WO2013007446A1 - Lichtemittierendes bauelement und verfahren zum herstellen eines lichtemittierenden bauelements - Google Patents

Lichtemittierendes bauelement und verfahren zum herstellen eines lichtemittierenden bauelements Download PDF

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WO2013007446A1
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layer structure
electrode
light
optically translucent
organic
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PCT/EP2012/060282
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Thomas Dobbertin
Erwin Lang
Thilo Reusch
Daniel-Steffen SETZ
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a light-emitting component and a method for producing a light-emitting
  • OLEDs organic light-emitting diodes
  • At least one is electrical
  • conductive electrode translucent, for example, transparent, and forms together with the layer stack and the second electrically conductive electrode an optical microcavity, optionally in conjunction with additional dielectric layers for optical matching, which may also be part of an organic light emitting diode.
  • OLED organic light emitting diode
  • an organic light emitting diode usually the color reproduction and the color temperature by adaptation of the organic layer stack and the optical microcavity (including the electrically conductive electrodes and optionally also provided
  • Anti-reflection coatings Due to many mutual dependencies of the electrical and optical properties, however, this has so far been achieved only with comparatively high development effort.
  • light emitting device may comprise a first translucent electrode; an organic electroluminescent layer structure on or above the first electrode; a second translucent electrode on or over the organic electroluminescent layer structure; an optical
  • Layer structure comprises photoluminescent material; and a mirror layered structure on or above the optical
  • photoluminescent material is because of this layer structure and the therein contained
  • the optically translucent layer structure or the Photoluminescent material not with electric current may however optionally also be present.
  • the optically translucent layer structure or the Photoluminescent material not with electric current may however optionally also be present.
  • translucent or “translucent layer” can be understood in various embodiments that a layer is transparent to light
  • the light generated by the light-emitting component for example one or more
  • Wavelength ranges for example, for light in one
  • Wavelength range of visible light for example,
  • the term "translucent layer” in various embodiments is to be understood to mean that substantially all of them are in one
  • Amount of light is also coupled out of the structure (for example, layer), wherein a portion of the light can be scattered.
  • the term "transparent layer" can be used in
  • a layer is permeable to light (for example at least in a partial region of the wavelength range from 380 nm to 780 nm), wherein light coupled into a structure (for example a layer) is substantially without
  • optically translucent layer structure in radiation for at least a portion of the
  • the second electrode may be configured such that the optically translucent
  • Layer structure with the organic electroluminescent layer structure is optically coupled.
  • the photoluminescent material may be a material of at least one of the following
  • an electrically insulating layer may be provided between the second electrode and the optically translucent layer structure.
  • a barrier layer / Dünntikverkapslung between the second electrode and the optically translucent layer structure may be substantially matched to the refractive index of the organic
  • the optically translucent layer structure may additionally comprise one or more
  • light emitting device may comprise a mirror layer structure; an optically translucent
  • Layer structure comprises photoluminescent material; a first translucent electrode on or above the optically translucent layer structure; an organic one electroluminescent layer structure on or above the first electrode; and a second translucent electrode on or above the organic electroluminescent
  • Component further comprise an electrically insulating
  • Component further comprise a barrier layer /
  • a method of manufacturing a light-emitting device In various embodiments, a method of manufacturing a light-emitting device
  • the method may include
  • the second electrode may be formed such that the optically translucent
  • Layer structure with the organic electroluminescent layer structure is optically coupled.
  • the method may further comprise
  • the method may further comprise forming an electrically insulating layer on or over the second electrode; wherein the optically translucent layer structure can be formed on or above the electrically insulating layer.
  • the method may further comprise forming an electrically insulating layer on or over the second electrode; wherein the optically translucent layer structure can be formed on or above the electrically insulating layer.
  • the refractive index of the optically translucent layer structure may be substantially matched to the refractive index of the organic layer
  • the optically translucent layer structure may additionally comprise one or more
  • the optically translucent layer structure can be formed by means of vapor deposition.
  • the photoluminescent material may be in situ in the optically translucent layer structure
  • the optically translucent layer structure can be formed by means of a
  • a method for producing a light-emitting component may include providing a mirror layer structure; forming an optically translucent layer structure on or above the mirror layer structure, wherein in the optical
  • electroluminescent layer structure on or above the first electrode; and forming a second translucent electrode on or over the organic electroluminescent layer structure.
  • the method may further include forming an electrically insulating layer on or over the optically translucent layer structure; wherein the first electrode is formed on or above the electrically insulating layer.
  • the method may further include forming a barrier layer (optionally further forming a thin film encapsulant to protect the electroluminescent layers).
  • Embodiments the choice of possible chromophores, since he has no restrictions on the electrical
  • Embodiments are quantum efficiency and excitation and emission spectrum. For example, too
  • inorganic chromophores are used.
  • Emission spectra allows a high color rendering and a simplified color temperature tuning and a
  • the color centers within the external cavity according to various embodiments, a change in color distortion over the viewing angle can be achieved. Again, the arrangement of the color centers can be made according to purely optical criteria, without depending on their
  • Life of the light emitting device This can be achieved by allowing electroluminescent color centers with limited efficiency and lifetime to be replaced, if appropriate, by photoluminescent color centers in the one or more external cavities.
  • FIG. 1 shows a light-emitting component according to various exemplary embodiments
  • Figure 2 is a light-emitting device according to various aspects
  • Figure 3 is a light-emitting device according to various aspects
  • FIG. 4 shows a light-emitting component according to various
  • FIG. 5 shows a light-emitting component according to various
  • FIGS. 6A to 6F show a light-emitting component according to FIG.
  • a light emitting device may be in different
  • Diode organic light emitting diode, OLED
  • OLED organic light emitting diode
  • the light emitting device may be in different
  • Embodiments be part of an integrated circuit. Furthermore, a plurality of light-emitting
  • Fig.l shows an organic light emitting diode 100 as a
  • the light-emitting component in the form of an organic light-emitting diode 100 may have a substrate 102.
  • the substrate 102 may be used, for example, as a support member for
  • the substrate 102 may include or be formed from glass, quartz, and / or a semiconductor material, or any other suitable material.
  • the substrate 102 may be a
  • the Plastic may include one or more polyolefins (eg, high or low density polyethylene (PE) or
  • the plastic may be polyvinyl chloride (PVC), polystyrene (PS), polyester and / or polycarbonate (PC),
  • PVC polyvinyl chloride
  • PS polystyrene
  • PC polycarbonate
  • the substrate 102 may comprise, for example, a metal foil, for example an aluminum foil, a stainless steel foil, a copper foil or a combination or a layer stack thereon.
  • the substrate 102 may include one or more of the above materials.
  • the substrate 102 may be translucent, for example
  • a first electrode 104 (for example in the form of a first electrode layer 104) may be applied.
  • the first electrode 104 (also referred to below as lower electrode 104) may consist of a
  • electrically conductive material or be formed, such as from a metal or a conductive transparent oxide (TCO) or a layer stack of multiple layers thereof or different metal or metals and / or the same or different TCOs.
  • Transparent conductive oxides are transparent, conductive materials, for example metal oxides, such as zinc oxide, tin oxide,
  • binary metal oxygen compounds such as ZnO, SnO 2, or ⁇ 2 ⁇ 3 also include ternary metal oxygen compounds, such as AlZnO, Zn2Sn04, CdSn03, ZnSn03, Mgln204, Galn03, Zn2ln20s or
  • the TCOs do not necessarily correspond to a stoichiometric one Composition and may also be p-doped or n-doped.
  • Electrode 104 have a metal, for example, Ag, Pt, Au, Mg, Al, Ba, In, Au, Ca, Sm or Li and compounds, combinations or alloys of these materials
  • the first electrode (for example, an AgMg alloy).
  • the first electrode (for example, an AgMg alloy).
  • the first electrode for example, an AgMg alloy.
  • Electrode 104 may be formed by a stack of layers of a combination of a layer of a metal on a layer of a TCO, or vice versa.
  • An example is one
  • ITO indium tin oxide
  • Electrode provide one or more of the following materials as an alternative or in addition to the materials mentioned above: networks of metallic nanowires and particles, for example of Ag; Networks off
  • Electrodes may comprise conductive polymers or transition metal oxides or conductive transparent oxides.
  • the organic light emitting diode may be configured as a so-called top emitter and / or as a so-called bottom emitter.
  • a top emitter can be understood to mean an organic light-emitting diode in which the light is emitted by the organic light-emitting diode through the side or covering layer opposite the substrate, for example through the second electrode.
  • Under a bottom emitter can in different embodiments an organic light-emitting diode in which the light from the organic light-emitting diode down,
  • Electrode 104 may be reflective or translucent or transparent. In the case that the light emitting device 100 emits light through the substrate, the first electrode 104 and the substrate 102 may be formed to be translucent or transparent. In this case, in the event that the first
  • Electrode 104 is formed of a metal, the first electrode 104, for example, have a layer thickness of less than or equal to about 25 nm, for example a
  • the first electrode 104 may have a layer thickness of greater than or equal to about 10 nm, for example, a layer thickness of greater than or equal to about 15 nm
  • the first electrode 104 a the first electrode 104 a
  • Layer thickness in a range of about 10 nm to about 25 nm for example, a layer thickness in a range of about 10 nm to about 18 nm, for example, a layer thickness in a range of about 15 nm to about 18 nm
  • the translucent or transparent first electrode 104 and in the case that the first electrode 104 is formed of a conductive transparent oxide (TCO), the first electrode 104, for example, have a layer thickness in one
  • Layer thickness in a range of about 100 nm to about 150 nm. Further, in the case of a translucent or transparent first electrode 104 and in the case that the first electrode 104 of, for example, a
  • the first electrode 104 has, for example, a layer thickness in a range from approximately 1 nm to approximately 500 nm,
  • the first electrode 104 may also be configured opaque or reflective. In the event that the first electrode 104 is reflective and made of metal, the first electrode 104 may have a layer thickness of greater than or equal to approximately 40 nm, for example a layer thickness of greater than or equal to approximately 50 nm.
  • the first electrode 104 can be used as the anode, ie as
  • hole-injecting electrode may be formed or as
  • the first electrode 104 may be a first electrical
  • a first electrical potential (provided by a power source 114 (eg, a power source or a voltage source) may be applied.)
  • the first electrical potential may be applied to the power supply
  • Substrate 102 are applied and be about and then indirectly supplied to the first electrode 104 or be.
  • the first electrical potential may be, for example, the ground potential or another predetermined reference potential.
  • the light-emitting component 100 may have an organic electroluminescent layer structure which is or will be applied on or above the first electrode 104.
  • the organic electroluminescent layer structure may include one or more emitter layers 108, for example with fluorescent and / or phosphorescent emitters, and one or more hole-line layers 106.
  • organometallic compounds such as derivatives of polyfluorene, polythiophene and polyphenylene (eg 2- or 2,5-substituted poly-p-phenylenevinylene) and metal complexes, for example iridium complexes such as blue-phosphorescent FIrPic (bis (3,5-difluoro-2- (bis 2-pyridyl) phenyl- (2-carboxypyridyl) -iridium III), green phosphorescent
  • non-polymeric emitters can be deposited by means of thermal evaporation, for example. Furthermore, can
  • Polymer emitters are used, which in particular by wet chemical methods, such as spin coating, are deposited.
  • the emitter materials may be suitably embedded in a matrix material.
  • light emitting device 100 may be selected so that light emitting device 100 emits white light.
  • the emitter layer (s) 108 may comprise a plurality of emitter materials of different colors (for example blue and yellow or blue, green and red)
  • the emitter layer (s) 108 may be constructed of multiple sublayers, such as a blue fluorescent emitter layer 108 or blue
  • phosphorescent emitter layer 108 By mixing the different colors, the emission of light can result in a white color impression.
  • a converter material in the beam path of the primary emission generated by these layers, which at least partially absorbs the primary radiation and emits secondary radiation of a different wavelength, so that from a (not yet white) primary radiation by the combination of primary radiation and secondary Radiation produces a white color impression.
  • the organic electroluminescent layer structure may generally include one or more electroluminescent layers.
  • the one or more electroluminescent pixels may generally include one or more electroluminescent light.
  • Layers may or may include organic polymers, organic oligomers, organic monomers, organic small, non-polymeric molecules ("small molecules”), or combinations of these materials.
  • Layer structure have one or more functional layers, which is or are designed as hole transport layer 106, so that, for example, in the case of an OLED an effective hole injection into an electroluminescent Layer or an electroluminescent region is made possible.
  • the organic electroluminescent layer structure may include one or more functional layers that may be referred to as
  • Electron transport layer 106 is executed or are, so that, for example, in the case of an OLED effective electron injection into an electroluminescent layer or an electroluminescent region is made possible.
  • As a material for the hole transport layer 106 can be any material for the hole transport layer 106 .
  • tertiary amines for example, tertiary amines, carbazoderivate, conductive polyaniline or Polythylendioxythiophen be used.
  • the one or more functional layers may or may be considered
  • Hole transport layer 106 may be deposited on or over the first electrode 104, for example, deposited, and the emitter layer 108 may be on or above the
  • Hole transport layer 106 applied, for example
  • the organic electroluminescent layer structure (ie the sum of the thicknesses of transport layer (s) 106 and emitter layer (s) 108) may have a layer thickness of at most approximately 1.5 ym, for example a layer thickness of approximately 1.2 ym, for example a layer thickness of at most approximately 1 ⁇ m, for example a layer thickness of at most approximately 800 nm, for example a layer thickness of approximately 500 nm, for example a layer thickness of approximately approximately approximately 400 nm, for example a layer thickness of approximately approximately 300 nm.
  • each OLED may for example have a layer thickness of at most about 1.5 ym, for example, a layer thickness of at most about 1.2 ym, for example, a layer thickness of at most about 1 ym, for example, a layer thickness of maximum about 800 nm, for example a layer thickness of at most about 500 nm, for example a layer thickness of at most about 400 nm, for example a layer thickness of at most about 300 nm
  • the organic electroluminescent layer structure may, for example, comprise a stack of three or four OLEDs arranged directly one above the other, in which case, for example, the
  • organic electroluminescent layer structure a
  • Layer thickness may have a maximum of about 3 ym.
  • the light-emitting device 100 may generally include further organic functional layers (symbolized in FIG. 1 by means of a layer 110 disposed on or above the one or more emitter layers 108) serving to further enhance the functionality and hence the efficiency of the light-emitting device 100 improve.
  • the light emitting device 100 may be implemented as a “bottom emitter” and / or “top emitter”.
  • a second electrode 112 may be applied (for example in the form of a second electrode layer 112).
  • Electrode 112 may comprise or be formed from the same materials as the first electrode 104, wherein
  • metals are particularly suitable.
  • the second metal is particularly suitable.
  • the second metal is particularly suitable.
  • the second metal is particularly suitable.
  • electrode 112 may have a layer thickness of less than or equal to about 50 nm, for example one
  • a layer thickness of less than or equal to approximately 40 nm for example a layer thickness of less than or equal to approximately 35 nm, for example a layer thickness of less than or equal to approximately 30 nm, for example a layer thickness of less than or equal to approximately 25 nm,
  • a layer thickness of less than or equal to about 20 nm for example, a layer thickness of less than or equal to about 15 nm, for example, a layer thickness of less than or equal to about 10 nm.
  • the second electrode 112 may generally be formed similarly to, or different from, the first electrode 104.
  • the second electrode 112 may, in various embodiments, comprise one or more of the materials and the respective layer thickness (depending on whether the second electrode is reflective,
  • the second electrode 112 can be used as the anode, ie as
  • hole-injecting electrode may be formed or as
  • the second electrode 112 may have a second electrical connection, to which a second electrical connection
  • the second electrical potential may, for example, have a value such that the
  • Difference to the first electrical potential has a value in a range of about 1.5 V to about 20 V, for example, a value in a range of about 2.5 V to about 15 V, for example, a value in a range of about 5 V. to about 10 V.
  • An optically translucent layer structure 116 may be provided on or above the second electrode 112. The optically translucent layer structure 116 may
  • the optically translucent layer structure 116 may
  • Photoluminescent material 120 may or may be embedded. On or above the optically translucent material 120
  • Layer structure 116 a mirror layer structure 118 is applied.
  • the optically translucent layer structure 116 and the mirror layer structure 118 together form an apparent to the electroluminescent microcavity of the light emitting device 100, for example, the OLED, optically coupled (vividly so external)
  • photoluminescent cavity for example microcavity
  • optically active medium for example microcavity
  • the optically translucent layer structure 116 is translucent for radiation at least in a partial region of the wavelength range from 380 nm to 780 nm.
  • the optically translucent layer structure 116 of the "external" photoluminescent cavity is brought into contact, for example, in this embodiment with the
  • photoluminescent cavity does not or only partially participates in the current transport through the OLED, in other words, no or only a negligible electric current flows through the "external" cavity and thus through the optically translucent layer structure 116 and the mirror layer structure 118 ,
  • the "external" photoluminescent cavity, and in particular the optically translucent layer structure 116, may in various embodiments be "filled” with or be formed by a suitable organic matrix
  • the organic matrix may be doped with organic or inorganic chromophores and phosphors.
  • the "external" photoluminescent cavity may have two mirror or mirror layer structures of which at least one or one is translucent, transparent or semi-transparent.
  • the translucent, transparent or semitransparent mirror (or the translucent, transparent or semi-transparent mirror layer structure) may be used with the translucent, transparent or semi-transparent second electrode 112 of the OLED microcavity (these embodiments are shown in the figures) but in alternative embodiments, an additional translucent, transparent or semi-transparent mirror layer structure between the second electrode 112 and the optically translucent layer structure 116
  • Evaporation can be applied in vacuo, such as alpha-NPD or 1-TNATA.
  • vacuo such as alpha-NPD or 1-TNATA.
  • the organic matrix may be formed of or consist of polymeric materials which form, for example, an optically transparent polymeric matrix (epoxies, polymethylmethacrylate, PMMA, EVA, polyesters, polyurethanes, or the like), which may be obtained by means of a
  • an optically transparent polymeric matrix epoxies, polymethylmethacrylate, PMMA, EVA, polyesters, polyurethanes, or the like
  • wet chemical process for example spin-coating or printing
  • wet chemical process for example spin-coating or printing
  • any organic material may be used for the organic matrix as well as in the organic electroluminescent embodiments
  • the optically translucent layer structure 116 may comprise or be formed of an inorganic semiconductor material, for example SiN, S1O2, GaN, etc., which may be obtained, for example, by means of a
  • Low temperature deposition process e.g., from the gas phase
  • a temperature of less than or equal to about 100 ° C, for example i.e., at a temperature of less than or equal to about 100 ° C, for example.
  • the refractive indices of the OLED functional layers 106, 108 and the optically translucent layer structure 116 may be adapted as possible to one another, wherein the optically translucent layer structure 116 may also comprise high-index polymers, for example
  • Polymer additives may be provided.
  • Polymer matrix can thus be clearly achieved by mixing suitable additives into a normal-refractive polymer matrix.
  • suitable additives are, for example
  • Titania or zirconia nanoparticles or compounds having titania or zirconia are used between the second translucent electrode 112 and the optical
  • translucent layer structure 116 are still applied or be an electrically insulating layer
  • SiN for example, with a layer thickness in a range of about 30 nm to about 1.5 ym,
  • a layer thickness in a range of about 200 nm to about 1 ⁇ m to protect electrically unstable materials, for example, during one
  • barrier thin layer / thin-layer encapsulation it is optionally possible to form a barrier thin layer / thin-layer encapsulation.
  • a “barrier thin film” or a “barrier thin film” can be understood as meaning, for example, a layer or a layer structure which is suitable for providing a barrier to chemical
  • the barrier film is designed to be resistant to OLED-damaging substances such as
  • barrier thin film Water, oxygen or solvents can not or at most be penetrated to very small proportions.
  • Appropriate embodiments of the barrier thin film can be
  • the barrier thin film may be formed as a single layer (in other words, as a single layer).
  • the barrier thin film may have a plurality of sublayers formed on one another.
  • the barrier thin film may be used as Layer stack (stack) to be formed.
  • Barrier thin film or one or more sublayers of the barrier film may, for example, be formed by a suitable deposition process, e.g. by atomic layer deposition (ALD) according to an embodiment, e.g. one ALD deposition process.
  • ALD atomic layer deposition
  • PEALD plasma-enhanced atomic layer deposition
  • PECVD plasma enhanced chemical vapor deposition
  • plasmaless vapor deposition plasmaless vapor deposition
  • PLCVD Chemical Vapor Deposition
  • ALD atomic layer deposition process
  • Barrier thin film comprising a plurality of sublayers, all sublayers being formed by an atomic layer deposition process.
  • a layer sequence which has only ALD layers can also be referred to as "nanolaminate.” According to an alternative embodiment, in a
  • a barrier film comprising a plurality of sublayers, one or more sublayers of the barrier film by means of a deposition process other than one
  • Atomic layer deposition processes are deposited
  • the barrier film may, according to one embodiment, have a film thickness of about 0.10 nm (one atomic layer) to about 100 nm, for example a film thickness of about 10 nm to about 100 nm according to an embodiment, for example about 40 nm according to an embodiment.
  • all partial layers may have the same layer thickness.
  • Partial layers have a different layer thickness than one or more other of the sub-layers.
  • the barrier thin layer or the individual partial layers of the barrier thin layer can be designed according to an embodiment as a translucent or transparent layer.
  • the barrier film (or the individual sublayers of the barrier film) may be made of a translucent or transparent material (or material)
  • the barrier thin layer or in the case of a layer stack with a plurality of
  • Partial layers one or more of the partial layers of the
  • Silicon oxynitride indium tin oxide, indium zinc oxide, aluminum ⁇ doped zinc oxide, and mixtures and alloys
  • the photoluminescent material 120 may comprise a material of at least one of the following material groups or consist of: organic dye molecules; Inorganic phosphors; and / or nanodots or nanoparticles.
  • organic dye molecules for example, all molecules are to be understood, which also in the organic
  • electroluminescent layer structure can be used, for example, the electro-luminescent
  • Stilbenes, Styryle, Xanthane Stilbenes, Styryle, Xanthane.
  • LED light emitting diode
  • Fluorescent tube use such as
  • BaMgAl 10 Oi 7 Eu, Mn
  • BaMg 2 Al 16 0 2 7 Eu (II), Mn (II);
  • Ceo.67Tbo.33MgAlnOi 9 Ce, Tb; Zn 2 Si0 4 : Mn, Sb 2 0 3; CASI0 3: Pb, Mn; CaW0 4 ; CaW0 4 : Pb; MgW0 4 ; (Sr, Eu, Ba, Ca) 5 (PO 4 ) 3 Cl;
  • Ca 5 F (PO 4 ) 3 Sb; (Ba, Ti) 2 P 2 O 7 : Ti; 3Sr 3 (P0 4 ) 2 .
  • SrF 2 Sb, Mn;
  • Sr 5 F (PO 4 ) 3 Sb, Mn;
  • Sr 5 F (PO 4 ) 3 Sb, Mn; (La, Ce, Tb) P0 4 ;
  • Nanodots are, for example, all materials that can be used as nanodots,
  • nanoparticles such as silicon nanodots or nanodots of compound semiconductors
  • chalcogenides for example, chalcogenides (selenides or sulfides or
  • Teluride of metals such as cadmium or zinc (CdSe or ZnS, copper indium gallium diselenide, copper
  • Indium diselenide for example, so-called core-shell nanodots, or CuInS 2 / ZnS. Nanoparticles may, for example, also have phosphor nanoparticles.
  • any suitable light conversion material configured to convert a wavelength of light may be used.
  • the photoluminescent material 120 may be present in a concentration in the optically translucent layer structure 116 in a range of about 0 to about
  • volume percent For example, in a range of about 1 to about 20 volume percent! For example, in a range of about 1 to about 10 volume percent!
  • the photoluminescent material 120 may be color centers
  • Color components of the light emitted from the OLED cavity light can change. As described above, the
  • Photoluminescent material 120 also in the optically translucent layer structure 116 (for example, in the organic Matrix) introduced inorganic chromophores, such as small phosphorus particles or quantum dots (nanodots or quantum dots) or nanoparticles.
  • inorganic chromophores such as small phosphorus particles or quantum dots (nanodots or quantum dots) or nanoparticles.
  • additional scattering particles may be included in the optically translucent layer structure 116, for example, dielectric scattering particles such as metal oxides such as e.g. Silicon oxide (SiO 2), zinc oxide (ZnO), zirconium oxide (ZrO 2), indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO), gallium oxide (Ga 2 Oa),
  • metal oxides such as e.g. Silicon oxide (SiO 2), zinc oxide (ZnO), zirconium oxide (ZrO 2), indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO), gallium oxide (Ga 2 Oa)
  • Alumina, or titania may also be suitable, provided that they have a refractive index that is equal to the effective refractive index of the matrix of the translucent one
  • Layer structure is different, for example, air bubbles, acrylate, or glass bubbles.
  • metallic nanoparticles can be provided, for example with metals such as gold, silver, iron nanoparticles or
  • the scattering particles can be uncoated.
  • the scattering particles can be uncoated.
  • the scattering particles can be uncoated.
  • the light emitting device 100 may be set up or provided for changing the angular distribution of the light emitted from the light emitting device 100 and optionally also to the light
  • the optically translucent layer structure 116 may have a layer thickness
  • a layer thickness in a range of about 100 nm to about 100 ⁇ m
  • the optically translucent layer structure 116 is made very thin, that is
  • Photoluminescent material 120 optically strongly coupled to the light field (in this case, the external cavity can also as external microcavity).
  • the optically translucent layer structure 116 is made thicker, for example, a slight color angle distortion over the viewing angle can be achieved (in this case the external cavity can also be referred to as an external incoherent cavity).
  • the photoluminescent material 120 ie, for example, the photoluminescent chromophores
  • translucent layer structure 116 ie, for example, in the matrix directly on the cover contact (for example, the second translucent electrode 112) or between the
  • Base contact for example, the first electrode 104 and the substrate 102 (as in an embodiment explained in more detail below) is applied.
  • the "second" mirror or the “second” mirror layer structure of the external cavity can be dispensed with in this case.
  • applied cavity can be in the strong optical
  • the chromophores to the plasmons in the OLED base contact (for example, the first electrode 104) or in the OLED cover contact (for example, the second
  • the organic light emitting diode 100 may be or may be formed as a bottom emitter or as a top emitter or as a top and bottom emitter.
  • the mirror layer structure 118 (or, if appropriate, the mirror layer structure that is on or above the second
  • translucent layer structure 116 may be provided) reflective or translucent or transparent or
  • Light-emitting diode 100 is designed as a top emitter and / or bottom emitter.
  • the materials may be selected from the materials as above for the first
  • Electrode have been listed.
  • the layer thicknesses can, depending on the desired formation of the organic compound
  • Light emitting diode 100 to be selected in the areas as described above for the first electrode.
  • the light-emitting component 100 emits light predominantly or exclusively upwards (top emitter) and the mirror layer structure made of metal
  • the mirror layer structure 118 may be formed, the mirror layer structure 118 (or optionally the mirror layer structure, which may be provided on or above the second translucent electrode 112 below the optically translucent layer structure 116) one or more thin metal films (for example, Ag, Mg, Sm, Ca , as well as multiple layers and alloys of these materials).
  • one or more thin metal films for example, Ag, Mg, Sm, Ca , as well as multiple layers and alloys of these materials.
  • Metal films may (each) have a layer thickness in a range of less than 40 nm, for example, have a layer thickness in a range of less than 25 nm, for example, have a layer thickness in a range of less than 15 nm.
  • the mirror layer structure 118 may, for example, have a layer thickness of greater than or equal to is about 40 nm, for example, a layer thickness of greater than or equal to about 50 nm.
  • the mirror layer structure 118 (or, if appropriate, the mirror layer structure that is on or above the second
  • translucent layer structure 116 may be provided) one or more dielectric mirror.
  • the mirror layer structure 118 may include one or more mirrors. If the mirror layer structure 118 has a plurality of mirrors, the respective mirrors are separated from one another by means of a respective dielectric layer.
  • the external cavity is also formed in the frame of the front-end-of-line process.
  • Fig. 2 shows an organic light emitting diode 200 as a
  • the organic light emitting diode 200 according to Figure 2 is in
  • organic light-emitting diode 100 according to Fig.l referenced.
  • the organic light-emitting diode 200 according to FIG external cavity is not formed on or above the second electrode 112, but below the first electrode 104.
  • the power source 114 in these embodiments is connected to the first electrical connection of the first electrode 104 and to the second electrical connection of the second
  • Electrode 112 connected.
  • the organic light-emitting diode 200 according to FIG. 2 can or be designed as a bottom emitter or as a top emitter or as a top and bottom emitter.
  • an optically translucent layer structure 202 which has the same structure as the optically translucent layer structure 116 of the organic light-emitting diode 100 according to FIG. 1, is arranged below the first electrode 104. Furthermore, one is
  • Mirror layer structure 204 which has the same structure as the mirror layer structure 118 of the organic light emitting diode 100 according to Fig.l, below the optically translucent
  • 3 shows an organic light emitting diode 300 as a
  • the organic light emitting diode 300 according to Figure 3 is in
  • organic light emitting diode 200 according to Figure 2 and to the
  • the organic light-emitting diode 300 according to FIG. 3 additionally has the substrate 102.
  • the mirror layer structure 204 is arranged on or above the substrate 102 according to these exemplary embodiments.
  • FIG. 4 shows an organic light emitting diode 400 as a
  • the organic light emitting diode 400 according to Figure 4 is in
  • organic light-emitting diode 100 according to Fig.l referenced.
  • the power source 114 in these embodiments is connected to the first electrical connection of the first electrode 104 and to the second electrical connection of the second
  • Electrode 112 connected.
  • the organic light-emitting diode 400 according to FIG. 4 can be designed as a bottom emitter or as a top emitter or as a top and bottom emitter.
  • 4 is an additional optically translucent layer structure 204, which has the same structure as the optically translucent one Layer structure 116 of the organic light emitting diode 100 according to Fig.l, additionally below the first electrode 102nd
  • FIG. 5 shows an organic light-emitting diode 500 as one
  • the organic light emitting diode 400 according to Figure 5 is in
  • organic light-emitting diode 400 according to Figure 4 to the organic light emitting diode 200 according to Figure 2, as well as to the organic
  • the organic light-emitting diode 500 according to FIG. 5 additionally has the substrate 102.
  • the mirror layer structure 204 is arranged on or above the substrate 102 according to these exemplary embodiments.
  • the one or more external cavities may or may be disposed below the OLED (i.e., substrate side) and / or on the OLED (i.e., top side).
  • the one or more external cavities may or may in turn comprise one or more matrix materials as described above with one or more
  • FIGS. 6A to 6F show the light emitting device 100 according to various embodiments at different times during its manufacture. The others
  • Light emitting devices 200, 300, 400, 500 are prepared in a similar manner.
  • FIG. 6A shows the light-emitting component 100 at a first point in time 600 during its production.
  • the first electrode 104 is applied to the substrate 102, for example deposited, for example by means of a CVD method (chemical
  • CVD method can be used in various embodiments, a plasma-assisted chemical deposition method from the gas phase (plasma enhanced chemical vapor deposition, PE-CVD).
  • PE-CVD plasma enhanced chemical vapor deposition
  • the dielectric layer can be reduced as compared to a plasma-less CVD process.
  • This may be advantageous, for example, if the element, for example the light-emitting electronic component to be formed, is connected to a Temperature above a maximum temperature would be damaged.
  • the maximum temperature may be, for example, about 120 ° C in a to be formed light-emitting electronic component according to various embodiments, so that the temperature at which, for example, the dielectric layer is applied may be less than or equal to 120 ° C and, for example, less than or equal to 80 ° C. ,
  • FIG. 6B shows the light-emitting component 100 at a second point in time 602 during its production.
  • the one or more hole conductive layers 106 become or become the first electrode 104
  • CVD chemical vapor deposition, chemical vapor deposition
  • PVD physical vapor deposition, physical vapor deposition, for example sputtering
  • Evaporation alternatively by means of a plating process; a Tauchabborgevons; a spin coating process; printing; doctoring; or spraying.
  • FIG. 6C shows the light-emitting component 100 at a third time 604 during its manufacture.
  • the one or more emitter layers 108 will become or become one or more
  • CVD chemical vapor deposition, chemical vapor deposition
  • PVD physical vapor deposition, physical vapor deposition, such as sputtering, ion-assisted
  • Deposition process or thermal evaporation alternatively by means of a plating process; one Tauchabborgevons; a spin coating process; printing; doctoring; or spraying.
  • FIG. 6D shows the light-emitting component 100 at a fourth point in time 606 during its manufacture.
  • the one or more further organic functional layers 110 are optionally applied to the one or more emitter layers 108.
  • deposited for example by means of a CVD method (chemical vapor deposition, chemical vapor deposition) or by means of a PVD process (physical vapor deposition, physical vapor deposition, such as sputtering, ion-assisted
  • CVD method chemical vapor deposition, chemical vapor deposition
  • PVD process physical vapor deposition, physical vapor deposition, such as sputtering, ion-assisted
  • FIG. 6E shows the light-emitting component 100 at a fifth time 608 during its manufacture.
  • the second electrode 112 will be attached to the one or more other organic functional layers 110 (if present) or to the one or more
  • Emitter layers 108 applied, for example
  • CVD chemical vapor deposition, chemical vapor deposition
  • PVD physical vapor deposition, physical vapor deposition, such as sputtering, ion-assisted
  • FIG. 6F shows the light-emitting component 100 at a sixth time 610 during its manufacture.
  • the photoluminescent material 120 is introduced into the optically translucent layer structure 116.
  • this may or may not
  • the mirror layer structure 118 can be vapor-deposited, wherein both vapor-deposition processes can be carried out in the same machine.
  • the one or more materials such as organic materials, may be deposited on the second electrode 112 (or one on top of it)
  • optically translucent layer structure 116, 204 more
  • the photoluminescent material 120 may be incorporated in one or more of the layers, but does not have to be introduced in all layers. In this way, for example, the distance of
  • Photoluminescent material 120 to the mirror Layer structure 118, 204 easily definable. This can lead to an increase of the photoluminescence, and / or to an improvement of the color conversion efficiency. Furthermore, adjusting the viewing angle dependence can be made possible.

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Abstract

In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein lichtemittierendes Bauelement (100) bereitgestellt, aufweisend: eine erste transluzente Elektrode (104); eine organische elektrolumineszente Schichtenstruktur (106, 108) auf oder über der ersten Elektrode (104); eine zweite transluzente Elektrode (112) auf oder über der organischen elektrolumineszenten Schichtenstruktur (106, 108); eine optisch transluzente Schichtenstruktur (116) auf oder über der zweiten Elektrode (112), wobei die optisch transluzente Schichtenstruktur (116) Photolumineszenzmaterial (120) aufweist; und eine Spiegel-Schichtenstruktur (118) auf oder über der optisch transluzenten Schichtenstruktur (116).

Description

Beschreibung
Lichtemittierendes Bauelement und Verfahren zum Herstellen eines lichtemittierenden Bauelements
Die Erfindung betrifft ein lichtemittierendes Bauelement und ein Verfahren zum Herstellen eines lichtemittierenden
Bauelements . In organischen Leuchtdioden (OLEDs) wird Licht beispielsweise mittels Elektrolumineszenz von organischen Farbzentren
(Chromophore) in einer organischen Matrix erzeugt. Diese organische Matrix befindet sich üblicherweise in einem
Schichtenstapel aus organischen Transportmaterialien und mindestens zwei elektrisch leitfähigen Elektroden,
beispielsweise auf einem Substrat. Von den zwei elektrisch leitfähigen Elektroden ist zumindest eine elektrisch
leitfähige Elektrode transluzent, beispielsweise transparent, und bildet gemeinsam mit dem Schichtenstapel und der zweiten elektrisch leitfähigen Elektrode eine optische Mikrokavität, gegebenenfalls in Verbindung mit zusätzlichen dielektrischen Schichten zur optischen Anpassung, die ebenfalls Teil einer organischen Leuchtdiode sein können. Die Auswahl der Farbzentren und organischen Materialien sowie der Aufbau des Schichtenstapels beeinflussen die Kenndaten der OLED, wie beispielsweise deren Effizienz, Lebensdauer und Farbwiedergabeindex (CRI). Eine Optimierung der Farbzentren und des Schichtenstapels bezüglich des Farbwiedergabeindex erfordert in der Regel Kompromisse bezüglich der anderen
Kenndaten sowie ein möglicherweise aufwendiges Anpassen und Abstimmen der organischen Matrixmaterialien und organischen Transportmaterialien im Schichtenstapel. Vergleichbar
aufwendig ist eine Abstimmung der Farbtemperatur einer OLED- Kachel, die eine oder mehrere OLEDs aufweist, für spezielle Kundenwünsche . Bei einer organischen Leuchtdiode werden üblicherweise die Farbwiedergabe und die Farbtemperatur durch Anpassung des Organik-Schichtenstapels und der optischen Mikrokavität (inklusive der elektrisch leitfähigen Elektroden und der gegebenenfalls ebenfalls vorgesehenen
Entspiegelungsschichten) eingestellt. Aufgrund vieler wechselseitiger Abhängigkeiten der elektrischen und optischen Eigenschaften ist dies jedoch bislang nur mit vergleichsweise hohem Entwicklungsaufwand zu erreichen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein
lichtemittierendes Bauelement bereitgestellt. Das
lichtemittierende Bauelement kann aufweisen eine erste transluzente Elektrode; eine organische elektrolumineszente Schichtenstruktur auf oder über der ersten Elektrode; eine zweite transluzente Elektrode auf oder über der organischen elektrolumineszenten Schichtenstruktur; eine optisch
transluzente Schichtenstruktur auf oder über der zweiten transluzenten Elektrode, wobei die optisch transluzente
Schichtenstruktur Photolumineszenzmaterial aufweist; und eine Spiegel-Schichtenstruktur auf oder über der optisch
transluzenten Schicht.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein
lichtemittierendes Bauelement bereitgestellt, bei dem eine große Designfreiheit hinsichtlich der Materialauswahl für die optisch transluzente Schichtenstruktur und das darin
enthaltene Photolumineszenzmaterial erzielt wird, da für diese Schichtenstruktur und das darin enthaltene
Photolumineszenzmaterial lediglich die Eigenschaft der
Photolumineszenz erforderlich ist, nicht jedoch die
Eigenschaft der Elektrolumineszenz, die allerdings optional ebenfalls vorhanden sein kann. In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird somit anschaulich die optisch transluzente Schichtenstruktur bzw. das Photolumineszenzmaterial nicht mit elektrischem Strom
gepumpt, sondern vorwiegend oder ausschließlich mit Licht.
Unter dem Begriff „transluzent" oder „transluzente Schicht" kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen verstanden werden, dass eine Schicht für Licht durchlässig ist,
beispielsweise für das von dem lichtemittierenden Bauelement erzeugte Licht, beispielsweise einer oder mehrerer
Wellenlängenbereiche, beispielsweise für Licht in einem
Wellenlängenbereich sichtbaren Lichts (beispielsweise
zumindest in einem Teilbereich des Wellenlängenbereichs von 380 nm bis 780 nm) . Beispielsweise ist unter dem Begriff „transluzente Schicht" in verschiedenen Ausführungsbeispielen zu verstehen, dass im Wesentlichen die gesamte in eine
Struktur (beispielsweise eine Schicht) eingekoppelte
Lichtmenge auch aus der Struktur (beispielsweise Schicht) ausgekoppelt wird, wobei ein Teil des Lichtes gestreut werden kann . Unter dem Begriff „transparente Schicht" kann in
verschiedenen Ausführungsbeispielen verstanden werden, dass eine Schicht für Licht durchlässig ist (beispielsweise zumindest in einem Teilbereich des Wellenlängenbereichs von 380 nm bis 780 nm) , wobei in eine Struktur (beispielsweise eine Schicht) eingekoppeltes Licht im Wesentlichen ohne
Streuung oder Lichtkonversion auch aus der Struktur
(beispielsweise Schicht) ausgekoppelt wird. Somit ist „transparent" als ein Spezialfall von „transluzent"
aufzufasssen .
Für den Fall, dass beispielsweise ein lichtemittierendes monochromes oder im Emissionsspektrum begrenztes
elektronisches Bauelement bereitgestellt werden soll, ist es ausreichend, dass die optisch transluzente Schichtenstruktur im für Strahlung zumindest in einem Teilbereich des
Wellenlängenbereichs des gewünschten monochromen Lichts oder für das begrenzte Emissionsspektrum transluzent ist. In einer Ausgestaltung kann die zweite Elektrode derart eingerichtet sein, dass die optisch transluzente
Schichtenstruktur mit der organischen elektrolumineszenten Schichtenstruktur optisch gekoppelt ist.
In noch einer Ausgestaltung kann das Photolumineszenzmaterial ein Material aus mindestens einer der folgenden
Materialgruppen aufweisen: Organische Farbstoffmoleküle ;
Anorganische Phosphore; Nanodots; Nanoteilchen .
In noch einer Ausgestaltung kann eine elektrisch isolierende Schicht zwischen der zweiten Elektrode und der optisch transluzenten Schichtenstruktur vorgesehen sein.
In noch einer Ausgestaltung kann eine Barriereschicht / Dünnschichtverkapslung zwischen der zweiten Elektrode und der optisch transluzenten Schichtenstruktur. In noch einer Ausgestaltung kann der Brechungsindex der optisch transluzenten Schichtenstruktur im Wesentlichen angepasst sein zu dem Brechungsindex der organischen
elektrolumineszenten Schichtenstruktur . In noch einer Ausgestaltung kann die optisch transluzente Schichtenstruktur zusätzlich ein oder mehrere
Streumaterialien aufweisen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein
lichtemittierendes Bauelement bereitgestellt. Das
lichtemittierende Bauelement kann aufweisen eine Spiegel- Schichtenstruktur; eine optisch transluzente
Schichtenstruktur auf oder über der Spiegel- Schichtenstruktur, wobei die optisch transluzente
Schichtenstruktur Photolumineszenzmaterial aufweist; eine erste transluzente Elektrode auf oder über der optisch transluzenten Schichtenstruktur; eine organische elektrolumineszente Schichtenstruktur auf oder über der ersten Elektrode; und eine zweite transluzente Elektrode auf oder über der organischen elektrolumineszenten
Schichtenstruktur .
In noch einer Ausgestaltung kann das lichtemittierende
Bauelement ferner aufweisen eine elektrisch isolierende
Schicht zwischen der ersten transluzenten Elektrode und der optisch transluzenten Schichtenstruktur.
In noch einer Ausgestaltung kann das lichtemittierende
Bauelement ferner aufweisen eine Barriereschicht /
Dünnschichtverkapslung zwischen der ersten Elektrode und der optisch transluzenten Schichtenstruktur.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Verfahren zum Herstellen eines lichtemittierenden Bauelements
bereitgestellt. Das Verfahren kann aufweisen ein
Bereitstellen einer ersten transluzenten Elektrode; ein
Bilden einer organischen elektrolumineszenten
Schichtenstruktur auf oder über der ersten Elektrode; ein Bilden einer zweiten transluzenten Elektrode auf oder über der organischen elektrolumineszenten Schichtenstruktur; ein Bilden einer optisch transluzenten Schichtenstruktur auf oder über der zweiten Elektrode, wobei in der optisch transluzente Schichtenstruktur Photolumineszenzmaterial gebildet werden; und ein Bilden einer Spiegel-Schichtenstruktur auf oder über der optisch transluzenten Schicht. In einer Ausgestaltung kann die zweite Elektrode derart gebildet werden, dass die optisch transluzente
Schichtenstruktur mit der organischen elektrolumineszenten Schichtenstruktur optisch gekoppelt wird. In noch einer Ausgestaltung kann als Photolumineszenzmaterial ein Material aus mindestens einer der folgenden
Materialgruppen verwendet werden: Organische Farbstoffmoleküle ; Anorganische Phosphore; Nanodots;
Nanoteilchen .
In noch einer Ausgestaltung kann das Verfahren ferner
aufweisen ein Bilden einer elektrisch isolierenden Schicht auf oder über der zweiten Elektrode; wobei die optisch transluzente Schichtenstruktur auf oder über der elektrisch isolierenden Schicht gebildet werden kann. In noch einer Ausgestaltung kann das Verfahren ferner
aufweisen ein Bilden einer Barriereschicht (optional ein nachfolgendes Bilden einer Dünnfilmverkapselung, um die elektrolumineszente Schichten zu schützen. In noch einer Ausgestaltung kann der Brechungsindex der optisch transluzenten Schichtenstruktur im Wesentlichen angepasst sein zu dem Brechungsindex der organischen
elektrolumineszenten Schichtenstruktur . In noch einer Ausgestaltung kann die optisch transluzente Schichtenstruktur zusätzlich ein oder mehrere
Streumaterialien aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung kann die optisch transluzente Schichtenstruktur gebildet werden mittels Aufdampfens.
In noch einer Ausgestaltung kann das Photolumineszenzmaterial in-situ in die optisch transluzente Schichtenstruktur
eingebettet werden, beispielsweise in-situ während des
Aufdampfens.
In noch einer Ausgestaltung kann die optisch transluzente Schichtenstruktur gebildet werden mittels eines
nasschemischen Prozesses.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Verfahren zum Herstellen eines lichtemittierendes Bauelements bereitgestellt. Das Verfahren kann aufweisen ein Bereitstellen einer Spiegel-Schichtenstruktur; ein Bilden einer optisch transluzenten Schichtenstruktur auf oder über der Spiegel-Schichtenstruktur, wobei in der optisch
transluzente Schichtenstruktur Photolumineszenzmaterial gebildet wird; ein Bilden einer ersten transluzenten
Elektrode auf oder über der optisch transluzenten
Schichtenstruktur; ein Bilden einer organischen
elektrolumineszenten Schichtenstruktur auf oder über der ersten Elektrode; und ein Bilden einer zweiten transluzenten Elektrode auf oder über der organischen elektrolumineszenten Schichtenstruktur .
In einer Ausgestaltung kann das Verfahren ferner aufweisen ein Bilden einer elektrisch isolierenden Schicht auf oder über der der optisch transluzenten Schichtenstruktur; wobei die erste Elektrode auf oder über der elektrisch isolierenden Schicht gebildet wird. In noch einer Ausgestaltung kann das Verfahren ferner aufweisen ein Bilden einer Barriereschicht (optional ferner ein nachfolgendes Bilden einer Dünnfilmverkapselung, um die elektrolumineszente Schichten zu schützen) . Ein Vorteil verschiedener Ausführungsbeispiele ergibt sich anschaulich aus den zusätzlichen Freiheitsgraden, die
Farbanteile des aus der OLED-Kavität emittierten Lichtes zu verändern, ohne in die elektrische Funktion der OLED
(allgemein des lichtemittierenden Bauelements) einzugreifen. Dadurch können einerseits mehr verschiedene Farbzentren gleichzeitig zur Lichterzeugung beitragen, als es bisher in konventionellen OLED-Schichtenstapeln möglich war.
Andererseits vergrößert der Ansatz gemäß verschiedenen
Ausführungsbeispielen die Auswahl an möglichen Chromophoren, da er keine Beschränkungen bezüglich des elektrischen
Transports und der Elektrolumineszenz auferlegt. Die
wesentlichen Eigenschaften der Chromophore in der oder den externen Kavität (en) gemäß verschiedenen
Ausführungsbeispielen sind Quanteneffizienz und Anregungsund Emissionsspektrum. Beispielsweise können auch
anorganische Chromophore eingesetzt werden. Eine geeignete Auswahl aus mehreren Farbzentren mit sich ergänzenden
Emissionsspektren ermöglicht eine hohe Farbwiedergabe und ein vereinfachtes Abstimmen der Farbtemperatur und eine
Verringerung des Aufwands in der Produktentwicklung. Durch die Anordnung der Farbzentren in einer externen Kavität gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann eine höhere Effizienz der Lichtumwandlung erreicht werden als das
beispielsweise mit Phosphoren auf der Oberfläche eines OLED- Bauteils möglich ist.
Ferner kann durch die Anordnung der Farbzentren innerhalb der externen Kavität gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen eine Veränderung des Farbverzuges über dem Betrachtungswinkel erzielt werden. Auch hier kann die Anordnung der Farbzentren nach rein optischen Kriterien erfolgen, ohne auf ihre
elektrischen Transporteigenschaften zu achten, wie dies in bisherigen rein elektrolumineszenten OLED-Schichtenstapeln erforderlich war. Weitere mögliche Vorteile gemäß verschiedenen
Ausführungsbeispielen sind eine höhere Effizienz und
Lebensdauer des lichtemittierenden Bauelements. Dies kann dadurch erreicht werden, dass elektrolumineszente Farbzentren mit beschränkter Effizienz und Lebensdauer gegebenenfalls durch photolumineszent Farbzentren in der einen oder den mehreren externen Kavität (en) ersetzt werden können.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen Figur 1 ein lichtemittierendes Bauelement gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
Figur 2 ein lichtemittierendes Bauelement gemäß verschiedenen
Ausführungsbeispielen;
Figur 3 ein lichtemittierendes Bauelement gemäß verschiedenen
Ausführungsbeispielen,·
Figur 4 ein lichtemittierendes Bauelement gemäß verschiedenen
Ausführungsbeispielen,·
Figur 5 ein lichtemittierendes Bauelement gemäß verschiedenen
Ausführungsbeispielen,· und
Figuren 6A bis 6F ein lichtemittierendes Bauelement gemäß
verschiedenen Ausführungsbeispielen zu verschiedenen Zeitpunkten während dessen Herstellung. In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische
Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird
Richtungsterminologie wie etwa „oben", „unten", „vorne", „hinten", „vorderes", „hinteres", usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur (en) verwendet. Da
Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl
verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der
Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe
"verbunden", "angeschlossen" sowie "gekoppelt" verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
Ein lichtemittierendes Bauelement kann in verschiedenen
Ausführungsbeispielen als eine organische lichtemittierende
Diode (organic light emitting diode, OLED) , oder als ein organischer lichtemittierender Transistor ausgebildet sein.
Das lichtemittierende Bauelement kann in verschiedenen
Ausführungsbeispielen Teil einer integrierten Schaltung sein. Weiterhin kann eine Mehrzahl von lichtemittierenden
Bauelementen vorgesehen sein, beispielsweise untergebracht in einem gemeinsamen Gehäuse.
Fig.l zeigt eine organische Leuchtdiode 100 als eine
Implementierung eines lichtemittierenden Bauelements gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen .
Das lichtemittierende Bauelement in Form einer organischen Leuchtdiode 100 kann ein Substrat 102 aufweisen. Das Substrat 102 kann beispielsweise als ein Trägerelement für
elektronische Elemente oder Schichten, beispielsweise
lichtemittierende Elemente, dienen. Beispielsweise kann das Substrat 102 Glas, Quarz, und/oder ein Halbleitermaterial oder irgendein anderes geeignetes Material aufweisen oder daraus gebildet sein. Ferner kann das Substrat 102 eine
Kunststofffolie oder ein Laminat mit einer oder mit mehreren Kunststofffolien aufweisen oder daraus gebildet sein. Der Kunststoff kann ein oder mehrere Polyolefine (beispielsweise Polyethylen (PE) mit hoher oder niedriger Dichte oder
Polypropylen (PP) ) aufweisen oder daraus gebildet sein.
Ferner kann der Kunststoff Polyvinylchlorid (PVC) , Polystyrol (PS) , Polyester und/oder Polycarbonat (PC) ,
Polyethylenterephthalat (PET), Polyethersulfon (PES) und/oder Polyethylennaphthalat (PEN) aufweisen oder daraus gebildet sein. Weiterhin kann das Substrat 102 beispielsweise eine Metallfolie aufweisen, beispielsweise eine Aluminiumfolie, eine Edelstahlfolie, eine Kupferfolie oder eine Kombination oder einen Schichtenstapel darauf. Das Substrat 102 kann eines oder mehrere der oben genannten Materialien aufweisen. Das Substrat 102 kann transluzent, beispielsweise
transparent, teilweise transluzent, beispielsweise teilweise transparent, oder auch opak ausgeführt sein.
Auf oder über dem Substrat 102 kann eine erste Elektrode 104 (beispielsweise in Form einer ersten Elektrodenschicht 104) aufgebracht sein. Die erste Elektrode 104 (im Folgenden auch als untere Elektrode 104 bezeichnet) kann aus einem
elektrisch leitfähigen Material gebildet werden oder sein, wie beispielsweise aus einem Metall oder einem leitfähigen transparenten Oxid (transparent conductive oxide, TCO) oder einem Schichtenstapel mehrerer Schichten desselben oder unterschiedlichen Metalls oder Metalle und/oder desselben oder unterschiedlicher TCOs . Transparente leitfähige Oxide sind transparente, leitfähige Materialien, beispielsweise Metalloxide, wie beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid,
Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid, oder Indium-Zinn-Oxid (ITO). Neben binären Metallsauerstoff erbindungen, wie beispielsweise ZnO, Sn02, oder Ιη2θ3 gehören auch ternäre MetallsauerstoffVerbindungen, wie beispielsweise AlZnO, Zn2Sn04, CdSn03, ZnSn03, Mgln204, Galn03, Zn2ln20s oder
In4Sn30]_2 oder Mischungen unterschiedlicher transparenter leitfähiger Oxide zu der Gruppe der TCOs. Weiterhin
entsprechen die TCOs nicht zwingend einer stöchiometrischen Zusammensetzung und können ferner p-dotiert oder n-dotiert sein .
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die erste
Elektrode 104 ein Metall aufweisen, beispielsweise Ag, Pt, Au, Mg, AI, Ba, In, Au, Ca, Sm oder Li sowie Verbindungen, Kombinationen oder Legierungen dieser Materialien
(beispielsweise eine AgMg-Legierung) aufweisen. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die erste
Elektrode 104 gebildet werden von einem Schichtenstapel einer Kombination einer Schicht eines Metalls auf einer Schicht eines TCOs, oder umgekehrt. Ein Beispiel ist eine
Silberschicht, die auf einer Indium-Zinn-Oxid-Schicht (ITO) aufgebracht ist (Ag auf ITO) oder ITO-Ag-ITO Multischichten .
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die erste
Elektrode eines oder mehrere der folgenden Materialien vorsehen alternativ oder zusätzlich zu den oben genannten Materialien: Netzwerke aus metallischen Nanodrähten und - teilchen, beispielsweise aus Ag; Netzwerke aus
Kohlenstoff-Nanoröhren; Graphen-Teilchen und -Schichten; Netzwerke aus halbleitenden Nanodrähten. Ferner können diese Elektroden leitfähige Polymere oder Übergangsmetalloxide oder leitfähige transparente Oxide aufweisen .
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die organische Leuchtdiode als ein so genannter Top-Emitter und/oder als ein so genannter Bottom-Emitter eingerichtet sein. Unter einem Top-Emitter kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen eine organische Leuchtdiode verstanden werden, bei der das Licht von der organischen Leuchtdiode durch die dem Substrat gegenüberliegende Seite oder Deckschicht, beispielsweise durch die zweite Elektrode, abgestrahlt wird. Unter einem Bottom-Emitter kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen eine organische Leuchtdiode verstanden werden, bei der das Licht von der organischen Leuchtdiode nach unten,
beispielsweise durch das Substrat und die erste Elektrode, abgestrahlt wird.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die erste
Elektrode 104 reflektierend oder transluzent oder transparent ausgebildet sein. Für den Fall, dass das lichtemittierende Bauelement 100 Licht durch das Substrat abstrahlt, können die erste Elektrode 104 und das Substrat 102 transluzent oder transparent ausgebildet sein. In diesem Fall kann für den Fall, dass die erste
Elektrode 104 aus einem Metall gebildet wird, kann die erste Elektrode 104 beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen von kleiner oder gleich ungefähr 25 nm, beispielsweise eine
Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 20 nm,
beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 18 nm. Weiterhin kann die erste Elektrode 104 beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen von größer oder gleich ungefähr 10 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von größer oder gleich ungefähr 15 nm. In verschiedenen
Ausführungsbeispielen kann die erste Elektrode 104 eine
Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 25 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 18 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 15 nm bis ungefähr 18 nm. Weiterhin kann für den Fall einer
transluzenten oder transparenten ersten Elektrode 104 und für den Fall, dass die erste Elektrode 104 aus einem leitfähigen transparenten Oxid (TCO) gebildet wird, die erste Elektrode 104 beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen in einem
Bereich von ungefähr 50 nm bis ungefähr 500 nm,
beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von
ungefähr 75 nm bis ungefähr 250 nm, beispielsweise eine
Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 100 nm bis ungefähr 150 nm. Ferner kann für den Fall einer transluzenten oder transparenten ersten Elektrode 104 und für den Fall, dass die erste Elektrode 104 aus beispielsweise einem
Netzwerk aus metallischen Nanodrähten, beispielsweise aus Ag, die mit leitfähigen Polymeren kombiniert sein können, einem Netzwerk aus Kohlenstoff-Nanoröhren, die mit
leitfahiqen Polymeren kombiniert sein können, oder von Graphen-Schichten und Kompositen gebildet wird, die erste Elektrode 104 beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 1 nm bis ungefähr 500 nm,
beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von
ungefähr 10 nm bis ungefähr 400 nm, beispielsweise eine
Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 40 nm bis ungefähr 250 nm. Für den Fall, dass das lichtemittierende Bauelement 100 Licht ausschließlich nach oben abstrahlt, kann die erste Elektrode 104 auch opak oder reflektierend eingerichtet sein. Für den Fall, dass die erste Elektrode 104 reflektierend und aus Metall ausgebildet ist, kann die erste Elektrode 104 eine Schichtdicke aufweisen von größer oder gleich ungefähr 40 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von größer oder gleich ungefähr 50 nm.
Die erste Elektrode 104 kann als Anode, also als
löcherinjizierende Elektrode ausgebildet sein oder als
Kathode, also als elektroneninj ezierend .
Die erste Elektrode 104 kann einen ersten elektrischen
Anschluss aufweisen, an den ein erstes elektrisches Potential (bereitgestellt von einer Energiequelle 114 (beispielsweise eine Stromquelle oder eine Spannungsquelle) anlegbar ist. Alternativ kann das erste elektrische Potential an das
Substrat 102 angelegt werden oder sein und darüber dann mittelbar der ersten Elektrode 104 zugeführt werden oder sein. Das erste elektrische Potential kann beispielsweise das Massepotential oder ein anderes vorgegebenes Bezugspotential sein . Weiterhin kann das lichtemittierende Bauelement 100 eine organische elektrolumineszente Schichtenstruktur aufweisen, die auf oder über der ersten Elektrode 104 aufgebracht ist oder wird.
Die organische elektrolumineszente Schichtenstruktur kann eine oder mehrere Emitterschichten 108, beispielsweise mit fluoreszierenden und/oder phosphoreszierenden Emittern, enthalten, sowie eine oder mehrere Lochleitungsschichten 106.
Beispiele für Emittermaterialien, die in dem
lichtemittierenden Bauelement gemäß verschiedenen
Ausführungsbeispielen für die Emitterschicht (en) 108
eingesetzt werden können, schließen organische oder
organometallische Verbindungen, wie Derivate von Polyfluoren, Polythiophen und Polyphenylen (z.B. 2- oder 2,5- substituiertes Poly-p-phenylenvinylen) sowie Metallkomplexe, beispielsweise Iridium-Komplexe wie blau phosphoreszierendes FIrPic (Bis (3, 5-difluoro-2- (2-pyridyl) phenyl- (2- carboxypyridyl ) -iridium III), grün phosphoreszierendes
Ir (ppy) 3 (Tris (2-phenylpyridin) iridium III), rot
phosphoreszierendes Ru (dtb-bpy) 3*2 (PFg) (Tris [4, 4' -di-tert- butyl- (2, 2 ' ) -bipyridin] ruthenium (III) komplex) sowie blau fluoreszierendes DPAVBi (4, 4-Bis [4- (di-p- tolylamino) styryl] biphenyl) , grün fluoreszierendes TTPA
( 9, 10-Bis [N, -di- (p-tolyl) -amino] anthracen) und rot
fluoreszierendes DCM2 (4-Dicyanomethylen) -2-methyl-6- j ulolidyl- 9-enyl-4H-pyran) als nichtpolymere Emitter ein. Solche nichtpolymeren Emitter sind beispielsweise mittels thermischen Verdampfens abscheidbar. Ferner können
Polymeremitter eingesetzt werden, welche insbesondere mittels nasschemischen Verfahren, wie beispielsweise Spin Coating, abscheidbar sind.
Die Emittermaterialien können in geeigneter Weise in einem Matrixmaterial eingebettet sein. Die Emittermaterialien der Emitterschicht (en) 108 des
lichtemittierenden Bauelements 100 können beispielsweise so ausgewählt sein, dass das lichtemittierende Bauelement 100 Weißlicht emittiert. Die Emitterschicht (en) 108 kann/können mehrere verschiedenfarbig (zum Beispiel blau und gelb oder blau, grün und rot) emittierende Emittermaterialien
aufweisen, alternativ kann/können die Emitterschicht (en) 108 auch aus mehreren Teilschichten aufgebaut sein, wie einer blau fluoreszierenden Emitterschicht 108 oder blau
phosphoreszierenden Emitterschicht 108, einer grün
phosphoreszierenden Emitterschicht 108 und einer rot
phosphoreszierenden Emitterschicht 108. Durch die Mischung der verschiedenen Farben kann die Emission von Licht mit einem weißen Farbeindruck resultieren. Alternativ kann auch vorgesehen sein, im Strahlengang der durch diese Schichten erzeugten Primäremission ein Konvertermaterial anzuordnen, das die Primärstrahlung zumindest teilweise absorbiert und eine Sekundärstrahlung anderer Wellenlänge emittiert, so dass sich aus einer (noch nicht weißen) Primärstrahlung durch die Kombination von primärer Strahlung und sekundärer Strahlung ein weißer Farbeindruck ergibt.
Die organische elektrolumineszente Schichtenstruktur kann allgemein eine oder mehrere elektrolumineszente Schichten aufweisen. Die eine oder mehreren elektrolumineszenten
Schichten kann oder können organische Polymere, organische Oligomere, organische Monomere, organische kleine, nicht- polymere Moleküle („small molecules") oder Kombination dieser Materialien aufweisen.
Beispielsweise kann die organische elektrolumineszente
Schichtenstruktur eine oder mehrere funktionelle Schichten aufweisen, die als Lochtransportschicht 106 ausgeführt ist oder sind, so dass beispielsweise in dem Fall einer OLED eine effektive Löcherinjektion in eine elektrolumineszierende Schicht oder einen elektrolumineszierenden Bereich ermöglicht wird .
Beispielsweise kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen die organische elektrolumineszente Schichtenstruktur eine oder mehrere funktionelle Schichten aufweisen, die als
Elektronentransportschicht 106 ausgeführt ist oder sind, so dass beispielsweise in dem Fall einer OLED eine effektive Elektroneninjektion in eine elektrolumineszierende Schicht oder einen elektrolumineszierenden Bereich ermöglicht wird.
Als Material für die Lochtransportschicht 106 können
beispielsweise tertiäre Amine, Carbazoderivate, leitendes Polyanilin oder Polythylendioxythiophen verwendet werden. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann oder können die eine oder die mehreren funktionellen Schichten als
elektrolumineszierende Schicht ausgeführt sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die
Lochtransportschicht 106 auf oder über der ersten Elektrode 104 aufgebracht, beispielsweise abgeschieden, sein, und die Emitterschicht 108 kann auf oder über der
Lochtransportschicht 106 aufgebracht, beispielsweise
abgeschieden, sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die organische elektrolumineszente Schichtenstruktur (also die Summe der Dicken von Transportschicht (en) 106 und Emitterschicht (en) 108) eine Schichtdicke aufweisen von maximal ungefähr 1,5 ym, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 1,2 ym, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 1 ym, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 800 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 500 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 400 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 300 nm. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die organische elektrolumineszente Schichtenstruktur beispielsweise einen Stapel von mehreren direkt übereinander angeordneten OLEDs aufweisen, wobei jede OLED beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen kann von maximal ungefähr 1,5 ym, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 1,2 ym, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 1 ym, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 800 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 500 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 400 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 300 nm. In
verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die organische elektrolumineszente Schichtenstruktur beispielsweise einen Stapel von drei oder vier direkt übereinander angeordneten OLEDs aufweisen, in welchem Fall beispielsweise die
organische elektrolumineszente Schichtenstruktur eine
Schichtdicke aufweisen kann von maximal ungefähr 3 ym.
Das lichtemittierende Bauelement 100 kann optional allgemein weitere organische Funktionsschichten (in Fig.l symbolisiert mittels einer Schicht 110, angeordnet auf oder über der einen oder mehreren Emitterschichten 108) aufweisen, die dazu dienen, die Funktionalität und damit die Effizienz des lichtemittierenden Bauelements 100 weiter zu verbessern.
Das lichtemittierende Bauelement 100 kann als „Bottom- Emitter" und/oder „Top-Emitter" ausgeführt sein.
Auf oder über der organischen elektrolumineszenten
Schichtenstruktur oder gegebenenfalls auf oder über der einen oder mehreren weiteren organischen Funktionsschichten 110 kann eine zweite Elektrode 112 (beispielsweise in Form einer zweiten Elektrodenschicht 112) aufgebracht sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die zweite
Elektrode 112 die gleichen Materialien aufweisen oder daraus gebildet sein wie die erste Elektrode 104, wobei in
verschiedenen Ausführungsbeispielen Metalle besonders geeignet sind. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die zweite
Elektrode 112 beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen von kleiner oder gleich ungefähr 50 nm, beispielsweise eine
Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 45 nm,
beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 40 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 35 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 30 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 25 nm,
beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 20 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 15 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 10 nm.
Die zweite Elektrode 112 kann allgemein in ähnlicher Weise ausgebildet werden oder sein wie die erste Elektrode 104, oder unterschiedlich zu dieser. Die zweite Elektrode 112 kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen aus einem oder mehreren der Materialien und mit der jeweiligen Schichtdicke (je nachdem, ob die zweite Elektrode reflektierend,
transluzent oder transparent ausgebildet werden soll) ausgebildet sein oder werden, wie oben im Zusammenhang mit der ersten Elektrode 104 beschrieben.
Die zweite Elektrode 112 kann als Anode, also als
löcherinjizierende Elektrode ausgebildet sein oder als
Kathode, also als elektroneninj ezierend . Bei diesen Schichtdicken ist die im Folgenden noch näher erläuterte zusätzliche Mikrokavität optisch mit der von der einen oder mehreren elektrolumineszenten Schichtenstrukturen gebildeten Mikrokavität (en) gekoppelt. Die zweite Elektrode 112 kann einen zweiten elektrischen Anschluss aufweisen, an den ein zweites elektrisches
Potential (welches unterschiedlich ist zu dem ersten elektrischen Potential) , bereitgestellt von der Energiequelle 114, anlegbar ist. Das zweite elektrische Potential kann beispielsweise einen Wert aufweisen derart, dass die
Differenz zu dem ersten elektrischen Potential einen Wert in einem Bereich von ungefähr 1,5 V bis ungefähr 20 V aufweist, beispielsweise einen Wert in einem Bereich von ungefähr 2,5 V bis ungefähr 15 V, beispielsweise einen Wert in einem Bereich von ungefähr 5 V bis ungefähr 10 V. Auf oder über der zweiten Elektrode 112 kann eine optisch transluzente Schichtenstruktur 116 vorgesehen sein. Die optisch transluzente Schichtenstruktur 116 kann
Photolumineszenzmaterial 120 aufweisen.
Die optisch transluzente Schichtenstruktur 116 kann
grundsätzlich aus einem beliebigen Material gebildet werden oder sein, beispielsweise einem dielektrischen Material, beispielsweise einem organischen Material, das beispielsweise eine organische Matrix bildet, in die das
Photolumineszenzmaterial 120 eingebettet werden kann oder sein kann. Auf oder über der optisch transluzenten
Schichtenstruktur 116 ist eine Spiegel-Schichtenstruktur 118 aufgebracht. Die optisch transluzente Schichtenstruktur 116 und die Spiegel-Schichtenstruktur 118 bilden gemeinsam anschaulich eine an die elektrolumineszente Mikrokavität des lichtemittierenden Bauelements 100, beispielsweise der OLED, optisch angekoppelte (anschaulich also externe)
photolumineszente Kavität, beispielsweise Mikrokavität, mit einem optisch aktiven Medium oder einer Mehrzahl von optisch aktiven Medien.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist die optisch transluzente Schichtenstruktur 116 für Strahlung zumindest in einem Teilbereich des Wellenlängenbereichs von 380 nm bis 780 nm transluzent. Die optisch transluzente Schichtenstruktur 116 der „externen" photolumineszenten Kavität wird dazu beispielsweise in diesem Ausführungsbeispiel in Kontakt gebracht mit der
transluzenten, transparenten oder semitransparenten zweiten Elektrode 112 der OLED-Mikrokavität . Die „externe"
photolumineszente Kavität nimmt nicht oder nur zu geringem Teil an dem Stromtransport durch die OLED teil, anders ausgedrückt, es fließt kein oder nur ein vernachlässigbar kleiner elektrischer Strom durch die „externe" Kavität und damit durch die optisch transluzente Schichtenstruktur 116 und die Spiegel-Schichtenstruktur 118.
Wie oben schon dargelegt kann die „externe" photolumineszente Kavität, und dabei insbesondere die optisch transluzente Schichtenstruktur 116, in verschiedenen Ausführungsbeispielen mit einer geeigneten organischen Matrix „gefüllt" sein oder von einer solchen gebildet sein, in der
Photolumineszenzmaterial 120 eingebettet werden kann oder sein kann, beispielsweise kann die organische Matrix mit organischen oder anorganischen Chromophoren und Phosphoren dotiert sein. Die „externe" photolumineszente Kavität kann zwei Spiegel oder Spiegel-Schichtenstrukturen aufweisen, von denen mindestens einer oder eine transluzent, transparent oder semitransparent ist. Der transluzente, transparente oder semitransparente Spiegel (oder die transluzente, transparente oder semitransparente Spiegel-Schichtenstruktur) kann mit der transluzenten, transparenten oder semitransparenten zweiten Elektrode 112 der OLED Mikrokavität identisch sein (diese Ausführungsbeispiele sind in den Figuren dargestellt; in alternativen Ausführungsbeispielen kann jedoch noch eine zusätzliche transluzente, transparente oder semitransparente Spiegel-Schichtenstruktur zwischen der zweiten Elektrode 112 und der optisch transluzenten Schichtenstruktur 116
vorgesehen sein) .
Als Material für die organische Matrix können in
verschiedenen Ausführungsbeispielen niedermolekulare organische Verbindungen („kleine" Moleküle, „small
molecules") vorgesehen sein, die beispielsweise mittels
Verdampfens im Vakuum aufgebracht werden können, wie zum Beispiel alpha-NPD oder 1-TNATA. In alternativen
Ausführungsbeispielen kann die organische Matrix gebildet werden von oder bestehen aus polymeren Materialien, die beispielsweise eine optisch transparente polymere Matrix bilden (Epoxide, Polymethylmethacrylat , PMMA, EVA, Polyester, Polyurethane, oder dergleichen) , die mittels eines
nasschemischen Verfahrens (beispielsweise Aufschleudern oder Drucken) aufgebracht werden können. In verschiedenen
Ausführungsbeispielen kann beispielsweise jedes organische Material für die organische Matrix verwendet werden, wie es auch in der organischen elektrolumineszenten
Schichtenstruktur verwendet werden kann. Ferner kann in alternativen Ausführungsbeispielen die optisch transluzente Schichtenstruktur 116 aufweisen oder gebildet werden von einem anorganischen Halbleitermaterial, beispielsweise SiN, S1O2, GaN, etc., die beispielsweise mittels eines
Niedrigtemperatur-Abscheideverfahrens (beispielsweise aus der Gasphase) (d.h. beispielsweise bei einer Temperatur von kleiner oder gleich ungefähr 100 °C) . In verschiedenen
Ausführungsbeispielen können die Brechungsindizes der OLED- Funktionsschichten 106, 108 und der optisch transluzenten Schichtenstruktur 116 möglichst zueinander angepasst sein, wobei die optisch transluzente Schichtenstruktur 116 auch hochbrechende Polymere aufweisen kann, beispielsweise
Polyimide mit einem Brechungsindex von bis zu n = 1,7, oder Polyurethan mit einem Brechungsindex von bis zu n = 1,74.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen können in den
Polymeren Additive vorgesehen sein. Eine hochbrechende
Polymermatrix kann somit anschaulich durch Einmischen von geeigneten Additiven in eine normalbrechende polymere Matrix erreicht werden. Geeignete Additive sind zum Beispiel
Titanoxid- oder Zirkoniumoxid-Nanopartikel oder Verbindungen, die Titanoxid- oder Zirkoniumoxid aufweisen. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann zwischen der zweiten transluzenten Elektrode 112 und der optisch
transluzenten Schichtenstruktur 116 noch eine elektrisch isolierende Schicht aufgebracht werden oder sein,
beispielsweise SiN, beispielsweise mit einer Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 30 nm bis ungefähr 1,5 ym,
beispielsweise mit einer Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 200 nm bis ungefähr 1 ym, um elektrisch instabile Materialien zu schützen, beispielsweise während eines
nasschemischen Prozesses.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann optional noch eine Barrierendünnschicht/Dünnschichtverkapselung gebildet werden.
Unter einer „Barrierendünnschicht" bzw. einem „Barriere- Dünnfilm" kann im Rahmen dieser Anmeldung beispielsweise eine Schicht oder eine Schichtenstruktur verstanden werden, die dazu geeignet ist, eine Barriere gegenüber chemischen
Verunreinigungen bzw. atmosphärischen Stoffen, insbesondere gegenüber Wasser (Feuchtigkeit) und Sauerstoff, zu bilden. Mit anderen Worten ist die Barrierendünnschicht derart ausgebildet, dass sie von OLED-schädigenden Stoffen wie
Wasser, Sauerstoff oder Lösemittel nicht oder höchstens zu sehr geringen Anteilen durchdrungen werden kann. Geeeignete Ausgestaltungen der Barrierendünnschicht lassen sich
beispielsweise in den Patentanmeldungen DE 10 2009 014
543 AI, DE 10 2008 031 405 AI, DE 10 2008 048 472 AI und DE 2008 019 900 AI finden.
Gemäß einer Ausgestaltung kann die Barrierendünnschicht als eine einzelne Schicht (anders ausgedrückt, als Einzelschicht) ausgebildet sein. Gemäß einer alternativen Ausgestaltung kann die Barrierendünnschicht eine Mehrzahl von aufeinander ausgebildeten Teilschichten aufweisen. Mit anderen Worten kann gemäß einer Ausgestaltung die Barrierendünnschicht als Schichtstapel (Stack) ausgebildet sein. Die
Barrierendünnschicht oder eine oder mehrere Teilschichten der Barrierendünnschicht können beispielsweise mittels eines geeigneten Abscheideverfahrens gebildet werden, z.B. mittels eines Atomlagenabscheideverfahrens (Atomic Layer Deposition (ALD) ) gemäß einer Ausgestaltung, z.B. eines
plasmaunterstützten Atomlagenabscheideverfahrens (Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition (PEALD) ) oder eines
plasmalosen Atomlageabscheideverfahrens (Plasma-less Atomic Layer Deposition (PLALD) ) , oder mittels eines chemischen Gasphasenabscheideverfahrens (Chemical Vapor Deposition
(CVD) ) gemäß einer anderen Ausgestaltung, z.B. eines
plasmaunterstützten Gasphasenabscheideverfahrens (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) ) oder eines plasmalosen Gasphasenabscheideverfahrens (Plasma-less
Chemical Vapor Deposition (PLCVD) ) , oder alternativ mittels anderer geeigneter Abscheideverfahren.
Durch Verwendung eines Atomlagenabscheideverfahrens (ALD) können sehr dünne Schichten abgeschieden werden. Insbesondere können Schichten abgeschieden werden, deren Schichtdicken im Atomlagenbereich liegen.
Gemäß einer Ausgestaltung können bei einer
Barrierendünnschicht, die mehrere Teilschichten aufweist, alle Teilschichten mittels eines Atomlagenabscheideverfahrens gebildet werden. Eine Schichtenfolge, die nur ALD-Schichten aufweist, kann auch als „Nanolaminat" bezeichnet werden. Gemäß einer alternativen Ausgestaltung können bei einer
Barrierendünnschicht, die mehrere Teilschichten aufweist, eine oder mehrere Teilschichten der Barrierendünnschicht mittels eines anderen Abscheideverfahrens als einem
Atomlagenabscheideverfahren abgeschieden werden,
beispielsweise mittels eines Gasphasenabscheideverfahrens . Die Barrierendünnschicht kann gemäß einer Ausgestaltung eine Schichtdicke von ungefähr 0. lnm (eine Atomlage) bis ungefähr lOOOnm aufweisen, beispielsweise eine Schichtdicke von ungefähr lOnm bis ungefähr lOOnm gemäß einer Ausgestaltung, beispielsweise ungefähr 40nm gemäß einer Ausgestaltung.
Gemäß einer Ausgestaltung, bei der die Barrierendünnschicht mehrere Teilschichten aufweist, können alle Teilschichten dieselbe Schichtdicke aufweisen. Gemäß einer anderen
Ausgestaltung können die einzelnen Teilschichten der
Barrierendünnschicht unterschiedliche Schichtdicken
aufweisen. Mit anderen Worten kann mindestens eine der
Teilschichten eine andere Schichtdicke aufweisen als eine oder mehrere andere der Teilschichten.
Die Barrierendünnschicht oder die einzelnen Teilschichten der Barrierendünnschicht können gemäß einer Ausgestaltung als transluzente oder transparente Schicht ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann die Barrierendünnschicht (oder die einzelnen Teilschichten der Barrierendünnschicht) aus einem transluzenten oder transparenten Material (oder einer
Materialkombination, die transluzent oder transparent ist) bestehen . Gemäß einer Ausgestaltung kann die Barrierendünnschicht oder (im Falle eines Schichtenstapels mit einer Mehrzahl von
Teilschichten) eine oder mehrere der Teilschichten der
Barrierendünnschicht eines der nachfolgenden Materialien aufweisen oder daraus bestehen: Aluminiumoxid, Zinkoxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid, Hafniumoxid, Tantaloxid
Lanthaniumoxid, Siliziumoxid, Siliziumnitrid,
Siliziumoxinitrid, Indiumzinnoxid, Indiumzinkoxid, Aluminium¬ dotiertes Zinkoxid, sowie Mischungen und Legierungen
derselben .
Das Photolumineszenzmaterial 120 kann ein Material aus mindestens einer der folgenden Materialgruppen aufweisen oder daraus bestehen: Organische Farbstoffmoleküle ; Anorganische Phosphore; und/oder Nanodots oder Nanoteilchen .
Unter organischen Farbstoffmoleküle sind beispielsweise alle Moleküle zu verstehen, die auch in der organischen
elektrolumineszenten Schichtenstruktur verwendet werden können, beispielsweise die elektrokumineszenten
(flouoreszenten oder phosphoreszenten) Materialien, die oben beschrieben worden sind. Organische Farbstoffmoleküle
umfassen aber auch die Moleküle, die vorwiegend oder
ausschließlich photolumineszente Eigenschaften besitzen. Sie können auch die Farbstoffe umfasssen, die beispielsweise in Farbstofflasern oder als Fluoreszenzmarker eingesetzt werden, wie beispielsweise Fluoreszenz-Farbstoffe: Cumarine,
Naphthale, Oxazole, Perylene, Perylen Bisimide, Pyrene,
Stilbene, Styryle, Xanthane .
Unter anorganischen Phosphoren sind beispielsweise alle
Materialien zu verstehen, die zur Lichtkonversion in
beispielsweise einer Leuchtdiode (LED) oder in einer
Leuchtstoffröhre Verwendung finden, wie beispielsweise
• an sich typische Phosphore für LEDs, wie beispielsweise
Phosphore basierend auf YAG:Ce ; wobei für Ce auch Eu, Tb, Gd oder weitere seltenen Erden dotiert werden können, wobei Teile des AI durch Ga ersetzt sein können, beispielsweise: (Yi_aGda) (Ali_bGab) 5O12 : (Ce, Tb, Gd) ; ß- SiAlON dotiert mit seltenen Erden; CaAlSiN3-basierte Phosphore; sowie Mischungen und Legierungen von diesen Materialien; oder
an sich typische Phosphore für Fluoreszenzlampen wie beispielsweise (Ba,Eu)Mg2Al16027 ; (Ce, Tb) MgAlnOig ;
BaMgAl10Oi7:Eu,Mn; BaMg2Al16027 : Eu (II) , Mn (II) ;
Ceo.67Tbo.33MgAlnOi9:Ce, Tb; Zn2Si04 : Mn, Sb203; CaSi03 : Pb, Mn; CaW04; CaW04:Pb; MgW04; (Sr, Eu, Ba, Ca) 5 (P04) 3CI;
Sr5Cl (P04) 3:Eu (II) ; (Ca, Sr,Ba) 3 (P04) 2Cl2:Eu;
(Sr,Ca,Ba) 10 (P04) 6Cl2:Eu; Sr2P207 : Sn ( 11 ) ; Sr6P5BO20 : Eu;
Ca5F (P04) 3 : Sb; (Ba, Ti ) 2P207 : Ti ; 3Sr3 (P04) 2. SrF2 : Sb, Mn; Sr5F (P04) 3 : Sb,Mn; Sr5F (P04) 3 : Sb, Mn; (La, Ce, Tb) P04;
(La,Ce,Tb) P04:Ce,Tb; Ca3 (P04) 2. CaF2 : Ce, Mn;
(Ca,Zn,Mg)3(P04)2:Sn; (Zn, Sr) 3 (P04) 2 :Mn; (Sr, Mg) 3 (P04) 2 : Sn; (Sr,Mg)3(P04)2:Sn(II) ; Ca5 (F, Cl) (P04) 3 : Sb, Mn; (Y,Eu) 203; Y203 :Eu (III) ; Mg4 (F) (Ge, Sn) 06 :Mn; Y(P,V)04:Eu; Y202S:Eu;
3.5 MgO · 0.5 MgF2 · Ge02 :Mn; Mg5As20n : Mn, sowie
Mischungen und Legierungen von diesen Materialien.
Unter Nanodots sind beispielsweise alle Materialien zu verstehen, die als Nanodots verwendet werden können,
beispielsweise halbleitende Nanoteilchen, wie Silizium- Nanodots oder Nanodots aus Verbindungshalbleitern,
beispielsweise Chalkogenide (Selenide oder Sulfide oder
Teluride) von Metallen wie beispielsweise Cadmium oder Zink (CdSe oder ZnS, Kupfer Indium Gallium Diselenid, Kupfer
Indium Diselenid, beispielsweise auch so genannte core-shell nanodots, oder CuInS2/ZnS. Nanoteilchen können beispielsweise auch Phosphor-Nanoteilchen aufweisen. Allgemein kann als das Photolumineszenzmaterial 120 jedes beliebige geeignete Lichtkonversionsmaterial verwendet werden, welches eingerichtet ist, eine Lichtwellenlänge zu konvertieren .
Das Photolumineszenzmaterial 120 kann in einer Konzentration in der optisch transluzenten Schichtenstruktur 116 vorliegen in einem Bereich von ungefähr 0 bis ungefähr
50 Volumenprozent! , beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 1 bis ungefähr 20 Volumenprozent! , beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 1 bis ungefähr 10 Volumenprozent!.
Das Photolumineszenzmaterial 120 kann Farbzentren
bereitstellen, die aufgrund der Photolumineszenz die
Farbanteile des aus der OLED-Kavität emittierten Lichts verändern können. Wie oben beschrieben kann das
Photolumineszenzmaterial 120 auch in die optisch transluzente Schichtenstruktur 116 (beispielsweise in die organische Matrix) eingebrachte anorganische Chromophore aufweisen, wie beispielsweise kleine Phosphor-Partikel oder Quantenpunkte (Nanodots oder Quantendots) oder Nanoteilchen . Zusätzlich zu dem Photolumineszenzmaterial 120 (also
anschaulich zusätzlich zu den beispielsweise fluoreszenten oder phosphoreszenten Bestandteilen) können in der optisch transluzenten Schichtenstruktur 116 zusätzliche Streupartikel enthalten sein, beispielsweise dielektrische Streupartikel wie beispielsweise Metalloxide wie z.B. Siliziumoxid (Si02), Zinkoxid (ZnO) , Zirkoniumoxid (Zr02), Indium-Zinn- Oxid (ITO) oder Indium-Zink-Oxid (IZO), Galliumoxid (Ga20a) ,
Aluminiumoxid, oder Titanoxid. Auch andere Partikel können geeignet sein, sofern sie ein Brechungsindex haben, der von dem effektiven Brechungsindex der Matrix der tranzluzenten
Schichtenstruktur verschieden ist, beispielsweise Luftblasen, Acrylat, oder Glashohlkugeln. Ferner können beispielsweise metallische Nanopartikel vorgesehen sein, beispielsweise mit Metallen wie Gold, Silber, Eisen-Nanopartikel oder
dergleichen, wobei die Streupartikel beschichtet oder
unbeschichtet sein können. Die Streupartikel können
eingerichtet sein oder vorgesehen sein zur Veränderung der Winkelverteilung des von dem lichtemittierenden Bauelement 100 emittierten Lichts und gegebenenfalls auch zur
Verbesserung der Farbverschiebung mit dem Betrachtungswinkel.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die optisch transluzente Schichtenstruktur 116 eine Schichtdicke
aufweisen in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 200 ym, beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 100 nm bis ungefähr 100 ym,
beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 500 nm bis ungefähr 50 ym, beispielsweise 1μ bis 25ym. Wenn die optisch transluzente Schichtenstruktur 116 sehr dünn ausgebildet ist, so ist das
Photolumineszenzmaterial 120 optisch stark an das Lichtfeld gekoppelt (in diesem Fall kann die externe Kavität auch als externe Mikrokavität bezeichnet werden) . Wenn die optisch transluzente Schichtenstruktur 116 jedoch dicker ausgebildet ist, so kann beispielsweise ein geringer Farbwinkelverzug über den Betrachtungswinkel erreicht werden (in diesem Fall kann die externe Kavität auch als externe inkohärente Kavität bezeichnet werden) .
Der Grenzfall einer sehr dünnen und sehr transparenten bzw. transluzenten externen Kavität kann darin gesehen werden, dass das Photolumineszenzmaterial 120 (also beispielsweise die photolumineszenten Chromophore) in der optisch
transluzenten Schichtenstruktur 116 (also beispielsweise in der Matrix) direkt auf dem Deckkontakt (beispielsweise der zweiten transluzenten Elektrode 112) oder zwischen dem
Grundkontakt (beispielsweise der ersten Elektrode 104) und dem Substrat 102 (wie bei einem im Folgenden noch näher erläuterten Ausführungsbeispiel) aufgebracht wird. Der „zweite" Spiegel oder die „zweite" Spiegel-Schichtenstruktur der externen Kavität kann in diesem Fall entfallen.
Ein möglicher Vorteil dieser Anordnung, die in verschiedenen Ausführungsbeispielen die „externe" photolumineszente Kavität noch in den Front-End-of-Line-Prozessen bildet, gegenüber einer mittels eines Back-End-of-Line-Prozesses außen auf dem an sich fertiggestellten lichtemittierenden Bauteil
aufgebrachten Kavität kann in der starken optischen
Ankopplung des Photolumineszenzmaterials 120 (also
beispielsweise der Chromophore) an die Plasmonen in dem OLED- Grundkontakt (beispielsweise die erste Elektrode 104) oder in dem OLED-Deckkontakt (beispielsweise die zweite
Elektrode 112) .
Die organische Leuchtdiode 100 kann als Bottom-Emitter oder als Top-Emitter oder als Top- und Bottom-Emitter ausgebildet sein oder werden. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Spiegel- Schichtenstruktur 118 (oder gegebenenfalls die Spiegel- Schichtenstruktur, die auf oder über der zweiten
transluzenten Elektrode 112 unterhalb der optisch
transluzenten Schichtenstruktur 116 vorgesehen sein kann) reflektierend oder transluzent oder transparent oder
semitransparent sein, je nachdem, ob die organische
Leuchtdiode 100 als ein Top-Emitter und/oder als Bottom- Emitter ausgebildet ist. Die Materialien können ausgewählt sein aus den Materialien, wie sie oben für die erste
Elektrode aufgeführt worden sind. Auch die Schichtdicken können, je nach gewünschter Ausbildung der organischen
Leuchtdiode 100, gewählt werden in den Bereichen, wie sie für die erste Elektrode oben beschrieben worden sind.
Für den Fall, dass das lichtemittierende Bauelement 100 Licht vorwiegend oder ausschliesslich nach oben abstrahlt (Top- Emitter) und die Spiegel-Schichtenstruktur aus Metall
gebildet wird, kann die Spiegel-Schichtenstruktur 118 (oder gegebenenfalls die Spiegel-Schichtenstruktur, die auf oder über der zweiten transluzenten Elektrode 112 unterhalb der optisch transluzenten Schichtenstruktur 116 vorgesehen sein kann) eine oder mehrere dünne Metallfilme (beispielsweise Ag, Mg, Sm, Ca, sowie Mehrfachschichten und Legierungen dieser Materialien) aufweisen. Der eine oder die mehreren
Metallfilme können (jeweils) eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von kleiner als 40 nm, beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von kleiner als 25 nm beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von kleiner als 15 nm.
Für den Fall, dass das lichtemittierende Bauelement 100 Licht vorwiegend oder ausschließlich nach unten durch das Substrat 102 abstrahlt und die Spiegel-Schichtenstruktur aus Metall gebildet wird, dann kann die Spiegel-Schichtenstruktur 118 beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen von größer oder gleich ungefähr 40 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von größer oder gleich ungefähr 50 nm.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Spiegel- Schichtenstruktur 118 (oder gegebenenfalls die Spiegel- Schichtenstruktur, die auf oder über der zweiten
transluzenten Elektrode 112 unterhalb der optisch
transluzenten Schichtenstruktur 116 vorgesehen sein kann) einen oder mehrere dielektrische Spiegel aufweisen.
Die Spiegel-Schichtenstruktur 118 kann einen oder mehrere Spiegel aufweisen. Weist die Spiegel-Schichtenstruktur 118 mehrere Spiegel auf, so sind die jeweiligen Spiegel mittels einer jeweiligen Dielektrikumsschicht voneinander getrennt.
Weiterhin kann die organische Leuchtdiode 100 noch
Verkapselungsschichten aufweisen, die beispielsweise im
Rahmen eines Back-End-of-Line-Prozesses aufgebracht werden können, wobei darauf hinzuweisen ist, dass in verschiedenen Ausführungsbeispielen die externe Kavität im Rahmes noch des Front-End-of-Line-Prozesses gebildet wird.
Fig.2 zeigt eine organische Leuchtdiode 200 als eine
Implementierung eines lichtemittierenden Bauelements gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
Die organische Leuchtdiode 200 gemäß Fig.2 ist im
Wesentlichen gleich der organischen Leuchtdiode 100 gemäß Fig.l, weshalb im Folgenden lediglich die Unterschiede der organischen Leuchtdiode 200 gemäß Fig.2 zu der organischen Leuchtdiode 100 gemäß Fig.l näher erläutert werden;
hinsichtlich der übrigen Elemente der organische Leuchtdiode 200 gemäß Fig.2 wird auf obige Ausführungen zu der
organischen Leuchtdiode 100 gemäß Fig.l verwiesen.
Im Unterschied zu der organischen Leuchtdiode 100 gemäß Fig.l ist bei der organischen Leuchtdiode 200 gemäß Fig.2 die externe Kavität nicht auf oder über der zweiten Elektrode 112 gebildet, sondern unterhalb der ersten Elektrode 104.
Die Energiequelle 114 ist in diesen Ausführungsbeispielen an den ersten elektrischen Anschluss der ersten Elektrode 104 und an den zweiten elektrischen Anschluss der zweiten
Elektrode 112 angeschlossen.
Die organische Leuchtdiode 200 gemäß Fig.2 kann als Bottom- Emitter oder als Top-Emitter oder als Top- und Bottom-Emitter ausgebildet sein oder werden.
Bei der organischen Leuchtdiode 200 gemäß Fig.2 ist eine optisch transluzente Schichtenstruktur 202, die gleich aufgebaut ist wie die optisch transluzente Schichtenstruktur 116 der organischen Leuchtdiode 100 gemäß Fig.l, unterhalb der ersten Elektrode 104 angeordnet. Weiterhin ist eine
Spiegel-Schichtenstruktur 204, die gleich aufgebaut ist wie die Spiegel-Schichtenstruktur 118 der organischen Leuchtdiode 100 gemäß Fig.l, unterhalb der optisch transluzenten
Schichtenstruktur 202 angeordnet.
Fig.3 zeigt eine organische Leuchtdiode 300 als eine
Implementierung eines lichtemittierenden Bauelements gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
Die organische Leuchtdiode 300 gemäß Fig.3 ist im
Wesentlichen gleich der organischen Leuchtdiode 200 gemäß Fig.2, weshalb im Folgenden lediglich die Unterschiede der organischen Leuchtdiode 300 gemäß Fig.3 zu der organischen Leuchtdiode 200 gemäß Fig.2 näher erläutert werden;
hinsichtlich der übrigen Elemente der organische Leuchtdiode 300 gemäß Fig.3 wird auf obige Ausführungen zu der
organischen Leuchtdiode 200 gemäß Fig.2 sowie zu der
organischen Leuchtdiode 100 gemäß Fig.l verwiesen. Ferner weist die organischen Leuchtdiode 300 gemäß Fig.3 zusätzlich das Substrat 102 auf. Die Spiegel- Schichtenstruktur 204 ist gemäß diesen Ausführungsbeispielen auf oder über dem Substrat 102 angeordnet.
Fig.4 zeigt eine organische Leuchtdiode 400 als eine
Implementierung eines lichtemittierenden Bauelements gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen . Die organische Leuchtdiode 400 gemäß Fig.4 ist im
Wesentlichen gleich der organischen Leuchtdiode 100 gemäß Fig.l, weshalb im Folgenden lediglich die Unterschiede der organischen Leuchtdiode 400 gemäß Fig.4 zu der organischen Leuchtdiode 100 gemäß Fig.l näher erläutert werden;
hinsichtlich der übrigen Elemente der organische Leuchtdiode 400 gemäß Fig.4 wird auf obige Ausführungen zu der
organischen Leuchtdiode 100 gemäß Fig.l verwiesen.
Zusätzlich zu den Elementen der organischen Leuchtdiode 100 gemäß Fig.l (es ist anzumerken, dass das Substrat 102 in diesen Ausführungsbeispielen weggelassen ist) ist bei der organischen Leuchtdiode 400 gemäß Fig.4 noch eine zusätzliche externe Kavität unterhalb der ersten Elektrode 104
vorgesehen .
Die Energiequelle 114 ist in diesen Ausführungsbeispielen an den ersten elektrischen Anschluss der ersten Elektrode 104 und an den zweiten elektrischen Anschluss der zweiten
Elektrode 112 angeschlossen.
Die organische Leuchtdiode 400 gemäß Fig.4 kann als Bottom- Emitter oder als Top-Emitter oder als Top- und Bottom-Emitter ausgebildet sein oder werden. Bei der organischen Leuchtdiode 400 gemäß Fig.4 ist eine zusätzliche optisch transluzente Schichtenstruktur 204, die gleich aufgebaut ist wie die optisch transluzente Schichtenstruktur 116 der organischen Leuchtdiode 100 gemäß Fig.l, zusätzlich unterhalb der ersten Elektrode 102
angeordnet. Weiterhin ist eine zusätzliche Spiegel- Schichtenstruktur 204, die gleich aufgebaut ist wie die
Spiegel-Schichtenstruktur 118 der organischen Leuchtdiode 100 gemäß Fig.l, zusätzliche unterhalb der optisch transluzenten Schichtenstruktur 204 angeordnet.
Fig.5 zeigt eine organische Leuchtdiode 500 als eine
Implementierung eines lichtemittierenden Bauelements gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen .
Die organische Leuchtdiode 400 gemäß Fig.5 ist im
Wesentlichen gleich der organischen Leuchtdiode 400 gemäß Fig.4, weshalb im Folgenden lediglich die Unterschiede der organischen Leuchtdiode 500 gemäß Fig.5 zu der organischen Leuchtdiode 400 gemäß Fig.4 näher erläutert werden;
hinsichtlich der übrigen Elemente der organische Leuchtdiode 500 gemäß Fig.5 wird auf obige Ausführungen zu der
organischen Leuchtdiode 400 gemäß Fig.4, zu der organischen Leuchtdiode 200 gemäß Fig.2, sowie zu der organischen
Leuchtdiode 100 gemäß Fig.l verwiesen.
Ferner weist die organischen Leuchtdiode 500 gemäß Fig.5 zusätzlich das Substrat 102 auf. Die Spiegel- Schichtenstruktur 204 ist gemäß diesen Ausführungsbeispielen auf oder über dem Substrat 102 angeordnet.
Somit kann oder können anschaulich die eine oder mehreren externen Kavitäten unter der OLED (d.h. substratseitig) und/oder auf der OLED (d.h. deckseitig) angeordnet sein. Die eine oder mehreren externen Kavitäten kann oder können ihrerseits aus einem oder mehreren Matrixmaterialien, wie sie oben beschrieben worden sind, mit einem oder mehreren
Photolumineszenzmaterialien (z.B. Chromophore) und Streuern aufgebaut sein. Fig.6A bis Fig.6F zeigen das lichtemittierende Bauelement 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen zu verschiedenen Zeitpunkten während dessen Herstellung. Die anderen
lichtemittierenden Bauelemente 200, 300, 400, 500 werden in entsprechender Weise hergestellt.
Fig.6A zeigt das lichtemittierende Bauelement 100 zu einem ersten Zeitpunkt 600 während dessen Herstellung. Zu diesem Zeitpunkt wird die erste Elektrode 104 auf das Substrat 102 aufgebracht, beispielsweise abgeschieden, beispielsweise mittels eines CVD-Verfahrens (chemisches
Abscheiden aus der Gasphase, chemical vapor deposition) oder mittels eines PVD-Verfahrens (physikalisches Abscheiden aus der Gasphase, physical vapor deposition, beispielsweise
Sputtern, ionenunterstütztes Abscheideverfahren oder
thermisches Verdampfen) , alternativ mittels eines Plating- Verfahrens; eines Tauchabscheideverfahrens; eines
AufSchleuderverfahrens (spin coating) ; Druckens; Rakelns; oder Sprühens.
Als CVD-Verfahren kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen ein plasmaünterstütztes chemisches Abscheideverfahren aus der Gasphase (plasma enhanced chemical vapor deposition, PE-CVD) eingesetzt werden. Dabei kann in einem Volumen über und/oder um das Element, auf das die aufzubringende Schicht
aufgebracht werden soll, herum ein Plasma erzeugt, wobei dem Volumen zumindest zwei gasförmige Ausgangsverbindungen zugeführt werden, die in dem Plasma ionisiert und zur
Reaktion miteinander angeregt werden. Durch die Erzeugung des Plasmas kann es möglich sein, dass die Temperatur, auf welche die Oberfläche des Elements aufzuheizen ist, um eine
Erzeugung beispielsweise der dielektrischen Schicht zu ermöglichen, im Vergleich zu einem plasmalosen CVD-Verfahren erniedrigt werden kann. Das kann beispielsweise von Vorteil sein, wenn das Element, beispielsweise das zu bildende lichtemittierende elektronische Bauelement, bei einer Temperatur oberhalb einer Maximaltemperatur geschädigt werden würde. Die Maximaltemperatur kann beispielsweise bei einem zu bildenden lichtemittierenden elektronischen Bauelement gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen etwa 120 °C betragen, so dass die Temperatur, bei der beispielsweise die dielektrische Schicht aufgebracht wird, kleiner oder gleich 120 °C und beispielsweise kleiner oder gleich 80 °C sein kann.
Fig.6B zeigt das lichtemittierende Bauelement 100 zu einem zweiten Zeitpunkt 602 während dessen Herstellung.
Zu diesem Zeitpunkt wird oder werden die eine oder mehreren Lochleitungsschichten 106 auf die erste Elektrode 104
aufgebracht, beispielsweise abgeschieden, beispielsweise mittels eines CVD-Verfahrens (chemisches Abscheiden aus der Gasphase, chemical vapor deposition) oder mittels eines PVD- Verfahrens (physikalisches Abscheiden aus der Gasphase, physical vapor deposition, beispielsweise Sputtern,
ionenunterstütztes Abscheideverfahren oder thermisches
Verdampfen), alternativ mittels eines Plating-Verfahrens ; eines Tauchabscheideverfahrens; eines AufSchleuderverfahrens (spin coating) ; Druckens; Rakelns; oder Sprühens.
Fig.6C zeigt das lichtemittierende Bauelement 100 zu einem dritten Zeitpunkt 604 während dessen Herstellung.
Zu diesem Zeitpunkt wird oder werden die eine oder mehreren Emitterschichten 108 auf die eine oder mehreren
Lochleitungsschichten 106 aufgebracht, beispielsweise
abgeschieden, beispielsweise mittels eines CVD-Verfahrens (chemisches Abscheiden aus der Gasphase, chemical vapor deposition) oder mittels eines PVD-Verfahrens (physikalisches Abscheiden aus der Gasphase, physical vapor deposition, beispielsweise Sputtern, ionenunterstütztes
Abscheideverfahren oder thermisches Verdampfen) , alternativ mittels eines Plating-Verfahrens ; eines Tauchabscheideverfahrens; eines AufSchleuderverfahrens (spin coating) ; Druckens; Rakelns; oder Sprühens.
Fig.6D zeigt das lichtemittierende Bauelement 100 zu einem vierten Zeitpunkt 606 während dessen Herstellung.
Zu diesem Zeitpunkt wird oder werden optional die eine oder mehreren weitere organischen Funktionsschichten 110 auf die eine oder mehreren Emitterschichten 108 aufgebracht,
beispielsweise abgeschieden, beispielsweise mittels eines CVD-Verfahrens (chemisches Abscheiden aus der Gasphase, chemical vapor deposition) oder mittels eines PVD-Verfahrens (physikalisches Abscheiden aus der Gasphase, physical vapor deposition, beispielsweise Sputtern, ionenunterstütztes
Abscheideverfahren oder thermisches Verdampfen) , alternativ mittels eines Plating-Verfahrens ; eines
Tauchabscheideverfahrens; eines AufSchleuderverfahrens (spin coating); Druckens; Rakelns; oder Sprühens. Fig.6E zeigt das lichtemittierende Bauelement 100 zu einem fünften Zeitpunkt 608 während dessen Herstellung.
Zu diesem Zeitpunkt wird die zweite Elektrode 112 auf die eine oder mehreren weitere organischen Funktionsschichten 110 (wenn vorhanden) oder auf die eine oder mehreren
Emitterschichten 108 aufgebracht, beispielsweise
abgeschieden, beispielsweise mittels eines CVD-Verfahrens (chemisches Abscheiden aus der Gasphase, chemical vapor deposition) oder mittels eines PVD-Verfahrens (physikalisches Abscheiden aus der Gasphase, physical vapor deposition, beispielsweise Sputtern, ionenunterstütztes
Abscheideverfahren oder thermisches Verdampfen) , alternativ mittels eines Plating-Verfahrens ; eines
Tauchabscheideverfahrens; eines AufSchleuderverfahrens (spin coating); Druckens; Rakelns; oder Sprühens. Fig.6F zeigt das lichtemittierende Bauelement 100 zu einem sechsten Zeitpunkt 610 während dessen Herstellung.
Zu diesem Zeitpunkt wird die optisch transluzente
Schichtenstruktur 116 auf die zweite Elektrode 112
aufgebracht, wobei das Photolumineszenzmaterial 120 in die optisch transluzente Schichtenstruktur 116 eingebracht wird.
Dies kann auf unterschiedliche Arten erfolgen:
1. Gemäß einer Implementierung kann das oder können die
Materialien, beispielsweise organischen Materialien, aufgedampft werden auf die zweite Elektrode 112, wobei das Photolumineszenzmaterial 120 in-situ in das Material der optisch transluzente Schichtenstruktur 116
eingebettet wird. Anschließend kann die Spiegel- Schichtenstruktur 118 aufgedampft werden, wobei beide Aufdampfprozesse in derselben Maschine durchgeführt werden können.
2. Gemäß einer anderen Implementierung kann das oder können die Materialien, beispielsweise organischen Materialien, auf der zweiten Elektrode 112 (oder einer darauf
aufgebrachten Dünnfilmbarriere zum chemischen Schutz der zweiten Elektrode 112) nasschemisch aufgebracht werden. In dieser Implementierung kann das
Photolumineszenzmaterial 120 in das nasschemisch
aufgebrachte Material (teilweise lokal) hineingemischt (dispergiert ) werden.
Es ist darauf hinzuweisen, dass für den Fall, dass die optisch transluzente Schichtenstruktur 116, 204 mehrere
Schichten aufweist, das Photolumineszenzmaterial 120 in einer oder mehreren der Schichten eingebracht sein kann, jedoch nicht in allen Schichten eingebracht werden muss. Auf diese Weise ist beispielsweise der Abstand des
Photolumineszenzmaterials 120 zu der Spiegel- Schichtenstruktur 118, 204 einfach definierbar. Dies kann zu einer Verstärkung der Photolumineszenz, und/oder zu einer Verbesserung der Farbkonversionseffizienz führen. Weiterhin kann ein Einstellen der Blickwinkelabhängigkeit ermöglicht werden.

Claims

Patentansprüche
1. Lichtemittierendes Bauelement (100), aufweisend:
• eine erste Elektrode (104);
· eine organische elektrolumineszente
Schichtenstruktur (106, 108) auf oder über der ersten Elektrode (104);
• eine zweite transluzente Elektrode (112) auf oder über der organischen elektrolumineszenten
Schichtenstruktur (106, 108);
• eine optisch transluzente Schichtenstruktur (116) auf oder über der zweiten Elektrode (112), wobei die optisch transluzente Schichtenstruktur (116) Photolumineszenzmaterial (120) aufweist; und · eine Spiegel-Schichtenstruktur (118) auf oder über der optisch transluzenten Schichtenstruktur (116).
2. Lichtemittierendes Bauelement (100) gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend eine oder mehrere Schichten ausgewählt aus:
• eine elektrisch isolierende Schicht zwischen der
zweiten Elektrode (112) und der optisch
transluzenten Schichtenstruktur (116); und/oder
• eine Barriere- oder Verkapselungsschicht zwischen der zweiten Elektrode (112) und der optisch transluzenten Schichtenstruktur (116).
3. Lichtemittierendes Bauelement (200), aufweisend:
• eine Spiegel-Schichtenstruktur (204);
· eine optisch transluzente Schichtenstruktur (202) auf oder über der Spiegel-Schichtenstruktur (204), wobei die optisch transluzente Schichtenstruktur (202) Photolumineszenzmaterial (120) aufweist;
• eine erste transluzente Elektrode (104) auf oder
über der optisch transluzenten Schichtenstruktur
(116) ; eine organische elektrolumineszente
Schichtenstruktur (106, 108) auf oder über der ersten Elektrode (104); und
eine zweite Elektrode (112) auf oder über der organischen elektrolumineszenten Schichtenstruktur (106, 108) .
Lichtemittierendes Bauelement (200) gemäß Anspruch 3, ferner aufweisend eine oder mehrere Schichten ausgewählt aus :
• eine elektrisch isoliernde Schicht zwischen der
ersten Elektrode (104) und der optisch transluzenten Schichtenstruktur (202); und/oder
• eine Verkapselungs- oder Barriereschicht zwischen der ersten Elektrode (104) und der optische
transluzenten Schichtenstruktur (202).
Lichtemittierendes Bauelement (100, 200) gemäß einem Ansprüche 1 bis 4,
wobei das Photolumineszenzmaterial (120) ein Material aus mindestens einer der folgenden Materialgruppen aufweist :
• Organische Farbstoffmoleküle ;
• Anorganische Phosphore; und/oder
• Nanodots oder Nanoteilchen .
Lichtemittierendes Bauelement (100, 200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5,
wobei die optisch transluzente Schichtenstruktur (116, 202) zusätzlich ein oder mehrere Streumaterialien aufweist .
Lichtemittierendes Bauelement (100, 200) gemäß einem Ansprüche 1 bis 6,
eingerichtet als organische Leuchtdiode, oder als organischer lichtemittierender Transistor. Verfahren zum Herstellen eines lichtemittierenden
Bauelements (100), wobei das Verfahren aufweist:
• Bereitstellen einer ersten Elektrode (104) ;
• Bilden einer organischen elektrolumineszenten
Schichtenstruktur (106, 108) auf oder über der ersten Elektrode (104);
• Bilden einer zweiten transluzenten Elektrode (112) auf oder über der organischen elektrolumineszenten Schichtenstruktur (106, 108);
• Bilden einer optisch transluzenten Schichtenstruktur (116) auf oder über der zweiten Elektrode (112), wobei in der optisch transluzente Schichtenstruktur (116) Photolumineszenzmaterial (120) gebildet wird; und
• Bilden einer Spiegel-Schichtenstruktur (118) auf
oder über der optisch transluzenten Schicht (116) .
Verfahren gemäß Anspruch 8, ferner aufweisend:
• Bilden einer elektrisch isolierenden Schicht auf
oder über der zweiten Elektrode (112);
• wobei die optisch transluzente Schichtenstruktur
(116) auf oder über der elektrisch isolierenden Schicht gebildet wird.
Verfahren zum Herstellen eines lichtemittierendes
Bauelements (200), wobei das Verfahren aufweist:
• Bereitstellen einer Spiegel-Schichtenstruktur (204);
• Bilden einer optisch transluzenten Schichtenstruktur (202) auf oder über der Spiegel-Schichtenstruktur (204), wobei in der optisch transluzente
Schichtenstruktur (202) Photolumineszenzmaterial (120) gebildet wird;
• Bilden einer ersten transluzenten Elektrode (104) auf oder über der optisch transluzenten
Schichtenstruktur (202); Bilden einer organischen elektrolumineszenten
Schichtenstruktur (106, 108) auf oder über der ersten Elektrode (104); und
Bilden einer zweiten Elektrode (112) auf oder über der organischen elektrolumineszenten
Schichtenstruktur (106, 108) .
Verfahren gemäß Anspruch 10, ferner aufweisend einen oder beide der Schritte:
• Bilden einer elektrisch isolierenden Schicht auf oder über der der optisch transluzenten
Schichtenstruktur (202);
• wobei die erste Elektrode (104) auf oder über der elektrisch isolierenden Schicht gebildet wird;
und/oder
• Bilden einer Verkapselungs- oder Barriereschicht zwischen der ersten Elektrode (104) und der optische transluzenten Schichtenstruktur (202). 12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11,
wobei als Photolumineszenzmaterial (120) ein Material aus mindestens einer der folgenden Materialgruppen verwendet wird:
• Organische Farbstoffmoleküle ;
· Anorganische Phosphore; und/oder
• Nanodots oder Nanoteilchen .
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 12,
wobei die optisch transluzente Schichtenstruktur
202) zusätzlich ein oder mehrere Streumaterialien aufweist .
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 13,
wobei die optisch transluzente Schichtenstruktur
202) gebildet wird mittels Aufdampfens.
15. Verfahren gemäß Anspruch 14, wobei das Photolumineszenzmaterial (120) in-situ in die optisch transluzente Schichtenstruktur (116, 202) eingebettet wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 13,
wobei die optisch transluzente Schichtenstruktur (116, 202) gebildet wird mittels eines nasschemischen
Prozesses .
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 16,
wobei das lichtemittierende Bauelement (100, 200) eingerichtet wird als organische Leuchtdiode, oder als organischer lichtemittierender Transistor.
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