufweist, existieren nur wenige oder gar kei¬ ne Oberflächenbereiche auf dieser Seite, die zur der aktiven Schicht zugewandten Seite der Strahlungsauskopplungsschicht parallele Flächen aufweisen. Hierdurch erfolgt an der Grenzfläche von Strahlungsauskopplungsschicht und Umgebungsmedium eine verstärkte Brechung der ausgekoppelten Strahlung in Richtung des Normalenvektors der der aktiven Schicht zugewandten Fläche der Strahlungsauskopplungsschicht (bzw. von Betrachterwinkeln, die insbesondere um bis zu 30 oder bis zu 45 Grad hiervon abweichen) . Im Vergleich zu Strahlungsauskopplungs- schichten mit unregelmäßigen Oberflächenstrukturen haben die erfindungsgemäßen Strahlungsauskopplungsschichten den Vorteil, dass die Oberfläche der Strahlungsemittierenden Vorrichtungen etwas weniger matt ist. Die Verwendung einer Strahlungsauskopplungsschicht mit einer Kombination von die Strahlung (ins- besondere die Primärstrahlung) streuenden Regionen und geometrischen Strukturelementen auf der der aktiven Schicht abgewandten Seite der Strahlungsauskopplungsschicht hat ferner den Vorteil, dass die Abhängigkeit der Emissionsfarbe vom Beobach¬ tungswinkel vermindert wird.
Bei Bauelementen ohne die erfindungsgemäße Strahlungsauskopp¬ lungsschicht kann durch Totalreflexion an der der aktiven Schicht abgewandten Oberflächenseite des Substrats Strahlung in das Substrat zurückreflektiert werden und beispielsweise an einer nicht erwünschten Fläche, z.B. einer Seitenfläche austreten. Außerdem kann reflektierte Strahlung im Bauelement absorbiert werden. Durch beide Effekte wird die Effizienz des Bauteils verringert, da weniger Strahlungsleistung ausgekoppelt wird.
In der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird an der Grenzfläche zwischen Umgebungsmedium und Strahlungsauskopplungsschicht in das Bauteil rückreflektierte Strahlung an den in der Strahlungsauskopplungsschicht enthaltenen Streupartikeln gestreut, so dass die Strahlung so gelenkt wird, dass ein erhöhter An¬ teil der Strahlung über die Strahlungsauskopplungsschicht aus¬ gekoppelt werden kann. Hierdurch wird die Auskopplungseffi¬ zienz der Strahlungsemittierenden Vorrichtung erhöht.
Die Strahlungsauskopplungsschicht kann auch nachträglich auf der Strahlungsemittierenden Vorrichtung befestigt werden, so dass es möglich ist nur Teilbereiche einer strahlungsemittie- renden Vorrichtung oder nur ausgewählte Vorrichtungen mit der Strahlungsauskopplungsschicht zu versehen. Die Strahlungsaus¬ kopplungsschicht kann also bedarfsgemäß vorgesehen werden. In einer Ausführungsform ist die Strahlungsemittierende Vorrichtung eine organische Leuchtdiode, die zur Emission elektromagnetischer Strahlung ausgebildete aktive Schicht aufweist, und bei der die aktive Schicht ein organisches Material auf¬ weist .
Bevorzugt ist die erfindungsgemäße Strahlungsemittierende Vor¬ richtung als organisches Strahlungsemittierendes Bauelement, insbesondere als organische lichtemittierende Diode (OLED) , ausgebildet. Die aktive Schicht ist hierbei üblicherweise mit¬ tels einer organischen Schicht gebildet, die ein organisches
(halb) leitendes Material enthält oder daraus besteht und zur Emission elektromagnetischer Strahlung ausgebildet ist. Die organische Schicht enthält dabei z.B. ein oder mehrere
(halb) leitende Polymere und/oder umfasst mindestens eine Schicht mit einem (halb) leitenden Molekül, insbesondere einem niedermolekularen Molekül ("small molecule") -
Eine die erfindungsgemäße Anordnung aufweisende (oder eine vorgefertigte) OLED weist insbesondere Elektroden für die elektrische Kontaktierung und gegebenenfalls auch eine die organische Schicht oder die organischen Schichten schützende Verkapselung auf, welche die organische (n) Schicht (en) insbe¬ sondere vor Sauerstoff und Feuchtigkeit schützen kann. Weiterhin ist als organische Schicht zumindest eine Emitterschicht vorhanden. Weiterhin können z.B. auch Lochinjektionsschichten, Lochtransportschichten, Elektronentransportschichten, Barriereschichten und/oder Blockierschichten enthalten sein.
In einer Ausführungsform umfasst die Strahlungsemittierende Vorrichtung ein Substrat, auf dem die aktive Schicht (insbesondere die organische Schicht bzw. die organischen Schichten der OLED), angeordnet ist. Auf dem Substrat kann bei der Her- Stellung der Vorrichtung beispielsweise die aktive Schicht, insbesondere der Schichtenstapel aus lichtemittierender Schicht, Elektroden und weiteren Schichten der OLED, aufgebracht werden. Bei einer Ausführung der strahlungsemittieren- den Vorrichtung als Bottomemitter (bei der ein transparentes Substrat verwendet wird) wird die Strahlungsauskopplungs- schicht üblicherweise auf der von der aktiven Schicht abgewandten Seite des Substrats angeordnet. Durch die hohe mechanische Stabilität des Substrats kann die Strahlungsauskopp- lungsschicht hierbei durch die dauerhafte Befestigung der Lichtgauskopplungsschicht auf dem Substrat mechanisch stabilisiert werden. Das Substrat kann allerdings auch flexibel ausgebildet sein; beispielsweise kann es in einer Kunststofffolie bestehen .
Das Substrat kann vollflächig oder zumindest im Wesentlichen vollflächig mit der erfindungsgemäßen Strahlungsauskopplungs- schicht versehen sein. Üblicherweise ist zumindest der Teil des Substrats mit der Strahlungsauskopplungsschicht versehen, der im Strahlengang (noch nicht reflektierter oder gestreuter) von der aktiven Schicht emittierter Strahlung liegt. Insbesondere überdeckt die Strahlungsauskopplungsschicht zumindest den Bereich des Substrats, der in Fläche, Flächeninhalt und (horizontaler) Position dem der aktiven Schicht entspricht.
In einer Ausführungsform umfassen die Regionen, die eine Brechung oder eine Streuung der Primärstrahlung bewirken, Streupartikel, insbesondere strahlungsdurchlässige Streupartikel. Die Streupartikel können den für die Strahlungsauskopplungsschicht verwendete Matrix problemlos zugesetzt werden; es können sogar wohldefinierte lokale Streuzonen ausgebildet werden. Als Streupartikel sind sowohl anorganische als auch organische Partikel geeignet; insbesondere sind Polymerpartikel als Streupartikel zu nennen.
Durch die Streupartikel wird der Strahlverlauf von Strahlung (z.B. der Lichtstrahlen) aus der ursprünglichen Richtung (das heißt der Richtung vor dem Streuereignis) abgelenkt.
In einer weiteren Ausführungsform umfassen die Regionen, die eine Brechung oder eine Streuung der Primärstrahlung bewirken Hohlräume. Durch diese Hohlräume können in der Matrix der StrahlungsauskopplungsSchicht Brechungsindex- Inhomogenitäten ausgebildet werden. Diese Hohlräume können insbesondere gasge¬ füllt, z.B. luftgefüllt, sein. Hierdurch können besonders hohe Brechungsindexunterschiede ausgebildet werden. Hierbei erfolgt eine Streuung durch Brechung hauptsächlich aufgrund des vergleichsweise hohen Brechungsindexunterschieds zwischen Innenraum und Wandung des Hohlraums.
Die genannten Hohlräume können z.B. auch in Form von Hohlpartikeln vorliegen. Diese Partikel können insbesondere aus strahlungsdurchlässigen polymeren Materialien bestehen, die einen polymerfreien Innenraum umschließen. Im Regelfall unterscheidet sich der Brechungsindex der Polymere der Hohlpartikel von dem Brechungsindex der Matrix, in der die Hohlpartikel vorliegen, deutlich weniger wie sich der Brechungsindex des im Hohlraum enthaltenen Gases von dem der beiden Polymere unterscheidet. Dadurch wird auch in diesen Partikeln die Brechung der auf dem Hohlpartikel auftreffenden Strahlung im Wesentlichen durch den in Partikel enthaltenen Hohlraum erfolgen. Transparente Schichten mit derartigen Hohlräumen bzw. Hohlpartikeln sind beispielsweise in der US 2006/0290272 beschrieben. In einer weiteren Ausführungsform können die Streupartikel einen Kern-Schale-Aufbau aufweisen. Üblicherweise sind diese Partikel als Vollpartikel ausgebildet. Durch die Verwendung derartiger Partikel kann für das Kernmaterial fast jegliches Material eingesetzt werden, da die Schale aus einem Material ausgebildet sein kann, das sich sowohl mit der Matrix der Strahlungsauskopplungsschicht als auch mit dem Kern verträgt und somit das Problem eines mit der Matrix nicht verträglichen Kernmaterials behoben werden kann. Durch derartige Kern- Schale-Partikel kann die mechanische Stabilität der Strahlungsauskopplungsschicht dann erhöht werden.
In einer Ausführungsform weisen die lichtstreuenden Regionen, insbesondere die lichtstreuenden Partikel, Hohlpartikel und Gaseinschlüsse einen mittleren Durchmesser von 0,5 bis 100 μm, insbesondere von 2 bis 20 μm auf. In Einzelfällen können aber auch mittlere Durchmesser von bis zu 120 μm vorliegen. Ferner sind auch mittlere Durchmesser von 2 μm bis 30 μm und auch von 2 μm bis 50 μm gut geeignet. Unter mittlerem Durchmesser wird hierbei der mittels Lichtstreuung ermittelte Durchmesser verstanden. Bevorzugt haben zumindest 90 Prozent, besonders be¬ vorzugt mindestens 95 Prozent der lichtstreuenden Regionen einen Durchmesser von mehr als 1 μm und kleiner 120 μm. Derartige Abmessungen verleihen der Strahlungsauskopplungsschicht besonders gute diffusive Eigenschaften, insbesondere für die Streuung von sichtbarem Licht. Für eine OLED haben sich hierbei Durchmesser zwischen 2 μm und 30 μm als besonders geeignet erwiesen .
In einer weiteren Ausführungsform besitzen die geometrischen Strukturelemente der Strahlungsauskopplungsschicht eine im We¬ sentlichen gleiche geometrische Form. Eine Mikrostrukturierung mit derartigen Strukturelementen kann dann besonders leicht in der Strahlungsauskopplungsschicht ausgebildet werden. Es ist allerdings auch möglich, dass sich verschiedene geometrische Strukturelemente abwechseln (z.B. Strukturelemente nach Art eines Kugelsegments und Strukturelemente nach Art eines Seg¬ ments eines Rotationsellipsoids) .
In einer weiteren Ausführungsform haben die geometrischen Strukturelemente der Strahlungsauskopplungsschicht jeweils ei¬ ne in etwa gleiche Dimension, das heißt, dass das Volumen der Strukturelemente in etwa gleich ist. Als Volumen des Struktur¬ elements wird hierbei der Teil der Strahlungsauskopplungsschicht angesehen, der von der zu der mikrostrukturierten Seite gegenüberliegenden Fläche der Strahlungsauskopplungsschicht parallelen Ebene und dem auf der Strahlungsauskopplungsschicht ausgebildeten geometrischen Strukturelement eingeschlossen wird. Auf einen derart charakterisierten in der Mikrostruktu- rierung enthaltenen Körper beziehen sich auch alle nachfolgend angegebenen geometrischen Angaben. Besitzen die geometrischen Strukturelemente eine im Wesentlichen gleiche Dimension, so ist auch hierdurch eine einfache Herstellung der Mikrostruktu- rierung auf der Strahlungsauskopplungsschicht möglich.
Alternativ können allerdings auch geometrische Strukturelemente mit unterschiedlichen Dimensionen in der Strahlungsauskopplungsschicht vorhanden sein. Beispielsweise können sich zwei Strukturelemente mit unterschiedlichen Volumina abwechseln (wobei z.B. das Volumen des größeren Strukturelements das des kleineren Strukturelements beispielsweise um mindestens 50 Prozent übersteigt, z.B. jeweils bei Strukturelementen in Form eines Segments eines Rotationsellipsoids; derartige Struktur¬ elemente können sich beispielsweise regelmäßig abwechseln - so kann etwa eine Struktur ausgebildet werden, bei der jedes dritte Strukturelement ein größeres Volumen besitzt) . Durch die Wahl geometrischer Strukturelemente verschiedener Dimension und/oder geometrischer Form können für bestimmte Anwendungen unerwünschte Effekte vermindert oder sogar unterbunden werden (z.B. die Überlagerung von Lichtstrahlen nach Art von Beugungsmustern oder Interferenzeffekte z.B. aufgrund periodischer Strukturen, die durch bestimmte Strukturelemente hervorgerufen werden können und Moire-Effekte) .
In einer Ausführungsform werden die geometrischen Strukturelemente ausgewählt aus Strukturelementen nach Art eines Kugelsegments, nach Art eines Segments eines Rotationsellipsoids, nach Art einer Pyramide und nach Art eines Kegels bzw. in Form eines Kugelsegments, in Form eines Segments eines Rotationsellipsoids, in Form einer Pyramide und in Form eines Kegels sowie aus Mischungen dieser Strukturelemente. Als Mischungen der Strukturelemente sind hierbei nicht nur die vorstehend genannten Mischungen von verschiedenen Strukturelementen, die zueinander unterschiedliche geometrische Formen aufweisen zu verstehen, sondern auch Strukturelemente, bei denen (ausgehend von einer zu der mikrostrukturierten Seite gegenüberliegenden Seite parallelen Basisfläche) z.B. eine Pyramide in ein Kugelsegment übergeht oder bei dem ein Segment eines Rotationsellipsoids in einen Kegel übergeht. Denkbar ist z.B. auch, dass das geometrische Strukturelement die Basis einer Pyramide aufweist, im mittleren Bereich die Oberfläche eines Rotationsellipsoids besitzt und an der Spitze eine Kegelspitze aufweist. Unter Strukturelementen "nach Art eines ..." sind also insbesondere Strukturelemente zu verstehen, bei denen nach flüchtiger Betrachtung der Eindruck eines Kugelsegments, eines Rotationsellipsoid-Segments, einer Pyramide oder eines Kegels vorherrscht, bei dem aber auch anders geartete Flächen, insbesondere andere der vorstehend genannten geometrischen Körper enthalten sein können. Die vorstehend genannten geometrischen Körper können dabei nicht nur hochsymmetrische Basisflächen aufweisen. Beispielsweise kann der Kegel oder das Rotationsellipsoid-Segment eine kreisförmige oder eine ellipsoide Basisfläche besitzen. Die Pyramide kann insbesondre eine reguläre Pyramide sein. Weiter¬ hin können die Pyramiden auch rechteckige oder trapezförmige Basisflächen haben.
In einer Ausführungsform weisen die geometrischen Strukturelemente eine oder mehrere Symmetrieebenen (d.h. Spiegelebenen) auf. Hierbei sind die Symmetrieebenen gemeint, die auf der durch die der mikrostrukturierten Seite gegenüberliegenden Seite der Strahlungsauskopplungsschicht gebildeten Ebene (und den hierzu parallelen Ebenen die die Basisflächen der Symmetrieelemente bilden) senkrecht stehen. Bevorzugt weisen die ge¬ ometrischen Strukturelemente mindestens zwei, üblicherweise sogar mindestens drei oder sogar mindestens vier derartige Symmetrieebenen auf. Eine Mikrostrukturierung mit derartigen Strukturelementen kann besonders einfach hergestellt werden.
In einer Ausgestaltungsform besitzt das geometrische Strukturelement nicht ausschließlich ebene sondern auch gekrümmte Außenflächen (das heißt Flächen, die Grenzflächen mit dem umgebenden Medium bilden) .
In einer weiteren Ausführungsform besitzt das geometrische Strukturelement eine Form, die nur angenähert der eines Kugel¬ segments entspricht (eine derartige Form ist z.B. die Form op¬ tischer Linsen) . Derartige Strukturelemente besitzen im Be¬ reich der „optischen Achse" Flächensegmente, die nahezu paral¬ lel zur Grundfläche des Körpers verlaufen und in denen daher das Lichtbrechungsverhalten dem einer ebenen Fläche ähnelt. Die Effizienz der erfindungsgemäßen Strahlungsemittierenden Vorrichtung kann weiter optimiert werden, wenn die geometrischen Strukturelemente im Bereich der „optischen Achse" des Strukturelements eine stärkere Krümmung besitzen oder eine Art Kegelspitze aufweisen.
In einer weiteren Ausführungsform haben die geometrischen Strukturelemente folgende Form: Alle oder zumindest die Mehr¬ heit der auf der Außenfläche des Strukturelements vom Maximum des Strukturelements (das insbesondere auf der „optischen Ach¬ se" des Strukturelements liegt) verlaufenden ebenen Kurven be¬ sitzen im Bereich des Maximums des Strukturelements eine stär¬ kere Krümmung als im Bereich der Basis des Strukturelements. Hierbei sind als ebene Kurven die Kurven gemeint, die auf der Außenfläche des geometrischen Strukturelements verlaufen wie vom Pol zum Äquator verlaufende Längengrade eines Globus. Ins¬ besondere weisen alle diese ebenen Kurven im oberen Drittel der Kurve nur Krümmungen auf, die größer sind als die Krümmungen im unteren Drittel. Die Krümmungen im mittleren Drittel liegen im Regelfall zwischen diesen Krümmungen.
Wie vorstehend geschildert, haben derartige geometrische Strukturelemente den Vorteil, dass Bereiche mit für bestimmte Anwendungszwecke eher ungünstigen Lichtbrechungsverhalten (da sie größere Bereiche aufweisen, die im Wesentlichen parallel zur Basisfläche des geometrischen Körpers verlaufen) minimiert werden. Außerdem lassen sich diese Strukturelemente relativ einfach in eine Polymerschmelze abprägen. Aufgrund der abge¬ rundeten Spitze sind sie unempfindlich gegenüber Abrieb durch weitere aufgelegte Folien. Dagegen sind Strahlungsauskopp- lungsschichten mit unregelmäßigen Oberflächenstrukturen oder mit Strukturelementen nach Art eines Prismas gegen Abrieb empfindlich. In einer Ausführungsform besitzen die geometrischen Strukturelemente der mikrostrukturierten Fläche der Strahlungsauskopp- lungsschicht eine Grundfläche, die ein Polygon ist. Unter ei¬ nem Polygon wird hierbei das mathematisch korrekt beschriebene nicht überschlagene, konvexe, einfache, planare Polygon ver¬ standen. Insbesondere sind hierbei regelmäßige Vielecke zu nennen (bei denen alle Kanten der Grundfläche gleich lang sind) . Durch die Verwendung von geometrischen Strukturelementen mit derartigen Basisflächen kann die der aktiven Schicht abgewandte Seite der Strahlungsauskopplungsschicht vollständig (d.h. vollflächig) mit den geometrischen Strukturelementen versehen sein; es bleiben also anders als bei der Anordnung von Kugelsegmenten oder Kegeln keine ebenen Flächen zwischen den einzelnen Strukturelementen bestehen. Dies hat den bereits vorstehend beschriebenen Vorteil, dass für verschiedene Anwen¬ dungen unerwünschte Brechungen der Strahlen an der Grenzfläche zwischen Strahlungsauskopplungsschicht und Umgebungsmedium vermieden werden können und auch die eher unerwünschte Totalreflexion an derartigen Flächen nicht stattfinden kann. Eine vollständige Flächenausfüllung mit geometrischen Strukturelementen kann beispielsweise erfolgen, wenn die Basisflächen der Strukturelemente jeweils lauter gleichartige Dreiecke, Vier¬ ecke oder Sechsecke sind, wobei hierbei insbesondere die Poly¬ gone mit gleichen Seitenlängen und gleichen Innenwinkeln zu nennen sind. Denkbar ist aber auch die Verwendung unterschiedlicher Polygone (z.B. Quadrate neben Rauten oder Achtecke ne¬ ben Quadraten) .
In einer weiteren Ausführungsform ist die Mikrostrukturierung der Strahlungsauskopplungsschicht derart ausgebildet, dass sie mittels einer Metallwalze in eine Oberfläche der (noch nicht strukturierten) Strahlungsauskopplungsschicht einprägbar ist. Es ist dann möglich, die Mikrostrukturierungen besonders leicht und unproblematisch in die (noch nicht strukturierte) Strahlungsauskopplungsschicht einzuprägen. Die Negative der Strukturelemente können dabei beispielsweise mittels Diamant in die Metallwalze eingeschnitten werden. Das Einprägen in die (nicht strukturierte) Strahlungsauskopplungsschicht kann dann erfolgen, in dem das für die Strahlungsauskopplungsschicht verwendete polymere Material nach dem Einprägen der Struktur so rasch abgekühlt wird, dass die Struktur auf der Oberfläche fixiert wird. Alternativ kann das Fixieren der Struktur auch mittels fotochemischer Prozesse erfolgen, die ein Verfließen der eingeprägten Struktur verhindern. Verfahren und Vorrichtungen zu einer derartigen Einprägung der Mikrostrukturierung in die Oberfläche der Strahlungsauskopplungsschicht sind in der US 2007/0126148 und der US 2007/0126145 beschrieben, auf diese Schriften wird diesbezüglich vollumfänglich Bezug genommen .
In einer weiteren Ausführungsform ist die Mikrostrukturierung der Strahlungsauskopplungsschicht derart ausgebildet, dass die Maxima zueinander benachbarter geometrischer Strukturelemente einen Abstand von 30 bis 500 μm, insbesondere von 100 bis 250 μm, beispielsweise von 100 bis 170 μm, besitzen. Besitzen die Strukturelemente mehrere Maxima (was allerdings nicht der Re¬ gelfall ist) so tritt für die vorstehende Definition an die Stelle des Maximums der Schwerpunkt des Strukturelements. Un¬ ter benachbarten Strukturelementen werden hierbei nur die jeweils direkten Nachbarn verstanden, insbesondere Strukturelemente, die gemeinsame Kanten haben oder deren Basisflächen sich berühren. Anders ausgedrückt ist bei Mikrostrukturierun- gen mit genau einem Typ von geometrischen Strukturelementen und mit vollkommen symmetrischer Anordnung der Strukturelemente auf der Strahlungsauskopplungsseite der Strahlungsauskopp¬ lungsschicht der Abstand der Maxima die Wiederholungseinheit. Eine Strahlungsauskopplungsschicht mit einer derart ausgebil¬ deten Mikrostrukturierung ist besonders einfach - z.B. mittels einer Metallwalze - in die (noch nicht strukturierte) Strah¬ lungsauskopplungsschicht einprägbar. Besonders präzise geomet¬ rische Strukturelemente werden erhalten, wenn die Maxima 20 μm oder mehr voneinander entfernt sind.
In einer weiteren Ausführungsform weisen der Durchmesser der Basis des Strukturelements und de Höhe des Strukturelements (gemessen zwischen Basisfläche und Maximum) ein Verhältnis Basisdurchmesser : Höhe von etwa 1 : 1 bis 3 : 1, insbesondere von 1,5 : 1 bis 2,5 : 1 auf. Alternativ oder zusätzlich sind die geometrischen Strukturelemente dann so ausgebildet, dass im Bereich des Sockels des Strukturelements das Strukturele¬ ment mit der Basisfläche einen Winkel von etwa 50 bis 70 Grad, insbesondere 55 bis 65 Grad einschließt. Präziser ausgedrückt weist die Strahlungsauskopplungsseite des Strukturelements an der mit der Basisfläche gebildeten Kante eine (in Richtung des Maximus ausgerichtete) Tangente auf, die mit der Basisfläche den vorstehend genannten Winkel einschließt.
Strukturelemente, die dieser Ausführungsform entsprechen, sind nicht nur einfach (z.B. mittels des vorstehend beschriebenen Prägeverfahrens) herstellbar; sie besitzen auch eine Struktur, die eine besonders effiziente Strahlungsauskopplung gewährleistet. Strahlen die in einem Beobachtungswinkel von etwa -40 bis +40 Grad ausgetreten sind (bezogen auf die oben definierte Flächennormale) können dann im Regelfall (sobald sie ausgekop¬ pelt sind) nicht mehr auf die Außenfläche eines benachbarten Strukturelements auftreffen. Die Effizienz der strahlungsemit- tierenden Vorrichtung kann hierdurch also weiter verbessert werden . In einer weiteren Ausführungsform weist die Strahlungsauskopp- lungsschicht der Strahlungsemittierenden Vorrichtung neben Regionen, die eine Streuung der Primärstrahlung bewirken, eine transparente Matrix auf. Insbesondere umfasst die Strahlungs- auskopplungsschicht eine Matrix, in der Streupartikel, Hohl¬ partikel oder Hohlräume vorliegen. Die Matrix kann insbesondere aus einem transparenten Polymer, beispielsweise einem PoIy- carbonat bestehen oder dieses umfassen.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Strahlungsauskopp- lungsschicht an die restliche Strahlungsemittierende Vorrich¬ tung brechungsindexangepasst . Der Strahlungsaustritt aus der erfindungsgemäßen Vorrichtung in die Strahlungsauskopplungs- schicht wird so erleichtert und die Reflexionsverluste an Grenzfläche (n) zur Strahlungsauskopplungsschicht werden gemin¬ dert. Für die Brechungsindexanpassung weicht der Brechungsindex der Strahlungsauskopplungsschicht bzw. für den Fall, dass Streuzonen ausgebildet sind, derjenige des Matrixmaterials be¬ vorzugt um zwanzig Prozent oder weniger, besonders bevorzugt um zehn Prozent oder weniger von dem des angrenzenden Elements der erfindungsgemäßen Vorrichtung (also insbesondere dem Brechungsindex des Substrats) ab. Zur Brechungsindexanpassung an ein Glassubstrat ist beispielsweise ein Polycarbonat für die Strahlungsauskopplungsschicht besonders geeignet.
Alternativ oder ergänzend kann ein Brechungsindexanpassungsma- terial, z.B. ein optisches Gel für die Brechungsindexanpassung, eingesetzt werden, das zwischen der Strahlungsauskopp¬ lungsschicht und dem Substrat angeordnet ist. Dieses Material mindert dann den Brechungsindexsprung zwischen Substrat und Strahlungsauskopplungsschicht . In einer weiteren Ausführungsform ist die Strahlungsauskopp- lungsschicht auf der darunter liegenden Schicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung befestigt, insbesondere stoffschlüssig befestigt. Beispielsweise kann die Strahlungsauskopplungs- schicht mittels eines Haftvermittlers auf einem darunter lie¬ genden Substrat der erfindungsgemäßen Vorrichtung befestigt sein, beispielsweise auflaminiert sein. Der Haftvermittler kann hierbei gleichzeitig als Brechungsindexanpassungsmaterial dienen .
In einer weiteren Ausführungsform weist die Strahlungsauskopp- lungsschicht eine Dicke von mindestens 10 μm auf. Insbesondere kann die Strahlungsauskopplungsschicht eine Dicke von 25 μm bis 500 μm, üblicherweise von 50 μm bis 300 μm sein. Häufig weist die Strahlungsauskopplungsschicht eine Dicke größer 70 μm auf.
Die Strahlungsauskopplungsschicht kann einstückig sein; sie kann allerdings auch aus einem Schichtverbund bestehen. Insbesondere kann die Strahlungsauskopplungsschicht zwei Teilschichten umfassen, wobei in einer Schicht Regionen enthalten sind, die eine Streuung von Strahlung bewirken bzw. diese Schicht vollständig aus solchen Regionen besteht, wobei die Teilschicht insbesondere eine Matrix mit homogenen (also sta¬ tistisch) darin verteilten Streupartikeln, Hohlpartikeln oder Gaseinschlüssen ist und die andere Teilschicht keine derarti¬ gen Bereiche bzw. Partikel oder Gaseinschlüsse aufweist. Im Regelfall wird ein derartiger zweischichtiger Aufbau die Teilschicht ohne lichtbrechende oder lichtstreuende Regionen auf der Strahlungsauskopplungsseite also im Bereich der geometrischen Strukturelemente aufweisen und die Teilschicht mit lichtstreuenden Regionen zwischen dieser Schicht und einem beispielsweise darunter angeordneten Substrat aufweisen. Eine derartige zwei- oder mehrschichtige Strahlungsauskopp- lungsschicht kann beispielsweise mittels Coextrusion hergestellt werden, wobei die mindestens zwei Teilschichten durch mindestens zwei Extruder erzeugt werden, wobei die jeweiligen Kunststoffschmelzen in der Düsenlippe zusammengeführt werden.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Strahlungsauskopp- lungsschicht auch aus zwei Teilschichten bestehen, bei denen die Teilschicht auf der Strahlungsauskopplungsseite aus einem Material gebildet ist, das sich besonders gut für ein Prägeverfahren (wie z.B. oben beschrieben) eignet. Die auf der Strahlungsauskopplungsseite vorliegende Teilschicht kann lichtstreuende Regionen enthalten, im Regelfall werden aber keine derartigen Regionen vorliegen. Die darunter liegende, der aktiven Schicht zugewandte Teilschicht wird im Regelfall aus einem Material bestehen, in das besonders gut die lichtbrechenden bzw. lichtstreuenden Regionen eingebracht werden können. Häufig wird dieses Material auch brechungsindexange- passt an die darunter liegende Schicht sein, insbesondere an das Substrat der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Um eine besonders gute Prägbarkeit zu gewährleisten, kann die auf der Strahlungsauskopplungsseite vorliegende Teilschicht aus einem Material mit einer relativen Lösungsviskosität von 1,1 bis 1,4 insbesondere 1,15 bis 1,3, gemessen mittels eines Ubbelohde-Viskosimeters bestehen. Alternativ oder zusätzlich kann das Material einen MVR-Wert (3000C, 1,2 kg) von 1 bis 100 cm3/10 min, bevorzugt 3 bis 80 cm3/10 min, gemessen mittels der ISO-Norm 1133 bestehen. Materialien die diesen Vorgaben genügen sind beispielsweise PMMA (Polymethylmethacrylat) oder bestimmte Polycarbonate (z.B. Makrolon OD 2015, Bayer Material Science AG) . Teilschichten aus derartigen Materialien lassen sich häufig mit einer weiteren (nicht geprägten) Teilschicht aus anderen Materialien problemlos coextrudieren . Beispielsweise weisen zwei Teilschichten aus Polycarbonat bzw. aus PMMA eine exzellente Haftung aufeinander auf.
Mögliche weitere transparente Polymere, die hierfür eingesetzt werden können sind folgende thermoplastischen Kunststoffe: amorphe Polyamide, Polycarbonate oder Copolycarbonate auf Basis von Diphenolen, PoIy- oder Copolyacrylate und PoIy- oder Copolymethacrylate wie beispielhaft und vorzugsweise PoIy- methylmethacrylat (PMMA) , PoIy- oder Copolymere mit Styrol wie beispielhaft und vorzugsweise Polystyrol (PS) oder Polystyro- lacrylnitril (SAN) , thermoplastische Polyurethane, sowie PoIy- olefine, wie beispielhaft und vorzugsweise Polypropylentypen oder Polyolefine auf der Basis von cyclischen Olefinen (z.B. TOPAS®, Hoechst) , PoIy- oder Copolykondensate der Terephthal- säure, wie beispielhaft und vorzugsweise PoIy- oder Co- polyethylenterephthalat (PET oder CoPET) , glycol-modifiziertes PET (PETG) , glycol-modifiziertes PoIy- oder Copolycyclohexan- dimethy-lenterephthalat (PCTG) oder PoIy- oder Copolybutylen- terephthalat (PBT oder CoPBT) , PoIy- oder Copolykondensate der Naphthalindicar-bonsäure, wie beispielhaft und vorzugsweise Polyethylenglykol-naphthalat (PEN) , PoIy- oder Copolykonden- sat (e) wenigstens einer Cycloalkyldicarbonsäure, wie beispielhaft und vorzugsweise PoIy- cyclohexandimethanolcyclohexandicarbonsäure (PCCD) , Polysulfo- ne (PSU) oder Mischungen aus den vorangehend genannten.
Für Ausführungsformen, bei denen eine Beabstandung der beiden Teilschichten erwünscht ist, kommen insbesondere folgende Materialkombinationen in Frage, bei denen die beiden Teilschichten eine relativ niedrige Haftkraft aufweisen: Polycarbo- nat/cyclische Olefine, Polycarbonat/amorphe Polyamide, PoIy- carbonat/ PoIy- oder Copolyethylenterephthalat (PET) .
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Strahlungsaus- kopplungsschicht zumindest zwei voneinander beabstandete Teilschichten, wobei zwischen den Teilschichten ein Medium vorliegt, das einen geringeren Brechungsindex aufweist, als die zwei daran angrenzenden Teilschichten. Insbesondere sollte der Brechungsindex des Mediums mindestens fünfzehn Prozent niedriger sein als der Brechungsindex der Teilschicht mit dem niedrigeren Brechungsindex. Die an dieses Trennmedium angrenzenden Grenzflächen der beiden genannten Teilschichten verlaufen dabei im Wesentlichen parallel zueinander; üblicherweise verlaufen diese Grenzflächen auch im Wesentlichen parallel zur der Strahlungsemittierenden Funktionsschicht zugewandten Fläche der Strahlungsauskopplungsschicht (die ihrerseits zumeist im Wesentlichen parallel zu der Strahlungsauskopplungsschicht zugewandten Oberfläche des Substrats oder einer anderen Schicht verläuft, auf der die Strahlungsauskopplungsschicht direkt aufgebracht ist) . Häufig wird bei einer derartigen Ausgestaltung die Teilschicht, die die geometrischen Strukturelemente enthält, keine Regionen enthalten, in denen eine Lichtbrechung erfolgt; allerdings kann es z.B. aus produktionstechnischen Gründen sinnvoll sein, beide Teilschichten aus demselben Material auszuführen, so dass in beiden Teilschichten derartige Regionen vorliegen können. Weiterhin können die beiden Teilschichten dieser Ausführungsform aus unterschiedlichen oder gleichen Matrixmaterialien bzw. Gemischen von Matrixmaterialien bestehen (die gegebenenfalls die Regionen, in denen eine Lichtbrechung oder Lichtstreuung erfolgt enthalten) . Unterschiedliche Materialien können insbesondere dann sinnvoll sein, wenn - wie vorstehend bereits ausgeführt produktionstechnische Aspekte bezüglich der Herstellung der geometrischen Strukturelemente oder das Erfordernis angepasster Brechungsin¬ dizes eine Rolle spielen.
Eine derartige Ausführungsform hat den Vorteil, dass Strahlen, die auf die Grenzfläche zwischen der der aktiven Schicht näher gelegenen Teilschicht und dem Beabstandungsmedium in einem flachen Winkel auftreffen durch Totalreflexion in diese Teilschicht (die auch die lichtstreuenden Regionen enthält) zurückreflektiert wird. In die Teilschicht, die die Mikrostruk- turierung aufweist, treten daher nur Strahlen ein, die einen relativ großen Winkel mit der Grenzfläche zum Beabstandungsmedium einschließen. Dies führt wiederum dazu, dass der Anteil der Strahlen erhöht werden kann, die in Richtung der Flächennormalen zu dieser Grenzfläche bzw. in Beobachtungswinkeln zwischen -45 und +45 Grad, insbesondere -30 und +30 Grad, ab¬ gestrahlt werden. Der Anteil der in Richtung der Flächennormalen bzw. in Beobachtungswinkeln zwischen -45 und +45 Grad, insbesondere -30 und +30 Grad, ausgekoppelten Strahlung kann nochmals erhöht werden, wenn die vorstehend spezifisch genan¬ ten geometrischen Strukturelemente als Mikrostrukturierung vorgesehen sind, insbesondere wenn die Strahlungsauskopplungs- seite der Strahlungsauskopplungsschicht vollflächig mit Struk¬ turelementen versehen ist und/oder geometrische Strukturelemente Verwendung finden, deren Oberfläche wie vorstehend be¬ schrieben unterschiedliche Krümmungen aufweist.
Das Brechungsmedium zwischen den beabstandeten Teilflächen kann eine Flüssigkeit oder ein Gas sein. Als Gas ist insbesondere Luft, Stickstoff oder ein Edelgas zu nennen. Um möglichst effektiv eine Totalreflexion von Strahlen, die in niedrigen Winkeln auf die Grenzfläche zum Beabstandungsmedium auftreffen einstellen zu können, sollte der Brechungsindex der der aktiven Schicht näher liegenden Teilschicht möglichst hoch sein. Der Brechungsindex sollte insbesondere größer oder gleich 1,4, bevorzugt größer oder gleich 1,48 und besonders bevorzugt größer oder gleich 1,55 sein. Die Matrix dieser Teilschicht kann beispielsweise aus Polycarbonat bestehen oder dieses enthalten. Auch die die Mikrostrukturierung enthaltende Teilschicht sollte einen möglichst hohen Brechungsindex aufweisen; allerdings sollte diese Schicht auch aus einem Material ausgeführt sein, in das besonders gut eine Mikrostrukturierung einbringbar ist. Diese Schicht kann beispielsweise aus PMMA bestehen oder dieses enthalten.
Strahlung die an der Grenzfläche zwischen der der aktiven Schicht näher liegenden Teilschicht und dem Beabstandungsmedi- um totalreflektiert wird, kann durch Streuung in den lichtstreuenden Regionen wieder in Richtung dieser Grenzfläche umgelenkt werden, so lange bis keine Totalreflexion mehr stattfindet und die Strahlung in einem relativ steilen Winkel auf die Grenzfläche auftrifft. Hierdurch kann die in Richtung der Flächennormalen bzw. in Beobachtungswinkeln zwischen -45 und +45 Grad, insbesondere -30 und +30 Grad, aus der Strahlungs- auskopplungsschicht ausgekoppelte Strahlung deutlich erhöht werden .
Der Abstand zwischen den beiden beabstandeten Teilschichten der Strahlungsauskopplungsschicht ist üblicherweise maximal 50 μm; meist ist der Abstand auch zumindest 0,5 μm. Um die Dicke der Strahlungsemittierenden Vorrichtung gering zu halten sind möglichst kleine Abstände sinnvoll. Ferner ist bei geringeren Abständen im Regelfall eine besserer Zusammenhalt der gesamten Vorrichtung und insbesondere der beiden Teilschichten und damit eine verbesserte mechanische Stabilität zu verzeichnen. Eine Beabstandung der beiden Teilschichten der lichtauskoppelnden Schicht kann beispielsweise erfolgen, in dem in regel¬ mäßigen (oder auch unregelmäßigen) Abständen auf der ersten Teilschicht punktförmige Tropfen eines Klebstoffs (insbesonde¬ re eines transparenten Klebstoffs) aufgebracht werden und über diese Klebstoffpunkte dann eine Verbindung mit der zweiten Teilschicht der Strahlungsauskopplungsschicht erfolgt. Alternativ kann auch zur Einstellung der Beabstandung eine andere Stützstruktur, insbesondere eine Stützstruktur aus einem transparenten Material zwischen den beiden Teilschichten angeordnet sein. Möglich ist hierbei jegliches Material, insbesondere jegliches transparente Material. Eine Stoffschlüssige Verbindung der beiden Teilschichten muss hierbei nicht über die Stützstruktur erfolgen oder kann z.B. nur teilweise über die Stützstruktur erfolgen. Wesentlich ist, dass der Anteil der einander zugewandten Oberflächen der beiden Teilschichten in möglichst geringem Umfang mit der Stützstruktur bedeckt ist. Vorteilhaft sind daher Stützstrukturen, die zum einen ei¬ ne gleichmäßige Beabstandung über die gesamten einander zugewandten Oberflächen der Teilschichten gewährleisten, die andererseits aber möglichst wenig Platz einnehmen. Beispielsweise kann die Stützstruktur in den Randbereichen (z.B. in Form einer Klebespur) vorliegen. Ferner kann die Stützstruktur darin bestehen, dass die Teilschicht, die die geometrischen Strukturelemente enthält und die Schichtenfolge der Funktionsschichten mit der darauf angeordneten zweiten Teilschicht in einen Rahmen eingespannt werden. Schließlich kann auch die der zweiten Teilschicht zugewandte Grenzfläche der Teilschicht, die die geometrischen Strukturelemente enthält, absichtlich so gewählt werden, dass auf dieser Grenzfläche eine Textur vor¬ handen ist, die eine Ausbildung der Beabstandung ermöglicht. Die Dicke einer Strahlungsauskopplungsschicht, in der voneinander beabstandete Teilschichten vorliegen unterscheidet sich nicht von den vorstehend für eine Strahlungsauskopplungsschicht ohne beabstandete Teilschichten angegebenen Werten.
In einer weiteren Ausführungsform enthält die strahlungsemit- tierende Vorrichtung ein ultraviolette Strahlung (UV) absorbierendes Element. Das UV-absorbierende Element kann in einer UV-Schutz-Schicht bestehen, die beispielsweise auf der der Strahlungsauskopplungsschicht zugewandten Seite eines Substrats angeordnet sein kann. Sie kann allerdings auch in einem Folienverbund mit der Strahlungsauskopplungsschicht enthalten sein und beispielsweise zwischen zwei Teilschichten der Strahlungsauskopplungsschicht bzw. zwischen einer Teilschicht und dem Beabstandungsmedium oder aber auch auf der der aktiven Schicht zugewandten Seite der Strahlungsauskopplungsschicht angeordnet sein. Ferner kann die Strahlungsauskopplungsschicht selbst durch Zusatz von einem oder mehreren Additiven, die UV- absorbierend wirken, ausgebildet sein. Auch die Matrix, die für die Strahlungsauskopplungsschicht Verwendung findet, kann UV-absorbierend ausgebildet sein.
Als Additiv, das UV-absorbierend wirkt, können beispielsweise 0,01 bis 0,5 Gewichtsprozent eines UV-Absorbers ausgewählt aus den Klassen der Benzotriazole, Triazine und Diarycyanoacrylate der für die Strahlungsauskopplungsschicht oder eine Teilschicht verwendeten Matrix zugesetzt werden.
Ein UV-absorbierendes Material hat den Vorteil, dass bei O- LEDs die organische, zur Strahlungserzeugung vorgesehene Schicht nicht durch UV-Strahlung geschädigt werden kann, was zu einem beschleunigten Defekt des Bauelements führen kann. Durch die UV-absorbierenden Materialien kann eine Alterung zumindest verlangsamt werden.
Die Strahlungsauskopplungsschicht bzw. die Teilschichten der Strahlungsauskopplungsschicht bzw. des Folienverbunds, der die Strahlungsauskopplungsschicht bildet können zusätzlich Verar¬ beitungshilfsmittel enthalten. Insbesondere können Entfor- mungsmittel, Fließmittel, Stabilisatoren wie Thermostabilisatoren, Antistatika und/oder optische Aufheller enthalten sein.
Geeignete Stabilisatoren sind beispielsweise Phosphine, Phos- phite oder Si enthaltende Stabilisatoren und weitere in EP-A 0 500 496 beschriebene Verbindungen. Beispielhaft seien Triphe- nylphosphite, Diphenylalkylphosphite, Phenyldialkylphosphite, Tris- (nonylphenyl) phosphit, Tetrakis- (2, 4-di-tert.- butylphenyl) -4,4' -biphenylen-diphosphonit, Bis (2, 4-dicumylphe- nyl) petaerythritoldiphosphit und Triarylphosphit genannt. Be¬ sonders bevorzugt sind Triphenylphosphin und Tris- (2, 4-di- tert . -butylphenyl) phosphit .
Geeignete Entformungsmittel sind beispielsweise die Ester oder Teilester von ein- bis sechswertigen Alkoholen, insbesondere des Glycerins, des Pentaerythrits oder von Guerbetalkoholen .
Einwertige Alkohole sind beispielsweise Stearylalkohol, Palmi- tylalkohol und Guerbetalkohole, ein zweiwertiger Alkohol ist beispielsweise Glycol, ein dreiwertiger Alkohol ist beispiels¬ weise Glycerin, vierwertige Alkohole sind beispielsweise Pen- taerythrit und Mesoerythrit, fünfwertige Alkohole sind bei¬ spielsweise Arabit, Ribit und Xylit, sechswertige Alkohole sind beispielsweise Mannit, Glucit (Sorbit) und Dulcit. Die Ester sind bevorzugt die Monoester, Diester, Triester, Tetraester, Pentaester und Hexaester oder deren Mischungen, insbesondere statistische Mischungen, aus gesättigten, alipha- tischen Cio bis C36~Monocarbonsäuren und gegebenenfalls Hydroxy- Monocarbonsäuren, vorzugsweise mit gesättigten, aliphatischen C14 bis C32~Monocarbonsäuren und gegebenenfalls Hydroxy-Mono- carbonsäuren .
Die kommerziell erhältlichen Fettsäureester, insbesondere des Pentaerythrits und des Glycerins, können herstellungsbedingt weniger als 60 % unterschiedlicher Teilester enthalten.
Gesättigte, aliphatische Monocarbonsäuren mit 10 bis 36 C- Atomen sind beispielsweise Caprinsäure, Laurinsäure, Myristin- säure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Hydroxystearinsäure, Ara- chinsäure, Behensäure, Lignocerinsäure, Cerotinsäure und Mon¬ tansäuren .
In einer weiteren Ausführungsform ist mit dem erfindungsgemäßen Bauelement ein antistatisch wirkendes Element vorgesehen, das insbesondere auf der Strahlungsauskoppelseite der Strah- lungsauskopplungsschicht angeordnet ist. Hierdurch können Schmutzanlagerungen am Bauelement vermindert werden. Besonders vorteilhaft ist es, die Strahlungsauskopplungsschicht oder die die Mikrostrukturierung enthaltende Teilschicht antistatisch auszubilden. Elektrostatisch verursachte Anlagerungen an der Strahlungsauskopplungsschicht, die sich nachteilig auf die austrittsseitige Strahlungsleistungsverteilung auswirken können, werden so vermindert.
Beispiele für geeignete Antistatika sind kationaktive Verbin¬ dungen, beispielsweise quartäre Ammonium-, Phosphonium- oder SuIfoniumsalze, anionaktive Verbindungen, beispielsweise Al- kylsulfonate, Alkylsulfate, Alkylphosphate, Carboxylate in Form von Alkali- oder Erdalkalimetallsalzen, nichtionogene Verbindungen, beispielsweise Polyethylenglykolester, Polyethy- lenglykolether, Fettsäureester, ethoxylierte Fettamine. Bevor¬ zugte Antistatika sind quartäre Ammonium-Verbindungen, wie z.B. Dimethyldiisopropylammoniumperfluorbutansulfonat .
In einer weiteren Ausführungsform ist auf der mikrostrukturierten Seite der Strahlungsauskopplungsschicht noch eine Schutzschicht angeordnet. Die Schutzschicht kann insbesondere plan ausgebildet sein (und weißt bevorzugt zwei planparallele Hauptflächen auf) und hat den Effekt, dass eine Verschmutzung der Strahlungsemittierenden Vorrichtung, insbesondere der Zwischenräume zwischen den Erhebungen der geometrischen Strukturelemente vermieden werden kann und so eine hohe Stabilität des Wirkungsgrads der Strahlungsauskopplung aus der strahlungs- emittierenden Vorrichtung möglich ist. Außerdem übt die Schutzschicht eine schützende Wirkung gegenüber mechanischen Belastungen, wie beispielsweise Verkratzen aus. Die Schutzschicht kann beispielsweise eine Dicke von 10 bis 1000 μm ha¬ ben, so dass eine dünne Ausgestaltung der gesamten strahlungs- emittierenden Vorrichtung möglich ist.
Ebenso wie das Substrat kann die Schutzschicht aus einem Mate¬ rial gebildet sein, das aus der Gruppe von Glas, Quarz, Kunst¬ stoff und Kunststoff mit Diffusionsbarriereschichten sowie Metall ausgewählt ist. Damit ist eine stabile, einfach herstell¬ bare und kostengünstige Lösung für das Substrat und/oder die Schutzschicht möglich.
In einer weiteren Ausführungsform ist die strahlungsemittie- rende Vorrichtung, insbesondere die OLED, zur Beleuchtung, insbesondere zur großflächigen Beleuchtung vorgesehen. Die Vorrichtung ist dann insbesondere flächenförmig ausgebildet. Dabei kann flächenförmig ausgebildet bedeuten, dass sich die Strahlungsemittierende Vorrichtung zusammenhängend über einen Flächenbereich erstreckt, der zumindest eine Fläche von einem oder mehreren Quadratmillimetern, üblicherweise einem oder mehreren Quadratzentimetern und häufig einem oder mehreren Quadratdezimetern (z.B. zwei bis zehn Quadratdezimetern) aufweist. Es ist damit möglich sehr flache Strahlungsemittierende Vorrichtungen zur großflächigen Beleuchtung herzustellen.
Strahlungsemittierende Vorrichtungen, bei denen die ausgekop¬ pelte Strahlung in Beobachtungswinkeln zwischen -30 und +30 Grad (bezogen auf die Richtung der Flächennormale) gegenüber der von einem Lambertschen Strahler erhöht, insbesondere deutlich erhöht, ist, eignen sich insbesondere als Licht- bzw. Strahlungsquellen, die vom zu bestrahlenden Objekt verhältnismäßig weit entfernt angeordnet sind (z.B. als Deckenleuchten in Räumen) . Strahlungsemittierende Vorrichtungen, bei denen die ausgekoppelte Strahlung auch in Beobachtungswinkeln zwischen -30 und -45 Grad bzw. zwischen +30 und +45 Grad (bezogen auf die Richtung der Flächennormale) gegenüber der von einem Lambertschen Strahler erhöht, insbesondere deutlich erhöht, ist, eignen sich insbesondere als Licht- bzw. Strahlungsquel¬ len, die relativ nahe am zu bestrahlenden Objekt angeordnet sind (etwa task lights z.B. für die Arbeitsplatz- oder Esstischbeleuchtung) .
Insgesamt bietet die erfindungsgemäße Strahlungsemittierende Vorrichtung mit Strahlungsauskopplungsschicht eine Vielzahl von oben und im Folgenden dargelegten Vorteilen. Weitere Merkmale, Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Figuren. Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Strahlungsemittierenden Vorrichtung anhand einer schematischen Schnittansicht .
Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Strahlungsemittierenden Bauelements mit dargestelltem Strahlungsverlauf .
Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Strahlungsemittierenden Vorrichtung mit eingezeichnetem Strahlverlauf.
Figur 4 und 4 A zeigt einen Schnitt durch eine Ausführungsform einer Strahlungsauskopplungsschicht des erfindungsgemäßen Bauteils .
Figur 5 A-C zeigt die Abhängigkeit der ausgekoppelten Strahlungsleistung vom Beobachtungswinkel für die erfindungsgemäßen Vorrichtungen .
Figur 6 zeigt die Abhängigkeit der CIE-Farbkoordinaten x und y vom Beobachtungswinkel für verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie für eine Vorrichtung mit einer Strahlungsauskopplungsschicht ohne Mikrostrukturierung.
Gleiche, gleichartige und gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Strahlungsemittierenden Bauelements anhand einer schematischen Schnittansicht. Das Strahlungsemittierende Bauelement 1 ist jeweils als OLED ausgeführt. Das Bauelement 1 umfasst eine zur Strahlungserzeugung ausgebildete organische Schicht 2 oder ei- nen entsprechenden Schichtstapel mit einer Mehrzahl organischer Schichten. Die organische Schicht 2 ist auf einer ersten Hauptfläche 3 eines Substrats 4 des Strahlungsemittierenden Bauelements angeordnet und mit diesem verbunden.
Zur Ladungsträgerinjektion in die organische Schicht 2 ist diese elektrisch leitend mit einer ersten Elektrode 5, z.B. der Kathode, und einer zweiten Elektrode 6, z.B. der Anode, verbunden. Über diese Elektroden 5, 6 können der organischen Schicht Ladungsträger - Elektronen bzw. Löcher - zur Strahlungserzeugung durch Rekombination in der organischen Schicht 2 zugeführt werden. Die Elektroden 5 und 6 sind vorzugsweise schichtartig ausgebildet, wobei die organische Schicht beson¬ ders bevorzugt zwischen den Elektroden angeordnet ist. Die Elektroden und die organische Schicht 2 können auf die erste Hauptfläche 3 des Substrats aufgebracht sein.
Die organische Schicht beziehungsweise die organischen Schich¬ ten enthalten bevorzugt ein halbleitendes organisches Material. Beispielsweise enthält die organische Schicht ein halblei¬ tendes Polymer. Geeignete organische oder organometallische Polymere umfassen: Polyfluorene, Polythiopene, Polyphenylene, Polythiophenvinylene, Poly-p-Phenylenvinylene, Polyspiro Poly¬ mere und ihre Familien, Copolymere, Derivate und Mischungen davon .
Alternativ oder ergänzend zu Polymermaterialien kann die organische Schicht ein niedermolekulares Material (sogenannte Small Molecules) enthalten. Geeignete Materialien mit niedri¬ gem Molekulargewicht (niedermolekulare Materialien) sind bei¬ spielsweise Tris-8-aluminium-quinolinol-Komρlexe, Irppy (Tris- (2-phenylpyridyl) Iridium-Komplexe) und/oder DPVBI (4,4'- Bis (2, 2-diphenyl-ethen-l-yl) -diphenyl) . Das Substrat 4 ist strahlungsdurchlässig für in der organi¬ schen Schicht 2 erzeugte Strahlung ausgebildet. Mittels der organischen Schicht 2 wird vorzugsweise sichtbares Licht er¬ zeugt. Beispielsweise wird als strahlungsdurchlässiges Sub¬ strat ein Glassubstrat, zum Beispiel aus Borofloat-Glas, oder ein Kunststoff- (Folien) Substrat, z.B. aus PMMA (Polymethyl- methacrylat) , eingesetzt.
Durch die der organischen Schicht 2 abgewandte zweite Hauptfläche 7 des Substrats 4 hindurch tretendes Licht kann aus dem Bauelement 1 auskoppeln. Mittels der zweiten Hauptfläche 7 kann insbesondere die Strahlungsaustrittsfläche des Bauele¬ ments gebildet sein. Auf der von dem Substrat 4 abgewandten Seite der organischen Schicht 2 kann weiterhin eine Spiegelschicht angeordnet sein. Diese reflektiert in der organischen Schicht vom Substrat weg verlaufende Strahlung vorzugsweise in Richtung des Substrats 4 zurück. Die im Betrieb des Bauele¬ ments über die Strahlungsaustrittsfläche austretende Strah¬ lungsleistung kann so erhöht werden. Bevorzugt ist die erste Elektrode 5 als reflektierende Elektrode und damit zugleich als Spiegelschicht ausgebildet. Hierzu ist die Elektrode 5 vorzugsweise metallisch oder auf Legierungsbasis ausgeführt. Eine separate Spiegelschicht ist in den Figuren nicht explizit gezeigt .
Die Elektrode 5 kann gegebenenfalls als Mehrschichtstruktur ausgeführt sein. Bevorzugt ist eine der Schichten für die La¬ dungsträgerinjektion in die organische Schicht 2 und eine weitere Schicht der Elektrode als Spiegelschicht ausgebildet. Die Schicht für die Ladungsträgerinjektion ist zweckmäßigerweise zwischen der Spiegelschicht und der organischen Schicht angeordnet. Die Spiegelschicht und/oder die Ladungsträgerinjekti- onsschicht kann ein Metall, z.B. Au, Al, Ag oder Pt, enthalten oder daraus bestehen, wobei die beiden Schichten zweckmäßigerweise unterschiedliche Metalle enthalten. Gegebenenfalls ist auch eine Legierung, vorzugsweise mit mindestens einem der oben genannten Metalle für die (Mehrschicht) Elektrode 5 geeig¬ net .
Die zweite Elektrode 6 ist zwischen dem Substrat 4 und der or¬ ganischen Schicht 2 angeordnet. Für den Strahlungsdurchtritt ist diese Elektrode zweckmäßigerweise strahlungsdurchlässig ausgebildet. Beispielsweise enthält die Elektrode ein TCO. Transparente leitende Oxide (transparent conductive oxides, kurz „TCO") sind transparente, leitende Materialien, in der Regel Metalloxide, wie beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Cad- miumoxid, Titanoxid, Indiumoxid oder Indiumzinnoxid (ITO) . Ne¬ ben binären Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise ZnO, Snθ2 oder In2θ3 gehören auch ternäre Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise Zn2SnOzi, CdSnO3, ZnSnθ3, Mgln2θ4, Galnθ3, Zn2ln2θ5 oder In4Sn3θ]_2 oder Mischungen un¬ terschiedlicher transparenter leitender Oxide zu der Gruppe der TCOs. Weiterhin entsprechen die TCOs nicht zwingend einer stöchiometrischen Zusammensetzung und können auch p- oder n- dotiert sein.
Auf der Strahlungsauskoppelseite des Bauelements 1, also der von der organischen Schicht 2 abgewandten Seite des Substrats 4, ist eine Strahlungsauskopplungsschicht 8 an dem Substrat befestigt. Die Strahlungsauskopplungsschicht 8 besitzt eine der aktiven Schicht (bzw. der organischen Schicht 2) zugewandte Seite 9 und eine Seite mit mikrostrukturierter Oberfläche 10. Die Strahlungsauskopplungsschicht 8 weist auf der Seite mit mikrostrukturierter Oberfläche 10 eine Mikrostrukturierung mit geometrischen Strukturelementen 12 auf. Auf die Darstellung einer Verkapselung für die organische Schicht 2, die vorzugsweise auf der von der Strahlungsauskopp- lungsschicht 8 abgewandten Seite des Substrats 4 angeordnet ist, wurde aus Übersichtlichkeitsgründen verzichtet. Ebenso wurde aus Übersichtlichkeitsgründen verzichtet, eine gegebenenfalls enthaltene Schutzschicht für die Strahlungsauskopp- lungsschicht darzustellen. Eine Verkapselung kapselt die organische Schicht gegenüber schädlichen äußeren Einflüssen, wie Feuchtigkeit oder Sauerstoff, ab. Die Verkapselung kann z.B. als Dachkonstruktion ausgebildet sein.
Auch auf eine explizite Darstellung der elektrischen Kontak- tierung des Bauelements wurde verzichtet. So kann z.B. eine Ansteuerschaltung des Bauelements auf dem Substrat - ebenfalls innerhalb der Verkapselung - angeordnet sein.
Auch kann das Bauelement gegebenenfalls eine Mehrzahl von vorzugsweise strukturierten, voneinander getrennten organischen Schichten oder Schichtstapeln umfassen. Die verschiedenen Schichten bzw. Schichtstapel können zur Erzeugung von verschiedenfarbigen Licht, z.B. rotem, grünem bzw. blauem Licht ausgebildet sein.
Zwischen der Strahlungsauskopplungsschicht 8 und dem Substrat 4 kann sich eine (nicht dargestellte Schicht) befinden, die beispielsweise eine Haftvermittlungsschicht, z.B. eine Kleber¬ schicht sein kann. Hierfür können beispielsweise "optically clear laminating adhesive #8141" der Firma 3M verwendet wer¬ den .
Über die Strahlungsauskopplungsschicht 8 kann die aus dem in Figur 1 dargestellten Verbundbauelement im Betrieb ausgekop- pelte Strahlungsleistung erhöht werden. Durch die Mikrostruk- turierung der Strahlungsauskopplungsschicht 8 erfolgt an der Grenzfläche von Strahlungsauskopplungsschicht und Umgebungsmedium (also an der mikrostrukturierten Oberfläche 10) eine verstärkte Brechung des ausgekoppelten Lichts in Richtung des Normalenvektors der Fläche 9 der Strahlungsauskopplungsschicht
Über Streuereignisse in den streuenden Regionen der Strahlungsauskopplungsschicht kann im Vergleich zu einer Strahlungsauskopplungsschicht, die derartige Regionen nicht ent¬ hält, durch statistische Strahlumlenkungen der Strahlenverlauf gestört werden. Insbesondere können die Auftreffwinkel von Strahlung auf die mikrostrukturierte Oberfläche der Strahlungsauskopplungsschicht breiter verteilt sein.
Weiterhin kann die Strahlungsleistungsverteilung auf der Strahlungsauskoppelseite des Bauelements mittels der Strah¬ lungsauskopplungsschicht vereinfacht homogenisiert werden. Beispielsweise kann ein defekter Bereich der organischen Schicht, der bei fehlender Strahlungsauskopplungsschicht (mit Streu-Regionen) auf der Strahlungsauskopplungsseite als dunk¬ ler Bereich erscheinen würde über diffuse Lichtstreuung mittels der Strahlungsauskopplungsschicht bzw. den darin enthal¬ tenen Regionen kompensiert werden. Eine Strahlungsauskopp¬ lungsschicht 8 kann an den jeweiligen, für geeignet befundenen Bauelementen befestigt werden, nachdem eine Vielzahl am Bauelement etwa bezüglich Funktionsfähigkeit oder eine ausrei¬ chenden Strahlungsleistung, getestet und ungeeignete Bauelemente aussortiert wurden. Im Gegensatz zu einem in den jeweiligen Bauelementen bereits in der Fertigung integrierten Steuerelement können so die Herstellungskosten aufgrund des ver¬ ringerten Ausschusses gesenkt werden. Das Bauelement 1 ist vorzugsweise zur Beleuchtung, insbesondere zur Allgemeinbeleuchtung ausgebildet. Gegenüber einem Einsatz bei Displays, bei denen die Trennschärfe zwischen einzelnen Pixeln gewahrt bleiben muss, kann eine Lichtauskopplungs- schicht mit Streu-Regionen, die bei Displays ein Verschwimmen der Einzelpixel verursachen würde, bei Bauelementen zur Allgemeinbeleuchtung ohne wesentliche nachteilige Wirkung eingesetzt werden. Das Bauelement kann beispielsweise zur Innenraumbeleuchtung, zur Außenraumbeleuchtung oder in einer Signalleuchte eingesetzt werden.
Das Bauelement ist, insbesondere für den Einsatz in der Allgemeinbeleuchtung, zweckmäßigerweise zur Erzeugung sichtbarer Strahlung ausgebildet. Über die Lichtauskopplungsschicht kann die auskoppelseitige Leuchtdichte, die auskoppelseitige spezifische Lichtausstrahlung und/oder die auskoppelseitige Helligkeit erheblich gesteigert werden.
Die Figuren 2 und 3 zeigen jeweils ein Ausführungsbeispiel einer OLED mit dem Verlauf von emittierten Teilstrahlen.
Bei den Ausführungsbeispielen gemäß Figuren 2 und 3 umfasst die Lichtauskopplungsschicht 8 eine mit Streupartikeln 811 versetzte Teilschicht 81. Die Streupartikel 811 liegen in ei¬ ner Matrix 812 vor, die vorzugsweise aus einem strahlungsdurchlässigen Polymer, z.B. Polycarbonat gebildet ist. Als Streupartikel eigenen sich insbesondere organische Polymerpartikel. Weiterhin umfasst die Lichtauskopplungsschicht 8 eine mit einer mikrostrukturierten Oberfläche 10 versehene Teilschicht 82. Angrenzend an die Teilschicht 81 ist ein Substrat 4 angeordnet. Angrenzend an die der Strahlungsauskopplungs- schicht 8 abgewandte Substratseite ist ein OLED-stack 20 ange- ordnet; die vorstehend erläuterten organischen Schichten und Elektroden sind hierbei nicht dargestellt.
Weiterhin sind die Streupartikel 811 vorzugsweise strahlungsdurchlässig ausgeführt. Für eine Streuwirkung weisen die Streupartikel zweckmäßigerweise einen vom Brechungsindex des Matrixmaterials 812 verschiedenen Brechungsindex auf. Mit strahlungsdurchlässigen Streupartikeln kann demnach eine Streuwirkung durch Reflexion an der Grenzfläche zur Folienmatrix und/oder durch Brechung beim Eintritt in, beim Durchtritt durch und/oder beim Austritt aus dem Streupartikel erfolgen.
Die Streupartikel können einer Formmasse für das Matrixmaterial vor der Herstellung der Lichtauskopplungsschicht 8 in statistischer Verteilung beigemischt werden. Der Anteil an Streupartikeln in der Streufolie beträgt bevorzugt 50 Gewichtsprozent oder weniger.
Der Brechungsindex der Streupartikel weicht bevorzugt um 0,6 % oder mehr, besonders bevorzugt um 3,0 % oder mehr und mit besonderem Vorteil um 6 % oder mehr vom Brechungsindex des Matrixmaterials ab. Je größer die Abweichung ist, desto effizienter ist in der Regel die Strahlablenkung mittels der Streupartikel.
Für die Streupartikel eignen sich beispielsweise Polymer- Hohlpartikel, wobei eine Streuung durch Brechung hierbei hauptsächlich aufgrund des vergleichsweise hohen Brechungsindexunterschieds zwischen Hohlkörperinnenraum und Hohlkörperwand erfolgt. Werden polymere Materialien sowohl für die Matrix 812 als auch für die Umwandung des Hohlraums des Hohlpar- tikels eingesetzt, so weisen diese in der Regel einen vergleichsweise geringen Brechungsindexunterschied auf. Der Bre- chungsindexunterschied zwischen dem Material der Umwandung und dem Innenraum, der z.B. mit Gas, etwa Luft, gefüllt sein kann ist demgegenüber vereinfacht größer ausbildbar. Abweichend von den vorstehend beschriebenen Hohlpartikeln können selbstverständlich auch strahlungsdurchlässige Vollpartikel, insbeson¬ dere Polymerpartikel eingesetzt werden, die im Wesentlichen hohlraumfrei sind. In einer Ausführungsform weisen Polymerpartikel eine Kern-Schalen-Morphologie auf. Ferner können die Streupartikel auch aus einem anorganischen Material bestehen, insbesondere einem anorganischen Material mit hohem Brechungsindex, insbesondere einem Brechungsindex der um mindestens 10 % größer ist als der des Matrixmaterials. Als Beispiele sind etwa Titandioxid mit einem Brechungsindex von 2,6 und Alumini¬ umoxid mit einem Brechungsindex von 1,77 zu nennen.
Die weiter vom Substrat entfernt liegende Teilschicht 82 der Strahlungsauskopplungsschicht 8 weist geometrische Struktur¬ elemente 12 auf der Strahlungsauskopplungsseite 10 auf. Mit¬ tels dieser geometrischen Strukturelemente kann eine Ausrichtung der abgestrahlten Strahlung in Richtung bestimmter Betrachterwinkel erfolgen, insbesondere eine Ausrichtung in Richtung des auf den im Wesentlichen parallel zueinander vorliegenden Flächen von Substrat und der dem Substrat zugewandten Seite der Strahlungsauskopplungsschicht senkrecht stehenden Normalenvektors. Für die Mikrostrukturierung eignet sich bei¬ spielsweise die in Figur 4 gezeigte Geometrie der geometrischen Strukturelemente 12.
Figur 4 zeigt eine lichtmikroskopische Aufnahme eines (Quer) - Schnitts durch eine Ausführungsform einer Strahlungsauskopp¬ lungsschicht des erfindungsgemäßen Bauteils. In Figur 6 ist zu erkennen, dass die geometrischen Strukturelemente 12 im Be¬ reich der Sockel eine Steigung besitzen, die mit der entspre- chenden Steigung des Sockels eines benachbarten Strukturelements einen Winkel von etwa 60° ausbildet. Ferner weisen die geometrischen Strukturelemente in ihrem oberen Drittel eine deutlich stärkere Krümmung auf als in ihrem unteren Drittel.
Allgemeiner beschrieben ist das in Figur 4 gezeigte Strukturelement in folgender beispielhaften Ausführungsform beschrieben: In dieser beispielhaften Ausrührungsform wird ein geometrisches Strukturelement gewählt, bei dem die Lichtauskopp- lungsfläche des Strukturelements mathematisch bestimmt wird. Zur mathematischen Bestimmung sind die bestimmenden Parameter die beiden - hier meist identischen - Akzeptanzwinkel sowie der Verkürzungsfaktor. Das Strukturelement bzw. dessen Licht- auskopplungsflache wird gemäß nachfolgender Vorgehensweise mit den genannten Formeln konstruiert. Bei der beschriebenen Vorgehensweise handelt es sich um ein implizites Optimierungsproblem:
a) Berechnen der Öffnungswinkel im Medium θi und Q2 aus den Fresnelschen Gleichungen mittels der definierten Akzeptanzwinkel;
b) Konstruktion der beiden Parabeläste Pi (22) mit den Öff¬ nungswinkeln im Medium θi und P2 (23) mit den Öffnungswinkeln im Medium θ2 gemäß der Gleichung:
(x + cosθ1 2 )2 l i sinθ1 2 Α'2 ~ 2(l + sin O1 2) 2 wobei θι/2 der Öffnungswinkel im Medium der linken (θi) und rechten (θ2) Parabel, x die X-Koordinate, und ylι2 die die Y- Koordinate der linken (yi) und rechten (y2) Parabel ist;
c) Berechnung der Endpunkte der Parabeläste Fi, F2 (25,26) und
Ei, E2; d) Drehung des Parabelastes Pi um den Öffnungwinkel im Medium - θi und des Parabelastes P2 um den Öffnungwinkel im Medium Q2 und Translation des Parabelastes P2 längs der x-Achse;
e) optional im Falle einer asymmetrischen Variante mit θi ≠ Q2 der Bestimmung der Neigung der durch die Punkte Ei und E2 be¬ stimmten Neigungsfläche;
f) Bestimmung der effektiven Akzeptanzwinkel in Luft aus der in den Schritten a) bis e) konstruierten Geometrie;
g) Vergleich der effektiven Akzeptanzwinkel mit den definierten Akzeptanzwinkeln, und bei nicht ausreichender Genauigkeit (insbesondere einer Abweichung größer 0,001%) Wiederholung von Schritt a) bis f) mit korrigierten Akzeptanzwinkeln anstelle der definierten Akzeptanzwinkel in Schritt a) , wobei die korrigierten Akzeptanzwinkeln ungleich sind den definierten Akzeptanzwinkeln, und wobei die korrigierten Akzeptanzwinkel so gewählt werden, dass die effektiven Akzeptanzwinkel aus Schritt f) mit den definierten Akzeptanzwinkeln übereinstimmen; und
h) beim Erreichen ausreichender Genauigkeit (insbesondere einer Abweichung der effektiven Akzeptanzwinkel von den definierten Akzeptanzwinkeln von 0,001% oder weniger) Verkürzung der Parabeln in y-Richtung auf das durch den Verkürzungsfaktor bestimmte Maß mit den neuen Endpunkten E3 und E4 (27 und 28) .
i) optional: Ersetzen der durch die Punkte Fi und F2 (25, 26) begrenzten Kante durch eine Polynom n-ter Ordnung (21), das stetig differenzierbar angeschlossen wird. Insbesondere ist das geometrische Strukturelement dieser Aus- rührungsform dadurch gekennzeichnet, dass der definierte Akzeptanzwinkel θi zwischen 5° und 60° und dass der definierte Akzeptanzwinkel Q2 zwischen 5° und 60° liegt.
Das geometrische Strukturelement dieser Ausrührungsform kann dadurch gekennzeichnet sein, dass in Schritt h) die Verkürzung einfaches Abschneiden ist.
Das geometrische Strukturelement dieser Ausrührungsform kann dadurch gekennzeichnet sein, dass in Schritt h) die Verkürzung eine Stauchung der Geometrie entlang der y-Achse um den durch den Verkürzungsfaktor bestimmten Faktor ist.
Das geometrische Strukturelement dieser Ausrührungsform kann dadurch gekennzeichnet sein, dass Q1 = Q2 ist.
Das geometrische Strukturelement dieser Ausrührungsform kann dadurch gekennzeichnet sein, dass die Lichtauskopplungsflache des Strukturelements einen stetig polynomischen Abschluss aufweist, der z.B. ein Polynom n-ter Ordnung ist, insbesondere ein Polynom vierter Ordnung, der stetig differenzierbar in den Punkten Fi und F2 ist.
Das geometrische Strukturelement dieser Ausrührungsform kann dadurch gekennzeichnet sein, dass die Lichtauskopplungsflache des Strukturelements einen stetigen Abschluss aufweist, der sich durch eine Parabel, Hyperbel, Kreisfunktion Sinosoidal- funktion oder Gerade beschreiben lässt.
Das geometrische Strukturelement dieser Ausrührungsform kann schließlich auch dadurch gekennzeichnet sein, dass die Gesamt- periode in einem Bereich zwischen 10μm und lmm, bevorzugt 30μm - 500 μm, besonders bevorzugt 50μm 300μm liegt.
Das in Figur 4 bzw. 4A gezeigte Strukturelement kann beispielsweise folgende Parameter aufweisen: Akzeptanzwinkel: 40°, Verkuerzungsfaktor : 0,1, Polymer: Polycarbonat, Polynombereich (21) : Polynom 2. Ordnung.
Figur 3 zeigt denselben Aufbau wie Figur 2, allerdings weist die Vorrichtung zwischen der die mikrostrukturierte Oberfläche 10 enthaltenden Teilschicht 82 und der die Lichtstreupartikel 811 enthaltenden Teilschicht 81 einen mit einem Beabstandungs- medium, insbesondere einem gasförmigen Beabstandungsmedium, gefüllten Spalt 13 auf. Der im wesentlichen parallele Verlauf der einander zugewandten Seiten der Teilschichten 81 und 82 bzw. der über die gesamte Fläche im wesentlichen gleiche Abstand der beiden Teilschichten kann mittels einer Stützstruktur 14 erreicht werden. Durch eine Anordnung mit einem Spalt 13 wird der Strahlungsverlauf von Strahlung, die in Figur 2 in einem flachen Winkel auf die Grenzfläche zur Teilschicht 82 auftreffen würde deutlich verändert. Wie in Figur 3 zu sehen, werden derartige Strahlen an der Grenzfläche zum Beabstandungsmedium totalreflektiert und dann durch die Streupartikel bzw. eine verspiegelte Schicht im Bereich der OLED 20 in einem steileren Winkel in Richtung der Grenzfläche zum Beabstandungsmedium gelenkt. Durch die in der Teilschicht 82 enthaltenen geometrischen Strukturelemente wird dieser Strahl dann in etwa in Richtung des vorstehend beschriebenen Normalenvektors umgelenkt .
Die Pfeile in den Figuren 2 und 3 symbolisieren exemplarisch Strahlengänge in der Strahlungsauskopplungsschicht 8 und dem erfindungsgemäßen Bauelement, wobei bei den mit Streupartikeln 811 versehenen Teilschichten auf eine Darstellung eines Strahlungsdurchtritts durch die Partikel aus Übersichtlichkeits¬ gründen verzichtet wurde.
Die Strahlungsauskopplungsschicht 8 weist insbesondere eine Dicke zwischen 25 μm und 500 μm auf und liegt üblicherweise zwischen 25 μm und 300 μm. Diese Dickenangaben umfassen auch die geometrischen Strukturelemente und sind zum einen hinsichtlich der Streuwirkung und zum anderen hinsichtlich einer Erhöhung der mechanischen Gesamtstabilität des Verbundbauelements besonders geeignet. Insbesondere kann durch eine nach¬ träglich an einem vorgefertigten Bauelement befestigte Strahlungsauskopplungsschicht die Stabilität des Bauelements auch bei einem zersplitterten Substrat gewährleistet bleiben. Zudem kann die Verletzungsgefahr durch Splitter aufgrund der Splitterschutzwirkung der Strahlungsauskopplungsschicht verringert werden .
Bei Ausführungsformen mit zwei Teilschichten weist die mikrostrukturierte Teilschicht insbesondere eine Dicke von mindes¬ tens 10 μm, im Regelfall von mindestens 25 μm auf. Die nicht mikrostrukturierte Teilschicht weist insbesondere eine Dicke von mindestens 10 μm, im Regelfall von mindestens 25 μm auf; enthält die nicht mikrostrukturierte Teilschicht lichtstreuen¬ de Regionen, insbesondere Streupartikel, so weist die Teil¬ schicht insbesondere eine Schichtdicke von mindestens 25 μm auf. Zumindest sollten die beiden Teilschichten eine Dicke be¬ sitzen, die größer ist als die Wellenlänge der von der erfindungsgemäßen Strahlungsemittierenden Vorrichtung emittierten Strahlung.
Für eine optimierte Einkopplung von Strahlung aus dem Bauelement 1 in die Strahlungsauskopplungsschicht 8 ist die dem Bau- element zugewandte Oberfläche 11 der Strahlungsauskopplungs- schicht zweckmäßigerweise eben und insbesondere unstrukturiert ausgebildet. Dasselbe gilt beim Vorliegen von voneinander beabstandeten Teilschichten auch für die einander zugewandten Flächen der Teilschichten.
Um den Strahlungsübertritt aus dem Substrat 4 in die Strah- lungsauskopplungsschicht 8 zu erleichtern, ist das Material der Strahlungsauskopplungsschicht an das Substrat zweckmäßi¬ gerweise brechungsindexangepasst . Hierzu eignet sich insbeson¬ dere ein Polycarbonat . Polycarbonate weisen einen Brechungsindex von 1,58 bis 1,59 auf. Dieses Material ist an ein Glassub¬ strat, z.B. ein Borofloatglas-Substrat mit einem Brechungsindex von 1,54 gut brechungsindexangepasst.
Alternativ oder ergänzend kann auf einem Brechungsindexanpas- sungsmaterial, etwa ein optisches Gel, zwischen dem Substrat 4 und der Strahlungsauskopplungsschicht 8 angeordnet werden. Idealerweise ist im Falle einer Befestigung der Strahlungsauskopplungsschicht 8 an dem Bauelement mittels einer Haftver¬ mittlungsschicht die Haftvermittlungsschicht zur Brechungsindexanpassung ausgeführt. Hierzu weist der Haftvermittler bevorzugt einen Brechungsindex auf, der nicht um mehr als 20 %, bevorzugt nicht mehr als 10 % außerhalb eines durch die Bre- chungsindices des Substrats 4 und des Materials der Strah¬ lungsauskopplungsschicht 8 begrenzten Intervalls liegt. Vor¬ zugsweise weist das Brechungsindexanpassungsmaterial einen Brechungsindex auf, der zwischen dem des Substrats und dem der Strahlungsauskopplungsschicht bzw. der Matrix der Strahlungs¬ auskopplungsschicht liegt.
Im Folgenden werden Strahlungsauskopplungsschichten beschrieben, die für ein erfindungsgemäßes Bauelement, insbesondere - A A -
ein Bauelement, das sichtbares Licht emittiert, besonders ge¬ eignet sind.
Für transparente Streupartikel ( (Streu) Pigmente) der Strah- lungsauskopplungsschicht können Acrylate oder Kern-Schale Ac- rylate eingesetzt werden. Diese verfügen bevorzugt über eine ausreichend hohe thermische Stabilität, z.B. bis mindestens 300 °C, um bei den Verarbeitungstemperaturen des transparenten Kunststoffs, z.B. des Polycarbonats, nicht zersetzt zu werden.
Darüber hinaus sollten die Streupigmente über keine Funktionalitäten verfügen, die zu einem Abbau der Polymerkette des transparenten Kunststoffs, z.B. des Polycarbonats, führen. So können z.B. Paraloid® der Fa. Röhm & Haas oder Techpolymer® der Fa. Sekisui gut zur Pigmentierung von transparenten Kunststoffen eingesetzt werden. Aus diesen Produktlinien stehen eine Vielzahl verschiedener Typen zur Verfügung. Bevorzugt werden Acrylate aus der Techpolymer-Reihe eingesetzt.
Die Lichtauskopplungsschicht ist vorzugsweise als Kunststoff¬ folie ausgeführt, die aus einer oder mehreren Teilschichten besteht. Mindestens eine (Teil-) Schicht der Lichtauskopplungs¬ schicht enthält in einer Ausführungsform transparente polymere Teilchen mit einem vom Matrixmaterial unterschiedlichen Brechungsindex. Die Schicht enthält insbesondere 50 bis 99,99 Gew.-%, bevorzugt 70 bis 99,99 Gew.-% eines transparenten Kunststoffs, insbesondere Polycarbonat, und 0,01 bis 50 Gew.- %, bevorzugt 0,01 bis 30 Gew.-%, polymerer Teilchen. Die Teil¬ chen weisen bevorzugt eine mittlere Teilchengröße im Wesentli¬ chen zwischen 1 und 100 μm, bevorzugt zwischen 1 und 50 μm auf . Das Einbringen der Mikrostrukturierung in die Oberfläche der Strahlungsauskopplungsschicht erfolgt bevorzugt mittels ge¬ prägter Metallwalzen.
Die erfindungsgemäße Strahlungsauskopplungsschicht kann einstückig sein; es kann sich auch um einen Mehrschichtverbund aus mindestens zwei Folien handeln. Dieser Verbund kann durch Extrusion hergestellt werden. Alternativ können separat vorgefertigte Folien aufeinander angeordnet und miteinander verbunden werden (sogenanntes Kaschieren oder Laminieren) .
Zur Herstellung einer Folie durch Extrusion wird das Kunststoffgranulat, beispielsweise das Polycarbonatgranulat einem Fülltrichter eines Extruders zugeführt und gelangt über diesen in das Plastifiziersystem bestehend aus Schnecke und Zylinder. Im Plastifiziersystem erfolgt das Fördern und Aufschmelzen des Kunststoffmaterials. Die Kunststoffschmelze wird durch eine Breitschlitzdüse gedrückt. Zwischen Plastifiziersystem und Breitschlitzdüse können eine Filtereinrichtung, eine Schmelzpumpe, stationäre Mischelemente und weitere Bauteile angeordnet sein. Die die Düse verlassende Schmelze gelangt auf einen Glattkaiander .
Als Kunststoffe für die (Matrix der) Strahlungsauskopplungsschicht bzw. für die Teilschichten 81, 82 der Strahlungsauskopplungsschicht können alle transparenten Thermoplaste eingesetzt werden: Polyacrylate, Polymethylmethacrylate (PMMA; Plexiglas® von der Fa. Röhm) , Cycloolefin-Copolymere (COC; Topas® von der Fa. Ticona; Zenoex® von der Fa. Nippon Zeon oder Apel® von der Fa. Japan Synthetic Rubber), Polysulfone (Ultrason@ von der Fa. BASF oder Udel® von der Fa. Solvay), Polyester, wie z.B. PET oder PEN, Polycarbonat, Polycarbonat/Polyester- Blends, z.B. PC/PET, Polycarbonat/Polycyclohexyl- methanolcyclohexandicarboxylat (PCCD; Xylecs® von der Fa. GE) und Polycarbonat/Polybutylenterephthalat (PBT) Elends.
Bevorzugt wird ein Polycarbonat eingesetzt. Dieses ist, wie oben bereits erläutert für die Brechungsindexanpassung an eine OLED besonders geeignet. Geeignete Polycarbonate für die Her¬ stellung der Folie sind alle bekannten Polycarbonate. Dies sind Homopolycarbonate, Copolycarbonate und thermoplastische Polyestercarbonate . Ein geeignetes Polycarbonat hat bevorzugt ein mittleres Molekulargewicht M w von 18.000 bis 40.000, vor¬ zugsweise von 26.000 bis 36.000 und insbesondere von 28.000 bis 35.000, ermittelt durch Messung der relativen Lösungsviskosität in Dichlormethan oder in Mischungen gleicher Gewichtsmengen Phenol/o-Dichlorbenzol geeicht durch Lichtstreuung.
Die Herstellung der Polycarbonate erfolgt vorzugsweise nach dem Phasengrenzflächenverfahren oder dem Schmelze- Umesterungsverfahren .
Das Phasengrenzflächenverfahren zur Polycarbonatsynthese ist mannigfaltig in der Literatur beschrieben; beispielhaft sei auf H. Schnell, Chemistry and Physics of Polycarbonates, Poly¬ mer Reviews, Vol. 9, Interscience Publishers, New York 1964 S. 33 ff., auf Polymer Reviews, Vol. 10, „Condensation Polymers by Interfacial and Solution Methods", Paul W. Morgan, Inters¬ cience Publishers, New York 1965, Kap. VIII, S. 325, auf Dres. U. Grigo, K. Kircher und P. R- Müller "Polycarbonate" in Be¬ cker/Braun, Kunststoff-Handbuch, Band 3/1, Polycarbonate, Po- lyacetale, Polyester, Celluloseester, Carl Hanser Verlag München, Wien 1992, S. 118-145 sowie auf EP-A 0 517 044 verwiesen . Geeignete Diphenole sind z.B. in den US-A -PS 2 999 835, 3 148 172, 2 991 273, 3 271 367, 4 982 014 und 2 999 846, in den deutschen Offenlegungsschriften 1 570 703, 2 063 050, 2 036 052, 2 211 956 und 3 832 396, der französischen Patentschrift 1 561 518, in der Monographie "H. Schnell, Chemistry and Physics of Polycarbonates, Interscience Publishers, New York 1964, S. 28ff; S.102ff", und in "D. G. Legrand, J. T. Bend- ler, Handbook of Polycarbonate Science and Technology, Marcel Dekker New York 2000, S. 72ff." beschrieben.
Die Herstellung von Polycarbonaten ist auch aus Diarylcarbona- ten und Diphenolen nach dem bekannten Polycarbonatverfahren in der Schmelze, dem sogenannten Schmelzumesterungsverfahren, möglich, das z.B. in WO-A 01/05866 und WO-A 01/05867 beschrieben ist. Daneben werden Umesterungsverfahren (Acetatverfahren und Phenylesterverfahren) beispielsweise in den US-A 34 94 885, 43 86 186, 46 61 580, 46 80 371 und 46 80 372, in den EP- A 26 120, 26 121, 26 684, 28 030, 39 845, 39 845, 91 602, 97 970, 79 075, 14 68 87, 15 61 03, 23 49 13 und 24 03 01 sowie in den DE-A 14 95 626 und 22 32 977 beschrieben.
Geeignet sind sowohl Homopolycarbonate als auch Copolycarbona- te . Zur Herstellung von Copolycarbonaten können auch 1 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise 2,5 bis 25 Gew.-% (bezogen auf die Gesamtmenge an einzusetzenden Diphenolen) , Polydiorganosiloxane mit Hydroxy-aryloxy-Endgruppen eingesetzt werden. Diese sind bekannt (z.B. aus der US 3 419 634) bzw. nach literaturbekannten Verfahren herstellbar. Die Herstellung Polydi- organosiloxanhaltiger Copolycarbonate wird z. B. in DE-OS 33 34 782 beschrieben.
Ferner sind Polyestercarbonate und Block-Copolyestercarbonate geeignet, wie sie z.B. in der WO 2000/26275 beschrieben sind. Aromatische Dicarbonsäuredihalogenide zur Herstellung von aro¬ matischen Polyestercarbonate sind vorzugsweise die Disäure- dichloride der Isopthalsäure, Terepthalsäure, Diphenylether- 4, 4 ' -dicarbonsäure und der Naphthalin-2, 6-dicarbonsäure .
Die aromatischen Polyestercarbonate können sowohl linear als auch in bekannter Weise verzweigt sein (siehe dazu ebenfalls DE-OS 29 40 024 und DE-OS 30 07 934) .
Die Polydiorganosiloxan-Polycarbonat-Blockpolymeren können auch eine Mischung aus Polydiorganosiloxan-Polycarbonat- Blockcopolymeren mit üblichen polysiloxanfreien, thermoplastischen Polycarbonaten sein, wobei der Gesamtgehalt an Polydior- ganosiloxanstruktureinheiten in dieser Mischung ca. 2,5 bis 25 Gew.-% beträgt.
Derartige Polydiorganosiloxan-Polycarbonat-Blockcopolymere sind z.B. aus US-PS 3 189 662, US-PS 3 821 325 und US-PS 3 832 419 bekannt.
Bevorzugte Polydiorganosiloxan-Polycarbonat-Blockcopolymere werden hergestellt, indem man alpha, omega-Bishydroxyaryloxy- endgruppen-haltige Polydiorganosiloxane zusammen mit anderen Diphenolen, gegebenenfalls unter Mitverwendung von Verzweigern in den üblichen Mengen, z. B. nach dem Zweiphasengrenzflächenverfahren (s. dazu H. Schnell, Chemistry and Physics of PoIy- carbonates Polymer Rev. Vol. IX, Seite 27 ff, Interscience Publishers New York 1964) umsetzt, wobei jeweils das Verhält¬ nis der bifunktionellen phenolischen Reaktanten so gewählt wird, dass daraus ein geeigneter Gehalt an aromatischen Carbo- natstruktureinheiten und Diorganosiloxy-Einheiten resultiert. Derartige alpha, omega-Bishydroxyaryloxyendgruppen-haltige Po- lydiorganosiloxane sind z.B. aus US 3 419 634 bekannt.
Als polymere Teilchen auf Acrylatbasis für Streupartikel wer¬ den bevorzugt solche eingesetzt, wie sie in EP-A 634 445 of¬ fenbart werden.
Die polymeren Teilchen haben einen Kern aus einem kautschukartigen Vinylpolymeren . Das kautschukartige Vinylpolymere kann ein Homo- oder Copolymeres von einem beliebigen der Monomeren sein, die wenigstens eine ethylenartig ungesättigte Gruppe be¬ sitzen und die eine Additionspolymerisation - wie sie allgemein bekannt ist - unter den Bedingungen der Emulsionspolymerisation in einem wässrigen Medium eingehen. Solche Monomere sind in US 4 226 752, Spalte 3, Zeilen 40 - 62, aufgelistet.
Am meisten bevorzugt enthalten die polymeren Teilchen einen Kern aus kautschukartigem Alkylacrylatpolymeren, wobei die Al- kylgruppe 2 bis 8 Kohlenstoffatome aufweist, wahlweise copoly- merisiert mit 0 bis 5 % Vernetzer und 0 bis 5 % Pfropfvernet- zer, bezogen auf das Gesamtgewicht des Kerns. Das kautschukartige Alkylacrylat ist bevorzugt mit bis zu 50 % von einem oder mehreren copolymerisierbaren Vinylmonomeren copolymerisiert, beispielsweise den zuvor genannten. Geeignete vernetzende und pfropfvernetzende Monomere sind beispielsweise in EP-A 0 269 324 beschrieben sind.
Die polymeren Teilchen enthalten einen oder mehrere Mäntel. Dieser eine Mantel oder diese mehreren Mäntel sind bevorzugt aus einem Vinylhomo- oder -copolymeren hergestellt. Geeignete Monomere zur Herstellung des/der Mantels/Mäntel sind im US- Patent No. 4 226 752, Spalte 4, Zeilen 20 - 46, aufgeführt, wobei auf die Angaben hierüber Bezug genommen wird. Ein Mantel oder mehrere Mäntel sind bevorzugt ein Polymeres aus einem Me- thacrylat, Acrylat, Vinylaren, Vinylcarboxylat, Acrylsäure und/oder Methacrylsäure .
Die polymeren Teilchen sind nützlich, um dem transparenten Kunststoff, bevorzugt Polycarbonat, Lichtstreueigenschaften zu verleihen .
Die polymeren Teilchen haben vorzugsweise einen Durchschnittsteilchendurchmesser (mittleren Teilchendurchmesser oder - große) von wenigstens 0,5 μm, bevorzugt von wenigstens 1 μm bis höchstens 100 μm, mehr bevorzugt von 2 bis 50 μm, am meis¬ ten bevorzugt von 2 bis 30 μm. Unter „Durchschnittsteilchendurchmesser" (mittlerer Teilchendurchmesser) ist der Zahlendurchschnitt zu verstehen. Bevorzugt haben wenigstens 90 %, am meisten bevorzugt wenigstens 95 % der polymeren Teilchen einen Durchmesser von mehr als 1 μm und kleiner als 100 μm. Die polymeren Teilchen sind bevorzugt ein freifließendes Pulver, be¬ vorzugt in kompaktierter Form.
Die polymeren Teilchen können folgendermaßen hergestellt werden: Im Allgemeinen wird wenigstens eine Monomerenkomponente des Kernpolymeren der Emulsionspolymerisation unter Bildung von Emulsionspolymerteilchen unterworfen. Die Emulsionspolymerteilchen werden mit derselben oder einer oder mehreren anderen Monomerenkomponenten des Kernpolymeren gequollen, und das/die Monomere werden innerhalb der Emulsionspolymerteilchen polymerisiert . Die Stufen des Quellens und Polymerisierens können wiederholt werden, bis die Teilchen auf die gewünschte Kerngröße angewachsen sind. Die Kernpolymerteilchen werden in einer zweiten wässrigen Monomerenemulsion suspendiert, und es wird ein Polymermantel aus dem/den Monomeren auf die Polymerteilchen in der zweiten Emulsion polymerisiert. Ein Mantel oder mehrere Mäntel können auf dem Kernpolymeren polymerisiert werden. Die Herstellung von Kern/Mantel-Polymerteilchen ist in EP-A 0 269 324 und in den US-Patenten 3,793,402 und 3,808,180 beschrieben .
Die Strahlungsauskopplungsschicht wird vorzugsweise durch Extrusion hergestellt.
Zur Extrusion wird z.B. ein Polycarbonat-Granulat dem Extruder zugeführt und im Plastifizierungssystem des Extruders aufgeschmolzen. Die Kunststoffschmelze wird durch eine Breitschlitzdüse gedrückt und dabei verformt, im Walzenspalt eines Glättkalanders in die gewünschte endgültige Form gebracht und durch wechselseitige Kühlung auf Glättwalzen und der Umgebungsluft formfixiert. Die zur Extrusion verwendeten Polycar- bonate mit hoher Schmelzeviskosität werden üblicherweise bei Schmelzetemperaturen von 260 bis 3200C verarbeitet, entsprechend werden die Zylindertemperaturen des Plastifizierzylin- ders sowie Düsentemperaturen eingestellt.
Durch Einsatz von einem oder mehrerer Seitenextruder und geeigneten Schmelzeadaptern vor der Breitschlitzdüse lassen sich Polycarbonatschmelzen verschiedener Zusammensetzung oder auch - wie vorstehend beschrieben - Schmelzen anderer Polymere übereinander legen und somit mehrschichtige Folien erzeugen (siehe beispielsweise EP-A 0 110 221 und EP-A 0 110 238) .
Die Herstellung der Strahlungsauskopplungsschicht wird anhand des folgenden Beispiels näher erläutert:
Zweischichtige Folie mit lichtstreuender Schicht und geometri¬ scher Strukturschicht Beispiel A) Herstellung eines Master-Batches durch Compoundie- rung :
Die Herstellung des Master-Batches erfolgt mit herkömmlichen Zweischnecken-Compoundierextrudern (z.B. ZSK 32) bei für PoIy- carbonat üblichen Verarbeitungstemperaturen von 250 bis 3300C.
Es wurde ein Master-Batch mit folgender Zusammensetzung hergestellt:
1. 80 Gew.-% Makrolon® 3108 550115 (Polycarbonat (PC) der Fa. Bayer MaterialScience AG)
2. 20 Gew.-% Streu-Teilchen (Techpolymer® MBX 5 der Fa. Sekisui) mit einer Teilchengröße von 2 bis 15 μm und einer mittleren Teilchengröße von 8 μm.
Die verwendete Anlage für die Herstellung der Strahlungsaus- kopplungsschichten besteht aus (i) einem Hauptextruder mit einer Schnecke von 105 mm Durchmesser (D) und einer Länge von 4IxD; die Schnecke weist eine Entgasungszone auf; (ii) einem Dreiwalzen-Glättkalander mit horizontaler Walzenanordnung, wobei die dritte Walze um +/- 45° gegenüber der Horizontalen schwenkbar ist; (iii) einer Rollenbahn; (iv) einer Einrichtung zum beidseitigen Aufbringen von Schutzfolie; (v) einer Ab¬ zugseinrichtung; (vi) Aufwickelstation.
Es wurde folgende Lichtstreuende Zusammensetzung dem Haup¬ textruder zugeführt:
1. 50,0 Gew.-% Makrolon® 3108 550115 (PC der Fa. Bayer MaterialScience AG)
2. 50,0 Gew.-% Masterbatch (wie oben unter A) beschrieben)
Beispiel B) Das Granulat des Materials für die Schicht mit der geometrische Struktur Makrolon 2600 wurde dem Fülltrichter des Coextruders zugeführt. Im Plastifiziersystem Zylinder/Schnecke der Extruder erfolgte das Aufschmelzen und Fördern des Materialien. Die Materialschmelze wurde dem Glättkalander zugeführt, dessen Walzen die in der untenstehenden Tabelle genannte Temperatur aufwiesen. Auf dem Glättkalander (bestehend aus drei Walzen) erfolgte die endgültige Formgebung und Abkühlung der Strahlungsauskopplungsschicht . In die Oberfläche der Walze 2 war die in Figur 4 abgebildete Struktur eingefräst. Zur Textu- rierung der entgegengesetzten Oberfläche wurde dabei eine Gummi-Walze eingesetzt. Die für die Strukturierung der Oberfläche verwendete Gummi-Walze ist in US- 4 368 240 der Fa. Nauta Roll Corporation offenbart. Anschließend wurde die Folie durch einen Abzug transportiert.
Tabelle:
Figure imgf000055_0001
Die Streueigenschaften der Strahlungsauskopplungsschicht bzw. der Teilschicht, die Streuzentren enthält, lassen sich zuverlässig und auf besonders einfache Weise mittels der Henyey- Greenstein-Phasenfunktion P P(cosö) = ■ i -g
4π(l + g2 -2gcosö)2
beschreiben .
Hierbei ist 9 der Zwischenwinkel zwischen einem auf die Strah- lungsauskopplungsschicht einfallenden Strahl und diesem Strahl nach der Streuung. Erfolgt in der Strahlungsauskopplungs- schicht eine Transmission so ist S zwischen der (gedachten) Fortsetzung des einfallenden Strahls auf der Austrittsseite und dem austretenden Strahl gebildet.
Der Streu-Anisotropiefaktor g (g-Faktor) beschreibt die Streueigenschaften der Strahlungsauskopplungsschicht . Dieser g- Faktor liegt zwischen -1 und 1, wobei ein Wert von -1 spiegelartiger Rückstreuung, ein Wert von 0 isotroper Streuung und ein Wert von 1 keiner Änderung im Strahlverlauf entspricht, g- Faktoren im Bereich größer 0 geben die Vorwärtsstreuung an. Der g-Faktor ist experimentell zugänglich.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Strahlungsauskopplungsschicht 8 bzw. die Streubereiche enthaltende Teilschicht 81 derart ausgebildet, dass der g-Faktor 0,3 bis 0,9, bevor¬ zugt 0,5 bis 0,7, beträgt. Hierdurch lässt sich die auskoppel¬ bare Strahlungsleistung deutlich erhöhen.
Figur 5A, 5B und 5C zeigen den Anteil ausgekoppelter Strahlungsleistung abhängig vom Beobachtungswinkel (0 - 90°) für eine OLED. Zusätzlich ist das Abstrahlungsprofil eines Lam- bertschen Strahlers gezeigt. Für die Messung wurde eine weißes Licht emittierende OLED eingesetzt. Die verwendete OLED weist eine aus zwei Teilschichten bestehenden Strahlungsauskopp¬ lungsschicht der Dicke 188 μm (Teilschicht mit Strukturelementen) und 300 μm (Teilschicht mit Streupartikeln) auf . Die dem Substrat näher liegende Teilschicht enthält als Streupartikel 10 Gew.-% Techpolymer MBX 5 (der Fa. Sekisui) und als Matrixmaterial Makrolon 3108. Sämtliche Versuche wurden mit bei ei¬ ner Stromdichte von 4,3 mA/cm2 durchgeführt. Ein Beobachtungs¬ winkel von 0° in Fig. 5 A-C entspricht dabei einem Beobach¬ tungswinkel entlang der Flächennormalen bzw. des Normalenvektors (wie oben beschrieben) .
Figur 5 A zeigt das normierte Abstrahlungsprofil für eine Anordnung mit einer Mikrostrukturierung in Form von Mikrolinsen mit voneinander beabstandet vorliegenden Teilschichten als durchgezogene Linie (die Beabstandung wird durch die Oberflä¬ chenrauheit der Teilschicht, die die geometrischen Strukturelemente enthält, realisiert) . Als gestrichelte Linie ist das normierte Abstrahlungsprofil einer entsprechenden Anordnung, die keine Strahlungsauskopplungsschicht aufweist gezeigt. Die gepunktete Linie zeigt das Abstrahlungsprofil eines Lambert- schen Strahlers. Eine OLED mit einer derart ausgebildeten Strahlungsauskopplungsschicht eignet sich insbesondere für Strahlungsquellen, die vom zu beleuchtenden Objekt verhältnismäßig weit entfernt angeordnet sind (z.B. Deckenleuchten in Räumen) ; die Intensität der ausgekoppelten Strahlung ist insbesondere bei Beobachtungswinkeln zwischen -30 und +30 Grad gegenüber der einer Anordnung ohne Strahlungsauskopplungs¬ schicht erhöht.
Figur 5 B zeigt das normierte Abstrahlungsprofil für eine Anordnung mit einer Mikrostrukturierung wie in Fig. 4 abgebildet. Die einzelnen Strukturelemente haben dabei eine rotati¬ onssymmetrische Geometrie (Höhe der Struktur 70 bis 74 μm, Ab¬ stand der Maxima 103 μm) und es liegen voneinander beabstande- te Teilschichten vor (die Beabstandung wird durch die Oberflä¬ chenrauheit der Teilschicht, die die geometrischen Struktur- elemente enthält, realisiert) - dargestellt als durchgezogene Linie. Als gestrichelte Linie ist das normierte Abstrahlungs- profil einer entsprechenden Anordnung, die keine Strahlungs- auskopplungsschicht aufweist gezeigt. Die gepunktete Linie zeigt das Abstrahlungsprofil eines Lambertschen Strahlers. Ei¬ ne OLED mit einer derart ausgebildeten Strahlungsauskopplungs- schicht eignet sich insbesondere für Strahlungsquellen, die die relativ nahe am zu bestrahlenden Objekt angeordnet sind (etwa task lights z.B. für die Arbeitsplatz- oder Esstischbeleuchtung) ; die Intensität der ausgekoppelten Strahlung ist nicht nur bei Beobachtungswinkeln zwischen -30 und +30 Grad sondern auch in Beobachtungswinkeln zwischen -30 und -45 Grad bzw. zwischen +30 und +45 Grad gegenüber der einer Anordnung ohne Strahlungsauskopplungsschicht erhöht.
Figur 5 C zeigt das Abstrahlungsprofil aus Figur 5 B in nicht normierter Form.
Mittels der erfindungsgemäßen OLEDS kann die Effizienz gesteigert werden und auch die Leuchtdichte entlang der Flächennormalen deutlich erhöht werden kann. Die Lichtausbeute einer er¬ findungsgemäßen OLED beträgt im Regelfall mindestens 20 lm/W gleichzeitig beträgt die Leuchtdichte bei 0° im Regelfall min¬ destens 1400 cd/m2: Unabhängig von der Leuchtdichte bei 0° be¬ trägt die Lichtausbeute bevorzugt mindestens 22 lm/W; Unabhängig von der Lichtausbeute beträgt die Leuchtdichte bei 0° üb¬ licherweise mindestens 1550 cd/m2, bevorzugt mindestens 1650 cd/m2 und besonders bevorzugt mindestens 1800 cd/m2.
Die nachfolgenden Tabelle verdeutlicht Steigerung der Effizienz und die Erhöhung der Leuchtdichte entlang der Flächennormalen anhand konkreter Beispiele. Die Messungen wurden mittels einer Anordnung wie für Figur 5 A-C beschrieben durchgeführt:
Figure imgf000059_0001
* MLA = Mikrolinsen-Array
D als Streupartikel wurde Techpolymer MBX 5 (Fa. Sekisui) in
Makrolon 3108 als Matrix verwendet
0 Schichtdicke der die Streupartikel enthaltenden Teilschicht
Sämtliche Versuche wurden bei einer Stromdichte von 4,3 mA/cm2 durchgeführt .
Der Tabelle ist zu entnehmen, dass durch eine Anordnung mit einer Mikrostrukturierung mit regelmäßig angeordneten geometrischen Strukturelementen (in Form eines Mikrolinsen-Arrays) eine deutlich erhöhte Leuchtdichte bei 0° resultiert. Eine zu¬ sätzliche Erhöhung kann durch Anordnungen mit beabstandeten Teilschichten realisiert werden. Ferner ist der Tabelle zu entnehmen, dass durch eine Erhöhung des Partikelgehalts sowohl die Leuchtdichte bei 0° als auch die Lichtausbeute deutlich ansteigt und bei einer Erhöhung der Schichtdicke der die Par¬ tikel enthaltenden Schicht eine zusätzliche Erhöhung der Leuchtdichte bei 0° resultiert. Neben der erhöhten Auskopplung, insbesondere bei Betrachtungswinkeln von 0 bis 45 ° liegt ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Strahlungsauskopplungsschicht darin, dass Schwankungen im Farbort vermindert werden können. Der Farbort kann sich insbesondere mit dem Blickwinkel ändern. Derartige Farbortschwankungen sind bei vielen OLEDs intrinsisch vorhanden. Farbortschwankungen, das heißt Schwankungen in der x- und/oder y-Koordinate gemäß der CIE (Commission internationale de 1' eclairage) , können mittels der erfindungsgemäßen Strahlungsauskopplungsschicht reduziert werden (vergleiche Figur 6) . Für die Schwankungen des Farborts Δx und Δy gilt bei den erfindungsgemäßen Vorrichtungen generell im Regelfall folgendes (bei Messungen für die Betrachtungswinkel von 0 bis 45 °) : Δx < 0,1 und/oder Δy ≤ 0,05. Häufig gilt sogar Δx < 0,07 und/oder Δy < 0,025 und vielfach auch Δx < 0,04 und/oder Δy < 0,015. Die Differenz Δx und Δy ist hierbei folgendermaßen definiert: Δx = xmax - xmin und Δy = ymax - ymin, wobei xmax und ymax den maximalen für einen Betrachtungswinkel zwischen 0 und 45 ° gemessenen x- bzw. y-Wert darstellt und xmin und ymin den minima¬ len für einen Betrachtungswinkel zwischen 0 und 45 ° gemessenen x- bzw. y-Wert.
Figur 6 A zeigt die CIE-Koordinaten für Emissions- (bzw. Beo- bachtungs-) winkel von 0°- bis 70° (in 5°-Schritten gemessen) . Die Messpunkte für eine Anordnung mit einer Mikrostrukturie- rung in Form von Mikrolinsen mit voneinander beabstandet vorliegenden Teilschichten sind als ausgefüllte Quadrate gekennzeichnet (die selbe Anordnung liegt auch Figur 5 A - durchgezogene Linie -zugrunde) . Die Messpunkte für die selbe Anord¬ nung mit einer Mikrostrukturierung in Form von Mikrolinsen mit voneinander beabstandet vorliegenden Teilschichten aber ohne eine Streupartikel enthaltende Teilschicht sind als nicht ausgefüllte Quadrate gekennzeichnet. Als Dreiecke sind die Mess- punkte für eine entsprechenden Anordnung, die keine Strah- lungsauskopplungsschicht aufweist, gezeigt (der O°-Wert weist einen x-Wert von ca. 0,39 auf; die selbe Anordnung liegt auch Figur 5 A - gestrichelte Linie - zugrunde) .
Figur 6 B zeigt die CIE-Koordinaten für Emissions- (bzw. Beo- bachtungs-) winkel von 0°- bis 75°. Die gemessenen Werte für eine Anordnung mit einer Mikrostrukturierung gemäß Figur 4 mit voneinander beabstandet vorliegenden Teilschichten sind als durchgezogene Linie gekennzeichnet (die selbe Anordnung liegt auch Figur 5 B - durchgezogene Linie -zugrunde) . Die gemessenen Werte für eine entsprechenden Anordnung, die keine Strah- lungsauskopplungsschicht aufweist, sind als gepunktete Linie gekennzeichnet (der O°-Wert weist einen x-Wert von ca. 0,415 auf; die selbe Anordnung liegt auch Figur 5 B - gestrichelte Linie - zugrunde) .
Figur 6 C zeigt zeigt die CIE-Koordinaten für Emissions- (bzw. Beobachtungs-) winkel von 0°- bis 70° (in 5°-Schritten gemes¬ sen) . Die Messpunkte für eine Anordnung mit einer Mikrostrukturierung in Form von Mikrolinsen sind als ausgefüllte Quadrate gekennzeichnet. Im Unterschied zu Figur 6 A liegt hier eine Ausführungsform mit nicht voneinander beabstandeten Teilschichten vor. Die Messpunkte für die selbe Anordnung mit einer Mikrostrukturierung in Form von Mikrolinsen aber ohne eine Streupartikel enthaltende Teilschicht sind als nicht ausge¬ füllte Quadrate gekennzeichnet. Die Messpunkte für eine Anord¬ nung ohne Mikrostrukturierung aber mit Streupartikeln sind als nicht ausgefüllte Kreise gekennzeichnet. Als Dreiecke sind die Messpunkte für eine entsprechenden Anordnung, die keine Strah- lungsauskopplungsschicht und keine Streupartikel aufweist, ge¬ zeigt . Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Aus¬ führungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentan¬ sprüchen beinhaltet.

Claims

Patentansprüche
1. Strahlungsemittierende Vorrichtung, umfassend eine orga¬ nische Strahlungsemittierende Funktionsschicht, die eine Primärstrahlung emittiert, und eine im Strahlengang der Primärstrahlung angeordnete Strahlungsauskopplungs- schicht, wobei die Strahlungsauskopplungsschicht auf der der Strahlungsemittierenden Funktionsschicht abgewandten Seite eine Mikrostrukturierung mit regelmäßig angeordneten geometrischen Strukturelementen aufweist und die Strahlungsauskopplungsschicht zumindest in Teilbereichen Regionen enthält, die eine Streuung der Primärstrahlung bewirken .
2. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die lichtstreuenden Regionen Partikel, Hohlpartikel und Gaseinschlüsse umfassen.
3. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die lichtstreuenden Regionen einen mittleren Durchmesser von 0,5 bis 100 μm, insbesondere von 2 bis 20 μm, besitzen.
4. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die geometrischen Strukturelemente ausgewählt werden aus Strukturelementen nach Art eines Segments einer Kugel, Strukturelementen nach Art eines Segments eines Rotationsellipsoids, Strukturelementen nach Art einer Pyramide und Strukturelementen nach Art eines Kegels oder Mischungen dieser Strukturelemente,
5. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede von einem Maximum des geo¬ metrischen Strukturelements zu dessen Basis verlaufende ebene Kurve in ihrem der Strahlungsemittierenden Schicht zugewandten untersten Drittel nur Krümmungen aufweist, die kleiner sind als jegliche Krümmung im entsprechenden obersten Drittel der ebenen Kurve.
6. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das geometrische Strukturele¬ ment eine Grundfläche besitzt die ein Polygon ist.
7. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mikrostrukturierung mittels einer Metallwalze in eine Oberfläche der Strahlungsaus- kopplungsschicht einprägbar ist.
8. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Maxima zueinander benach¬ barter geometrischer Strukturelemente einen Abstand von 30 bis 500 μm, insbesondere von 100 bis 250 μm besitzen.
9. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die Strahlungsauskopplungsschicht neben Regionen, die eine Streuung der Primärstrahlung bewirken, eine Matrix aufweist, die ein für die Primärstrahlung transparentes Polymer, insbesondere ein PoIy- carbonat, umfasst.
10. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Bereich der geometrischen Strukturelemente keine Teilbereiche, die eine Streuung der Primärstrahlung bewirken, vorgesehen sind.
11. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Strahlungsauskopplungs- schicht direkt auf der jeweils der strahlungsemittieren- den Funktionsschicht abgewandten Seite eines Substrats, einer Barriereschicht oder einer transparenten Elektrode angeordnet ist.
12. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Strahlungsauskopplungs- schicht zumindest zwei voneinander beabstandete Teil¬ schichten umfasst, wobei zwischen den Teilschichten ein Gas vorliegt und wobei ferner die einander zugewandten Grenzflächen der Teilschichten im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen und im Wesentlichen parallel zur der Strahlungsemittierenden Funktionsschicht zugewandten Fläche der Strahlungsauskopplungsschicht verlaufen.
13. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei zwischen den beabstandeten Teilschichten eine Stützstruktur, insbesondere eine Stützstruktur aus einem transparenten Material, angeordnet ist.
14. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die als OLED ausgebildet ist.
15. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die zur Beleuchtung, insbesondere zur großflächigen Beleuchtung vorgesehen ist.
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