WO2017029367A1 - Verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauelements und optoelektronisches bauelement - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauelements und optoelektronisches bauelement Download PDF

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WO2017029367A1
WO2017029367A1 PCT/EP2016/069633 EP2016069633W WO2017029367A1 WO 2017029367 A1 WO2017029367 A1 WO 2017029367A1 EP 2016069633 W EP2016069633 W EP 2016069633W WO 2017029367 A1 WO2017029367 A1 WO 2017029367A1
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WO
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layer
heat distribution
optoelectronic component
distribution layer
protective layer
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PCT/EP2016/069633
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Michael Popp
Dieter Musa
Stefan DECHAND
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Osram Oled GmbH
Original Assignee
Osram Oled GmbH
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    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/84—Passivation; Containers; Encapsulations
    • H10K50/844—Encapsulations
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    • H10K2101/80—Composition varying spatially, e.g. having a spatial gradient

Definitions

  • the invention relates to an optoelectronic component having a heat distribution layer and to a corresponding method for producing the optoelectronic component which is suitable for enabling cost-effective production of the optoelectronic component.
  • Heat distribution layer by spraying in particular cold spraying, is applied and based on a
  • Heat distribution layer and the protective layer is formed.
  • the optoelectronic component extends in a vertical direction between a first and second
  • the vertical direction can extend transversely or perpendicular to the first and / or second main plane.
  • the vertical direction may also be referred to as the stacking direction in which the respective layers of the
  • Optoelectronic component are arranged on each other.
  • the main levels can be a
  • Top surface may be a radiation passage area act of the optoelectronic device.
  • the optoelectronic component is extended substantially in a lateral direction, at least in places, parallel to the main planes, and has a thickness in the vertical direction that is small compared to a maximum
  • the optoelectronic component may, for example, be a light-emitting diode, in particular an organic light-emitting diode (OLED).
  • OLED organic light-emitting diode
  • a substrate is provided.
  • the substrate is suitable as a carrier layer for supporting a layer stack which is arranged on a surface of the substrate.
  • the substrate has a surface opposite this surface, which, for example, forms the bottom surface of the optoelectronic component.
  • the substrate is thus, for example, a mechanical one
  • the substrate may in particular be milky transparent or
  • the substrate may be transparent formed transparent.
  • the substrate may be flexible.
  • the substrate may contain a metal foil, a plastic foil and / or a thin glass or consist of one of these foils (for example polyimide foils).
  • a first electrode layer is applied to the surface of the substrate in the stacking direction.
  • the first Electrode layer may be formed as an electrically conductive layer of a metal and / or an oxide or consist thereof.
  • the first electrode layer is then designed with regard to its material to realize a predetermined electrical conductivity in one operation.
  • the first electrode layer may, for example, be applied to the substrate by means of a physical vapor deposition (PVD) process. After this step, the first electrode layer covers at least a part of the surface of the substrate which faces away from the bottom surface of the optoelectronic component.
  • PVD physical vapor deposition
  • the first electrode layer is transparent, for example.
  • the first electrode layer may comprise a transparent conductive oxide.
  • Transparent conductive oxides are usually metal oxides, such as zinc oxide, tin oxide, cadmium oxide, titanium oxide, indium oxide or indium tin oxide (ITO).
  • the optoelectronic component may then be, for example, a so-called bottom emitter OLED or a transparent OLED.
  • the first electrode layer comprises, for example
  • Nanowire structures For example, the first one
  • Electrode layer in this connection graphs on.
  • the active layer sequence can be applied, for example, by means of so-called inline evaporators in a physical vapor deposition (PVD) process. Alternatively or additionally, the application of the active layer sequence can also be effected by means of a printing process respectively.
  • the active layer sequence covers this
  • Electrode layer which is the bottom surface of the substrate
  • the layer sequence is designed to generate electromagnetic radiation during operation of the optoelectronic component, in particular in one or more active regions.
  • the active layer sequence can produce white or colored light.
  • the layer sequence comprises
  • the optoelectronic component can then be, in particular, an organic light-emitting diode.
  • a second electrode layer is applied to the active
  • the second electrode layer is applied such that the second
  • Electrode layer is arranged without contact to the first electrode layer.
  • the second electrode layer may be formed as an electrically conductive layer of electrically conductive material or consist thereof.
  • Electrode layer may also be formed transparent.
  • the second electrode layer can be applied to the active layer sequence analogously to the first electrode layer by means of a physical vapor deposition process.
  • the second electrode layer covers a surface of the active one after this step
  • a protective layer is applied to the second electrode layer applied.
  • a protective layer can as
  • Particle trapping layer be formed to the underlying
  • Such incoming particles can be considered as
  • the protective layer may be formed one or more layers. It is advantageous
  • the protective layer covers after this
  • Electrode layer which is the bottom surface of the substrate
  • the heat distribution layer is applied to the protective layer by means of cold spraying.
  • Cold spraying forms a transition region between the heat distribution layer and the protective layer in the stacking direction.
  • the transition region is determined by the impinging particles of the heat distribution layer controlled to a predetermined depth in the
  • the heat distribution layer covers a predetermined part of the surface of the protective layer which is the bottom surface of the protective layer
  • the particles which form the heat distribution layer and which are applied to the protective layer have
  • the particles preferably consist of the material from which the heat distribution layer
  • the heat distribution layer is produced, for example, under a pressure of at least
  • the particles for the heat distribution layer are preferably applied at an angle of at least 1 ° or 5 ° or 15 ° and / or of at most 90 ° or 75 ° or 50 ° to the surface of the protective layer. This is preferably done
  • the thickness of the transition region is adjustable.
  • Heat distribution layer is typically at least 0.1 kg / h or 1 kg / h or 3 kg / h and / or at most 10 kg / h or 20 kg / h, for example, based on an area of 1 m ⁇ .
  • Heat distribution layer preferably a middle one
  • the particle velocity may be above a sonic velocity of the surrounding atmosphere to ensure a thick transition region.
  • the particles for the heat distribution layer preferably have one
  • Particle temperature which corresponds approximately to the melting temperature of the material used, for example with a Tolerance of at most 70 ° C or 30 ° C, the melting temperature is particularly preferably just reached or slightly exceeded. That is, the particles can be solid or liquid.
  • the particle temperature is between inclusive
  • the protective layer is preferably not heated and may for example be kept at room temperature or at least at a temperature of at most 120 ° C or 90 ° C or 65 ° C, to prevent damage to the other components of the component to be manufactured
  • the cold spraying is a so-called HVOF spraying, wherein HVOF stands for High Velocity Oxy-Fuel.
  • HVOF stands for High Velocity Oxy-Fuel.
  • the cold spraying can be a cold gas spraying.
  • the heat distribution layer allows, in particular in the case of area light sources, such as OLEDs, a distribution of the
  • the heat distribution layer thus acts to localize an undesirable influence of the resulting heat on electro-optical parameters, such as
  • the transition region is, for example, as a material mixture of material of the protective layer and material of the
  • the transition region has a material gradient that is in
  • Dependence of the application by cold spraying is determined by the material of the heat distribution layer and the protective layer.
  • the cold spraying takes place for example under a given angle of application to a
  • Heat distribution layer applied by cold spraying at a predetermined application rate
  • Angle of application and speed of application affect the formation of the transition region and a
  • Material gradients of the transition region can also by a thickness of the
  • Protective layer and their material and the cold-splashing material of the heat distribution layer can be influenced.
  • Overlap area in the direction of the heat distribution layer for example, exponentially from. Based on the material of the heat distribution layer, the material gradient of the
  • Overlap area in the direction of the heat distribution layer then exponentially and can a material density of the
  • Transition region may also have other properties and be formed controlled among other things by means of the parameters described. In this way, the transition region can be sprayed using cold spraying, for example with respect to the stacking direction, with a thickness in the range of
  • the senor including 25 ym up to and including 100 ym. According to at least one embodiment, the
  • Transition region has a thickness of at least 10% or 25% or 50% and / or of at most 75% or 60% of a thickness of the heat distribution layer and / or the protective layer. As the thickness of the heat distribution layer and / or the
  • Protective layer is in this case the thickness of a
  • Heat distribution layer or the protective layer is present. That is, the thickness of, for example, the protective layer is composed of the area of the protective layer without
  • Heat distribution layer providing a substrate and applying a first electrode layer in
  • Method further comprises applying an active
  • Electrode layer on the active layer sequence The
  • the method further comprises applying a protective layer on the second electrode layer and applying the heat distribution layer in the stacking direction.
  • the heat distribution layer is applied by means of cold spraying and in the stacking direction, a transition region between the
  • Heat distribution layer and the protective layer is formed.
  • Heat distribution layer by means of cold spraying is transferred no significant amount of heat to the optoelectronic device.
  • the method described thus realizes in a simple manner the production of an optoelectronic component, in particular an OLED, with a heat distribution layer, in which a large-area application of a heat-conducting foil by means of lamination can be dispensed with. It is a time-saving and cost-effective production of optoelectronic devices allows, which is advantageous, inter alia, in terms of high visual quality requirements.
  • no adhesive for the adhesion of the heat distribution layer and no additional scratch protection is needed, which is further advantageous to a time-saving and cost-effective production of the
  • the active layer sequence has at least one organic functional layer.
  • the organic functional layer is in terms of its opto-electrical properties
  • Wavelength or emitted in a predetermined wavelength range Wavelength or emitted in a predetermined wavelength range.
  • the heat distribution layer is applied in a structured manner by means of a masking in the lateral direction.
  • the application of the heat distribution layer by means of cold spraying makes it possible to use a mask, so that in a simple manner a predetermined structure or shape of the
  • Heat distribution layer on the protective layer can be realized.
  • An application of the heat distribution layer can take place selectively at predetermined positions of the optoelectronic component.
  • the heat distribution layer can be applied by means of cold spraying structured by the mask with low adjustment effort on the opto-electric device.
  • thermally conductive film and therefore further contributes to a simplified and cost-effective production of the
  • the heat distribution layer does not have to for
  • various areas of the optoelectronic component are applied individually, as for example in a lamination process of a heat distribution layer
  • thermally conductive film covers the entire substrate.
  • masking and cold spraying of the heat distribution layer it is possible by means of masking and cold spraying of the heat distribution layer to apply lettering, emblems or logos and, for example, with respect to the stacking direction, with
  • the heat distribution layer as metal and / or
  • the heat distribution layer may be, for example, as a copper and / or aluminum layer
  • the heat distribution layer may be a
  • the desired material such as AlOx, SiOx and / or TiOx, is then
  • a metal and ceramic layer can be formed by, for example, a metal-ceramic composite is applied by means of cold spraying and a
  • Heat distribution layer forms. For example, thus a desired thermal conductivity can be realized, which is useful depending on the configuration of the optoelectronic device for a uniform distribution of the heat generated during operation.
  • the heat distribution layer can be realized as a single or multi-layer system in which
  • Layer thicknesses are applied by cold spraying, for example, a desired adjustment of
  • the heat distribution layer is applied in the lateral direction to different layer thicknesses.
  • the heat distribution layer applied by means of cold spraying can become thicker or thinner, in particular in an edge area
  • the heat distribution layer may have, in particular, a layer thickness after application by means of cold spraying in a range of from 100 ym up to and including 300 ym and realize a stable and robust optoelectronic device with reliable heat distribution.
  • Such an optoelectronic component is significantly less susceptible to environmental influences, such as
  • the heat distribution layer by means of cold spraying depends on the layer thickness of the protective layer onto which the heat distribution layer is sprayed.
  • Protective layer is formed with a predetermined layer thickness so that when cold spraying the
  • Application angle are adapted to the layer thickness of the protective layer.
  • Heat distribution layer compress the protective layer on the surface and penetrate to a certain depth in the
  • the transition region is formed, for example, with a layer thickness of 20 ym inclusive including up to 50 ym.
  • the formation of the transition region is also dependent on the material of the protective layer and its hardness and can be formed predetermined.
  • the optoelectronic component has a transition region between the heat distribution layer and the protective layer.
  • the optoelectronic component can be produced in particular by one of the previously described methods according to the first aspect, so that all disclosed for the method Characteristics are also disclosed for the optoelectronic component and vice versa.
  • the optoelectronic component has a substrate which is suitable for applying a layer stack.
  • Optoelectronic component also has a first
  • Electrode layer an active layer sequence for generating electromagnetic radiation and a second
  • Electrode layer which are arranged one above the other in the stacking direction.
  • the optoelectronic component further has a protective layer, which on the second
  • Electrode layer is disposed, and the
  • Heat distribution layer which is applied to the protective layer by means of cold spraying and a
  • Transition region has the protective layer.
  • the active layer sequence has at least one organic functional layer.
  • the heat distribution layer is applied structured by means of a masking in the lateral direction.
  • the heat distribution layer as metal and / or
  • the heat distribution layer has a layer thickness ranging from 50 ⁇ m to 4 mm inclusive.
  • the heat distribution layer has a layer thickness in the range of from 100 ym inclusive to 300 ym inclusive.
  • the protective layer has a layer thickness in the range of from 25 ⁇ m to 100 ⁇ m inclusive.
  • the protective layer may be single-layered or multi-layered
  • the protective layer comprises a first layer having a predetermined hardness and a second layer having a predetermined hardness that realizes a high strength coating and is advantageous for subsequent cold spraying of the heat distribution layer.
  • the relatively large layer thicknesses in particular the
  • Protective layer and / or heat distribution layer realize a robust optoelectronic device with useful scratch protection and protection against further damage. Below arranged layers are thus reliably protected and there is a secure encapsulation of the two Achieved electrode layers and arranged therebetween active layer sequence.
  • the heat distribution layer comprises a metal and / or ceramic layer.
  • the optoelectronic component has the
  • the material or material combination is
  • Heat distribution layer is chosen in particular in terms of a desired thermal conductivity to in the
  • the protective layer comprises silicon carbide.
  • Silicon carbide has as an exemplary material for the formation of
  • the protective layer can be made of a metal such as Al, Ti, Cu, W or have or consist of a metal alloy such as CrNi or CrW.
  • metallic composite materials such as WC can be used or oxide ceramics such as AlOx. The same materials, in particular metals such as the metals mentioned and
  • Metal alloys such as the above alloys and Metallic composites such as WC are preferably used for the heat distribution layer.
  • the protective layer has a Shore hardness ranging from D60 to D90 inclusive.
  • the said hardness applies in particular at room temperature and / or under the conditions under which the heat distribution layer
  • the hardness of the protective layer is specified.
  • Heat distribution layer tuned by means of cold spraying and allows a controlled, reliable and safe application of the heat distribution layer and forming the transition region, without underlying layers, such as the first and second electrode layer and the active
  • FIGS 1A - IE different steps of a method for producing an optoelectronic
  • FIGS. 1A to 1E show in a schematic sectional representation various steps of a method for producing such a method
  • FIG. 1A illustrates in a side view the optoelectronic component 1 to be manufactured at a position of a
  • the substrate 3 is as
  • Carrier layer suitable to carry a layer stack suitable to carry a layer stack.
  • the first electrode layer 5, the active layer sequence 7 and the second electrode layer 9 are in one
  • the optoelectronic component 1 extends in a vertical direction between a first and second
  • Main plane wherein the vertical direction is transverse or perpendicular to the first and / or second main plane and substantially corresponds to the stacking direction R, in which the respective layers of the optoelectronic component 1 are arranged one above the other.
  • the main levels can be a
  • Act element 1 At the bottom surface and / or the
  • Top surface can be a radiation passage area of the optoelectronic component 1.
  • Optoelectronic component 1 is essentially in
  • Main planes extended and has in the stacking direction R has a thickness which is small compared to a maximum
  • the optoelectronic component 1 may, for example, be a light-emitting diode, in particular an organic light-emitting diode (OLED).
  • OLED organic light-emitting diode
  • the bottom surface of the optoelectronic component 1 is formed in this embodiment as the surface of the substrate 3, which is the supporting surface. 4
  • the substrate 3 is formed transparent in this context
  • Substrate 3 is, for example, a glass or polymer substrate. Furthermore, the substrate 3 can be flexible
  • Carrier layer can be realized, which is a given
  • the electrode layers 5 and 9 comprise, for example, a conductive oxide, metal or metal oxide, such as
  • Example aluminum silver or indium tin oxide.
  • Electrode layers 5 and 9 may also include alloys, such as an AgMg alloy.
  • Electrode layers 5 and 9 form cathode and anode for the electrical contacting of the optoelectronic
  • the first electrode layer 5 is particularly transparent.
  • the first electrode layer 5 in this context is formed from indium tin oxide (ITO).
  • ITO indium tin oxide
  • the first electrode layer 5 is, for example, thin
  • the optoelectronic component 1 further comprises, for example, electrical contact leads 21, which may be transparent or non-transparent.
  • the electrical contact leads 21 and / or the second electrode layer 9 comprise or consist of one of the following materials: molybdenum / aluminum (Mo / Al), molybdenum (Mo), chromium / aluminum / chromium (Cr / Al / Cr), silver / Magnesium (Ag / Mg), aluminum (AI).
  • the active layer sequence 7 comprises, for example, organic semiconductor material, which is designed, in particular, as organic functional layers for emission of electromagnetic radiation and for the supply of charge carriers.
  • the optoelectronic component 1 is, in particular, an organic light-emitting diode chip with an active region provided for generating electromagnetic radiation (not explicitly shown in the figures for the purpose of simplified illustration).
  • the optoelectronic component 1 further comprises insulator layers 23, which are arranged in the vertical direction between the two electrode layers 5 and 9.
  • the insulator layers 23 are formed, for example, of polyimide. In other embodiments, the insulator layers 23 may be dispensed with,
  • Electrode layer 5 and 9 are arranged without contact to each other.
  • FIG. 1B shows the optoelectronic component 1 after a further production step, after which it additionally has a thin-layer encapsulation 10, which in the stacking direction R acts on the second electrode layer 9
  • the thin-film encapsulation 10 enables an increased service life of the optoelectronic component 1, since it isolates the layers 9, 7 and 5 arranged below from environmental influences. This is particularly advantageous with respect to organic light-emitting diodes, in which an encapsulation of the active layer sequence 7 with one or more organic functional layers is beneficial, since these are particularly sensitive to the action of Moisture and air react.
  • the thin-film encapsulation 10 is, for example, as a thin-film coating (TFE).
  • SiNOx SiNOx and ATO (e.g., AlOx / TiOx).
  • ATO e.g., AlOx / TiOx.
  • Encapsulation "be formed, for example, as glass with indentation in combination with moisture and
  • FIG. 1C shows the optoelectronic component 1 after a further production step, so that the optoelectronic component 1 in the stacking direction R on the
  • Thin-layer encapsulation 10 has a protective layer 11 with a layer thickness Dil.
  • the protective layer 11 is for
  • slot die coating is applied and designed as a particle trap layer in order to protect the thin-film encapsulation 10 arranged thereunder from impinging particles
  • the protective layer 11 is not or at least only penetrate to a negligible extent and thus can not get into the range of Dünn fürverkapselung 10.
  • the protective layer 11 advantageously covers, after this manufacturing step, a surface of the
  • the layer thickness Dil refers to a vertical direction and has, for example, a value in a range of from 25 ym inclusive to 100 ym inclusive.
  • Protective layer 11 can be realized with a relatively large thickness Dil and enables a robust optoelectronic Component 1 with useful protection against further damage.
  • the protective layer 11 has a predetermined material or predetermined material combinations with a certain hardness in order to realize a reliable protection of the optoelectronic component 1.
  • the protective layer 11 has a first layer
  • the first layer is then arranged between the thin-layer encapsulation 10 and the second layer of the protective layer 11.
  • the protective layer 11 is made of silicon carbide, for example, and has a predetermined hardness.
  • the hardness of the protective layer 11, for example, has a value specified by Shore hardness and is in the range of D60 to D90.
  • the hardness of the protective layer 11 is advantageously on the desired protection of the optoelectronic component 1 and in particular on a subsequent application of the
  • Heat distribution layer 13 tuned by means of cold spraying.
  • FIG. 1D shows the optoelectronic component 1 in a production step in which the heat distribution layer 13 is sprayed by means of cold spraying in the stacking direction R on the
  • Heat distribution layer 13 is, for example, at a predetermined application angle W to a surface normal of the protective layer 11 and / or the bottom surface of the substrate 3, so that, for example, a relatively flat coating angle W is selected for relatively soft materials of the protective layer 11.
  • the heat distribution layer 13 by means of Cold spraying depending on a given
  • a transition region 17 between the heat distribution layer 13 and the protective layer 11 is formed in the stacking direction R, the emergence of which by cold penetration of particles and / or material clusters
  • Heat distribution layer 13 is justified.
  • the cold spraying of the heat distribution layer 13 is similar to a spraying process in which ballistic bombardment on the surface of the protective layer 11 with micro and / or nano-particles of the heat distribution layer 13 to be formed takes place.
  • Material of the heat distribution layer 13 is inter alia chosen so that the impinging particles on or in the
  • Protective layer 11 adhere and get caught and thus allow reliable application of the heat distribution layer 13 by means of cold spraying.
  • Heat distribution layer 13 affect the formation of the transition region 17 and realize a
  • Transition region 17 controlled by the impinging particles of the cold sprayed heat distribution layer 13 up to a predetermined depth in the protective layer 11th
  • the transition region 17 After forming the transition region 17 For example, it has a thickness of from 20 ym to 50 ym inclusive.
  • the heat distribution layer 13 after application by means of cold spraying has a layer thickness D13 with a value in a range of between 50 ym and 4 mm inclusive.
  • the heat distribution layer 13 has a layer thickness D13 in the range of from 100 ym inclusive to 300 ym inclusive.
  • the heat distribution layer 13 may laterally also have different layer thicknesses.
  • the thickness D17 of the transition region 17 can, as in the
  • FIGS 1D and IE illustrated as part of the layer thickness D13 of the heat distribution layer 13 are considered. Characterized in that the heat distribution layer 13 and the
  • Protective layer 11 can be formed with relatively large layer thicknesses D13 and Dil, becomes a robust
  • Heat distribution layer 13 has, for example, a metal and / or ceramic layer.
  • a metal and / or ceramic layer For example, it has one or more aluminum and / or copper layers and allows a homogeneous heat distribution of the resulting heat, so that temperature-dependent effects on
  • the heat distribution layer 13 can be applied in a structured manner on the protective layer 11 by means of cold spraying by a masking 15 in the lateral direction.
  • a masking 15 is a simple and inexpensive way a given structure or shape of
  • Heat distribution layer 13 can be realized, so that the
  • predetermined positions of the optoelectronic component 1 can be done.
  • Desired areas such as the electrical contact feeds 21, can be covered so that they are left out at predetermined positions.
  • Heat distribution layer 13 the recessed positions can be made easily accessible again. Consequently, no elaborate ablation steps are necessary to achieve a partial removal of the applied
  • Heat distribution layer 13 to achieve.
  • the application of the heat distribution layer 13 thereby contributes to a
  • Optoelectronic device 1 at.
  • Cold spraying by the masking 15 is reduced, since there is a simple visual control possibility, which is not given in comparison with the application of non-transparent foils.
  • the predetermined masking 15 Among other things, lettering, emblems or logos can be realized by means of cold spraying
  • Heat distribution layer 13 can be formed.
  • FIG. IE shows the optoelectronic component 1 in an exemplary final state after the
  • Heat distribution layer 13 is applied by means of cold spraying at predetermined by the mask 15 positions. In this way is a process for the production of the
  • Heat distribution layer 13 can be realized that a
  • Heat distribution layer occur, in which particles can be pressed in or through the protective layer are prevented.

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Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements (1) mit einer Wärmeverteilungsschicht (13) umfasst ein Bereitstellen eines Substrats (3), ein Aufbringen einer ersten Elektrodenschicht (5), einer aktiven Schichtenfolge (7), einer zweiten Elektrodenschicht (9) sowie einer Schutzschicht (11) in einer Stapelrichtung (R). Das Verfahren umfasst weiter ein Aufbringen der Wärmeverteilungsschicht (13) in Stapelrichtung (R) mittels Kaltspritzen und dadurch ein Ausbilden eines Übergangsbereichs (17) in Stapelrichtung (R) zwischen der Wärmeverteilungsschicht (13) und der Schutzschicht (11).

Description

Beschreibung
Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen
Bauelements und optoelektronisches Bauelement
Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement mit einer Wärmeverteilungsschicht sowie ein korrespondierendes Verfahren zur Herstellung des optoelektronischen Bauelements, das dazu geeignet ist, eine kostengünstige Herstellung des optoelektronischen Bauelements zu ermöglichen.
Gemäß einem ersten Aspekt umfasst ein Verfahren zur
Herstellung eines optoelektronischen Bauelements mit einer Wärmeverteilungsschicht ein Aufbringen der
Wärmeverteilungsschicht auf einer Schutzschicht, wobei die
Wärmeverteilungsschicht mittels Spritzverfahren, insbesondere Kaltspritzen, aufgebracht wird und bezogen auf eine
Stapelrichtung ein Übergangsbereich zwischen der
Wärmeverteilungsschicht und der Schutzschicht ausgebildet wird.
Das optoelektronische Bauelement erstreckt sich in einer vertikalen Richtung zwischen einer ersten und zweiten
Hauptebene, wobei die vertikale Richtung quer oder senkrecht zu der ersten und/oder zweiten Hauptebene verlaufen kann. Die vertikale Richtung kann auch als Stapelrichtung bezeichnet werden, in der die jeweiligen Schichten des
optoelektronischen Bauelements aufeinander angeordnet sind. Bei den Hauptebenen kann es sich beispielsweise um eine
Deckfläche und eine Bodenfläche des optoelektronischen
Bauelements handeln. Bei der Bodenfläche und/oder der
Deckfläche kann es sich um eine Strahlungsdurchtrittsfläche des optoelektronischen Bauelements handeln. Das
optoelektronische Bauelement ist im Wesentlichen in lateraler Richtung zumindest stellenweise parallel zu den Hauptebenen flächig ausgedehnt und weist in der vertikalen Richtung eine Dicke auf, die klein ist gegenüber einer maximalen
Erstreckung des optoelektronischen Bauelements in lateraler Richtung. Bei dem optoelektronischen Bauelement kann es sich beispielsweise um eine Leuchtdiode, insbesondere um eine organische Leuchtdiode (OLED) handeln.
In zumindest einer Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt wird ein Substrat bereitgestellt. Das Substrat ist als eine Trägerschicht dazu geeignet, einen Schichtstapel zu tragen, der auf einer Oberfläche des Substrats angeordnet ist. Das Substrat weist eine zu dieser Oberfläche gegenüberliegende Oberfläche auf, welche beispielsweise die Bodenfläche des optoelektronischen Bauelements ausbildet.
Das Substrat ist somit beispielsweise eine mechanisch
tragende Struktur des optoelektronischen Bauelements und als ein Glassubstrat, das ein Glas enthält oder aus diesem besteht, oder ein Polymersubstrat, das einen Kunststoff wie ein Polymer enthält oder aus diesem besteht, ausgebildet. Das Substrat kann insbesondere milchig transparent oder
klarsichtig transparent ausgebildet sein. Ferner kann das Substrat flexibel ausgebildet sein. Insbesondere kann das Substrat eine Metallfolie, eine Kunststofffolie und/oder ein Dünnglas enthalten oder aus einer dieser Folien bestehen (zum Beispiel Polyimid-Folien) .
In zumindest einer Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt wird in Stapelrichtung auf die Oberfläche des Substrats eine erste Elektrodenschicht aufgebracht. Die erste Elektrodenschicht kann als elektrisch leitfähige Schicht aus einem Metall und/oder einem Oxid gebildet sein oder daraus bestehen. Die erste Elektrodenschicht ist dann hinsichtlich ihres Materials dazu ausgebildet, in einem Betrieb eine vorgegebene elektrische Leitfähigkeit zu realisieren. Die erste Elektrodenschicht kann beispielsweise mittels eines physikalischen Gasphasenabscheidungsprozess (physical vapor deposition, PVD) auf das Substrat aufgebracht werden. Die erste Elektrodenschicht bedeckt nach diesem Schritt zumindest einen Teil der Oberfläche des Substrats, die der Bodenfläche des optoelektronischen Bauelements abgewandt ist.
Die erste Elektrodenschicht ist beispielsweise transparent ausgebildet. Insbesondere kann die erste Elektrodenschicht ein transparentes leitfähiges Oxid (transparent conductive oxide) aufweisen. Transparente leitfähige Oxide sind in der Regel Metalloxide, wie beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid oder Indiumzinnoxid (ITO). Bei dem optoelektronischen Bauelement kann es sich dann beispielsweise um eine sogenannte Bottom-Emitter-OLED oder eine transparente OLED handeln. Alternativ oder ergänzend umfasst die erste Elektrodenschicht beispielsweise
Nanodrahtstrukturen . Beispielsweise weist die erste
Elektrodenschicht in diesem Zusammenhang Graphen auf.
In zumindest einer Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt wird eine aktive Schichtenfolge zur Erzeugung von
elektromagnetischer Strahlung auf die erste Elektrodenschicht aufgebracht. Ein Aufbringen der aktiven Schichtenfolge kann beispielsweise mittels sogenannten Inlineverdampfern in einem physikalischen Gasphasenabscheidungsprozess ( PVD-Verfahren) erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann das Aufbringen der aktiven Schichtenfolge kann auch mittels Druckverfahren erfolgen. Die aktive Schichtenfolge bedeckt nach diesem
Schritt insbesondere eine Oberfläche der ersten
Elektrodenschicht, die der Bodenfläche des Substrats
abgewandt ist.
Die Schichtenfolge ist dazu ausgebildet, im Betrieb des optoelektronischen Bauelements elektromagnetische Strahlung zu erzeugen, insbesondere in einem oder mehreren aktiven Bereichen. Dabei kann die aktive Schichtenfolge weißes oder farbiges Licht erzeugen. Die Schichtenfolge umfasst
beispielsweise organische funktionelle Schichten. Bei dem optoelektronischen Bauelement kann es sich dann insbesondere um eine organische Leuchtdiode handeln. In zumindest einer Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt wird eine zweite Elektrodenschicht auf die aktive
Schichtenfolge aufgebracht. Insbesondere wird die zweite Elektrodenschicht derart aufgebracht, dass die zweite
Elektrodenschicht kontaktfrei zu der ersten Elektrodenschicht angeordnet ist. Die zweite Elektrodenschicht kann als elektrisch leitfähige Schicht aus elektrisch leitfähigem Material gebildet sein oder daraus bestehen. Die zweite
Elektrodenschicht kann ferner transparent ausgebildet sein. Die zweite Elektrodenschicht kann beispielsweise analog zu der ersten Elektrodenschicht mittels eines physikalischen Gasphasenabscheidungsprozess auf die aktive Schichtenfolge aufgebracht werden. Die zweite Elektrodenschicht bedeckt nach diesem Schritt insbesondere eine Oberfläche der aktiven
Schichtenfolge, die der Bodenfläche des Substrats und des optoelektronischen Bauelements abgewandt ist.
In zumindest einer Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt wird eine Schutzschicht auf die zweite Elektrodenschicht aufgebracht. Eine solche Schutzschicht kann als
Partikelfangschicht ausgebildet sein, um die darunter
angeordneten Schichten vor eintreffenden Partikeln zu
schützen. Solche eintreffenden Partikel können als
unerwünschte Fremdpartikel oder als kontrolliert eingebrachte Partikel realisiert sein. Die Schutzschicht kann ein- oder mehrschichtig ausgebildet sein. Sie ist vorteilhaft
hinsichtlich ihrer Materialeigenschaften so ausgebildet, dass auftreffende Partikel die Schutzschicht nicht durchdringen und nicht in den Bereich der darunter liegenden Schichten gelangen können. Die Schutzschicht bedeckt nach diesem
Schritt insbesondere eine Oberfläche der zweiten
Elektrodenschicht, die der Bodenfläche des Substrats
abgewandt ist.
In zumindest einer Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt wird die Wärmeverteilungsschicht mittels Kaltspritzen auf der Schutzschicht aufgebracht. Durch das Aufbringen mittels
Kaltspritzen wird in Stapelrichtung ein Übergangsbereich zwischen der Wärmeverteilungsschicht und der Schutzschicht ausbildet. Der Übergangsbereich ist dadurch bestimmt, dass die auftreffenden Partikel der Wärmeverteilungsschicht kontrolliert bis zu einer vorgegebenen Tiefe in die
Schutzschicht eindringen und die Schutzschicht nur
oberflächlich eindrücken. Die Wärmeverteilungsschicht bedeckt nach diesem Schritt insbesondere einen vorgegebenen Teil der Oberfläche der Schutzschicht, die der Bodenfläche des
optoelektronischen Bauelements abgewandt ist. Die Partikel, die die Wärmeverteilungsschicht bilden und die auf die Schutzschicht aufgetragen werden, weisen
beispielsweise einen mittleren Durchmesser von mindestens 5 ym oder 10 ym oder 20 ym und/oder von höchstens 150 ym oder 70 ym oder 50 ym auf. Dabei bestehen die Partikel bevorzugt aus dem Material, aus dem die Wärmeverteilungsschicht
gebildet wird. Das Erzeugen der Wärmeverteilungsschicht erfolgt beispielsweise unter einem Druck von mindestens
1,5 bar oder 3 bar und/oder von höchstens 8 bar oder 5 bar.
Die Partikel für die Wärmeverteilungsschicht werden bevorzugt unter einem Winkel von mindestens 1° oder 5° oder 15° und/oder von höchstens 90° oder 75° oder 50° zur Oberfläche der Schutzschicht aufgebracht. Bevorzugt erfolgt das
Aufbringen der Partikel entweder sehr flach, Winkel
insbesondere zwischen 1° und 15°, oder senkrecht oder nahezu senkrecht, Winkel insbesondere zwischen 75° und 90°. Über den Winkel ist die Dicke des Übergangsbereichs einstellbar.
Eine Auftragsrate der Partikel für die
Wärmeverteilungsschicht liegt typisch bei mindestens 0,1 kg/h oder 1 kg/h oder 3 kg/h und/oder bei höchstens 10 kg/h oder 20 kg/h, zum Beispiel bezogen auf eine Fläche von 1 m^ .
Beim Aufbringen weisen die Partikel für die
Wärmeverteilungsschicht bevorzugt eine mittlere
Geschwindigkeit von mindestens 200 m/s oder 400 m/s oder 600 m/s auf. Alternativ oder zusätzlich liegt die mittlere Geschwindigkeit bei maximal 1000 m/s oder 850 m/s oder
700 m/s. Die Partikelgeschwindigkeit kann oberhalb einer Schallgeschwindigkeit der umgebenden Atmosphäre liegen, um einen dicken Übergangsbereich zu gewährleisten. Vor dem Auftreffen auf die Schutzschicht weisen die Partikel für die Wärmeverteilungsschicht bevorzugt eine
Partikeltemperatur auf, die in etwa der Schmelztemperatur des verwendeten Werkstoffs entspricht, zum Beispiel mit einer Toleranz von höchstens 70 °C oder 30 °C, wobei die Schmelztemperatur besonders bevorzugt gerade erreicht oder leicht überschritten wird. Das heißt, die Partikel können fest oder auch flüssig sein. Zum Beispiel für ein Metall wie AI liegt die Partikeltemperatur zwischen einschließlich
660 °C und 700 °C. Die Schutzschicht wird bevorzugt nicht geheizt und kann zum Beispiel auf Raumtemperatur gehalten werden oder zumindest auf einer Temperatur von höchstens 120 °C oder 90 °C oder 65 °C, um eine Beschädigung der weiteren Komponenten des herzustellenden Bauteils zu
verhindern .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Kaltspritzen um ein sogenanntes HVOF-Spritzen, wobei HVOF für High Velocity Oxy-Fuel steht. Ferner kann das Kaltspritzen ein Kaltgasspritzen sein.
Die Wärmeverteilungsschicht ermöglicht insbesondere bei Flächenlichtquellen, wie OLEDs, ein Verteilen der
entstehenden Wärme bei einem Betrieb des optoelektronischen Bauelements. Die Wärmeverteilungsschicht wirkt somit einer Lokalisierung eines unerwünschten Einfluss der entstehenden Wärme auf elektrooptische Parameter, wie die
Emissionswellenlänge (n) , des elektrooptischen Bauelements entgegen.
Der Übergangsbereich ist zum Beispiel als Materialgemisch von Material der Schutzschicht und Material der
Wärmeverteilungsschicht ausgebildet. Der Übergangsbereich weist beispielsweise einen Materialgradienten auf, der in
Abhängigkeit des Aufbringens mittels Kaltspritzen durch das Material der Wärmeverteilungsschicht und der Schutzschicht bestimmt ist. Das Kaltspritzen erfolgt zum Beispiel unter einem vorgegebenen Auftragungswinkel zu einer
Oberflächennormalen der Schutzschicht und/oder der
Bodenfläche des Substrats. Außerdem wird die
Wärmeverteilungsschicht mittels Kaltspritzen mit einer vorgegebenen Auftragungsgeschwindigkeit aufgetragen.
Auftragungswinkel und Auftragungsgeschwindigkeit wirken sich auf das Ausbilden des Übergangsbereichs und einen
Materialgradienten des Übergangsbereichs aus. Ein solcher Materialgradient kann außerdem durch eine Dicke der
Schutzschicht sowie deren Material und das kalt zu spritzende Material der Wärmeverteilungsschicht gezielt beeinflusst werden .
In Bezug auf die eingeführte Stapelrichtung und das Material der Schutzschicht nimmt der Materialgradient des
Überlappungsbereichs in Richtung der Wärmeverteilungsschicht zum Beispiel exponentiell ab. Bezogen auf das Material der Wärmeverteilungsschicht nimmt der Materialgradient des
Überlappungsbereichs in Richtung der Wärmeverteilungsschicht dann exponentiell zu und kann eine Materialdichte des
Materials der Wärmeverteilungsschicht von 0% bis 100% aufweisen. Materialgradient und Struktur des
Übergangsbereichs können auch andere Eigenschaften aufweisen und unter anderem mittels der beschriebenen Parameter kontrolliert ausgebildet werden. Auf diese Weise kann der Übergangsbereich mittels Kaltspritzen zum Beispiel bezogen auf die Stapelrichtung mit einer Dicke im Bereich von
mindestens 5 ym oder 10 ym oder 25 ym oder 40 ym bis
höchstens 200 ym oder 100 ym oder 50 ym, insbesondere
einschließlich 25 ym bis einschließlich 100 ym, ausgebildet werden . Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der
Übergangsbereich eine Dicke von mindestens 10 % oder 25 % oder 50 % und/oder von höchstens 75 % oder 60 % einer Dicke der Wärmeverteilungsschicht und/oder der Schutzschicht auf. Als Dicke der Wärmeverteilungsschicht und/oder der
Schutzschicht wird dabei in diesem Fall die Dicke eines
Bereichs verstanden, in dem Material der
Wärmeverteilungsschicht oder der Schutzschicht vorhanden ist. Das heißt, die Dicke zum Beispiel der Schutzschicht setzt sich zusammen aus dem Bereich der Schutzschicht ohne
Beimengung von Material der Wärmeverteilungsschicht zusammen mit dem Übergangsbereich.
In zumindest einer Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt umfasst das Verfahren zur Herstellung eines
optoelektronischen Bauelements mit der
Wärmeverteilungsschicht ein Bereitstellen eines Substrats und ein Aufbringen einer ersten Elektrodenschicht in
Stapelrichtung auf einer Oberfläche des Substrats. Das
Verfahren umfasst weiter ein Aufbringen einer aktiven
Schichtenfolge auf einer Oberfläche der ersten
Elektrodenschicht und ein Aufbringen einer zweiten
Elektrodenschicht auf der aktiven Schichtenfolge. Das
Verfahren umfasst weiter ein Aufbringen einer Schutzschicht auf der zweiten Elektrodenschicht und ein Aufbringen der Wärmeverteilungsschicht in Stapelrichtung. Dabei wird die Wärmeverteilungsschicht mittels Kaltspritzen aufgebracht und in Stapelrichtung ein Übergangsbereich zwischen der
Wärmeverteilungsschicht und der Schutzschicht ausgebildet.
Auf diese Weise ist ein Verfahren zur Her Stellung eines optoelektronischen Bauelements mit einer
Wärmeverteilungsschicht realisierbar, s eine kostengünstige und einfache Fertigung des optoelektronischen Bauelements ermöglicht. Durch Aufbringen der
Wärmeverteilungsschicht mittels Kaltspritzen wird keine Wärme in maßgeblichen Umfang auf das optoelektronische Bauelement übertragen. Zudem wird keine Kleberschicht zwischen
Schutzschicht und Wärmeverteilungsschicht benötigt. Somit werden visuell wahrnehmbare Fehler wie Eindrücke, Klebefehler und Kratzer, vermieden oder zumindest reduziert. Solchen möglichen Beschädigungen, wie sie beispielsweise bei einem Laminierungsprozess der Wärmeverteilungsschicht auftreten können, bei dem Partikel in oder auch durch die Schutzschicht hindurch eingedrückt werden, wird mittels des beschriebenen Verfahrens entgegengewirkt.
Das beschriebene Verfahren realisiert somit auf einfache Weise das Herstellen eines optoelektronischen Bauelements, insbesondere einer OLED, mit einer Wärmeverteilungsschicht, bei dem auf ein großflächiges Aufbringen einer wärmeleitenden Folie mittels Laminieren verzichtet werden kann. Es wird eine zeitsparende und kostengünstige Produktion optoelektronischer Bauelemente ermöglicht, die unter anderem hinsichtlich hoher visueller Qualitätsanforderungen vorteilhaft ist. Dadurch, dass Partikel der Wärmeverteilungsschicht kalt gespritzt auf die Schutzschicht aufgetragen werden, wird kein großflächiges Einwirken von Kräften benötigt, wie es beispielsweise bei einem Laminierungsprozess der Fall ist. Dies ermöglicht einen verbesserten Fertigungsprozess mit weniger Ausfällen, da unerwünschte Partikel nicht in die Schutzschicht eingedrückt oder durch die Schutzschicht gedrückt werden und so andere Schichten beschädigen können. Außerdem werden kein Kleber für die Haftung der Wärmeverteilungsschicht und kein zusätzlicher Kratzschutz benötigt, was sich weiter vorteilhaft auf eine zeitsparende und kostengünstige Herstellung des
optoelektronischen Bauelements auswirkt.
In zumindest einer Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt weist die aktive Schichtenfolge mindestens eine organische funktionelle Schicht auf. Die organische funktionelle Schicht ist in Bezug auf ihre optoelektrischen Eigenschaften
entsprechend ausgebildet, sodass die aktive Schichtenfolge elektromagnetische Strahlung bei einer vorgegebenen
Wellenlänge oder in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich emittiert .
In zumindest einer Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt wird die Wärmeverteilungsschicht mittels einer Maskierung in lateraler Richtung strukturiert aufgebracht. Das Aufbringen der Wärmeverteilungsschicht mittels Kaltspritzen ermöglicht die Verwendung einer Maskierung, sodass auf einfache Weise eine vorgegebene Struktur oder Form der
Wärmeverteilungsschicht auf der Schutzschicht realisierbar ist. Ein Aufbringen der Wärmeverteilungsschicht kann gezielt an vorgegebenen Positionen des optoelektronischen Bauelements erfolgen .
Mittels der Maskierung können zum Beispiel gewünschte
Bereiche abgedeckt werden, sodass die Wärmeverteilungsschicht kontrolliert an Positionen auf der Schutzschicht aufgespritzt wird, an denen eine Verteilung der Wärme nutzbringend ist. Beispielsweise ist es möglich, Kontaktbereiche, die zum elektrischen Ansteuern des optoelektronischen Bauelements ausgebildet sind, vor dem Kaltspritzen abzudecken, sodass diese vor dem Aufbringen der Wärmeverteilungsschicht
ausgespart und nach Aufbringen der Wärmeverteilungsschicht ohne besonderen Aufwand wieder zugänglich sind. Es ist folglich kein aufwendiges partielles Abtragen der aufgebrachten Wärmeverteilungsschicht nötig, um
Kontaktbereiche des optoelektronischen Bauelements wieder zugänglich zu machen. Das beschriebene Verfahren ermöglicht es somit, nachfolgende Prozessschritte einzusparen, und trägt dadurch weiter zu einer kostengünstigen und zeitsparenden Herstellung des optoelektronischen Bauelements bei.
Die Wärmeverteilungsschicht kann mittels Kaltspritzen durch die Maskierung mit geringem Justageaufwand strukturiert auf dem optoelektrischen Bauelement aufgebracht werden. Die
Maskierung und das Aufbringen mittels Kaltspritzen
realisieren eine einfache visuelle Kontrollmöglichkeit, die zum Beispiel beim Aufbringen von intransparenten oder
geringfügig transparenten Folien nicht gegeben ist. Das
Aufbringen der Wärmeverteilungsschicht mittels Kaltspritzen bedarf daher keiner Vorstrukturierung, wie bei einer
wärmeleitfähigen Folie, und trägt daher weiter zu einer vereinfachten und kostengünstigen Herstellung des
optoelektrischen Bauelements bei.
Außerdem muss die Wärmeverteilungsschicht nicht für
verschiedene Bereiche des optoelektronischen Bauelements vereinzelt aufgebracht werden, wie es zum Beispiel bei einem Laminierungsprozess einer Wärmeverteilungsschicht
erforderlich ist, bei dem eine wärmeleitfähige Folie das komplette Substrat überdeckt. Darüber hinaus ist es mittels einer Maskierung und Kaltspritzen der Wärmeverteilungsschicht möglich, Schriftzüge, Embleme oder Logos aufzubringen und, zum Beispiel bezogen auf die Stapelrichtung, mit
unterschiedlichen Höhen auszubilden. In zumindest einer Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt ist die Wärmeverteilungsschicht als Metall- und/oder
Keramikschicht ausgebildet. Die Wärmeverteilungsschicht kann beispielsweise als Kupfer- und/oder Aluminiumschicht
ausgebildet sein oder solche Schichten umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann die Wärmeverteilungsschicht eine
Keramikschicht aufweisen. Das gewünschte Material, wie zum Beispiel AlOx, SiOx und/oder TiOx, wird dann mittels
Kaltspritzen auf der Oberfläche der Schutzschicht aufgetragen und bildet die Wärmeverteilungsschicht mit vorgegebener
Wärmeleitfähigkeit aus.
Darüber hinaus kann auch eine Metall- und Keramikschicht ausgebildet werden, indem zum Beispiel ein Metall- Keramik- Komposit mittels Kaltspritzen aufgebracht wird und eine
Wärmeverteilungsschicht ausbildet. Beispielsweise kann somit eine gewünschte Wärmeleitfähigkeit realisiert werden, die je nach Ausgestaltung des optoelektronischen Bauelements nutzbringend für ein gleichmäßiges Verteilen der im Betrieb entstehenden Wärme ist. Die Wärmeverteilungsschicht kann als Ein- oder Mehrlagensystem realisiert, bei dem
unterschiedliche Materialien in unterschiedlichen
Schichtdicken mittels Kaltspritzen aufgetragen werden, um zum Beispiel eine gewünschte Anpassung von
Ausdehnungskoeffizienten zu realisieren.
Außerdem ist es möglich an verschiedenen Positionen des optoelektronischen Bauelements Wärmeverteilungsschichten mit unterschiedlichen Materialien mittels Kaltspritzen
aufzubringen, um gegebenenfalls Wärmeverteilungsschichten mit lokal unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeiten zu realisieren. In zumindest einer weiteren Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt wird die Wärmeverteilungsschicht in lateraler Richtung unterschiedlichen Schichtdicken aufgebracht. Die mittels Kaltspritzen aufgebrachte Wärmeverteilungsschicht kann insbesondere in einem Randbereich dicker oder dünner
ausgestaltet sein als es der Mittelbereich ist. Auf diese Weise können spezifische Wärmeverteilungsprozesse realisiert werden, die gegebenenfalls nutzbringend für die jeweilige Anwendung des optoelektronischen Bauelements sind.
In zumindest einer Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt wird die Wärmeverteilungsschicht in Stapelrichtung mit einer Schichtdicke im Bereich von einschließlich 25 ym bis
einschließlich 4 mm aufgebracht. Die Wärmeverteilungsschicht kann nach dem Aufbringen mittels Kaltspritzen insbesondere eine Schichtdicke in einem Bereich von einschließlich 100 ym bis einschließlich 300 ym aufweisen und ein stabiles und robustes optoelektronisches Bauelement mit zuverlässiger Wärmeverteilung realisieren.
Ein solches optoelektronisches Bauelement ist deutlich geringer anfällig gegenüber Umwelteinflüssen, wie
Beschädigungen durch Kratzer oder andere Partikel, und ist aufgrund einer relativ dicken Wärmeverteilungsschicht vorteilhaft gegenüber Einwirken von Feuchtigkeit, Luft und Schadstoffen geschützt. Eine solche Wärmeverteilungsschicht trägt somit zu einer erhöhten Verkapselungswirkung des optoelektronischen Bauelements gegenüber Umwelteinflüssen bei .
In zumindest einer Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt wird die Schutzschicht in Stapelrichtung mit einer
Schichtdicke im Bereich von einschließlich 25 ym bis einschließlich 100 ym aufgebracht. Das Aufbringen der
Wärmeverteilungsschicht mittels Kaltspritzen ist unter anderem abhängig von der Schichtdicke der Schutzschicht, auf die die Wärmeverteilungsschicht aufgespritzt wird. Die
Schutzschicht wird mit einer vorgegebenen Schichtdicke so ausgebildet, dass beim Kaltspritzen der
Wärmeverteilungsschicht auftreffende Partikel oder
Materialcluster die Schutzschicht nicht durchdringen.
Entsprechend kann der Prozess des Kaltspritzens hinsichtlich einer Auftragungsgeschwindigkeit und/oder eines
Auftragungswinkels an die Schichtdicke der Schutzschicht angepasst werden.
Die beim Kaltspritzen auftreffenden Partikel der
Wärmeverteilungsschicht drücken die Schutzschicht oberflächig ein und dringen bis zu einer gewissen Tiefe in die
Schutzschicht ein. Auf diese Weise wird der Übergangbereich beispielsweise mit einer Schichtdicke von einschließlich 20 ym bis einschließlich 50 ym ausgebildet. Darüber hinaus ist das Ausbilden des Übergangsbereichs auch von dem Material der Schutzschicht und dessen Härte abhängig und kann vorgegeben ausgebildet werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein optoelektronisches
Bauelement mit einer Wärmeverteilungsschicht angegeben, welche mittels Kaltspritzen auf einer Schutzschicht
aufgebracht wird, sodass bezogen auf eine Stapelrichtung das optoelektronische Bauelement einen Übergangsbereich zwischen der Wärmeverteilungsschicht und der Schutzschicht aufweist.
Das optoelektronische Bauelement ist insbesondere mit einem der zuvor beschriebenen Verfahren gemäß dem ersten Aspekt herstellbar, sodass sämtliche für das Verfahren offenbarten Merkmale auch für das optoelektronische Bauelement offenbart sind und umgekehrt.
In zumindest einer Ausführungsform gemäß dem zweiten Aspekt weist das optoelektronische Bauelement ein Substrat auf das zum Zutragen eines Schichtstapels geeignet ist. Das
optoelektronische Bauelement weist ferner eine erste
Elektrodenschicht, eine aktive Schichtenfolge zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung und eine zweite
Elektrodenschicht auf, die in Stapelrichtung aufeinander angeordnet sind. Das optoelektronische Bauelement weist weiter eine Schutzschicht, die auf der zweiten
Elektrodenschicht angeordnet ist, und die
Wärmeverteilungsschicht auf, die auf der Schutzschicht mittels Kaltspritzen aufgebracht ist und einen
Übergangsbereich zur Schutzschicht aufweist.
In zumindest einer Ausführungsform gemäß dem zweiten Aspekt weist die aktive Schichtenfolge mindestens eine organische funktionelle Schicht auf.
In zumindest einer Ausführungsform gemäß dem zweiten Aspekt ist die Wärmeverteilungsschicht mittels einer Maskierung in lateraler Richtung strukturiert aufgebracht.
In zumindest einer Ausführungsform gemäß dem zweiten Aspekt ist die Wärmeverteilungsschicht als Metall- und/oder
Keramikschicht ausgebildet.
In zumindest einer Ausführungsform gemäß dem zweiten Aspekt wird eine Dünnschichtverkapselung zwischen der aktiven
Schichtenfolge und der Schutzschicht angeordnet. Eine solche Dünnschichtverkapselung realisiert eine erhöhte Lebensdauer - Il ¬ des optoelektronischen Bauelements, da es die unterhalb angeordneten Schichten gegenüber Umwelteinflüssen isoliert. Dies ist insbesondere in Bezug auf organische Leuchtdioden vorteilhaft, bei denen eine Verkapselung der aktiven
Schichtenfolge mit einer oder mehreren organischen
funktionellen Schichten nutzbringend ist. Solche aktiven Schichtfolgen reagieren besonders sensitiv auf Einwirken von Feuchtigkeit und Luft. In zumindest einer weiteren Ausführungsform gemäß dem zweiten Aspekt weist die Wärmeverteilungsschicht eine Schichtdicke in einem Bereich von einschließlich 50 ym bis einschließlich 4 mm auf. Insbesondere weist die Wärmeverteilungsschicht eine Schichtdicke im Bereich von einschließlich 100 ym bis einschließlich 300 ym auf.
In zumindest einer weiteren Ausführungsform gemäß dem zweiten Aspekt weist die Schutzschicht eine Schichtdicke im Bereich von einschließlich 25 ym bis einschließlich 100 ym auf. Die Schutzschicht kann einschichtig oder mehrschichtig
ausgebildet sein. Zum Beispiel weist die Schutzschicht eine erste Schicht mit einer vorgegebenen Härte und eine zweite Schicht mit vorgegebener Härte auf, die einen hochfesten Überzug realisiert und vorteilhaft für ein nachfolgendes Kaltspritzen der Wärmeverteilungsschicht ist.
Die relativ großen Schichtdicken, insbesondere der
Schutzschicht und/oder Wärmeverteilungsschicht, realisieren ein robustes optoelektronisches Bauelement mit nutzbringendem Kratzschutz und Schutz gegenüber weiteren Beschädigungen. Unterhalb angeordnete Schichten werden somit zuverlässig geschützt und es wird eine sichere Verkapselung der beiden Elektrodenschichten und der dazwischen angeordneten aktiven Schichtenfolge erreicht.
In zumindest einer Ausführungsform gemäß dem zweiten Aspekt weist die Wärmeverteilungsschicht eine Metall- und/oder Keramikschicht auf.
In zumindest einer weiteren Ausführungsform gemäß dem zweiten Aspekt weist das optoelektronische Bauelement die
Wärmeverteilungsschicht mit Aluminium und/oder Kupfer auf. Das Material oder die Materialkombination wird
Wärmeverteilungsschicht ist insbesondere hinsichtlich einer gewünschten Wärmeleitfähigkeit gewählt, um in dem
beispielsweise homogene Wärmeverteilung zu realisieren und dadurch die beim Betrieb des optoelektronischen Bauelements entstehende Wärme nutzbringend zu verteilen und abzuführen.
In zumindest einer Ausführungsform gemäß dem zweiten Aspekt weist die Schutzschicht Siliziumcarbid auf. Siliziumcarbid weist als beispielhaftes Material zur Ausbildung der
Schutzschicht nutzbringende Materialeigenschaften
insbesondere in Bezug auf eine Härte der Schutzschicht auf. Weitere Materialien und/oder Materialkombinationen sind möglich, wie zum Beispiel AlOx, TiOx und/oder SiOx.
Alternativ oder zusätzlich kann die Schutzschicht aus einem Metall wie AI, Ti, Cu, W sein oder eine Metalllegierung wie CrNi oder CrW aufweisen oder hieraus bestehen. Ferner können metallische Verbundwerkstoffe wie WC verwendet werden oder auch Oxidkeramiken wie AlOx. Die gleichen Materialien, insbesondere Metalle wie die genannten Metalle und
Metalllegierungen wie die genannten Legierungen und metallische Verbundwerkstoffe wie WC werden bevorzugt auch für die Wärmeverteilungsschicht herangezogen.
In zumindest einer Ausführungsform gemäß dem zweiten Aspekt weist die Schutzschicht eine Shore-Härte im Bereich von einschließlich D60 bis einschließlich D90 auf. Die genannte Härte gilt insbesondere bei Raumtemperatur und/oder bei den Bedingungen, unter denen die Wärmeverteilungsschicht
hergestellt wird und/oder unter stationären
Betriebsbedingungen des fertigen Bauteils. Das oder die Materialien der Schutzschicht werden insbesondere
hinsichtlich ihrer Härte vorgegeben ausgewählt, die zum Beispiel in Bezug auf die Shore-Härte des Materials
spezifiziert ist. Die Härte der Schutzschicht ist
vorteilhafterweise auf das Aufbringen der
Wärmeverteilungsschicht mittels Kaltspritzen abgestimmt und ermöglicht ein kontrolliertes, zuverlässiges und sicheres Aufbringen der Wärmeverteilungsschicht und Ausbilden des Übergangsbereichs, ohne darunter angeordnete Schichten, wie die erste und zweite Elektrodenschicht sowie die aktive
Schichtenfolge und die Dünnschichtverkapselung zu gefährden.
Weitere Merkmale, Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der
Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Figuren.
Es zeigen:
Figuren 1A - IE verschiedene Schritte eines Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen
Bauelements mit Wärmeverteilungsschicht. Gleiche, gleichartige oder gleichwirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als
maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente und insbesondere Schichtdicken zur besseren Darstellbarkeit und/oder besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein. Die in den Figuren dargestellten Komponenten und
Schichten können dabei jeweils direkt und unmittelbar aufeinanderfolgen, ohne dass weitere, nicht gezeichnete
Zwischenschichten vorhanden sind, soweit nicht anders kenntlich gemacht.
Ein Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Bauelements 1 mit einer Wärmeverteilungsschicht 13 wird anhand der nachfolgenden Figuren 1A bis IE erläutert, welche jeweils in einer schematischen Schnittdarstellung verschiedene Schritte eines Verfahrens zum Herstellen eines solchen
optoelektronischen Bauelements 1 darstellen.
Figur 1A illustriert in einer Seitenansicht das zu fertigende optoelektronische Bauelement 1 an einer Position eines
Herstellungsprozesses, in dem es bereits ein Substrat 3, eine erste Elektrodenschicht 5, eine aktive Schichtenfolge 7 zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung und eine zweite Elektrodenschicht 9 aufweist. Das Substrat 3 ist als
Trägerschicht dazu geeignet, einen Schichtstapel zu tragen. Die erste Elektrodenschicht 5, die aktive Schichtenfolge 7 und die zweite Elektrodenschicht 9 sind in einer
Stapelrichtung R auf einer Oberfläche 4 des Substrats 3 sind aufgebracht . Das optoelektronische Bauelement 1 erstreckt sich in einer vertikalen Richtung zwischen einer ersten und zweiten
Hauptebene, wobei die vertikale Richtung quer oder senkrecht zu der ersten und/oder zweiten Hauptebene verläuft und im Wesentlichen der Stapelrichtung R entspricht, in der die jeweiligen Schichten des optoelektronischen Bauelements 1 aufeinander angeordnet sind.
Bei den Hauptebenen kann es sich beispielsweise um eine
Deckfläche und eine Bodenfläche des optoelektronischen
Bauelements 1 handeln. Bei der Bodenfläche und/oder der
Deckfläche kann es sich um eine Strahlungsdurchtrittsfläche des optoelektronischen Bauelements 1 handeln. Das
optoelektronische Bauelement 1 ist im Wesentlichen in
lateraler Richtung zumindest stellenweise parallel zu den
Hauptebenen flächig ausgedehnt und weist in Stapelrichtung R eine Dicke auf, die klein ist gegenüber einer maximalen
Erstreckung des optoelektronischen Bauelements 1 in lateraler Richtung. Bei dem optoelektronischen Bauelement 1 kann es sich beispielsweise um eine Leuchtdiode, insbesondere um eine organische Leuchtdiode (OLED) handeln.
Die Bodenfläche des optoelektronischen Bauelements 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Oberfläche des Substrats 3 ausgebildet, welche der tragenden Oberfläche 4
gegenüberliegt. Durch die Bodenfläche kann erzeugte
elektromagnetische Strahlung der aktiven Schichtenfolge 7 austreten, sodass das optoelektronische Bauelement 1 einen sogenannten „Bottom-Emitter" realisiert. Das Substrat 3 ist in diesem Zusammenhang transparent ausgebildet. Bei dem
Substrat 3 handelt es sich beispielsweise um ein Glas- oder Polymersubstrat. Ferner kann das Substrat 3 flexibel
ausgebildet sein und eine Metallfolie, eine Kunststofffolie und/oder ein Dünnglas enthalten oder aus einer dieser Folien bestehen (zum Beispiel Polyimid-Folien) . In anderen
Ausführungsbeispielen des optoelektronischen Bauelements 1 kann die Bodenfläche auch durch eine zusätzliche
Trägerschicht realisiert sein, die eine vorgegebene
Transparenz für den Durchgang von elektromagnetischer
Strahlung aufweist.
Die Elektrodenschichten 5 und 9 weisen beispielsweise ein leitfähiges Oxid, Metall oder Metalloxid auf, wie zum
Beispiel Aluminium, Silber oder Indiumzinnoxid. Die
Elektrodenschichten 5 und 9 können auch Legierungen, wie zum Beispiel eine AgMg-Legierung aufweisen. Die
Elektrodenschichten 5 und 9 bilden dabei Kathode und Anode zur elektrischen Kontaktierung des optoelektronischen
Bauelements 1.
Die erste Elektrodenschicht 5 ist insbesondere transparent ausgebildet. Beispielhaft ist die erste Elektrodenschicht 5 in diesem Zusammenhang aus Indiumzinnoxid (ITO) ausgebildet. In anderen Ausführungsbeispielen handelt es sich bei der ersten Elektrodenschicht 5 beispielsweise um dünne
Metallschichten, metallische Netzstrukturen oder Graphen. Das optoelektronische Bauelement 1 umfasst beispielsweise ferner elektrische KontaktZuführungen 21, die transparent oder intransparent ausgebildet sein können. Beispielsweise weisen die elektrischen KontaktZuführungen 21 und/oder die zweite Elektrodenschicht 9 eines der folgenden Materialen auf oder besteht daraus: Molybdän/Aluminium (Mo/AI), Molybdän (Mo), Chrom/Aluminium/Chrom (Cr/Al/Cr), Silber/Magnesium (Ag/Mg) , Aluminium (AI). Die aktive Schichtenfolge 7 umfasst zum Beispiel organisches Halbleitermaterial, welches insbesondere als organische funktionelle Schichten zur Emission von elektromagnetischer Strahlung und zur Zuleitung von Ladungsträgern ausgebildet ist. Bei dem optoelektronischen Bauelement 1 handelt es sich insbesondere um einen organischen Leuchtdiodenchip mit einem zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich (in den Figuren zur vereinfachten Darstellung nicht explizit gezeigt) .
In diesem Ausführungsbeispiel umfasst das optoelektronische Bauelement 1 ferner Isolatorschichten 23, die in vertikaler Richtung zwischen den beiden Elektrodenschichten 5 und 9 angeordnet sind. Die Isolatorschichten 23 sind beispielsweise aus Polyimid ausgebildet. In anderen Ausführungsbeispielen kann auf die Isolatorschichten 23 verzichtet werden,
beispielsweise bei entsprechenden Maskenprozessen, sodass gewährleistet ist, dass die erste und zweite
Elektrodenschicht 5 und 9 kontaktfrei zueinander angeordnet sind.
In Figur 1B ist das optoelektronische Bauelement 1 nach einem weiteren Herstellungsschritt dargestellt, nach dem es zusätzlich eine Dünnschichtverkapselung 10 aufweist, die in Stapelrichtung R auf der zweiten Elektrodenschicht 9
aufgebracht ist. Die Dünnschichtverkapselung 10 ermöglicht eine erhöhte Lebensdauer des optoelektronischen Bauelements 1, da es die unterhalb angeordneten Schichten 9, 7 und 5 gegenüber Umwelteinflüssen isoliert. Dies ist insbesondere in Bezug auf organische Leuchtdioden vorteilhaft, bei denen eine Verkapselung der aktiven Schichtenfolge 7 mit einer oder mehreren organischen funktionellen Schichten nutzbringend ist, da diese besonders sensitiv auf Einwirken von Feuchtigkeit und Luft reagieren. Die Dünnschichtverkapselung 10 ist beispielsweise als Dünnfilmbeschichtung (TFE)
ausgebildet, beispielsweise mittels SiNOx und ATO (z.B. AlOx / TiOx) . Alternativ oder zusätzlich kann die
Dünnschichtverkapselung 10 als sogenannte „Cavity-
Verkapselung" ausgebildet sein, die zum Beispiel als Glas mit Einbuchtung in Kombination mit feuchtigkeits- und
Sauerstoffabsorbierenden Materialien, sogenannten
Gettermaterialien, realisiert ist.
Figur IC zeigt das optoelektronische Bauelement 1 nach einem weiteren Herstellungsschritt, sodass das optoelektronische Bauelement 1 in Stapelrichtung R auf der
Dünnschichtverkapselung 10 eine Schutzschicht 11 mit einer Schichtdicke Dil aufweist. Die Schutzschicht 11 ist zum
Beispiel sogenanntem „Slot Die Coating" aufgebracht und als Partikelfangschicht ausgebildet, um die darunter angeordnete Dünnschichtverkapselung 10 vor auftreffenden Partikeln zu schützen. Die Schutzschicht 11 kann ein- oder mehrschichtig ausgebildet sein. Sie ist hinsichtlich ihrer
Materialeigenschaften so ausgebildet, dass auftreffende
Partikel die Schutzschicht 11 nicht oder zumindest nur in vernachlässigbarem Umfang durchdringen und somit nicht in den Bereich der Dünnschichtverkapselung 10 gelangen können. Die Schutzschicht 11 bedeckt nach diesem Herstellungsschritt vorteilhafterweise eine Oberfläche der
Dünnschichtverkapselung 10 vollständig.
Die Schichtdicke Dil bezieht sich auf eine vertikale Richtung und weist beispielsweise einen Wert in einem Bereich von einschließlich 25 ym bis einschließlich 100 ym auf. Die
Schutzschicht 11 ist mit relativ großer Schichtdicke Dil realisierbar und ermöglicht ein robustes optoelektronisches Bauelement 1 mit nutzbringendem Schutz gegenüber weiteren Beschädigungen .
Darüber hinaus weist die Schutzschicht 11 ein vorgegebenes Material oder auch vorgegebene Materialkombinationen mit bestimmter Härte auf, um einen zuverlässigen Schutz des optoelektronischen Bauelements 1 zu realisieren. Zum Beispiel weist die Schutzschicht 11 eine erste Schicht mit
vorgegebener Härte und eine zweite Schicht mit vorgegebener Härte auf, die größer ist als die der ersten Schicht und die eine Art hochfesten Überzug realisiert. Die erste Schicht ist dann zwischen der Dünnschichtverkapselung 10 und der zweiten Schicht der Schutzschicht 11 angeordnet. Die Schutzschicht 11 ist zum Beispiel aus Siliziumcarbid gefertigt und weist eine vorgegebene Härte auf. Die Härte der Schutzschicht 11 weist zum Beispiel einen Wert, der mittels Shore-Härte spezifiziert ist und im Bereich von D60 bis D90 liegt. Die Härte der Schutzschicht 11 ist vorteilhafterweise auf den gewünschten Schutz des optoelektronischen Bauelements 1 und insbesondere auf ein nachfolgendes Aufbringen der
Wärmeverteilungsschicht 13 mittels Kaltspritzen abgestimmt.
Figur 1D zeigt das optoelektronische Bauelement 1 in einem Herstellungsschritt, in dem die Wärmeverteilungsschicht 13 mittels Kaltspritzen in Stapelrichtung R auf der
Schutzschicht 11 aufgebracht wird. Das Kaltspritzen der
Wärmeverteilungsschicht 13 erfolgt zum Beispiel unter einem vorgegebenen Auftragungswinkel W zu einer Oberflächennormalen der Schutzschicht 11 und/oder der Bodenfläche des Substrats 3, sodass zum Beispiel bei relativ weichen Materialien der Schutzschicht 11 ein flacher Auftragungswinkel W gewählt wird. Außerdem wird die Wärmeverteilungsschicht 13 mittels Kaltspritzen in Abhängigkeit einer vorgegebenen
Auftragungsgeschwindigkeit G aufgetragen, sodass die Partikel der auszubildenden Wärmeverteilungsschicht 13 zum Beispiel mit mehreren 100 m/s auf die Schutzschicht 11 treffen.
Durch das Aufbringen der Wärmeverteilungsschicht 13 mittels Kaltspritzen wird in Stapelrichtung R ein Übergangsbereich 17 zwischen Wärmeverteilungsschicht 13 und Schutzschicht 11 ausgebildet, dessen Entstehung durch Eindringen von Partikel und/oder Materialcluster der kaltgespritzen
Wärmeverteilungsschicht 13 begründet ist. Das Kaltspritzen der Wärmeverteilungsschicht 13 gleicht einem Sprühprozess, bei dem ein ballistischer Beschuss auf die Oberfläche der Schutzschicht 11 mit Mikro- und/oder Nano-Partikeln der auszubildenden Wärmeverteilungsschicht 13 stattfindet. Das
Material der Wärmeverteilungsschicht 13 ist unter anderem so gewählt, dass die auftreffenden Partikel an oder in der
Schutzschicht 11 haften und sich verhaken und somit ein zuverlässiges Aufbringen der Wärmeverteilungsschicht 13 mittels Kaltspritzen ermöglichen.
Auftragungswinkel W und Auftragungsgeschwindigkeit G des Kaltspritzens sowie das Material der aufzuspritzenden
Wärmeverteilungsschicht 13 wirken sich auf das Ausbilden des Übergangsbereichs 17 aus und realisieren einen
Materialgradienten des Übergangsbereichs 17. Das Ausbilden des Übergangsbereichs 17 ist außerdem abhängig von der
Schichtdicke Dil der Schutzschicht 11 sowie deren Material und Härte. In Abhängigkeit dieser Parameter kann der
Übergangsbereich 17 durch die auftreffenden Partikel der kaltgespritzten Wärmeverteilungsschicht 13 kontrolliert bis zu einer vorgegebenen Tiefe in der Schutzschicht 11
ausgebildet werden. Nach Ausbilden des Übergangsbereichs 17 weist dieser zum Beispiel eine Dicke von einschließlich 20 ym bis einschließlich 50 ym auf.
Die Wärmeverteilungsschicht 13 weist nach dem Aufbringen mittels Kaltspritzen eine Schichtdicke D13 mit einem Wert in einem Bereich von einschließlich 50 ym bis einschließlich 4 mm auf. Insbesondere weist die Wärmeverteilungsschicht 13 eine Schichtdicke D13 im Bereich von einschließlich 100 ym bis einschließlich 300 ym auf. Die Wärmeverteilungsschicht 13 kann lateral auch unterschiedliche Schichtdicken aufweisen. Die Dicke D17 des Übergangsbereichs 17 kann, wie in den
Figuren 1D und IE illustriert, als Teil der Schichtdicke D13 der Wärmeverteilungsschicht 13 angesehen werden. Dadurch, dass die Wärmeverteilungsschicht 13 und die
Schutzschicht 11 mit relativ großen Schichtdicken D13 und Dil ausgebildet werden können, wird ein robustes
optoelektronisches Bauelement 1 mit nutzbringendem
Kratzschutz und Schutz gegenüber weiteren Beschädigungen. Unterhalb angeordnete Schichten werden somit zuverlässig geschützt und es wird eine sichere Abschirmung der
Elektrodenschichten 5 und 9, der aktiven Schichtenfolge 7 und der Dünnschichtverkapselung 10 gegen Umwelteinwirkungen erreicht .
In Abhängigkeit der Schichtdicke D13 und des Materials der Wärmeverteilungsschicht 13 ist eine gewünschte
Wärmeleitfähigkeit realisierbar, um ein zuverlässiges
Verteilen und Abführen von Wärme bei einem Betrieb des optoelektronischen Bauelements 1 zu ermöglichen. Die
Wärmeverteilungsschicht 13 weist zum Beispiel eine Metall- und/oder Keramikschicht auf. Beispielsweise weist sie eine oder mehrere Aluminium- und/oder Kupferschichten auf und ermöglicht eine homogene Wärmeverteilung der entstehenden Wärme, sodass temperaturabhängigen Auswirkungen auf
elektrooptische Parameter des optoelektronischen Bauelements 1 entgegengewirkt wird.
Insbesondere kann die Wärmeverteilungsschicht 13 mittels Kaltspritzen durch eine Maskierung 15 in lateraler Richtung strukturiert auf der Schutzschicht 11 aufgebracht werden. Mittels der Maskierung 15 ist auf einfache und kostengünstige Weise eine vorgegebene Struktur oder Form der
Wärmeverteilungsschicht 13 realisierbar, sodass das
Aufbringen der Wärmeverteilungsschicht 13 gezielt an
vorgegebenen Positionen des optoelektronischen Bauelements 1 erfolgen kann.
Gewünschte Bereiche, wie die elektrischen KontaktZuführungen 21, können abgedeckt werden, sodass an vorgegebene Positionen ausgespart werden. Nach Aufbringen der
Wärmeverteilungsschicht 13 können die ausgesparten Positionen auf einfache Weise wieder zugänglich gemacht werden. Es sind folglich keine aufwendigen Ablationsschritte notwendig, um ein partielles Abtragen der aufgebrachten
Wärmeverteilungsschicht 13 zu erreichen. Das Aufbringen der Wärmeverteilungsschicht 13 trägt dadurch zu einer
kostengünstigen und zeitsparenden Herstellung des
optoelektronischen Bauelements 1 bei.
Darüber hinaus wird auch ein Justageaufwand durch das
Aufbringen der Wärmeverteilungsschicht 13 mittels
Kaltspritzen durch die Maskierung 15 verringert, da eine einfache visuelle Kontrollmöglichkeit gegeben ist, die im Vergleich bei einem Aufbringen von intransparenten Folien nicht gegeben ist. Mittels der vorgegebenen Maskierung 15 sind unter anderem auch Schriftzüge, Embleme oder Logos realisierbar, die mittels Kaltspritzen der
Wärmeverteilungsschicht 13 ausgebildet werden können. Figur IE zeigt das optoelektronische Bauelement 1 in einem beispielhaften Endzustand, nachdem die
Wärmeverteilungsschicht 13 mittels Kaltspritzen an durch die Maskierung 15 vorgegebenen Positionen aufgebracht ist. Auf diese Weise ist ein Verfahren zur Herstellung des
optoelektronischen Bauelements 1 mit der
Wärmeverteilungsschicht 13 realisierbar, dass eine
zeitsparende, kostengünstige und einfache Fertigung des optoelektronischen Bauelements 1 ermöglicht. Visuelle Fehler, wie Eindrücke, Klebefehler und Kratzer, werden vermieden oder zumindest reduziert und mögliche Beschädigungen, wie sie beispielsweise bei einem Laminierungsprozess der
Wärmeverteilungsschicht auftreten, bei dem Partikel in oder auch durch die Schutzschicht hindurch eingedrückt werden können, werden unterbunden.
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. Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2015 113 812.3, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. Bezugs zeichenliste
1 optoelektronisches Bauelement
3 Substrat
4 Oberfläche des Substrats
5 erste Elektrodenschicht
7 Schichtenfolge
9 zweite Elektrodenschicht
10 Dünnschichtverkapselung
11 Schutzschicht
13 Wärmeverteilungsschicht
15 Maskierung
17 Übergangsbereich
21 elektrische KontaktZuführungen
23 Isolatorschichten
Dil Schichtdicke der Schutzschicht
D13 Schichtdicke der Wärmeverteilungsschicht
D17 Dicke des Übergangsbereichs
G Auftragungsgeschwindigkeit
W Auftragungswinkel
R Stapelrichtung

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen
Bauelements (1) mit einer Wärmeverteilungsschicht (13), umfassend :
- Bereitstellen eines Substrats (3) ;
- Aufbringen einer ersten Elektrodenschicht (5) in einer Stapelrichtung (R) auf eine Oberfläche (4) des Substrats (3) ;
- Aufbringen einer aktiven Schichtenfolge (7) in
Stapelrichtung (R) zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung;
- Aufbringen einer zweiten Elektrodenschicht (9) in
Stapelrichtung (R) , wobei die Schutzschicht (11) eine Shore-Härte im Bereich von einschließlich D60 bis D90 aufweist ;
- Aufbringen einer Schutzschicht (11) in Stapelrichtung (R) ; und
- Aufbringen der Wärmeverteilungsschicht (13) in
Stapelrichtung (R) , wobei die Wärmeverteilungsschicht (13) mittels Kaltspritzen aufgebracht wird, und ein
Übergangsbereich (17) zwischen der
Wärmeverteilungsschicht (13) und der Schutzschicht (11) ausgebildet wird, in dem ein Material der Schutzschicht und ein Material der Wärmeverteilungsschicht vorliegen und der eine Dicke im Bereich von einschließlich 25 ym bis 100 ym aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die aktive Schichtenfolge (7) mindestens eine organische funktionelle Schicht aufweist,
wobei das Material für die Wärmeverteilungsschicht (13) in Form von Partikeln mit einer Geschwindigkeit von mindestens 400 m/s aufgebracht wird,
wobei eine Temperatur der Partikel beim Aufbringen bei einer Schmelztemperatur dieses Materials liegt, mit einer Toleranz von höchsten 70 °C, und
wobei beim Erzeugen der Wärmeverteilungsschicht (13) die Schutzschicht (11) eine Temperatur von höchstens 120 °C aufweist .
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die
Wärmeverteilungsschicht (13) mittels einer Maskierung (15) in lateraler Richtung strukturiert aufgebracht wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die
Wärmeverteilungsschicht (13) als Metall- und/oder
Keramikschicht ausgebildet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die
Wärmeverteilungsschicht (13) in lateraler Richtung in unterschiedlichen Schichtdicke (D13) aufgebracht wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die
Wärmeverteilungsschicht (13) in Stapelrichtung (R) mit einer Schichtdicke (D13) im Bereich von einschließlich 50 ym bis einschließlich 4 mm aufgebracht wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die
Schutzschicht (11) in Stapelrichtung (R) mit einer
Schichtdicke (Dil) im Bereich von einschließlich 25 ym bis einschließlich 100 ym aufgebracht wird.
8. Optoelektronisches Bauelement (1) mit einer
Wärmeverteilungsschicht (13), umfassend:
- ein Substrat (3) ; - eine erste Elektrodenschicht (5) , die in einer
Stapelrichtung (R) auf einer Oberfläche (4) des Substrats (3) angeordnet ist;
- eine aktive Schichtenfolge (7) zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung, die in Stapelrichtung (R) auf der ersten Elektrodenschicht (5) angeordnet ist;
- eine zweite Elektrodenschicht (9), die in
Stapelrichtung (R) auf der Schichtenfolge (7) angeordnet ist ;
- eine Schutzschicht (11), die in Stapelrichtung (R) auf der zweiten Elektrodenschicht (9) angeordnet ist; und
- die Wärmeverteilungsschicht (13), die in Stapelrichtung (R) auf der Beschichtung (11) angeordnet ist, wobei die Wärmeverteilungsschicht (13) mittels Kaltspritzen
aufgebracht ist und in Stapelrichtung (R) einen
Übergangsbereich (17) mit der Schutzschicht (11)
aufweist, in dem ein Material der Schutzschicht (11) und ein Material der Wärmeverteilungsschicht (13) vorliegen und der eine Dicke im Bereich von einschließlich 25 % bis 75 % der Wärmeverteilungsschicht (13) aufweist.
9. Optoelektronisches Bauelement (1) nach Anspruch 8, bei dem die aktive Schichtenfolge (7) mindestens eine organische funktionelle Schicht aufweist.
10. Optoelektronisches Bauelement (1) nach Anspruch 8 oder 9, das eine Dünnschichtverkapselung (10) aufweist, die zwischen der aktiven Schichtenfolge (7) und der
Schutzschicht (11) angeordnet ist.
11. Optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der
Ansprüche 8 bis 10, bei dem die Wärmeverteilungsschicht (13) eine vorgegebene Struktur mit lateral unterschiedlichen Schichtdicken (D13) aufweist.
12. Optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der
Ansprüche 8 bis 11, bei dem die Wärmeverteilungsschicht
(13) eine Schichtdicke (D13) im Bereich von
einschließlich 50 ym bis einschließlich 4 mm aufweist.
13. Optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der
Ansprüche 8 bis 12, bei dem die Schutzschicht (11) eine
Schichtdicke (Dil) im Bereich von einschließlich 25 ym bis einschließlich 100 ym aufweist.
14. Optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der
Ansprüche 8 bis 13, bei dem die Wärmeverteilungsschicht
(13) zumindest eine Metall- und/oder Keramikschicht aufweist .
15. Optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der
Ansprüche 8 bis 14, bei dem die Wärmeverteilungsschicht
(13) Aluminium und/oder Kupfer aufweist.
16. Optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der
Ansprüche 8 bis 15, bei dem die Schutzschicht (11) Siliziumcarbid aufweist.
17. Optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der
Ansprüche 8 bis 16, bei dem die Schutzschicht (11) eine Shore-Härte im Bereich von einschließlich D60 bis einschließlich D90 aufweist.
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