WO2015082552A1 - Konversionselement und verfahren zur herstellung eines konversionselements - Google Patents

Konversionselement und verfahren zur herstellung eines konversionselements Download PDF

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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52—PV systems with concentrators

Definitions

  • a conversion element is specified.
  • a method for producing such a conversion element is specified.
  • Specified conversion element One problem to be solved is to specify a conversion element which has a high light extraction efficiency. Furthermore, an object to be solved is to specify a method for producing such a conversion element. According to at least one embodiment, this includes
  • Conversion element at least one phosphor having an anisotropic molecular structure.
  • the molecules of the phosphor each have at least one transition dipole moment.
  • the transition dipole moments of the individual molecules have an anisotropic orientation within the sum
  • the phosphor is to
  • the electromagnetic secondary radiation has an anisotropic directionality.
  • Transition dipole moments may have. In particular, that is
  • Transition dipole moment meant for the relevant transition. For example, is the transition from the singlet ground state So pertaining to the singlet S i state, then the transition dipole moment is meant for this transition.
  • an anisotropic molecular structure is understood to mean that the molecules used are unsymmetrical or at least not
  • the molecules have spherically symmetric molecular structure.
  • the molecules do not form a substantially spherical one
  • the at least one transition dipole moment can form along the longitudinal molecular axis of the individual molecules.
  • the transitional dipole moment has a fixed direction in the
  • Coordinate system of the phosphor (molecular coordinate system). This means, in particular, that aligning the phosphor in the room also aligns its transitional dipole moment.
  • transition dipole moment is referred to in particular: "IUPAC Compendium of Chemical Terminology, Second Edition (The” Gold Book “), 1997 and IUPAC Compendium of Chemical Terminology, PAC, 2007, 79, 293 (1997). Glossary of terms used in photochemistry, third edition (IUPAC Recommendations 2006)) on page 434, DOI: 10.1351 / goldbook T06460 The disclosure of the documents is incorporated by reference.
  • Conversion element is here and below meant that the majority of the phosphor molecules a
  • Preferred direction ie in particular at least 50%, 60%, 70%, 80%, 90% or 95% and at most 100% of all molecules of the phosphor.
  • the transition dipole moments have a certain orientation in the conversion element. This is relevant because of the absorption and / or
  • Emission process is a dipole transition.
  • IUPAC IUPAC Recommendation factor
  • the fact that the transition dipole moments of the molecules of the phosphor have anisotropic orientation in the sum means that the orientation factor ⁇ ⁇ is not equal to 1/3. In particular, if ⁇ ⁇ ⁇ 1/3, that is
  • Transient dipole moment preferably in the layer of
  • the angle ⁇ is the angle between the respective transition dipole moment of the molecules of the phosphor and a layer normal n, wherein the
  • the orientation factor ⁇ ⁇ is averaged over all phosphor molecules.
  • ⁇ cos 2 6> is less than 0.2; 0.1; 0.015; 0.001 or 0. The smaller ⁇ ⁇ , the larger the
  • the electromagnetic secondary radiation has a preferred direction. In particular, this can be
  • the electromagnetic secondary radiation has a preferred main emission direction.
  • the main radiation direction is perpendicular to the layer plane of the conversion element with a maximum deviation of +/- 5, +/- 10, +/- 20 ° or +/- 45 ° from this vertical position.
  • main emission direction means that the
  • at least 50%, 60%, 70%, 80%, 90% or 95% and up to 100% of the total electromagnetic radiation has the main emission direction.
  • Electromagnetic secondary radiation can be any electromagnetic secondary radiation.
  • visible light for example from 520 nm to 750 nm, in particular from 550 nm to 650 nm.
  • the electromagnetic secondary radiation can be radiated toward the radiation source, which initially reflects at the radiation source, for example an electrode, and finally into the radiation source
  • Main emission direction away from the radiation source is emitted. This additionally increases the light efficiency and decoupling of the radiation source.
  • the inventors have recognized that by aligning the transition dipole moment of the phosphor molecules in the Conversion element, the absorption probability of the primary electromagnetic radiation can be increased.
  • Fluorescent material used to be the same
  • the efficiency of an organic light emitting diode can by
  • Alignment of the phosphor molecules can be increased because the converted light is no longer emitted isotropically, as in non-aligned phosphor molecules, but anisotropic in Hauptabstrahlutter, preferably perpendicular to the layer plane of the conversion element or perpendicular to
  • Electromagnetic secondary radiation leaves the organic light-emitting diode, that is, it is decoupled, and the secondary electromagnetic radiation emitted by the other surface is directed into the organic light-emitting diode. This directed into the organic light emitting electromagnetic
  • Secondary radiation has a smaller aperture angle than in the case of non-aligned phosphor molecules and is therefore more likely to be coupled out after reflection at the reflective electrode. In accordance with at least one embodiment, this is
  • the layer thickness of the conversion element is at least 5 nm, 50 nm, 100 nm and at most 500 nm, 1 ⁇ m or 10 mm, for example 30 ⁇ m.
  • more molecules of the phosphor have a transition dipole moment having a parallel orientation to the layer plane of the conversion element than a transition dipole moment having orthogonal
  • Parallel alignment excludes a deviation of at most +/- 5 °, +/- 10 °, +/- 20 ° or +/- 45 °, for example +/- 30 °, to the parallel
  • Orthogonal alignment here includes a deviation of at most +/- 5 °, +/- 10 ° or +/- 30 ° from the orthogonal orientation.
  • the conversion element is formed as a layer, where: ⁇ cos 2 6> is less than 1/3. In particular, ⁇ cos 2 6> is less than 0.25; 0.225; 0.2 0.155 or 0.
  • the angle ⁇ is the angle between the respective transition dipole moment of the molecules of the phosphor and a layer normal n, wherein the layer normal n is arranged perpendicular to the layer of the conversion element.
  • the majority of the transition dipole moments are the molecules of the phosphor
  • transitional dipole moments relates to the
  • majority means that more than 50%, in particular more than 70%, particularly preferably more than 80% of all transition dipole moments are arranged parallel to one another and / or in a plane to each other. In particular, this means that more than 50%, in particular more than 70%, particularly preferably more than 80% of
  • Phosphor molecules or the Kochgangsdipolmomente in space are arranged parallel to each other and / or in a plane.
  • more than 80% of all transition dipole moments of the phosphor are aligned parallel to the layer plane of the conversion element.
  • the parallel alignment can be a maximum deviation of +/- 5 °, +/- 10 °, +/- 20 ° or +/- 30 ° from this parallel
  • Conversion element as a layer with a layer thickness of at least 5 nm, 10 nm, 100 nm, 1 ym or 10 mm formed and arranged directly on the radiation source.
  • the conversion element is direct, ie with a
  • the layer thickness of the conversion element can have a value between 5 nm and 200 nm. According to at least one embodiment, the
  • the organic light-emitting diode has a first electrode, which is arranged on a substrate.
  • the organic light-emitting diode has a second electrode.
  • the organic light-emitting diode has a light-generating organic layer stack between the electrodes and a conversion element.
  • the conversion element is in direct contact with the at least partially transparent second electrode at one
  • the conversion element can be arranged indirectly on the at least partially transparent second electrode on a side facing away from the layer stack.
  • first and / or second electrode and the conversion element have at least one indirect mechanical contact with each other. It can be a further layer or it can be arranged further layers between the first and / or second electrode and the conversion element.
  • the radiation source is according to at least one
  • Embodiment a natural light source, such as the sun, northern lights or lightning and / or a man-made artificial light source, such as oil lamps, lamps, bulbs, lasers, picture tubes or a light emitting diode.
  • the radiation source is an organic light-emitting diode (OLED) or light-emitting diode (LED), for example a luminescence conversion light-emitting diode (LUCOLED) or luminescence conversion organic light-emitting diode (LUCOOLED).
  • Radiation source a light guide.
  • the light guide can couple light, for example from a blue LED, over a side surface.
  • Conversion element as a layer with a layer thickness of at least 5 nm, 100 nm, 500 nm or 1 ym and at most 5 ym or 10 mm and spatially spaced from the radiation source.
  • the layer thickness of the conversion element can have a value between 5 nm and 200 nm.
  • the radiation source and the conversion element have a
  • the conversion element can be arranged directly on a solar cell, wherein the solar cell is adapted to that of the
  • the radiation source is the sun.
  • Arranging a conversion element on the solar cell can increase the efficiency of solar cells in the corresponding solar cell
  • Wavelength range can be increased.
  • the conversion element emits more than 90% of the total electro ⁇ magnetic secondary radiation with a maximum deviation of +/- 5 °, +/- 10 °, + / - 20 ° or +/- 30 ° from a vertical Alignment to the layer plane of the
  • the phosphor is a substituted or unsubstituted coumarin.
  • the phosphor may be a substituted or unsubstituted perylene.
  • Unsubstituted herein means that the coumarin is present as 1, 2-benzopyrone and / or perylene as peri-dinaphthylene in the conversion element.
  • Substituted here means that 1, 2-benzopyrone and / or peri-dinaphthylene further radicals, for example alkyl,
  • the phosphor can be any organic compound.
  • the phosphor can be any organic compound.
  • the phosphor can be any organic compound.
  • Laser dye having an anisotropic molecular structure for example, a rhodamine or its derivatives and / or a Bodipy dye.
  • the phosphor can a
  • quasi-planar compound for example, a substituted or unsubstituted porphyrin, phthalocyanine, chlorins or metal complexes of porphyrin, phthalocyanine or chlorins.
  • the phosphor can be any suitable substituted or unsubstituted porphyrin, phthalocyanine, chlorins or metal complexes of porphyrin, phthalocyanine or chlorins.
  • the phosphor can
  • the phosphor may be an inorganic dye, an organic dye and / or a quantum dot.
  • the film has a film thickness of at least 5 ⁇ m, 10 ⁇ m or 50 ⁇ m and at most 100 ⁇ m, 250 mm or 500 ⁇ m.
  • Phosphor may be in a matrix material of the film
  • the matrix material may be embedded.
  • the matrix material may be any suitable material.
  • Polyethylene polycarbonate, polymethyl methacrylate (PMMA), polystyrene, silicone and / or epoxy resin or comprises
  • the film can be stretched. Stretching refers to here and in the Following that the film is deformed to produce an anisotropic property of the film. By stretching, alignment of the transition dipole moments of the phosphor in the conversion element can be created, resulting in anisotropic directionality of the electromagnetic
  • Conversion element comprises at least one matrix material and embedded therein a phosphor.
  • the phosphor can in particular be chemically bonded to the matrix material.
  • chromophore groups of the phosphor are attached to the matrix material, for example a polymer.
  • the film may be stretched so that the film is an anisotropic
  • Conversion element several layers, so at least two layers.
  • the layers can be arranged directly on one another.
  • the layers each have at least one luminescent substance or a mixture of phosphors with an anisotropic molecular structure.
  • adjacent layers may differ from each other. This can be mixed with advantage from the
  • Secondary radiation of the phosphor can be generated at least the adjacent layer, wherein the mixed light has an anisotropic directionality.
  • the embodiments and definitions of the conversion element also apply to the method for producing such a conversion element and vice versa.
  • the method for producing a conversion element for solar cells in accordance with at least one embodiment, the method for producing a conversion element for solar cells
  • the method comprises the following method steps:
  • Radiation source or the solar cell wherein the phosphor is evaporated in a vacuum and is deposited on the radiation source or the solar cell, so that an anisotropic alignment of the phosphor molecules takes place.
  • Process step B1 the process step B2) B2) Applying the conversion element to the
  • Radiation source or the solar cell wherein the phosphor is embedded in a matrix material and is applied by injection molding on the radiation source or the solar cell, so that anisotropic alignment of the
  • the deposited phosphor and / or the surface of the radiation source or the solar cell brought to a room temperature elevated temperature or maintained at such temperature. According to at least one embodiment, that in the
  • Process step Bl or B2 generated conversion element are formed as a film.
  • the film is produced prefabricated ⁇ , that in a spatial distance to the radiation source ⁇ or solar cell. Subsequently, the film on the radiation source or solar cell up or
  • Conversion element are generated by vapor deposition of small molecules. As a result, an anisotropic alignment of the phosphor molecules within the conversion element can be produced.
  • the inventors have recognized that by introducing a phosphor having an anisotropic molecular structure, an increased likelihood of absorption of the
  • the converting electromagnetic primary radiation can be increased.
  • the emission of the converted Secondary electromagnetic radiation may have anisotropic directionality. In particular, that will
  • Conversion element in an optoelectronic device such as an organic light emitting diode used.
  • Lichtauskoppeleffizienz the optoelectronic device can be increased. If one wishes to achieve the same degree of conversion as in conventional conversion elements, therefore, according to this invention, less phosphor material can be used for the same absorption probability. This saves material and therefore costs.
  • the anisotropic directionality for example, an emission bundled with respect to the direction of the main emission direction of the optical component, can furthermore be used to avoid losses due to total reflection or
  • Waveguide in a luminescence conversion light emitting diode (LUCOLED) or luminescence conversion organic light emitting diode (LUCOOLED) can be used.
  • Primary radiation absorbs, efficiently converts and the converted electromagnetic secondary radiation the
  • Primary electromagnetic radiation depends on its frequency, the phosphor material and its orientation in space.
  • the probability of absorption depends on the orientation of the transition dipole moment of the phosphor molecules.
  • the absorption probability maximum if the transitional dipole moment parallel to
  • the transition dipole moment has a fixed direction in the coordinate system of the phosphor (molecular coordinate system). This means, in particular, that aligning the phosphor in the room also aligns its transitional dipole moment. In particular, the polarization direction can always be perpendicular to the propagation direction of the light. This means that the absorption of light by the phosphor is at its maximum when the transition dipole moment is perpendicular to the propagation direction of the primary electromagnetic radiation or parallel to the layer plane of the conversion element.
  • the Probability ⁇ absorption can be affected by aligning the phosphor ⁇ molecules, in particular, the
  • Transition dipole moment in linearly polarized light parallel to the polarization direction and in elliptically polarized light parallel to the main axis of the ellipse. This can be the case, for example, if an electroluminescent emitter is already anisotropically oriented in an organic light-emitting diode (OLED).
  • OLED organic light-emitting diode
  • the emission direction may also be dependent on the orientation of the transition dipole moment.
  • the intensity of the emission of secondary electromagnetic radiation is maximum parallel to the transition dipole moment.
  • Phosphor can thus influence the emission characteristics of the conversion element as a whole.
  • Aligning the phosphor can be next to the
  • the conversion element also on the polarization of both the not yet absorbed light, so the electromagnetic primary radiation, as well as the converted light, so the electromagnetic secondary radiation effect.
  • the portion with a polarization direction is preferably absorbed by the electromagnetic primary radiation parallel to the transition dipole moment of the phosphor, that is to say the
  • the electromagnetic secondary radiation is rotated in the direction perpendicular to the transition dipole moment.
  • the electromagnetic secondary radiation is polarized.
  • Polarization direction emitted parallel to the transition dipole moment, that is, the converted light has a polarization.
  • the polarization of the unconverted primary radiation can also be increased, namely
  • the transition dipole moments of absorption and emission of the phosphor can be the same.
  • the transition dipole moments of absorption and emission can be arranged parallel to one another.
  • the transition dipole moments of absorption and emission may also have different directions. This is particularly the case only when the phosphor is excited by absorption into a different state than that from which it emits.
  • the phosphor having the anisotropic molecular structure functions as both a color converter and a polarization rotator. Different states can
  • electronic states for example singlet or triplet, for triplet emitters or else different singlets for fluorescent dyes, but also different vibronic states of the same electronic state.
  • the change for example, the increase in the polarization of the electromagnetic primary radiation is always advantageous when polarized light is to be generated.
  • the degree of polarization can be further increased by the use of polarizers. Overall, the efficiency of the
  • Primary radiation and secondary radiation can be influenced by a conversion element described here,
  • an aligned conversion element with such a surface, eg as a reflective
  • Electrode the degree of polarization can be further increased.
  • Phosphor material the phosphor particle size distribution and / or increased by a matrix material in the conversion element, the conversion efficiency.
  • such materials are used as matrix materials
  • the particle size can determine the ratio of absorption / conversion and scattering. For example, in a conversion LED by using a coarse-grained mixture compared to a strongly scattering fine-grained mixture, a higher absorption probability and a directional
  • the phosphor is introduced in one layer or in different layers.
  • the phosphor is arranged in a layer above an organic light-emitting diode.
  • the conversion element is arranged on the organic light-emitting diode.
  • Figures 1 to 4 are each a schematic side view of a conversion element according to a
  • Figures 5A, 5B and 5C each have a schematic
  • Figure 6 is a schematic plan view of a conversion element
  • Figure 7A is a chemical structural formula of a phosphor according to one embodiment, Figure 7B associated with this phosphor of Figure 7A
  • FIG. 8 shows a chemical structural formula of a phosphor according to an embodiment
  • Figures 9a to 9m chemical structural formulas of several phosphors according to an embodiment
  • Matrix material according to one embodiment.
  • Figure 1 is a conversion element 5 according to a
  • the conversion element 5 is in direct contact with an organic light-emitting diode 6
  • the conversion element 5 is in direct contact on an at least partially transparent second
  • Electrode 4 is arranged.
  • the radiation source 10 has a first electrode 2, which is arranged on a substrate 1, on. Furthermore, the organic light-emitting diode 6 or the radiation source 10 has an organic layer stack 3 and a second electrode 4. The organic layer stack 3 is disposed between the first electrode 2 and the second electrode 4 and for emission of electromagnetic
  • the first electrode 2 may be an anode made of a transparent conductive oxide, TCO for short.
  • the first electrode 2 comprises or consists of indium tin oxide.
  • the first electrode 2 may be reflective and comprise a metal such as silver, aluminum, cadmium, barium, indium, magnesium, calcium, lithium or gold. Additional functional layers like
  • Charge carrier injection layers or barrier layers are not shown in FIG. 1, but may additionally be comprised by an organic light-emitting diode 6.
  • a second electrode 4 is applied, which is preferably designed as a cathode and a metal such as silver, aluminum, cadmium, barium, indium, magnesium,
  • the second electrode 4 may in this case be composed of several partial layers. It is also possible that the second electrode 4
  • the phosphor has a transitional dipole moment 7, which is shown schematically in FIG. 1 by a phosphor molecule with a transitional dipole moment 7.
  • the transitional dipole moment 7 shown is parallel to the layer plane of the conversion element 14
  • Layer plane of the conversion element 14 means here the main surface of the conversion element 5, which is applied directly to the second electrode 4.
  • the electromagnetic primary radiation emitted by the organic layer stack 3 can be absorbed by the conversion element 5 and converted into an electromagnetic secondary radiation. Due to the preferred direction of
  • Transient dipole moments 7 of the molecules of the phosphor in the conversion element 5 have the electromagnetic
  • the electromagnetic secondary radiation has a preferred direction, which is radiated substantially perpendicular to the main surface of the conversion element. In essence, that means more than 80% of
  • electromagnetic secondary radiation perpendicular to Layer of the conversion element 5 is emitted with a deviation of +/- 45 ° to the vertical orientation.
  • the organic light emitting diode 6 can also more than one
  • Different phosphors may also have differently aligned transition dipole moments 7, e.g. with transition dipole moments 7 parallel, or in the same plane, but perpendicular to each other. In the latter case, the two phosphors preferably emit light polarized perpendicular to one another.
  • the conversion element 5 a layer
  • the organic light-emitting diode 6 disposed above the second electrode 4 also has a scattering layer (not shown here), one or more filters (not shown here), one
  • Encapsulation layer (not shown here) and / or a
  • Substrate (not shown here) have. These layers may be arranged in all different orders and combined with each other, e.g. by
  • FIG. 2 is a schematic side view of a
  • FIG. 2 differs from FIG. 1 in that, between the conversion element 5 and the second electrode 4 of FIG Slide 9 is arranged.
  • the film 9 is adapted to decouple the electromagnetic primary radiation from the organic light emitting diode 6 and in the
  • Coupling conversion element 5 This can be the
  • the film 9 can be called here and in the following also Auskoppelfolie.
  • the decoupling film 9 comprises a material, for example polycarbonate, polymethylmethacrylate (PMMA), polystyrene, silicone and / or epoxy resin.
  • FIG. 3 schematically shows a side view of a
  • Radiation source 10 is arranged.
  • the radiation source 10 is an organic light-emitting diode 6.
  • FIG. 4 shows a schematic side view of a conversion element 5 according to one embodiment.
  • Conversion element 5 is arranged directly on the main surface of a solar cell 11.
  • the conversion element 5 is arranged between a radiation source 10 and the solar cell 11.
  • the radiation source 10 is for example the sun.
  • the radiation source 10 is spatially spaced from the conversion element 5.
  • the radiation source 10 can emit electromagnetic primary radiation, which is converted by the conversion element 5 into electromagnetic secondary radiation.
  • Secondary radiation can be at least partially converted into electrical energy in the solar cell 11.
  • FIGS. 5A, 5B and 5C each show a schematic side view of a conversion element 5.
  • Conversion element 5 comprises phosphor molecules each having a transition dipole moment 7.
  • the phosphor molecules have an anisotropic molecular structure. The anisotropic
  • transition dipole moments 7 are preferably arranged substantially parallel to the layer plane of the conversion element 5. The direction of the
  • Transient dipole moments of the individual molecules are either rectified or oppositely directed.
  • FIG. 5B shows, in comparison with FIGS. 5A and 5C, that the transition dipole moments have the same orientation relative to one another.
  • FIG. 6 shows a schematic top view of a
  • Conversion element 5 shows at least one phosphor which has an anisotropic molecular structure. Furthermore, FIG. 6 shows that a majority of the transition ⁇ dipolmomente the molecules of the phosphor is aligned parallel to each other. In particular, the mutually parallel transition dipole moments are arranged in a plane to one another (not shown here).
  • FIG. 7A shows a chemical structural formula of a
  • the phosphor comprises 1,2-benzopyrone, also referred to as coumarin can be.
  • coumarin is substituted.
  • 1,2-benzopyrone may have at least one
  • FIG. 7B shows the absorption and emission spectrum associated with the phosphor of FIG. 7A in accordance with FIG.
  • FIG. 7B shows the intensity I in a.U. as a function of the wavelength ⁇ in nanometers.
  • the first curve 12 shows the absorption spectrum of the coumarin 6.
  • the second curve 13 shows the emission spectrum of the coumarin 6.
  • the absorption spectrum 12 shows intensity maxima at about 300 nm and 450 nm.
  • Coumarin 6 shows
  • Coulomb 6 has a transitional dipole moment and is therefore able to have a preferential direction in one
  • Conversion element 5 take.
  • FIG. 8 shows a chemical structural formula of a
  • the phosphor is a substituted or unsubstituted perylene.
  • Perylene can also be referred to as peri-dinaphthalene. Perylene may be substituted in particular.
  • Substituents are aromatic, heteroaromatic, alkyl, alkoxy in question.
  • Perylene exhibits a transitional dipole moment and can therefore assume a preferred direction in a conversion element 5 according to an embodiment.
  • FIGS. 9a to 9m show structural formulas of further phosphors according to further embodiments.
  • the other phosphors can be used in a conversion element become.
  • the further phosphors may be an electromagnetic generated by a radiation source (10)
  • Figure 10 shows the orientation of phosphors as shown in Figures 9a to 9m in a stretched polyethylene film at room temperature.
  • the numbers 1 to 81 correspond to the numbers 1 to 81 of FIGS. 9a to 9m.
  • Fluorescent molecules enter a certain preferred direction in space.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Konversionselement (5), das zumindest einen Leuchtstoff mit einer anisotropen Molekülstruktur aufweist, wobei die Moleküle des Leuchtstoffs jeweils zumindest ein Übergangsdipolmoment (7) aufweisen, wobei die Übergangsdipolmomente (7) in der Summe eine anisotrope Ausrichtung innerhalb des Konversionselements (5) aufweisen, wobei der Leuchtstoff dazu eingerichtet ist, eine von einer Strahlungsquelle erzeugte elektromagnetische Primärstrahlung in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung zu konvertieren, wobei die elektromagnetische Sekundärstrahlung eine anisotrope Direktionalität aufweist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Konversionselements (5).

Description

Beschreibung
Konversionselement und Verfahren zur Herstellung eines
Konversionselements
Es wird ein Konversionselement angegeben. Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung eines solchen
Konversionselements angegeben. Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Konversionselement anzugeben, das eine hohe Lichtauskoppeleffizienz aufweist. Ferner besteht eine zu lösende Aufgabe darin, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Konversionselements anzugeben. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
Konversionselement zumindest einen Leuchtstoff mit einer anisotropen Molekülstruktur. Die Moleküle des Leuchtstoffs weisen jeweils zumindest ein Übergangsdipolmoment auf. Die Übergangsdipolmomente der einzelnen Moleküle weisen in der Summe eine anisotrope Ausrichtung innerhalb des
Konversionselements auf. Der Leuchtstoff ist dazu
eingerichtet, eine von einer Strahlungsquelle erzeugte elektromagnetische Primärstrahlung in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung zu konvertieren. Die elektromagnetische Sekundärstrahlung weist eine anisotrope Direktionalität auf.
Dass die Moleküle des Leuchtstoffs jeweils zumindest ein Übergangsdipolmoment aufweisen, schließt hier und im
Folgenden nicht aus, dass jedes Molekül weitere
Übergangsdipolmomente aufweisen kann. Insbesondere ist das
Übergangsdipolmoment für den relevanten Übergang gemeint. Ist beispielsweise der Übergang von dem Singulett-Grundzustand So in den Singulett S i-Zustand relevant, so ist das Übergangsdipolmoment für diesen Übergang gemeint.
Unter einer anisotropen Molekülstruktur wird im Rahmen der vorliegenden Anmeldung verstanden, dass die eingesetzten Moleküle eine unsymmetrische oder jedenfalls nicht
kugelsymmetrische Molekülstruktur aufweisen. Insbesondere bilden die Moleküle keine im Wesentlichen kugelige
Molekülstruktur aus, sondern eine eher langgestreckte
Molekülstruktur. Das zumindest eine Übergangsdipolmoment kann sich entlang der Längsmolekülachse der einzelnen Moleküle ausbilden .
Das Übergangsdipolmoment hat eine feste Richtung im
Koordinatensystem des Leuchtstoffs (Molekülkoordinatensystem) . Dies bedeutet insbesondere, dass durch Ausrichten des Leuchtstoffs im Raum auch sein Übergangsdipolmoment ausgerichtet wird. Zum Begriff Übergangsdipolmoment, englisch transition dipole moment, wird insbesondere verwiesen auf: "IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, Second Edition (The "Gold Book"), 1997 bzw. IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, PAC, 2007, 79, 293 (Glossary of terms used in photochemistry, third edition (IUPAC Recommendations 2006)) auf Seite 434, DOI: 10.1351/goldbook. T06460. Der Offenbarungsgehalt der Dokumente wird durch Rückbezug aufgenommen.
Dass die Übergangsdipolmomente der Moleküle des Leuchtstoffs in der Summe eine anisotrope Ausrichtung innerhalb des
Konversionselements aufweisen, ist hier und im Folgenden gemeint, dass die Mehrheit der Leuchtstoffmoleküle eine
Vorzugsrichtung aufweist, also insbesondere mindestens 50%, 60%, 70%, 80%, 90% oder 95% und höchstens 100% aller Moleküle des Leuchtstoffs. Die Übergangsdipolmomente weisen eine bestimmte Orientierung im Konversionselement auf. Dies ist deshalb relevant, weil der Absorptions- und/oder
Emissionsprozess ein Dipolübergang ist.
Als Maß für die Orientierung von Molekülen kann der
Orientierungsfaktor Κθ = <cos26> verwendet werden. Zum
Begriff Orientierungsfaktor wird insbesondere verwiesen auf: IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, PAC, 2007, 79, 293 (Glossary of terms used in photochemistry, third edition (IUPAC Recommendations 2006), auf Seite 371, DOI :
10.1351/goldbook.MT07422. Der Offenbarungsgehalt des
Dokuments wird durch Rückbezug aufgenommen.
Dass die Übergangsdipolmomente der Moleküle des Leuchtstoffs in der Summe eine anisotrope Ausrichtung aufweisen, bedeutet insbesondere, dass der Orientierungsfaktor Κθ ungleich 1/3 ist. Ist insbesondere Κθ < 1/3, so ist das
Übergangsdipolmoment bevorzugt in der Schicht des
Konversionselements angeordnet. Der Winkel Θ ist der Winkel zwischen dem jeweiligen Übergangsdipolmoment der Moleküle des Leuchtstoffs und einer Schichtnormalen n, wobei die
Schichtnormale n senkrecht zur Schicht des
Konversionselements angeordnet ist. Der Orientierungsfaktor Κθ ist über alle Leuchtstoffmoleküle gemittelt. Insbesondere ist <cos26> kleiner als 0,2; 0,1; 0,015; 0,001 oder 0. Je kleiner Κθ ist, desto größer ist die
Absorptionswahrscheinlichkeit .
Dass die elektromagnetische Sekundärstrahlung eine anisotrope Direktionalität aufweist, wird hier und im Folgenden
verstanden, dass die elektromagnetische Sekundärstrahlung eine Vorzugsrichtung aufweist. Insbesondere kann dies
bedeuten, dass die elektromagnetische Sekundärstrahlung eine bevorzugte Hauptabstrahlrichtung aufweist. Insbesondere ist die Hauptabstrahlrichtung senkrecht zur Schichtebene des Konversionselements mit einer Abweichung von maximal +/- 5, +/- 10, +/- 20° oder +/- 45° von dieser senkrechten Position. Insbesondere meint Hauptabstrahlrichtung, dass die
elektromagnetische Sekundärstrahlung in Richtung weg von der Strahlungsquelle, also nicht zur Strahlungsquelle hin, abstrahlt. Insbesondere weist mindestens 50%, 60%, 70%, 80%, 90% oder 95% und bis zu 100% der gesamten elektromagnetischen Strahlung die Hauptabstrahlrichtung auf. Die
elektromagnetische Sekundärstrahlung kann ein
Wellenlängenmaximum aufweisen, welches im Bereich von
sichtbaren Licht, beispielsweise von 520 nm bis 750 nm, insbesondere von 550 nm bis 650 nm liegt.
Zusätzlich kann zumindest ein Teil der elektromagnetischen Sekundärstrahlung zur Strahlungsquelle hin gestrahlt werden, welche zunächst an der Strahlungsquelle, beispielsweise einer Elektrode, reflektiert und schließlich in die
Hauptabstrahlrichtung weg von der Strahlungsquelle emittiert wird. Dies erhöht zusätzlich die Lichteffizienz und- auskopplung der Strahlungsquelle.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die
elektromagnetische Primärstrahlung zumindest ein
Wellenlängenmaximum im Bereich von sichtbarem Licht,
beispielsweise von mindestens 425 nm oder 460 nm und
höchstens 480 nm oder 620 nm auf.
Die Erfinder haben erkannt, dass durch die Ausrichtung des Übergangsdipolmoments der Leuchtstoffmoleküle im Konversionselement die Absorptionswahrscheinlichkeit der elektromagnetischen Primärstrahlung erhöht werden kann.
Insbesondere kann dadurch zusätzlich mehr elektromagnetische Sekundärstrahlung von den Leuchtstoffmolekülen emittiert werden im Vergleich zu Leuchtstoffmolekülen, welche keine
Ausrichtung des Übergangsdipolmoments aufweisen. Werden mehr Photonen in Form der elektromagnetischen Primärstrahlung von den Leuchtstoffmolekülen aufgrund der Ausrichtung deren Übergangsdipolmomenten absorbiert, kann weniger
Leuchtstoffmaterial eingesetzt werden, um die gleiche
Absorptionswahrscheinlichkeit zu erreichen, die Leuchtstoffe aufweisen würden, die keine Ausrichtung der
Übergangsdipolmomente aufweisen. Die Effizienz einer organischen Leuchtdiode kann durch
Ausrichtung der Leuchtstoffmoleküle erhöht werden, da das konvertierte Licht nicht mehr, wie bei nicht ausgerichteten Leuchtstoffmolekülen, isotrop abgestrahlt wird, sondern anisotrop in Hauptabstrahlrichtung, bevorzugt senkrecht zur Schichtebene des Konversionselements oder senkrecht zur
Oberfläche der organischen Leuchtdiode. Die von der einen Oberfläche der Konversionsschicht abgestrahlte
elektromagnetische Sekundärstrahlung verlässt die organische Leuchtdiode, wird also ausgekoppelt, die von der anderen Oberfläche abgestrahlte elektromagnetische Sekundärstrahlung ist in die organische Leuchtdiode gerichtet. Diese in die organische Leuchtdiode gerichtete elektromagnetische
Sekundärstrahlung hat einen kleineren Öffnungswinkel als im Fall nicht-ausgerichteter Leuchtstoffmoleküle und wird daher nach der Reflektion an der reflektierenden Elektrode mit höherer Wahrscheinlichkeit ausgekoppelt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das
Konversionselement als Schicht ausgeformt. Insbesondere beträgt die Schichtdicke des Konversionselements mindestens 5 nm, 50 nm, 100 nm und höchstens 500 nm, 1 ym oder 10 mm, beispielsweise 30 ym. Insbesondere weisen mehr Moleküle des Leuchtstoffs ein Übergangsdipolmoment, welche eine parallele Ausrichtung zur Schichtebene des Konversionselements hat, auf, als ein Übergangsdipolmoment mit orthogonaler
Ausrichtung zur Schichtebene. Parallele Ausrichtung schließt hier eine Abweichung von höchstens +/-5°, +/- 10°, +/- 20° oder +/- 45°, beispielsweise +/- 30°, zur parallelen
Ausrichtung zur Schichtebene des Konversionselements mit ein. Orthogonale Ausrichtung schließt hier eine Abweichung von höchstens +/- 5°, +/- 10° oder +/- 30° von der orthogonalen Ausrichtung mit ein.
Dies bedeutet insbesondere, dass das Konversionselement als Schicht ausgeformt ist, wobei gilt: <cos26> ist kleiner als 1/3. Insbesondere ist <cos26> kleiner als 0,25; 0,225; 0,2 0,155 oder 0. Der Winkel Θ ist der Winkel zwischen dem jeweiligen Übergangsdipolmoment der Moleküle des Leuchtstoffs und einer Schichtnormalen n, wobei die Schichtnormale n senkrecht zur Schicht des Konversionselements angeordnet ist. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Mehrheit der Übergangsdipolmomente der Moleküle des Leuchtstoffs
zueinander parallel und/oder in einer Ebene ausgerichtet. Mehrheit der Übergangsdipolmomente bezieht sich auf die
Gesamtsumme der Übergangsdipolmomente in dem
Konversionselement. Mehrheit bedeutet insbesondere, dass mehr als 50 %, insbesondere mehr als 70 %, besonders bevorzugt mehr als 80 % aller Übergangsdipolmomente zueinander parallel und/oder in einer Ebene zueinander angeordnet sind. Insbesondere bedeutet dies, dass mehr als 50 %, insbesondere mehr als 70 %, besonders bevorzugt mehr als 80 % der
Leuchtstoffmoleküle bzw. die Übergangsdipolmomente im Raum zueinander parallel und/oder in einer Ebene angeordnet sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind mehr als 80 % aller Übergangsdipolmomente des Leuchtstoffs parallel zur Schichtebene des Konversionselements ausgerichtet. Die parallele Ausrichtung kann eine Abweichung von maximal +/- 5°, +/- 10°, +/- 20° oder +/- 30° von dieser parallelen
Ausrichtung zur Schichtebene des Konversionselements
aufweisen .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das
Konversionselement als Schicht mit einer Schichtdicke von mindestens 5 nm, 10 nm, 100 nm, 1 ym oder 10 mm ausgeformt und direkt auf der Strahlungsquelle angeordnet. Insbesondere ist das Konversionselement direkt, also mit einem
unmittelbaren mechanischen Kontakt, auf eine Hauptoberfläche der Strahlungsquelle angeordnet. Insbesondere ist die
Hauptoberfläche der Strahlungsquelle planar ausgeformt. Die Schichtdicke des Konversionselements kann einen Wert zwischen 5 nm und 200 nm aufweisen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die
Strahlungsquelle eine organische Leuchtdiode. Die organische Leuchtdiode weist eine erste Elektrode auf, welche auf einem Substrat angeordnet ist. Die organische Leuchtdiode weist eine zweite Elektrode auf. Die organische Leuchtdiode weist eine einen Licht erzeugenden organischen Schichtenstapel zwischen den Elektroden und ein Konversionselement auf. Das Konversionselement ist in direktem Kontakt auf der zumindest teilweise transparenten zweiten Elektrode an einer dem
Schichtenstapel abgewandten Seite angeordnet.
Alternativ muss kein zwingender direkter Kontakt zwischen der ersten und/oder zweiten Elektrode und dem Konversionselement vorhanden sein. So kann beispielsweise das Konversionselement indirekt auf der zumindest teilweise transparenten zweiten Elektrode an einer dem Schichtenstapel abgewandten Seite angeordnet sein. Indirekt kann in diesem Zusammenhang
bedeuten, dass die erste und/oder zweite Elektrode und das Konversionselement zumindest einen mittelbaren mechanischen Kontakt zueinander aufweisen. Es kann eine weitere Schicht oder es können weitere Schichten zwischen erster und/oder zweiter Elektrode und dem Konversionselement angeordnet sein.
Die Strahlungsquelle ist gemäß zumindest einer
Ausführungsform eine natürliche Lichtquelle, wie die Sonne, Polarlicht oder Blitz und/oder eine vom Menschen geschaffene künstliche Lichtquelle, wie Öllampen, Lampen, Leuchtmittel, Laser, Bildröhren oder eine Leuchtdiode. Insbesondere ist die Strahlungsquelle eine organische Leuchtdiode (OLED) oder Leuchtdiode (LED) , beispielsweise eine Lumineszenz- Konversions-Leuchtdiode (LUCOLED) oder Lumineszenz- Konversions-Organische-Leuchtdiode (LUCOOLED) .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die
Strahlungsquelle ein Lichtleiter. Der Lichtleiter kann Licht, beispielsweise von einer blauen LED, über eine Seitenfläche einkoppeln .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das
Konversionselement als Schicht mit einer Schichtdicke von mindestens 5 nm, 100 nm, 500 nm oder 1 ym und höchstens 5 ym oder 10 mm ausgeformt und von der Strahlungsquelle räumlich beabstandet. Die Schichtdicke des Konversionselements kann einen Wert zwischen 5 nm und 200 nm aufweisen. Insbesondere weisen Strahlungsquelle und Konversionselement einen
räumlichen Abstand von mindestens 5 nm oder 10 nm auf. Der räumliche Abstand kann aber auch viel größer, das heißt ein Abstand zwischen der Erde bzw. des Konversionselements und der Sonne als Strahlungsquelle sein. Das Konversionselement kann direkt auf einer Solarzelle angeordnet sein, wobei die Solarzelle dazu eingerichtet ist, die von dem
Konversionselement emittierte elektromagnetischen
Sekundärstrahlungen zu absorbieren und vollständig oder zumindest teilweise in elektrische Energie umzuwandeln.
Insbesondere ist die Strahlungsquelle die Sonne. Durch
Anordnen eines Konversionselements auf die Solarzelle kann die Effizienz von Solarzellen im entsprechenden
Wellenlängenbereich gesteigert werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform emittiert das Kon- versionselement mehr als 90 % der gesamten elektro¬ magnetischen Sekundärstrahlung mit einer Abweichung von maximal +/- 5°, +/- 10°,+/- 20° oder +/- 30° von einer senkrechten Ausrichtung zur Schichtebene des
Konversionselements .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Leuchtstoff ein substituiertes oder unsubstituiertes Coumarin. Alternativ oder zusätzlich kann der Leuchtstoff ein substituiertes oder unsubstituiertes Perylen sein. Unsubstituiert bedeutet hier, dass das Coumarin als 1 , 2-Benzopyron und/oder Perylen als peri-Dinaphthylen in dem Konversionselement vorhanden ist. Substituiert bedeutet hier, dass 1 , 2-Benzopyron und/oder peri-Dinaphthylen weitere Reste, beispielsweise Alkyl-,
Aryl-, Heteroaryl- und/oder Alkoxy-Reste aufweist.
Alternativ oder zusätzlich kann der Leuchtstoff ein
Laserfarbstoff mit einer anisotropen Molekülstruktur sein, beispielsweise ein Rhodamin oder deren Derivate und/oder ein Bodipy-Farbstoff .
Alternativ oder zusätzlich kann der Leuchtstoff eine
quasiplanare Verbindung, beispielsweise ein substituiertes oder unsubstituiertes Porphyrin, Phtalocyanin, Chlorine oder Metallkomplexe von Porphyrin, Phtalocyanin oder Chlorinen sein . Alternativ oder zusätzlich kann der Leuchtstoff ein
quasiplanarer Übergangsmetallkomplex, insbesondere mit Pt(II) oder Pd(II) als Übergangsmetallzentralatom, sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform kann der Leuchtstoff ein anorganischer Farbstoff, ein organischer Farbstoff und/oder ein Quantenpunkt (englisch Quantum dots) sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das
Konversionselement als Folie ausgeformt. Insbesondere weist die Folie eine Foliendicke von mindestens 5 ym, 10 ym oder 50 ym und höchstens 100 ym, 250 mm oder 500 ym auf. Der
Leuchtstoff kann in einem Matrixmaterial der Folie
eingebettet sein. Insbesondere ist das Matrixmaterial
Polyethylen, Polycarbonat , Polymethylmethacrylat (PMMA) , Polystyrol, Silikon und/oder Epoxidharz oder umfasst
zumindest eines dieser genannten Komponenten. Zusätzlich können weitere Matrixmaterialien in der Folie vorhanden sein. Die Folie kann gereckt sein. Recken bezeichnet hier und im Folgenden, dass die Folie verformt wird, um eine anisotrope Eigenschaft der Folie zu erzeugen. Durch Recken kann eine Ausrichtung der Übergangsdipolmomente des Leuchtstoffs in dem Konversionselement erzeugt werden, wobei dies zu einer anisotropen Direktionalität der elektromagnetischen
Sekundärstrahlung führt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das
Konversionselement als Folie ausgeformt, wobei das
Konversionselement zumindest ein Matrixmaterial und darin eingebettet einen Leuchtstoff umfasst. Der Leuchtstoff kann insbesondere chemisch an dem Matrixmaterial angebunden sein. Insbesondere sind chromophore Gruppen des Leuchtstoffs an das Matrixmaterial, beispielsweise ein Polymer, angebunden. Die Folie kann gereckt sein, sodass die Folie eine anisotrope
Eigenschaft aufweist und eine Dicke von mindestens 5 ym, 10 ym oder 50 ym und höchstens 100 ym, 250 ym oder 500 ym hat.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das
Konversionselement einen zusätzlichen Leuchtstoff auf.
Insbesondere sind mehr als 80 %, beispielswe.LSG 85% oder 95 aller Übergangsdipolmomente der Moleküle des ersten und des zusätzlichen Leuchtstoffs zueinander parallel ausgerichtet. Erster Leuchtstoff wird auch als Leuchtstoff in dieser
Anmeldung bezeichnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das
Konversionselement mehrere Schichten, also mindestens zwei Schichten auf. Die Schichten können direkt aufeinander angeordnet sein. Die Schichten weisen jeweils zumindest einen Leuchtoff oder eine Mischung von Leuchtstoffen mit einer anisotropen Molekülstruktur auf. Die Leuchtstoffe der
benachbarten Schichten können sich voneinander unterscheiden. Dadurch kann mit Vorteil Mischlicht aus der
elektromagnetischen Sekundärstrahlung des Leuchtstoffs zumindest der einen Schicht und der elektromagnetischen
Sekundärstrahlung des Leuchtstoffs zumindest der benachbarten Schicht erzeugt werden, wobei das Mischlicht eine anisotrope Direktionalität aufweist.
Es wird ferner ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Konversionselements angegeben.
Dabei gelten die Ausführungsformen und Definitionen des Konversionselements auch für das Verfahren zur Herstellung eines solchen Konversionselements und umgekehrt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird das Verfahren zur Herstellung eines Konversionselements für Solarzellen
und/oder organischen Leuchtdioden verwendet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren folgende Verfahrensschritte:
Bereitstellen der Strahlungsquelle oder der Solarzelle,
Bl) Aufbringen des Konversionselements auf die
Strahlungsquelle oder die Solarzelle, wobei der Leuchtstoff im Vakuum verdampft wird und auf die Strahlungsquelle oder die Solarzelle abgeschieden wird, so dass eine anisotrope Ausrichtung der Leuchtstoffmoleküle erfolgt.
Alternativ umfasst das Verfahren statt des
Verfahrensschrittes Bl den Verfahrensschritt B2) B2) Aufbringen des Konversionselements auf die
Strahlungsquelle oder die Solarzelle, wobei der Leuchtstoff in einem Matrixmaterial eingebettet ist und durch Spritzguss auf die Strahlungsquelle oder die Solarzelle aufgebracht wird, sodass eine anisotrope Ausrichtung der
Leuchtstoffmoleküle erfolgt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird im
Verfahrensschritt Bl) nach und/oder während des
Abscheidungsprozesses der abgeschiedene Leuchtstoff und/oder die Oberfläche der Strahlungsquelle oder der Solarzelle auf eine gegenüber Raumtemperatur erhöhte Temperatur gebracht oder auf derartige Temperatur gehalten. Gemäß zumindest einer Ausführungsform kann das in dem
Verfahrensschritt Bl oder B2 erzeugte Konversionselement als Folie ausgeformt werden. Insbesondere wird die Folie vorge¬ fertigt, also in einem räumlichen Abstand zur Strahlungs¬ quelle oder Solarzelle erzeugt. Anschließend kann die Folie auf die Strahlungsquelle oder Solarzelle auf- oder
angebracht, insbesondere aufgeklebt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform kann das
Konversionselement durch Aufdampfen von kleinen Molekülen erzeugt werden. Dadurch kann eine anisotrope Ausrichtung der Leuchtstoffmoleküle innerhalb des Konversionselements erzeugt werden .
Die Erfinder haben erkannt, dass durch die Einführung eines Leuchtstoffs mit einer anisotropen Molekülstruktur eine erhöhte Wahrscheinlichkeit für die Absorption der zu
konvertierenden elektromagnetischen Primärstrahlung erhöht werden kann. Die Emission der konvertierten elektromagnetischen Sekundärstrahlung kann eine anisotrope Direktionalität aufweisen. Insbesondere wird das
Konversionselement in einem optoelektronischen Bauelement, beispielsweise einer organischen Leuchtdiode, verwendet.
Dadurch kann der Wirkungsgrad beziehungsweise die
Lichtauskoppeleffizienz des optoelektronischen Bauelements erhöht werden. Möchte man den gleichen Konversionsgrad erreichen wie bei herkömmlichen Konversionselementen, kann daher gemäß dieser Erfindung weniger Leuchtstoffmaterial für die gleiche Absorptionswahrscheinlichkeit eingesetzt werden. Dies spart Material und damit Kosten.
Die anisotrope Direktionalität beispielsweise eine bezüglich zur Richtung der Hauptabstrahlungsrichtung des optischen Bauelements gebündelte Emission kann ferner zur Vermeidung von Verlusten durch Totalreflexion beziehungsweise
Wellenleitung in einer Lumineszenz-Konversions-Leuchtdiode (LUCOLED) oder Lumineszenz-Konversions-Organischen- Leuchtdiode (LUCOOLED) genutzt werden.
Entscheidend für die Verwendung des Konversionselements es, dass der Leuchtstoff die elektromagnetische
Primärstrahlung absorbiert, effizient umwandelt und die konvertierte elektromagnetische Sekundärstrahlung die
gewünschte Eigenschaft insbesondere die gewünschte anis
Direktionalität, Polarisation und/oder Farbe hat.
Die Wahrscheinlichkeit einer Absorption der
elektromagnetischen Primärstrahlung hängt von ihrer Frequenz, dem Leuchtstoffmaterial und seiner Ausrichtung im Raum ab. Insbesondere hängt die Absorptionswahrscheinlichkeit von der Ausrichtung des Übergangsdipolmoments der Leuchtstoffmoleküle ab. Insbesondere ist die Absorptionswahrscheinlichkeit maximal, wenn das Übergangsdipolmoment parallel zur
Polarisationsrichtung des anregenden ursprünglichen Lichts, also der elektromagnetischen Primärstrahlung, ausgerichtet ist. Das Übergangsdipolmoment hat eine feste Richtung im Koordinatensystem des Leuchtstoffs (Molekülkoordinatensystem) . Dies bedeutet insbesondere, dass durch Ausrichten des Leuchtstoffs im Raum auch sein Übergangsdipolmoment ausgerichtet wird. Die Polarisationsrichtung kann insbesondere stets senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des Lichtes sein. Das bedeutet, dass die Lichtabsorption durch den Leuchtstoff maximal ist, wenn das Übergangsdipolmoment senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Primärstrahlung oder parallel zur Schichtebene des Konversionselements steht. Die Absorptions¬ wahrscheinlichkeit kann durch Ausrichten der Leuchtstoff¬ moleküle beeinflusst werden, insbesondere wird die
Absorptionswahrscheinlichkeit erhöht . Es kann auch sein, dass die elektromagnetische
Primärstrahlung von Haus aus bereits polarisiert ist. Die Absorptionswahrscheinlichkeit ist dann maximal, wenn der Leuchtstoff so ausgerichtet wird, dass sein
Übergangsdipolmoment parallel zur Hauptachse der
Polarisationsellipse steht. Insbesondere sollte das
Übergangsdipolmoment bei linear polarisiertem Licht parallel zur Polarisationsrichtung und bei elliptisch polarisiertem Licht parallel zur Hauptachse der Ellipse stehen. Dies kann zum Beispiel der Fall sein, wenn ein elektrolumineszierender Emitter in einer organischen Leuchtdiode (OLED) bereits anisotrop orientiert vorliegt. Auch die Emissionsrichtung kann abhängig von der Ausrichtung des Übergangsdipolmoments sein. Die Intensität der Emission von elektromagnetischer Sekundärstrahlung ist parallel zum Übergangsdipolmoment maximal. Durch Ausrichten des
Leuchtstoffs lässt sich also die Abstrahlcharakteristik des Konversionselements als Ganzes beeinflussen.
Das Ausrichten des Leuchtstoffs kann sich neben der
Wahrscheinlichkeit für die Absorption und die
Abstrahlcharakteristik des Konversionselements auch auf die Polarisationsrichtung sowohl des noch nicht absorbierten Lichts, also der elektromagnetischen Primärstrahlung, als auch auf das konvertierte Licht, also die elektromagnetische Sekundärstrahlung, auswirken. Insbesondere wird von der elektromagnetischen Primärstrahlung bevorzugt der Anteil mit einer Polarisationsrichtung parallel zum Übergangsdipolmoment des Leuchtstoffs absorbiert, das heißt die
Polarisationsrichtung des transmittierten Lichts, also der elektromagnetischen Sekundärstrahlung, wird in die Richtung senkrecht zum Übergangsdipolmoment gedreht. Insbesondere im Fall von unpolarisierter elektromagnetischer Primärstrahlung wird die elektromagnetische Sekundärstrahlung polarisiert. Die vom Leuchtstoff konvertierte elektromagnetische
Sekundärstrahlung wird bevorzugt mit einer
Polarisationsrichtung parallel zum Übergangsdipolmoment abgestrahlt, das heißt auch das konvertierte Licht weist eine Polarisation auf. Die Polarisation der nicht-konvertierten Primärstrahlung kann ebenfalls erhöht werden und zwar
senkrecht zum Übergangsdipolmoment des Konversionselements. Ist insbesondere die Primärstrahlung unpolarisiert , wird die nicht-konvertierte Primärstrahlung polarisiert und zwar senkrecht zum Übergangsdipolmoment des Konversionselements. Die Übergangsdipolmomente der Absorption und Emission des Leuchtstoffs können gleich ausgerichtet sein. Insbesondere können die Übergangsdipolmomente der Absorption und Emission parallel zueinander angeordnet sein. Alternativ können die Übergangsdipolmomente der Absorption und Emission auch unterschiedliche Richtungen aufweisen. Dies ist insbesondere nur dann der Fall, wenn der Leuchtstoff durch Absorption in einen anderen Zustand angeregt wird, als dem, aus dem er emittiert. In diesem Fall fungiert der Leuchtstoff mit der anisotropen Molekülstruktur sowohl als Farbkonverter als auch als Polarisationsdreher. Verschiedene Zustände können
elektronische Zustände, zum Beispiel Singulett oder Triplett, bei Triplett-Emittern oder auch verschiedene Singuletts bei Fluoreszenzfarbstoffen, aber auch verschiedene vibronische Zustände desselben elektronischen Zustandes sein.
Die Änderung, beispielsweise die Erhöhung der Polarisation der elektromagnetischen Primärstrahlung ist immer dann von Vorteil, wenn polarisiertes Licht erzeugt werden soll. Der Polarisationsgrad kann durch die Verwendung von Polarisatoren weiter erhöht werden. Insgesamt ist die Effizienz der
Erzeugung von polarisiertem Licht höher, wenn das Licht bereits vor dem Polarisator polarisiert ist. Eine mögliche Anwendung ist die Erzeugung von polarisiertem Licht für
Displayanwendungen, zum Beispiel um 3D-Effekte zu erzielen.
Die Polarisationsrichtung der elektromagnetischen
Primärstrahlung und Sekundärstrahlung lässt sich durch ein hier beschriebenes Konversionselement beeinflussen,
insbesondere erhöhen. Das ist von Vorteil wenn polarisiertes Licht erzeugt werden soll. Außerdem ist die Reflektivität mancher Oberflächen abhängig vom Polarisationsgrad, d.h.
durch Kombination eines ausgerichteten Konversionselements mit einer solchen Oberfläche, z.B. als reflektierende
Elektrode, lässt sich der Polarisationsgrad weiter erhöhen.
Neben der Verwendung von Leuchtstoffen mit einer anisotropen Molekülstruktur kann auch durch die Wahl des
Leuchtstoffmaterials , der Leuchtstoffpartikelgrößenverteilung und/oder durch ein Matrixmaterial im Konversionselement der Wirkungsgrad der Konversion erhöht werden. Insbesondere werden als Matrixmaterialien derartige Materialien
eingesetzt, die eine möglichst hohe Transmission zeigen. Die Konverterpartikelgröße, der Brechungsindex und das
Matrixmaterial kann die Abstrahlcharakteristik des vom
Partikel gestreuten Lichtes bestimmen. Sie kann zwischen, zum Beispiel stark nach vorne gerichtet oder zum Beispiel näherungsweise isotrop eingestellt werden. Die Partikelgröße kann das Verhältnis von Absorption/Konversion und Streuung festlegen. So kann beispielsweise bei einer Konversions-LED durch Verwendung einer grobkörnigen Mischung im Vergleich zu einer stark streuenden feinkörnigen Mischung eine höhere Absorptionswahrscheinlichkeit und eine gerichtete
Abstrahlcharakteristik des Streuanteils erzeugt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der Leuchtstoff in einer Schicht oder in verschiedenen Schichten eingebracht. Insbesondere wird der Leuchtstoff in einer Schicht oberhalb einer organischen Leuchtdiode angeordnet. Insbesondere ist das Konversionselement auf der organischen Leuchtdiode angeordnet. Auf bedeutet in diesem Zusammenhang einen
direkten oder indirekten mechanischen Kontakt zur organischen Leuchtdiode.
Nachfolgend werden hier ein beschriebenes Konversionselement sowie ein hier beschriebenes Verfahren zur Herstellung eines Konversionselements unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche
Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind jedoch keine maßstäblichen Bezüge
dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Es zeigen:
Die Figuren 1 bis 4 jeweils eine schematische Seitenansicht eines Konversionselements gemäß einer
Ausführungsform und einer Strahlungsquelle beziehungsweise einer organischen Leuchtdiode gemäß einer Ausführungsform, die Figuren 5A, 5B und 5C jeweils eine schematische
Seitenansicht eines Konversionselements gemäß einer Ausführungsform, die Figur 6 eine schematische Draufsicht auf ein
Konversionselement gemäß einer Ausführungsform, die Figur 7A eine chemische Strukturformel eines Leuchtstoffs gemäß einer Ausführungsform, die Figur 7B zu diesem Leuchtstoff der Figur 7A dazugehöriges
Absorptions- und Emissionsspektrum gemäß einer Ausführungsform, die Figur 8 eine chemische Strukturformel eines Leuchtstoffs gemäß einer Ausführungsform, die Figuren 9a bis 9m chemische Strukturformeln von mehreren Leuchtstoffen gemäß einer Ausführungsform, und die Figur 10 Ausrichtung von Leuchtstoffen in einem
Matrixmaterial gemäß einer Ausführungsform.
In Figur 1 ist ein Konversionselement 5 gemäß einer
Ausführungsform dargestellt. Das Konversionselement 5 ist in direktem Kontakt auf einer organischen Leuchtdiode 6
beziehungsweise einer Strahlungsquelle 10 angeordnet.
Insbesondere ist das Konversionselement 5 in direktem Kontakt auf einer zumindest teilweisen transparenten zweiten
Elektrode 4 angeordnet. Die organische Leuchtdiode 6
beziehungsweise die Strahlungsquelle 10 weist eine erste Elektrode 2, welche auf einem Substrat 1 angeordnet ist, auf. Ferner weist die organische Leuchtdiode 6 beziehungsweise die Strahlungsquelle 10 einen organischen Schichtenstapel 3 und eine zweite Elektrode 4 auf. Der organische Schichtenstapel 3 ist zwischen der ersten Elektrode 2 und der zweiten Elektrode 4 angeordnet und zur Emission von elektromagnetischer
Primärstrahlung (hier nicht gezeigt) eingerichtet. Bei der ersten Elektrode 2 kann es sich um eine Anode handeln, die aus einem transparenten leitfähigen Oxid, kurz TCO, gefertigt ist. Beispielsweise umfasst oder besteht die erste Elektrode 2 aus Indiumzinnoxid. Alternativ kann die erste Elektrode 2 reflektierend sein und ein Metall, wie Silber, Aluminium, Kadmium, Barium, Indium, Magnesium, Kalzium, Lithium oder Gold umfassen. Zusätzliche funktionale Schichten wie
Ladungsträgerinjektionsschichten oder Barriereschichten sind in der Figur 1 nicht dargestellt, können aber zusätzlich von einer organischen Leuchtdiode 6 umfasst sein. An einer dem Substrat 1 abgewandten Seite der organischen Schichtenfolge 3 ist eine zweite Elektrode 4 aufgebracht, die bevorzugt als Kathode ausgestaltet ist und ein Metall wie Silber, Aluminium, Kadmium, Barium, Indium, Magnesium,
Kalzium, Lithium oder Gold umfasst oder aus einem oder mehreren der genannten Metalle besteht. Die zweite Elektrode 4 kann hierbei aus mehreren Teilschichten aufgebaut sein. Ebenso ist es möglich, dass die zweite Elektrode 4
strahlungsdurchlässig ist und ein Material, insbesondere ein transparentes leitfähiges Oxid, wie ITO, aufweist oder hieraus besteht. Das Konversionselement 5, welches auf der zweiten Elektrode 4 aufgebracht ist, weist schematisch in Figur 1 einen Leuchtstoff mit einer anisotropen
Molekülstruktur auf. Insbesondere weist der Leuchtstoff ein Übergangsdipolmoment 7 auf, was in Figur 1 schematisch durch ein Leuchtstoffmolekül mit einem Übergangsdipolmoment 7 gezeigt ist. Das dargestellte Übergangsdipolmoment 7 ist parallel zur Schichtebene des Konversionselements 14
ausgerichtet. Schichtebene des Konversionselements 14 meint hier die Hauptfläche des Konversionselements 5, welche direkt auf der zweiten Elektrode 4 aufgebracht ist. Die von dem organischen Schichtenstapel 3 emittierte elektromagnetische Primärstrahlung kann von dem Konversionselement 5 absorbiert werden und in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung umgewandelt werden. Aufgrund der Vorzugsrichtung der
Übergangsdipolmomente 7 der Moleküle des Leuchtstoffs in dem Konversionselement 5 weist die elektromagnetische
Sekundärstrahlung eine anisotrope Direktionalität 8 auf.
Insbesondere weist die elektromagnetische Sekundärstrahlung eine Vorzugsrichtung auf, welche im Wesentlichen senkrecht zur Hauptfläche des Konversionselements abgestrahlt wird. Im Wesentlichen bedeutet, dass mehr als 80 % der
elektromagnetischen Sekundärstrahlung senkrecht zur Schichtebene des Konversionselements 5 abgestrahlt wird mit einer Abweichung von +/- 45° zur senkrechten Ausrichtung.
Die organische Leuchtdiode 6 kann auch mehr als einen
Leuchtstoff aufweisen. Insbesondere können die Leuchtstoffe in verschiedenen Schichten des Konversionselements 5
angeordnet sein. Unterschiedliche Leuchtstoffe können auch unterschiedlich ausgerichtete Übergangsdipolmomente 7 aufweisen, z.B. mit Übergangsdipolmomenten 7 parallel, oder aber in derselben Ebene, jedoch senkrecht zueinander. Im letzteren Fall strahlen die beiden Leuchtstoffe bevorzugt senkrecht zueinander polarisiertes Licht ab.
Alternativ kann das Konversionselement 5 eine Schicht
aufweisen, wobei ein Leuchtstoff oberhalb der organischen Leuchtdiode 6 angeordnet ist.
Abgesehen von dem Konversionselement 5 kann die organische Leuchtdiode 6 oberhalb der zweiten Elektrode 4 angeordnet auch noch eine Streuschicht (hier nicht gezeigt) , ein oder mehrere Filter (hier nicht gezeigt) , eine
Verkapselungsschicht (hier nicht gezeigt) und/oder ein
Substrat (hier nicht gezeigt) aufweisen. Diese Schichten können in allen unterschiedlichen Reihenfolgen angeordnet sein und miteinander kombiniert werden, also z.B. durch
Einbringen von Streupartikeln in das Konversionselement.
In Figur 2 ist eine schematische Seitenansicht eines
Konversionselements 5 und einer Strahlungsquelle 10
beziehungsweise einer organischen Leuchtdiode 6 gemäß einer Ausführungsform dargestellt. Die Figur 2 unterscheidet sich von der Figur 1 dadurch, dass zwischen dem Konversionselement 5 und der zweiten Elektrode 4 der Figur 1 zusätzlich eine Folie 9 angeordnet ist. Insbesondere ist die Folie 9 dazu eingerichtet, die elektromagnetische Primärstrahlung aus der organischen Leuchtdiode 6 auszukoppeln und in das
Konversionselement 5 einzukoppeln . Damit kann die
Absorptionswahrscheinlichkeit der elektromagnetischen
Primärstrahlung in dem Konversionselement 5 oder in dem
Leuchtstoff erhöht werden. Zudem kann die Emission der elektromagnetischen Sekundärstrahlung erhöht werden. Die Folie 9 kann hier und im Folgenden auch Auskoppelfolie genannt werden. Die Auskoppelfolie 9 umfasst ein Material, beispielsweise Polycarbonat , Polymethylmethacrylat (PMMA) , Polystyrol, Silikon und/oder Epoxidharz.
Die Figur 3 zeigt schematisch eine Seitenansicht eines
Konversionselements 5, welches direkt auf einer
Strahlungsquelle 10 angeordnet ist. Insbesondere ist die Strahlungsquelle 10 eine organische Leuchtdiode 6.
Die Figur 4 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Konversionselements 5 gemäß einer Ausführungsform. Das
Konversionselement 5 ist direkt auf der Hauptoberfläche einer Solarzelle 11 angeordnet. Das Konversionselement 5 ist zwischen einer Strahlungsquelle 10 und der Solarzelle 11 angeordnet. Die Strahlungsquelle 10 ist beispielsweise die Sonne. Die Strahlungsquelle 10 ist räumlich beabstandet von dem Konversionselement 5. Die Strahlungsquelle 10 kann elektromagnetische Primärstrahlung aussenden, welche von dem Konversionselement 5 in elektromagnetische Sekundärstrahlung konvertiert wird. Die konvertierte elektromagnetische
Sekundärstrahlung kann zumindest teilweise in der Solarzelle 11 in elektrische Energie umgewandelt werden. Durch
Verwendung eines erfindungsgemäßen Konversionselements 5 mit zumindest einem anisotropen Leuchtstoff kann damit mehr elektrische Energie erzeugt werden im Vergleich zu einem herkömmlichen Konversionselement, welches keine anisotropen Leuchtstoffmoleküle aufweist. Die Figuren 5A, 5B und 5C zeigen jeweils eine schematische Seitenansicht eines Konversionselements 5. Das
Konversionselement 5 umfasst Leuchtstoffmoleküle mit jeweils einem Übergangsdipolmoment 7. Die Leuchtstoffmoleküle weisen eine anisotrope Molekülstruktur auf. Die anisotrope
Molekülstruktur kann beispielsweise durch unterschiedliche Substituenten erzeugt werden. Die Übergangsdipolmomente 7 sind bevorzugt im Wesentlichen parallel zur Schichtebene des Konversionselements 5 angeordnet. Die Richtung der
Übergangsdipolmomente der einzelnen Moleküle ist entweder gleichgerichtet oder entgegengesetzt gerichtet.
Die Figur 5B zeigt im Vergleich zu Figur 5A und 5C, dass die Übergangsdipolmomente untereinander eine gleiche Ausrichtung aufweisen .
Die Figur 6 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein
Konversionselement 5 gemäß einer Ausführungsform. Das
Konversionselement 5 zeigt zumindest einen Leuchtstoff, welcher eine anisotrope Molekülstruktur aufweist. Ferner zeigt die Figur 6, dass eine Mehrheit der Übergangs¬ dipolmomente der Moleküle des Leuchtstoffs zueinander parallel ausgerichtet ist. Insbesondere sind die zueinander parallel ausgerichteten Übergangsdipolmomente in einer Ebene zueinander angeordnet (hier nicht gezeigt) .
Die Figur 7A zeigt eine chemische Strukturformel eines
Leuchtstoffs gemäß einer Ausführungsform. Der Leuchtstoff umfasst 1 , 2-Benzopyron, was auch als Coumarin bezeichnet werden kann. Insbesondere ist Coumarin substituiert.
Insbesondere kann 1 , 2-Benzopyron mit zumindest einem
Stickstoff- und/und Schwefelatom umfassenden Heteroaromaten substituiert sein. Beispielsweise ist der Leuchtstoff
Coumarin 6, welcher auch als 3- (2-Benzotiazolyl) -7-
(Diethylamino) Coumarin (Figur 7A) bezeichnet werden kann.
Die Figur 7B zeigt zum Leuchtstoff der Figur 7A zugehöriges Absorptions- und Emissionsspektrum gemäß einer
Ausführungsform. Die Figur 7B zeigt die Intensität I in a.U. in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ in Nanometer. Die erste Kurve 12 zeigt das Absorptionsspektrum des Coumarin 6. Die zweite Kurve 13 zeigt das Emissionsspektrum des Coumarin 6. Im Absorptionsspektrum 12 sind Intensitätsmaxima bei zirka 300 nm und 450 nm ersichtlich. Coumarin 6 zeigt ein
Wellenlängenmaximum der emittierten Strahlung von zirka 500 nm. Coumarin 6 weist ein Übergangsdipolmoment auf und ist daher in der Lage, eine Vorzugsrichtung in einem
Konversionselement 5 einzunehmen.
Figur 8 zeigt eine chemische Strukturformel eines
Leuchtstoffs gemäß einer Ausführungsform. Insbesondere ist der Leuchtstoff ein substituiertes oder unsubstituiertes Perylen. Perylen kann auch als peri-Dinaphtilen bezeichnet werden. Perylen kann insbesondere substituiert sein. Als
Substituenten kommen Aromaten, Heteroaromaten, Alkyl, Alkoxy in Frage. Perylen zeigt ein Übergangsdipolmoment und kann daher eine Vorzugsrichtung in einem Konversionselement 5 gemäß einer Ausführungsform einnehmen.
Die Figuren 9a bis 9m zeigen Strukturformeln von weiteren Leuchtstoffen gemäß weiterer Ausführungsformen. Die weiteren Leuchtstoffe können in einem Konversionselement eingesetzt werden. Die weiteren Leuchtstoffe können eine von einer Strahlungsquelle (10) erzeugte elektromagnetische
Primärstrahlung in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung konvertieren, wobei die elektromagnetische Sekundärstrahlung eine anisotrope Direktionalität aufweist.
Die Figur 10 zeigt die Ausrichtung von Leuchtstoffen, wie sie in den Figuren 9a bis 9m gezeigt sind, in einer gereckten Folie aus Polyethylen bei Raumtemperatur. Dabei entsprechen die Zahlen 1 bis 81 den Zahlen 1 bis 81 der Figuren 9a bis 9m. Durch das Recken der Folie kann eine Orientierung des Leuchtstoffs erzeugt werden. Insbesondere nehmen die
Leuchtstoffmoleküle eine bestimmte Vorzugsrichtung im Raum ein .
Durch Einbringen eines Leuchtstoffs in einer Folie,
beispielsweise aus Polymer, kann ein hoher Ausrichtungsgrad der Moleküle auf einfacher Weise erreicht werden. Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die
Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt.
Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist .
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2013 113 533.1, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Claims

Patentansprüche
1. Konversionselement (5), das
zumindest einen Leuchtstoff mit einer anisotropen
Molekülstruktur aufweist, wobei die Moleküle des
Leuchtstoffs jeweils zumindest ein Übergangsdipolmoment (7) aufweisen, wobei die Übergangsdipolmomente (7) in der Summe eine anisotrope Ausrichtung innerhalb des Konversionselements (5) aufweisen,
wobei der Leuchtstoff dazu eingerichtet ist, eine von einer Strahlungsquelle (10) erzeugte elektromagnetische Primärstrahlung in eine elektromagnetische
Sekundärstrahlung zu konvertieren, wobei die
elektromagnetische Sekundärstrahlung eine anisotrope Direktionalität aufweist.
2. Konversionselement (5) nach Anspruch 1,
wobei die Strahlungsquelle (10) eine organische
Leuchtdiode (6) ist,
wobei die organische Leuchtdiode (6) eine erste
Elektrode (2), welche auf einem Substrat (1) angeordnet ist, eine zweite Elektrode (4) sowie einen Licht
erzeugenden organischen Schichtenstapel (3) zwischen den Elektroden (3, 4) aufweist, und
wobei das Konversionselement (5) in direktem Kontakt auf der zumindest teilweise transparenten zweiten Elektrode (4) an einer dem Schichtenstapel (3) abgewandten Seite angeordnet ist.
3. Konversionselement (5) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Konversionselement (5) als Schicht ausgeformt ist, wobei gilt: <cos26> ^ 0,2; wobei Θ der Winkel zwischen dem jeweiligen Übergangsdipolmoment der Moleküle des Leuchtstoffs und einer Schichtnormalen (n) ist, wobei die Schichtnormale (n) senkrecht zur Schicht des Konversionselements angeordnet ist.
4. Konversionselement (5) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine Mehrheit der Übergangsdipolmomente (7) der Moleküle des Leuchtstoffs zueinander parallel und in einer Ebene angeordnet ist.
5. Konversionselement (5) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei mehr als 80% aller
Übergangsdipolmomente (7) der Moleküle des Leuchtstoffs eine parallele Ausrichtung mit einer Abweichung von maximal ± 45° von dieser parallelen Ausrichtung zur
Schichtebene des Konversionselements (14) aufweisen.
6. Konversionselement nach einem der vorherigen
Ansprüche, wobei das Konversionselement (5) als Schicht mit einer Schichtdicke von mindestens 5 nm und höchstens
200 nm ausgeformt ist und direkt auf der
Strahlungsquelle (10) angeordnet ist, wobei die
Strahlungsquelle (10) eine organische Leuchtdiode (6) ist .
7. Konversionselement (5) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Konversionselement (5) als Schicht mit einer Schichtdicke von mindestens 5 nm und höchstens 200 nm ausgeformt ist und von der Strahlungsquelle (10) räumlich beabstandet ist, wobei das Konversionselement
(5) direkt auf einer Solarzelle (11) angeordnet ist, wobei die Solarzelle (11) dazu eingerichtet ist, die von dem Konversionselement (5) konvertierte elektromagnetische Sekundärstrahlung zu absorbieren und zumindest teilweise in elektrische Energie umzuwandeln.
8. Konversionselement (5) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Konversionselement (5) mehr als 90% der gesamten elektromagnetischen Sekundärstrahlung mit einer Abweichung von maximal ± 30° von einer senkrechten Ausrichtung zur Schichtebene des Konversionselements (14) emittiert.
9. Konversionselement (5) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Leuchtstoff aus einer Gruppe ausgewählt ist, die substituiertes oder unsubstituiertes Coumarin, substituiertes oder unsubstituiertes Perylen, einen Laserfarbstoff, einen Bodipy-Farbstoff, eine quasiplanare Verbindung und einen quasiplanaren
Übergangsmetallkomplex umfasst.
10. Konversionselement (5) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Konversionselement (5) als Folie ausgeformt ist, wobei der Leuchtstoff in zumindest einem Matrixmaterial eingebettet ist, wobei das Matrixmaterial Polyethylen umfasst oder daraus besteht, wobei die Folie gereckt ist, so dass die Folie eine Dicke von mindestens 5 ym und höchstens 100 ym aufweist.
11. Konversionselement (5) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Konversionselement (5) als Folie ausgeformt ist, die ein Matrixmaterial und darin
eingebettet den Leuchtstoff umfasst, wobei der
Leuchtstoff chemisch an dem Matrixmaterial angebunden ist, wobei die Folie gereckt ist, so dass die Folie eine Dicke von mindestens 5 ym und höchstens 100 ym aufweist.
12. Konversionselement (5) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Konversionselement (5) einen zusätzlichen Leuchtstoff aufweist, wobei mehr als 80% aller Übergangsdipolmomente (7) der Moleküle des ersten und des zusätzlichen Leuchtstoffs zueinander eine parallele Ausrichtung haben.
13. Verfahren zur Herstellung eines Konversionselements (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 auf einer
Strahlungsquelle (10) und/oder einer Solarzelle (11) mit den folgenden Verfahrensschritten:
A) Bereitstellen der Strahlungsquelle (10) oder der Solarzelle (11),
Bl) Aufbringen des Konversionselements (5) auf die
Strahlungsquelle (10) oder die Solarzelle (11), wobei der Leuchtstoff im Vakuum verdampft wird und auf die Strahlungsquelle (10) oder die Solarzelle (11)
abgeschieden wird, so dass eine anisotrope Ausrichtung der Leuchtstoffmoleküle erfolgt,
oder
B2) Aufbringen des Konversionselements (5) auf die
Strahlungsquelle (10) oder die Solarzelle (11), wobei der Leuchtstoff in einem Matrixmaterial eingebettet ist und durch Spritzguss auf die Strahlungsquelle (10) oder die Solarzelle (11) aufgebracht wird, so dass eine anisotrope Ausrichtung der Leuchtstoffmoleküle erfolgt.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei im Schritt Bl) nach und/oder während des Abscheidungsschritts der abgeschiedene Leuchtstoff oder die Oberfläche der
Strahlungsquelle (10) oder der Solarzelle (11) auf eine gegenüber Raumtemperatur erhöhte Temperatur gebracht wird oder auf einer derartigen Temperatur gehalten wird.
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