WO2016016331A1 - Optoelektronisches bauelement und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauelements - Google Patents

Optoelektronisches bauelement und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauelements Download PDF

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WO2016016331A1
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refractive index
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Daniel Riedel
Nina Riegel
Silke SCHARNER
Arne FLEISSNER
Thomas Wehlus
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Osram Oled GmbH
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    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present application relates to an optoelectronic component and a method for producing a
  • An organic light-emitting diode may comprise a functional layer stack arranged on a glass carrier, wherein light emitted by the layer stack passes through the glass carrier before it is decoupled from the OLED.
  • On the glass carrier can external
  • Scattering layers in particular microlenses, are applied to increase the degree of radiation extraction.
  • this has a functional layer stack.
  • functional layer stack contains in particular a
  • the functional Layer stack comprises, for example, an organic active layer, which during operation of the device
  • the functional layer stack has, for example, an organic layer embodied as a hole transport layer and an organic layer designed as an electron transport layer.
  • the active organic layer is arranged in the vertical direction between the hole transport layer and the electron transport layer.
  • a vertical direction is understood to mean a direction that is perpendicular to a main extension plane of the organic active layer. In particular, that is
  • Component an OLED.
  • this has a mechanically stable coupling-out layer.
  • the functional layer stack is arranged on the coupling-out layer.
  • a mechanically stable decoupling layer is understood as meaning a layer which is designed to be cantilevered in particular. That is, the mechanically stable
  • Decoupling layer can rely on itself and is stable to the Eigenschraft force.
  • the coupling-out layer is suitable
  • the decoupling layer can carry at least the functional layer stack, without being mechanically deformed due to the Eigenglokraft.
  • the coupling-out layer can be used as a
  • Carrier body of the device to be formed means that the decoupling layer in particular the entire Optoelectronic device gives sufficient mechanical stability.
  • the coupling-out layer has a radiation exit surface of the component on a side facing away from the layer stack.
  • the coupling-out layer is permeable to the electromagnetic radiation generated during operation of the component.
  • the decoupling layer can be clear,
  • the coupling-out layer has inner scattering elements. Under inner scattering elements of the coupling-out are in particular
  • Radiation exit surface is coupled out of the device, whereby the Strahlungsauskopplungsgrad of the device is improved.
  • the coupling-out layer has a refractive index which is at least 80% of a refractive index of the layer stack.
  • a refractive index of a layer is in particular the refractive index of the material forming the layer
  • the layer has multiple layers
  • Partial layers and / or more materials is below a refractive index of the layer in particular the
  • the refractive index is determined at a radiation wavelength which is encompassed by the electromagnetic radiation generated during operation of the component.
  • the refractive indices are determined at a wavelength of 500 nm.
  • the refractive index of the coupling-out layer is at least 80% of the refractive index of the layer stack
  • this has a functional layer stack with an organic active layer and a mechanically stable Auskoppeltik, wherein the
  • the organic active layer emits electromagnetic radiation during operation of the device.
  • the decoupling layer has internal scattering elements.
  • Decoupling layer and the layer stack each have a refractive index, wherein the refractive index of the
  • Decoupling layer is at least 80% of the refractive index of the layer stack. Due to the material, the functional layer stack often has a high refractive index, for example around 1.7. Is the
  • Refractive index of the coupling-out layer at least approximately equal to or higher than the refractive index of the
  • Scattering elements within the coupling-out layer can be
  • Carrier body of the device can be made particularly thin, whereby light losses due to absorption in the decoupling layer or in the carrier body of the device can be reduced.
  • the refractive index of the coupling-out layer is at least 1.6
  • the coupling-out layer is formed from a material having a refractive index, in particular between 1.6 and 4
  • the refractive index of the coupling-out layer is greater than the refractive index of the layer stack.
  • the component is free of an intermediate layer, which in
  • the intermediate layer has a refractive index which is smaller than that
  • Embodiment of the device favors a low-loss radiation transition from the functional layer stack to the coupling-out layer.
  • the device can a
  • Refractive index of the intermediate layer is adapted to the refractive index of the layer stack.
  • the refractive index of the intermediate layer differs from the refractive index of the layer stack by at most 20%, for example by at most 10%, by at most 5 ⁇ 6.
  • the intermediate layer has one or more metal oxides
  • the latter is free on a side of the coupling-out layer facing away from the layer stack from a layer formed as a carrier body of the component.
  • the component between the functional layer stack and the radiation exit surface only has a layer formed as a carrier body of the component, which layer
  • Decoupling layer with the inner scattering elements is.
  • the device is free of a boundary layer between the coupling-out layer and a glass layer.
  • the coupling-out layer has a vertical thickness which is between 10 ⁇ m inclusive and 300 ⁇ m inclusive, in particular between 20 ⁇ m inclusive and 200 ⁇ m inclusive, for example between 20 ⁇ m and 20 ⁇ m inclusive
  • the coupling-out layer is designed to be bendable.
  • the decoupling layer has a flexible, in particular an elastically yielding material.
  • the decoupling layer has a flexible, in particular an elastically yielding material.
  • Modulus of elasticity of the coupling-out layer under standard conditions less than 70 kN / mm 2, for example less than 50 kN / mm 2, in particular less than 40 kN / mm 2.
  • An optoelectronic component with a flexible coupling-out layer can be particularly simplified on uneven, for example crooked
  • the inner scattering elements are embedded in a high-index material of the coupling-out layer.
  • a high-index material is understood as meaning a material which in particular has a refractive index of at least 1.6, for example 1.7 or higher, about 2 or higher.
  • the inner scattering elements are in particular scattering particles, for example of titanium oxide or silicon oxide.
  • a conversion material in particular in the form of
  • the conversion material absorbs the radiation generated by the active layer at a first wavelength and converts it into radiation having a second wavelength different from the first wavelength.
  • the first and second wavelengths are each a peak wavelength or a dominant wavelength of the corresponding radiation.
  • the scattering elements differ from the
  • the scattering elements are optically inactive. That is, the scattering elements absorb no or only little radiation with a first wavelength and do not convert them into radiation with a second wavelength different from the first wavelength.
  • the coupling-out layer is designed to be multi-layered.
  • the multilayer coupling-out layer has a scattering layer with the inner scattering elements.
  • the coupling-out layer may have a partial layer which adjoins the scattering layer, wherein the partial layer is free of the inner scattering elements.
  • the scattering layer and the sub-layer can have the same high-index material. It is, however
  • the Decoupling layer may also have a plurality of scattering layers and / or sub-layers.
  • Barrier layer can protect the functional layer stack from environmental influences such as humidity or noxious gases
  • barrier layer as a
  • Planarleiterstik serve for the layers arranged thereon.
  • the barrier layer may depend on the
  • Forming the decoupling layer be optional increases the barrier layer in the presence of the protection of the
  • Layer stack and also simplifies the production of the layer stack to be applied to the barrier layer.
  • this has an encapsulation layer.
  • the functional layer stack is in plan view of the
  • Decoupling layer of the encapsulation layer completely covered.
  • the encapsulation layer completely covers the layer stack in the lateral direction.
  • a lateral direction is understood to mean a direction which, in the context of the manufacturing tolerance, is parallel to the direction of the production
  • Main extension plane of the organic active layer is directed.
  • Encapsulation layer is understood in particular a layer or a plurality of layers, the layer stack of the device at least partially or completely
  • the Encapsulation layer formed such that little or no humidity and no or hardly any substances in the gaseous state can pass through the encapsulation layer.
  • this has a protective layer.
  • the encapsulation layer is in particular between the layer stack and the
  • the encapsulation layer can thus be protected from external mechanical influences by the protective layer.
  • the protective layer may be flexible, for example, bendable.
  • the protective layer has a lower modulus of elasticity than the glass.
  • the glass For example, the
  • the protective layer is a polymer layer.
  • the decoupling layer is applied to the sacrificial substrate, wherein the decoupling layer is formed mechanically stable.
  • the decoupling layer has a refractive index of at least 80% of a refractive index of the functional Layer stack is. Subsequently, the sacrificial substrate is removed from the device.
  • the sacrificial substrate serves as a carrier of the entire electromagnetic device only during its manufacture.
  • the coupling-out layer can be made particularly thin.
  • such a method is particularly suitable for the production of a flexible organic component, in which in particular the coupling-out layer is designed to be flexible.
  • Victim substrate is basically a wide range of materials available, especially plastics or metals, which have a lower risk of breakage in the manufacture of the device compared to the glass, whereby the yield risk, for example due to possible
  • the sacrificial substrate can be reused, thereby reducing the manufacturing cost of such devices.
  • the decoupling layer is formed on the sacrificial substrate such that its thickness is between 10 ⁇ m and 10 ⁇ m
  • optoelectronic device having a total thickness of between 40 ym and 400 ym inclusive, for example between 40 ym and 200 ym inclusive.
  • the decoupling layer is applied to the sacrificial substrate by means of a wet-chemical method.
  • a wet-chemical method for example, the
  • the coupling-out layer formed as a multilayer coating.
  • the coupling-out layer can have a plurality of layers which are arranged in layers on the sacrificial substrate
  • the coupling-out layer is made of a high refractive index material
  • Scattering particles may be embedded in the high refractive material prior to application to the sacrificial substrate. It is also possible that, for the formation of the coupling-out layer, the high-indexing material is first applied to the sacrificial substrate and the scattering elements are applied to the high-index material, for example sprinkled, before a further layer of the high-indexing material is applied to the scattering elements. A last applied layer of the coupling-out layer can be used as a
  • a litter layer and at least one sub-layer of a high-refractive material layers applied to the substrate are provided.
  • the scattering layer has a plurality of scattering elements, in particular scattering particles.
  • the sub-layer is free of the scattering elements.
  • the sub-layer and the scattering layer can be formed so that the sub-layer
  • the sacrificial substrate is provided in the form of a film.
  • the sacrificial substrate approximately comprises a metal
  • the decoupling layer is applied in particular directly to the sacrificial substrate. For example, this indicates
  • the sacrificial substrate may be removed from the decoupling layer by a mechanical process, for example, peeled or peeled off the decoupling layer.
  • the sacrificial substrate may comprise a metal, a plastic or a glass-containing material.
  • the sacrificial substrate may be a glass body.
  • the sacrificial layer is a soluble lacquer or polymer layer.
  • the sacrificial layer may be temporary adhesives or having pyrolytic paints. Removing the sacrificial layer
  • the sacrificial substrate of the device is in particular performed by the removal of the sacrificial layer.
  • a conversion material in particular in the form of
  • Phosphorus particles introduced into the decoupling layer can be introduced into the coupling-out layer analogously to the scattering elements.
  • Figure 1 is a schematic representation of a
  • Figure 2A shows another embodiment of a
  • Figure 2B is a schematic representation of another
  • FIGS. 3A to 3D are schematic sectional views of different process stages of an exemplary embodiment for producing an optoelectronic component.
  • FIG. 10 A first exemplary embodiment of an optoelectronic component 10 is shown schematically in FIG.
  • the optoelectronic component 10 has a
  • Decoupling layer 1 one on the decoupling layer. 1
  • Encapsulation layer 71 on. In the vertical direction of the layer stack 6 between the coupling-out layer 1 and the
  • Encapsulation layer 71 is arranged. In the lateral direction, the layer stack 6 is between a first
  • Insulation structure 4 and a second insulation structure 5 limited. In plan view of the decoupling layer. 1
  • the encapsulation layer 71 covers the layer stack 6, the first insulation structure 4 and the second one
  • Insulation structure 5 completely.
  • the functional layer stack 6 has an organic active layer 63.
  • the active layer 63 emits electromagnetic radiation during operation of the device, for example in the ultraviolet, visible or infrared spectral range.
  • the layer stack 6 also contains a first charge transport layer 61 and a second charge transport layer 62, wherein the organic active
  • Layer 63 is disposed between the first charge transport layer 61 and the second charge transport layer 62.
  • Charge transport layer in each case at least one organic material.
  • the first and the second charge transport layer are formed as an electron transport layer or as a hole transport layer or vice versa. These charge transport layers serve to inject the holes and the electrons into the organic active layer 63.
  • the layer stack 6 has one
  • Refractive index n2 which may in particular be greater than 1.6, about 1.7 or higher, for example 2 or higher.
  • the coupling-out layer 1 is designed to be transmissive to radiation and has a radiation exit surface 11 of the component 10 on a side facing away from the layer stack 6. That is, the radiation generated during operation of the device 10 leaves the device, in particular at the
  • the radiation exit surface 11 is free of a structuring or a scattering layer.
  • the decoupling layer 1 has internal scattering elements 12.
  • the scattering elements 11 are in the interior of the decoupling layer. 1
  • the decoupling layer 1 has a high refractive index material in which the scattering elements 12 are embedded.
  • the scattering elements 12 are distributed irregularly in the interior of the decoupling layer 1. It is also possible that the
  • the coupling-out layer has a refractive index n 1, which is in particular at least 80% of the refractive index n 2 of the layer stack 6.
  • the refractive index nl of the coupling-out layer is at least 1.6.
  • the coupling-out layer has a greater refractive index than the glass.
  • the refractive index nl of the coupling-out layer 1 is greater than the refractive index n2 of the layer stack 6.
  • Coupling efficiency of the device 10 is improved.
  • the decoupling layer 1 is formed mechanically stable.
  • the decoupling layer 1 is designed in particular as a carrier body of the component. The latter means that the
  • Decoupling layer is formed such that the device due to the decoupling not by his
  • the decoupling layer 1 has a vertical thickness D1 which is, for example, between 10 ⁇ m and 300 ⁇ m, in particular between 20 ⁇ m and 200 ⁇ m, for example between 20 ⁇ m and 100 ⁇ m.
  • the component 10 is free of a further carrier body of the component on a side of the decoupling layer 1 facing away from the layer stack 6.
  • Radiation exit surface 11 is a surface of the
  • Radiation exit surface 11 is arranged.
  • the component 10 has a first electrode 2 and a second electrode 3 for electrical contacting of the
  • the layer stack 6 is arranged in the vertical direction between the first electrode 2 and the second electrode 3.
  • the first electrode 2 is transmissive to radiation and arranged between the coupling-out layer 1 and the layer stack 6.
  • the first electrode 2 has a transmission for the radiation generated by the organic active layer 63
  • the first electrode may include transparent conductive materials, for example, transparent conductive oxides.
  • the first electrode 2 can have a transparent layer with conductor tracks arranged thereon, for example silver nano-conductor tracks. It is also conceivable that such interconnects of the first
  • Electrode 2 are arranged directly on the coupling-out layer 1, so that the conductor tracks of the first electrode 2 are in direct physical contact both with the coupling-out layer 1 and with the layer stack 6.
  • the second electrode 3 is reflective, for example, for the radiation emitted during operation of the component 10
  • the second electrode 3 reflects at least 70%, preferably at least 90%, of the radiation impinging on the second electrode 3 in the direction of the coupling-out layer 1.
  • the first electrode 2 has a first contact track 20, which is arranged laterally of the layer stack 6 in the lateral direction
  • the second electrode 3 has a second contact track 30, which also laterally of the Layer stack 6 is arranged. Via the first contact track 20 and the second contact track 30, the optoelectronic component 10 can be electrically contacted with an external current source.
  • Decoupling layer 1 and the layer stack 6 is arranged.
  • the layer stack 6 is completely surrounded, in particular hermetically sealed, by the encapsulation layer 71 and by the barrier layer 72 in all directions.
  • Encapsulation layer 71 and the barrier layer 72 thus protect the layer stack 6 from external environmental influences. It is also conceivable that the layer stack 6 is already adequately protected from the encapsulation layer 71 and the decoupling layer 1 from external environmental influences and that
  • Component 10 is free from such a barrier layer 72.
  • the device 10 also has a protective layer 70.
  • the protective layer 70 is in particular as a
  • Decoupling layer covers the protective layer 70 the
  • Protective layer 70 may be formed as a carrier body of the device 10. In such a case, the decoupling layer 1 can be made particularly thin.
  • the protective layer 70 is flexible,
  • Protective layer 70 is a polymer layer.
  • the protective layer 70 has a vertical thickness D2, for example
  • the protective layer 70 limits the device 10 in the vertical direction.
  • the component 10 has a vertical total thickness D.
  • the total thickness D is, for example, between 40 ym and 400 ym.
  • the total thickness D may be between 40 ym and 300 ym, for example between 40 ym and 200 ym.
  • Figure 2A shows a schematic sectional view of a
  • the coupling-out layer 1 has, in addition to the scattering elements 12, also a conversion material 15, which is in particular in the form of phosphor particles.
  • the scattering elements 12 and the conversion material 15 can be embedded in the same high-index material of the coupling-out layer. Due to the clarity, in contrast to Figure 1, only a portion between the first insulating structure 4 and the second
  • Insulation structure 5 shown.
  • FIG. 2B A further exemplary embodiment of an optoelectronic component 10 is shown schematically in sectional view in FIG. 2B. This embodiment corresponds to
  • Litter layer 13 is in the vertical direction between the
  • Sublayers 14 are arranged. At least one of the partial layers 14 has a vertical thickness that is greater than a vertical thickness of the scattering layer 13. The partial layers 14 of the decoupling layer 1 are free of the inner
  • the decoupling layer 1 can a
  • a sub-layer 14 arranged between the layer stack 6 and the scattering layer 13 contains the conversion material
  • the scattering elements 12 are for example in one
  • the scattering layer 13 and the partial layers 14 have the same high-index material.
  • the high-index material has a refractive index which is at least 1.6, in particular at least 1.7, approximately at least 2.0.
  • Decoupling layer 1 throughout the entire vertical height have the same high refractive index material. It is also conceivable that the scattering layer 13 is formed as a prefabricated scattering layer, which in the high-refractive
  • FIGS. 3A to 3D show different process stages of an exemplary embodiment for producing a
  • a sacrificial substrate 9 is provided.
  • the sacrificial substrate 9 may be a glass body.
  • the sacrificial substrate 9 may be formed of materials that have a lower modulus of elasticity than the glass
  • the sacrificial substrate 9 is made of a plastic, such as PET, or of a metal, such as aluminum.
  • a sacrificial layer 8 is applied, for example by means of a coating process.
  • the sacrificial layer 8 is in particular a soluble lacquer layer or a soluble polymer layer.
  • the sacrificial layer may have temporary adhesives or pyrolytic paints.
  • the sacrificial layer can be dissolved by supplying a chemical solution.
  • a decoupling layer 1 with inner scattering elements 12 is applied to the sacrificial substrate 9.
  • the sacrificial layer 8 is arranged between the coupling-out layer 1 and the sacrificial substrate 9.
  • the coupling-out layer is applied to the sacrificial substrate by means of a coating method, for example a wet-chemical method.
  • Decoupling layer 1 is formed such that it is mechanically stable and in particular as a carrier body for a functional applied thereto
  • Optoelectronic device 10 can serve.
  • a vertical thickness of the coupling-out layer 1 is between 10 ⁇ m and 300 ⁇ m, for example between 20 ⁇ m and 200 ⁇ m, approximately between 20 ⁇ m and 100 ⁇ m.
  • the decoupling layer 1 is formed in particular from a high refractive index material having a refractive index which is at least 1.6.
  • the inner scattering elements 12 are doing in the
  • the scattering elements 12 and / or the conversion material 15 can be distributed uniformly or unevenly in a part of the coupling-out layer 1 or in the entire coupling-out layer 1.
  • the scattering layer 13 contains the scattering elements 12, wherein the at least one partial layer 14 can be free of the scattering elements 12.
  • the scattering elements 12 in particular in the form of
  • Partial layer 14 and the scattering elements 12 are applied.
  • Sub-layer 14 of the coupling-out layer 1 can be formed as a planarization layer.
  • the decoupling layer 1 is multilayered
  • Decoupling layer 1 is formed.
  • a barrier layer 72 is applied directly to the coupling-out layer 1. In principle, however, the formation of such a barrier layer 72 may be optional.
  • Charge transport layer 61 an organic active layer 63, and a second charge transport layer 62, and a second electrode 3 and an encapsulation layer 71
  • the sacrificial substrate 9 is detached from the optoelectronic component 10. The removal of the sacrificial substrate 9 is carried out in particular on the sacrificial layer 8, whereby the detached sacrificial substrate 9 in the production of further optoelectronic components
  • FIG. 3D corresponds to FIG
  • the sacrificial substrate 9 is provided in particular in the form of a film.
  • the decoupling layer 1 is applied directly to the sacrificial substrate 9. The trained in the form of a film
  • Sacrificial substrate 9 is removed mechanically from the cured decoupling layer 1, for example.
  • the sacrificial substrate 9 can be removed from the coupling-out layer 1 or peeled off.

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Abstract

Es wird ein optoelektronisches Bauelement angegeben, das einen funktionellen Schichtenstapel (6)mit einer organischen aktiven Schicht (63) und eine mechanisch stabil ausgebildete Auskoppelschicht (1)aufweist, wobei die organische aktive Schicht (63) im Betrieb des Bauelements elektromagnetische Strahlung emittiert,der funktionelle Schichtenstapel (6) auf der Auskoppelschicht (1) angeordnet ist, die Auskoppelschicht (1) innere Streuelemente (12) aufweist, und die Auskoppelschicht (1) einen Brechungsindex (n1) aufweist, der mindestens 80 % eines Brechungsindexes (n2) des Schichtenstapels (6) ist. Des Weiten wird ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauelements angegeben, bei dem der funktionelle Schichtenstapel (6) auf ein Opfersubstrat (9) aufgebracht wird und das Opfersubstrat in einem nachfolgenden Verfahrensschritt von dem Schichtenstapel (6) entfernt wird.

Description

Beschreibung
Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements
Die vorliegende Anmeldung betrifft ein optoelektronisches Bauelement und ein Verfahren zur Herstellung eines
optoelektronischen Bauelements. Eine organische lichtemittierende Diode (OLED) kann einen auf einem Glasträger angeordneten funktionellen Schichtenstapel aufweisen, wobei von dem Schichtenstapel emittiertes Licht durch den Glasträger hindurchtritt, bevor es aus der OLED ausgekoppelt wird. Auf den Glasträger können externe
Streuschichten, insbesondere Mikrolinsen, zur Erhöhung des Strahlungsauskopplungsgrads aufgebracht werden. Die
Prozessierung von OLEDs auf Glasträgern mit externen
Streuschichten oder Mikrolinsen erweist sich jedoch als aufwändig. Außerdem verringern die Absorptionsverluste innerhalb der vergleichsweise dicken Glasträgern die
Effizienz der organischen lichtemittierenden Dioden.
Eine Aufgabe ist es, ein vereinfacht herzustellendes
optoelektronisches Bauelement mit einem hohen
Strahlungsauskopplungsgrad anzugeben. Als eine weitere
Aufgabe wird ein zuverlässiges, vereinfachtes und
kostengünstiges Verfahren zur Herstellung eines
optoelektronischen Bauelements angegeben. Gemäß zumindest einer Ausführungsform eines Bauelements weist dieses einen funktionellen Schichtenstapel auf. Der
funktionelle Schichtenstapel enthält insbesondere eine
Mehrzahl von organischen Schichten. Der funktionelle Schichtenstapel weist zum Beispiel eine organische aktive Schicht auf, die im Betrieb des Bauelements
elektromagnetische Strahlung, beispielsweise UV-Strahlung, sichtbares Licht oder Infrarotstrahlung, emittiert. Außerdem weist der funktionelle Schichtenstapel beispielsweise eine als Lochtransportschicht ausgeführte organische Schicht und eine als Elektronentransportschicht ausgebildete organische Schicht auf. Insbesondere ist die aktive organische Schicht in vertikaler Richtung zwischen der Lochtransportschicht und der Elektronentransportschicht angeordnet. Unter einer vertikalen Richtung wird eine Richtung verstanden, die senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene der organischen aktiven Schicht gerichtet ist. Insbesondere ist das
Bauelement eine OLED.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist dieses eine mechanisch stabile Auskoppelschicht auf. Der funktionelle Schichtenstapel ist auf der Auskoppelschicht angeordnet. Unter einer mechanisch stabilen Auskoppelschicht wird eine Schicht verstanden, die insbesondere freitragend ausgebildet ist. Das heißt, die mechanisch stabile
Auskoppelschicht kann auf sich selbst stützen und ist gegenüber der Eigenschwerkraft stabil. Beispielsweise ist die Auskoppelschicht durch geeignete
Materialauswahl und entsprechende Dickengestaltung derart mechanisch stabil ausgebildet, dass die Auskoppelschicht zumindest den funktionellen Schichtenstapel tragen kann, ohne dabei aufgrund der Eigenschwerkraft mechanisch verformt zu werden. Des Weiteren kann die Auskoppelschicht als ein
Trägerkörper des Bauelements ausgebildet sein. Letzteres bedeutet, dass die Auskoppelschicht insbesondere dem gesamten optoelektronischen Bauelement eine ausreichende mechanische Stabilität verleiht.
Gemäß zumindest einer Ausgestaltung des Bauelements weist die Auskoppelschicht auf einer dem Schichtenstapel abgewandten Seite eine Strahlungsaustrittsfläche des Bauelements auf. Insbesondere ist die Auskoppelschicht für die im Betrieb des Bauelements erzeugte elektromagnetische Strahlung durchlässig ausgebildet. Die Auskoppelschicht kann klarsichtig,
transparent oder milchig trüb ausgebildet sein.
Gemäß zumindest einer Ausgestaltung des Bauelements weist die Auskoppelschicht innere Streuelemente auf. Unter inneren Streuelementen der Auskoppelschicht werden insbesondere
Streuzentren im Inneren der Auskoppelschicht verstanden.
Beispielsweise sind die inneren Streuelemente von einem
Material der Auskoppelschicht allseitig vollständig umgeben. Die im Betrieb des Bauelements von der organischen aktiven Schicht emittierte Strahlung wird an den Streuelementen der Auskoppelschicht gestreut, bevor es an der
Strahlungsaustrittsfläche aus dem Bauelement ausgekoppelt wird, wodurch der Strahlungsauskopplungsgrad des Bauelements verbessert wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist die Auskoppelschicht einen Brechungsindex auf, der mindestens 80 % eines Brechungsindexes des Schichtenstapels ist. Unter einem Brechungsindex einer Schicht wird insbesondere der Brechungsindex des die Schicht bildenden Materials
verstanden. Weist die Schicht beispielsweise mehrere
Teilschichten und/oder mehrere Materialien auf, wird unter einem Brechungsindex der Schicht insbesondere der
durchschnittliche Brechungsindex dieser Schicht verstanden. Der Brechungsindex wird dabei bei einer Strahlungswellenlänge bestimmt, die von der im Betrieb des Bauelements erzeugten elektromagnetischen Strahlung umfasst ist. Zum Beispiel werden die Brechungsindices bei einer Wellenlänge von 500 nm bestimmt. Insbesondere ist es möglich, dass die genannte Beziehung der Brechungsindices von Auskoppelschicht und
Schichtenstapel für den gesamten Wellenlängenbereich der im Betrieb vom Bauelement erzeugten elektromagnetischen
Strahlung erfüllt ist.
Beträgt der Brechungsindex der Auskoppelschicht mindestens 80 % des Brechungsindexes des Schichtenstapels, können
Strahlungsverluste aufgrund von Totalreflexionen beim
Übergang der emittierten Strahlung von dem Schichtenstapel zur Auskoppelschicht weitgehend unterdrückt werden, sodass die Auskopplung der emittierten Strahlung aus dem Bauelement besonders effizient ausgestaltet ist. In mindestens einer Ausführungsform des optoelektronischen
Bauelements weist dieses einen funktionellen Schichtenstapel mit einer organischen aktiven Schicht und eine mechanisch stabil ausgebildete Auskoppelschicht auf, wobei der
funktionelle Schichtenstapel auf der Auskoppelschicht
angeordnet ist. Die organische aktive Schicht emittiert im Betrieb des Bauelements elektromagnetische Strahlung. Die Auskoppelschicht weist innere Streuelemente auf. Die
Auskoppelschicht und der Schichtenstapel weisen jeweils einen Brechungsindex auf, wobei der Brechungsindex der
Auskoppelschicht mindestens 80 % des Brechungsindexes des Schichtenstapels ist. Materialbedingt weist der funktionelle Schichtenstapel oft einen hohen Brechungsindex auf, etwa um 1,7. Ist der
Brechungsindex der Auskoppelschicht zumindest annähernd gleich oder höher als der Brechungsindex des
Schichtenstapels, können Lichtverluste aufgrund von
Totalreflexionen beim Strahlungsübergang von dem
Schichtenstapel zur Auskoppelschicht stark reduziert werden. Die Effizienz der Strahlungsauskopplung kann durch
Streuungseffekte an den inneren Streuelementen innerhalb der Auskoppelschicht zusätzlich erhöht werden. Des Weiteren können auf externe Streuschichten oder Mikrolinsen, die auf dem Trägerkörper beziehungsweise auf der Auskoppelschicht des Bauelements aufgebracht sind, verzichtet werden, wodurch die Herstellung eines solchen optoelektronischen Bauelements insgesamt vereinfacht wird. Durch die Ausbildung der
Streuelemente innerhalb der Auskoppelschicht kann ein
vereinfachtes, kostengünstiges Verfahren zur Herstellung eines solchen optoelektronischen Bauelements angewendet werden, bei dem die Auskoppelschicht auch im Fall als
Trägerkörper des Bauelements besonders dünn ausgestaltet werden kann, wodurch Lichtverluste aufgrund von Absorption in der Auskoppelschicht beziehungsweise in dem Trägerkörper des Bauelements vermindert werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist der Brechungsindex der Auskoppelschicht mindestens 1,6,
insbesondere mindestens 1,7 oder mindestens 2. Beispielsweise ist die Auskoppelschicht aus einem Material gebildet, das einen Brechungsindex insbesondere zwischen 1,6 und 4
beispielsweise zwischen 1,6 und 3 oder zwischen 2 und 3 aufweist. Beispielsweise weist die Auskoppelschicht im
Vergleich zum Glas einen größeren Brechungsindex auf. Insbesondere ist der Brechungsindex der Auskoppelschicht größer als der Brechungsindex des Schichtenstapels.
Gemäß zumindest einer Ausführungsvariante des Bauelements ist das Bauelement frei von einer Zwischenschicht, die in
vertikaler Richtung zwischen dem Schichtenstapel und der Auskoppelschicht angeordnet ist, wobei die Zwischenschicht einen Brechungsindex aufweist, der kleiner als der
Brechungsindex des funktionellen Schichtenstapels,
insbesondere kleiner als 80 % des Brechungsindexes des funktionellen Schichtenstapels ist. Eine derartige
Ausgestaltung des Bauelements begünstigt einen verlustarmen Strahlungsübergang von dem funktionellen Schichtenstapel zur Auskoppelschicht. Alternativ kann das Bauelement eine
zwischen dem Schichtenstapel und der Auskoppelschicht
angeordnete Zwischenschicht aufweisen, wobei ein
Brechungsindex der Zwischenschicht dem Brechungsindex des Schichtenstapels angepasst ist. Insbesondere unterscheidet sich der Brechungsindex der Zwischenschicht höchstens um 20 % %, beispielsweise höchstens um 10 %, etwa höchstens um 5 ~6 vom dem Brechungsindex des Schichtenstapels. Zum Beispiel weist die Zwischenschicht ein Metalloxid oder mehrere
Metalloxide auf, etwa A1203, Zr02 oder Ti02. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist dieses auf einer dem Schichtenstapel abgewandten Seite der Auskoppelschicht frei von einer als ein Trägerkörper des Bauelements ausgebildeten Schicht. Insbesondere weist das Bauelement zwischen dem funktionellen Schichtenstapel und der Strahlungsaustrittsfläche lediglich eine als Trägerkörper des Bauelements ausgebildete Schicht auf, welche die
Auskoppelschicht mit den inneren Streuelementen ist. Insbesondere ist das Bauelement frei von eine Grenzschicht zwischen der Auskoppelschicht und einer Glasschicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist die Auskoppelschicht eine vertikale Dicke auf, die zwischen einschließlich 10 ym und einschließlich 300 ym, insbesondere zwischen einschließlich 20 ym und einschließlich 200 ym, beispielsweise zwischen einschließlich 20 ym und
einschließlich 100 ym, ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist die Auskoppelschicht biegbar ausgebildet. Zum Beispiel weist die Auskoppelschicht ein flexibles, insbesondere ein elastisch nachgiebiges Material auf. Beispielsweise weist die
Auskoppelschicht im Vergleich zum Glas einen geringeren
Elastizitätsmodul auf. Zum Beispiel beträgt der
Elastizitätsmodul der Auskoppelschicht bei Normbedingungen weniger als 70 kN/mm^, zum Beispiel weniger als 50 kN/mm^, insbesondere kleiner als 40 kN/mm^. Ein optoelektronisches Bauelement mit einer flexiblen Auskoppelschicht lässt sich besonders vereinfacht auf unebene beispielsweise krumme
Oberfläche montiert werden. Insbesondere ist die
Auskoppelschicht frei vom Glas oder frei von einem
glashaltigen Material.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements sind die inneren Streuelemente in einem hochbrechenden Material der Auskoppelschicht eingebettet. Unter einem hochbrechenden Material wird ein Material verstanden, das insbesondere einen Brechungsindex von mindestens 1,6, beispielweise 1,7 oder höher, etwa 2 oder höher aufweist. Die inneren Streuelemente sind insbesondere Streupartikel beispielsweise aus Titanoxid oder Siliziumoxid. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist ein Konversionsmaterial, insbesondere in Form von
LeuchtstoffPartikeln, in dem hochbrechenden Material der Auskoppelschicht eingebettet. Das Konversionsmaterial absorbiert die von der aktiven Schicht erzeugte Strahlung mit einer ersten Wellenlänge und wandelt diese in eine Strahlung mit einer von der ersten Wellenlänge verschiedenen zweiten Wellenlänge um. Insbesondere sind die erste und die zweite Wellenlänge jeweils eine Peak-Wellenlänge oder eine dominante Wellenlänge der entsprechenden Strahlung. Beispielsweise unterscheiden sich die Streuelemente von dem
Konversionsmaterial beziehungsweise von den
LeuchtstoffPartikeln dadurch, dass die Streuelemente optisch inaktiv sind. Das heißt, die Streuelemente absorbieren keine oder nur kaum Strahlung mit einer ersten Wellenlänge und wandeln diese nicht oder nur kaum in eine Strahlung mit einer von der ersten Wellenlänge verschiedenen zweiten Wellenlänge um.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist die Auskoppelschicht mehrschichtig ausgebildet. Insbesondere weist die mehrschichtige Auskoppelschicht eine Streuschicht mit den inneren Streuelementen auf. Des Weiteren kann die Auskoppelschicht eine Teilschicht aufweisen, die sich an die Streuschicht angrenzt, wobei die Teilschicht frei von den inneren Streuelementen ist. Insbesondere weist die
Teilschicht eine größere Dicke auf als die Streuschicht auf. Die Streuschicht und die Teilschicht können ein gleiches hochbrechendes Material aufweisen. Es ist jedoch auch
möglich, dass die Streuschicht und die Teilschicht
verschiedene hochbrechende Materialien aufweisen. Die Auskoppelschicht kann auch eine Mehrzahl von Streuschichten und/oder Teilschichten aufweisen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist dieses eine zwischen der Auskoppelschicht und dem
Schichtenstapel angeordnete Barriereschicht auf. Die
Barriereschicht kann den funktionellen Schichtenstapel vor Umwelteinflüssen wie Luftfeuchtigkeit oder Schadgase
schützen. Außerdem kann die Barriereschicht als eine
Planarisierungsschicht für die darauf angeordneten Schichten dienen. Zwar kann die Barriereschicht abhängig von der
Ausgestaltung der Auskoppelschicht optional sein, erhöht die Barriereschicht bei deren Anwesenheit den Schutz des
Schichtenstapels und vereinfacht außerdem die Herstellung des auf die Barriereschicht aufzubringenden Schichtenstapels.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist dieses eine Verkapselungsschicht auf. Insbesondere ist der funktionelle Schichtenstapel in Draufsicht auf die
Auskoppelschicht von der Verkapselungsschicht vollständig bedeckt. Beispielsweise bedeckt die Verkapselungsschicht den Schichtenstapel in lateraler Richtung vollständig.
Unter einer lateralen Richtung wird eine Richtung verstanden, die im Rahmen der Herstellungstoleranz parallel zu der
Haupterstreckungsebene der organischen aktiven Schicht gerichtet ist. Die vertikale Richtung und die laterale
Richtung sind somit senkrecht zueinander. Unter einer
Verkapselungsschicht wird insbesondere eine Schicht oder eine Mehrzahl von Schichten verstanden, die den Schichtenstapel des Bauelements zumindest teilweise oder vollständig
verkapselt und diesen vor Umwelteinflüssen wie
Luftfeuchtigkeit oder Schadgase schützt. Insbesondere ist die Verkapselungsschicht derart ausgebildet, dass keine oder kaum Luftfeuchtigkeit sowie keine oder kaum Stoffe in gasförmigem Zustand durch die Verkapselungsschicht hindurchtreten können. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist dieses eine Schutzschicht auf. Die Verkapselungsschicht ist insbesondere zwischen dem Schichtenstapel und der
Schutzschicht angeordnet. Die Verkapselungsschicht kann so von der Schutzschicht vor äußeren mechanischen Einwirkungen geschützt werden. Insbesondere ist der funktionelle
Schichtenstapel bis auf Stellen für elektrische Anschlüsse von der Barriereschicht und der Verkapselungsschicht
vollständig verkapselt. Die Schutzschicht kann flexibel, beispielsweise biegbar ausgebildet sein. Beispielsweise weist die Schutzschicht im Vergleich zum Glas einen geringeren Elastizitätsmodul auf. Zum Beispiel beträgt der
Elastizitätsmodul der Schutzschicht bei Normbedingungen weniger als 70 kN/mm^, zum Beispiel weniger als 50 kN/mm^, insbesondere kleiner als 40 kN/mm^. Insbesondere ist die Schutzschicht eine Polymerschicht.
In mindestens einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements, das eine Auskoppelschicht mit inneren Streuelementen und einen
funktionellen Schichtenstapel mit einer organischen, im
Betrieb des Bauelements elektromagnetische Strahlung
emittierenden Schicht aufweist, wird zunächst ein
Opfersubstrat bereitgestellt. Die Auskoppelschicht wird auf das Opfersubstrat aufgebracht, wobei die Auskoppelschicht mechanisch stabil ausgebildet wird. Der funktionelle
Schichtenstapel wird auf die Auskoppelschicht aufgebracht, wobei die Auskoppelschicht einen Brechungsindex aufweist, der mindestens 80 % eines Brechungsindexes des funktionellen Schichtenstapels ist. Nachfolgend wird das Opfersubstrat von dem Bauelement entfernt.
Bei solch einem Verfahren dient das Opfersubstrat als ein Träger des gesamten elektromagnetischen Bauelements lediglich während dessen Herstellung. Da bei der Herstellung des
Bauelements mechanische Belastungen hauptsächlich von dem Opfersubstrat getragen werden, kann die Auskoppelschicht besonders dünn ausgestaltet werden. Außerdem ist ein solches Verfahren besonders geeignet für die Herstellung eines flexiblen organischen Bauelements, bei dem insbesondere die Auskoppelschicht flexibel ausgebildet wird. Für das
Opfersubstrat steht grundsätzlich eine große Auswahl von Materialien zur Verfügung, insbesondere auch Kunststoffe oder Metalle, die bei der Herstellung des Bauelements im Vergleich zum Glas ein geringeres Bruchrisiko aufweisen, wodurch das Yield-Risiko beispielsweise aufgrund von möglichen
Glasbrüchen entfällt. Des Weiteren kann das Opfersubstrat wieder verwendet werden, wodurch die Herstellungskosten von solchen Bauelementen vermindert werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Auskoppelschicht auf dem Opfersubstrat derart ausgebildet, dass deren Dicke zwischen einschließlich 10 ym und
einschließlich 300 ym, insbesondere zwischen einschließlich 20 ym und einschließlich 200 ym, beispielsweise zwischen einschließlich 20 ym und einschließlich 100 ym ist. Ein durch ein solches Verfahren hergestelltes Bauelement weist im
Vergleich zu herkömmlichen OLEDs eine geringere vertikale Höhe zwischen dem funktionellen Schichtenstapel und der
Strahlungsaustrittsfläche auf, wodurch Absorptionsverluste vermindert werden und ein höherer Anteil der erzeugten
Strahlung ausgekoppelt wird. Auch kann dadurch die Gesamtdicke des Bauelements verringert werden. Beispielsweise kann durch dieses Verfahren ein organisches
optoelektronisches Bauelement mit einer Gesamtdicke zwischen einschließlich 40 ym und einschließlich 400 ym, zum Beispiel zwischen einschließlich 40 ym und einschließlich 200 ym hergestellt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Auskoppelschicht mittels eines nasschemischen Verfahrens auf das Opfersubstrat aufgebracht. Beispielsweise wird die
Auskoppelschicht als eine Multilagenbeschichtung ausgebildet. Die Auskoppelschicht kann dabei eine Mehrzahl von Schichten aufweisen, die schichtenweise auf das Opfersubstrat
aufgebracht werden. Insbesondere weist die Mehrzahl der
Schichten der Auskoppelschicht ein gleiches hochbrechendes Material auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Auskoppelschicht aus einem hochbrechenden Material
ausgebildet. Die Streuelemente, insbesondere in Form von
Streupartikeln, können in das hochbrechende Material vor dem Aufbringen auf das Opfersubstrat eingebettet werden. Es ist auch möglich, dass zur Ausbildung der Auskoppelschicht zunächst das hochbrechende Material auf das Opfersubstrat aufgebracht wird und die Streuelemente auf das hochbrechende Material aufgebracht, beispielsweise berieselt werden, bevor eine weitere Schicht aus dem hochbrechenden Material auf die Streuelemente aufgebracht wird. Eine zuletzt aufgebrachte Schicht der Auskoppelschicht kann als eine
Planarisierungsschicht ausgebildet werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden zur Ausbildung der Auskoppelschicht eine Streuschicht und zumindest eine Teilschicht aus einem hochbrechenden Material schichtenweise auf das Substrat aufgebracht. Die Streuschicht weist dabei eine Mehrzahl von Streuelementen, insbesondere Streupartikeln, auf. Insbesondere ist die Teilschicht frei von den Streuelementen. Die Teilschicht und die Streuschicht können so ausgebildet werden, dass die Teilschicht
beispielsweise eine größere Dicke aufweist als die
Streuschicht .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Opfersubstrat in Form einer Folie bereitgestellt.
Beispielsweise weist das Opfersubstrat ein Metall etwa
Aluminium oder einen Kunststoff etwa Polyethylenterephthalat (PET) auf. Die Auskoppelschicht wird insbesondere direkt auf das Opfersubstrat aufgebracht. Beispielsweise weist das
Opfersubstrat im Vergleich zum Glas einen geringeren
Elastizitätsmodul auf. Bei der Fertigstellung des Bauelements kann das Opfersubstrat von der Auskoppelschicht mittels eines mechanischen Verfahrens entfernt werden, beispielsweise von der Auskoppelschicht abgeschält oder abgezogen werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird vor dem Aufbringen des funktionellen Schichtenstapels eine
Opferschicht direkt auf das Opfersubstrat aufgebracht. Die Auskoppelschicht wird anschließend derart auf das
Opfersubstrat aufgebracht, dass die Opferschicht zwischen der Auskoppelschicht und dem Opfersubstrat angeordnet ist.
Das Opfersubstrat kann dabei ein Metall, einen Kunststoff oder ein glashaltiges Material aufweisen. Insbesondere kann das Opfersubstrat ein Glaskörper sein. Beispielsweise ist die Opferschicht eine lösliche Lack- oder Polymerschicht.
Insbesondere kann die Opferschicht temporäre Klebstoffe oder pyrolytische Lacke aufweisen. Das Entfernen des
Opfersubstrats von dem Bauelement wird insbesondere durch die Entfernung der Opferschicht durchgeführt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein Konversionsmaterial, insbesondere in Form von
LeuchtstoffPartikeln, in die Auskoppelschicht eingeführt. Die Leuchtstoffpartikel können dabei analog zu den Streuelementen in die Auskoppelschicht eingeführt werden.
Das in der vorliegenden Anmeldung beschriebene Verfahren ist besonders geeignet für die Herstellung eines vorstehend beschriebenen Bauelements. In Zusammenhang mit dem Bauelement beschriebene Merkmale können daher auch für das Verfahren herangezogen werden und umgekehrt.
Weitere Vorteile, bevorzugte Ausführungsformen und
Weiterbildungen des optoelektronischen Bauelements sowie des Verfahrens ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren 1 bis 3D erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines
Ausführungsbeispiels für ein optoelektronisches Bauelement,
Figur 2A ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein
optoelektronisches Bauelement in schematischer Schnittansieht,
Figur 2B eine schematische Darstellung eines weiteren
Ausführungsbeispiels für ein optoelektronisches Bauelement, und Figuren 3A bis 3D schematische Schnittansichten verschiedener Verfahrensstadien eines Ausführungsbeispiels zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren sind jeweils schematische Darstellungen und daher nicht unbedingt maßstabsgetreu. Vielmehr können vergleichsweise kleine Elemente und insbesondere Schichtdicken zur
Verdeutlichung übertrieben groß dargestellt sein.
Ein erstes Ausführungsbeispiel für ein optoelektronisches Bauelement 10 ist in Figur 1 schematisch dargestellt.
Das optoelektronische Bauelement 10 weist eine
Auskoppelschicht 1, einen auf der Auskoppelschicht 1
angeordneten funktionellen Schichtenstapel 6 und eine
Verkapselungsschicht 71 auf. In vertikaler Richtung ist der Schichtenstapel 6 zwischen der Auskoppelschicht 1 und der
Verkapselungsschicht 71 angeordnet. In lateraler Richtung ist der Schichtenstapel 6 zwischen einer ersten
Isolierungsstruktur 4 und einer zweiten Isolierungsstruktur 5 beschränkt. In Draufsicht auf die Auskoppelschicht 1
überdeckt die Verkapselungsschicht 71 den Schichtenstapel 6, die erste Isolierungsstruktur 4 und die zweite
Isolierungsstruktur 5 vollständig.
Der funktionelle Schichtenstapel 6 weist eine organische aktive Schicht 63 auf. Die aktive Schicht 63 emittiert im Betrieb des Bauelements eine elektromagnetische Strahlung, beispielsweise im ultravioletten, sichtbaren oder infraroten Spektralbereich. Der Schichtenstapel 6 enthält außerdem eine erste Ladungstransportschicht 61 und eine zweite Ladungstransportschicht 62, wobei die organische aktive
Schicht 63 zwischen der ersten Ladungstransportschicht 61 und der zweiten Ladungstransportschicht 62 angeordnet ist.
Insbesondere weisen die erste und die zweite
Ladungstransportschicht jeweils zumindest ein organisches Material auf. Beispielsweise sind die erste und die zweite Ladungstransportschicht als eine Elektronentransportschicht beziehungsweise als eine Lochtransportschicht ausgebildet oder umgekehrt. Diese Ladungstransportschichten dienen der Injektion der Löcher und der Elektronen in die organische aktive Schicht 63. Der Schichtenstapel 6 weist einen
Brechungsindex n2 auf, der insbesondere größer als 1,6, etwa 1,7 oder höher, beispielsweise 2 oder höher sein kann.
Die Auskoppelschicht 1 ist strahlungsdurchlässig ausgebildet und weist auf einer dem Schichtenstapel 6 abgewandten Seite eine Strahlungsaustrittsfläche 11 des Bauelements 10 auf. Das heißt, die im Betrieb des Bauelements 10 erzeugte Strahlung verlässt das Bauelement insbesondere an der
Strahlungsaustrittsfläche 11. Die Strahlungsaustrittsfläche 11 ist frei von einer Strukturierung oder einer Streuschicht.
Die Auskoppelschicht 1 weist innere Streuelemente 12 auf. Die Streuelemente 11 sind im Inneren der Auskoppelschicht 1.
Insbesondere weist die Auskoppelschicht 1 ein hochbrechendes Material auf, in das die Streuelemente 12 eingebettet sind. Die Streuelemente 12 sind im Inneren der Auskoppelschicht 1 unregelmäßig verteilt. Es ist auch möglich, dass die
Streuelemente 11 in der gesamten Auskoppelschicht 1
gleichmäßig verteilt sind. Die Auskoppelschicht weist einen Brechungsindex nl auf, der insbesondere mindestens 80 % des Brechungsindexes n2 des Schichtenstapels 6 ist. Beispielsweise ist der Brechungsindex nl der Auskoppelschicht mindestens 1,6. Beispielsweise weist die Auskoppelschicht im Vergleich zum Glas einen größeren Brechungsindex auf. Bevorzugt ist der Brechungsindex nl der Auskoppelschicht 1 größer als der Brechungsindex n2 des Schichtenstapels 6. Die im Betrieb des Bauelements emittierte Strahlung aus der organischen aktiven Schicht 63 kann somit verlustarm in die Auskoppelschicht 1 eingekoppelt werden. Die in die Auskoppelschicht 1 eingekoppelte Strahlung wird an den Streuelementen 12 gestreut, bevor sie das Bauelement 10 an der Strahlungsaustrittsfläche 11 verlässt, wodurch die
Auskoppeleffizienz des Bauelements 10 verbessert wird.
Die Auskoppelschicht 1 ist mechanisch stabil ausgebildet. Die Auskoppelschicht 1 ist insbesondere als ein Trägerkörper des Bauelements ausgebildet. Letzteres bedeutet, dass die
Auskoppelschicht derart ausgebildet ist, dass das Bauelement aufgrund der Auskoppelschicht nicht durch seine
Eigenschwerkraft verformt wird und mechanisch stabil ist.
Die Auskoppelschicht 1 weist eine vertikale Dicke Dl auf, die beispielsweise zwischen 10 ym und 300 ym ist, insbesondere zwischen 20 ym und 200 ym, etwa zwischen 20 ym und 100 ym. Das Bauelement 10 ist auf einer dem Schichtenstapel 6 abgewandten Seite der Auskoppelschicht 1 frei von einem weiteren Trägerkörper des Bauelements. Die
Strahlungsaustrittsfläche 11 ist eine Oberfläche der
Auskoppelschicht 1 und begrenzt das Bauelement 10 in
vertikaler Richtung. Es ist jedoch auch denkbar, dass eine strahlungsdurchlässige Schutzschicht direkt auf der
Strahlungsaustrittsfläche 11 angeordnet ist. Das Bauelement 10 weist eine erste Elektrode 2 und eine zweite Elektrode 3 zur elektrischen Kontaktierung des
funktionellen Schichtenstapels 6 auf. Der Schichtenstapel 6 ist in vertikaler Richtung zwischen der ersten Elektrode 2 und der zweiten Elektrode 3 angeordnet. Die erste Elektrode 2 ist strahlungsdurchlässig und zwischen der Auskoppelschicht 1 und dem Schichtenstapel 6 angeordnet. Beispielsweise weist die erste Elektrode 2 eine Transmission für die von der organischen aktiven Schicht 63 erzeugte Strahlung von
mindestens 70 %, bevorzugt mindestens 80 %, besonders
bevorzugt mindestens 90 %, auf. Die erste Elektrode kann transparente leitende Materialien enthalten, beispielsweise transparente leitfähige Oxide. Alternativ kann die erste Elektrode 2 eine transparente Schicht mit darauf angeordnete Leiterbahnen, etwa Silber-Nano-Leiterbahnen, aufweisen. Es ist auch denkbar, dass solche Leiterbahnen der ersten
Elektrode 2 direkt auf der Auskoppelschicht 1 angeordnet sind, sodass die Leiterbahnen der ersten Elektrode 2 sowohl mit der Auskoppelschicht 1 als auch mit dem Schichtenstapel 6 in direktem physischen Kontakt sind.
Die zweite Elektrode 3 ist beispielsweise für die im Betrieb des Bauelements 10 emittierte Strahlung reflektierend
ausgebildet. Beispielsweise reflektiert die zweite Elektrode 3 mindestens 70 %, bevorzugt mindestens 90 % der auf die zweite Elektrode 3 auftreffenden Strahlung in Richtung der Auskoppelschicht 1. Die erste Elektrode 2 weist eine erste Kontaktbahn 20 auf, die in der lateralen Richtung seitlich des Schichtenstapels 6 angeordnet ist. Die zweite Elektrode 3 weist eine zweite Kontaktbahn 30 auf, die ebenfalls seitlich des Schichtenstapels 6 angeordnet ist. Über die erste Kontaktbahn 20 und die zweite Kontaktbahn 30 kann das optoelektronische Bauelement 10 mit einer externen Stromquelle elektrisch kontaktiert werden.
In der Figur 1 ist eine Barriereschicht 72 zwischen der
Auskoppelschicht 1 und dem Schichtenstapel 6 angeordnet. Der Schichtenstapel 6 ist von der Verkapselungsschicht 71 und von der Barriereschicht 72 in allen Richtungen vollständig umgeben, insbesondere hermetisch abgeschlossen. Die
Verkapselungsschicht 71 und die Barriereschicht 72 schützen den Schichtenstapel 6 somit vor äußeren Umwelteinflüssen. Es ist auch denkbar, dass der Schichtenstapel 6 bereits von der Verkapselungsschicht 71 und von der Auskoppelschicht 1 vor äußeren Umwelteinflüssen ausreichend geschützt ist und das
Bauelement 10 frei von einer solchen Barriereschicht 72 ist.
Das Bauelement 10 weist außerdem eine Schutzschicht 70 auf. Die Schutzschicht 70 ist insbesondere als eine
Kratzschutzschicht ausgebildet. In Draufsicht auf die
Auskoppelschicht bedeckt die Schutzschicht 70 die
Verkapselungsschicht 71 vollständig, sodass die
vergleichsweise empfindliche Verkapselungsschicht 71 vor äußeren mechanischen Einwirkungen geschützt ist. Die
Schutzschicht 70 kann als ein Trägerkörper des Bauelements 10 ausgebildet sein. In so einem Fall kann die Auskoppelschicht 1 besonders dünn ausgestaltet werden.
Beispielsweise ist die Schutzschicht 70 flexibel,
insbesondere biegbar, ausgebildet. Zum Beispiel ist die
Schutzschicht 70 eine Polymerschicht. Die Schutzschicht 70 weist eine vertikale Dicke D2 auf, die beispielsweise
zwischen 20 ym und 200 ym, insbesondere zwischen 20 ym und 100 ym ist. Die Schutzschicht 70 begrenzt das Bauelement 10 in vertikaler Richtung.
Das Bauelement 10 weist eine vertikale Gesamtdicke D auf. Die Gesamtdicke D ist beispielsweise zwischen 40 ym und 400 ym. Insbesondere kann die Gesamtdicke D zwischen 40 ym und 300 ym, beispielsweise zwischen 40 ym und 200 ym sein.
Figur 2A zeigt eine schematische Schnittansicht eines
Ausführungsbeispiels für ein optoelektronisches Bauelement.
Dieses Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel für ein optoelektronisches Bauelement in Figur 1. Im Unterschied hierzu weist die Auskoppelschicht 1 neben den Streuelementen 12 auch ein Konversionsmaterial 15 auf, das insbesondere in Form von LeuchtstoffPartikeln ist. Die Streuelemente 12 und das Konversionsmaterial 15 können in demselben hochbrechenden Material der Auskoppelschicht eingebettet sein. Aufgrund der Übersichtlichkeit wird im Unterschied zu Figur 1 lediglich ein Teilbereich zwischen der ersten Isolierungsstruktur 4 und der zweiten
Isolierungsstruktur 5 dargestellt.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein optoelektronisches Bauelement 10 ist in Figur 2B in Schnittansicht schematisch dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel entspricht im
Wesentlichen dem in der Figur 2A dargestellten
Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu weist die
Auskoppelschicht 1 eine Streuschicht 13 mit den inneren
Streuelementen 12 auf. Des Weiteren weist die
Auskoppelschicht 1 zwei Teilschichten 14 auf. Die
Streuschicht 13 ist in vertikaler Richtung zwischen den
Teilschichten 14 angeordnet. Zumindest eine der Teilschichten 14 weist eine vertikale Dicke auf, die größer als eine vertikale Dicke der Streuschicht 13 ist. Die Teilschichten 14 der Auskoppelschicht 1 sind frei von den inneren
Streuelementen 12. Die Auskoppelschicht 1 kann ein
Konversionsmaterial aufweisen. Insbesondere enthält eine zwischen dem Schichtenstapel 6 und der Streuschicht 13 angeordnete Teilschicht 14 das Konversionsmaterial,
beispielsweise in Form von LeuchtstoffPartikeln . Die Streuelemente 12 sind beispielsweise in einem
hochbrechenden Material der Streuschicht 13 eingebettet.
Insbesondere weisen die Streuschicht 13 und die Teilschichten 14 das gleiche hochbrechende Material auf. Insbesondere weist das hochbrechende Material einen Brechungsindex auf, der mindestens 1,6, insbesondere mindestens 1,7, etwa mindestens 2,0 ist. Genauso wie bei den Ausführungsbeispielen in den Figuren 1 und 2A kann die in der Figur 2B beschriebene
Auskoppelschicht 1 durchgängig in der gesamten vertikalen Höhe ein gleiches hochbrechendes Material aufweisen. Es ist auch denkbar, dass die Streuschicht 13 als eine vorgefertigte Streuschicht ausgebildet ist, die in dem hochbrechenden
Material der Auskoppelschicht 1 eingebettet ist.
In den Figuren 3A bis 3D sind verschiedene Verfahrensstadien eines Ausführungsbeispiels zur Herstellung eines
optoelektronischen Bauelements schematisch dargestellt.
In Figur 3A wird ein Opfersubstrat 9 bereitgestellt. Das Opfersubstrat 9 kann ein Glaskörper sein. Alternativ kann das Opfersubstrat 9 aus Materialien ausgebildet sein, die im Vergleich zum Glas einen geringeren Elastizitätsmodul
und/oder ein geringeres Bruchrisiko aufweisen. Beispielsweise ist das Opfersubstrat 9 aus einem Kunststoff, etwa PET, oder aus einem Metall, etwa Aluminium, ausgebildet.
Auf das Opfersubstrat 9 wird eine Opferschicht 8 aufgebracht, beispielsweise mittels eines Beschichtungsverfahrens . Die Opferschicht 8 ist insbesondere eine lösliche Lackschicht oder eine lösliche Polymerschicht. Des Weiteren kann die Opferschicht temporäre Klebstoffe oder pyrolytische Lacke aufweisen. Insbesondere ist die Opferschicht durch Zuführung einer chemischen Lösung auflösbar.
Eine Auskoppelschicht 1 mit inneren Streuelementen 12 wird auf das Opfersubstrat 9 aufgebracht. Die Opferschicht 8 ist zwischen der Auskoppelschicht 1 und dem Opfersubstrat 9 angeordnet. Beispielsweise wird die Auskoppelschicht mittels eines Beschichtungsverfahrens , etwa eines nasschemischen Verfahrens, auf das Opfersubstrat aufgebracht. Die
Auskoppelschicht 1 wird derart ausgebildet, dass diese mechanisch stabil ist und insbesondere als ein Trägerkörper für einen darauf aufzubringenden funktionellen
Schichtenstapel 6 oder für das herzustellende
optoelektronische Bauelements 10 dienen kann. Insbesondere ist eine vertikale Dicke der Auskoppelschicht 1 zwischen 10 ym und 300 ym, beispielsweise zwischen 20 ym und 200 ym, etwa zwischen 20 ym und 100 ym. Die Auskoppelschicht 1 wird insbesondere aus einem hochbrechenden Material ausgebildet, das einen Brechungsindex aufweist, der mindestens 1,6 ist. Die inneren Streuelemente 12 werden dabei in das
hochbrechende Material eingebettet. Die Streuelemente 12 und/oder das Konversionsmaterial 15 können gleichmäßig oder ungleichmäßig in einem Teil der Auskoppelschicht 1 oder in der gesamten Auskoppelschicht 1 verteilt sein. Zur Ausbildung der Auskoppelschicht 1 können zumindest eine Teilschicht 14 aus dem hochbrechenden Material und eine
Streuschicht 13 schichtenweise auf das Opfersubstrat 9 aufgebracht werden. Die Streuschicht 13 enthält dabei die Streuelemente 12, wobei die zumindest eine Teilschicht 14 frei von den Streuelementen 12 sein kann. Beispielsweise werden die Streuelemente 12 insbesondere in Form von
Streupartikeln auf die zumindest eine Teilschicht 14
aufgebracht. Anschließend kann eine weitere Teilschicht 14 aus dem hochbrechenden Material auf die zumindest eine
Teilschicht 14 und die Streuelemente 12 aufgebracht werden. Eine dem Opfersubstrat 9 abgewandte Seite angeordnete
Teilschicht 14 der Auskoppelschicht 1 kann dabei als eine Planarisierungsschicht ausgebildet werden.
Alternativ wird die Auskoppelschicht 1 mehrschichtig
ausgebildet, wobei eine Streuschicht 13 mit den
Streuelementen 12 zwischen zwei Teilschichten 14 der
Auskoppelschicht 1 ausgebildet wird.
Gemäß der Figur 3B wird eine Barriereschicht 72 direkt auf die Auskoppelschicht 1 aufgebracht. Grundsätzlich kann die Ausbildung einer solchen Barriereschicht 72 jedoch optional sein. Nachfolgend werden eine erste Elektrode 2, ein
funktioneller Schichtenstapel 6 mit einer ersten
Ladungstransportschicht 61, einer organischen aktiven Schicht 63, und einer zweiten Ladungstransportschicht 62, sowie eine zweite Elektrode 3 und eine Verkapselungsschicht 71
nacheinander auf die Auskoppelschicht 1 aufgebracht, etwa mittels eines Beschichtungsverfahrens . Anschließend wird eine Schutzschicht 70 auf die Verkapselungsschicht 71 aufgebracht. In der Figur 3C wird das Opfersubstrat 9 von dem optoelektronischen Bauelement 10 abgelöst. Das Entfernen des Opfersubstrats 9 wird insbesondere an der Opferschicht 8 durchgeführt, wodurch das abgelöste Opfersubstrat 9 bei der Herstellung weiterer optoelektronischer Bauelemente
wiederverwendet werden kann.
Gemäß Figur 3D wird das Opfersubstrat 9 von dem
optoelektronischen Bauelement 10 entfernt. Das in der Figur 3D beschriebene Ausführungsbeispiel entspricht im
Wesentlichen dem in den Figuren 3A bis 3C beschriebenen
Ausführungsbeispiel des Verfahrens. Im Unterschied hierzu wird keine Opferschicht 8 bei der Herstellung des
optoelektronischen Bauelements verwendet. Das Opfersubstrat 9 wird insbesondere in Form einer Folie bereitgestellt. Die Auskoppelschicht 1 wird direkt auf das Opfersubstrat 9 aufgebracht. Das in Form einer Folie ausgebildete
Opfersubstrat 9 wird von der ausgehärteten Auskoppelschicht 1 beispielsweise mechanisch entfernt. Insbesondere kann das Opfersubstrat 9 von der Auskoppelschicht 1 abgezogen oder abgeschält werden.
Mit der Verwendung eines Opfersubstrats kann somit ein hoch effizientes organisches Bauelement mit einer besonders dünnen, hochbrechenden und streuenden Auskoppelschicht vereinfacht und kostengünstig hergestellt werden.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2014 110 971.6, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung der Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Die Erfindung umfasst vielmehr 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. Optoelektronisches Bauelement (10) aufweisend einen funktionellen Schichtenstapel (6) mit einer organischen aktiven Schicht (63) und eine mechanisch stabil ausgebildete Auskoppelschicht (1), wobei
- die organische aktive Schicht (63) im Betrieb des
Bauelements elektromagnetische Strahlung emittiert,
- der funktionelle Schichtenstapel (6) auf der
Auskoppelschicht (1) angeordnet ist,
- die Auskoppelschicht (1) innere Streuelemente (12)
aufweist, und
- die Auskoppelschicht (1) einen Brechungsindex (nl)
aufweist, der mindestens 80 % eines Brechungsindexes (n2) des Schichtenstapels (6) ist.
2. Bauelement nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem der Brechungsindex (nl) der Auskoppelschicht (1) größer als der Brechungsindex (n2) des Schichtenstapels (6) ist, wobei der Brechungsindex (nl) der Auskoppelschicht (1) mindestens 1,6 ist.
3. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Auskoppelschicht (1) eine Dicke (Dl) zwischen einschließlich 20 ym und einschließlich 200 ym aufweist.
4. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das auf einer dem Schichtenstapel (6) abgewandten Seite der Auskoppelschicht (1) frei von einem Trägerkörper des
Bauelements ist.
5. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Auskoppelschicht (1) biegbar ausgebildet ist.
6. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die inneren Streuelemente (12) in einem Material der Auskoppelschicht (1) eingebettet sind.
7. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Auskoppelschicht (1) mehrschichtig ausgebildet ist und eine Streuschicht (13) mit den inneren Streuelementen (12) aufweist.
8. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Barriereschicht (72) zwischen der
Auskoppelschicht (1) und dem Schichtenstapel (6) angeordnet ist .
9. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das eine Schutzschicht (70) und eine zwischen dem
Schichtenstapel (6) und der Schutzschicht (70) angeordnete Verkapselungsschicht (71) aufweist, wobei der Schichtenstapel (6) von der Verkapselungsschicht (71) vollständig bedeckt ist .
10. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen
Bauelements (10), das eine Auskoppelschicht (1) mit inneren Streuelementen (12) und einen funktionellen Schichtenstapel (6) mit einer organischen, im Betrieb des Bauelements
elektromagnetische Strahlung emittierenden Schicht (63) aufweist, mit folgenden Schritten:
a) Bereitstellen eines Opfersubstrats (9);
b) Aufbringen der Auskoppelschicht (1) auf das
Opfersubstrat (9), wobei die Auskoppelschicht (1) mechanisch stabil ausgebildet wird; c) Aufbringen des funktionellen Schichtenstapels (6) auf die Auskoppelschicht (1), wobei die Auskoppelschicht (1) einen Brechungsindex (nl) aufweist, der mindestens o o eines Brechungsindexes (n2) des Schichtenstapels (6) ist; und
d) Entfernen des Opfersubstrats (9) von dem Bauelement
(10) .
11. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem die Auskoppelschicht ( 1 ) mittels eines nasschemischen Verfahrens auf das Opfersubstrat (9) aufgebracht wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 11,
bei dem die Auskoppelschicht ( 1 ) aus einem Material mit einem Brechungsindex von mindestens 1,6 ausgebildet wird und
Streuelemente (12) in das Material eingebettet werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
bei dem zur Ausbildung der Auskoppelschicht (1) zumindest eine Teilschicht (14) aus einem Material mit einem
Brechungsindex von mindestens 1,6 und eine Streuschicht (13) schichtenweise auf das Opfersubstrat (9) aufgebracht werden, wobei die Streuschicht (13) die Streuelemente (12) aufweist und die zumindest eine Teilschicht (14) frei von den
Streuelementen (12) ist.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13,
bei dem vor dem Aufbringen des funktionellen Schichtenstapels (6) eine Opferschicht (8) direkt auf das Opfersubstrat (9) aufgebracht wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13,
bei dem das Opfersubstrat (9) in Form einer Folie
bereitgestellt wird und die Auskoppelschicht (1) direkt auf das Opfersubstrat (9) aufgebracht wird.
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