WO2012103980A1 - Verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauteils und optoelektronisches bauteil - Google Patents
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- H10K59/877—Arrangements for extracting light from the devices comprising scattering means
Definitions
- this comprises the step of applying a solution on the main side of the substrate.
- the solution is preferably a polymer suspension.
- one or more types of particles to be dispersed in the solution.
- Such particles have, for example, an average diameter of at most 10 pm or, preferably, of at most 5 ⁇ or of at most 1 ⁇ on.
- the particles consist or comprise in particular one or more of the following materials: a metal, silver, gold, a metal oxide, a titanium oxide such as titanium dioxide,
- a thickness of the layer varies.
- the local thickness of the corrugated layer corresponds, for example, to a density of the polymers or the particles of the solution caused by the ultrasonic standing field during the curing and / or drying of the solution.
- the curing and / or drying is done for example by evaporation of a solvent of the solution.
- the finished optoelectronic component is set up to generate light. For this purpose, in particular directly applied to the top of the corrugated layer a set up for the production of light layer stack.
- this serves for producing an optoelectronic component and comprises at least the following steps:
- the layer stack established for the generation of radiation forms a shape of the wavy layer after.
- the wavy structure of the corrugated layer continues, in particular through the entire layer stack.
- a side of the layer stack facing away from the substrate is, for example, with a tolerance of at most 20% or at most 10% or at most 5% of an average wave height of waves of the corrugated layer like the
- the corrugated layer is not a continuous layer.
- the corrugated layer is formed by individual strips and / or by individual islands on the main side, wherein the strips and / or islands are not interconnected by a material of the corrugated layer.
- the corrugated layer represents a coherent material, but that in subareas enclosed by the corrugated layer, the main side of the substrate is not covered by the corrugated layer.
- the corrugated layer is a net-like structure, preferably with a plurality of continuous intersecting webs.
- Transmittance for the generated light is, for example, at least 80% or at least 90%.
- the thickness of the corrugated layer varies
- the corrugated layer is located between two adjacent ones
- the average longitudinal extent of the corrugated layer is between 2 cm and 100 cm inclusive, in particular between 5 cm and 50 cm inclusive.
- Figure 1 is a perspective view of
- an average wave height H between wave troughs and wave crests in a direction perpendicular to the main face 15 of the substrate 1 is about 100 nm.
- the corrugated layer 3 is preferably transparent to a generated during operation of the component 10 in the layer stack 4 Electromagnetic radiation, as well as the substrate 1. A radiation extraction from the component 10 takes place through the corrugated layer 3 and through the substrate 1 therethrough. A wavy layer 3 facing away from the main side of the substrate 1 is preferably flat and smooth.
- corrugated layer 3 is in this case
- Embodiment not a continuous layer, but a layer with island-like areas.
- the corrugated layer 3 is therefore not a closed layer, the the main page 15 in an area where the
- Layer stack 4 is applied, covered.
- Layers 4b of the layer stack 4 are applied to the upper side of the corrugated layer 3 facing away from the substrate 1, and reshape a structure of the corrugated layer 3.
- the one or more layers 4a of the layer stack 4 are planar shaped within the manufacturing tolerances.
- all layers of the layer stack 4 and / or the corrugated layer 3 are based on organic materials or consist of organic materials.
- Layer stack 4 and the materials of the corrugated layer 3 is preferably at least 0.1, in particular at least 0.2 or at least 0.4.
- the layers indicated in the exemplary embodiments preferably follow immediately in the order given
- a mean width B of webs of the corrugated layer 4 is located
Landscapes
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Abstract
In mindestens einer Ausführungsform des Verfahrens dient dieses zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils (10) wie einer organischen Leuchtdiode und umfasst die Schritte: - Bereitstellen eines Substrats (1), - Aufbringen einer Lösung (2) auf das Substrat (1), - Anlegen eines stehenden Ultraschallfeldes an die Lösung (2), - Trocknen der Lösung (2) zu einer Schicht (3) mit einer gewellten Oberseite (30), und - Aufbringen eines im Betrieb des fertigen Bauteils (10) zur Erzeugung von Licht eingerichteten Schichtenstapels (4) an der Oberseite (30).
Description
Beschreibung
Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils und optoelektronisches Bauteil
Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines
optoelektronischen Bauteils angegeben. Darüber hinaus wird ein optoelektronisches Bauteil angegeben. Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren
anzugeben, mit dem ein optoelektronisches Bauteil , aus dem effizient Strahlung auskoppelbar ist, herstellbar ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses den Schritt des Bereitstellens eines Substrats. Das Substrat ist bevorzugt dazu eingerichtet, das mit dem
Verfahren hergestellte optoelektronische Bauteil mechanisch zu tragen . Beispielsweise umfasst oder besteht das Substrat aus einem Glas , aus Quarz , aus einem Kunststoff , aus einer Kunststofffolie oder aus einem Halbleitermaterial . Bevorzugt ist das Substrat für Strahlung im sichtbaren Spektralbereich mindestens teilweise durchlässig, insbesondere klarsichtig . Das Substrat weist eine Hauptseite auf , die bevorzugt eben gestaltet ist . Eine mittlere Rauheit Ra der Hauptseite beträgt insbesondere höchstens 20 nm oder höchstens 5 nm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses den Schritt des Aufbringens einer Lösung auf der Hauptseite des Substrats . Bei der Lösung handelt es sich bevorzugt um eine Polymersuspension . Ebenso ist es alternativ oder zusätzlich möglich, dass in der Lösung eine oder mehrere Sorten von Partikeln dispergiert sind. Solche Partikel weisen zum Beispiel einen mittleren Durchmesser von höchstens 10 pm
oder, bevorzugt, von höchstens 5 μπι oder von höchstens 1 μτα auf. Die Partikel bestehen oder umfassen insbesondere eines oder mehrere der folgenden Materialien: ein Metall, Silber, Gold, ein Metalloxid, ein Titanoxid wie Titandioxid,
Kohlenstoff. Es können die Partikel sphärisch oder
näherungsweise sphärisch geformt sein. Ebenso ist es möglich, dass die Partikel zylinderartig oder drahtartig geformt sind und eine zum Beispiel um mindestens einen Faktor 3 oder
Faktor 5 oder Faktor 10 größere mittlere Längsausdehnung als mittlere Querausdehnung aufweisen. Insbesondere kann es sich bei den Partikeln um Kohlenstoffnanoröhrchen handeln.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird an das Substrat und/oder an die Lösung ein stehendes
Ultraschallfeld angelegt. Über ein solches Ultraschallfeld können Dichtemodulationen in der Lösung erzeugt werden.
Insbesondere ist es möglich, dass sich Polymere oder Partikel in der Lösung in Schwingungsknoten des stehenden
Ultraschallfeldes verstärkt ansammeln.
Gemäß zumindest einer Au führungsform des Verfahrens umfasst dieses den Schritt des Aushärtens und/oder des Trocknens der Lösung. Bei dem Aushärten und/oder Trocknen wird eine Schicht gebildet. Die Schicht weist eine gewellte, dem Substrat abgewandte Oberseite auf. Die gewellte Schicht wird bevorzugt unmittelbar auf der Hauptseite des Substrats gebildet.
Mit anderen Worten schwankt eine Dicke der Schicht. Die lokale Dicke der gewellten Schicht entspricht beispielsweise einer Dichte der Polymere oder der Partikel der Lösung, die durch das stehende Ultraschallfeld während des Aushärtens und/oder des Trocknens der Lösung hervorgerufen ist. Das Aushärten und/oder Trocknen geschieht beispielsweise durch ein Verdampfen eines Lösungsmittels der Lösung.
Gemäß zumindest einer Au führungsform des Verfahrens ist das fertige optoelektronische Bauteil zur Erzeugung von Licht eingerichtet. Hierzu wird insbesondere unmittelbar auf die Oberseite der gewellten Schicht ein zur Erzeugung von Licht eingerichteter Schichtenstapel aufgebracht.
In mindestens einer Ausführungsform des Verfahrens dient dieses zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils und umfasst mindestens die folgenden Schritte:
- Bereitstellen eines Substrats,
- Aufbringen einer Lösung auf eine Hauptseite des Substrats,
- Anlegen eines stehenden ültraschallfeldes an das Substrat und/oder an die Lösung,
- Aushärten und/oder Trocknen der Lösung zu einer Schicht mit einer gewellten, dem Substrat abgewandten Oberseite, und
- Aufbringen eines im Betrieb des fertigen Bauteils zur
Erzeugung von Licht eingerichteten Schichtenstapels an der Oberseite der gewellten Schicht. Die einzelnen Schritte des Verfahrens werden bevorzugt teilweise oder vollständig in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt .
Durch das stehende ültraschallfeld während des Erzeugens ist die Schicht strukturierbar. Durch eine solche Strukturierung ist eine Lichtauskoppeleffizienz von Strahlung aus dem
Bauteil steigerbar. Mittels Ultraschall ist eine
Strukturierung der gewellten Schicht relativ einfach und kosteneffizient herstellbar, verglichen mit Verfahren wie photolithographischer Strukturierung oder Präge- und
Stempelverfahren.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens bildet der zur Strahlungserzeugung eingerichtete Schichtenstapel
eine Form der gewellten Schicht nach. Mit anderen Worten setzt sich die wellenförmige Struktur der gewellten Schicht insbesondere durch den gesamten Schichtenstapel hindurch fort. Eine dem Substrat abgewandte Seite des Schichtenstapels ist beispielsweise mit einer Toleranz von höchstens 20 % oder von höchstens 10 % oder von höchstens 5 % einer mittleren Wellenhöhe von Wellen der gewellten Schicht wie die dem
Substrat abgewandte Oberseite der gewellten Schicht geformt. Die mittlere Wellenhöhe ist hierbei ein mittlerer Abstand, gemessen insbesondere in einer Richtung senkrecht zur
Hauptseite des Substrats, von Wellentälern zu Wellenbergen der gewellten Schicht. Mit anderen Worten kann der
Schichtenstapel eine über die gewellte Schicht hinweg
gleichbleibende Stapeldicke aufweisen.
Gemäß zumindest einer Ausfuhrungsform des Verfahrens ist die gewellte Schicht eine durchgehende Schicht. Beispielsweise bedeckt die gewellte Schicht einen gesamten Teilbereich der Hauptseite des Substrats, über dem der Schichtenstapel aufgebracht ist. Bei der gewellten Schicht handelt es sich also bevorzugt um eine kontinuierliche Schicht, die den
Teilbereich der Hauptseite mit dem Schichtenstapel des
Substrats vollständig bedeckt, ohne dass von der gewellten Schicht unbedeckte Löcher oder Inseln verbleiben.
Gemäß zumindest einer Ausfuhrungsform des Verfahrens ist die gewellte Schicht keine durchgehende Schicht. Mit anderen Worten ist die gewellte Schicht durch einzelne Streifen und/oder durch einzelne Inseln an der Hauptseite gebildet, wobei die Streifen und/oder Inseln nicht durch ein Material der gewellten Schicht miteinander verbunden sind. Ebenso ist es möglich, dass die gewellte Schicht einen zusammenhängenden Material erbünd darstellt, dass jedoch in Teilgebieten, die von der gewellten Schicht umschlossen sind, die Hauptseite
des Substrats nicht von der gewellten Schicht bedeckt ist. Beispielsweise ist die gewellte Schicht eine netzartige Struktur, bevorzugt mit einer Vielzahl von durchgehenden, sich kreuzenden Stegen.
Gemäß zumindest einer Äusführungsform des Verfahrens
entspricht eine mittlere Periodizität von Wellen der Schicht einer mittleren halben Wellenlänge von Ultraschallwellen des stehenden Ultraschallfeldes in der Lösung. Die mittlere
Periodizität ist insbesondere ein mittlerer Abstand zwischen benachbarten Wellentälern in einer lateralen Richtung, zum Beispiel parallel zu der Hauptseite des Substrats. Durch eine Wahl der Weilenlänge des Ultraschalls ist also eine
Periodizität der wellenartigen Strukturen der Schicht
einstellbar. Beispielsweise ist eine lokale Dicke der
gewellten Schicht umso geringer, je höher eine mittlere
Intensität des stehenden Ultraschallfeldes an dem
betreffenden Ort während des Aushärtens und/oder Trocknens der Lösung war .
Gemäß zumindest einer Äusführungsform des Verfahrens ist die gewellte Schicht und/oder das Substrat wenigstens teilweise durchlässig für das im Schichtenstapel erzeugte Licht.
Hierdurch ist eine Lichtauskoppelung durch die gewellte
Schicht und durch das Substrat hindurch ermöglicht. Ein
Transmissionsgrad für das erzeugte Licht beträgt zum Beispiel mindestens 80 % oder mindestens 90 %.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird die gewellte schicht elektrisch leitfähig ausgebildet. Hierdurch ist eine BeStrömung des Schichtenstapels durch die gewellte Schicht hindurch ermöglichbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Substrat eine elektrisch leitfähige Schicht an der
Hauptseite, die als Elektrode, insbesondere als Anode, dienen kann. Beispielsweise ist die elektrisch leitfähige Schicht durch ein transparentes, leitendes Oxid, kurz TCO, gebildet. Insbesondere umfasst das Substrat eine Schicht aus einem Zinkoxid, einem Zinnoxid, einem Indiumoxid oder einem Indium- Zinn-Oxid. Die Schicht kann p-dotiert oder n-dotiert sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird die gewellte Schicht als Lochinjektionsschicht für den
Schichtenstapel ausgebildet. Zum Beispiel umfasst die
gewellte Schicht ein Polyethylendioxythiophen, kurz PEDOT. Das PEDOT ist beispielsweise in Wasser und/oder einem Alkohol gelöst , insbesondere mit Konzentrationen zwischen
einschließlich 0 , 5 Gewichtsprozent und 3 Gewichtsprozent , und kann mittels Spincoaten auf dem Substrat aufgebracht werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens handelt es sich bei dem fertig hergestellten optoelektronischen
Bauteil um eine organische Leuchtdiode , kurz OLED . Der
Schichtenstapel umfasst dann mindestens eine aktive Schicht , die aus wenigstens einem organischen Material besteht oder die mindestens ein organisches Material umfasst . Insbesondere basieren alle Schichten des Schichtenstapels auf organischen Materialien oder bestehen hieraus .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird auf der dem Substrat abgewandten Seite des Schichtenstapels eine Elektrode , insbesondere eine Kathode , aufgebracht , etwa mittels Aufdampfen. Bei dieser Elektrode handelt es sich bevorzugt um eine metallische Elektrode, beispielsweise mit oder aus einem oder mehreren der folgenden Materialien :
Aluminium, Barium, Indium, Silber, Gold, Magnesium, Kalzium,
Lithium. Es ist möglich, dass die Elektrode der gewellten Schicht sowie dem Schichtenstapel nachgeformt ist. Eine
Struktur der gewellten Schicht kann also in der Elektrode ebenso ausgeformt sein. Die Elektrode Bildet zum Beispiel einen Reflektor oder eine Spiegelschicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das stehende Ultraschallfeld durch mindestens zwei oder genau zwei oder durch mindestens vier oder genau vier
Ultraschallquellen erzeugt. Bevorzugt sind die
Ultraschallquellen paarweise orthogonal zueinander
ausgerichtet. Mit anderen Worten können
Hauptabstrahlrichtungen der Ultraschallquellen jeweils senkrecht zueinander orientiert sein. Die
Hauptabstrahlrichtungen der Ultraschallquellen liegen
insbesondere jeweils in einer Ebene mit dem Substrat und/oder der Lösung für die gewellte Schicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erzeugen die Ultraschallquellen näherungsweise jeweils ebene Wellen. Hierdurch ist ein über die gesamte Oberseite der gewellten Schicht hinweg regelmäßiges oder näherungsweise regelmäßiges Muster oder Gitter der Wellen erzeugbar. Ebene Welle kann bedeuten, dass ein Krümmungsradius von Wellenfronten der von einer der Ultraschallquellen erzeugten Wellen mindestens das
Doppelte oder mindestens das Dreifache einer mittleren
Längsausdehnung der gewellten Schicht beträgt.
Darüber hinaus wird ein optoelektronisches Bauteil angegeben, Das Bauteil kann mittels eines Verfahrens hergestellt sein, wie in Verbindung mit einer oder mehrere der oben genannten Ausführungsformen beschrieben. Merkmale des
optoelektronischen Bauteils sind daher auch für das hier beschriebene Verfahren offenbart und umgekehrt.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst das
optoelektronische Bauteil ein Substrat sowie eine gewellte Schicht auf einer Hauptseite des Substrats, Weiterhin
beinhaltet das Bauteil einen Schichtenstapel, der dazu vorgesehen ist, im Betrieb des Bauteils Licht zu erzeugen und der auf einer dem Substrat abgewandten Oberseite der
gewellten Schicht aufgebracht ist. Eine Form des
Schichtenstapels ist der gewellten Schicht nachgebildet. Eine dem Substrat abgewandte Seite des Schichtenstapels ist, insbesondere mit einer Toleranz von höchstens 20 % einer mittleren Wellenhöhe von Wellen der Schicht, wie die dem Substrat abgewandte Oberseite der gewellten Schicht geformt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauteils ist die gewellte Schicht, in Draufsicht gesehen, wie ein
eindimensionales oder wie ein zweidimensionales Gitter geformt. Die Dicke der gewellten Schicht variiert zum
Beispiel sinus -artig oder rechteckartig entlang insbesondere zweier HaupterStreckungsrichtungen der gewellten Schicht, parallel zu der Hauptseite des Substrats.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauteils beträgt eine mittlere Periodizität der gewellten Schicht zwischen einschließlich 25 μηα und 500 μπι, insbesondere zwischen einschließlich 50 μπι und 300 μτχι, beispielsweise zirka 100 p.m. Die in das Substrat und/oder die Lösung während des
Herstellens der Schicht eingekoppelte UltraschallStrahlung weist dann zum Beispiel eine mittlere Frequenz zwischen einschließlich 3 MHz und 30 MHz auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauteils ist die Oberseite der gewellten Schicht, die dem Substrat abgewandt ist, durch eine stetige und/oder periodische Funktion
beschreibbar. Insbesondere ist die Oberseite durch eine
Sinusf nktion oder durch eine Rechteckf nktion oder durch eine Trapezfunktion beschreibbar. Die Oberseite ist
beispielsweise ähnlich wie ein Eierkarton mit abgerundeten Kanten geformt .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauteils gilt für eine Dicke T der gewellten Schicht entlang von Richtungen x,
T(x, y) = TO + 0,5 H { f (x) + f (y) )
TO ist hierbei eine mittlere Dicke der gewellten Schicht . H ist die mittlere Wellenhöhe der Wellen der Schicht, x und y sind bevorzugt zueinander orthogonale Raumrichtungen parallel zu dem Substrat, insbesondere parallel zu Hauptrichtungen der Ultraschallwellen während des Herstellens der gewellten
Schicht, f (x) und f (y) sind Funktionen aus dem Raum der periodischen Funktionen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauteils liegt die mittlere Weilenhöhe der Wellen der Schicht zwischen
einschließlich 50 nm und 10 pm. Bevorzugt liegt die mittlere Wellenhöhe zwischen einschließlich 50 nm und 200 nm, falls die gewellte Schicht eine durchgehende Schicht ist. Ist die gewellte Schicht netzartig oder inselartig ausgebildet, so liegt die mittlere Wellenhöhe bevorzugt zwischen
einschließlich 0,5 μτ und 10 μχη oder zwischen einschließlich 2 μτ und 8 μπι
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauteils beträgt die mittlere Dicke TO der gewellten Schicht , speziell im Falle einer durchgehenden Schicht , zwischen einschließlich 15 nm und 500 nm, insbesondere zwischen einschließlich 25 nm
und 100 nm . Eine mittlere Dicke des zur Erzeugung von Licht vorgesehenen Schichtenstapels liegt hierbei bevorzugt zwischen einschließlich 50 nm und 2 μπι oder, bevorzugt, zwischen einschließlich 100 nm und 500 nm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauteils befindet sich die gewellte Schicht zwischen zwei benachbarten
Schichten des Schichtenstapels. Es ist also möglich, dass zumindest eine Schicht des Schichtenstapels unmittelbar auf das Substrat aufgebracht ist und auf diese mindestens eine Schicht dann die gewellte Schicht sowie auf der gewellten Schicht weitere Schichten des Schichtenstapels folgen .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauteils ist auf einer dem Substrat abgewandten Seite des Schichtenstapels eine Abdeckschicht aufgebracht . Die Abdeckschicht kann aus einem strahlungsdurchlässigen und elektrisch leitfähigen Material gebildet sein. Es ist möglich, dass eine dem
Substrat abgewandte Abdeckschichtoberseite eben geformt ist und eine Struktur der gewellten Schicht nicht nachbildet .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauteils beträgt die mittlere Längsausdehnung der gewellten Schicht zwischen einschließlich 2 cm und 100 cm, insbesondere zwischen einschließlich 5 cm und 50 cm .
Nachfolgend wird ein hier beschriebenes Bauteil sowie ein hier beschriebenes Verfahren unter Bezugnahme auf die
Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert . Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine
maßstäblichen Bezüge dargestellt , vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß
dargestellt sein.
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische perspektivische Darstellung eines hier beschriebenen Herstellungsverfahrens für eine hier beschriebene gewellte Schicht, und
Figuren 2 bis 4 schematische Darstellungen von
Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen optoelektronischen Bauteilen.
In Figur 1 ist eine perspektivische Darstellung der
Herstellung einer gewellten Schicht 3 für ein
optoelektronisches Bauteil 10 illustriert. Auf ein Substrat 1, das beispielsweise ein Glassubstrat mit einer Indium-Zinn- Oxid-Beschichtung an einer Hauptseite 15 ist, ist auf der Hauptseite 15 eine Lösung 2 aus einem Lösungsmittel und einem Polymer aufgebracht . Das Substrat 1 mit der Lösung 2 befindet sich zwischen vier ültraschallquellen 9, die jeweils Hauptabstrahlrichtungen S des Ultraschalls aufweisen, wobei die Hauptabstrahlrichtungen S paarweise senkrecht zueinander orientiert sind. Die
Hauptabstrahlrichtungen S liegen näherungsweise in einer Ebene von Haupterstreckungsrichtungen x, y des Substrats 1 sowie der Lösung 2. Anders als in Figur 1 dargestellt, befinden sich die ültraschallquellen 9 bevorzugt in direktem Kontakt mit dem Substrat 1, um den Ultraschall effizient in das Substrat 1 und hierüber in die Lösung 2 einzukoppeln.
Mit den Ultraschallquellen 9 ist ein stehendes
Ultraschallfeld erzeugbar. Durch das stehende Ultraschallfeld ist eine Dichtemodulation der Polymere in der Lösung 2 erzeugbar. Bei einem Verdampfen des Lösungsmittels der Lösung
2 scheiden sich die Polymere auf der Hauptseite 15 des
Substrats 1 entsprechend der über das stehende
Ultraschallfeld erzeugten Dichtemodulation ab . Hierdurch ist eine gewellte Schicht 3 mit einer dem Substrat 1 abgewandten, wellenförmigen Oberseite 30 erzeugbar, vergleiche auch Figur 2. Die gewellte Schicht 3 verbleibt an dem Substrat 1 und wird von diesem nicht abgelöst .
In Figur 2 ist eine Schnittdarstellung des Bauteils 10 gezeigt , das bevorzugt eine organische Leuchtdiode ist . Auf dem Substrat 1 ist unmittelbar an der Hauptseite 15 die durchgehende , gewellte Schicht 3 aufgebracht . Eine mittlere Längsausdehnung L der gewellten Schicht 3 beträgt zum
Beispiel ungefähr 20 cm. Eine Dicke T der gewellten Schicht 3 ist in dem Querschnitt entlang der x-Richtung durch eine Sinusfunktion oder durch eine Sinusquadratfunktion
beschreibbar. Eine mittlere Dicke TO der gewellten Schicht 3 beträgt zum Beispiel zirka 200 nm. Eine mittlere Wellenhöhe H zwischen Wellentälern und Wellenbergen in eine Richtung senkrecht zu der Hauptseite 15 des Substrats 1 liegt zum Beispiel bei ungefähr 100 nm.
Unmittelbar auf eine dem Substrat 1 abgewandte Oberseite 30 der gewellten Schicht 3 ist der Schichtenstapel 4
aufgebracht , der im Betrieb des Bauteils 10 zur Erzeugung einer elektromagnetischen Strahlung, insbesondere im
sichtbaren Spektralbereich, eingerichtet ist . Der
Schichtenstapel 4 bildet eine Form der Oberseite 30 der gewellten Schicht 3 nach und weist näherungsweise eine konstante Dicke auf . Eine dem Substrat 1 abgewandte Seite 40 des Schichtenstapels 4 ist also näherungsweise wie die
Oberseite 30 der gewellten Schicht 3 geformt. Die gewellte Schicht 3 ist bevorzugt transparent für eine im Betrieb des Bauteils 10 in dem Schichtenstapel 4 erzeugte
elektromagnetische Strahlung, ebenso wie das Substrat 1. Eine Strahlungsauskopplung aus dem Bauteil 10 erfolgt durch die gewellte Schicht 3 und durch das Substrat 1 hindurch. Eine der gewellten Schicht 3 abgewandte Hauptseite des Substrats 1 ist bevorzugt eben und glatt ausgebildet.
An der Seite 40 des Schichtenstapels 4 ist besonders
bevorzugt eine reflektierende, metallische Elektrode
aufgebracht, in den Figuren nicht gezeichnet, über diese Elektrode und eine von dem Substrat 1 an der Hauptseite 15 umfasste weitere Elektrode, ebenfalls nicht gezeichnet, und durch die gewellte Schicht 3 hindurch erfolgt im Betrieb des Bauteils 10 eine BeStrömung des Schichtenstapels 4 zur
Lichterzeugung .
Durch die gewellte Struktur der Schicht 3 und/oder der nicht gezeichneten Elektrode an der Oberseite 40 und alternativ oder zusätzlich durch einen Brechungsindexunterschied eines Materials der gewellten Schicht 3 und eines Materials des Schichtenstapels 4 kann eine Umlenkung von Strahlung
erfolgen, die eine Auskoppeleffizienz von im Schichtenstapel 4 erzeugter Strahlung aus dem Bauteil 10 heraus und durch das Substrat 1 erhöht. Ebenso ist es möglich, dass durch die gewellte Struktur der Schicht 3 eine Wellenleitung von
Strahlung in dem Schichtenstapel 4 entlang der x-Richtung vermindert oder unterbunden wird.
In Figur 3 ist in einer Schnittdarstellung ein weiteres
Ausführungsbeispiel des Bauteils 10 gezeigt. Bei der
gewellten Schicht 3 handelt es sich in diesem
Ausführungsbeispiel nicht um eine durchgehende Schicht, sondern um eine Schicht mit inselartigen Bereichen. Die gewellte Schicht 3 ist also keine geschlossene Schicht, die
die Hauptseite 15 in einem Bereich, in dem der
Schichtenstapel 4 aufgebracht ist, bedeckt.
Optional ist die gewellte Schicht 3, wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen möglich, nicht unmittelbar auf die Hauptseite 15 des Substrats 1 aufgebracht , sondern auf eine erste Schicht 4a des Schichtenstapels 4. Weitere
Schichten 4b des Schichtenstapels 4 sind an der dem Substrat 1 abgewandten Oberseite der gewellten Schicht 3 aufgebracht und formen eine Struktur der gewellten Schicht 3 nach . Die eine oder die mehreren Schichten 4a des Schichtenstapels 4 sind im Rahmen der Herstellungstoleranzen planar geformt .
Weiterhin ist es optional möglich, wie auch in allen
Ausführungsbeispielen, dass auf der dem Substrat 1
abgewandten Seite 40 des Schichtenstapels 4 oder auf der nicht gezeichneten Elektrode eine Abdeckschicht 5 mit einer dem Substrat 1 abgewandten, ebenen Abdeckschichtoberseite 50 angebracht ist . Bei einem Material der Abdeckschicht 5 kann es sich um eine Verkapselung des Schichtenstapels 4 handeln.
Bevorzugt basieren alle Schichten des Schichtenstapels 4 und/oder der gewellten Schicht 3 auf organischen Materialien oder bestehen aus organischen Materialien. Ein Unterschied des mittleren optischen Brechungsindexes des Materials des
Schichtenstapels 4 und den Materialien der gewellten Schicht 3 beträgt bevorzugt mindestens 0,1, insbesondere mindestens 0,2 oder mindestens 0,4. Die in den Ausführungsbeispielen angegebenen Schichten folgen bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge unmittelbar
aufeinander und stehen j eweils in direktem, physischem
Kontakt zueinander . Abweichend hiervon ist es ebenso möglich, dass das Bauteil 10 nicht dargestellte Zwischenschichten
umfasst , die im vorliegenden Zusammenhang mit der Struktur der gewellten Schicht 3 zur Vereinfachung der Darstellung nicht aufgeführt sind. In Figur 4A ist eine Draufsicht und in den Figuren 4B und 4C Schnittdarstellungen eines weiteren Ausführungsbeispiels des Bauteils 10 gezeigt. Die gewellte Schicht 4 bildet eine durchgehende, netzförmige Struktur auf dem Substrat 1 aus. Es ist die gewellte Schicht 4 zum Beispiel mit oder aus
Metallpartikeln oder Kohlenstoffnanoröhrchen gebildet. Über die gewellte Schicht 4 ist dann insbesondere eine effiziente Stromverteilung an dem Substrat 1 möglich, etwa in
Kombination mit einer nicht gezeichneten dünnen,
durchgehenden Schicht aus einem transparenten, leitfähigen Oxid wie Indium-Zinn-Oxid. Die mittlere Periodizität P der gewellten Schicht 4 beträgt bevorzugt zwischen einschließlich 250 μτη und 5 mm oder zwischen einschließlich 0,5 mm und 2 mm.
In Figur 4B ist zu sehen, dass die periodische, gewellte Schicht 4 im Querschnitt zum Beispiel näherungsweise wie eine
Rechteckfunktion geformt ist. Gemäß Figur 4C ist die gewellte Schicht 4 beispielsweise näherungsweise wie eine
Trapezfunktion ausgebildet . Der zur Strahlungserzeugung vorgesehene Schichtenstapel 4 kann an Kanten der gewellten Schicht 4 abreißen, siehe Figur 4B, oder auch eine
durchgehende Schicht sein, siehe Figur 4C. Eine mittlere Breite B von Stegen der gewellten Schicht 4 liegt
insbesondere zwischen einschließlich 2 μπι und 60 μτα oder zwischen einschließlich 5 μπι und 30 μτη, so dass die Stege bevorzugt mit bloßem Augen nicht wahrnehmbar sind. Eine mittlere Höhe der Stege liegt zum Beispiel zwischen
einschließlich 2 /im und 10 μιη.
Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die
Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmai sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere j ede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet , auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Äusfuhrungsbeispielen angegeben ist .
Bezugszeichenliste
10 optoelektronisches Bauteil
1 Substrat
15 Hauptseite des Substrats
2 Lösung
3 gewellte Schicht
30 Oberseite der gewellten Schicht
4 Schichtenstapel zur Erzeugung von Licht
40 dem Substrat abgewandte Seite des Schichtenstapels
5 Abdeckschicht
50 Abdeckschichtoberseite
9 Ultraschallquelle
B mittlere Breite von Stegen der gewellten Schicht
H mittlere Wellenhöhe der gewellten Schicht
L mittlere Längsausdehnung der gewellten Schicht
P mittlere Periodizität der gewellten Schicht
S Hauptrichtung des Ultraschalls
T Höhe (x, y) der gewellten Schicht
TO mittlere Dicke der gewellten Schicht
x,y Richtungen
Claims
Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils (10) mit den Schritten:
- Bereitstellen eines Substrates (1) ,
- Aufbringen einer Lösung (2) auf eine Hauptseite (15) des Substrats (1) ,
- Anlegen eines stehenden Ultraschallfeldes an das Substrat (1) und/oder an die Lösung (2) ,
- Aushärten und/oder Trocknen der Lösung (2) zu einer Schicht (3) mit einer gewellten, dem Substrat (1) abgewandten Oberseite ( 30 ) , und
- Aufbringen eines im Betrieb des fertigen Bauteils (10} zur Erzeugung von Licht eingerichteten
Schichtenstapels (4) auf der Oberseite (30) der
gewellten Schicht ( 3 ) .
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem der Schichtenstapel (4) eine Form der gewellten Schicht (3) nachbildet, wobei eine dem Substrat (1) abgewandte Seite (40) des Schichtenstapels (4) , mit einer Toleranz von höchstens 20 % einer mittleren
Wellenhöhe (H) von Wellen der Schicht (3) , wie die Oberseite (30) der Schicht (3) geformt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in der Lösung (2) Polymerketten gelöst sind und/oder bei dem in der Lösung (2) Partikel dispergiert sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die gewellte Schicht (3) eine durchgehende Schicht ist, wobei eine mittlere Periodizität (P) von Wellen der Schicht (3) einer mittleren halben
Wellenlänge von Ultraschallwellen des stehenden
Ultraschallfeldes in der Lösung (2) entspricht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche , bei dem die gewellte Schicht (3) und das Substrat (1) wenigstens teilweise durchlässig für das im
Schichtenstapel (4 ) erzeugte Licht sind .
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die gewellte Schicht (3 ) elektrisch leitfähig ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das stehende Ultraschallfeld durch vier
paarweise orthogonal ausgerichtete Ultraschallquellen (9) erzeugt wird, die sich in einer Ebene mit dem
Substrat (1) befinden. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem das fertig hergestellte Bauteil (10) eine organische Leuchtdiode ist und bei dem der
Schichtenstapel (4 ) wenigstens ein organisches Material umfasst oder aus einem oder mehreren organischen
Materialien besteht .
Optoelektronisches Bauteil (10 } mit
- einem Substrat (1) ,
- einer gewellten Schicht (3) auf einer Hauptseite (15) des Substrats (1) ,
- einem im Betrieb des Bauteils (10) zur Emission von Licht vorgesehenen Schichtenstapel (4 ) an einer dem Substrat abgewandten Oberseite (30) der gewellten
Schicht (3) ,
wobei eine Form des Schichtenstapels (4) der gewellten
Schicht (3) nachgebildet ist und eine dem Substrat ( 1) abgewandte Seite (40) des Schichtenstapels (4) , mit einer Toleranz von höchstens 20 % einer mittleren
Wellenhöhe (H) von Wellen der Schicht (3) , wie die Oberseite (30) der gewellten Schicht (3) geformt ist .
10. Optoelektronisches Bauteil (10) nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem eine mittlere Periodizität (P) der gewellten Schicht (3) zwischen einschließlich 25 μτη und 5 mm liegt .
11. Optoelektronisches Bauteil (10) nach einem der
Ansprüche 9 oder 10 ,
bei dem die Oberseite (30) der gewellten Schicht (3) durch eine stetige Funktion beschreibbar ist . 12. Optoelektronisches Bauteil (10) nach einem der
Ansprüche 9 bis 11 ,
bei dem für eine Dicke T der gewellten Schicht (3) entlang von Richtung x, y gil :
T(x, y) = TO + 0, 5 H ( f (x) + f (y) )
wobei f (x) und f (y) eweils Funktionen aus dem Raum der periodischen Funktionen sind,
- TO eine mittlere Dicke der gewellten Schicht (3 ) ist,
- H die mittlere Wellenhöhe der Wellen der Schicht (3) is . 13. Optoelektronisches Bauteil (10) nach einem der
Ansprüche 9 bis 12 ,
bei dem die mittlere Wellenhöhe (H) der Wellen der Schicht (3) zwischen einschließlich 25 nm und 10 μτη liegt .
Optoelektronisches Bauteil (10) nach einem der
Ansprüche 9 bis 14,
das mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bi 8 hergestellt ist.
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