WO2015144556A1 - Organisches optoelektronisches bauelement und verfahren zur herstellung eines organischen optoelektronischen bauelements - Google Patents

Organisches optoelektronisches bauelement und verfahren zur herstellung eines organischen optoelektronischen bauelements Download PDF

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WO2015144556A1
WO2015144556A1 PCT/EP2015/055798 EP2015055798W WO2015144556A1 WO 2015144556 A1 WO2015144556 A1 WO 2015144556A1 EP 2015055798 W EP2015055798 W EP 2015055798W WO 2015144556 A1 WO2015144556 A1 WO 2015144556A1
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WO
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electrode
layer
organic functional
organic
functional layer
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PCT/EP2015/055798
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French (fr)
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Philipp SCHWAMB
Original Assignee
Osram Oled Gmbh
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/805—Electrodes
    • H10K50/82—Cathodes
    • H10K50/826—Multilayers, e.g. opaque multilayers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/84—Passivation; Containers; Encapsulations
    • H10K50/844—Encapsulations

Definitions

  • Organic semiconductors as used in organic electronics such as organic light emitting diodes or organic photovoltaic devices, are typically particularly sensitive to moisture and other environmental influences such as damaging gases. Accordingly, these materials must be against such
  • At least one object of certain embodiments is to provide an organic optoelectronic device. At least one more task of certain
  • Embodiments are to provide a method for producing an organic optoelectronic component.
  • an organic optoelectronic component has on a substrate at least one translucent first electrode and above it a second electrode, between which an organic functional layer stack is arranged.
  • the organic functional layer stack has at least one organic
  • Optoelectronically active layer can, for example, a light-emitting layer in the form of an organic
  • the organic optoelectronic component can in this case be designed as an organic light-emitting component, in particular in the form of an organic light-emitting diode (OLED).
  • OLED organic light-emitting diode
  • Organic optoelectronic component as the organic optoelectronic active layer having a light-detecting layer which generates, for example, a current or an electrical voltage when light incidence or changes an electrical resistance.
  • the organic optoelectronic component can be designed as an organic light detecting component, for example in the form of an organic photovoltaic component (OPV).
  • OLED organic photovoltaic component
  • translucent here and below a layer is designated which is permeable to visible light, whereby the translucent layer can become transparent, ie clear
  • the translucent layer may be, for example, diffuse or milky translucent.
  • Particularly preferred is one here designed as translucent layer formed as transparent as possible, so that in particular the absorption of light is as low as possible.
  • Electrode and the substrate can be radiated to the outside through the organic optoelectronic component or irradiated from the outside through the first electrode and the substrate on the organic functional layer stack.
  • the substrate may, for example, comprise one or more materials in the form of a layer, a plate, a foil or a laminate, which are selected from glass, quartz, plastic. Particularly preferably, the substrate may comprise or be glass, for example in the form of a glass layer, glass sheet or glass plate.
  • the substrate may, for example, comprise a so-called ultra-thin glass (UTG) with a thickness of less than or equal to 200 ⁇ m and preferably of less than or equal to 100 ⁇ m
  • UTG ultra-thin glass
  • Plastic material such as a plastic film, which is sealed with one or more barrier layers.
  • the organic functional layer stack may comprise layers with organic polymers, organic oligomers, organic monomers, organic small, non-polymeric molecules ("small molecules”) or combinations thereof.
  • the organic functional layer stack can be functional layers selected from organic
  • Charge carrier injection layers Charge carrier transport layers and
  • the organic optoelectronic component has in addition to the substrate with the translucent first electrode, the organic functional layer stack on the first electrode and the second
  • Electrode on the organic functional layer stack on an insulator layer on an insulator layer.
  • insulating and “insulator” here and below denotes an electrically insulating property.
  • Insulator layer is disposed between the first and second electrodes.
  • the insulator layer separates the first and second electrodes from each other together with the organic functional layer stack.
  • the first and second electrodes do not have direct contact with each other, so no
  • Short circuit can occur due to such contact between the first and the second electrode. Rather, between the first and second electrodes either the insulator layer or the organic functional
  • the insulator layer insulates a portion of the first electrode from a portion of the second electrode where there is no organic functional layer stack.
  • the insulator layer protrudes below the second electrode.
  • the insulator layer has an area that is not covered by the second electrode.
  • the insulator layer is located under a portion of the second electrode and extending therefrom away from the second electrode and toward an outer side of the second electrode. The insulator layer may thus have an area in contact with the environment.
  • the second electrode completely covers the organic functional layer stack.
  • the organic functional layer stack is thus arranged entirely below the second electrode, which thus not only over the organic functional layer stack, but laterally, ie along a main extension plane of the layers of the device and in particular the organic functional layer stack, at least in those areas of the organic
  • Insulator layer are covered, even around the
  • organic functional layer stack can be located.
  • the second electrode is formed encapsulating. That means the second one
  • Electrode is hardly or not at all permeable to harmful environmental influences such as moisture or harmful gases, which could damage the organic functional layer stack.
  • the insulator layer is also encapsulating and accordingly hardly or not at all permeable to harmful environmental influences.
  • the second electrode and the insulator layer can in particular, encapsulate the organic functional layer stack.
  • organic functional layer stacks from all surfaces or sides, which are not on the first
  • Electrode or the substrate rest, through the second
  • Electrode and / or the insulator layer is protected from environmental influences.
  • the present component is based on the following considerations. As encapsulations for organic materials in organic optoelectronic devices, various measures are known in the prior art. So can
  • a substrate and a cover glass are glued by means of a glass solder in a peripheral edge.
  • a glass solder in a peripheral edge.
  • Such a so-called Glasfrittenverkapselung a cavity is formed in which sensitive layers can be applied.
  • high temperatures are necessary, so that the materials for
  • Substrate and lid are limited to glass.
  • Encapsulation process is still complex and there may be a risk of damage to the layers under the lid by pushing the lid. Furthermore, the cavity formed by the substrate and the lid may be detrimental to heat dissipation and heat distribution.
  • Circumstances have only very short storage times.
  • Moisture is. Such a thin-film encapsulation is applied directly to the sensitive layers.
  • pin-holes can lead to fatal failures. This can lead to problems with regard to a high yield, in particular in the case of large-area components.
  • the second electrode In contrast to the known Verkapselungs. has the organic optoelectronic described here Component as encapsulation, the second electrode together with the insulator layer on.
  • the organic optoelectronic described here Component As encapsulation, the second electrode together with the insulator layer on.
  • one or more layers may be applied to the second electrode.
  • a plastic layer such as a lacquer layer
  • the protective layer may have a thickness of 0.1 ⁇ m or more, 1 ⁇ m or more, 5 ⁇ m or more or even 10 ⁇ m or more.
  • a glass plate, glass sheet or metal foil can still be glued, which is not provided and acts as an encapsulation, but only to protect against mechanical
  • the second electrode forms as described here
  • organic optoelectronic device thus the main part of the encapsulation on the substrate, while the
  • Insulator layer in particular in a region in which the insulator layer protrudes under the second electrode, to encapsulate the functional layer stack
  • Electrode on at least one area in which it is contactable from the outside. This makes it possible for the second
  • Electrode directly electrically connect without
  • an electrode terminal must be present on the substrate with the second electrode in electrical contact is and can be contacted from the outside. It is also conceivable that, for example, the entire upper side, which is remote from the substrate, or at least a part of this serves as an electrical contact surface for electrically contacting the second electrode.
  • the second electrode To form environmental influences, the second electrode
  • the second electrode may have a thickness of greater than or equal to 5 ym, greater than or equal to 10 ym or greater than or equal to 30 ym.
  • the second electrode may have a thickness of less than or equal to 200 ym or less than or equal to 100 ym.
  • the second electrode may have a thickness between 10 ym and 30 ym or between 30 ym and 100 ym.
  • the environmental-side electrode that is to say the second electrode arranged on the organic functional layer stack as viewed from the substrate, thus becomes so thick
  • the second electrode is also designed in such a way that in preferably all lateral dimensions, ie along the main extension plane of the organic functional layer stack, it projects beyond it and thus completely covers the organic functional layer stack.
  • the second electrode can be led out over at least one extension of the first electrode.
  • Optoelectronic device cavity-free and without gap between serving as a lid second electrode and the substrate a protective against environmental influences cover
  • Thin film encapsulation results in a higher due to a sufficiently large selected thickness of the second electrode
  • the insulator layer and / or the second electrode are made hermetically sealed.
  • hermetically sealed here and below is one
  • WVTR water vapor transmission rate
  • the WVTR may be less than or equal to 10 "3 g / (m 2 ⁇ day) or less than or equal to 10 " 4 g / (m 2 ⁇ day) or less than or equal to 10 "5 g / (m 2 ⁇ day) or smaller or equal to 10 "6 g / (m 2 ⁇ day).
  • Insulator layer comprises or consists of an inorganic material.
  • the inorganic material may in particular comprise or consist of an oxide, nitride, oxynitride or carbide.
  • the inorganic material may be selected from one or more of the following materials:
  • the insulator layer may in particular a or more layers of one or more of said inorganic materials.
  • Insulator layer has a thickness of greater than or equal to 1 nm and preferably greater than or equal to 50 nm.
  • sputtering For applying the insulator layer, one or more of the following methods may be used: sputtering,
  • PVD physical vapor deposition
  • CVD chemical vapor deposition
  • PECVD plasma enhanced chemical vapor deposition
  • the insulator layer can be structured, for example under
  • a mask With the help of a mask, be applied. Furthermore, it is also possible to apply the insulator layer over a large area and then by a structuring method such as laser ablation or a lithographic
  • the insulator layer covers a portion of the organic
  • Layer stack is arranged on a portion of the insulator layer. Accordingly, after the application of the organic functional layer stack, the insulator layer can be applied to a partial area thereof or the organic functional layer stack can be applied after the
  • the insulator layer serves by having a portion of the organic functional
  • Layer stack overlaps and protrudes at the same time under the second electrode, as a prolonged separation between the first electrode and the second electrode in the
  • first and second electrodes Portions of the first and second electrodes in which the first and second electrodes would touch without insulator layer.
  • the first electrode protrudes below the insulator layer and is thus contactable from the outside.
  • the seed layer may, for example, have a thickness of greater than or equal to 10 nm and less than or equal to 2000 nm, and preferably less than or equal to 500 nm, for example approximately 200 nm.
  • the seed layer may further comprise or be in particular a reflective metal such as aluminum and / or silver.
  • the second electrode acts mirror-like for the light generated or detected by the organic optoelectronic component during operation independently of further layers applied to the seed layer.
  • the seed layer can also have a plurality of metal layers, such as a layer of an aforementioned reflective metal and above a layer that is suitable for the subsequently applied and in the
  • Electrode reinforcing layer described below adhesion-promoting layer serves, for example with or from Ti and / or Cr.
  • an electrode reinforcement layer is applied to the seed layer.
  • the electrode reinforcement layer can be deposited galvanically on the seed layer.
  • the electrode reinforcement layer has a thickness such that the second electrode has the desired thickness
  • Electrode reinforcing layer having a thickness of greater than or equal to 5 ym, greater than or equal to 10 ym or greater or equal to 30 ym and less than or equal to 200 ym or less than or equal to 100 ym.
  • Electrode reinforcing layer have a thickness between 10 ym and 30 ym or between 30 ym and 100 ym.
  • a metal particularly preferably nickel and / or copper, may be selected as the material for the electrode reinforcement layer so that the electrode reinforcement layer has or comprises at least one or more materials selected from nickel, copper, zinc, tin and chromium.
  • the second electrode can also be applied, for example, by an evaporation method having one of the aforementioned thicknesses.
  • the second electrode may comprise or consist of one or more layers of one or more of the aforementioned metals.
  • Component a substrate with a first translucent Electrode provided.
  • An organic functional layer stack is deposited on the first electrode.
  • a second electrode is applied, the organic
  • the first and second electrodes are each formed over a large area.
  • An organic optoelectronic component with large-area electrodes designed as an organic light-emitting component can be used, for example, for illumination applications.
  • the first electrode can be structured and have at least two separate electrode regions, which can be electrically contacted and controlled separately from each other.
  • the first electrode may be structured such that the organic optoelectronic component has a
  • Component can be configured as a display device, for example as a display or for displaying pictograms.
  • Electrode in each case a portion of the Insulator layer covered.
  • the insulator layer may be arranged integrally formed on the electrode areas. Furthermore, the insulator layer may also have separate regions, one of which is arranged on an electrode region of the first electrode.
  • the translucent first electrode comprises a transparent conductive oxide or consists of a transparent conductive oxide.
  • Transparent conductive oxides are transparent, conductive materials, usually metal oxides, such as zinc oxide, tin oxide, cadmium oxide,
  • Titanium oxide indium oxide, indium tin oxide (ITO) or
  • Metal-oxygen compounds such as ZnO, Sn0 2 or ⁇ 2 ⁇ 3, ternary metal-oxygen compounds, such as Zn 2 Sn0 4, CdSn03, ZnSn03, Mgln 2 0 4, Galn03, ⁇ 2 ⁇ 2 ⁇ 5 or 4, Sn30i 2 or mixtures of different transparent conductive oxides to the group of TCOs.
  • TCOs do not necessarily correspond to one
  • the translucent first electrode can be a
  • Metal layer in this case has a thickness small enough to be at least partially transparent to light, for example, a thickness of less than or equal to 50 nm or less than or equal to 20 nm.
  • the translucent first electrode may also comprise a combination of at least one or more TCO layers and at least one or more translucent metal layers. Depending on the thickness and material of the second electrode, this can be shaped and bendable. This makes it possible to form the organic optoelectronic component bendable. In this case, the substrate is also formed bendable. Furthermore, it is advantageous if for a bendable
  • the translucent first electrode may, for example, comprise a thin metal layer, such as a thin silver layer or a layer of silver nanowires (AgNW), furthermore, the translucent first electrode may also comprise graphene, carbon nanotubes
  • Carbon nanotubes CNT
  • organic material such as poly-3, 4-ethylenedioxythiophene (PEDOT) or a mixture of said materials
  • the first electrode may in particular below the organic functional
  • Layer stack have a bendable material.
  • an organic optoelectronic component for example, as the light-emitting component
  • the first electrode may further additionally include a moisture-proof material that contacts the bendable material beneath the insulator layer and that beneath the insulator layer and the second electrode
  • the moisture-proof material of the first electrode protrudes below the insulator layer outside, while the bendable and if necessary
  • the moisture conducting material of the first electrode begins below the insulator and extends below the second electrode and the organic functional layer stack.
  • the moisture-proof material may be, for example, one of the aforementioned metals or TCOs.
  • the insulator layer and, for example, a TCO layer as a moisture-proof material for the first
  • Electrode may be brittle and not bendable, it may be advantageous if over the insulator layer or over the insulator layer and the guided outwards
  • Stabilizing element for stiffening the organic optoelectronic component is arranged.
  • Stabilizing element for example, by a
  • FIG. 1 is a schematic representation of an organic compound
  • FIGS. 2 to 3 are schematic representations of a plan view and of sectional representations of the organic optoelectronic component according to FIG. 1
  • FIGS. 4 and 5 are schematic representations of an organic optoelectronic component according to a further exemplary embodiment
  • FIGS 6A to 7B are schematic representations of organic optoelectronic devices according to further aspects
  • FIGS. 8A to 8D are schematic representations of processes for producing an organic
  • identical, identical or identically acting elements can each be provided with the same reference numerals.
  • the illustrated elements and their proportions with each other are not to be regarded as true to scale, but individual elements, such as layers, components, components and areas, for better representation and / or better understanding may be exaggerated.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of an organic optoelectronic component 100 that is pure
  • organic light-emitting component that is to say as an organic light-emitting diode (OLED).
  • OLED organic light-emitting diode
  • the organic optoelectronic device 100 according to the
  • Embodiment of Figure 1 and also the Optoelectronic components of the embodiments of the other figures may be formed as an organic light detecting device.
  • the organic optoelectronic shown in FIG. 1 The organic optoelectronic shown in FIG. 1
  • Component 100 has a substrate 1 on which a
  • the substrate 1 is also translucent and has
  • the substrate may for example also have a plastic film with a sealing barrier layer or be formed as a glass-plastic laminate.
  • the translucent electrode 2 has a transparent
  • the translucent first electrode 2 may also be a metal in the form of a thin one
  • Metal layer having a thickness of less than or equal to 50 nm and preferably less than or equal to 20 nm.
  • the component 100 emits light through it, so that the organic optoelectronic component 100 is designed as a so-called bottom emitter.
  • On the translucent first electrode 2 is an organic functional layer stack 3 with at least one
  • opto-electronically active layer in particular a be electroluminescent layer, which can generate light during operation.
  • Layer stack 3 can be according to the comments in the general part and will not be further elaborated here.
  • the organic optoelectronic component 100 has an insulator layer 4 and a second electrode 5.
  • the second electrode 5 is applied to the organic functional layer stack 3 and covers it completely. This means that the second electrode 5 not only on an upper side facing away from the substrate 1 of the organic
  • the insulator layer 4 is disposed between the first and second electrodes 2, 5 and separates together with the
  • the organic functional layer stack 3 the first and second electrode 2, 5 from each other. That is, the first electrode 2 and the second electrode 5 are not in direct contact with each other, but between them are either the organic functional layer stack 3 or the insulator layer 4 or both. Due to the
  • Insulator layer 4 it is possible that the second electrode 5 completely covers the organic functional layer stack 3 and also encloses in the lateral direction, without a short circuit to the first electrode 2 by direct contact of the electrodes 2, 5 is generated together.
  • the insulator layer 4 protrudes under the second electrode 5 for this purpose. Im shown
  • Embodiment is the organic functional Layer stack 3 applied to a portion of the insulator layer 4.
  • the first electrode 2 projects below the insulator layer 4 and thus has a region which can be electrically contacted from the outside.
  • the organic optoelectronic component 100 can thereby be electrically connected directly by contacting the first electrode 2 and the second electrode 5.
  • the second electrode 5 can be arranged at least in a partial region of a surface, for example on a side surface, as shown in FIG. 1, or on a substrate 1
  • the top side of the second electrode 5 facing away from the substrate 1 may also be possible for the top side of the second electrode 5 facing away from the substrate 1 to be contactable by soldering, for example.
  • the organic optoelectronic component 100 can be easily mounted by means of the second electrode 5, for example, on an electrical connection carrier, so that in the assembled state the substrate 1 and thus the
  • the second electrode 5 and the insulator layer 4 are formed so as to be the organic functional
  • Insulator layer 4 and the second electrode 5 a lid on the substrate 1, instead of a conventional
  • Electrode 5 would be applied to encapsulate the organic functional layer stack 3. It can thereby be achieved that the organic optoelectronic component 100 is free from a further encapsulation arrangement on or above the second electrode 5 is.
  • the insulator layer 4 and the second electrode 5 may be hermetically sealed as described above in the general part
  • the insulator layer 4 comprises or consists of an inorganic material.
  • the inorganic material can be any suitable material.
  • the inorganic material can be any suitable material.
  • the insulator layer 4 may comprise one or more of the following materials: alumina,
  • the insulator layer 4 has, in particular, a thickness of greater than or equal to 1 nm, and preferably greater than or equal to 50 nm.
  • the second electrode 5 has a seed layer 50 on which a
  • Electrode reinforcing layer 51 is applied. The
  • Seed layer 50 is for example by means of a
  • Evaporation method applied and has a metal, in particular a reflective metal such as aluminum and / or silver having a thickness of greater than or equal to 10 nm and less than or equal to 2000, preferably less than or equal to 500 nm, for example with a thickness of 200 nm of a galvanic deposition is on the seed layer 50 then the
  • Electrode reinforcing layer 51 applied.
  • the electrode reinforcement layer 51 comprises one or more materials selected from nickel,
  • the electrode reinforcement layer 51 may have a thickness of less than or equal to 200 ym. Due to the significantly greater thickness of the electrode reinforcement layer 51 compared to the seed layer 50, the second electrode 5 has a thickness substantially equal to the thickness of the
  • Electrode reinforcing layer 51 corresponds, so preferably a thickness of greater than or equal to 5 ym or greater than or equal to 30 ym and less than or equal to 200 ym.
  • Component 100 according to the embodiment of Figure 1 can be produced.
  • the substrate with the translucent first electrode is provided.
  • a structured deposition method such as sputtering, physical vapor deposition, chemical
  • the organic functional layer stack is formed on the first electrode and a partial region of the insulator layer
  • the seed layer 50 are applied by evaporation, for example, and the electrode reinforcement layer by a galvanic deposition process.
  • Insulator layer in a process step 8-41 a planar deposition method, for example one of the mentioned in connection with Figure 8A in step 8-4 method used to apply the insulator layer over a large area on the first electrode 2. Subsequently, a planar deposition method, for example one of the mentioned in connection with Figure 8A in step 8-4 method used to apply the insulator layer over a large area on the first electrode 2. Subsequently, a planar deposition method, for example one of the mentioned in connection with Figure 8A in step 8-4 method used to apply the insulator layer over a large area on the first electrode 2. Subsequently, a planar deposition method, for example one of the mentioned in connection with Figure 8A in step 8-4 method used to apply the insulator layer over a large area on the first electrode 2. Subsequently, a planar deposition method, for example one of the mentioned in connection with Figure 8A in step 8-4 method used to apply the insulator layer over a large area on the first electrode 2. Subsequent
  • Optoelectronic component 100 of Figure 1 shown in which the individual layers are shown transparent, so that the respective lateral extent and the position of the individual layers are recognizable to each other.
  • AA, BB, CC and DD are cuts through the organic optoelectronic
  • Component 100 which are shown in Figures 3A to 3C.
  • the first electrode 2 and the organic functional layer stack 3 are shown in dashed lines with different line lengths, while the insulator layer is hatched
  • the second electrode is shown as a single layer, ie without seed layer 50 and
  • Electrode reinforcing layer 51 as described in connection with Figure 1.
  • the second electrode 5 can do this
  • the second electrode 5 may also have the seed layer 50 and the electrode reinforcement layer 51 as shown in FIG.
  • FIG. 3A shows, according to the section AA in FIG. 2, the first electrode 2 on the substrate 1 in the region in which the first electrode 2 is exposed and protrudes below the insulator layer 4, so that the first electrode 2 can be contacted in this region.
  • FIG. 3B shows, according to the section BB in FIG. 2, the region of the insulator layer 4 which protrudes below the second electrode 5 and the first one
  • Electrode 2 covered. 2 shows the region of the organic optoelectronic component 100 in which the organic functional layer stack 3 is arranged below the second electrode 5 on a partial region of the insulator layer 4.
  • FIG. 3D shows, according to the section DD in FIG. 2, the active region of the organic optoelectronic component 100, in which the organic functional layer stack 3 is arranged between the first electrode 2 and the second electrode 5, such that the organic functional layer stack 3 passes through the first and second Electrode 2, 5 is electrically connected.
  • FIG. 4 shows an organic optoelectronic component 101 according to a further exemplary embodiment, in which, in comparison to the organic optoelectronic component 100 according to FIG. 4
  • Part of the organic functional Schichtstapel2 3 is applied.
  • the organic functional layer stack 3 is applied in front of the insulator layer 4 for this purpose.
  • the organic functional layer stack is first applied in a method step 8-3.
  • the insulator layer is applied in a structured manner in a method step 8-4, as shown in FIG. 8C, or applied in steps 8-41 and 8-42, as shown in FIG. 8D, first unstructured and over a large area and then structured by a patterning method.
  • the seed layer and the electrode reinforcing layer are applied in the process steps 8-50 and 8-51.
  • the second electrode instead of a seed layer and an electrode reinforcement layer, the second electrode can also be applied in one or more layers by means of an evaporation method
  • FIG. 5 shows a section through the sectional plane marked EE in FIG. 4, in which the
  • the second electrode 5 but also the
  • FIGS. 6A to 6C show organic optoelectronic components 102, 103 and 104 which have a first electrode 2 which is at least two separate from the previously shown embodiments
  • the geometric configuration of the electrode regions of the first electrode 2 is pure
  • Electrode 2 have a plurality of electrode areas, which may be formed, for example, in the form of stripes, pixels and / or icons, such as the display of information or images or for the realization of individual luminous areas.
  • Electrode 2 is in each case in a partial region of the
  • Insulator layer 4 covers and protrudes under the second electrode 5, as explained in connection with the previous embodiments.
  • the respective insulator layer 4 can be arranged in the individual ones
  • Embodiments also have separate areas, each of which an insulator layer area on a
  • Electrode region of the first electrode 2 is arranged.
  • FIGS. 7A and 7B show substrates 1 with a first electrode 2 for a flexible or flexible organic optoelectronic component. Because the second
  • Electrode 2 may be malleable depending on the thickness and material, it may be possible with advantage, the previously shown
  • the first electrode 2 for example in the case of a transparent conductive oxide, and the insulator layer 4 can usually be very brittle, according to FIGS.
  • organic functional layer stack used.
  • Layer can be used with silver nanowires or carbon nanotubes, for example, in a polymer
  • the luminous area can be realized very malleable.
  • Electrode materials may also be used in conjunction with non-bendable substrates. However, since
  • a polymer layer with silver nanowires or carbon nanotubes may be sensitive to moisture or, above all, moisture
  • the first electrode 2 has a moisture-proof material 20, which contacts the bendable material 21 under the insulator layer 4 and under the insulator layer 4 and thus in the finished Component protrudes under the second electrode, not shown here. This can do that
  • moisture-proof material 20 are led out as the contact area of the first electrode 2 under the insulator layer 4, while the bendable material 21 is independent of its
  • the organic optoelectronic component can thus benefit in the active range from the advantages such as the bendability of the bendable material 21, while the Environmental sensitivity to the outside through the
  • moisture-proof material 20 and the insulator layer 4 is unproblematic.
  • a stabilizing element 6 may be provided on the insulator 4 and on a portion of the material 20 in the form of a counterpart as a stiffener serves as shown in Figure 7B. Such a stiffening in the form of a
  • Stabilizing element 6 can also be used in conjunction with a continuously bendable first electrode 2.
  • the ones in connection with the ones shown here are the ones in connection with the ones shown here.
  • Optoelectronic devices have a good heat distribution due to the metal cap formed by the second electrode in direct contact with the organic functional layer stack, especially in materials such as copper for the second electrode.
  • formed second electrode may further serve as a large contactable surface, which may for example also be solderable, in particular in the case of copper and / or nickel as materials for the second electrode or at least the electrode reinforcement layer. Due to the large thickness of the second electrode used here in comparison with conventional organic optoelectronic components, the introduced current can be very homogeneous to the surface of the
  • organic functional layer stack are distributed so that it may be possible that no additional organic functional layer stack

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Abstract

Es wird ein organisches optoelektronisches Bauelement angeben, das ein Substrat (1) mit einer transluzenten ersten Elektrode (2),einen organischen funktionellen Schichtenstapel (3) auf der ersten Elektrode (2) und eine zweite Elektrode (5) auf dem organischen funktionellen Schichtenstapel aufweist, wobei zwischen der ersten und zweiten Elektrode (2, 5) eine Isolatorschicht (4) angeordnet ist, die zusammen mit dem organischen funktionellen Schichtenstapel (3) die erste und die zweite Elektrode (2, 5) voneinander trennt und die unter der zweiten Elektrode (5) hervorragt,die zweite Elektrode (5) den organischen funktionellen Schichtenstapel (3) komplett überdeckt und die zweite Elektrode (5) und die Isolatorschicht (4) den organischen funktionellen Schichtenstapel (3) verkapseln. Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung eines organischen optoelektronischen Bauelements angegeben.

Description

Beschreibung
Organisches optoelektronisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines organischen optoelektronischen Bauelements
Es werden ein organisches optoelektronisches Bauelement und ein Verfahren zur Herstellung eines organischen
optoelektronischen Bauelements angegeben.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2014 104 229.8, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Organische Halbleiter, wie sie in organischen Elektroniken wie beispielsweise organischen Licht emittierenden Dioden oder organischen photovoltaischen Bauelementen eingesetzt werden, sind üblicherweise besonders gegen Feuchtigkeit und andere Umwelteinflüsse wie etwa schädigende Gase empfindlich. Entsprechend müssen diese Materialien gegen solche
Umwelteinflüsse geschützt werden.
Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, ein organisches optoelektronisches Bauelement anzugeben. Zumindest eine weitere Aufgabe von bestimmten
Ausführungsformen ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines organischen optoelektronischen Bauelements anzugeben.
Diese Aufgaben werden durch einen Gegenstand und ein
Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des
Gegenstands und des Verfahrens sind in den abhängigen
Ansprüchen gekennzeichnet und gehen weiterhin aus der
nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist ein organisches optoelektronisches Bauelement auf einem Substrat zumindest eine transluzente erste Elektrode und darüber eine zweite Elektrode auf, zwischen denen ein organischer funktioneller Schichtenstapel angeordnet ist. Der organische funktionelle Schichtenstapel weist zumindest eine organische
optoelektronisch aktive Schicht auf. Die organische
optoelektronisch aktive Schicht kann beispielsweise eine Licht emittierende Schicht in Form einer organischen
elektrolumineszierenden Schicht sein, die im Betrieb des organischen optoelektronischen Bauelements Licht erzeugt. Das organische optoelektronische Bauelement kann in diesem Fall als organisches Licht emittierendes Bauelement, insbesondere in Form einer organischen Licht emittierenden Diode (OLED) , ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann das
organische optoelektronische Bauelement als organische optoelektronisch aktive Schicht eine Licht detektierende Schicht aufweisen, die bei Lichteinfall beispielsweise einen Strom oder eine elektrische Spannung erzeugt oder die einen elektrischen Widerstand ändert. In diesem Fall kann das organische optoelektronische Bauelement als organisches Licht detektierendes Bauelement, beispielsweise in Form eines organischen photovoltaischen Bauelements (OPV) , ausgebildet sein.
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 Ausführungsform ist das Substrat
transluzent ausgebildet, so dass Licht durch die erste
Elektrode und das Substrat nach außen durch das organische optoelektronische Bauelement abgestrahlt oder von außen durch die erste Elektrode und das Substrat auf den organischen funktionellen Schichtenstapel eingestrahlt werden kann. Das Substrat kann beispielsweise eines oder mehrere Materialien in Form einer Schicht, einer Platte, einer Folie oder einem Laminat aufweisen, die ausgewählt sind aus Glas, Quarz, Kunststoff. Besonders bevorzugt kann das Substrat Glas, beispielsweise in Form einer Glasschicht, Glasfolie oder Glasplatte, aufweisen oder daraus sein. Im Falle eines biegbaren organischen optoelektronischen Bauelements kann das Substrat beispielsweise ein sogenanntes ultradünnes Glas („ultra-thin glass", UTG) mit einer Dicke von kleiner oder gleich 200 ym und bevorzugt von kleiner oder gleich 100 ym aufweisen. Weiterhin kann das Substrat auch ein
Kunststoffmaterial , beispielsweise eine Kunststofffolie, aufweisen, die mit einer oder mehreren Barriereschichten abgedichtet ist.
Der organische funktionelle Schichtstapel kann Schichten mit organischen Polymeren, organischen Oligomeren, organischen Monomeren, organischen kleinen, nicht-polymeren Molekülen („small molecules") oder Kombinationen daraus aufweisen.
Zusätzlich zur organischen optoelektronisch aktiven Schicht kann der organische funktionelle Schichtenstapel funktionelle Schichten ausgewählt aus organischen
Ladungsträgerinj ektionsschichten, Ladungsträgertransportschichten und
Ladungsträgerblockierschichten aufweisen. Im Hinblick auf den prinzipiellen Aufbau eines organischen optoelektronischen Bauelements, dabei beispielsweise im Hinblick auf den Aufbau, die SchichtZusammensetzung und die Materialien des
organischen funktionellen Schichtenstapels, wird auf die Druckschrift WO 2010/066245 AI verwiesen, die im Hinblick auf den Aufbau, die SchichtZusammensetzung und die Materialien des organischen funktionellen Schichtenstapels hiermit ausdrücklich durch Rückbezug aufgenommen wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das organische optoelektronische Bauelement zusätzlich zum Substrat mit der transluzenten ersten Elektrode, dem organischen funktionellen Schichtenstapel auf der ersten Elektrode und der zweiten
Elektrode auf dem organischen funktionellen Schichtenstapel eine Isolatorschicht auf. Soweit nicht anders beschrieben wird mit „isolierend" und „Isolator" hier und im Folgenden eine elektrisch isolierende Eigenschaft bezeichnet. Die
Isolatorschicht ist zwischen der ersten und zweiten Elektrode angeordnet. Insbesondere trennt die Isolatorschicht zusammen mit dem organischen funktionellen Schichtenstapel die erste und die zweite Elektrode voneinander. Das bedeutet mit anderen Worten, dass die erste und die zweite Elektrode keinen direkten Kontakt miteinander haben, sodass kein
Kurzschluss durch einen solchen Kontakt zwischen der ersten und der zweiten Elektrode entstehen kann. Vielmehr befinden sich zwischen der ersten und zweiten Elektrode entweder die Isolatorschicht oder der organische funktionelle
Schichtenstapel oder beide. Die Isolatorschicht isoliert insbesondere einen Teilbereich der ersten Elektrode von einem Teilbereich der zweiten Elektrode, wo kein organischer funktioneller Schichtenstapel vorhanden ist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ragt die Isolatorschicht unter der zweiten Elektrode hervor. Das bedeutet mit anderen Worten, dass die Isolatorschicht einen Bereich aufweist, der nicht von der zweiten Elektrode bedeckt ist. Damit befindet sich die Isolatorschicht unter einem Teilbereich der zweiten Elektrode und erstreckt sich von diesem ausgehend von der zweiten Elektrode weg und hin zu einer Außenseite der zweiten Elektrode. Die Isolatorschicht kann somit einen Bereich aufweisen, der Kontakt mit der Umgebung hat.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform überdeckt die zweite Elektrode den organischen funktionellen Schichtenstapel komplett. Der organische funktionelle Schichtenstapel ist damit gänzlich unterhalb der zweiten Elektrode angeordnet, die sich somit nicht nur über dem organischen funktionellen Schichtenstapel, sondern sich lateral, also entlang einer Haupterstreckungsebene der Schichten des Bauelements und insbesondere des organischen funktionellen Schichtenstapels, zumindest in denjenigen Bereichen des organischen
funktionellen Schichtenstapels, die nicht von der
Isolatorschicht bedeckt sind, auch rundherum um den
organischen funktionellen Schichtenstapel befinden kann. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die zweite Elektrode verkapselnd ausgebildet. Das bedeutet, dass die zweite
Elektrode kaum oder gar nicht durchlässig für schädigende Umwelteinflüsse wie Feuchtigkeit oder schädigende Gase ist, die den organischen funktionellen Schichtenstapel schädigen könnten. Weiterhin ist gemäß einer weiteren Ausführungsform auch die Isolatorschicht verkapselnd und entsprechend kaum oder gar nicht durchlässig für schädigende Umwelteinflüsse. Die zweite Elektrode und die Isolatorschicht können insbesondere den organischen funktionellen Schichtenstapel verkapseln. Das bedeutet mit anderen Worten, dass der
organische funktionelle Schichtenstapel von allen Oberflächen beziehungsweise Seiten her, die nicht auf der ersten
Elektrode oder dem Substrat aufliegen, durch die zweite
Elektrode und/oder die Isolatorschicht vor Umwelteinflüssen geschützt ist.
Dem vorliegenden Bauelement liegen folgende Überlegungen zugrunde. Als Verkapselungen für organische Materialien in organischen optoelektronischen Bauelementen sind im Stand der Technik verschiedene Maßnahmen bekannt. So können
beispielsweise ein Substrat und ein Deckglas mittels eines Glaslots in einem umlaufenden Rand verklebt werden. Durch eine derartige so genannte Glasfrittenverkapselung wird ein Hohlraum gebildet, in dem empfindliche Schichten aufgebracht werden können. Bei einer derartigen Verkapselung sind jedoch hohe Temperaturen notwendig, sodass die Materialien für
Substrat und Deckel auf Glas beschränkt sind. Der
Verkapselungsprozess ist weiterhin aufwändig und es kann eine Gefahr von Beschädigungen der Schichten unter dem Deckel durch ein Durchdrücken des Deckels bestehen. Weiterhin kann die durch das Substrat und den Deckel gebildete Kavität für eine Wärmeabführung und Wärmeverteilung nachteilig sein.
Daneben ist es auch bekannt, anstelle eines Glaslots einen
Klebstoff zu verwenden, mit dem ein Deckel auf einem Substrat in einem umlaufenden Rand verklebt wird, sodass ebenfalls ein geschützter Hohlraum entsteht. Da eine solche Klebespur, für die üblicherweise ein Polymerkleber verwendet wird, oft nicht perfekt wasserdicht ist und in diesem Fall nur als Bremse für das Eintreten von Feuchtigkeit oder Gasen dienen kann, muss in der Kavität zusätzlich ein Material angeordnet werden, das Feuchtigkeit und eindringende Gase binden beziehungsweise absorbieren kann. Durch ein derartiges so genanntes Getter- Material entstehen zusätzliche Kosten und die Lebensdauer der Bauteile ist durch die Absorptionskapazität des Getter- Materials begrenzt. Weiterhin ist auch das Prinzip der so genannten Deckel-Lamination bekannt, bei der ein Deckel flächig auf das Bauteil geklebt wird. Feuchtigkeit muss in der Folge erst durch den Klebefilm bis zu den empfindlichen Schichten diffundieren, was eine lange Diffusionsdauer von vielen tausend Stunden bedeuten kann, in denen das Bauteil vor Feuchtigkeit geschützt ist. Um jedoch eine signifikante Diffusionsdauer zu erreichen, ist ein breiter Randbereich notwendig, der unwirtschaftlich und/oder unästhetisch sein kann. Weiterhin ist die Diffusionsdauer stark von den
Umgebungsbedingungen wie beispielsweise Temperatur und
Luftfeuchtigkeit abhängig und wird mit steigenden Werten kürzer, sodass beispielsweise Außenanwendungen unter
Umständen nur sehr kurze Lagerzeiten aufweisen. Daneben ist es auch bekannt, einen möglichst perfekten Film aus einem Material aufzubringen, das selbst bei geringen Dicken bereits vollständig dicht gegen Umwelteinflüsse, insbesondere
Feuchtigkeit, ist. Eine derartige Dünnfilmverkapselung wird direkt auf die empfindlichen Schichten aufgebracht. Jedoch können hier selbst kleinste Fehler in den Dünnfilmen, so genannte Pin-Holes, zu fatalen Ausfällen führen. Dadurch können sich Probleme im Hinblick auf eine hohe Ausbeute, insbesondere bei großflächigen Bauteilen, ergeben. Zusätzlich kann es bedingt durch die Dünne und/oder die Transparenz der Dünnfilme möglich sein, dass solche Fehler nur sehr schwer zuverlässig, nicht-zerstörend und wirtschaftlich erkannt werden können.
Im Gegensatz zu den bekannten Verkapselungsmöglichkeiten weist das hier beschriebene organische optoelektronische Bauelement als Verkapselung die zweite Elektrode zusammen mit der Isolatorschicht auf. In einer besonders bevorzugten
Ausführungsform ist das organische optoelektronische
Bauelement daher frei von einer Verkapselungsanordnung über der zweiten Elektrode. Mit anderen Worten weist das
organische optoelektronische Bauelement keine der üblichen Verkapselungsmöglichkeiten, die vorab beschrieben wurden, auf. Jedoch können auf der zweiten Elektrode eine oder mehrere Schichten, beispielsweise Schutzschichten gegen mechanische Beschädigungen, aufgebracht sein. Beispielsweise kann als Schutzschicht eine KunststoffSchicht , etwa eine Lackschicht, aufgebracht sein, die eine Dicke von 0,1 ym oder mehr, 1 ym oder mehr, 5 ym oder mehr oder sogar 10 ym oder mehr aufweisen kann. Auf einer derartigen KunststoffSchicht kann weiterhin eine Glasplatte, Glasfolie oder Metallfolie aufgeklebt sein, die jedoch nicht als Verkapselung vorgesehen ist und wirkt, sondern nur zum Schutz vor mechanischen
Beschädigungen der zweiten Elektrode dient. Die zweite Elektrode bildet beim hier beschriebenen
organischen optoelektronischen Bauelement somit den Hauptteil der Verkapselung auf dem Substrat, während die
Isolatorschicht insbesondere in einem Bereich, in dem die Isolatorschicht unter der zweiten Elektrode hervorragt, zu einer Verkapselung des funktionellen Schichtenstapels
beitragen kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die zweite
Elektrode zumindest einen Bereich auf, in dem sie von außen kontaktierbar ist. Dadurch ist es möglich, die zweite
Elektrode direkt elektrisch anzuschließen, ohne dass
beispielsweise ein Elektrodenanschlussstück auf dem Substrat vorhanden sein muss, das mit der zweiten Elektrode in elektrischem Kontakt steht und von außen kontaktierbar ist. Hierbei ist es auch denkbar, dass beispielsweise die gesamte Oberseite, die vom Substrat abgewandt ist, oder zumindest ein Teil dieser als elektrische Kontaktfläche zur elektrischen Kontaktierung der zweiten Elektrode dient.
Um einen ausreichenden Schutz vor schädigenden
Umwelteinflüssen zu bilden, wird die zweite Elektrode
insbesondere so dick ausgeführt, dass sie undurchlässig für schädigende Umwelteinflüsse ist. Insbesondere kann die zweite Elektrode eine Dicke von größer oder gleich 5 ym, größer oder gleich 10 ym oder größer oder gleich 30 ym aufweisen.
Weiterhin kann die zweite Elektrode eine Dicke von kleiner oder gleich 200 ym oder kleiner oder gleich 100 ym aufweisen. Beispielsweise kann die zweite Elektrode eine Dicke zwischen 10 ym und 30 ym oder zwischen 30 ym und 100 ym aufweisen.
Bei dem hier beschriebenen organischen optoelektronischen Bauelement wird somit die umweltseitige Elektrode, also die vom Substrat aus gesehen auf dem organischen funktionellen Schichtenstapel angeordnete zweite Elektrode, so dick
ausgeführt, dass ein ausreichender Schutz vor Feuchtigkeit und anderen Umwelteinflüssen besteht. Hierzu wird, wie vorab beschrieben, die zweite Elektrode auch so ausgeführt, dass sie in bevorzugt allen lateralen Dimensionen, also entlang der Haupterstreckungsebene des organischen funktionellen Schichtenstapels, diesen überragt und somit den organischen funktionellen Schichtenstapel komplett überdeckt. Zum Zweck der Kontaktierung kann die zweite Elektrode über wenigstens eine Ausdehnung der ersten Elektrode herausgeführt werden. Um bei der Bereitstellung der zweiten Elektrode zur
Kontaktierung keinen Feuchtediffusionskanal zu erzeugen, wird die Isolatorschicht zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode in nicht aktiven Bereichen angeordnet.
Dadurch wird bei dem hier beschriebenen organischen
optoelektronischen Bauelement kavitätsfrei und ohne Spalt zwischen der als Deckel dienenden zweiten Elektrode und dem Substrat ein gegen Umwelteinflüsse schützender Deckel
erzeugt. Beispielsweise im Vergleich zu einer
Dünnfilmverkapselung ergibt sich aufgrund einer ausreichend groß gewählten Dicke der zweiten Elektrode eine höhere
Robustheit dieses Schutzes gegenüber Verunreinigungen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Isolatorschicht und/oder die zweite Elektrode hermetisch dicht ausgeführt. Als hermetisch dicht wird hier und im Folgenden eine
verkapselnde Schicht bezeichnet, die eine Durchlässigkeit für Wasserdampf, eine so genannte „water vapor transmission rate" (WVTR) , die klein genug ist, so dass über eine Lebensdauer von mehreren tausend Stunden keine Beeinträchtigung der
Funktionsweise des Bauelements erfolgt. Die WVTR kann kleiner oder gleich 10"3 g/ (m2 · Tag) oder kleiner oder gleich 10"4 g/ (m2 · Tag) oder kleiner oder gleich 10"5 g/ (m2 · Tag) oder kleiner oder gleich 10"6 g/ (m2 · Tag) sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die
Isolatorschicht ein anorganisches Material auf oder besteht daraus. Das anorganische Material kann insbesondere ein Oxid, Nitrid, Oxinitrid oder Carbid aufweisen oder daraus bestehen. Insbesondere kann das anorganische Material ausgewählt sein aus einem oder mehreren der folgenden Materialien:
Aluminiumoxid, Zinkoxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid,
Hafniumoxid, Lantanoxid, Tantaloxid, Niobiumoxid,
Siliziumnitrid, Siliziumoxid, Siliziumoxinitrid,
Siliziumcarbid. Die Isolatorschicht kann insbesondere eine oder mehrere Schichten aus einem oder mehreren der genannten anorganischen Materialien aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die
Isolatorschicht eine Dicke von größer oder gleich 1 nm und bevorzugt von größer oder gleich 50 nm auf.
Zum Aufbringen der Isolatorschicht kann eines oder mehrere der folgenden Verfahren verwendet werden: Sputtern,
physikalische Gasphasenabscheidung („physical vapor
deposition", PVD) , chemische Gasphasenabscheidung („chemical vapor deposition", CVD) , wie etwa plasma-unterstützte CVD („plasma-enhanced chemical vapor deposition", PECVD) ,
Atomlagenabscheidung („atomic layer deposition", ALD) . Die Isolatorschicht kann strukturiert, beispielsweise unter
Zuhilfenahme einer Maske, aufgebracht werden. Weiterhin ist es auch möglich, die Isolatorschicht großflächig aufzubringen und anschließend durch ein Strukturierungsverfahren wie beispielsweise Laserablation oder ein lithografisches
Verfahren zu strukturieren.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Isolatorschicht auf einem Teilbereich des organischen funktionellen
Schichtenstapels angeordnet. Mit anderen Worten überdeckt die Isolatorschicht einen Teilbereich des organischen
funktionellen Schichtenstapels. Alternativ hierzu kann es auch möglich sein, dass der organische funktionelle
Schichtenstapel auf einem Teilbereich der Isolatorschicht angeordnet ist. Entsprechend kann die Isolatorschicht nach dem Aufbringen des organischen funktionellen Schichtenstapels auf einem Teilbereich dieses aufgebracht werden oder der organische funktionelle Schichtenstapel kann nach dem
Aufbringen der Isolatorschicht auf einem Teilbereich dieser aufgebracht werden. Die Isolatorschicht dient dadurch, dass sie mit einem Teilbereich des organischen funktionellen
Schichtenstapels überlappt und gleichzeitig unter der zweiten Elektrode hervorragt, als eine verlängerte Trennung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode in den
Teilbereichen der ersten und zweiten Elektrode, in denen sich die erste und zweite Elektrode ohne Isolatorschicht berühren würden . Gemäß einer weiteren Ausführungsform ragt die erste Elektrode unter der Isolatorschicht hervor und ist damit von außen kontaktierbar .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die zweite
Elektrode eine Keimschicht auf, die auf der dem organischen funktionellen Schichtenstapel zugewandten Seite der zweiten Elektrode angeordnet ist. Mit anderen Worten ist die
Keimschicht direkt auf dem organischen funktionellen
Schichtenstapel und der Isolatorschicht aufgebracht. Die Keimschicht kann beispielsweise eine Dicke von größer oder gleich 10 nm und kleiner oder gleich 2000 nm und bevorzugt kleiner oder gleich 500 nm, beispielsweise etwa 200 nm, aufweisen. Die Keimschicht kann weiterhin insbesondere ein reflektierendes Metall wie beispielsweise Aluminium und/oder Silber aufweisen oder daraus sein. Dadurch wirkt die zweite Elektrode unabhängig von weiteren auf der Keimschicht aufgebrachten Schichten spiegelnd für das vom organischen optoelektronischen Bauelement im Betrieb erzeugte oder detektierte Licht. Weiterhin kann die Keimschicht auch mehrere Metallschichten aufweisen, etwa eine Schicht aus einem vorgenannten reflektierenden Metall und darüber eine Schicht, die für die nachfolgend aufgebrachte und im
Folgenden beschriebene Elektrodenverstärkungsschicht als haftvermittelnde Schicht dient, beispielsweise mit oder aus Ti und/oder Cr.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist auf der Keimschicht eine Elektrodenverstärkungsschicht aufgebracht. Insbesondere kann die Elektrodenverstärkungsschicht galvanisch auf der Keimschicht abgeschieden werden. Die
Elektrodenverstärkungsschicht weist insbesondere eine solche Dicke auf, dass die zweite Elektrode die gewünschte
Verkapselungswirkung hat. Beispielsweise kann die
Elektrodenverstärkungsschicht eine Dicke von größer oder gleich 5 ym, größer oder gleich 10 ym oder größer oder gleich 30 ym und kleiner oder gleich 200 ym oder kleiner oder gleich 100 ym aufweisen. Beispielsweise kann die zweite
Elektrodenverstärkungsschicht eine Dicke zwischen 10 ym und 30 ym oder zwischen 30 ym und 100 ym aufweisen. Als Material für die Elektrodenverstärkungsschicht kann insbesondere ein Metall, besonders bevorzugt Nickel und/oder Kupfer, gewählt sein, sodass die Elektrodenverstärkungsschicht zumindest eines oder mehrere Materialien ausgewählt aus Nickel, Kupfer, Zink, Zinn und Chrom aufweist oder daraus ist.
Alternativ zu einer zweiten Elektrode, die eine Keimschicht und eine galvanisch aufgebracht Elektrodenverstärkungsschicht aufweist, kann die zweite Elektrode beispielsweise auch durch ein Verdampfungsverfahren mit einer der vorgenannten Dicken aufgebracht werden. In diesem Fall kann die zweite Elektrode eine oder mehrere Schichten aus einem oder mehreren der vorgenannten Metalle aufweisen oder daraus bestehen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird bei einem Verfahren zur Herstellung eines organischen optoelektronischen
Bauelements ein Substrat mit einer ersten transluzenten Elektrode bereitgestellt. Auf der ersten Elektrode wird ein organischer funktioneller Schichtenstapel abgeschieden. Auf dem organischen funktionellen Schichtenstapel wird eine zweite Elektrode aufgebracht, die den organischen
funktionellen Schichtenstapel bevorzugt komplett überdeckt. Vor dem Aufbringen der zweiten Elektrode wird eine
Isolatorschicht aufgebracht, die nach dem Aufbringen der zweiten Elektrode unter der zweiten Elektrode hervorragt. Die vorab und im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen gelten gleichermaßen für das organische optoelektronische Bauelement und das Verfahren zur Herstellung des organischen optoelektronischen Bauelements. Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die erste und zweite Elektrode jeweils großflächig ausgebildet. Ein als organisches Licht emittierendes Bauelement ausgebildetes organisches optoelektronisches Bauelement mit großflächigen Elektroden kann beispielsweise für Beleuchtungsanwendungen einsetzbar sein. Alternativ hierzu kann die erste Elektrode strukturiert sein und zumindest zwei voneinander getrennte Elektrodenbereiche aufweisen, die getrennt voneinander elektrisch kontaktierbar und ansteuerbar sein können.
Beispielsweise kann die erste Elektrode so strukturiert sein, dass das organische optoelektronische Bauelement eine
Vielzahl von einzeln ansteuerbaren Bildpunkten oder Bereichen aufweist, so dass das organische optoelektronisches
Bauelement als Anzeigevorrichtung, beispielsweise als Display oder zur Anzeige von Piktogrammen, ausgebildet sein kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die zumindest zwei voneinander getrennten Elektrodenbereiche der ersten
Elektrode in jeweils einem Teilbereich von der Isolatorschicht bedeckt. Die Isolatorschicht kann dabei zusammenhängend ausgebildet auf den Elektrodenbereichen angeordnet sein. Weiterhin kann die Isolatorschicht auch voneinander getrennte Bereiche aufweisen, von denen jeweils einer auf einem Elektrodenbereich der ersten Elektrode angeordnet ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die transluzente erste Elektrode ein transparentes leitendes Oxid auf oder besteht aus einem transparenten leitenden Oxid. Transparente leitende Oxide ( „transparent conductive oxide", TCO) sind transparente, leitende Materialien, in der Regel Metalloxide, wie beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid,
Titanoxid, Indiumoxid, Indiumzinnoxid (ITO) oder
Aluminiumzinkoxid (AZO) . Neben binären
MetallsauerstoffVerbindungen, wie beispielsweise ZnO, Sn02 oder Ιη2θ3 gehören auch ternäre MetallsauerstoffVerbindungen, wie beispielsweise Zn2Sn04, CdSn03, ZnSn03, Mgln204, Galn03, Ζη2ΐη2θ5 oder In4Sn30i2 oder Mischungen unterschiedlicher transparenter leitender Oxide zu der Gruppe der TCOs .
Weiterhin entsprechen die TCOs nicht zwingend einer
stöchiometrischen Zusammensetzung und können auch p- oder n- dotiert sein. Weiterhin kann die transluzente erste Elektrode eine
Metallschicht mit einem Metall oder einer Legierung
aufweisen, beispielsweise mit einem oder mehreren der
folgenden Materialien: Ag, Pt, Au, Mg, Ag:Mg. Die
Metallschicht weist in diesem Fall eine Dicke auf, die gering genug ist, um zumindest teilweise durchlässig für Licht zu sein, beispielsweise eine Dicke von kleiner oder gleich 50 nm oder kleiner oder gleich 20 nm. Die transluzente erste Elektrode kann auch eine Kombination aus zumindest einer oder mehreren TCO-Schichten und zumindest einer oder mehreren transluzenten Metallschichten aufweisen. Je nach Dicke und Material der zweiten Elektrode kann diese form- und biegbar sein. Hierdurch kann es möglich sein, das organische optoelektronische Bauelement biegbar auszubilden. In diesem Fall ist auch das Substrat biegbar ausgebildet. Weiterhin ist es von Vorteil, wenn für ein biegbares
organisches optoelektronisches Bauelement auch die erste Elektrode zumindest in einem Teilbereich aus einem nicht spröden und insbesondere biegbaren Material ausgebildet ist. Hierfür kann die transluzente erste Elektrode beispielsweise eine dünne Metallschicht wie etwa eine dünne Silberschicht oder eine Schicht aus Silber-Nanodrähten („silver nano wires", AgNW) aufweisen. Weiterhin kann die transluzente erste Elektrode auch Graphen, Kohlenstoffnanoröhrchen
(„carbon nanotubes", CNT) oder ein organisches Material wie Poly-3, 4-ethylendioxythiophen (PEDOT) oder eine Mischung der genannten Materialien aufweisen. Die erste Elektrode kann insbesondere unterhalb des organischen funktionellen
Schichtenstapels ein biegbares Material aufweisen. Dadurch kann beispielsweise bei einem organischen optoelektronischen Bauelement, das als Licht emittierendes Bauelement
ausgebildet ist, der Leuchtbereich formbar sein. Da jedoch Materialien wie etwa Silber-Nanodrähte oder CNTs gewöhnlich in ein Polymer eingebettet sind, das feuchtigkeitsleitend ist, kann die erste Elektrode weiterhin zusätzlich ein feuchtigkeitsdichtes Material aufweisen, das das biegbare Material unterhalb der Isolatorschicht kontaktiert und das unter der Isolatorschicht und der zweiten Elektrode
hervorragt. Mit anderen Worten ragt das feuchtigkeitsdichte Material der ersten Elektrode unter der Isolatorschicht nach außen, während das biegbare und gegebenenfalls
feuchtigkeitsleitende Material der ersten Elektrode unterhalb des Isolators beginnt und sich unter die zweite Elektrode und den organischen funktionellen Schichtenstapel erstreckt. Das feuchtigkeitsdichte Material kann beispielsweise eines der vorgenannten Metalle oder TCOs sein.
Da die Isolatorschicht und beispielsweise auch eine TCO- Schicht als feuchtigkeitsdichtes Material für die erste
Elektrode spröde und nicht biegbar sein können, kann es vorteilhaft sein, wenn über der Isolatorschicht oder über der Isolatorschicht und dem nach außen geführten
feuchtigkeitsdichten Material der ersten Elektrode ein
Stabilisierungselement zur Versteifung des organischen optoelektronischen Bauelements angeordnet ist. Das
Stabilisierungselement kann beispielsweise durch ein
entsprechendes Gegenstück zur Versteifung auf dem Substrat ausgebildet sein, das die Isolatorschicht oder die
Isolatorschicht und einen Teil des nach außen geführten Teils der ersten Elektrode bedeckt.
Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und
Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in
Verbindung mit den Figuren beschriebenen
Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines organischen
optoelektronischen Bauelements gemäß einem
Ausführungsbeispiel , Figuren 2 bis 3D schematische Darstellungen einer Aufsicht und von Schnittdarstellungen des organischen optoelektronischen Bauelements gemäß Figur 1, Figuren 4 und 5 schematische Darstellungen eines organischen optoelektronischen Bauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ,
Figuren 6A bis 7B schematische Darstellungen von organischen optoelektronischen Bauelementen gemäß weiteren
Ausführungsbeispielen und
Figuren 8A bis 8D schematische Darstellungen von Verfahren zur Herstellung eines organischen
optoelektronischen Bauelements gemäß weiteren
Ausführungsbeispielen .
In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel für ein organisches optoelektronisches Bauelement 100 gezeigt, das rein
beispielhaft als organisches Licht emittierendes Bauelement, also etwa als organische Licht emittierende Diode (OLED) , ausgebildet ist. Alternativ hierzu können das organische optoelektronische Bauelement 100 gemäß dem
Ausführungsbeispiel der Figur 1 sowie auch die optoelektronischen Bauelemente der Ausführungsbeispiele der weiteren Figuren auch als organisches Licht detektierendes Bauelement ausgebildet sein. Das in Figur 1 gezeigte organische optoelektronische
Bauelement 100 weist ein Substrat 1 auf, auf dem eine
transluzente erste Elektrode 2 aufgebracht ist. Das Substrat 1 ist ebenfalls transluzent ausgebildet und weist
beispielsweise Glas in Form einer Glasplatte oder in Form von ultradünnem Glas mit einer Dicke von kleiner oder gleich 200 ym und bevorzugt kleiner oder gleich 100 ym auf.
Alternativ hierzu kann das Substrat beispielsweise auch eine Kunststofffolie mit einer abdichtenden Barriereschicht aufweisen oder als Glas-Kunststoff-Laminat ausgebildet sein.
Die transluzente Elektrode 2 weist ein transparentes
leitendes Oxid (TCO) wie beispielsweise Indium-Zinn-Oxid (ITO) oder ein anderes oben im allgemeinen Teil genanntes TCO auf. Alternativ oder zusätzlich kann die transluzente erste Elektrode 2 auch ein Metall in Form einer dünnen
Metallschicht mit einer Dicke von kleiner oder gleich 50 nm und bevorzugt kleiner oder gleich 20 nm aufweisen. Dadurch, dass das Substrat 1 und die erste Elektrode 2 transluzent ausgebildet sind, kann das organische optoelektronische
Bauelement 100 im Betrieb Licht durch diese abstrahlen, sodass das organische optoelektronische Bauelement 100 als so genannter Bottom-Emitter ausgebildet ist.
Auf der transluzenten ersten Elektrode 2 ist ein organischer funktioneller Schichtenstapel 3 mit zumindest einer
organischen optoelektronisch aktiven Schicht aufgebracht. Im gezeigten Ausführungsbeispiel kann die organische
optoelektronisch aktive Schicht insbesondere eine elektrolumineszierende Schicht sein, die im Betrieb Licht erzeugen kann. Der Aufbau des organischen funktionellen
Schichtenstapels 3 kann entsprechend den Ausführungen im allgemeinen Teil sein und wird hier nicht weiter ausgeführt.
Weiterhin weist das organische optoelektronische Bauelement 100 eine Isolatorschicht 4 sowie eine zweite Elektrode 5 auf. Die zweite Elektrode 5 ist auf dem organischen funktionellen Schichtenstapel 3 aufgebracht und überdeckt diesen komplett. Das bedeutet, dass die zweite Elektrode 5 nicht nur auf einer dem Substrat 1 abgewandten Oberseite des organischen
funktionellen Schichtenstapels 3 aufgebracht ist, sondern diesen auch lateral, das bedeutet entlang einer
Haupterstreckungsebene des organischen funktionellen
Schichtenstapels 3, überragt und somit auch seitlich
umschließen kann.
Die Isolatorschicht 4 ist zwischen der ersten und zweiten Elektrode 2, 5 angeordnet und trennt zusammen mit dem
organischen funktionellen Schichtenstapel 3 die erste und zweite Elektrode 2, 5 voneinander. Das bedeutet, dass die erste Elektrode 2 und die zweite Elektrode 5 keinen direkten Kontakt miteinander haben, sondern sich zwischen diesen entweder der organische funktionelle Schichtenstapel 3 oder die Isolatorschicht 4 oder beide befinden. Aufgrund der
Isolatorschicht 4 ist es möglich, dass die zweite Elektrode 5 den organischen funktionellen Schichtenstapel 3 komplett überdeckt und auch in lateraler Richtung umschließt, ohne dass ein Kurzschluss zur ersten Elektrode 2 durch einen direkten Kontakt der Elektroden 2, 5 miteinander erzeugt wird. Insbesondere ragt die Isolatorschicht 4 hierzu unter der zweiten Elektrode 5 hervor. Im gezeigten
Ausführungsbeispiel ist der organische funktionelle Schichtenstapel 3 auf einem Teilbereich der Isolatorschicht 4 aufgebracht .
Die erste Elektrode 2 ragt unter der Isolatorschicht 4 hervor und weist somit einen Bereich auf, der von außen elektrisch kontaktiert werden kann. Wie in Figur 1 angedeutet ist, kann das organische optoelektronische Bauelement 100 dadurch direkt durch Kontaktierung der ersten Elektrode 2 und der zweiten Elektrode 5 elektrisch angeschlossen werden. Hierzu kann die zweite Elektrode 5 zumindest in einem Teilbereich einer Oberfläche, beispielsweise an einer Seitenfläche, wie in Figur 1 gezeigt ist, oder auf einer dem Substrat 1
abgewandten Oberseite, einen entsprechenden Kontaktbereich aufweisen. Darüber hinaus kann es auch möglich sein, dass die dem Substrat 1 abgewandte Oberseite der zweiten Elektrode 5 beispielsweise durch Auflöten kontaktierbar ist. Das
organische optoelektronische Bauelement 100 kann dadurch auf einfache Weise mittels der zweiten Elektrode 5 beispielsweise auf einem elektrischen Anschlussträger montiert werden, so dass im montierten Zustand das Substrat 1 und damit die
Fläche des Bauelements 100, durch die Licht abgestrahlt wird, vom Anschlussträger weg zeigt.
Die zweite Elektrode 5 und die Isolatorschicht 4 sind derart ausgebildet, dass sie den organischen funktionellen
Schichtenstapel 3 verkapseln. Damit bilden die
Isolatorschicht 4 und die zweite Elektrode 5 einen Deckel auf dem Substrat 1, der anstelle einer herkömmlichen
Verkapselungsanordnung, die zusätzlich über der zweiten
Elektrode 5 aufgebracht würde, den organischen funktionellen Schichtenstapel 3 verkapseln. Dadurch kann erreicht werden, dass das organische optoelektronische Bauelement 100 frei von einer weiteren Verkapselungsanordnung auf oder über der zweiten Elektrode 5 ist. Insbesondere können die Isolatorschicht 4 und die zweite Elektrode 5, wie oben im allgemeinen Teil beschrieben ist, hermetisch dicht
ausgebildet sein.
Die Isolatorschicht 4 weist ein anorganisches Material auf oder besteht daraus. Das anorganische Material kann
insbesondere Oxid, Nitrid, Oxinitrid oder Carbid aufweisen oder sein. Insbesondere kann die Isolatorschicht 4 eines oder mehrere der folgenden Materialien aufweisen: Aluminiumoxid,
Zinkoxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid, Hafniumoxid, Lanthanoxid, Tantaloxid, Niobiumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxid,
Siliziumoxinitrid, Siliziumcarbid. Die Isolatorschicht 4 weist insbesondere eine Dicke von größer oder gleich 1 nm und bevorzugt von größer oder gleich 50 nm auf.
Die zweite Elektrode 5 weist im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Keimschicht 50 auf, auf der eine
Elektrodenverstärkungsschicht 51 aufgebracht ist. Die
Keimschicht 50 wird beispielsweise mittels eines
Verdampfungsverfahrens aufgebracht und weist ein Metall, insbesondere ein reflektierendes Metall wie beispielsweise Aluminium und/oder Silber mit einer Dicke von größer oder gleich 10 nm und kleiner oder gleich 2000, bevorzugt kleiner oder gleich 500 nm auf, beispielsweise mit einer Dicke von 200 nm. Mittels eines galvanischen Abscheideverfahrens wird auf der Keimschicht 50 anschließend die
Elektrodenverstärkungsschicht 51 aufgebracht. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Elektrodenverstärkungsschicht 51 eines oder mehrere Materialien ausgewählt aus Nickel,
Kupfer, Zink, Zinn und Chrom auf und wird mit einer Dicke von größer oder gleich 5 ym aufgebracht. Besonders bevorzugt ist eine Dicke von größer oder gleich 30 ym. Um eine ausreichende Dichtigkeit der zweiten Elektrode 5 zu erreichen, kann die Elektrodenverstärkungsschicht 51 eine Dicke von kleiner oder gleich 200 ym aufweisen. Aufgrund der erheblich größeren Dicke der Elektrodenverstärkungsschicht 51 im Vergleich zur Keimschicht 50 weist die zweite Elektrode 5 im Wesentlichen eine Dicke auf, die der Dicke der
Elektrodenverstärkungsschicht 51 entspricht, also bevorzugt eine Dicke von größer oder gleich 5 ym oder größer oder gleich 30 ym und kleiner oder gleich 200 ym.
In Verbindung mit den Figuren 8A und 8B sind Verfahren gezeigt, mittels derer das organische optoelektronische
Bauelement 100 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 hergestellt werden kann. Gemäß dem Verfahren der Figur 8A wird in einem ersten Verfahrensschritt 12 das Substrat mit der transluzenten ersten Elektrode bereitgestellt. In einem weiteren Verfahrensschritt 8-4 wird in einem sogenannten Front-of-Line-Prozess die Isolatorschicht auf der
transluzenten ersten Elektrode aufgebracht. Hierzu kann ein strukturiertes Abscheideverfahren, beispielsweise Sputtern, physikalische Gasphasenabscheidung, chemische
Gasphasenabscheidung oder Atomlagenabscheidung,
gegebenenfalls unter Zuhilfenahme einer Maske, verwendet werden. In einem anschließenden Verfahrensschritt 8-3 wird der organische funktionelle Schichtenstapel auf der ersten Elektrode und einem Teilbereich der Isolatorschicht
aufgebracht. In weiteren Verfahrensschritten 8-50 und 8-51 werden die Keimschicht 50 beispielsweise durch Verdampfen und die Elektrodenverstärkungsschicht durch ein galvanisches Abscheideverfahren aufgebracht.
Gemäß dem Verfahren der Figur 8B, das eine Modifikation des Verfahrens der Figur 8A darstellt, wird anstelle eines strukturierten Abscheideverfahrens zur Herstellung der
Isolatorschicht in einem Verfahrensschritt 8-41 ein flächiges Abscheideverfahren, beispielsweise eines der in Verbindung mit Figur 8A im Verfahrensschritt 8-4 genannten Verfahren, verwendet, um die Isolatorschicht großflächig auf der ersten Elektrode 2 aufzubringen. Anschließend wird eine
Strukturierung der großflächig aufgebrachten Isolatorschicht beispielsweise mittels Laserablation oder einem
lithografischen Verfahren in einem weiteren Verfahrensschritt 8-42 vorgenommen.
In Figur 2 ist eine Aufsicht auf das organische
optoelektronische Bauelement 100 der Figur 1 gezeigt, bei der die einzelnen Schichten transparent dargestellt sind, sodass die jeweilige laterale Ausdehnung und die Lage der einzelnen Schichten zueinander erkennbar sind. Mit AA, BB, CC und DD sind Schnitte durch das organische optoelektronische
Bauelement 100 bezeichnet, die in den Figuren 3A bis 3C dargestellt sind. Zu besseren Erkennbarkeit sind die erste Elektrode 2 und der organische funktionelle Schichtenstapel 3 gestrichelt mit unterschiedlichen Strichlängen eingezeichnet, während die Isolatorschicht durch eine Schraffierung
gekennzeichnet ist. In den Figuren 2 bis 3D ist die zweite Elektrode einschichtig dargestellt, also ohne Keimschicht 50 und
Elektrodenverstärkungsschicht 51, wie in Verbindung mit Figur 1 beschrieben ist. Die zweite Elektrode 5 kann hierzu
beispielsweise mittels Verdampfens aus einem oder mehreren Metallen bzw. Metallschichten hergestellt werden. Alternativ hierzu kann die zweite Elektrode 5 auch die Keimschicht 50 und die Elektrodenverstärkungsschicht 51 wie in Figur 1 gezeigt aufweisen. Figur 3A zeigt gemäß dem Schnitt AA in Figur 2 die erste Elektrode 2 auf dem Substrat 1 in dem Bereich, in dem die erste Elektrode 2 freiliegt und unter der Isolatorschicht 4 hervorragt, sodass die erste Elektrode 2 in diesem Bereich kontaktiert werden kann. Figur 3B zeigt entsprechend dem Schnitt BB in Figur 2 den Bereich der Isolatorschicht 4, der unter der zweiten Elektrode 5 hervorragt und die erste
Elektrode 2 bedeckt. In Figur 3C gemäß dem Schnitt CC in Figur 2 ist der Bereich des organischen optoelektronischen Bauelements 100 gezeigt, in dem der organische funktionelle Schichtenstapel 3 unterhalb der zweiten Elektrode 5 auf einem Teilbereich der Isolatorschicht 4 angeordnet ist. Figur 3D zeigt gemäß dem Schnitt DD in Figur 2 den aktiven Bereich des organischen optoelektronischen Bauelements 100, in dem der organische funktionelle Schichtenstapel 3 zwischen der ersten Elektrode 2 und der zweiten Elektrode 5 angeordnet ist, sodass der organische funktionelle Schichtenstapel 3 durch die erste und zweite Elektrode 2, 5 elektrisch angeschlossen ist.
In Figur 4 ist ein organisches optoelektronisches Bauelement 101 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem im Vergleich zum organischen optoelektronischen Bauelement 100 gemäß der Figur 1 die Isolatorschicht 4 auf einem
Teilbereich des organischen funktionellen Schichtenstapel2 3 aufgebracht ist. Mit anderen Worten ist hierzu der organische funktionelle Schichtenstapel 3 vor der Isolatorschicht 4 aufgebracht .
In den Figuren 8C und 8D sind entsprechende
Herstellungsverfahren gezeigt, in denen die Isolatorschicht nicht in einem Front-of-Line-Prozess , wie in Verbindung mit den Figuren 8A und 8B beschrieben ist, sondern im so
genannten Core-Prozess aufgebracht wird. Im Vergleich zu den in Verbindung mit den Figuren 8A und 8B beschriebenen
Verfahren wird bei den Verfahren der Figuren 8C und 8D nach dem Bereitstellen des Substrats mit der ersten Elektrode im Verfahrensschritt 8-12 zuerst der organische funktionelle Schichtenstapel in einem Verfahrensschritt 8-3 aufgebracht. Danach wird die Isolatorschicht in einem Verfahrensschritt 8- 4, wie in Figur 8C gezeigt ist, strukturiert aufgebracht oder in Verfahrensschritten 8-41 und 8-42, wie in Figur 8D gezeigt ist, zuerst unstrukturiert und großflächig aufgebracht und anschließend durch ein Strukturierungsverfahren strukturiert. Anschließend werden wie bei den in Verbindung mit den Figuren 8A und 8B beschriebenen Verfahren die Keimschicht und die Elektrodenverstärkungsschicht in den Verfahrensschritten 8-50 und 8-51 aufgebracht.
Wie schon in Verbindung mit den Figuren 2 bis 3D erwähnt ist, kann auch in den Verfahren der Figuren 8A bis 8D anstelle einer Keimschicht und einer Elektrodenverstärkungsschicht die zweite Elektrode auch ein- oder mehrschichtig mittels eines Verdampfungsverfahrens aufgebracht werden
In Figur 5 ist ein Schnitt durch die in Figur 4 mit EE gekennzeichnete Schnittebene dargestellt, in dem die
Anordnung der Isolatorschicht 4 über dem organischen
funktionellen Schichtenstapel 3 erkennbar ist. Wie in
Verbindung mit den Figuren 2 bis 3D erläutert ist auch in Figur 5 die zweite Elektrode 5 einschichtig dargestellt.
Alternativ hierzu kann die zweite Elektrode 5 aber auch die
Keimschicht 50 und die Elektrodenverstärkungsschicht 51 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 4 aufweisen. In den Figuren 6A bis 6C sind organische optoelektronische Bauelemente 102, 103 und 104 gezeigt, die im Vergleich zu den bisher gezeigten Ausführungsbeispielen eine erste Elektrode 2 aufweisen, die zumindest zwei voneinander getrennte
Elektrodenbereiche aufweist. Hierdurch ist eine strukturierte Ansteuerung von einzelnen Teilbereichen des organischen funktionellen Schichtenstapels 3 und damit auch bei einem organischen Licht emittierenden Bauelement eine strukturierte Lichtabstrahlung möglich. Die geometrische Ausbildung der Elektrodenbereiche der ersten Elektrode 2 ist rein
beispielhaft zu verstehen, insbesondere kann die erste
Elektrode 2 eine Vielzahl von Elektrodenbereichen aufweisen, die beispielsweise in Form von Streifen, Pixeln und/oder Piktogrammen, etwa zur Anzeige von Informationen oder Bildern oder zur Realisierung einzelner Leuchtbereiche, ausgebildet sein können. Jeder der Elektrodenbereiche der ersten
Elektrode 2 ist jeweils in einem Teilbereich von der
Isolatorschicht 4 bedeckt und ragt, wie in Verbindung mit den vorherigen Ausführungsbeispielen erläutert, unter der zweiten Elektrode 5 hervor. Alternativ zu den in den Figuren 6A bis 6C gezeigten zusammenhängenden Isolatorschichten 4 kann die jeweilige Isolatorschicht 4 in den einzelnen
Ausführungsbeispielen auch getrennte Bereiche aufweisen, von denen jeweils ein Isolatorschichtbereich auf einem
Elektrodenbereich der ersten Elektrode 2 angeordnet ist.
In den Figuren 7A und 7B sind Substrate 1 mit einer ersten Elektrode 2 für ein biegbares bzw. flexibles organisches optoelektronisches Bauelement gezeigt. Da die zweite
Elektrode 2 je nach Dicke und Material formbar sein kann, kann es mit Vorteil möglich sein, die vorab gezeigten
organischen optoelektronischen Bauelemente als flexible oder formbare Bauelemente entsprechend den Figuren 7A oder 7B auszubilden .
Da die erste Elektrode 2, beispielsweise im Falle eines transparenten leitfähigen Oxids, und die Isolatorschicht 4 üblicherweise sehr spröde sein können, wird gemäß den
Ausführungsbeispielen der Figuren 7A und 7B für die erste Elektrode 2 ein biegbares Material 21 unterhalb des
organischen funktionellen Schichtenstapels verwendet. Hierzu kann beispielsweise eine dünne Silberschicht oder eine
Schicht mit Silbernanodrähten oder Kohlenstoffnanoröhrchen verwendet werden, die beispielsweise in einem Polymer
eingebettet sein können. Bei einem organischen Licht
emittierenden Bauelement kann hierdurch der Leuchtbereich sehr formbar realisiert werden. Die biegbaren
Elektrodenmaterialien können auch in Verbindung mit nichtbiegbaren Substraten verwendet werden. Da jedoch
beispielsweise eine Polymerschicht mit Silbernanodrähten oder Kohlenstoffnanoröhrchen empfindlich gegen Feuchtigkeit oder vor allem auch feuchtigkeitsleitend sein kann, weist die erste Elektrode 2 ein feuchtigkeitsdichtes Material 20 auf, das das biegbare Material 21 unter der Isolatorschicht 4 kontaktiert und das unter der Isolatorschicht 4 und damit auch im fertigen Bauelement unter der hier nicht gezeigten zweiten Elektrode hervorragt. Dadurch kann das
feuchtigkeitsdichte Material 20 als Kontaktbereich der ersten Elektrode 2 unter der Isolatorschicht 4 herausgeführt werden, während das biegbare Material 21 unabhängig von seinen
Eigenschaften in Bezug auf Feuchtigkeit unter dem organischen funktionellen Schichtenstapel verwendet werden kann. Das organische optoelektronische Bauelement kann so im aktiven Bereich von den Vorteilen wie beispielsweise der Biegbarkeit des biegbaren Materials 21 profitieren, während die Umweltempfindlichkeit nach außen durch das
feuchtigkeitsdichte Material 20 und die Isolatorschicht 4 unproblematisch ist. Um die Isolatorschicht 4 und gegebenenfalls auch ein sprödes, feuchtigkeitsdichtes Material 20, insbesondere beispielsweise auf einem flexiblen Substrat, mechanisch zu stabilisieren, kann ein Stabilisierungselement 6 auf dem Isolator 4 und auf einem Teilbereich des Materials 20 vorgesehen sein, das in Form eines Gegenstücks als Versteifung dient, wie in Figur 7B gezeigt ist. Eine derartige Versteifung in Form eines
Stabilisierungselements 6 kann auch in Verbindung mit einer durchgehend biegbaren ersten Elektrode 2 verwendet werden. Die in Verbindung mit den hier gezeigten
Ausführungsbeispielen beschriebenen organischen
optoelektronischen Bauelemente weisen aufgrund des durch die zweite Elektrode gebildeten Metalldeckels in direktem Kontakt mit dem organischen funktionellen Schichtenstapel eine gute Wärmeverteilung auf, insbesondere bei Materialien wie etwa Kupfer für die zweite Elektrode. Die als Verkapselung
ausgebildete zweite Elektrode kann weiterhin als große kontaktierbare Fläche dienen, die beispielsweise auch lötbar sein kann, insbesondere im Fall von Kupfer und/oder Nickel als Materialien für die zweite Elektrode oder zumindest die Elektrodenverstärkungsschicht. Aufgrund der im Vergleich zu üblichen organischen optoelektronischen Bauelementen hier verwendeten großen Dicke der zweiten Elektrode kann der eingebrachte Strom sehr homogen auf die Fläche des
organischen funktionellen Schichtenstapels verteilt werden, sodass es möglich sein kann, dass keine zusätzlichen
Kontaktstrukturen notwendig sind. Die in den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele und Merkmale können auch ohne explizite Erläuterung miteinander kombiniert werden und können zusätzlich oder alternativ weitere im allgemeinen Teil beschriebene Merkmale aufweisen.
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 oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Claims

Patentansprüche
1. Organisches optoelektronisches Bauelement, aufweisend ein Substrat (1) mit einer transluzenten ersten
Elektrode (2),
einen organischen funktionellen Schichtenstapel (3) auf der ersten Elektrode (2) und
eine zweite Elektrode (5) auf dem organischen
funktionellen Schichtenstapel,
wobei
zwischen der ersten und zweiten Elektrode (2, 5) eine
Isolatorschicht (4) angeordnet ist, die zusammen mit dem organischen funktionellen Schichtenstapel (3) die erste und die zweite Elektrode (2, 5) voneinander trennt und die unter der zweiten Elektrode (5) hervorragt,
die zweite Elektrode (5) den organischen funktionellen
Schichtenstapel (3) komplett überdeckt und
die zweite Elektrode (5) und die Isolatorschicht (4) den organischen funktionellen Schichtenstapel (3)
verkapseln .
2. Bauelement nach Anspruch 1, wobei die Isolatorschicht (4) ein anorganisches Material aufweist oder daraus besteht .
3. Bauelement nach Anspruch 2, wobei das anorganische
Material ein Oxid, Nitrid, Oxinitrid oder Carbid
aufweist oder daraus besteht.
4. Bauelement nach Anspruch 2 oder 3, wobei das
anorganische Material ausgewählt ist aus einem oder mehreren der folgenden Materialien: Aluminiumoxid, Zinkoxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid, Hafniumoxid, Lanthanoxid, Tantaloxid, Niobiumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxid, Siliziumoxinitrid, Siliziumcarbid.
5. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Isolatorschicht (4) auf einem Teilbereich des
organischen funktionellen Schichtenstapels (3)
angeordnet ist.
6. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der organische funktionelle Schichtenstapel (3) auf einem
Teilbereich der Isolatorschicht (4) aufgebracht ist.
7. Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die zweite Elektrode (5) eine Dicke von größer oder gleich 5 ym und kleiner oder gleich 200 ym aufweist.
8. Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die zweite Elektrode (5) eine Keimschicht (50) auf der dem organischen funktionellen Schichtenstapel (3) zugewandten Seite und eine auf der Keimschicht (50) galvanisch abgeschiedene Elektrodenverstärkungsschicht (51) aufweist.
9. Bauelement nach Anspruch 8, wobei die Keimschicht (50) zumindest eines ausgewählt aus Aluminium und Silber aufweist oder daraus ist.
Bauelement nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Keimschicht (50) eine Dicke von größer oder gleich 10 nm und kleiner oder gleich 2000 nm aufweist.
11. Bauelement nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Elektrodenverstärkungsschicht (51) zumindest eines oder mehrere Materialien ausgewählt aus Nickel, Kupfer, Zink, Zinn und Chrom aufweist oder daraus ist.
12. Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Substrat (1) biegbar ist und über der
Isolatorschicht (4) ein Stabilisierungselement (6) zur Versteifung des organischen optoelektronischen
Bauelements angeordnet ist.
13. Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die erste Elektrode (2) unterhalb des organischen funktionellen Schichtenstapels (3) ein biegbares
Material (21) aufweist und
die erste Elektrode (2) weiterhin ein
feuchtigkeitsdichtes Material (20) aufweist, das das biegbare Material (21) unter der Isolatorschicht (4) kontaktiert und das unter der Isolatorschicht (4) und der zweiten Elektrode (5) hervorragt.
14. Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das organische optoelektronische Bauelement frei von einer Verkapselungsanordnung über der zweiten Elektrode (5) ist.
15. Verfahren zur Herstellung eines organischen
optoelektronischen Bauelements nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem
ein Substrat (1) mit einer transluzenten ersten
Elektrode (2) bereitgestellt wird,
- auf der ersten Elektrode (2) ein organischer
funktioneller Schichtenstapel (3) abgeschieden wird, auf dem organischen funktionellen Schichtenstapel (3) eine zweite Elektrode (5) aufgebracht wird, die den organischen funktionellen Schichtenstapel (3) komplett überdeckt,
vor dem Aufbringen der zweiten Elektrode (5) eine
Isolatorschicht (4) aufgebracht wird, die nach dem
Aufbringen der zweiten Elektrode (5) unter der zweiten Elektrode (5) hervorragt.
16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem zum Aufbringen der zweiten Elektrode (5) eine Keimschicht (50) aufgebracht wird, auf der eine Elektrodenverstärkungsschicht (51) galvanisch abgeschieden wird.
17. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die zweite Elektrode (5) mittels eines Verdampfungsverfahrens aufgebracht wird .
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, bei dem die Isolatorschicht (4) nach dem Aufbringen des
organischen funktionellen Schichtenstapels (3) auf einem Teilbereich dieses aufgebracht wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, bei dem der organische funktionelle Schichtenstapel (3) nach dem Aufbringen der Isolatorschicht (4) auf einem Teilbereich dieser aufgebracht wird.
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