WO2015124629A1 - Organisches lichtemittierendes bauelement - Google Patents

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WO2015124629A1
WO2015124629A1 PCT/EP2015/053417 EP2015053417W WO2015124629A1 WO 2015124629 A1 WO2015124629 A1 WO 2015124629A1 EP 2015053417 W EP2015053417 W EP 2015053417W WO 2015124629 A1 WO2015124629 A1 WO 2015124629A1
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layer
substrate
electrode surface
inhomogeneity
organic
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PCT/EP2015/053417
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Daniel Riedel
Thomas Wehlus
Carola Diez
Nina Riegel
Ulrich Niedermeier
Arne FLEISSNER
Erwin Lang
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Osram Oled Gmbh
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Definitions

  • Organic light emitting device An organic light emitting device angege ⁇ ben.
  • OLEDs organic light-emitting diodes
  • the remaining light generated in the active region is distributed over different loss channels, such as light guided in the substrate, in a transparent electrode and in organic layers by waveguiding effects, and in surface plasmas that can be generated in a metallic electrode.
  • the waveguiding effects are due in particular to the refractive index differences at the interfaces between the individual layers and regions of an OLED.
  • the effect of the abovementioned loss mechanisms differs depending on the spectral component of the emitted light. So the loss in a first Spectral portion of the emitted light to be greater than in a second portion.
  • the organic layer stack of an OLED can be regarded as a microcavity in which an organic light-generating layer is embedded in which light emission occurs due to luminescence when an external voltage is applied.
  • CRI color rendering index
  • the influence of the distance of the organic light emitting layer is called a reflective latestbil ⁇ Deten electrode area.
  • the position and width of the suppressed or amplified in the emitted light spectral subregions change, so that there is a different emission characteristics of the component.
  • At least one object of certain embodiments is to provide an organic light-emitting device having an improved color rendering index.
  • an organic light emitting device includes a substrate and at least egg ⁇ ne on the substrate is arranged, suitable for generating electromagnetic radiation ⁇ diagrammatic layer sequence.
  • the appropriate for He ⁇ generating electromagnetic radiation Schichtenfol- ge comprises at least one disposed on the substrate first electrode surface, at least one disposed on the first electrode ⁇ surface second electrode surface, and an organic ⁇ rule functional layer stack having organic functional layers between the first electrode area and the second electrode surface.
  • the layer stack here comprises at least one organic light-emitting layer. It is envisaged that the organic functional layer stack has at least one inhomogeneity layer whose thickness varies in a lateral direction.
  • An inhomogeneity layer is understood here and below to mean always a layer whose thickness varies in a lateral direction.
  • a direction is understood to mean parallel to a Haupterstre- ckungsebene the substrate and / or the organic rindemit ⁇ animal layer.
  • a thickness of the inhomogeneity layer is understood in particular to mean its diameter in a vertical direction.
  • the thickness of the inhomogeneity layer which varies in a lateral direction, effects a regional modification of the geometrical boundary conditions in the microcavity, so that certain partial regions of the emitted spectrum are less oppressive and / or prevent a complete segment compared to the case of a homogeneous thickness of the relevant layer becomes .
  • a first subregion of the component may be present in which the inhomogeneity layer has a certain thickness, at which point the suppression of a certain subarea of the emitted spectrum is described above.
  • a second subregion of the component may be present in which the inhomogeneity layer has a different thickness at which the same subregion of the emitted spectrum is less or not suppressed at all.
  • it may prefer or reduce the thickness of the radiation Inhomogentician caring GeWiS ⁇ ser color components by the Variati on, whereby the spectrum of the emitted light can be adjusted as desired.
  • the color rendering index can advantageously be increased by the action of the inhomogeneity layer .
  • the Inhomogenticians Mrs is different from the organic light-emitting layer ⁇ rule.
  • the organic light-emitting layer may be formed homogeneously and have a uniform thickness.
  • the thickness of the Inhomogenticians slaughter least 5 nm, especially preferably before Trains t ⁇ by at least 20 nm varies by at least 10 nm, min ⁇ . Even with variations of 5 nm, an increase in the color rendering index can be observed, while this effect is even further intensified with larger variations.
  • the thickness preferably varies by we ⁇ niger than 100 nm, more preferably less than 50 nm.
  • the thickness of the Inhomogenticians Mrs periodically varied in a lateral direction.
  • at least one of the main surfaces of the inhomogeneity layer may have a wavy contour.
  • Such an embodiment can be achieved, for example, simply by the inhomogeneity layer resting on layers, which in turn have a periodically formed surface contour.
  • the thickness of the inhomogeneity layer varies continuously.
  • the thickness of the Inhomogentician für may vary in ⁇ play gradually.
  • the thickness varies at each step of 5 nm in a lateral direction by less than 5 nm, preferably to less than 2 nm, particularly be ⁇ vorzugt by less than 1 nm.
  • the electrode surfaces can each be formed over a large area.
  • a large-area radiation of the radiation produced in the at least one organic light-emitting layer can be achieved. witnessed light be made possible - especially in contrast to a display in which the electrode surfaces are structured.
  • "Large area" can mean that the
  • Electrode surfaces have an area greater than or equal to one square millimeter, preferably greater than or equal to one square centimeter, and more preferably greater than or equal to a square decimeter.
  • the device is the first and / or the second electrode area being translucent forms ⁇ .
  • translucent is here and below referred to a layer which is permeable to visible light, whereby the translucent layer may be transparent, that is clearly translucent, or at least partially light-scattering and / or partially light-absorbing, such that the translucent layer, for example may also be diffuse or milky translucent
  • a layer designated here as translucent is formed as transparent as possible, so that in particular the absorption of light is as low as possible.
  • the substrate is formed translucent and the translucent formed first electrode surface is between the
  • the substrate may comprise one or more materials in the form of a layer, a plate, a foil or a laminate, which are selected made of glass, quartz, plastic, metal, silicon wafers.
  • the substrate is glass, for example, in the form ei ⁇ ner glass layer, glass sheet or glass plate, or is from ⁇ represents.
  • the second electrode surface is formed translucent, so ⁇ that can be in at least one organic light-emitting layer, light generated blasted off by the second electrode area.
  • ⁇ that can be in at least one organic light-emitting layer, light generated blasted off by the second electrode area.
  • Such an organic rindemit ⁇ animal splitting component can be referred to as so-called “top emitter”.
  • the organic light emitting Bauele ⁇ ment can also be designed simultaneously as a “bottom emitter” and "top emitter”.
  • An encapsulation arrangement can furthermore be arranged above the electrode surfaces and the organic layers.
  • the encapsulation arrangement can be embodied, for example, in the form of a glass cover or, preferably, in the form of a thin-layer encapsulation.
  • the first electrode face or the second electrode face is reflective and the inhomogeneous mogenticians Mrs between the organic light-emitting layer and the reflective formed first or two ⁇ th electrode surface is arranged.
  • the inhomogeneous mogenticians Mrs between the organic light-emitting layer and the reflective formed first or two ⁇ th electrode surface is arranged.
  • the translucent portion As described above, in the continuous variation of the distance between the organic light-emitting the layer and the reflective formed first or second electrode surface by increasing or decreasing the layer thickness of the interposed layers, the position and width of the spectral sub-regions suppressed or amplified in the emitted light, so that a laterally varying emission characteristic of the device results, which overall to an increase the Farbwiederga ⁇ beindex leads.
  • the translucent portion As described above, in the continuous variation of the distance between the organic light-emitting the layer and the reflective formed first or second electrode surface by increasing or decreasing the layer thickness of the interposed layers, the position and width of the spectral sub-regions suppressed or amplified in the emitted light, so that a laterally varying emission characteristic of the device results, which overall to an increase the Farbwiederga ⁇ beindex leads.
  • the translucent portion As described above, in the continuous variation of the distance between the organic light-emitting the layer and the reflective formed first or second electrode surface by increasing or decreasing the layer thickness
  • Electrode surface designed as an anode and thus can serve as Lö ⁇ cher injecting material.
  • the other, preferably re ⁇ inflecting trained electrode surface is then designed as Katho ⁇ de.
  • the translucent electrode surface can also be designed as a cathode and thus as
  • the translucent electrode-surface can ⁇ example, a transparent conductive oxide or consist of egg ⁇ nem transparent conductive oxide.
  • Transparent conductive oxides are transparent conductive materials, usually metal oxides, such as zinc oxide, tin oxide, cadmium oxide, Ti ⁇ tanoxid, indium oxide or indium tin oxide (ITO).
  • the reflective electrode surface comprises a metal which may be selected from aluminum, barium, indium, silver, gold, magnesium, calcium and lithium as well as compounds, combinations and alloys. Particularly preferably, the reflective Electrode surface has a reflectivity of greater than or equal to 80% in the visible spectral range.
  • the organic functional layers are an organic hole-conducting layer or an organic hole-conducting layer
  • Electron conductive layer include.
  • the Inhomogenticians Mrs is an organic hole-conductive layer, especially a hole transport layer ⁇ , or an organic electron-conducting layer, in particular an electron transport layer. Since the voltage drop across the hole-conducting layer or the electron-conducting layer is only slightly dependent on the layer thickness, these layers are suitable for adjusting the properties of the microcavity, which can be sufficiently independent of the operating voltage. It is thus possible to achieve an optimization of the microcavity by adjusting the thickness of these layers without unduly influencing the electro-optical properties of the rest of the layer stack.
  • the organic functional layers between the two electrode surfaces may comprise organic polymers or ⁇ ganic oligomers, organic monomers, organic small non-polymeric molecules or low molecular weight comparison compounds ( "small molecules"), or combinations thereof comprise at ⁇ .
  • the charge carrier-conducting layer that is to say the electron-conducting layer or the hole-conducting layer, has a dopant.
  • an increase in the conductivity and a reduction in the voltage drop across the charge carrier-conducting layer is achieved.
  • the hole-conducting layer has at least one hole injection layer, one
  • the electron-conducting layer has at least one electron-injection layer, an electron-transport layer or a combination of these.
  • the electron-conducting layer may have an electron-transporting layer comprising, for example, 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-l, 10-phenanthroline (BCP) or 4,7-
  • Diphenyl-1,10-phenanthroline (BPhen).
  • This material may preferably have a dopant which is selected from Li, CS 2 CO 3 , CS 3 P0 4 or a molecular doping.
  • the light-emitting layer comprises an electroluminescent material and is particularly preferably designed as an electroluminescent layer or electroluminescent layer stack. Suitable materials for this are materials which have a radiation emission due to fluorescence or phosphorescence, for example polyfluorene, polythiophene or polyphenylene or derivatives, compounds, mixtures or copolymers thereof.
  • one or more further organic layers may be present in the organic functional layer stack.
  • a hole blocking layer is arranged at ⁇ ⁇ play, between the electroconductive layer and the light emitting layer.
  • an electron-blocking layer is arranged between the hole-conducting layer and the light-emitting layer.
  • one of the last to ⁇ layers mentioned may the Inhomogenticians Mrs bil ⁇ .
  • a plurality are arranged from lichtemit ⁇ animal layers between the first and the second electrode surface, wherein the light emitting layers are adapted to generate electromagnetic radiation of mutually different wavelength ranges.
  • the induced increase in the color rendering index tusch für t is particular ⁇ It benefits in.
  • the plurality of light-emitting layers may form a layer stack.
  • an electron-conducting layer and a hole-conducting layer may be arranged in each case between adjacent light-emitting layers.
  • Component can in particular have at least two or more function onal ⁇ layer stack units each having at least one organic electron-conductive layer and a conductive layer or ⁇ ganic holes with an intervening reasonable arranged organic light-emitting layer.
  • the functional layer stacking units may be connected in series in such a way that an electron-conducting layer of a layer stacking unit adjoins or reverses a hole-conducting layer of an adjacent layer stacking unit.
  • CGL charge generation layer
  • the at least one organic light-emitting layer in the form of a single light-emitting layer or a plurality of light-emitting layers can particularly preferably emit visible light in a narrow or broad wavelength range, ie monochrome or multicolored or, for example, also white light.
  • the at least one organic light-emitting layer may have one or more organic light-emitting materials in the form of a single layer or a plurality of light-emitting layers. Multicolor or white light may be generated by the combination of various organic light emitting materials in the at least one light emitting layer.
  • the organic light-emitting layers may preferably be present in one of the following combinations:
  • One of the light-emitting layers emits red and green light, an optional further light-emitting
  • a thickness of the substrate varies in a lateral direction (for example, by more than 200 nm, before ⁇ Trains t by more than 1 ym, more preferably by more than 5 ym).
  • the laterally varying thickness of the substrate may be, thus advantageously transmitted to all of the layers on the substrate and directly or indirectly on the inhomogeneity ⁇ layer, which may at least partially have a contour extending ⁇ as the substrate. Consequently, the position of the Her ⁇ Inhomogentician für according to the invention is made easier, since on the substrate almost automatically results in the desired lateral variation of the thickness of Inhomogentician für during application of the layer stack by the provision of such an uneven substrate.
  • the substrate has at least one elevation on ⁇ which has a height of more than 200 nm, preferably more than 1 .mu.m, particularly preferably of more than 5 ym.
  • a plurality of surveys are provided, wel- are laterally offset from one another and in this case have a distance of more than 200 nm, preferably more than 1 ⁇ m, particularly preferably more than 5 ⁇ m.
  • a method for producing an organic rindemittie- emitting component comprises the steps READY ⁇ len a substrate and applying a composition suitable for generating electromagnetic radiation layer sequence on the substrate.
  • the layer sequence is formed as described above and in particular comprising an organic functional-layer stack, comprising at least one Inhomogeni ⁇ tiquess slaughter whose thickness varies in a lateral direction.
  • a substrate is provided whose thickness varies in a lateral direction and in which the layer sequence suitable for generating electromagnetic radiation is applied to the substrate such that at least one inhomogeneity layer is formed.
  • the organic functional layer stack is at least partially formed by chemical vapor deposition.
  • ⁇ that various angle between a material flow occurring in the gas phase deposition ⁇ and the vertical direction can occur. In this way, even layers with a homogeneous thickness can be produced on a planar substrate.
  • a Lochmas ⁇ ke used in the vapor deposition is moved in a vertical direction during the formation of inhomogeneity ⁇ layer, whereby various portions of the trainee inhomogeneity ⁇ layer different parts of the material flow occurring during the vapor deposition are exposed.
  • a Lochmas ⁇ ke used in the vapor deposition is moved in a lateral direction during the formation of inhomogeneity ⁇ layer, wherein the separated material till ⁇ amount varies laterally.
  • This can at ⁇ game instance be achieved in that the shadow mask is moved laterally at a constant deposition rate with time-varying speed, or in that the Ab ⁇ divorce rate is varied with time, while the shadow mask at a constant speed relative be the substrate ⁇ is moved , But there are also combinations of the measures mentioned conceivable.
  • FIG. 1 shows the influence of the layer thickness of one of the layers in FIG. 1
  • ETS electron transport layer
  • FIG. 2 is a schematic representation of an organic compound
  • FIGS. 10 and 11 show a method for producing an inhomogeneity layer according to a third exemplary embodiment.
  • FIG. 1 shows the influence of the inhomogeneity layer
  • ETS electron transporting layer
  • results of a simulation are shown in which an intensity of the light emitted by a component was calculated as a function of the emitted wavelength, wherein the component has an electron transport layer of a constant thickness.
  • the curve denoted by 10 represents the intensity profile in a component with an 80 nm thick electron transport layer.
  • the curve 12 illustrates the In ⁇ tensticiansverlauf in case of identical construction, moreover ⁇ elements is compared to this, in which the thickness of the electron transport layer 50 nm.
  • FIG. 1 shows through the curve 14 a combination of the two individual spectra 10, 12, ie their sum. It can be seen that the curve 14 represents a much broader spectrum, since the minimum 16 is less concise compared to the minima 18, 20 of the curves 10 and 12 and overall a larger wavelength range with a comparatively high intensity is present. This corresponds in particular to an increased color rendering index compared to the cases represented by the curves 10 and 12.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an organic light-emitting component according to a first exemplary embodiment.
  • the whole by reference 100 organic light emitting device comprises a transparent substrate 22 is arranged on which a large-area transparent latestbil ⁇ finished anode 24th
  • a nic organic functional layer stack 36 is disposed with various organic functional layers, which in the illustrated embodiment, a hole transport ⁇ layer 26, an organic light emitting layer 28 and comprises an electron transport layer 30th
  • the electron transport layer 30 is formed as an inhomogeneity layer 38, which has a thickness that varies in a lateral direction L.
  • the thickness of the inhomogeneity layer 38 is understood in particular to mean the diameter of the inhomogeneity layer in a vertical direction V.
  • the thickness of the Inhomogenticians slaughter 38 varies in this case gradually over the entire lateral Ausdeh ⁇ voltage of the device 100.
  • the inhomogeneous ⁇ nticians slaughter 38 in a peripheral region 40 of the device 100 has a thickness dl, which is smaller than a thickness d2 in a central region 42 of the device 100.
  • a reflective formed cathode 32 is arranged on the designed as inhomogeneity layer 38 ⁇ electron transport layer 30, a reflective formed cathode 32 is arranged.
  • An encapsulation layer 34 is provided on the entire layer sequence 24, 36, 32.
  • the vertical distance of the organic changes as well light-emitting layer 28 of the reflectiveusedbil ⁇ Deten cathode 32.
  • the distance between the organic light emitting layer 28 and the cathode 32 corresponds exactly to the thickness of the Inhomogenticians Mrs 38 and is, for example, dl in the edge area 40 of the component and d2 in Gottbe ⁇ rich 42 of the device.
  • light 100 is on the ge ⁇ entire extension of the component radiated wel ⁇ ches of a combination of individual spectra corresponds to so-and with increased color rendering index has (see Figure 1).
  • FIG. 3 shows a method for producing the inhomogeneity layer 38 according to a first exemplary embodiment.
  • a substrate 22 is provided which is not flat and whose thickness varies laterally.
  • a spat ⁇ gelnd trained cathode 32 is applied (not shown separately).
  • the organic functional layers are subsequently deposited by vapor deposition, preferably by physical vapor deposition.
  • Layers of the organic functional layer stack are deposited on the non-planar substrate 22 by acting along the vertical direction V occurring during the vapor deposition material flow 44, whereby a inhomogeneity layer 38 in the context of the present invention is abandonedbil ⁇ det.
  • a inhomogeneity layer 38 in the context of the present invention is also known as the deposition rate la ⁇ Teral varied.
  • homogeneous layer thicknesses can be produced approximately by varying the angle between the material flow occurring in the gas phase separation and the vertical direction V either successively or the material flow runs along several directions at the same time.
  • the thickness of the substrate 22 may vary, for example, by more than 5 ym. More specifically, an elevation is formed on the substrate, which has a height of more than 5 ym.
  • Figures 4-7 show a method of manufacturing a Inhomogenticians Mrs according to a second
  • a substrate 22 which has a multiplicity of periodically arranged elevations 23 which are laterally offset from one another and have a spacing of more than 5 ⁇ m.
  • the substrate 22 preferably has on its surface facing the functional layer stack a non-planar surface structure in which the structures are preferably larger than the coherence length L of the visible light, so that no interference effects occur.
  • sondere ⁇ L 2 In (2) * ⁇ 2 / ( ⁇ * ⁇ * ⁇ )).
  • different layers are applied to the substrate 22, wherein layers with laterally varying thicknesses are produced by a vapor deposition using a vertically directed material flow as described above.
  • the transparent anode 24 is applied to the substrate 22 with the most homogeneous possible layer thickness, wherein different angles occur between the material flow 44 occurring in the vapor deposition and the vertical direction V, as described above.
  • the hole transport layer 26 is produced using a material stream 44 incident along the vertical direction, whereby it is formed with a laterally varying thickness and thus as an inhomogeneity layer 38 in the sense of the present invention.
  • the organic light-emitting layer 28 is applied with mög ⁇ lichst homogeneous thickness using crossed flows of material 44th
  • Figures 8 and 9 show a method of manufacturing a Inhomogenticians Mrs according to a third
  • a shadow mask used in the vapor deposition moved during formation of the Inhomogenticians Mrs 38 48 in the vertical direction V, whereby various portions of the trainee inhomogeneity ⁇ layer 38 various proportions the flow of material occurring during the Gasphasenab ⁇ decision exposed 44th Be ⁇ preferably a planar formed substrate 22 is used, that is, a substrate which does not have a specifically positioned ⁇ brought surface texturing.
  • a material flow 44 is now generated, which is not linear, but is directed into a finite solid angle range.
  • DIE ser (not shown) are generated for example by a radially directed Materi ⁇ alttle such as a crucible.
  • the shadow mask 48 is close to the substrate (FIG. 8), material is deposited only in a limited area. If the shadow mask 48 is now moved away from the substrate 22 in a vertical direction V during the vapor deposition, the shadow mask 48 is vapor-deposited more and more areas are thereby coated on the substrate 22.
  • the superposition of the initially substantially sharp image of the shadow mask 48 with the continuously wider outgoing material flow results in a laterally varying layer thickness, whereby an inhomogeneity layer 38 is formed in the sense of the present invention.
  • an additional mask (not shown) may be used, which is arranged as close as possible to the substrate 22 during the entire process in order to define a sufficient de ⁇ tone of the outer edges of the inhomogeneity layer 38.
  • Figures 10 and 11 show a method for producing the inhomogeneity layer 38 according to a fourth embodiment ⁇ example.
  • a first part of the inhomogeneity layer 38 is downloadedbil ⁇ det using a first mask 50, wherein the opening 51 of the first mask 50 is preferably as large as an active region of the device to be manufactured.
  • a homogeneous partial layer 54 is thereby produced.
  • a second part of the inhomogeneity layer 38 is formed using a second mask 56, the second mask 56 having a plurality of openings 58 each smaller than the opening 51 of the first mask 50, thus providing local elevations 60 are generated on the first sub-layer 54 and sets a lateral layer thickness variation.
  • the electron transport layer or the hole transport layer can be formed in the manner described.
  • the openings 58 of the second mask 56 for example, a diameter between 100 and 500 ym aufwei ⁇ sen and be square, rectangular or circular.
  • a shadow mask which is similar in construction to the mask 56 shown in FIG. 11 and has a multiplicity of openings can be used.
  • a shadow mask with for example, only ei ⁇ ner opening (as shown in Figure 9 shown) to use.
  • the lateral variation of the deposited amount of material in the area of Inhomogenticians Mrs be formed at 38 may play ⁇ be achieved in that the shadow mask is moved laterally at a constant deposition rate with time-varying speed, or in that the waste is varied divorce rate in time, while the shadow mask at a constant speed to the substrate be ⁇ is moved relatively. But there are also combinations of the measures mentioned conceivable.

Abstract

Es wird ein organisches lichtemittierendes Bauelement angegeben. Das organische lichtemittierende Bauelement (100) umfasst -ein Substrat (22), -mindestens eine auf dem Substrat angeordnete, zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung geeignete Schichtenfolge, umfassend -mindestens eine auf dem Substrat angeordnete erste Elektrodenfläche (24), -mindestens eine auf der ersten Elektrodenfläche angeordnete zweite Elektrodenfläche (32), und -einen organischen funktionellen Schichtenstapel (36) mit organischen funktionellen Schichten zwischen der ersten Elektrodenfläche und der zweiten Elektrodenfläche, welcher zumindest eine organische lichtemittierende Schicht (28) umfasst, wobei der organische funktionelle Schichtenstapel mindestens eine Inhomogenitätsschicht (38) aufweist, deren Dicke in einer lateralen Richtung (L) variiert.

Description

Beschreibung
Organisches lichtemittierendes Bauelement Es wird ein organisches lichtemittierendes Bauelement angege¬ ben .
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102014102191.6, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Bei organischen Leuchtdioden (OLEDs) wird lediglich ein Teil des generierten Lichts direkt ausgekoppelt. Das restliche im aktiven Bereich erzeugte Licht verteilt sich auf verschiedene Verlustkanäle, so etwa in Licht, das im Substrat, in einer transparenten Elektrode und in organischen Schichten durch Wellenleitungseffekte geführt wird, sowie in Oberflächenplas- monen, die in einer metallischen Elektrode erzeugt werden können. Die Wellenleitungseffekte kommen insbesondere durch die Brechungsindexunterschiede an den Grenzflächen zwischen den einzelnen Schichten und Bereichen einer OLED zustande. Typischerweise wird bei bekannten OLEDs nur etwa ein Viertel des im aktiven Bereich erzeugten Lichts in die Umgebung, also beispielsweise Luft, ausgekoppelt, während etwa 25% des er- zeugten Lichts durch Wellenleitung im Substrat, etwa 20% des erzeugten Lichts durch Wellenleitung in einer transparenten Elektrode und den organischen Schichten und etwa 30% durch die Erzeugung von Oberflächenplasmonen in einer metallischen Elektrode für die Abstrahlung verloren gehen.
Des Weiteren unterscheidet sich die Wirkung der oben genannten Verlustmechanismen je nach betrachtetem spektralen Anteil des abgestrahlten Lichts. So kann der Verlust in einem ersten spektralen Teilbereich des emittierten Lichts größer sein als in einem zweiten Teilbereich. Der organische Schichtstapel einer OLED kann als Mikrokavität angesehen werden, in welcher eine organische Licht erzeugende Schicht eingebettet ist, in der beim Anlegen einer äußeren Spannung Lichtemission aufgrund von Lumineszenz erfolgt. Die geometrischen Randbedingungen in der Mikrokavität bewirken, dass gewisse Teilberei¬ che des emittierten Spektrums unterdrückt oder sogar voll¬ ständig abgeschnitten werden, so dass effektiv andere Teilbe- reiche des Spektrums in dem abgestrahlten Lichts betont wer¬ den. Dies kann eine unerwünschte Herabsetzung des Farbwiedergabeindex (CRI) zur Folge haben.
Beispielhaft sei der Einfluss des Abstandes der organischen lichtemittierenden Schicht von einer reflektierend ausgebil¬ deten Elektrodenfläche genannt. Bei einer Veränderung des Ab¬ Standes durch Vergrößerung oder Verkleinerung der Schichtdicke der dazwischen angeordneten Schichten verändern sich die Lage und Breite der im abgestrahlten Licht unterdrückten oder verstärkten spektralen Teilbereiche, so dass sich eine andere Abstrahlcharakteristik des Bauteils ergibt.
Um den Farbwiedergabeindex zu erhöhen, sind beispielsweise Maßnahmen bekannt, das Spektrum des abgestrahlten Lichts durch geeignete Positionierung der lichtemittierenden Schicht in der Mikrokavität anzupassen und zu optimieren. Weiterhin kann durch das Hinzufügen zusätzlicher lichtemittierender Schichten, welche für zusätzliche Emission in einzelnen, begrenzten Wellenlängenbereichen sorgen, der Farbwiedergabein- dex erhöht werden. Die Herstellung ist jedoch besonders auf¬ wändig und nur unter Verwendung einer Cluster-Vorrichtung realisierbar. Außerdem geht ein solches Vorgehen mit einem Anstieg der erforderlichen Betriebsspannung einher. Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, ein organisches lichtemittierendes Bauelement anzugeben, das einen verbesserten Farbwiedergabeindex aufweist.
Diese Aufgabe wird durch Gegenstände gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Gegenstände sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen weiterhin aus der nachfol¬ genden Beschreibung und den Zeichnungen hervor. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist ein organisches lichtemittierendes Bauelement ein Substrat und mindestens ei¬ ne auf dem Substrat angeordnete, zur Erzeugung elektromagne¬ tischer Strahlung geeignete Schichtenfolge auf. Die zur Er¬ zeugung elektromagnetischer Strahlung geeignete Schichtenfol- ge umfasst mindestens eine auf dem Substrat angeordnete erste Elektrodenfläche, mindestens eine auf der ersten Elektroden¬ fläche angeordnete zweite Elektrodenfläche, und einen organi¬ schen funktionellen Schichtenstapel mit organischen funktionellen Schichten zwischen der ersten Elektrodenfläche und der zweiten Elektrodenfläche. Der Schichtenstapel umfasst hierbei mindestens eine organische lichtemittierende Schicht. Es ist vorgesehen, dass der organische funktionelle Schichtenstapel mindestens eine Inhomogenitätsschicht aufweist, deren Dicke in einer lateralen Richtung variiert.
Unter einer Inhomogenitätschicht wird hier und im Folgenden stets eine Schicht verstanden, deren Dicke in einer lateralen Richtung variiert. Unter einer lateralen Richtung wird hierbei insbesondere eine Richtung parallel zu einer Haupterstre- ckungsebene des Substrats und/oder der organischen lichtemit¬ tierenden Schicht verstanden. Analog wird unter einer vertikalen Richtung insbesondere eine Richtung senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene des Substrats und/oder der organischen lichtemittierenden Schicht verstanden. Außerdem wird unter einer Dicke der Inhomogenitätschicht insbesondere deren Durchmesser in einer vertikalen Richtung verstanden. Die in einer lateralen Richtung variierende Dicke der Inhomogenität Schicht bewirkt eine bereichsweise Modifikation der geometri sehen Randbedingungen in der Mikrokavität , so dass gewisse Teilbereiche des emittierten Spektrums im Vergleich zu dem Fall einer homogenen Dicke der relevanten Schicht weniger un terdrückt und/oder ein vollständiger Abschnitt verhindert wird .
Beispielsweise kann ein erster Teilbereich des Bauelements vorhanden sein, in dem die Inhomogenitätschicht eine gewisse Dicke aufweist, bei welcher es zu der oben beschriebenen Unterdrückung eines gewissen Teilbereichs des emittierten Spektrums kommt. Zur Kompensation kann jedoch ein zweiter Teilbereich des Bauelements vorhanden sein, in dem die Inhomogenitätschicht eine andere Dicke aufweist, bei welcher der selbe Teilbereich des emittierten Spektrums weniger oder gar nicht unterdrückt wird. Allgemein kann man durch die Variati on der Dicke der Inhomogenitätschicht die Abstrahlung gewis¬ ser Farbanteile bevorzugen oder reduzieren, wodurch das Spektrum des emittierten Lichts wie gewünscht eingestellt werden kann. Insbesondere kann der Farbwiedergabeindex durch die Wirkung der Inhomogenitätschicht vorteilhaft erhöht wer¬ den .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist vorgesehen, dass die Inhomogenitätsschicht von der organi¬ schen lichtemittierenden Schicht verschieden ist. In diesem Fall kann die organische lichtemittierende Schicht homogen ausgeformt sein und eine gleichmäßige Dicke aufweisen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist vorgesehen, dass die Dicke der Inhomogenitätsschicht um min¬ destens 5 nm, bevorzugt um mindestens 10 nm, besonders bevor¬ zugt um mindestens 20 nm variiert. Schon bei Variationen von 5 nm ist eine Erhöhung des Farbwiedergabeindex zu beobachten, während dieser Effekt bei größeren Variationen noch weiter verstärkt wird. Außerdem variiert die Dicke bevorzugt um we¬ niger als 100 nm, besonders bevorzugt um weniger als 50 nm. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist vorgesehen, dass die Dicke der Inhomogenitätsschicht in einer lateralen Richtung periodisch variiert. Beispielsweise kann zumindest eine der Hauptflächen der Inhomogenitätschicht eine wellenförmige Kontur aufweisen. Eine solche Ausbildung lässt sich beispielsweise einfach dadurch erreichen, dass die Inho- mogenitätschicht auf Schichten aufliegt, welche ihrerseits eine periodisch ausgebildete Oberflächenkontur aufweisen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist vorgesehen, dass die Dicke der Inhomogenitätsschicht stufen- los variiert. Die Dicke der Inhomogenitätschicht kann bei¬ spielsweise graduell variieren. Bevorzugt variiert die Dicke bei jedem Schritt von 5 nm in einer lateralen Richtung um weniger als 5 nm, bevorzugt um weniger als 2 nm, besonders be¬ vorzugt um weniger als 1 nm. Durch einen solchen graduellen, kontinuierlichen bzw. stetigen Schichtdickenverlauf werden weichere Übergänge zwischen den von den verschiedenen Teilbereichen des Bauelements emittierten Spektralanteilen erreicht. Außerdem wird eine Streuung des Lichts an etwaigen Kanten oder Stufen der Inhomogenitätschicht verhindert.
Die Elektrodenflächen können jeweils großflächig ausgebildet sein. Dadurch kann eine großflächige Abstrahlung des in der zumindest einen organischen lichtemittierenden Schicht er- zeugten Lichts ermöglicht werden - insbesondere im Gegensatz zu einem Display, in welchem die Elektrodenflächen strukturiert sind. „Großflächig" kann dabei bedeuten, dass die
Elektrodenflächen eine Fläche von größer oder gleich einem Quadratmillimeter, bevorzugt größer oder gleich einem Quadratzentimeter und besonders bevorzugt größer oder gleich einem Quadratdezimeter aufweisen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist die erste und/oder die zweite Elektrodenfläche transluzent ausge¬ bildet. Mit „transluzent" wird hier und im Folgenden eine Schicht bezeichnet, die durchlässig für sichtbares Licht ist. Dabei kann die transluzente Schicht transparent, also klar durchscheinend, oder zumindest teilweise Licht streuend und/oder teilweise Licht absorbierend sein, so dass die transluzente Schicht beispielsweise auch diffus oder milchig durchscheinend sein kann. Besonders bevorzugt ist eine hier als transluzent bezeichnete Schicht möglichst transparent ausgebildet, so dass insbesondere die Absorption von Licht so gering wie möglich ist.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Substrat transluzent ausgebildet und die transluzent ausgebildete erste Elektrodenfläche ist zwischen dem
transluzenten Substrat und dem organischen funktionellen Stapel angeordnet, sodass in der zumindest einen organischen lichtemittierenden Schicht erzeugtes Licht durch die erste Elektrodenfläche und das transluzente Substrat abgestrahlt werden kann. Ein derartiges organisches lichtemittierendes Bauelement kann auch als so genannter "bottom emitter" bezeichnet werden. Beispielsweise kann das Substrat eines oder mehrere Materialien in Form einer Schicht, einer Platte, einer Folie oder einem Laminat aufweisen, die ausgewählt sind aus Glas, Quarz, Kunststoff, Metall, Siliziumwafer . Besonders bevorzugt weist das Substrat Glas, beispielsweise in Form ei¬ ner Glasschicht, Glasfolie oder Glasplatte, auf oder ist dar¬ aus .
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Elektrodenfläche transluzent ausgebildet, so¬ dass in der zumindest einen organischen lichtemittierenden Schicht erzeugtes Licht durch die zweite Elektrodenfläche ab- gestrahlt werden kann. Ein derartiges organisches lichtemit¬ tierendes Bauelement kann auch als so genannter "top emitter" bezeichnet werden. Das organische lichtemittierende Bauele¬ ment kann aber auch gleichzeitig als "bottom emitter" und "top emitter" ausgebildet sein.
Über den Elektrodenflächen und den organischen Schichten kann weiterhin noch eine Verkapselungsanordnung angeordnet sein. Die Verkapselungsanordnung kann beispielsweise in Form eines Glasdeckels oder, bevorzugt, in Form einer Dünnschichtverkap- seiung ausgeführt sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist vorgesehen, dass die erste Elektrodenfläche oder die zweite Elektrodenfläche reflektierend ausgebildet ist und die Inho- mogenitätsschicht zwischen der organischen lichtemittierenden Schicht und der reflektierend ausgebildeten ersten oder zwei¬ ten Elektrodenfläche angeordnet ist. Durch die lateral vari¬ ierende Dicke der Inhomogenitätschicht ändert sich dabei auch der vertikale Abstand der organischen lichtemittierenden Schicht von der reflektierend ausgebildeten Elektrodenfläche über eine laterale Ausdehnung des Bauelements hinweg. Wie oben beschrieben, ändern sich bei der kontinuierlichen Variation des Abstandes zwischen der organischen lichtemittieren- den Schicht und der reflektierend ausgebildeten ersten oder zweiten Elektrodenfläche durch Vergrößerung oder Verkleinerung der Schichtdicke der dazwischen angeordneten Schichten die Lage und Breite der im abgestrahlten Licht unterdrückten oder verstärkten spektralen Teilbereiche, so dass sich eine lateral variierende Abstrahlcharakteristik des Bauelements ergibt, welche insgesamt zu einer Erhöhung des Farbwiederga¬ beindex führt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die transluzente
Elektrodenfläche als Anode ausgeführt und kann somit als Lö¬ cher injizierendes Material dienen. Die andere, bevorzugt re¬ flektierend ausgebildete Elektrodenfläche ist dann als Katho¬ de ausgebildet. Alternativ dazu kann die transluzente Elekt- rodenfläche auch als Kathode ausgeführt sein und somit als
Elektronen injizierendes Material dienen. Die andere, bevor¬ zugt reflektierend ausgebildete Elektrodenfläche ist dann als Anode ausgebildet. Die transluzent ausgebildete Elektrodenfläche kann beispiels¬ weise ein transparentes leitendes Oxid aufweisen oder aus ei¬ nem transparenten leitenden Oxid bestehen. Transparente leitende Oxide (transparent conductive oxides, kurz „TCO") sind transparente, leitende Materialien, in der Regel Metalloxide, wie beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Ti¬ tanoxid, Indiumoxid oder Indiumzinnoxid (ITO).
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die reflektierend ausgebildete Elektrodenfläche ein Metall auf, das ausgewählt sein kann aus Aluminium, Barium, Indium, Silber, Gold, Magnesium, Kalzium und Lithium sowie Verbindungen, Kombinationen und Legierungen. Besonders bevorzugt weist die reflektierende Elektrodenfläche eine Reflektivität von größer oder gleich 80% im sichtbaren Spektralbereich auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist vorgesehen, dass die organischen funktionellen Schichten eine organische Löcher leitende Schicht oder eine organische
Elektronen leitende Schicht umfassen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist vorgesehen, dass die Inhomogenitätsschicht eine organische Löcher leitende Schicht, insbesondere eine Lochtransport¬ schicht, oder eine organische Elektronen leitende Schicht, insbesondere eine Elektronentransportschicht, ist. Da der Spannungsabfall an der Löcher leitenden Schicht bzw. der Elektronen leitenden Schicht nur in geringem Maße von der Schichtdicke abhängig ist, eignen sich diese Schichten zur Einstellung der Eigenschaften der Mikrokavität, welche hinreichend unabhängig von der Betriebsspannung erfolgen kann. Es ist somit möglich, über eine Einstellung der Dicke dieser Schichten eine Optimierung der Mikrokavität zu erreichen, ohne dass die elektrooptischen Eigenschaften des restlichen Schichtstapels übermäßig beeinflusst werden.
Die organischen funktionellen Schichten zwischen den beiden Elektrodenflächen, also beispielsweise die Löcher leitende Schicht, die organische lichtemittierende Schicht und die Elektronen leitende Schicht, können organische Polymere, or¬ ganische Oligomere, organische Monomere, organische kleine, nicht-polymere Moleküle beziehungsweise niedermolekulare Ver- bindungen („small molecules") oder Kombinationen daraus auf¬ weisen . Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Ladungsträger leitende Schicht, also die Elektronen leitende Schicht oder die Löcher leitende Schicht, einen Dotierstoff auf. Hierdurch wird eine Erhöhung der Leitfähigkeit und eine Verringerung des Spannungsabfalls an der Ladungsträger leitenden Schicht erreicht. Beispielsweise kann eine als Inhomogenitätschicht ausgebildete Elektronentransportschicht einen Dotiertstoff aufweisen, wodurch der Spannungsabfall an der Inhomogenitäts¬ chicht überwiegend unabhängig von der Schichtdicke ist, so dass die lateral variierende Dicke keine allzu nachteilige
Wirkung auf die zum Betrieb des Bauelements erforderliche Be¬ triebsspannung hat.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Löcher leiten- de Schicht zumindest eine Lochinjektionsschicht, eine
Lochtransportschicht oder eine Kombination dieser auf. Insbe¬ sondere kommen als Lochtransport- bzw. Lochinjektionsschicht sowohl dotierte Schichten aus molekularen Verbindungen als auch aus elektrisch leitenden Polymeren in Frage. Als Materi- alien insbesondere für eine Lochtransportschicht können sich beispielsweise tertiäre Amine, Carbazolderivate, leitendes Polyanilin oder Polyethylendioxythiophen als vorteilhaft erweisen . Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Elektronen leitende Schicht zumindest eine Elektroneninjektionsschicht, eine Elektronentransportschicht oder eine Kombination dieser auf. Beispielsweise kann die Elektronen leitende Schicht eine Elektronentransportschicht aufweisen, die beispielsweise 2,9- Dimethyl-4, 7-diphenyl-l, 10-phenanthrolin (BCP) oder 4,7-
Diphenyl-1, 10-phenanthrolin (BPhen) aufweist. Dieses Material kann bevorzugt einen Dotierstoff aufweisen, der ausgewählt ist aus Li, CS2CO3, CS3P04 oder einer molekularen Dotierung. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die lichtemittierende Schicht ein elektrolumineszierendes Material auf und ist besonders bevorzugt als elektrolumineszierende Schicht oder elektrolumineszierender Schichtenstapel ausgeführt. Als Materialien hierzu eignen sich Materialien, die eine Strahlungsemission aufgrund von Fluoreszenz oder Phosphoreszenz aufweisen, beispielsweise Polyfluoren, Polythiophen oder Po- lyphenylen oder Derivate, Verbindungen, Mischungen oder Copo- lymere davon.
Zusätzlich zu der organischen Löcher leitenden Schicht, der zumindest einen organischen lichtemittierenden Schicht und der organischen Elektronen leitenden Schicht können eine oder mehrere weitere organische Schichten im organischen funktio- nellen Schichtenstapel vorhanden sein. Insbesondere kann bei¬ spielsweise zwischen der Elektronen leitenden Schicht und der lichtemittierenden Schicht eine Löcherblockierschicht ange¬ ordnet sein. Es ist auch möglich, dass zwischen der Löcher leitenden Schicht und der lichtemittierenden Schicht eine Elektronenblockierschicht angeordnet ist. Auch eine der zu¬ letzt genannten Schichten kann die Inhomogenitätsschicht bil¬ den .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind zwischen der ersten und der zweiten Elektrodenfläche eine Mehrzahl von lichtemit¬ tierenden Schichten angeordnet, wobei die lichtemittierenden Schichten dazu ausgebildet sind, elektromagnetische Strahlung aus voneinander verschiedenen Wellenlängenbereichen zu erzeugen. Bei dieser Ausführungsform ist die durch die Inhomogeni- tätschicht bewirkte Erhöhung des Farbwiedergabeindex beson¬ ders vorteilhaft. Die Mehrzahl von lichtemittierenden Schichten kann dabei einen Schichtstapel bilden. Weiterhin ist es auch möglich, dass zwischen benachbarten lichtemittierenden Schichten jeweils eine Elektronen leitende Schicht und eine Löcher leitende Schicht angeordnet sind. Das organische lichtemittierende
Bauelement kann insbesondere zumindest zwei oder mehr funkti¬ onelle Schichtstapeleinheiten aufweisen, die jeweils zumindest eine organische Elektronen leitende Schicht und eine or¬ ganische Löcher leitende Schicht mit einer dazwischen ange- ordneten organischen lichtemittierenden Schicht aufweisen.
Die funktionellen Schichtstapeleinheiten können derart in Serie geschaltet sein, dass eine Elektronen leitende Schicht einer Schichtstapeleinheit an eine Löcher leitende Schicht einer benachbarten Schichtenstapeleinheit angrenzt oder umge- kehrt. Eine solche Kombination aus benachbarten Elektronen und Löcher leitenden Schichten, zwischen denen weiterhin eine als Ladungsträgererzeugungszone fungierende undotierte
Schicht angeordnet sein kann, kann auch als so genanntes "Charge generation layer" (CGL) bezeichnet werden.
Die zumindest eine organische lichtemittierende Schicht in Form einer einzigen lichtemittierenden Schicht oder einer Mehrzahl von lichtemittierenden Schichten kann besonders bevorzugt sichtbares Licht in einem schmalen oder breiten Wel- lenlängenbereich abstrahlen, also monochromes oder mehrfarbiges oder beispielsweise auch weißes Licht. Die zumindest eine organische lichtemittierende Schicht kann dazu in Form einer einzigen Schicht oder einer Mehrzahl von lichtemittierenden Schichten eines oder mehrere organische lichtemittierende Ma- terialien aufweisen. Mehrfarbiges oder weißes Licht kann durch die Kombination verschiedener organischer lichtemittierender Materialien in der zumindest einen lichtemittierenden Schicht erzeugt werden. Im Fall von einer Mehrzahl von organischen lichtemittierenden Schichten, insbesondere bei übereinander angeordneten
Schichtstapeleinheiten, können die organischen lichtemittierenden Schichten bevorzugt in einer der folgenden Kombinatio- nen vorliegen:
- Eine der lichtemittierenden Schichten emittiert rotes und grünes Licht, eine optionale weitere lichtemittierende
Schicht emittiert blaues Licht.
- Es sind zumindest zwei oder drei lichtemittierende Schich¬ ten vorhanden, die alle weißes Licht emittieren.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist vorgesehen, dass eine Dicke des Substrats in einer lateralen Richtung variiert (beispielsweise um mehr als 200 nm, bevor¬ zugt um mehr als 1 ym, besonders bevorzugt um mehr als 5 ym) . Die lateral variierende Dicke des Substrats kann sich dabei vorteilhaft auf die auf dem Substrat angeordneten Schichten und somit mittelbar oder unmittelbar auf die Inhomogenität¬ schicht übertragen, welche zumindest teilweise einen Kontur¬ verlauf aufweisen kann wie das Substrat. Folglich wird durch das Bereitstellen eines derart unebenen Substrats die Her¬ stellung der erfindungsgemäßen Inhomogenitätschicht erleich- tert, da sich beim Aufbringen des Schichtenstapels auf dem Substrat fast automatisch die gewünschte laterale Variation der Dicke der Inhomogenitätschicht ergibt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist vorgesehen, dass das Substrat mindestens eine Erhebung auf¬ weist, welche eine Höhe von mehr als 200 nm, bevorzugt mehr als 1 ym, besonders bevorzugt von mehr als 5 ym, aufweist. Bevorzugt sind eine Vielzahl von Erhebungen vorgesehen, wel- che lateral voneinander versetzt sind und hierbei einen Ab¬ stand von mehr als 200 nm, bevorzugt mehr als 1 ym, besonders bevorzugt von mehr als 5 ym, aufweisen.
Ein Verfahren zur Herstellung eines organischen lichtemittie- renden Bauelements umfasst die Verfahrensschritte Bereitstel¬ len eines Substrats und Aufbringen einer zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung geeigneten Schichtenfolge auf das Substrat. Hierbei ist die Schichtenfolge wie oben beschrieben ausgebildet und umfasst insbesondere einen organischen funk- tionellen Schichtenstapel, der mindestens eine Inhomogeni¬ tätsschicht aufweist, deren Dicke in einer lateralen Richtung variiert .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist vor- gesehen, dass ein Substrat bereitgestellt wird, dessen Dicke in einer lateralen Richtung variiert und wobei die zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung geeigneten Schichtenfolge derart auf das Substrat aufgebracht wird, dass zumindest eine Inhomogenitätsschicht ausgebildet wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist vor¬ gesehen, dass der organische funktionelle Schichtenstapel zumindest teilweise durch Gasphasenabscheidung ausgebildet wird .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist vor¬ gesehen, dass verschiedene Winkel zwischen einem bei der Gas¬ phasenabscheidung auftretenden Materialstrom und der vertikalen Richtung auftreten. Auf diese Weise können auf einem ebe- nen Substrat auch Schichten mit einer homogenen Dicke erzeugt werden . Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist vor¬ gesehen, dass während der Ausbildung der Inhomogenitäts¬ schicht eine bei der Gasphasenabscheidung verwendete Lochmas¬ ke in einer vertikalen Richtung bewegt wird, wodurch verschiedene Teilbereiche der auszubildenden Inhomogenitäts¬ schicht verschiedenen Teilen des bei der Gasphasenabscheidung auftretenden Materialstroms ausgesetzt sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist vor¬ gesehen, dass während der Ausbildung der Inhomogenitäts¬ schicht eine bei der Gasphasenabscheidung verwendete Lochmas¬ ke in einer lateralen Richtung bewegt wird, wobei die abge¬ schiedene Materialmenge lateral variiert. Dies kann bei¬ spielsweise dadurch erreicht werden, dass die Lochmaske bei einer konstanter Abscheidungsrate mit zeitlich variabler Geschwindigkeit lateral bewegt wird, oder dadurch, dass die Ab¬ scheidungsrate zeitlich variiert wird, während die Lochmaske mit einer konstanten Geschwindigkeit relativ zum Substrat be¬ wegt wird. Es sind aber auch Kombinationen der genannten Maßnahmen denkbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist vor¬ gesehen, dass ein erster Teil der Inhomogenitätsschicht unter Verwendung einer ersten Maske mit zumindest einer ersten Öffnung und ein zweiter Teil der Inhomogenitätsschicht unter Verwendung einer zweiten Maske mit einer Vielzahl von Öffnungen, welche kleiner sind als die erste Öffnung, ausgebildet wird .
Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und Weiter¬ bildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
Figur 1 den Einfluss der Schichtdicke einer der in dem
Schichtstapel einer OLED angeordneten Schichten, im vor- liegenden Fall der Elektronentransportschicht (ETS) , auf das von dem Bauelement abgestrahlte Licht,
Figur 2 eine schematische Darstellung eines organischen
lichtemittierenden Bauelements gemäß einem ersten Aus- führungsbeispiel ,
Figur 3 ein Verfahren zur Herstellung einer Inhomogenitätsschicht gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, die Figuren 4 bis 7 ein Verfahren zur Herstellung einer Inhomogenitätsschicht gemäß einem ersten Ausführungsbei¬ spiel, die Figuren 8 und 9 ein Verfahren zur Herstellung einer Inho- mogenitätsschicht gemäß einem zweiten Ausführungsbei¬ spiel, und die Figuren 10 und 11 ein Verfahren zur Herstellung einer Inhomogenitätsschicht gemäß einem dritten Ausführungsbei- spiel.
In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente jeweils mit den¬ selben Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemen- te und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Berei- che, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Zum Verständnis der Wirkung der erfindungsgemäß vorgesehenen Inhomogenitätsschicht ist in Figur 1 der Einfluss der
Schichtdicke einer der in dem Schichtstapel einer OLED ange¬ ordneten Schichten, im vorliegenden Fall der Elektronentrans- portschicht (ETS) , auf das von dem Bauelement abgestrahlte Licht dargestellt. Es sind Ergebnisse einer Simulation ge- zeigt, in welcher eine Intensität des von einem Bauelement abgestrahlten Lichts in Abhängigkeit der emittierten Wellenlänge berechnet wurde, wobei das Bauelement eine Elektronen- transportschicht einer konstanten Dicke aufweist. Die mit 10 bezeichnete Kurve stellt den Intensitätsverlauf in einem Bauelement mit einer 80 nm dicken Elektronentransport- schicht da. Die Kurve 12 stellt im Vergleich hierzu den In¬ tensitätsverlauf im Falle eines im Übrigen baugleichen Bau¬ elements dar, in welchem die Dicke der Elektronentransport- schicht 50 nm beträgt. Es ist deutlich, dass die beiden Kur¬ ven 10, 12 Maxima und Minima bei voneinander verschiedenen Wellenlängen aufweisen, wobei die Maxima des Weiteren verschiedene Breiten aufweisen. In Figur 1 ist außerdem durch die Kurve 14 eine Kombination der beiden Einzelspektren 10, 12, d.h. deren Summe dargestellt. Es ist zu erkennen, dass die Kurve 14 ein deutlich breiteres Spektrum repräsentiert, da das Minimum 16 im Vergleich zu den Minima 18, 20 der Kurven 10 und 12 weniger prägnant ausgebildet ist und insgesamt ein größerer Wellenlängenbereich mit vergleichbar hoher In- tensität vorhanden ist. Dies entspricht insbesondere einem im Vergleich zu den durch die Kurve 10 und 12 repräsentierten Fällen erhöhten Farbwiedergabeindex. Die vorliegende Erfin¬ dung macht sich die Verbesserung des abgestrahlten Spektrums durch die Kombination von verschiedenen Einzelspektren zu Nutze .
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines organischen lichtemittierenden Bauelements gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Das insgesamt mit 100 bezeichneten organische lichtemittierende Bauelement weist ein transparentes Substrat 22 auf, auf welchem eine großflächige, transparent ausgebil¬ dete Anode 24 angeordnet ist. Auf der Anode 24 ist ein orga- nischer funktioneller Schichtenstapel 36 mit verschiedenen organischen funktionellen Schichten angeordnet, welcher in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Lochtransport¬ schicht 26, eine organische lichtemittierende Schicht 28 und eine Elektronentransportschicht 30 umfasst. Die Elektronen- transportschicht 30 ist in dem vorliegenden Ausführungsbei¬ spiel als Inhomogenitätsschicht 38 ausgebildet, welche eine in einer lateralen Richtung L variierende Dicke aufweist. Unter der Dicke der Inhomogenitätsschicht 38 wird insbesondere der Durchmesser der Inhomogenitätsschicht in einer vertikalen Richtung V verstanden. Die Dicke der Inhomogenitätsschicht 38 variiert hierbei graduell über die gesamte laterale Ausdeh¬ nung des Bauelements 100. Beispielsweise weist die Inhomoge¬ nitätsschicht 38 in einem Randbereich 40 des Bauelements 100 eine Dicke dl auf, welche kleiner ist als eine Dicke d2 in einem zentralen Bereich 42 des Bauelements 100.
Auf der als Inhomogenitätsschicht 38 ausgebildeten Elektro¬ nentransportschicht 30 ist eine reflektierend ausgebildete Kathode 32 angeordnet. Auf der gesamten Schichtenfolge 24, 36, 32 ist eine Verkapselungsschicht 34 vorgesehen.
Durch die lateral variierende Dicke der Inhomogenitätsschicht 38 ändert sich auch der vertikale Abstand der organischen lichtemittierenden Schicht 28 von der reflektierend ausgebil¬ deten Kathode 32. In dem vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel entspricht der Abstand zwischen der organischen lichtemittierenden Schicht 28 und der Kathode 32 genau der Dicke der Inhomogenitätsschicht 38 und beträgt beispielsweise dl in dem Randbereich 40 des Bauelements und d2 im Zentralbe¬ reich 42 des Bauelements. Auf diese Weise wird über die ge¬ samte Ausdehnung des Bauelements 100 Licht abgestrahlt, wel¬ ches einer Kombination von Einzelspektren entspricht und so- mit einen erhöhten Farbwiedergabeindex aufweist (vergleiche Figur 1 ) .
Figur 3 zeigt ein Verfahren zur Herstellung der Inhomogenitätsschicht 38 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Hier- bei wird ein Substrat 22 bereitgestellt, welches nicht-eben ausgebildet ist und dessen Dicke lateral variiert. Auf dem in Figur 3 dargestellten Substrat 22 ist auch bereits eine spie¬ gelnd ausgebildete Kathode 32 aufgebracht (nicht gesondert dargestellt) . Die organischen funktionellen Schichten werden im Folgenden durch Gasphasenabscheidung, bevorzugt durch physikalische Gasphasenabscheidung, abgeschieden. Eine der
Schichten des organischen funktionellen Schichtenstapels, beispielsweise die Elektronentransportschicht 30, wird auf dem nicht-ebenen Substrat 22 abgeschieden, indem ein bei der Gasphasenabscheidung auftretender Materialstrom 44 entlang der vertikalen Richtung V einwirkt, wodurch eine Inhomogenitätsschicht 38 im Sinne der vorliegenden Erfindung ausgebil¬ det wird. Dies ist darauf zurückzuführen, dass sich die Ober¬ flächenkontur des Substrats 22 zumindest teilweise auf die darüber angeordneten Schichten überträgt und im allgemeinen mehr Material in denjenigen Bereichen abgeschieden wird, in welchen die Oberfläche senkrecht zum Materialstrom 44 steht, während in anderen Bereichen, in denen der Materialstrom 44 unter einem flacheren Winkel auftrifft, im Vergleich dazu weniger Material abgeschieden wird. Dies bedeutet genauer, dass sich abhängig von der Oberflächenstruktur lokal unterschiedliche Winkel zwischen dem Materialstrom 44 und der jeweiligen Oberfläche, auf welcher das Material des Materialstroms 44 abgeschieden wird, ergeben, so dass die Abscheidungsrate la¬ teral variiert.
Homogene Schichtdicken können dagegen näherungsweise dadurch hergestellt werden, dass der Winkel zwischen dem bei der Gas- phasenabscheidung auftretenden Materialstrom und der vertikalen Richtung V entweder sukzessive variiert wird oder der Materialstrom entlang mehrerer Richtungen gleichzeitig erläuft. Die Dicke des Substrats 22 kann beispielsweise um mehr als 5 ym variieren. Genauer ist auf dem Substrat eine Erhebung ausgebildet, welche eine Höhe von mehr als 5 ym aufweist.
Die Figuren 4-7 zeigen ein Verfahren zur Herstellung einer Inhomogenitätsschicht gemäß einem zweiten Ausführungsbei¬ spiel .
In dem in Figur 4 dargestellten Verfahrensschritt wird ein Substrat 22 bereitgestellt, welches eine Vielzahl von perio- disch angeordneten Erhebungen 23 aufweist, welche lateral voneinander versetzt sind und einen Abstand von mehr als 5 ym aufweisen. Bevorzugt weist das Substrat 22 auf seiner dem funktionellen Schichtenstapel zugewandten Oberfläche eine nicht ebene Oberflächenstruktur auf, bei welcher die Struktu- ren bevorzugt größer als die Kohärenzlänge L des sichtbaren Lichts ist, damit keine Interferenzeffekte auftreten. Insbe¬ sondere gilt L = 2 In (2) *λ2/(π*Δπ*η) ) . In den nachfolgenden Verfahrensschritten werden auf das Substrat 22 verschiedene Schichten aufgebracht, wobei durch eine Gasphasenabscheidung unter Verwendung eines vertikal gerichteten Materialstroms wie oben beschrieben Schichten mit late- ral variierenden Dicken erzeugt werden.
In dem in Figur 5 dargestellten Verfahrensschritt wird die transparente Anode 24 mit möglichst homogener Schichtdicke auf das Substrat 22 aufgebracht, wobei verschiedene Winkel zwischen dem bei der Gasphasenabscheidung auftretenden Mate- rialstrom 44 und der vertikalen Richtung V auftreten, wie oben beschrieben.
In dem in Figur 6 dargestellten Verfahrensschritt wird die Lochtransportschicht 26 unter Verwendung eines entlang der vertikalen Richtung auftreffenden Materialstroms 44 hergestellt, wodurch sie mit einer lateral variierenden Dicke und somit als Inhomogenitätsschicht 38 im Sinne der vorliegenden Erfindung ausgebildet wird. In dem folgenden, in Figur 7 dargestellten Verfahrensschritt wird die organische lichtemittierende Schicht 28 mit mög¬ lichst homogener Dicke unter Verwendung von gekreuzten Materialströmen 44 aufgebracht. Die Figuren 8 und 9 zeigen ein Verfahren zur Herstellung einer Inhomogenitätsschicht gemäß einem dritten Ausführungsbei¬ spiel. Hierbei wird während der Ausbildung der Inhomogenitätsschicht 38 eine bei der Gasphasenabscheidung verwendete Lochmaske 48 in der vertikalen Richtung V bewegt, wodurch verschiedene Teilbereiche der auszubildenden Inhomogenitäts¬ schicht 38 verschiedenen Anteilen des bei der Gasphasenab¬ scheidung auftretenden Materialstroms 44 ausgesetzt sind. Be¬ vorzugt wird ein planar ausgebildetes Substrat 22 verwendet, d.h. ein Substrat, welches nicht über eine gezielt einge¬ brachte Oberflächenstrukturierung verfügt. Vorteilhaft wird nun ein Materialstrom 44 erzeugt, welcher nicht linear, sondern in einen endlichen Raumwinkelbereich gerichtet ist. Die- ser kann beispielsweise durch eine radial gerichtete Materi¬ alquelle wie beispielsweise einen Tiegel (nicht dargestellt) erzeugt werden.
Befindet sich die Lochmaske 48 nahe an dem Substrat (Figur 8), so wird Material nur in einem begrenzten Bereich abgeschieden. Wird die Lochmaske 48 nun während der Gasphasenab- scheidung vom Substrat 22 in einer vertikalen Richtung V wegbewegt, so wird die Lochmaske 48 immer mehr hinterdampft und dadurch immer größere Bereiche auf dem Substrat 22 beschich- tet. Die Überlagerung der anfangs im Wesentlichen scharfen Abbildung der Lochmaske 48 mit dem kontinuierlich breiter auslaufenden Materialstrom ergibt eine lateral variierende Schichtdicke, wodurch eine Inhomogenitätsschicht 38 im Sinne der vorliegenden Erfindung ausgebildet wird.
Optional kann eine zusätzliche Maske verwendet werden (nicht dargestellt) , die während des gesamten Prozesses möglichst nahe am Substrat 22 angeordnet ist, um eine ausreichende De¬ finition der äußeren Kanten der Inhomogenitätsschicht 38 zu definieren.
Die Figuren 10 und 11 zeigen ein Verfahren zur Herstellung der Inhomogenitätsschicht 38 gemäß einem vierten Ausführungs¬ beispiel. Hierbei wird ein erster Teil der Inhomogenitäts- schicht 38 unter Verwendung einer ersten Maske 50 ausgebil¬ det, wobei die Öffnung 51 der ersten Maske 50 bevorzugt so groß ist wie ein aktiver Bereich des herzustellen Bauelements. Bei Verwendung eines linear gerichteten Materialstroms 44 wird hierdurch eine homogene Teilschicht 54 erzeugt. In dem in Figur 11 gezeigten Verfahrensschritt wird ein zweiter Teil der Inhomogenitätsschicht 38 unter Verwendung einer zweiten Maske 56 ausgebildet, wobei die zweite Maske 56 eine Vielzahl von Öffnungen 58 aufweist, welche jeweils kleiner sind als die Öffnung 51 der ersten Maske 50, wodurch lokale Erhebungen 60 auf der ersten Teilschicht 54 erzeugt werden und sich eine laterale Schichtdickenvariation einstellt. Bei¬ spielsweise kann die Elektronentransportschicht oder die Lochtransportschicht auf die beschriebene Art ausgebildet werden. Die Öffnungen 58 der zweiten Maske 56 können beispielsweise einen Durchmesser zwischen 100 und 500 ym aufwei¬ sen und quadratisch, rechteckig oder kreisförmig ausgebildet sein .
In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel des Verfah¬ rens ist vorgesehen, dass während der Ausbildung der Inhomogenitätsschicht 38 eine bei der Gasphasenabscheidung verwendete Lochmaske in einer lateralen Richtung L bewegt wird, wo- bei die abgeschiedene Materialmenge im Bereich der auszubil¬ denden Inhomogenitätsschicht 38 lateral variiert.
Beispielsweise kann eine Lochmaske, die ähnlich ausgebildet ist wie die in Figur 11 dargestellte Maske 56 und eine Viel- zahl von Öffnungen aufweist, verwendet werden. Es ist jedoch auch möglich, eine Lochmaske mit beispielsweise lediglich ei¬ ner Öffnung (wie in Figur 9 dargestellt) zu benutzen.
Die laterale Variation der abgeschiedenen Materialmenge im Bereich der auszubildenden Inhomogenitätsschicht 38 kann bei¬ spielsweise dadurch erreicht werden, dass die Lochmaske bei einer konstanten Abscheidungsrate mit zeitlich variabler Geschwindigkeit lateral bewegt wird, oder dadurch, dass die Ab- scheidungsrate zeitlich variiert wird, während die Lochmaske mit einer konstanten Geschwindigkeit relativ zum Substrat be¬ wegt wird. Es sind aber auch Kombinationen der genannten Maßnahmen denkbar.
Die Notwendigkeit, vorangehend eine homogene Teilschicht zu erzeugen, wie in Figur 10 dargestellt (siehe dort Teilschicht 54), entfällt bei der Bewegung der Lochmaske in lateraler Richtung, da im allgemeinen in jedem Teilbereich der auszu- bildenden Inhomogenitätsschicht eine ausreichende Material¬ menge abgeschieden werden kann. Es ist jedoch auch möglich, eine solche Teilschicht in einem separaten, vorangehenden Verfahrensschritt auszubilden. Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der
Ausführungsbeispiele auf diese 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 o- der diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Claims

Patentansprüche
1. Organisches lichtemittierendes Bauelement (100), umfas¬ send
- ein Substrat (22),
- mindestens eine auf dem Substrat angeordnete, zur Er¬ zeugung elektromagnetischer Strahlung geeignete
Schichtenfolge, umfassend
- mindestens eine auf dem Substrat angeordnete erste Elektrodenfläche (24),
- mindestens eine auf der ersten Elektrodenfläche ange¬ ordnete zweite Elektrodenfläche (32), und
- einen organischen funktionellen Schichtenstapel (36) mit organischen funktionellen Schichten zwischen der ersten Elektrodenfläche und der zweiten Elektrodenflä¬ che, welcher zumindest eine organische lichtemittierende Schicht (28) umfasst, welche dazu ausgebildet ist, im Betrieb des Bauelements Licht zu emittieren,
wobei der organische funktionelle Schichtenstapel min¬ destens eine Inhomogenitätsschicht (38) aufweist, deren Dicke in einer lateralen Richtung (L) variiert.
2. Bauelement (100) nach Anspruch 1, wobei die Dicke der Inhomogenitätsschicht (38) um mindestens 5 nm variiert.
3. Bauelement (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Dicke der Inhomogenitätsschicht (38) in einer lateralen Richtung (L) periodisch variiert.
4. Bauelement (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Dicke der Inhomogenitätsschicht (38) stufenlos variiert . Bauelement (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Elektrodenfläche (24) oder die zweite Elektrodenfläche (32) reflektierend ausgebildet ist und die Inhomogenitätsschicht (38) zwischen der organischen lichtemittierenden Schicht (28) und der reflektierend ausgebildeten ersten oder zweiten Elektrodenfläche angeordnet ist.
Bauelement (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Inhomogenitätsschicht (38) eine organische Lö¬ cher leitende Schicht (26) oder eine organische Elektro¬ nen leitende Schicht (30) ist.
Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei zwischen der ersten Elektrodenfläche (24) und der zwei¬ ten Elektrodenfläche (32) eine Mehrzahl von lichtemit¬ tierenden Schichten angeordnet ist, wobei die lichtemit¬ tierenden Schichten dazu ausgebildet sind, elektromagne¬ tische Strahlung aus voneinander verschiedenen Wellenlängenbereichen zu erzeugen.
Bauelement (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Dicke des Substrats (22) in einer lateralen Richtung variiert.
Bauelement (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Inhomogenitätsschicht (38) von der organischen lichtemittierenden Schicht verschieden ist.
Verfahren zur Herstellung eines organischen lichtemittierenden Bauelements nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend folgende Verfahrensschritte:
- Bereitstellen eines Substrats, - Aufbringen einer zur Erzeugung elektromagnetischer
Strahlung geeigneten Schichtenfolge auf das Sub¬ strat, umfassend
- mindestens eine auf dem Substrat angeordnete erste
Elektrodenfläche (24),
- mindestens eine auf der ersten Elektrodenfläche an¬ geordnete zweite Elektrodenfläche (32), und
- einen organischen funktionellen Schichtenstapel (36) mit organischen funktionellen Schichten zwischen der ersten Elektrodenfläche und der zweiten Elekt¬ rodenfläche, welcher zumindest eine organische lichtemittierende Schicht (28) umfasst, wobei der organische funktionelle Schichtenstapel mindestens eine Inhomogenitätsschicht (38) aufweist, deren Di¬ cke in einer lateralen Richtung (L) variiert.
Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, wobei ein Substrat (22) bereitgestellt wird, dessen Dicke in einer lateralen Richtung (L) variiert und wobei der organische funktionelle Schichtenstapel (36) derart auf das Sub¬ strat aufgebracht wird, dass zumindest eine Inhomogeni¬ tätsschicht (38) ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der beiden vorangehenden Ansprüche, wobei der organische funktionelle Schichtenstapel (36) zumindest teilweise durch Gasphasenabscheidung ausgebil¬ det wird.
Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, wobei ein Winkel zwischen einem bei der Gasphasenabscheidung auftretenden Materialstrom (44) und einer vertikalen Richtung (V) variiert wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12, wobei während der Ausbildung der Inhomogenitätsschicht (38) eine bei der Gasphasenab- scheidung verwendete Lochmaske (48) in einer vertikalen oder lateralen Richtung bewegt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 12, wobei ein erster Teil (54) der Inhomogenitätsschicht (38) unter Verwendung einer ersten Maske (50) mit zumindest einer ersten Öffnung (51) und ein zweiter Teil (60) der Inhomogenitätsschicht (38) unter Verwendung einer zweiten Maske (56) mit einer Vielzahl von Öffnungen (58), welche kleiner sind als die erste Öffnung, ausgebildet wird.
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