WO2017076667A1 - Optoelektronisches bauelement und verfahren zum herstellen eines optoelektronischen bauelements - Google Patents

Optoelektronisches bauelement und verfahren zum herstellen eines optoelektronischen bauelements Download PDF

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WO2017076667A1
WO2017076667A1 PCT/EP2016/075446 EP2016075446W WO2017076667A1 WO 2017076667 A1 WO2017076667 A1 WO 2017076667A1 EP 2016075446 W EP2016075446 W EP 2016075446W WO 2017076667 A1 WO2017076667 A1 WO 2017076667A1
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WO
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light
layer
emitting device
mirror structure
waveguide layer
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PCT/EP2016/075446
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English (en)
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Thomas Wehlus
Daniel Riedel
Original Assignee
Osram Oled Gmbh
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    • H10K50/858—Arrangements for extracting light from the devices comprising refractive means, e.g. lenses

Definitions

  • An organic optoelectronic component for example an OLED, may have an anode and a cathode on a carrier and an organic functional layer system therebetween.
  • the organic functional layer system may comprise one or more emitter layers in which electromagnetic radiation is generated
  • Electron block layers also referred to as
  • HTL Hole transport layer
  • ETL electron transport layers
  • the carrier may guide a portion of the first portion, wherein by means of reflections and scattering a portion thereof from the carrier in the second direction
  • Such a device may, for example, a film with scattering particles or a
  • the film can for example be applied to the substrate outside.
  • Discharge efficiency in external outcoupling may be limited to about 60% to about 70% of the light conducted in the carrier. Furthermore, in the case of measures for external extraction, the appearance of the
  • Optoelectronic device can be significantly influenced.
  • Component be formed.
  • Component is guided, for example, the organic functional layer structure and / or the electrodes, ie the transparent, electrically conductive oxide layers (transparent conductive oxides - TCO).
  • the reflectivity of the carrier is usually increased by the silver instead of aluminum is used for the material of the cathode or the absorption of the
  • organically functional layer structure is lowered.
  • the reflectivity has stagnated for years at a level of about 80%.
  • Optoelectronic component has at least one
  • the optoelectronic component has
  • the at least one light-emitting component at least one light-emitting component.
  • Optoelectronic component also has a
  • Waveguide layer and a litter layer which is optically coupled to the waveguide layer.
  • Waveguide layer is in the beam path between the
  • Waveguide layer and the mirror structure are arranged relative to each other so that light in the
  • Waveguide layer is scattered at the scattering layer in the direction of the mirror structure.
  • the angle of incidence of the light incident on the mirror structure can be changed,
  • the mirror structure allows a greater amount of light back into the
  • Waveguide layer is reflected. This allows the proportion of light that comes from the optoelectronic component
  • the at least one optoelectronic device having the mirror structure, the waveguide layer, and / or the scattering layer may have the same or approximately the same dimension as the substrate, i. be integrated monolithically.
  • Optoelectronic component to a first light emitting device and at least one second light emitting device.
  • the first light emitting device and the at least one second light emitting device are laterally spaced on the surface of the substrate
  • the mirror structure is between the first light-emitting device and the second
  • the light coupled out indirectly by means of the mirror structure can be coupled out, for example, by the light-emitting components.
  • the gap By forming the mirror structure between adjacent light-emitting devices, the gap can be utilized more efficiently. This can increase the efficiency of the
  • optoelectronic component can be increased.
  • Component designed such that the mirror structure laterally surrounds the at least one light-emitting device. Thereby, light coupled from the light-emitting device into the waveguide layer can be introduced into each
  • Component designed such that the at least one light-emitting device laterally surrounds the mirror structure.
  • the substrate comprises: a support, the litter layer on the support, and the waveguide layer on the litter layer.
  • the surface of the waveguide layer forms the surface of the substrate.
  • the substrate comprises a carrier, wherein the surface of the carrier the
  • the waveguide layer is on or above the at least one light-emitting
  • Litter layer is formed on the waveguide layer.
  • Waveguide layer in the wavelength range of the emitted light from the at least one light emitting device has a refractive index which is greater than 1.7.
  • Waveguide layer is coupled or decoupled, since the reflectivity at the transition between
  • Waveguide layer and light-emitting device is reduced.
  • the scattering layer has scattering centers embedded in a matrix.
  • Mirror structure made of a material that is in the Wavelength range of the light emitted by the at least one light emitting device
  • At least one light-emitting component stacked on top of one another has an organically functional layer structure between a first electrode and a second electrode.
  • the first one is
  • Structured electrode formed so that the free area of the surface of the substrate is free of the first electrode.
  • the first one is
  • Waveguide layer optically coupled.
  • Waveguide layer formed as a first electrode and on the waveguide layer are an organic functional layer structure and a second electrode of the
  • the substrate further comprises a further mirror structure and / or a
  • the method comprises forming at least one light emitting device on a surface of a substrate.
  • the method still has Advising a mirror structure on the same surface of the substrate next to the at least one light-emitting
  • the method further comprises forming a waveguide layer and forming a scattering layer which are optically coupled to the waveguide layer.
  • the waveguide layer is in the beam path between the scattering layer and the at least one light emitting device and in
  • Waveguide layer and the mirror structure are arranged relative to each other so that light in the
  • Figures 1A, B are schematic representations of a
  • Figure 2 is a schematic representation of a
  • Figure 3 is a schematic representation of a
  • Figure 4 is a diagram for illustrating a
  • Figure 5 is a diagram for illustrating a
  • Figure 6 is a diagram illustrating a
  • Figure 7 is a schematic representation of a
  • Figure 8 is a schematic representation of a
  • Figure 9 is a schematic representation of a
  • Figure 10A-D are schematic representations optoelectronic
  • Figure 11 is a schematic representation of a
  • FIG. 12 is a flow chart of a method for
  • the ⁇ is a ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • opto-electronic device e.g., organic
  • opto-electronic device such as e.g. OLED
  • bottom emitter be executed.
  • bottom emitter or “bottom emitting optoelectronic device” refers to an embodiment that is transparent to the substrate side of the optoelectronic device.
  • at least the substrate and between the substrate and the at least one can be transparent to the substrate side of the optoelectronic device.
  • Function layer formed layers eg a formed between the substrate and functional layer (s) electrode (Base electrode) be made transparent.
  • the optoelectronic component embodied bottom-emitter can be used
  • optoelectronic device such as e.g. an OLED
  • the optoelectronic component may be designed as a "top emitter”.
  • top emitter or “top emitting
  • optoelectronic component refers to the words to the side remote from the substrate (unlike a construction, for
  • the layers formed on or above the at least one functional layer of the optoelectronic component are made transparent.
  • the layers formed on or above the at least one functional layer of the optoelectronic component are made transparent.
  • Component can therefore, for example, in the
  • Functional layers e.g., organic functional layers in an organic optoelectronic device such as e.g.
  • Component according to various embodiments may advantageously have a high light outcoupling and a very low angular dependence of the radiation density.
  • Illuminations such as room lights
  • a correspondence of bottom emitter and top emitter is also provided in various embodiments.
  • the optoelectronic component is generally capable of generating the light generated in the functional layers (eg the organic puncture layers in the case of an organic optoelectronic component, such as an OLED) in both directions, that is to say both toward the substrate side and toward the top side. to emit (transparent or translucent OLED).
  • the term "translucent layer” is to be understood as meaning that essentially the entire amount of light coupled into the layer is also coupled out of the layer, whereby part of the light is scattered here be understood that the layer is transparent to light, wherein in the layer coupled light substantially without
  • FIG. 6 shows schematic representations of a
  • FIG.1A is a schematic
  • FIG.1B shows a schematic plan view of an optoelectronic device 100.
  • Substrate 126 is free of the light-emitting device 108. At least in part of the free areas 128 of the surface 130 of the substrate 126 is a mirror structure 110, 112 on the surface 130 adjacent to the light-emitting Component 108 is arranged.
  • B is a
  • Mirror structure 112 is arranged.
  • the at least one light-emitting component 108 can thus be laterally surrounded, for example flanked, by one or more mirror structures 110, 112.
  • the substrate 126 includes a carrier 102, a
  • the surface of the waveguide layer 106 forms or agrees with the surface 130 of the substrate 126.
  • the scattering layer 104 may be connected to the carrier 102 and the
  • Waveguide layer 106 may be optically coupled.
  • the waveguide layer 106 can with the scattering layer 104 and the light emitting device 108 and the
  • Mirror structure 110, 112 be optically coupled.
  • the light emitting device 108 may in operation emit light in a first direction (illustrated by arrow 114) and light in a second direction (illustrated by arrow 116).
  • the light in the first direction 114 is emitted from the optoelectronic device 100, i. in the device-external environment
  • the light emitted in the second direction 116 is emitted into the substrate 126, for example, into the waveguide layer 106.
  • the substrate 126 for example, into the waveguide layer 106.
  • Light emitting device 108 is optically with the
  • Waveguide layer 106 coupled.
  • the light coupled into the substrate 126 or into the waveguide layer 106 can be found in FIG Substrate 126 and the waveguide layer 106 are passed, ie propagate. A portion of the light 118 in the waveguide layer 106 is reflected back to the waveguide layer 106 from the scattering layer 104
  • Part of the light 118 in the waveguide layer 106 is supplied to or from the
  • Mirror structure 110 is reflected back into waveguide layer 106 (illustrated by arrow 122).
  • a portion (illustrated by arrow 124) of the light 118 guided in waveguide layer 106 may be coupled out of optoelectronic device 100 by reflections 120, 122 (illustrated by arrow 124).
  • the proportion 122 of light which is reflected at the surface 130 of the substrate 126 can be increased.
  • Waveguide layer 106 i. the share 118
  • Intensity, of the decoupled from the substrate 126 light 124 can be increased. This makes it possible to increase the intensity of the light 114, 124 emitted by the optoelectronic component 100. This can increase the efficiency of the
  • Optoelectronic device can be increased in a simple manner.
  • the optoelectronic component 100 has monolithically integrated at least one
  • At least one free area 128 of the surface 130 of the substrate 126 is free of light-emitting device 108 and the
  • Mirror structure 110, 112 is on at least a portion of the free area 128 adjacent to the at least one
  • Mirror structure are optically coupled to the waveguide layer. Furthermore monolithically integrated has the
  • Optoelectronic component on a scattering layer which is optically coupled to the waveguide layer, wherein the scattering layer is arranged, so that the waveguide layer is arranged in the beam path between the scattering layer and the at least one light-emitting device.
  • the waveguide layer and the mirror structure are arranged in such a way that light in the
  • the mirror structure has a higher reflectivity than the light-emitting component. Depending on the area fraction at the surface of the substrate of
  • light-emitting component and mirror structure can thus achieve a defined, effective reflectivity (see also FIG.6).
  • the carrier 102 may be translucent or transparent.
  • the carrier 102 serves as a carrier element for
  • the carrier 102 may
  • the carrier 102 may be a
  • the plastic may have one or more polyolefins.
  • the plastic may be polyvinyl chloride (PVC), polystyrene (PS), polyester and / or polycarbonate (PC),
  • PVC polyvinyl chloride
  • PS polystyrene
  • PC polycarbonate
  • the carrier 102 may comprise or be formed from a metal
  • the carrier 102 may be formed as a metal foil or a metal-coated foil.
  • the carrier 102 may be part of or form part of a mirror structure.
  • the carrier 102 may have a mechanically rigid region and / or a mechanically flexible region or be formed in such a way.
  • the scattering layer 104 has scattering centers embedded in a matrix, such as a polymer matrix.
  • the matrix can be any suitable matrix, such as a polymer matrix.
  • the scattering centers can have a higher
  • the mixture of matrix and scattering centers can be applied, for example, wet-chemically on the support 102.
  • dielectric scattering particles for example as light-scattering particles, dielectric scattering particles can be provided.
  • Silicon oxide SiO 2
  • zinc oxide ZnO
  • zirconium oxide ZrO 2
  • indium tin oxide ITO
  • indium zinc oxide IZO
  • Gallium oxide (Ga20x) alumina, or titania may be suitable, provided that they have a
  • Refractive index which is different from the effective refractive index of the matrix, for example air bubbles
  • the scattering layer 104 has a low refractive index grating
  • Waveguide layer 106 is a conductor for conducting
  • the waveguide layer 106 is a device which is transmissive to the electromagnetic radiation, for example translucent or
  • the beam conduction takes place internally in the waveguide layer 106, inter alia due to internal reflection on an outer wall of the waveguide layer 106, which can also be referred to as an interface,
  • Waveguide layer 106 as the medium surrounding the waveguide layer 106, by VerSpiegelung the outer wall of the waveguide layer 106, for example by means of
  • the waveguide layer 106 may also be used as a light guide, optical fiber, optical fiber or
  • the waveguide layer 106 may be, for example, plastic, such as polymeric fibers, PMMA, polycarbonate and / or Hard Clad silica
  • the waveguide layer 106 may be formed as planar optical waveguide layers (PLWL).
  • PLWL planar optical waveguide layers
  • Waveguide layer 106 in the wavelength range of the emitted light from the at least one light emitting device has a refractive index which is greater than 1.7.
  • the waveguide layer 106 allows a lateral
  • the light of the light-emitting component can be widened better, ie the dispersion
  • Waveguide layer 106 has a matrix and at least one kind of additive, wherein the at least one kind of additives is distributed in the matrix.
  • At least one type of additive is present as particles, i. particulate additives,
  • At least one type of additive is dissolved in the matrix.
  • the matrix comprises or is formed from a glass solder and / or a plastic.
  • the waveguide layer 106 is formed over the whole area on or above the carrier 102.
  • Waveguide layer 106 has a refractive index of at least about 1.5, for example, a refractive index of at least about 1.6, for example a refractive index of at least about 1.65, for example a range of about 1.7 to about 2.1.
  • Waveguide layer 106 has a thickness in a range of about 1 ⁇ to about 100 ⁇ , for example in a range of about 10 ⁇ to about 100 ⁇ , for example about 25 ⁇ . In various embodiments, the
  • Waveguide layer 106 as a layer in one
  • Cut level of an organic light emitting diode and / or an organic solar cell may be formed.
  • Waveguide layer 106 has a refractive index greater than about 1.7.
  • Waveguide layer 106 may be formed amorphous.
  • the substance or the substance mixture of the matrix can also be referred to as molding material or potting material.
  • Waveguide layer 106 a substance or mixture on or be formed from the group of glass systems: PbO-containing systems: PbO-B 2 03, PbO-SiO 2 , PbO-B203-SiO 2 , PbO-B203-Zn0 2 , PbO-B203-Al 2 03, wherein the PbO-containing glass solder also Bi 2 0 3 has; Bi203-containing systems: ⁇ 2 ⁇ 3- ⁇ 2 ⁇ 3, Bi2O3-B203-SiO2, B12O3-B2O3-ZnO, ⁇ 203-B2O3-ZnO-SiO2.
  • the bi-containing systems PbO-B 2 03, PbO-SiO 2 , PbO-B203-SiO 2 , PbO-B203-Zn0 2 , PbO-B203-Al 2 03, wherein the PbO-containing glass solder also Bi 2 0 3 has; Bi203-containing systems: ⁇ 2 ⁇
  • Waveguide layer 106 additionally a substance or a
  • UV-absorbing additives may be added to the glass of the matrix as glass components.
  • low melting glasses for example, lead-containing glasses, can be used to increase the UV absorption in the glass melt process
  • Glass Component Components Substances or mixtures of compounds added to Ce, Fe, Sn, Ti, Pr, Eu and / or V compounds. As a process of glass melting has a thermal
  • UV-absorbing additives can be dissolved as an ingredient in the glass.
  • Glass melting has the glass pulverized, applied in the form of coatings on a support and then vitrified by means of a temperature treatment.
  • the substance or mixture of the matrix has an intrinsically lower UV transmission than the substrate.
  • UV protection for layers on or above the waveguide layer 106 is formed.
  • the fabric or composition of the matrix of the waveguide layer 106 is liquefied at a temperature of at most about 600 ° C.
  • the matrix comprises or is formed from one of the following substances: a silicone, for example polydimethylsiloxane,
  • the additives can be an inorganic substance or an inorganic substance mixture formed on or from it.
  • the at least one type additive comprises a substance or a mixture of substances or a stoichiometric compound or be formed from the group of substances: T1O2, CeO 2 , B12O3, ZnO, SnO 2 , Al 2 O 3 , SiO 2 , Y 2 O 3, ZrO 2, phosphors, dyes, and UV-absorbing glass particles, suitable UV-absorbing metallic nanoparticles, wherein the phosphors
  • Radiation in the UV range can on.
  • the additives may be in the form of particles, ie particulate additives.
  • the additives may have a domed surface, for example, similar or equal to an optical lens.
  • the particulate additives may have one of the following geometric shapes and / or part of one of the following geometric shapes: spherical, aspherical, for example, prismatic, ellipsoidal, hollow, compact, platelet, or rod-shaped.
  • the particulate additives may be a glass on or formed therefrom.
  • the particulate additives may have a mean grain size in a range of about 0.05 ⁇ to about 10 ⁇ , for example in a range of about 0.1 ⁇ to about 1 ⁇ .
  • the additives may be on or over the substrate in the waveguide layer 106 a layer having a thickness of about 0.1 ⁇ to about 100 ⁇ .
  • Waveguide layer 106 a plurality of layers one above the other on or above the substrate, wherein the individual layers
  • Additives which decrease the average size of the particulate additives of at least one particulate additive from the surface of the substrate ago.
  • the individual layers of the additives may have a different average size
  • particulate additives and / or a different
  • the individual layers of the additives may have a different average size
  • Particulate additives and / or a different refractive index for electromagnetic radiation are particulate additives and / or a different refractive index for electromagnetic radiation.
  • the mirror structure 110, 112 may be in different
  • the mirror structure has a higher reflectivity than the average reflectivity of the light-emitting
  • Mirror structure 112 formed of a material that in the
  • Mirror structure 112 formed as a diffuse reflector, for example, polytetrafluoroethylene (PTFE) or Ti02.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • Mirror structure 112 formed as a specular reflector, for example, made of silver, gold or aluminum.
  • At least one, for example a plurality, of mirror structures may be designed as an electrical busbar for the light-emitting component, for example a current widening
  • the mirror structure 110, 112 comprises or is formed from one of the following materials: Ag, Al, TiO 2, PTFE, BaTiO 3, microcellular PET.
  • the mirror structure 110, 112 is formed electrically conductive, and electrically connected, for example, with the light-emitting device.
  • the mirror structure 110, 112 can thus be used, for example, as an electrical busbar of the light-emitting
  • the waveguide layer 106 has a thickness dl.
  • the light emitting device 108 has a width d2 which is oriented perpendicular to dl.
  • the mirror structure 112 has a width d3, which is oriented perpendicular to dl and oriented in a plane to d2.
  • Waveguide layer 106, light emitting device 108 and mirror structure 110, 112 may be formed to each other such that the ratio d1: d2 and / or d1: d3 is in a range of 0.5: 1 to 10: 1.
  • 2 shows a schematic representation of a
  • the optoelectronic component 200 can essentially be described with one of the described
  • Embodiments of an optoelectronic component match.
  • Optoelectronic component 200 on the surface of the substrate 126, a first light emitting device 202 and at least one second light emitting device 204 on.
  • the first light emitting device 202 and the at least one second light emitting device 204 are laterally spaced on the surface of the substrate 126 educated.
  • the mirror structure 206 is between the first light emitting device 202 and the second
  • a first light-emitting device 202 and at least one second light-emitting device 204 are formed laterally spaced on the surface of the substrate 126.
  • the first light emitting device 202 and the at least one second light emitting device 204 are optically coupled to the substrate 126.
  • the substrate 126 is configured to conduct at least a portion of the light emitted from the first light emitting device 202 and the light emanatable from the second light emitting device 204.
  • a mirror structure 206 is disposed between the first light emitting device 202 and the second light emitting device 204.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a
  • the optoelectronic component 1 can essentially be combined with one of the exemplary embodiments described
  • Optoelectronic device match.
  • On the substrate 126 is an opto-electronic
  • Layer structure has a first electrode layer 14 having a first contact portion 16, a second
  • the light-emitting device is in different
  • Embodiments as an organic light-emitting Component for example, an organic light-emitting light emitting diode (OLED) formed.
  • OLED organic light-emitting light emitting diode
  • a first, not shown, barrier layer is present between the substrate 126 and the first electrode layer 14.
  • a first barrier thin film be formed.
  • the first electrode 20 is electrically insulated from the first contact portion 16 by means of an electrical insulation barrier 21.
  • the second contact section 18 is connected to the first electrode 20 of the optoelectronic layer structure
  • the first electrode 20 may be formed as an anode or as a cathode.
  • the first electrode 20 has an electrically conductive
  • the first electrode 20 may comprise, for example, a layer stack of a combination of a layer of a metal on a layer of a TCO, or
  • the first electrode 20 may alternatively or additionally comprise the following materials: networks of metallic nanowires and particles, for example of Ag, networks of carbon nanotubes, graphene particles and layers and / or
  • Transparent conductive oxides are transparent, conductive materials, for example metal oxides, such as, for example, zinc oxide, tin oxide, cadmium oxide, titanium oxide, indium oxide, or indium tin oxide (ITO).
  • metal oxides such as, for example, zinc oxide, tin oxide, cadmium oxide, titanium oxide, indium oxide, or indium tin oxide (ITO).
  • binary metal oxygen compounds such as znO, SnO 2 or In 2 O 3
  • ternary metal oxygen compounds such as AlZnO, Zn 2 SnO 4 , CdSnO 3, ZnSnO 3, Mgln 2 O 4 , GalnO 3, ⁇ n 2 In 2 O 5 or In4Sn30i2 or mixtures of different transparent conductive oxides to the group of TCOs.
  • the first electrode 20 may comprise, as an alternative or in addition to the materials mentioned: networks of metallic nanowires and particles, for example of Ag, networks of carbon nanotubes, graphene particles and layers and / or networks of semiconducting nanowires.
  • the first electrode 20 may have or be formed from one of the following structures: a network of metallic nanowires, for example of Ag, which are combined with conductive polymers
  • the first electrode 20 may comprise electrically conductive polymers or transition metal oxides.
  • the first electrode 20 may, for example, have a layer thickness in a range of 10 nm to 500 nm,
  • nm for example from 25 nm to 250 nm, for example from 50 nm to 100 nm.
  • the first electrode 20 may be a first electrical
  • the first electrical potential may be provided by a power source (not shown), such as a power source or a power source
  • the first electrical potential may be, for example, the ground potential or another predetermined reference potential.
  • first electrode 20 is an optically functional layer structure, for example an organic compound
  • the organic functional Layer structure 22 may, for example, have one, two or more partial layers.
  • the organic functional layer structure 22 may include a hole injection layer, a hole transport layer, an emitter layer, a
  • Hole injection layer serves to reduce the band gap between the first electrode and hole transport layer.
  • the hole conductivity is larger than the electron conductivity.
  • the hole transport layer serves to transport the holes.
  • the electron conductivity is larger than that
  • the electron transport layer serves to transport the electrons.
  • the organic functional layer structure 22 may be one, two or more
  • the second electrode 23 may be formed according to any one of the configurations of the first electrode 20, wherein the first electrode 20 and the second electrode 23 may be the same or different.
  • the first electrode 20 serves, for example, as the anode or cathode of the optoelectronic layer structure.
  • the second electrode 23 serves corresponding to the first electrode as the cathode or anode of the optoelectronic
  • the optoelectronic layer structure is an electrically and / or optically active region.
  • the active region is, for example, the region of the light-emitting component 1, in the electric power to operate the
  • a getter structure (not shown) may be arranged on or above the active area.
  • the getter layer can be translucent, transparent or opaque.
  • the getter layer may include or be formed of a material that absorbs and binds substances that are detrimental to the active area.
  • Contact section 18 may be formed an encapsulation layer 24 of the optoelectronic layer structure, which encapsulates the optoelectronic layer structure.
  • Encapsulation layer 24 may be formed as a second barrier layer, for example as a second barrier thin layer.
  • the encapsulation layer 24 may also be referred to as
  • Thin-layer encapsulation may be referred to.
  • Encapsulation layer 24 forms a barrier to chemical contaminants or atmospheric agents, especially to water (moisture) and oxygen.
  • the encapsulation layer 24 may be formed as a single layer, a layer stack, or a layered structure.
  • the encapsulation layer 24 may include or be formed from: alumina, zinc oxide, zirconia,
  • the first barrier layer may be formed on the substrate 126 corresponding to a configuration of the encapsulation layer 24.
  • Encapsulation layer 24 a first contact region 32 is exposed and in the second recess of
  • Encapsulation layer 24 a second contact region 34 is exposed.
  • the first contact region 32 serves for
  • the adhesive layer 36 comprises, for example, an adhesive, for example an adhesive,
  • the adhesive layer 36 may comprise, for example, particles which scatter electromagnetic radiation, for example light-scattering particles.
  • a cover body 38 above the adhesive layer 36 is a cover body 38
  • the adhesive layer 36 serves to secure the cover body 38 to the encapsulation layer 24.
  • the cover body 38 has, for example, plastic, glass
  • the cover body 38 may be formed substantially of glass and a thin
  • Metal layer such as a metal foil, and / or a graphite layer, such as a graphite laminate, have on the glass body.
  • the cover body 38 serves to protect the conventional optoelectronic component 1,
  • cover body 38 for distributing and / or
  • the glass of the cover body 38 can serve as protection against external influences, and the metal layer of the cover body 38 can serve to distribute and / or dissipate the heat generated during operation of the conventional light-emitting component 1.
  • the metal layer of the cover body 38 can serve to distribute and / or dissipate the heat generated during operation of the conventional light-emitting component 1.
  • Encapsulation layer 24 the adhesive layer 36 and / or the cover body 38 of the light emitting device on or above the mirror structure (see above) is formed.
  • This can be a uniform or homogeneous
  • Appearance of the optoelectronic component can be achieved.
  • the first one is
  • Electrode 20 of the light emitting device 1 optional, if on the substrate an electrode, an electrode layer or an electrically conductive layer is provided.
  • FIG. 4 shows a diagram for illustrating an advantage of an optoelectronic component according to various exemplary embodiments.
  • the coupling-out efficiency 404 is illustrated as a function of the mean reflectivity 402 (in percent) of a light-emitting component for different outcoupling structures or scattering layers 406, 408, 410.
  • Illustrated is the functional relationship 406 for a light emitting device without coupling-out structure.
  • the coupling-out efficiency 404 is limited by means of the absorption of the substrate. It can be seen from FIG. 4 that internal decoupling leads to a significant increase in the efficiency of light-emitting components. The maximum achievable
  • a maximum extraction efficiency 404 of approximately 60% can be achieved.
  • an extraction efficiency of more than 90% can be achieved 404.
  • FIG. 5 shows a diagram for illustrating an advantage of an optoelectronic component according to various exemplary embodiments.
  • the gain 504 (gain) with respect to a light-emitting reference component without coupling-out structure is illustrated as a function of the mean reflectivity 502 (in percent) of a light-emitting component 504 for different outcoupling structures 506, 508, 510.
  • Illustrated is the functional relationship 506 for a light emitting device without coupling-out structure.
  • Illustrated is also the functional relationship 508 for a light-emitting component with a
  • Decoupling structure according to various embodiments. Further illustrated is the functional relationship 510 for a light-emitting device with a
  • the gain 504 is limited by the absorption of the substrate. With no significant or low average reflectivity of the light emitting device occurs for no amplification of the emitted light
  • the luminous efficiency (gain) can be increased by means of the coupling-out structure 506, 508 and an optoelectronic component according to various embodiments has a luminous efficiency that is more than 150% higher than a correspondingly conventional light-emitting component without the
  • FIG. 6 shows a diagram for illustrating an advantage of an optoelectronic component according to various exemplary embodiments.
  • Decoupling efficiency 608 as a function of the percentage free surfaces 602, which is substantially completely occupied by the mirror structure.
  • an effective reflectivity of 80% is assumed for the light-emitting component, and an effective reflectivity of 98% is assumed for the light-emitting component.
  • an effective reflectivity 602 of 89% is achieved, for example, with a mirror content of 50%, and an effective reflectivity 602 of 93.5% at a mirror content of 75%.
  • 7 shows a schematic representation of an optoelectronic component according to various
  • the optoelectronic component 700 may be substantially with one of the described
  • Embodiments of an optoelectronic component match.
  • Waveguide layer 106 as a first electrode 20 of the light-emitting device formed see also
  • FIG.3 On the waveguide layer 106, an organic functional layer structure and a second electrode of the light emitting device are stacked
  • the first electrode layer or the first electrode of the light-emitting component can thus be a component of the substrate in various exemplary embodiments.
  • the first electrode layer or the first electrode can be formed over the entire surface on or above the carrier 102.
  • the mirror structure 110, 112 is laterally spaced from the at least one light emitting device 108 on the surface of the substrate
  • FIG. 8 shows a schematic representation of a
  • the optoelectronic component 800 can be substantially with one of the described
  • Embodiments of an optoelectronic component match.
  • the first one is
  • Electrode 20 of the light-emitting device structured formed so that the free area 128 of the surface of the substrate is substantially free of the first electrode 20th
  • the waveguide layer 106 may be formed as a first electrode 20 of the light-emitting device, for example by forming the waveguide layer 106 from a transparent conductive oxide (TCO). Furthermore, the waveguide layer 106 and / or the first electrode 20 may be structured so that the free area 128 of the surface of the substrate 102 is substantially free of waveguide layer 106 and / or first
  • the mirror structure 110, 112 is formed in the free area 128 on the scattering layer 104.
  • the mirror structure 110, 112 can thus be formed on a layer plane with the waveguide layer 106 or the first electrode 20.
  • FIG. 9 shows a schematic representation of a
  • the optoelectronic component 800 can be substantially with one of the described
  • Embodiments of an optoelectronic component match.
  • the substrate 126 further includes another mirror structure 904 and / or a beam-forming structure 902.
  • the further mirror structure 904 is formed, for example, in the scattering layer 104 and / or the waveguide layer 106, for example below at least one light-emitting component 108
  • Mirror structure 904 may be configured such that light (116 - see FIG. 1) of at least one light-emitting component 108 in waveguide layer 106 is lateral is distributed or diverted.
  • the further mirror structure 904 may have, for example, at least one cavity, wherein light is deflected by means of reflection at the surface to the cavity, for example by means of total reflection.
  • the further mirror structure 904 may be a
  • the further mirror structure 904 allows light of the light emitting device incorporated in the
  • Waveguide layer 106 has been coupled, is directed to the side and thus easier or more efficient, for example, with reduced absorption, is deflected by the scattering layer 104 in the direction of the mirror structure 110, 112.
  • the surface to the cavity or the metallized surface may be aligned at an angle to the emission direction of the light emitted by the light emitting device, which is coupled into the substrate, for example at an angle in a range of about 30 °
  • the beam-forming structure 902 is, for example, in the carrier 102, the scattering layer 104 and / or the
  • Waveguide layer 106 formed, for example, below at least one light-emitting device 108.
  • the beam-forming structure 902 may be formed such that light that by the carrier 102 of the
  • the optoelectronic device 900 is emitted, is formed by means of the beam-forming structure 902, for example, focused, collimated or spread or scattered.
  • the beam-forming structure 902 may be, for example
  • the beam-forming structure 902 may have at least one cavity, wherein light is deflected by means of reflection at the surface to the cavity, for example by means of total reflection.
  • the beam-forming structure 902 may have a mirrored, for example metallized, surface. The surface to the cavity or the metallized surface may at an angle to the emission direction of the emitted light from the light emitting device, which is coupled into the substrate, be oriented, for example, at an angle in a range of about 30 ° to about 60 °, for example, about 45 °.
  • the beam-forming structure 902 may be in the form of a prism, such as a triangular one
  • Mirror structures may, for example, have the shape of a rhombus or polygon, for example the shape of a pentagram.
  • FIG.10A-D show schematic representations
  • the optoelectronic component 1000, 1010, 1020, 1030 can essentially with one of
  • FIG. 10A-D each show a plan view of an optoelectronic component
  • Embodiment can correspond.
  • FIG. 10A shows line-shaped or strip-shaped light-emitting components 1002 and mirror structures 1004, which are formed alternately and over the entire width of the surface of the substrate.
  • the mirror structures have a greater width than the light-emitting components.
  • FIG. 10B shows rectangular light-emitting components 1002 and mirror structures 1004, which are formed in a checkerboard pattern on the entire surface of the substrate. Furthermore, FIG. 10B illustrates that the
  • Components may be formed such that the
  • Mirror structure 1204 is laterally surrounded by at least one light emitting device 1002.
  • FIG. IOC shows circular light-emitting devices 1002, in a regular pattern, of a
  • Mirror structure 1004 are surrounded.
  • the mirror structure is formed substantially in all free areas of the surface of the substrate.
  • FIG.10D shows rectangular or square shaped
  • the light-emitting devices 1002 which are surrounded by a mirror structure 1004 in a regular pattern.
  • the mirror structure is formed substantially in all free areas of the surface of the substrate. The pattern or the arrangement of the light-emitting
  • Components 1002 in FIG. 10C and FIG. DOD each have several light-emitting components in a plurality of rows.
  • the lines can be arranged parallel to each other and
  • the mirror structure 1004 and at least one light-emitting component 1002 can be embodied such that the mirror structure 1004 laterally surrounds the at least one light-emitting component 1002.
  • the optoelectronic component 1100 can be essentially with one of the described Embodiments of an optoelectronic component match.
  • the substrate 126 substantially comprises only the carrier 102, with the surface of the carrier 102 forming the surface 130 of the substrate 126.
  • the substrate 126 has a carrier 102, and the waveguide layer 106 is formed on or above the at least one light-emitting device 108 and the mirror structure 110, 112, and the
  • Litter layer 104 is on the waveguide layer 106
  • FIG. 12 shows a flowchart of a method 1200 for producing an optoelectronic component according to various exemplary embodiments.
  • the method 1200 includes forming 1202 at least one light emitting device on a surface of a substrate.
  • the method 1200 further includes
  • Substrate remains free of light emitting device and the mirror structure on at least a portion of the free area adjacent to the at least one light emitting
  • the method 1200 further comprises a monolithically integrated formation 1206 of a waveguide layer 106, wherein the at least one light-emitting component and the mirror structure are optically coupled to the waveguide layer.
  • the method 1200 further comprises monolithically integrated forming 1208 a scattering layer, which optically with the
  • Waveguide layer is coupled, wherein the scattering layer is arranged so that the waveguide layer in Beam path between the scattering layer and the at least one light emitting device is arranged.
  • the waveguide layer and the mirror structure are arranged to each other such that light in the
  • Embodiment 1 which is illustrated in connection with FIGS. 1A to 12, is an optoelectronic component comprising: at least one light-emitting component
  • At least one light emitting device and in
  • Embodiment 1 optionally includes a first light emitting device (202) and at least one second light emitting device (204) laterally spaced on the surface (130) of the substrate (126); and where the
  • Component (204) is arranged.
  • the mirror structure (110, 112) and at least one light-emitting component (108) are formed such that the mirror structure (110, 112) laterally surrounds the at least one light-emitting component (108).
  • Embodiment 1 to 3 optionally, that the mirror structure (110, 112) and at least one light-emitting component (108) are formed such that the at least one light-emitting component (108) laterally surrounds the mirror structure (110, 112).
  • the substrate comprises: a support (102), the diffusion layer (104) on the support (102), and the waveguide layer (106) on the diffusion layer (104); wherein the surface of the waveguide layer (106) forms the surface (130) of the substrate (126).
  • the embodiment 1 to 3 optionally has the substrate (126); a carrier (102), the surface of the carrier (102) forming the surface (130) of the substrate (126); and the
  • Waveguide layer (106) on or above the at least one light emitting device (108) and the mirror structure (110, 112) is formed, and the scattering layer (104) on the waveguide layer (106) is formed.
  • the embodiment 1 to 6 optionally, that the waveguide layer (106) in
  • the embodiment 5 or 6 optionally has the scattering layer (104) having scattering centers embedded in a matrix.
  • the mirror structure (110, 112) is formed from a material which is in the wavelength range of the light emitted by the at least one light-emitting component (108).
  • emitted light (114, 116) has a reflectivity of more than 90%.
  • the exemplary embodiment 10 optionally features that the first electrode (20) is structured, so that the free area (128) of the
  • exemplary embodiment 10 or 11 optionally has the first electrode (20)
  • the embodiment 1 to 9 optionally comprises that the waveguide layer (106) as a first electrode (20) is formed and on the
  • Waveguide layer (106) an organic functional
  • Layer structure (22) and a second electrode (23) of the light emitting device (1) are stacked.
  • the embodiment 1 to 13 optionally, that the mirror structure (110, 112) on the Surface (130) of the substrate (126) laterally spaced from the at least one light emitting device (108) is formed.
  • exemplary embodiments 1 to 14 optionally include that the substrate (126) further has a further mirror structure (904) and / or a beam-forming structure (902).
  • Embodiment 16 which is illustrated in connection with FIGS. 1A to 12, is a method for
  • a method comprising: forming (1202) at least one light emitting device (108) on a surface (130) of a substrate (126), forming (1204) a
  • Waveguide layer (106) is coupled, wherein the
  • Waveguide layer (106) and the mirror structure (110, 112) are arranged to each other such that light in the
  • light emitting device at least two have light-emitting components which are stacked on top of each other.
  • 402, 502 mean reflectivity

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein optoelektronisches Bauelement bereitgestellt. Das optoelektionische Bauelement weist wenigstens ein lichtemittierendes Bauelement (108) auf einer Oberfläche (130) eines Substrats (126), eine Spiegelstruktur (110, 112) auf der selben Oberfläche (130) des Substrats (126) neben dem wenigstens einen lichtemittierenden Bauelement (108) in einem Bereich, der frei ist von dem wenigstens einen lichtemittierenden Bauelement (108),· eine Wellenleiterschicht (106), und eine Streuschicht (104), die optisch mit der Wellenleiterschicht (106) gekoppelt ist, wobei die Wellenleiterschicht (106) im Strahlengang zwischen der Streuschicht (104) und dem wenigstens einen lichtemittierenden Bauelement und im Strahlengang zwischen der Streuschicht (104) und der Spiegelstruktur (110, 112) angeordnet ist; wobei die Streuschicht (104), die Wellenleiterschicht (106) und die Spiegelstruktur (110, 112) derart relativ zueinander angeordnet sind, dass Licht (118) in der Wellenleiterschicht (106) an der Streuschicht (104) in Richtung der Spiegelstruktur (110, 112) gestreut wird.

Description

Beschreibung
OPTOELEKTRONISCHES BAUELEMENT UND VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINES OPTOELEKTRONISCHEN BAUELEMENTS
In verschiedenen Ausführvingsformen werden ein
optoelektronisches Bauelement und ein Verfahren zum
Herstellen eines optoelektronischen Bauelements
bereitgestellt .
Ein organisches optoelektronisches Bauelement, beispielsweise eine OLED, kann auf einem Träger eine Anode und eine Kathode und dazwischen ein organisches funktionelles Schichtensystem aufweisen. Das organische funktionelle Schichtensystem kann aufweisen eine oder mehrere Emitterschichten, in denen elektromagnetische Strahlung erzeugt wird, eine
Ladungsträgerpaar-Erzeugungs-Schichtenstruktur aus jeweils zwei oder mehr Ladungsträgerpaar-Erzeugungs-Schichten
(„Charge generating layer", CGL) zur
Ladungsträgerpaarerzeugung, sowie eine oder mehrere
Elektronenblockadeschichten, auch bezeichnet als
Lochtransportschichten („hole transport layer" - HTL) , und eine oder mehrere Lochblockadeschichten, auch bezeichnet als Elektronentransportschichten („electron transport layer" - ETL) , um den Stromfluss zu richten.
In verschiedenen Anwendungen emittiert ein
lichtemittierendes, organisches optoelektronisches Bauelement einen ersten Anteil des insgesamt emittierten Lichts durch die Anode in den Träger (erste Richtung) und einen zweiten Anteil des insgesamt emittierten Lichts durch die Kathode in eine zweite Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, d.h. von dem Träger weg. Der Träger kann einen Teil des ersten Anteils leiten, wobei mittels Reflexionen und Streuung ein Teil davon aus dem Träger in die zweite Richtung
ausgekoppelt wird. Mittels der Reflektivität des Trägers kann die Gesamtemission des lichtemittierenden, organischen optoelektronischen Bauelements in Richtung der zweiten
Richtung erhöht werden.
Bisher gibt es zudem zwei Ansätze zum Erhöhen der Licht- Auskopplung: die externe Auskopplung und die interne
Auskopplung.
Unter einer externen Auskopplung können Vorrichtungen
verstanden werden, bei denen Licht aus dem Träger in
abgestrahltes Licht auskoppelt. Eine solche Vorrichtung kann beispielsweise eine Folie mit Streupartikeln oder einer
Oberflächenstrukturierung, beispielsweise Mikrolinsen, sein. Die Folie kann beispielsweise auf die Substrataußenseite aufgebracht werden.
Weitere Möglichkeiten können eine direkte Strukturierung der Substrataußenseite oder das Einbringen von Streupartikeln in das Substrat sein, beispielsweise in das Glassubstrat. Einige von diesen Ansätzen, beispielsweise die Streufolie, sind bereits in OLED-Beleuchtungsmodulen eingesetzt oder deren Hochskaiierbarkeit gezeigt worden. Die externe Auskopplung kann jedoch zwei wesentliche Nachteile aufweisen. Die
Auskoppeleffizienz kann bei der externen Auskopplung auf ungefähr 60 % bis ungefähr 70 % des im Träger geleiteten Lichtes begrenzt sein. Weiterhin kann bei Maßnahmen zur externen Auskopplung das Erscheinungsbild des
optoelektronischen Bauelementes wesentlich beeinflusst werden. Mittels der aufgebrachten Schichten oder Filme kann beispielsweise eine milchig erscheinende und/oder diffus reflektierende Oberfläche bei dem optoelektronischen
Bauelement ausgebildet werden.
Unter einer internen Auskopplung können Vorrichtungen
verstanden werden, bei denen Licht ausgekoppelt wird, das in dem elektrisch aktiven Bereich des optoelektronischen
Bauelementes geführt wird, beispielsweise der organischen funktionellen Schichtenstruktur und/oder den Elektroden, d.h. den transparenten, elektrisch leitfähigen Oxid-Schichten (transparent conductive oxide - TCO) .
Bisher wird üblicherweise die Reflektivität des Trägers erhöht, indem für das Material der Kathode Silber anstelle von Aluminium verwendet wird oder die Absorption der
organisch funktionellen Schichtenstruktur abgesenkt wird.
Die Absenkung der Absorption ist jedoch nicht beliebig möglich. Die Reflektivität stagniert seit Jahren auf einem Niveau von ungefähr 80 %.
In verschiedenen Ausführungsformen werden eine
optoelektronisches Bauelement und ein Verfahren zum
Herstellen eines optoelektronischen Bauelements
bereitgestellt, mit denen es möglich ist, die effektive
Reflektivität von lichtemittierenden Bauelementen zu erhöhen.
In verschiedenen Ausführungsformen wird ein
optoelektronisches Bauelement bereitgestellt. Das
optoelektronische Bauelement weist wenigstens ein
lichtemittierendes Bauelement auf einer Oberfläche eines Substrats auf. Das optoelektronische Bauelement weist
weiterhin eine Spiegelstruktur auf der selben Oberfläche des Substrats neben dem wenigstens einen lichtemittierenden
Bauelement in einem Bereich auf, der frei ist von dem
wenigstens einen lichtemittierenden Bauelement. Das
optoelektronische Bauelement weist weiterhin eine
Wellenleiterschicht und eine Streuschicht auf, die optisch mit der Wellenleiterschicht gekoppelt ist. Die
Wellenleiterschicht ist im Strahlengang zwischen der
Streuschicht und dem wenigstens einen lichtemittierenden Bauelement und im Strahlengang zwischen der Streuschicht und der Spiegelstruktur angeordnet. Die Streuschicht, die
Wellenleiterschicht und die Spiegelstruktur sind derart relativ zueinander angeordnet, dass Licht in der
Wellenleiterschicht an der Streuschicht in Richtung der Spiegelstruktur gestreut wird. Mittels der Streustruktur kann der Einfallswinkel des auf die Spiegelstruktur einfallenden Lichts verändert werden,
beispielsweise so dass Licht unterschiedlicheren Winkeln auf die Spiegelstruktur einfällt. Die Spiegelstruktur ermöglicht, dass ein größerer Anteil an Licht zurück in die
Wellenleiterschicht reflektiert wird. Dadurch kann der Anteil an Licht, der aus dem optoelektronischen Bauelement
ausgekoppelt wird, erhöht werden. In verschiedenen Ausführungsbeispielen können das wenigstens eine optoelektronische Bauelement mit der Spiegelstruktur, die Wellenleiterschicht und/oder die Streuschicht die gleiche oder ungefähr gleiche Abmessung aufweisen wie das Substrat, d.h. monolithisch integriert sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist das
optoelektronische Bauelement ein erstes lichtemittierendes Bauelement und wenigstens ein zweites lichtemittierendes Bauelement auf. Das erste lichtemittierende Bauelement und das wenigstens eine zweite lichtemittierende Bauelement sind lateral beabstandet auf der Oberfläche des Substrats
ausgebildet. Die Spiegelstruktur ist zwischen dem ersten lichtemittierenden Bauelement und dem zweiten
lichtemittierenden Bauelement angeordnet.
Das mittelbar mittels der Spiegelstruktur ausgekoppelte Licht kann beispielsweise durch die lichtemittierenden Bauelemente ausgekoppelt werden. Indem die Spiegelstruktur zwischen benachbarten lichtemittierenden Bauelementen ausgebildet wird, kann der Zwischenraum effizienter bzw. funktional ausgenutzt werden. Dadurch kann die Effizienz des
optoelektronischen Bauelementes erhöht werden.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen sind die
Spiegelstruktur und wenigstens ein lichtemittierendes
Bauelement derart ausgebildet, dass die Spiegelstruktur das wenigstens eine lichtemittierende Bauelement lateral umgibt. Dadurch kann Licht, das von dem lichtemittierenden Bauelement in die Wellenleiterschicht eingekoppelt wird, in jede
Richtung bzw. aus jeder Richtung reflektiert werden. In verschiedenen Ausfuhrungsbeispielen sind die
Spiegelstruktur und wenigstens ein lichtemittierendes
Bauelement derart ausgebildet, dass das wenigstens eine lichtemittierende Bauelement die Spiegelstruktur lateral umgibt .
In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist das Substrat auf: einen Träger, die Streuschicht auf dem Träger, und die Wellenleiterschicht auf der Streuschicht. Die Oberfläche der Wellenleiterschicht bildet die Oberfläche des Substrates.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist das Substrat einen Träger auf, wobei die Oberfläche des Trägers die
Oberfläche des Substrates bildet. Die Wellenleiterschicht ist auf oder über dem wenigstens einen lichtemittierenden
Bauelement und der Spiegelstruktur ausgebildet, und die
Streuschicht ist auf der Wellenleiterschicht ausgebildet.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist die
Wellenleiterschicht im Wellenlängenbereich des von dem wenigstens einen lichtemittierenden Bauelement emittierten Lichts einen Brechungsindex auf, der größer als 1,7 ist.
Dadurch kann der Anteil an Licht, der in die
Wellenleiterschicht ein- bzw. ausgekoppelt wird, erhöht werden, da die Reflektivität an dem Übergang zwischen
Wellenleiterschicht und lichtemittierenden Bauelement reduziert wird.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist die Streuschicht Streuzentren auf, die in einer Matrix eingebettet sind.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist die
Spiegelstruktur aus einem Material gebildet, das im Wellenlängenbereich des von dem wenigstens einen lichtemittierenden Bauelement emittierten Lichts eine
Reflektivität von mehr als 90 % aufweist. In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist wenigstens ein lichtemittierendes Bauelement übereinandergestapelt eine organisch funktionelle Schichtenstruktur zwischen einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode auf. In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist die erste
Elektrode strukturiert ausgebildet, so dass der freie Bereich der Oberfläche des Substrates frei ist von erster Elektrode.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist die erste
Elektrode transluzent ausgebildet und mit der
Wellenleiterschicht optisch gekoppelt.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist die
Wellenleiterschicht als eine erste Elektrode ausgebildet und auf der Wellenleiterschicht sind eine organisch funktionelle Schichtenstruktur und eine zweite Elektrode des
lichtemittierenden Bauelements übereinandergestapelt
ausgebildet . In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist die
Spiegelstruktur auf der Oberfläche des Substrates lateral beabstandet von dem wenigstens einen lichtemittierenden Bauelement ausgebildet. In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist das Substrat ferner eine weitere Spiegelstruktur und/oder eine
strahlformende Struktur auf.
In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements
bereitgestellt. Das Verfahren weist ein Ausbilden wenigstens eines lichtemittierenden Bauelements auf einer Oberfläche eines Substrats auf. Das Verfahren weist weiterhin ein Avisbilden einer Spiegelstruktur auf der selben Oberfläche des Substrats neben dem wenigstens einen lichtemittierenden
Bauelement in einem Bereich auf, der frei ist von dem
wenigstens einen lichtemittierenden Bauelement. Das Verfahren weist weiterhin ein Ausbilden einer Wellenleiterschicht und ein Ausbilden einer Streuschicht auf, die optisch mit der Wellenleiterschicht gekoppelt werden. Die Wellenleiterschicht wird im Strahlengang zwischen der Streuschicht und dem wenigstens einen lichtemittierenden Bauelement und im
Strahlengang zwischen der Streuschicht und der
Spiegelstruktur angeordnet. Die Streuschicht, die
Wellenleiterschicht und die Spiegelstruktur werden derart relativ zueinander angeordnet, dass Licht in der
Wellenleiterschicht an der Streuschicht in Richtung der
Spiegelstruktur gestreut wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Es zeigen
Figuren 1A, B schematische Darstellungen eines
optoelektronischen Bauelementes gemäß
verschiedenen Ausführungsbeispielen;
Figur 2 eine schematische Darstellung eines
optoelektronischen Bauelementes gemäß
verschiedenen Ausführungsbeispielen; Figur 3 eine schematische Darstellung eines
lichtemittierenden Bauelementes eines
optoelektronischen Bauelementes gemäß
verschiedenen Ausführungsbeispielen; Figur 4 ein Diagramm zur Veranschaulichung eines
Vorteils eines optoelektronischen Bauelementes gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen; Figur 5 ein Diagramm zur Veranschaulichung eines
Vorteils eines optoelektronischen Bauelementes gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
Figur 6 ein Diagramm zur Veranschaulichung eines
Vorteils eines optoelektronischen Bauelementes gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
Figur 7 eine schematische Darstellung eines
optoelektronischen Bauelementes gemäß
verschiedenen Ausführungsbeispielen;
Figur 8 eine schematische Darstellung eines
optoelektronischen Bauelementes gemäß
verschiedenen Ausführungsbeispielen;
Figur 9 eine schematische Darstellung eines
optoelektronischen Bauelementes gemäß
verschiedenen Ausführungsbeispielen;
Figur 10A-D schematische Darstellungen optoelektronischer
Bauelemente gemäß verschiedenen
Ausführungsbeispielen;
Figur 11 eine schematische Darstellung eines
optoelektronischen Bauelementes gemäß
verschiedenen Ausführungsbeispielen; und
Figur 12 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum
Herstellen eines optoelektronischen
Bauelementes gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische
Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird
Richtungsterminologie wie etwa „oben", „unten", „vorne", „hinten", „vorderes", „hinteres", usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur (en) verwendet. Da
Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl
verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der
Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe
"verbunden", "angeschlossen" sowie "gekoppelt" verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
Gemäß verschiedenen Ausgestaltungen kann das
optoelektronische Bauelement (z.B. organisches
optoelektronisches Bauelement wie z.B. OLED) als „Bottom- Emitter" ausgeführt sein.
Der Begriff „Bottom-Emitter" oder „bottom-emittierendes optoelektronisches Bauelement", wie er hierin verwendet wird, bezeichnet eine Ausführung, die zu der Substratseite des optoelektronischen Bauelements hin transparent ausgeführt ist. Beispielsweise können dazu wenigstens das Substrat und zwischen dem Substrat und der mindestens einen
Funktionsschicht ausgebildete Schichten (z.B. eine zwischen Substrat und Funktionsschicht (en) ausgebildete Elektrode (Grundelektrode) ) transparent ausgeführt sein. Ein als
Bottom-Emitter ausgeführtes optoelektronisches Bauelement kann demnach beispielsweise in den Funktionsschichten (z.B. organischen Funktionsschichten bei einem organischen
optoelektronischen Bauelement wie z.B. einer OLED) erzeugte Strahlung auf der Substratseite des optoelektronischen
Bauelements emittieren.
Alternativ oder zusätzlich dazu kann das optoelektronische Bauelement gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen als „Top-Emitter" ausgeführt sein.
Der Begriff „Top-Emitter" oder „top-emittierendes
optoelektronisches Bauelement"/ wie er hierin verwendet wird, bezeichnet beispielsweise eine Ausführung, die zu der dem Substrat abgewandten Seite (anders ausgedrückt, zur
Deckseite) des optoelektronischen Bauelements hin transparent ausgeführt ist. Insbesondere können dazu die auf bzw. über der mindestens einen Funktionsschicht des optoelektronischen Bauelements ausgebildeten Schichten (z.B. zwischen
Funktionsschicht (en) und Barrierendünnschicht ausgebildete Elektrode (Deckelektrode) , Barrierendünnschicht,
Zwischenschicht, Deckschicht) transparent ausgeführt sein. Ein als Top-Emitter ausgeführtes optoelektronisches
Bauelement kann demnach beispielsweise in den
Funktionsschichten (z.B. organischen Funktionsschichten bei einem organischen optoelektronischen Bauelement wie z.B.
einer OLED) erzeugte Strahlung auf der Deckseite des
optoelektronischen Bauelements emittieren.
Ein als Top-Emitter ausgestaltetes optoelektronisches
Bauelement gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann in vorteilhafter Weise eine hohe Lichtauskopplung und eine sehr geringe Winkelabhängigkeit der Strahlungsdichte aufweisen. Ein optoelektronisches Bauelement gemäß verschiedenen
Ausführungsbeispielen kann in vorteilhafter Weise für
Beleuchtungen, wie beispielsweise Raumleuchten, eingesetzt werden. Eine Korabination aus Bottom-Emitter und Top-Emitter ist ebenso in verschiedenen Ausführungsbeispielen vorgesehen. Bei einer solchen Ausführung ist das optoelektronische Bauelement allgemein in der Lage, das in den Funktionsschichten (z.B. den organischen Punktionsschichten bei einem organischen optoelektronischen Bauelement wie z.B. einer OLED) erzeugte Licht in beide Richtungen - also sowohl zu der Substratseite als auch zu der Oeckseite hin - zu emittieren (transparente oder transluzente OLED) .
Unter dem Begriff „transluzent" bzw. „transluzente Schicht" kann verstanden werden, dass die Schicht für Licht
durchlässig ist, beispielsweise für das von dem
optoelektronischen Bauelement erzeugte Licht. Beispielsweise ist unter dem Begriff „transluzente Schicht" zu verstehen, dass im Wesentlichen die gesamte in die Schicht eingekoppelte Lichtmenge auch aus der Schicht ausgekoppelt wird, wobei ein Teil des Lichts hierbei gestreut wird. Unter dem Begriff „transparent" oder „transparente Schicht" kann verstanden werden, dass die Schicht für Licht durchlässig ist, wobei in die Schicht eingekoppeltes Licht im Wesentlichen ohne
Streuung oder Lichtkonversion auch aus der Schicht
ausgekoppelt wird. FI6.1A, B zeigen schematische Darstellungen eines
optoelektronischen Bauelementes gemäß verschiedenen
Ausführungsbeispielen, wobei FIG.1A eine schematische
OAierschnittsansicht und FIG.1B eine schematische Aufsicht auf ein optoelektronisches Bauelement 100 zeigt.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist das
optoelektronische Bauelement 100 lichtemittierendes
Bauelement 108 auf der Oberfläche 130 eines Substrates 126 auf. Wenigstens ein Bereich 128 der Oberfläche 130 des
Substrates 126 ist frei von dem lichtemittierenden Bauelement 108. Wenigstens in einem Teil der freien Bereiche 128 der Oberfläche 130 des Substrats 126 ist eine Spiegelstruktur 110, 112 auf der Oberfläche 130 neben dem lichtemittierenden Bauelement 108 angeordnet. In FIG.1A, B ist ein
Ausführungsbeispiel veranschaulicht, bei dem eine erste
Spiegelstruktur 110 und eine zweite Spielstruktur 112
vorgesehen sind, wobei das lichtemittierende Bauelement 108 zwischen der ersten Spiegelstruktur 110 und der zweiten
Spiegelstruktur 112 angeordnet ist.
Das wenigstens eine lichtemittierende Bauelement 108 kann somit von einer oder mehreren Spiegelstrukturen 110, 112 lateral umgeben sein, beispielsweise flankiert sein.
In dem Ausführungsbeispiel, das in FIG.1A, B veranschaulicht ist, weist das Substrat 126 einen Träger 102, eine
Streuschicht 104 auf dem Träger 102, und eine
Wellenleiterschicht 106 auf der Streuschicht 104 auf. Die
Oberfläche der Wellenleiterschicht 106 bildet die Oberfläche 130 des Substrates 126 bzw. stimmt mit dieser überein.
Die Streuschicht 104 kann mit dem Träger 102 und der
Wellenleiterschicht 106 optisch gekoppelt sein.
Die Wellenleiterschicht 106 kann mit der Streuschicht 104 und dem lichtemittierenden Bauelement 108 sowie der
Spiegelstruktur 110, 112 optisch gekoppelt sein.
Das lichtemittierende Bauelement 108 kann im Betrieb Licht in eine erste Richtung (veranschaulicht mittels des Pfeils 114) und Licht in eine zweite Richtung (veranschaulicht mittels des Pfeils 116) emittieren. Das in die erste Richtung 114 Licht wird von dem optoelektronischen Bauelement 100 weg emittiert, d.h. in die Bauelement-externe Umgebung
abgestrahlt. Das in die zweite Richtung 116 emittierte Licht wird in das Substrat 126 emittiert, beispielsweise in die Wellenleiterschicht 106. Mit anderen Worten: das
lichtemittierende Bauelement 108 ist optisch mit der
Wellenleiterschicht 106 gekoppelt. Das in das Substrat 126 bzw. in die Wellenleiterschicht 106 eingekoppelte Licht (veranschaulicht mittels des Doppelpfeils 118) kann in dem Substrat 126 bzw. der Wellenleiterschicht 106 geleitet werden, d.h. sich ausbreiten. Ein Teil des Lichts 118 in der Wellenleiterschicht 106 wird an bzw. von der Streuschicht 104 zurück in die Wellenleiterschicht 106 reflektiert
(veranschaulicht mittels des Pfeils 120) . Ein Teil des Lichts 118 in der Wellenleiterschicht 106 wird an bzw. von der
Spiegelstruktur 110 zurück in die Wellenleiterschicht 106 reflektiert (veranschaulicht mittels des Pfeils 122) . Ein Teil (veranschaulicht mittels des Pfeils 124) des in der Wellenleiterschicht 106 geleiteten bzw. geführten Lichts 118 kann durch Reflexionen 120, 122 aus dem optoelektronischen Bauelement 100 ausgekoppelt werden (veranschaulicht mittels des Pfeils 124) .
Mittels der Spiegelstruktur 110 kann der Anteil 122 an Licht, der an der Oberfläche 130 des Substrates 126 reflektiert wird, erhöht werden. Der von der Spiegelstruktur 110
reflektierte Anteil 122 wird wiederum von der
Wellenleiterschicht 106 geleitet, d.h. dem Anteil 118
hinzugefügt. Dadurch kann der Anteil, das heißt die
Intensität, des aus dem Substrat 126 ausgekoppelten Lichtes 124 erhöht werden. Dies ermöglicht es die Intensität des von dem optoelektronischen Bauelement 100 emittierten Lichts 114, 124 zu erhöhen. Dadurch kann die Effizienz des
optoelektronischen Bauelementes auf einfache Weise erhöht werden.
Mit anderen Worten: Das optoelektronische Bauelement 100 weist monolithisch integriert wenigstens ein
lichtemittierendes Bauelement 108 auf einer Oberfläche 130 eines Substrats 126 auf und eine Spiegelstruktur 110, 112 auf der selben Oberfläche 130 des Substrats 126. Wenigstens ein freier Bereich 128 der Oberfläche 130 des Substrats 126 ist frei von lichtemittierendem Bauelement 108 und die
Spiegelstruktur 110, 112 ist auf wenigstens einem Teil des freien Bereichs 128 neben dem wenigstens einen
lichtemittierenden Bauelement 108 ausgebildet. Weiterhin monolithisch integriert weist das optoelektronische
Bauelement eine Wellenleiterschicht 106 auf, wobei das wenigstens eine lichtemittierende Bauelement und die
Spiegelstruktur mit der Wellenleiterschicht optisch gekoppelt sind. Weiterhin monolithisch integriert weist das
optoelektronische Bauelement eine Streuschicht auf, die optisch mit der Wellenleiterschicht gekoppelt ist, wobei die Streuschicht angeordnet ist, so dass die Wellenleiterschicht im Strahlengang zwischen der Streuschicht und dem wenigstens einen lichtemittierenden Bauelement angeordnet ist. Die
Streuschicht, die Wellenleiterschicht und die Spiegelstruktur sind derart zueinander angeordnet, dass Licht in der
Wellenleiterschicht an der Streuschicht in Richtung der
Spiegelstruktur gestreut wird.
Die Spiegelstruktur weist eine höhere Reflektivität auf als das lichtemittierende Bauelement. In Abhängigkeit von dem Flächenanteil an der Oberfläche des Substrats von
lichtemittierenden Bauelement und Spiegelstruktur lässt sich so eine definierte, effektive Reflektivität erzielen (siehe auch FIG.6) .
Der Träger 102 kann transluzent oder transparent ausgebildet sein. Der Träger 102 dient als Trägerelement für
elektronische Elemente oder Schichten, beispielsweise
lichtemittierende Elemente. Der Träger 102 kann
beispielsweise Glas, Quarz, und/oder ein Halbleitermaterial oder irgendein anderes geeignetes Material aufweisen oder daraus gebildet sein. Ferner kann der Träger 102 eine
Kunststofffolie oder ein Laminat mit einer oder mit mehreren Kunststofffolien aufweisen oder daraus gebildet sein. Der Kunststoff kann ein oder mehrere Polyolefine aufweisen.
Ferner kann der Kunststoff Polyvinylchlorid (PVC) , Polystyrol (PS) , Polyester und/oder Polycarbonat (PC) ,
Polyethylenterephthalat (PET) , Polyethersulfon (PES) und/oder Polyethylennaphthalat (PEN) aufweisen. Der Träger 102 kann ein Metall aufweisen oder daraus gebildet sein,
beispielsweise Kupfer, Silber, Gold, Platin, Eisen, beispielsweise eine Metallverbindving, beispielsweise Stahl. Der Träger 102 kann als Metallfolie oder metallbeschichtete Folie ausgebildet sein. Der Träger 102 kann ein Teil einer Spiegelstruktur sein oder diese bilden. Der Träger 102 kann einen mechanisch rigiden Bereich und/oder einen mechanisch flexiblen Bereich aufweisen oder derart ausgebildet sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist die Streuschicht 104 Streuzentren auf, die in einer Matrix eingebettet sind, beispielsweise einer Polymermatrix. Die Matrix kann
beispielsweise einen Brechungsindex von ungefähr 1,5
aufweisen. Die Streuzentren können einen höheren
Brechungsindex als die Matrix aufweisen, beispielsweise wenigstens um 0,05 größer, beispielsweise wenigstens um 0,2 größer. Das Stoffgemisch aus Matrix und Streuzentren kann beispielsweise nasschemisch auf dem Träger 102 aufgebracht werden.
Als Streuzentren, beispielsweise als lichtstreuende Partikel, können dielektrische Streupartikel vorgesehen sein,
beispielsweise aus einem Metalloxid, beispielsweise
Siliziumoxid (Si02) , Zinkoxid (ZnO) , Zirkoniumoxid (Zr02) , Indium-Zinn-Oxid (ITO) oder Indium-Zink-Oxid (IZO) ,
Galliumoxid (Ga20x) Aluminiumoxid, oder Titanoxid. Auch andere Partikel können geeignet sein, sofern sie einen
Brechungsindex haben, der von dem effektiven Brechungsindex der Matrix verschieden ist, beispielsweise Luftblasen,
Acrylat, oder Glashohlkugeln. Ferner können beispielsweise metallische Nanopartikel, Metalle wie Gold, Silber, Eisen- Nanopartikel, oder dergleichen als lichtstreuende Partikel vorgesehen sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist die Streuschicht 104 ein Gitter mit niedrigem Brechungsindex auf,
beispielsweise strukturierte Bereiche mit einem Material mit niedrigerem Brechungsindex als die Wellenleiterschicht. Die Wellenleiterschicht 106 ist in verschiedenen Ausführungsbeispielen ein Leiter zum Leiten von
elektromagnetischer Strahlung. Der Wellenleiterschicht 106 ist ein Bauelement, das für die elektromagnetische Strahlung transmittierend ist, beispielsweise transluzent oder
transparent oder zumindest im Wesentlichen Transparent ist und das sich in einer länglichen Erstreckungsrichtung
erstreckt. Die Strahlleitung erfolgt dabei intern in der Wellenleiterschicht 106 unter anderem aufgrund von interner Reflexion an einer Außenwandung der Wellenleiterschicht 106, die auch als Grenzfläche bezeichnet werden kann,
beispielsweise aufgrund von interner Totalreflexion auf Grund eines geringeren Brechungsindex des Materials der
WellenleiterSchicht 106 als des den Wellenleiterschicht 106 umgebenden Mediums, durch VerSpiegelung der Außenwandung der Wellenleiterschicht 106 beispielsweise mittels der
Spiegelstruktur 110, 112 oder durch Streuung an einer
Grenzfläche oder angrenzenden Struktur, beispielsweise der Streuschicht 104. Der Wellenleiterschicht 106 kann auch als Lichtleiter, Lichtleitfaser, Lichtwellenleiter oder
Lichtfaser bezeichnet werden. Der Wellenleiterschicht 106 kann beispielsweise Kunststoff, wie beispielsweise polymere Fasern, PMMA, Polycarbonat und/oder Hard Clad Silica
aufweisen. Ferner kann der Wellenleiterschicht 106 als planare Lichtwellenleiterschichten (PLWL) ausgebildet sein. In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist die
Wellenleiterschicht 106 im Wellenlängenbereich des von dem wenigstens einen lichtemittierenden Bauelement emittierten Lichts einen Brechungsindex auf, der größer als 1,7 ist.
Mittels der Wellenleiterschicht 106 wird das
lichtemittierende Bauelement von der Streuschicht separiert. Die Wellenleiterschicht 106 ermöglicht eine laterale
Lichtpropagation des Lichts, das von dem lichtemittierenden Bauelement in die Wellenleiterschicht eingekoppelt wird.
Dadurch kann das Licht des lichtemittierenden Bauelements besser aufgeweitet werden, dass heißt die Dispersion
vergrößert werden. Dies ermöglicht eine bessere Leitung bzw. Umlenkung des Lichts zu der Spiegelstruktur. In verschiedenen Ausgestaltungen weist die
Wellenleiterschicht 106 eine Matrix und wenigstens eine Art Zusatz auf, wobei die wenigstens eine Art Zusätze in der Matrix verteilt ist.
In verschiedenen Ausgestaltungen ist wenigstens eine Art Zusätze als Partikel, d.h. partikelförmigen Zusätze,
ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich ist wenigstens eine Art Zusätze in der Matrix gelöst.
In verschiedenen Ausgestaltungen weist die Matrix ein Glaslot und/oder ein Kunststoff auf oder ist daraus gebildet.
In verschiedenen Ausgestaltungen ist die Wellenleiterschicht 106 ganzflächig auf oder über dem Träger 102 ausgebildet.
In verschiedenen Ausgestaltungen weist die
Wellenleiterschicht 106 einen Brechungsindex von mindestens ungefähr 1,5, auf, beispielsweise einen Brechungsindex von mindestens ungefähr 1,6, beispielsweise einen Brechungsindex von mindestens ungefähr 1,65, beispielsweise einen Bereich von ungefähr 1,7 bis ungefähr 2,1.
In verschiedenen Ausgestaltungen weist die
Wellenleiterschicht 106 eine Dicke in einem Bereich von ungefähr 1 μπι bis ungefähr 100 μτη auf, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 10 μπι bis ungefähr 100 μχα, beispielsweise ungefähr 25 μτη. In verschiedenen Ausgestaltungen weist die
Wellenleiterschicht 106 als eine Schicht in einer
Schnittebene einer organischen Leuchtdiode und/oder einer organischen Solarzelle ausgebildet sein. In verschiedenen Ausgestaltungen weist die Matrix der
Wellenleiterschicht 106 einen Brechungsindex größer als ungefähr 1, 7 auf . In verschiedenen Ausgestaltungen weist die Matrix der
Wellenleiterschicht 106 amorph ausgebildet sein.
Der Stoff oder das Stoffgemisch der Matrix weist auch als Formwerkstoff oder Vergussmaterial bezeichnet werden.
In verschiedenen Ausgestaltungen weist die Matrix der
Wellenleiterschicht 106 ein Stoff oder Stoffgemisch auf oder daraus gebildet sein aus der Gruppe der Glassysteme: PbO- haltigen Systeme: PbO-B203, PbO-Si02, PbO-B203-Si02, PbO-B203- Zn02, PbO-B203-Al203, wobei das PbO-haltige Glaslot auch Bi203 auf weist; Bi203-haltige Systeme: ΒΪ2θ3-Β2θ3, Bi2O3-B203-Si02, B12O3-B2O3-ZnO, ΒΪ203-B2O3-ZnO-Si02. In verschiedenen Ausgestaltungen weist die Bi-haltige
Wellenleiterschicht 106 zusätzlich einen Stoff oder ein
Stoffgemisch auf aus der Gruppe der Stoffe: AI2O3,
Erdalkalioxide, Alkalioxide, Zr02 , T1O2 , Hf02 , Nb20s, Ta205, Te02 , WO3, MO3, Sb203, Ag20, Sn02, Selteneerdoxide.
In verschiedenen Ausgestaltungen können dem Glas der Matrix UV-absorbierende Zusätze als Glaskomponenten beigefügt werden. Beispielsweise können niedrigschmelzenden Gläsern, beispielsweise Blei-haltigen Gläsern, zum Erhöhen der UV- Absorption, im Prozess der Glasschmelze, als
Glasgemengebestandteile Stoffe oder Stoffgemische, die Ce-, Fe-, Sn-, Ti-, Pr-, Eu- und/oder V-Verbindungen auf, zugefügt werden. Als Prozess des Glasschmelzens weist ein thermisches
Verflüssigen, d.h. Aufschmelzen, eines Glases verstanden werden. Die UV-absorbierenden Zusätze können als Bestandteil im Glas gelöst sein. Im Anschluss an den Prozess des
Glasschmelzens weist das Glas pulverisiert, in Form von Beschichtungen auf einen Träger aufgebracht und anschließend mittels einer Temperaturbehandlung verglast werden. In verschiedenen Ausgestaltungen weist der Stoff oder das Stoffgemisch der Matrix eine intrinsisch geringere UV- Transmission auf als das Substrat.
Mittels der geringeren UV-Transmission der Matrix weist ein UV-Schutz für Schichten auf oder über der Wellenleiterschicht 106 ausgebildet werden. Die geringere UV-Transmission der Matrix der Wellenleiterschicht 106 bezüglich des Substrates weist beispielsweise mittels einer höheren Absorption
und/oder Reflektion von UV-Strahlung ausgebildet sein.
In verschiedenen Ausgestaltungen weist der Stoff oder das Stoffgemisch der Matrix der Wellenleiterschicht 106 bei einer Temperatur bis maximal ungefähr 600 °C verflüssigt werden.
In verschiedenen Ausgestaltungen weist die Matrix einen der folgenden Stoffe auf oder daraus gebildet sein: ein Silikon, beispielsweise Polydimethylsiloxan,
Polydimethylsiloxan/Polydiphenylsiloxan; ein Silazan, ein Epoxid, ein Polyacrylat, ein Polycarbonat oder ähnliches, beispielsweise ein Silikon-Hybrid, ein Silikon-Epoxid-Hybrid.
In verschiedenen Ausgestaltungen können die Zusätze einen anorganischen Stoff oder ein anorganisches Stoffgemisch auf oder daraus gebildet sein.
In verschiedenen Ausgestaltungen weist die wenigstens eine Art Zusatz einen Stoff oder ein Stoffgemisch oder eine stöchiometrische Verbindung auf oder daraus gebildet sein aus der Gruppe der Stoffe: T1O2, Ce02, B12O3, ZnO, Sn02, Al203, Si02, Y2O3, Zr02, Leuchtstoffe, Farbstoffe, sowie UV- absorbierende Glaspartikel, geeignete UV-absorbierende metallische Nanopartikel, wobei die Leuchtstoffe
beispielsweise eine Absorption von elektromagnetischer
Strahlung im UV-Bereich auf können.
In verschiedenen Ausgestaltungen können die Zusätze als Partikel, d.h. partikelförmigen Zusätze, ausgebildet sein. In verschiedenen Ausgestaltungen können die Zusätze eine gewölbte Oberfläche auf, beispielsweise ähnlich oder gleich einer optischen Linse. In verschiedenen Ausgestaltungen können die partikelförmigen Zusätze eine der folgenden geometrische Formen und/oder einen Teil einer der folgenden geometrischen Formen auf: sphärisch, asphärisch beispielsweise prismatisch, ellipsoid, hohl, kompakt, plättchen oder stäbchenförmig.
In verschiedenen Ausgestaltungen können die partikelförmigen Zusätze ein Glas auf oder daraus gebildet sein.
In verschiedenen Ausgestaltungen können die partikelförmigen Zusätze eine mittlere Korngröße in einem Bereich von ungefähr 0,05 μπι bis ungefähr 10 μπι, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 0,1 μτΛ bis ungefähr 1 μχα auf .
In verschiedenen Ausgestaltungen können die Zusätze auf oder über dem Substrat in der Wellenleiterschicht 106 eine Lage mit einer Dicke von ungefähr 0,1 μπι bis ungefähr 100 μτη auf.
In verschiedenen Ausgestaltungen können die Zusätze der
Wellenleiterschicht 106 mehrere Lagen übereinander auf oder über dem Substrat auf, wobei die einzelnen Lagen
unterschiedlich ausgebildet sein können.
In verschiedenen Ausgestaltungen weist in den Lagen der
Zusätze, die mittlere Größe der partikelförmigen Zusätze wenigstens eines partikelförmigen Zusatzes von der Oberfläche des Substrates her abnehmen.
In verschiedenen Ausgestaltungen können die einzelnen Lagen der Zusätze eine unterschiedliche mittlere Größe der
partikelförmigen Zusätze und/oder eine unterschiedliche
Transmission für elektromagnetische Strahlung in wenigstens einem Wellenlängenbereich auf, beispielsweise mit einer Wellenlänge kleiner ungefähr 400 nm. In verschiedenen Ausgestaltungen können die einzelnen Lagen der Zusätze eine unterschiedliche mittlere Größe der
Partikelförmigen Zusätze und/oder einen unterschiedlichen Brechungsindex für elektromagnetische Strahlung auf.
Die Spiegelstruktur 110, 112 kann in verschiedenen
Ausführungsbeispielen als ein optisches Gitter, ein
metallischer Spiegel bzw. Spiegel, ein photonischer Kristall oder eine totalreflektierende Grenzfläche ausgebildet sein. Die Spiegelstruktur weist eine höhere Reflektivität auf als die mittlere Reflektivität des lichtemittierenden
Bauelements, beispielsweise größer als 90 % für das von dem lichtemittierenden Bauelement emittierte Licht.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist die
Spiegelstruktur 112 aus einem Material gebildet, das im
Wellenlängenbereich des von dem wenigstens einen
lichtemittierenden Bauelement emittierten Lichts eine
Reflektivität von mehr als 90 % aufweist, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 90 % bis 99 %, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 94 % bis 99 %, beispielsweise größer als 95 %.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist die
Spiegelstruktur 112 als ein diffuser Reflektor ausgebildet, beispielsweise aus Polytetrafluorethylen (PTFE) oder Ti02.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist die
Spiegelstruktur 112 als ein spekularer Reflektor ausgebildet, beispielsweise aus Silber, Gold oder Aluminium.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist wenigstens eine, beispielsweise mehrere, Spiegelstrukturen als elektrische Sammelschiene (busbar) für das lichtemittierende Bauelement ausgebildet sein, beispielsweise eine Stromaufweitung
bewirken. In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist die Spiegelstruktur 110, 112 eines der folgenden Materialien auf oder ist daraus gebildet: Ag, AI, Ti02, PTFE, BaTi03, mikrozellulares PET.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist die
Spiegelstruktur 110, 112 elektrisch nicht-leitend
ausgebildet. Alternativ ist die Spiegelstruktur 110, 112 elektrisch leitend ausgebildet, und beispielsweise mit dem lichtemittierenden Bauelement elektrisch leitend verbunden. Die Spiegelstruktur 110, 112 kann somit beispielsweise als eine elektrische Sammelschiene des lichtemittierenden
Bauelements eingerichtet sein. Die Wellenleiterschicht 106 weist eine Dicke dl auf. Das lichtemittierende Bauelement 108 weist eine Breite d2 auf, die senkrecht zu dl orientiert ist. Die Spiegelstruktur 112 weist eine Breite d3 auf, die senkrecht zu dl orientiert ist und in einer Ebene zu d2 orientiert ist. Die
Wellenleiterschicht 106, das lichtemittierende Bauelement 108 und die Spiegelstruktur 110, 112 können derart zu einander ausgebildet sein, dass das Verhältnis dl:d2 und/oder dl:d3 in einem Bereich von 0,5:1 bis 10:1 liegt. FIG.2 zeigt eine schematische Darstellung eines
optoelektronischen Bauelementes 200 gemäß verschiedenen
Ausführungsbeispielen. Das optoelektronische Bauelement 200 kann im Wesentlichen mit einem der beschriebenen
Ausführungsbeispiele eines optoelektronischen Bauelementes übereinstimmen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist das
optoelektronische Bauelement 200 auf der Oberfläche des Substrates 126 ein erstes lichtemittierendes Bauelement 202 und wenigstens ein zweites lichtemittierendes Bauelement 204 auf. Das erste lichtemittierende Bauelement 202 und das wenigstens eine zweite lichtemittierende Bauelement 204 sind lateral beabstandet auf der Oberfläche des Substrats 126 ausgebildet. Die Spiegelstruktur 206 ist zwischen dem ersten lichtemittierenden Bauelement 202 und dem zweiten
lichtemittierenden Bauelement 204 angeordnet. Mit anderen Worten: ein erstes lichtemittierendes Bauelement 202 und wenigstens ein zweites lichtemittierendes Bauelement 204 sind lateral beabstandet auf der Oberfläche des Substrats 126 ausgebildet. Das erste lichtemittierende Bauelement 202 und das wenigstens eine zweite lichtemittierende Bauelement 204 sind optisch mit dem Substrat 126 gekoppelt. Das Substrat 126 ist eingerichtet, wenigstens einen Teil des Lichts, das von dem ersten lichtemittierenden Bauelement 202 und des Lichts, das von dem zweiten lichtemittierenden Bauelement 204 emittierbar ist, zu leiten. Eine Spiegelstruktur 206 ist zwischen dem ersten lichtemittierenden Bauelement 202 und dem zweiten lichtemittierenden Bauelement 204 angeordnet.
FIG.3 zeigt eine schematische Darstellung eines
lichtemittierenden Bauelementes eines optoelektronischen Bauelementes gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen. Das optoelektronische Bauelement 1 kann im Wesentlichen mit einem der beschriebenen Ausführungsbeispiele eines
optoelektronischen Bauelementes übereinstimmen. Auf dem Substrat 126 ist eine optoelektronische
Schichtenstruktur ausgebildet. Die optoelektronische
Schichtenstruktur weist eine erste Elektrodenschicht 14 auf, die einen ersten Kontaktabschnitt 16, einen zweiten
Kontaktabschnitt 18 und eine erste Elektrode 20 aufweist.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist das
lichtemittierende Bauelement eine optoelektronische
Schichtenstruktur auf mit übereinandergestapelt : wenigstens einer organisch funktionellen Schichtenstruktur 22 zwischen einer ersten Elektrode 20 und einer zweiten Elektrode 23. Das lichtemittierende Bauelement ist in verschiedenen
Ausführungsbeispielen als ein organisches lichtemittierendes Bauelement, beispielsweise eine organische lichtemittierende Leuchtdiode (OLED) ausgebildet.
Zwischen dem Substrat 126 und der ersten Elektrodenschicht 14 kann eine erste nicht dargestellte Barriereschicht,
beispielsweise eine erste Barrieredünnschicht, ausgebildet sein.
Die erste Elektrode 20 ist von dem ersten Kontaktabschnitt 16 mittels einer elektrischen Isolierungsbarriere 21 elektrisch isoliert. Der zweite Kontaktabschnitt 18 ist mit der ersten Elektrode 20 der optoelektronischen Schichtenstruktur
elektrisch gekoppelt. Die erste Elektrode 20 kann als Anode oder als Kathode ausgebildet sein.
Die erste Elektrode 20 weist ein elektrisch leitfähiges
Material auf, beispielsweise Metall und/oder ein leitfähiges transparentes Oxid (transparent conductive oxide, TCO) oder einen Schichtenstapel mehrerer Schichten, die Metalle oder TCOs aufweisen. Die erste Elektrode 20 kann beispielsweise einen Schichtenstapel einer Kombination einer Schicht eines Metalls auf einer Schicht eines TCOs aufweisen, oder
umgekehrt. Ein Beispiel ist eine Silberschicht, die auf einer Indium-Zinn-Oxid-Schicht (ITO) aufgebracht ist (Ag auf ITO) oder ITO-Ag-ITO Multischichten. Die erste Elektrode 20 kann alternativ oder zusätzlich zu den genannten Materialien aufweisen: Netzwerke aus metallischen Nanodrähten und - teilchen, beispielsweise aus Ag, Netzwerke aus Kohlenstoff- Nanoröhren, Graphen-Teilchen und -Schichten und/oder
Netzwerke aus halbleitenden Nanodrähten.
Transparente leitfähige Oxide sind transparente, leitfähige Materialien, beispielsweise Metalloxide, wie beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid, oder Indium-Zinn-Oxid (ITO) . Neben binären Metallsauerstoff- Verbindungen, wie beispielsweise znO, Sn02, oder In203 gehören auch ternäre Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise AlZnO, Zn2Sn04, CdSnÜ3, ZnSn03, Mgln204, Galn03, Ζn2In2O5 oder In4Sn30i2 oder Mischungen vmterschiedlicher transparenter leitfähiger Oxide zu der Gruppe der TCOs.
Die erste Elektrode 20 kann alternativ oder zusätzlich zu den genannten Materialien aufweisen: Netzwerke aus metallischen Nanodrähten und -teilchen, beispielsweise aus Ag, Netzwerke aus Kohlenstoff-Nanoröhren, Graphen-Teilchen und -Schichten und/oder Netzwerke aus halbleitenden Nanodrähten.
Beispielsweise kann die erste Elektrode 20 eine der folgenden Strukturen aufweisen oder daraus gebildet sein: ein Netzwerk aus metallischen Nanodrähten, beispielsweise aus Ag, die mit leitfähigen Polymeren kombiniert sind, ein Netzwerk aus
Kohlenstoff-Nanoröhren, die mit leitfähigen Polymeren
kombiniert sind und/oder Graphen-Schichten und Komposite. Ferner kann die erste Elektrode 20 elektrisch leitfähige Polymere oder Übergangsmetalloxide aufweisen.
Die erste Elektrode 20 kann beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von 10 nm bis 500 nm,
beispielsweise von 25 nm bis 250 nm, beispielsweise von 50 nm bis 100 nm.
Die erste Elektrode 20 kann einen ersten elektrischen
Anschluss aufweisen, an den ein erstes elektrisches Potential anlegbar ist. Das erste elektrische Potential kann von einer Energiequelle (nicht dargestellt) bereitgestellt werden, beispielsweise von einer Stromquelle oder einer
Spannungsquelle. Alternativ kann das erste elektrische
Potential an den Träger 12 angelegt sein und der ersten Elektrode 20 über den Träger 12 mittelbar zugeführt werden. Das erste elektrische Potential kann beispielsweise das Massepotential oder ein anderes vorgegebenes Bezugspotential sein.
Uber der ersten Elektrode 20 ist eine optisch funktionelle Schichtenstruktur, beispielsweise eine organische
funktionelle Schichtenstruktur 22, der optoelektronischen Schichtenstruktur ausgebildet. Die organische funktionelle Schichtenstruktur 22 kann beispielsweise eine, zwei oder mehr Teilschichten aufweisen. Beispielsweise kann die organische funktionelle Schichtenstruktur 22 eine Lochinjektionsschicht, eine Lochtransportschicht, eine Emitterschicht, eine
Elektronentransportschicht und/oder eine
Elektroneninjektionsschicht aufweisen. Die
Lochinjektionsschicht dient zum Reduzieren der Bandlücke zwischen erster Elektrode und Lochtransportschicht. Bei der Lochtransportschicht ist die Lochleitfähigkeit größer als die Elektronenleitfähigkeit. Die Lochtransportschicht dient zum Transportieren der Löcher. Bei der Elektronentransportschicht ist die Elektronenleitfähigkeit größer als die
Lochleitfähigkeit . Die Elektronentransportschicht dient zum Transportieren der Elektronen. Die
Elektroneninjektionsschicht dient zum Reduzieren der
Bandlücke zwischen zweiter Elektrode und
Elektronentransportschicht. Ferner kann die organische funktionelle Schichtenstruktur 22 ein, zwei oder mehr
funktionelle Schichtenstruktur-Einheiten, die jeweils die genannten Teilschichten und/oder weitere Zwischenschichten aufweisen.
Über der organischen funktionellen Schichtenstruktur 22 ist eine zweite Elektrode 23 der optoelektronischen
Schichtenstruktur ausgebildet, die elektrisch mit dem ersten Kontaktabschnitt 16 gekoppelt ist. Die zweite Elektrode 23 kann gemäß einer der Ausgestaltungen der ersten Elektrode 20 ausgebildet sein, wobei die erste Elektrode 20 und die zweite Elektrode 23 gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein können. Die erste Elektrode 20 dient beispielsweise als Anode oder Kathode der optoelektronischen Schichtenstruktur. Die zweite Elektrode 23 dient korrespondierend zu der ersten Elektrode als Kathode bzw. Anode der optoelektronischen
Schichtenstruktur.
Die optoelektronische Schichtenstruktur ist ein elektrisch und/oder optisch aktiver Bereich. Der aktive Bereich ist beispielsweise der Bereich des lichtemittierenden Bauelements 1, in dem elektrischer Strom zum Betrieb des
lichtemittierenden Bauelements 1 fließt und/oder in dem elektromagnetische Strahlung erzeugt oder absorbiert wird. Auf oder über dem aktiven Bereich kann eine Getter-Struktur (nicht dargestellt) angeordnet sein. Die Getter-Schicht kann transluzent, transparent oder opak ausgebildet sein. Die Getter-Schicht kann ein Material aufweisen oder daraus gebildet sein, das Stoffe, die schädlich für den aktiven Bereich sind, absorbiert und bindet. über der zweiten Elektrode 23 und teilweise über dem ersten Kontaktabschnitt 16 und teilweise über dem zweiten
Kontaktabschnitt 18 kann eine Verkapselungsschicht 24 der optoelektronische Schichtenstruktur ausgebildet sein, die die optoelektronische Schichtenstruktur verkapselt. Die
Verkapselungsschicht 24 kann als zweite Barriereschicht, beispielsweise als zweite Barrieredünnschicht, ausgebildet sein. Die Verkapselungsschicht 24 kann auch als
Dünnschichtverkapselung bezeichnet werden. Die
Verkapselungsschicht 24 bildet eine Barriere gegenüber chemischen Verunreinigungen bzw. atmosphärischen Stoffen, insbesondere gegenüber Wasser (Feuchtigkeit) und Sauerstoff. Die Verkapselungsschicht 24 kann als eine einzelne Schicht, ein Schichtstapel oder eine Schichtstruktur ausgebildet sein. Die Verkapselungsschicht 24 kann aufweisen oder daraus gebildet sein: Aluminiumoxid, Zinkoxid, Zirkoniumoxid,
Titanoxid, Hafniumoxid, Tantaloxid Lanthaniumoxid,
Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid,
Indiumzinnoxid, Indiumzinkoxid, Aluminium-dotiertes Zinkoxid, Poly(p-phenylenterephthalamid) , Nylon 66, sowie Mischungen und Legierungen derselben. Gegebenenfalls kann die erste Barriereschicht auf dem Substrat 126 korrespondierend zu einer Ausgestaltung der Verkapselungsschicht 24 ausgebildet sein.
In der Verkapselungsschicht 24 sind über dem ersten
Kontaktabschnitt 16 eine erste Ausnehmung der
Verkapselungsschicht 24 und über dem zweiten Kontaktabschnitt 18 eine zweite Ausnehmung der Verkapselungsschicht 24
ausgebildet. In der ersten Ausnehmung der
Verkapselungsschicht 24 ist ein erster Kontaktbereich 32 freigelegt und in der zweiten Ausnehmung der
Verkapselungsschicht 24 ist ein zweiter Kontaktbereich 34 freigelegt. Der erste Kontaktbereich 32 dient zum
elektrischen Kontaktieren des ersten Kontaktabschnitts 16 und der zweite Kontaktbereich 34 dient zum elektrischen
Kontaktieren des zweiten Kontaktabschnitts 18.
Über der Verkapselungsschicht 24 ist eine Haftmittelschicht 36 ausgebildet. Die Haftmittelschicht 36 weist beispielsweise ein Haftmittel, beispielsweise einen Klebstoff,
beispielsweise einen Laminierklebstoff, einen Lack und/oder ein Harz auf. Die Haftmittelschicht 36 kann beispielsweise Partikel aufweisen, die elektromagnetische Strahlung streuen, beispielsweise lichtstreuende Partikel. über der Haftmittelschicht 36 ist ein Abdeckkörper 38
ausgebildet. Die Haftmittelschicht 36 dient zum Befestigen des Abdeckkörpers 38 an der Verkapselungsschicht 24. Der Abdeckkörper 38 weist beispielsweise Kunststoff, Glas
und/oder Metall auf. Beispielsweise kann der Abdeckkörper 38 im Wesentlichen aus Glas gebildet sein und eine dünne
Metallschicht, beispielsweise eine Metallfolie, und/oder eine Graphitschicht, beispielsweise ein Graphitlaminat, auf dem Glaskörper aufweisen. Der Abdeckkörper 38 dient zum Schützen des herkömmlichen optoelektronischen Bauelements 1,
beispielsweise vor mechanischen Krafteinwirkungen von außen. Ferner kann der Abdeckkörper 38 zum Verteilen und/oder
Abführen von Hitze dienen, die in dem herkömmlichen
lichtemittierenden Bauelement 1 erzeugt wird. Beispielsweise kann das Glas des Abdeckkörpers 38 als Schutz vor äußeren Einwirkungen dienen und die Metallschicht des Abdeckkörpers 38 kann zum Verteilen und/oder Abführen der beim Betrieb des herkömmlichen lichtemittierenden Bauelements 1 entstehenden Wärme dienen. In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist die
Verkapselungsschicht 24, die Haftmittelschicht 36 und/oder der Abdeckkörper 38 des lichtemittierenden Bauelements auf oder über der Spiegelstruktur (siehe oben) ausgebildet.
Dadurch kann ein einheitliches bzw. homogenes
Erscheinungsbild des optoelektronischen Bauelementes erreicht werden.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist die erste
Elektrode 20 des lichtemittierenden Bauelements 1 optional, wenn auf dem Substrat eine Elektrode, eine Elektrodenschicht oder eine elektrisch leitende Schicht vorgesehen ist.
FIG.4 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Vorteils eines optoelektronischen Bauelementes gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
In dem Diagramm 400 in FIG.4 ist die Auskoppeleffizienz 404 als Funktion der mittleren Reflektivität 402 (in Prozent) eines lichtemittierenden Bauelementes für unterschiedliche Auskoppelstrukturen bzw. Streuschichten 406, 408, 410 veranschaulicht .
Veranschaulicht ist der funktionale Zusammenhang 406 für ein lichtemittierendes Bauelement ohne Auskoppelstruktur.
Veranschaulicht ist zudem der funktionale Zusammenhang 408 für ein lichtemittierendes Bauelement mit einer
Auskoppelstruktur gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
Weiterhin veranschaulicht ist der funktionale Zusammenhang 410 für ein lichtemittierendes Bauelement mit einer
herkömmlichen Auskoppelstruktur.
Weiterhin veranschaulicht mittels der Markierung 412 ist, dass die Auskoppeleffizienz 404 mittels der Absorption des Substrats begrenzt ist. Aus FIG.4 ist ersichtlich, dass interne Auskopplung zu einer signifikanten Steigerung der Effizienz von lichtemittierenden Bauelementen führt. Die maximal erzielbare
Effizienzsteigerung ist dabei im Wesentlichen von der
Reflektivität des lichtemittierenden Bauelementes abhängig. Bei einem lichtemittierenden Bauelement, beispielsweise einer OLED, kann maximal eine Extraktionseffizienz 404 von ungefähr 60 % erreicht werden. Bei einem optoelektronischen Bauelement gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann hingegen eine Extraktionseffizienz von mehr als 90 % erreicht werden 404.
FIG.5 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Vorteils eines optoelektronischen Bauelementes gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
In dem Diagramm 500 in FIG.5 ist die Verstärkung 504 (Gain) bezüglich eines lichtemittierenden Referenzbauelementes ohne Auskoppelstruktur als Funktion der mittleren Reflektivität 502 (in Prozent) eines lichtemittierenden Bauelementes 504 für unterschiedliche Auskoppelstrukturen bzw. Streuschichten 506, 508, 510 veranschaulicht.
Veranschaulicht ist der funktionale Zusammenhang 506 für ein lichtemittierendes Bauelement ohne Auskoppelstruktur.
Veranschaulicht ist zudem der funktionale Zusammenhang 508 für ein lichtemittierendes Bauelement mit einer
Auskoppelstruktur gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen. Weiterhin veranschaulicht ist der funktionale Zusammenhang 510 für ein lichtemittierendes Bauelement mit einer
herkömmlichen Auskoppelstruktur.
Weiterhin veranschaulicht mittels der Markierung 512 ist, dass die Verstärkung 504 mittels der Absorption des Substrats begrenzt ist. Bei wesentlichen keine bzw. geringer mittlerer Reflektivität des lichtemittierenden Bauelementes kommt es zum keiner Verstärkung des emittierten Lichts durch
Rückstreuung von Licht innerhalb des Auskoppelkegels.
Aus FIG.5 ist weiterhin ersichtlich das bezüglich eines lichtemittierenden Bauelement ohne Auskoppelstruktur die Lichtausbeute (Gain) mittels der Auskoppelstruktur 506, 508 erhöht werden kann und ein optoelektronisches Bauelement gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen eine um mehr als 150 % höhere Lichtausbeute aufweist als ein entsprechend herkömmliches lichtemittierendes Bauelement ohne die
beschriebene Spiegelstruktur und das beschriebene Substrat.
FIG.6 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Vorteils eines optoelektronischen Bauelementes gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
In dem Diagramm 600 ist der funktionale Zusammenhang der prozentualen Änderung 604 der Verstärkung 606 und der
Auskoppeleffizienz 608 in Abhängigkeit von der prozentual freien Flächen 602, die im Wesentlichen vollständig von der Spiegelstruktur eingenommen wird.
Bei einem Flächenanteil von 0 % wäre keine Spiegelstruktur ausgebildet und bei einem Flächenanteil von fast 100 % im wesentlichen kein lichtemittierendes Bauelement mehr
ausgebildet .
Für die Berechnung des funktionalen Zusammenhangs ist für das lichtemittierende Bauelement eine effektive Reflektivität von 80 % angenommen und für das lichtemittierende Bauelement ist eine effektive Reflektivität von 98 % angenommen. Dadurch wird beispielsweise bei einem Spiegelanteil von 50 % eine effektive Reflektivität 602 von 89 % erreicht, und bei einem Spiegelanteil von 75 % eine effektivie Reflektivität 602 von 93,5 %. Dadurch kann die mit Streuung mögliche Verstärkung von 100 % auf 161 % bzw. 198 % erhöhen. FIG.7 zeigt eine schematische Darstellung eines optoelektronischen Bauelementes gemäß verschiedenen
Ausführungsbeispielen. Das optoelektronische Bauelement 700 kann im Wesentlichen mit einem der beschriebenen
Ausführungsbeispiele eines optoelektronischen Bauelementes übereinstimmen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist die
Wellenleiterschicht 106 als eine erste Elektrode 20 des lichtemittierenden Bauelementes ausgebildet (siehe auch
FIG.3) . Auf der Wellenleiterschicht 106 sind eine organisch funktionelle Schichtenstruktur und eine zweite Elektrode des lichtemittierenden Bauelements übereinandergestapelt
ausgebildet (siehe Fig.3) .
Die erste Elektrodenschicht bzw. die erste Elektrode des lichtemittierenden Bauelements kann somit in verschiedenen Ausführungsbeispielen ein Bestandteil des Substrates sein. Die erste Elektrodenschicht bzw. die erste Elektrode kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen ganzflächig auf oder über dem Träger 102 ausgebildet sein.
Weiterhin veranschaulicht in FIG.7 ist, dass in verschiedenen Ausführungsbeispielen die Spiegelstruktur 110, 112 auf der Oberfläche des Substrates lateral beabstandet von dem wenigstens einen lichtemittierenden Bauelement 108
ausgebildet sein kann.
FIG.8 zeigt eine schematische Darstellung eines
optoelektronischen Bauelementes gemäß verschiedenen
Ausführungsbeispielen. Das optoelektronische Bauelement 800 kann im Wesentlichen mit einem der beschriebenen
Ausführungsbeispiele eines optoelektronischen Bauelementes übereinstimmen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist die erste
Elektrode 20 des lichtemittierenden Bauelements strukturiert ausgebildet, so dass der freie Bereich 128 der Oberfläche des Substrates im Wesentlichen frei ist von erster Elektrode 20.
Weiterhin veranschaulicht in FIG.8 ist, dass in verschiedenen Ausführungsbeispielen die Wellenleiterschicht 106 als erste Elektrode 20 des lichtemittierenden Bauelementes ausgebildet sein kann, beispielsweise indem die Wellenleiterschicht 106 aus einem transparenten leitfähigen Oxid gebildet ist (TCO) . Weiterhin kann die Wellenleiterschicht 106 und/oder der erste Elektrode 20 strukturiert ausgebildet sein, so dass der freie Bereich 128 der Oberfläche des Substrates 102 im Wesentlichen frei ist von Wellenleiterschicht 106 und/oder erster
Elektrode 20. In diesem Fall kann an die Oberfläche des
Substrates in dem freien Bereich 128 die Streuschicht
aufweisen. Mit anderen Worten: die Spiegelstruktur 110, 112 ist in dem freien Bereich 128 auf der Streuschicht 104 ausgebildet. Die Spiegelstruktur 110, 112 kann somit auf einer Schichtenebene mit der Wellenleiterschicht 106 bzw. der ersten Elektrode 20 ausgebildet sein.
FIG.9 zeigt eine schematische Darstellung eines
optoelektronischen Bauelementes gemäß verschiedenen
Ausführungsbeispielen. Das optoelektronische Bauelement 800 kann im Wesentlichen mit einem der beschriebenen
Ausführungsbeispiele eines optoelektronischen Bauelementes übereinstimmen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist das Substrat 126 ferner eine weitere Spiegelstruktur 904 und/oder eine strahlformende Struktur 902 auf.
Die weitere Spiegelstruktur 904 ist beispielsweise in der Streuschicht 104 und/oder der Wellenleiterschicht 106 ausgebildet, beispielsweise unterhalb wenigstens eines lichtemittierenden Bauelements 108. Die weitere
Spiegelstruktur 904 kann derart ausgebildet sein, dass Licht (116 - siehe FIG.l) wenigstens eines lichtemittierenden Bauelements 108 in der Wellenleiterschicht 106 lateral verteilt bzw. umgelenkt wird. Die weitere Spiegelstruktur 904 kann beispielsweise wenigstens einen Hohlraum aufweisen, wobei Licht mittels Reflexion an der Oberfläche zum Hohlraum umgelenkt wird, beispielsweise mittels Totalreflexion.
Alternativ kann die weitere Spiegelstruktur 904 eine
verspiegelte, beispielsweise metallisierte, Fläche aufweisen. Die weitere Spiegelstruktur 904 ermöglicht, dass Licht des lichtemittierenden Bauelements, das in die
Wellenleiterschicht 106 eingekoppelt wurde, zur Seite gelenkt wird und somit einfacher bzw. effizienter, beispielsweise mit reduzierter Absorption, von der Streuschicht 104 in Richtung der Spiegelstruktur 110, 112 umgelenkt wird.
Die Oberfläche zum Hohlraum bzw. die metallisierte Fläche kann in einem Winkel zu der Emissionsrichtung des von dem lichtemittierenden Bauelement emittierten Lichts, das in das Substrat eingekoppelt wird, ausgerichtet sein, beispielsweise in einem Winkel in einem Bereich von ungefähr 30° bis
ungefähr 60°, beispielsweise ungefähr 45°.
Die strahlformende Struktur 902 ist beispielsweise in dem Träger 102, der Streuschicht 104 und/oder der
Wellenleiterschicht 106 ausgebildet, beispielsweise unterhalb wenigstens eines lichtemittierenden Bauelements 108. Die strahlformende Struktur 902 kann derart ausgebildet sein, dass Licht, dass durch den Träger 102 von dem
optoelektronischen Bauelement 900 emittiert wird, mittels der strahlformenden Struktur 902 geformt wird, beispielsweise fokussiert, kollimiert oder aufgeweitet bzw. gestreut wird. Die strahlformende Struktur 902 kann beispielsweise
wenigstens einen Hohlraum aufweisen, wobei Licht mittels Reflexion an der Oberfläche zum Hohlraum umgelenkt wird, beispielsweise mittels Totalreflexion. Alternativ kann die strahlformende Struktur 902 eine verspiegelte, beispielsweise metallisierte, Fläche aufweisen. Die Oberfläche zum Hohlraum bzw. die metallisierte Fläche kann in einem Winkel zu der Emissionsrichtung des von dem lichtemittierenden Bauelement emittierten Lichts, das in das Substrat eingekoppelt wird, ausgerichtet sein, beispielsweise in einem Winkel in einem Bereich von ungefähr 30° bis ungefähr 60°, beispielsweise ungefähr 45°. Die strahlformende Struktur 902 kann beispielsweise die Form eines Prismas, beispielsweise mit einer dreieckigen
Grundform, einer gewölbten Oberfläche, beispielsweise
Linsenförmig aufweisen. Die strahlformende Struktur 902 und die weitere
Spiegelstruktur können beispielsweise die Form einer Raute oder viel-Ecks, beispielsweise die Form eines Pentagramms, aufweisen. FIG.10A-D zeigen schematische Darstellungen
optoelektronischer Bauelemente gemäß verschiedenen
Ausführungsbeispielen. Das optoelektronische Bauelement 1000, 1010, 1020, 1030 kann im Wesentlichen mit einem der
beschriebenen Ausführungsbeispiele eines optoelektronischen Bauelementes übereinstimmen.
Die Ausführungsbeispiele in FIG.10A-D zeigen jeweils eine Aufsicht auf ein optoelektronisches Bauelement mit
unterschiedlichen Anordnungen von mehreren lichtemittierenden Bauelementen 1002 und mehreren Spiegelstrukturen 1004, die im Wesentlichen gemäß einem oben beschriebenen
Ausführungsbeispiel entsprechen können.
FIG.10A zeigt linien- oder streifenförmige lichtemittierende Bauelemente 1002 und Spiegelstrukturen 1004, die abwechselnd und über die gesamte Breite der Oberfläche des Substrates ausgebildet sind. Die Spiegelstrukturen weisen eine größere Breite auf als die lichtemittierenden Bauelemente. FIG.10B zeigt rechteckige lichtemittierende Bauelemente 1002 und Spiegelstrukturen 1004, die schachbrettförmig auf der gesamten Oberfläche des Substrates ausgebildet sind. Weiterhin ist in FIG.10B veranschaulicht, das die
Spiegelstruktur 1004 und wenigstens ein lichtemittierendes Bauelement 1002, in FIG.10B vier lichtemittierende
Bauelemente, derart ausgebildet sein können, dass die
Spiegelstruktur 1204 von wenigstens einem lichtemittierenden Bauelement 1002 lateral umgeben wird.
FIG. IOC zeigt kreisförmige lichtemittierende Bauelemente 1002, die in einem regelmäßigen Mustern, von einer
Spiegelstruktur 1004 umgeben sind. Die Spiegelstruktur ist im Wesentlichen in allen freien Bereichen der Oberfläche des Substrates ausgebildet.
FIG.10D zeigt rechteckig bzw. quadratisch geformte
lichtemittierende Bauelemente 1002, die in einem regelmäßigen Mustern, von einer Spiegelstruktur 1004 umgeben sind. Die Spiegelstruktur ist im Wesentlichen in allen freien Bereichen der Oberfläche des Substrates ausgebildet. Das Muster bzw. die Anordnung der lichtemittierenden
Bauelemente 1002 in FIG.10C und FIG.1OD weist in mehreren Zeilen jeweils mehrere lichtemittierende Bauelemente auf. Die Zeilen können parallel zueinander angeordnet und
gegeneinander verschoben sein (FIG.10C) oder nicht
gegeneinander verschoben sein (FIG.10D) .
In FIG.10C und FIG.1OD ist weiterhin veranschaulicht, das in verschiedenen Ausführungsbeispielen die Spiegelstruktur 1004 und wenigstens ein lichtemittierendes Bauelement 1002 derart ausgebildet sein können, dass die Spiegelstruktur 1004 das wenigstens eine lichtemittierende Bauelement 1002 lateral umgibt .
FIG.11 zeigt eine schematische Darstellung eines
optoelektronischen Bauelementes gemäß verschiedenen
Ausführungsbeispielen. Das optoelektronische Bauelement 1100 kann im Wesentlichen mit einem der beschriebenen Ausführungsbeispiele eines optoelektronischen Bauelementes übereinstimmen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist das Substrat 126 im Wesentlichen nur den Träger 102 auf, wobei die Oberfläche des Trägers 102 die Oberfläche 130 des Substrates 126 bildet. Mit anderen Worten: das Substrat 126 weist einen Träger 102 auf und die Wellenleiterschicht 106 ist auf oder über dem wenigstens einen lichtemittierenden Bauelement 108 und der Spiegelstruktur 110, 112 ausgebildet ist, und die
Streuschicht 104 ist auf der Wellenleiterschicht 106
ausgebildet.
FIG.12 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 1200 zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelementes gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen. Das ausgebildete
optoelektronische Bauelement kann im Wesentlichen mit einem der beschriebenen Ausführungsbeispiele eines
optoelektronischen Bauelementes übereinstimmen.
Das Verfahren 1200 weist ein Ausbilden 1202 wenigstens eines lichtemittierendes Bauelement auf einer Oberfläche eines Substrats auf. Das Verfahren 1200 weist weiterhin
monolithisch integriert ein Ausbilden 1204 einer
Spiegelstruktur auf der selben Oberfläche des Substrats auf, wobei wenigstens ein freier Bereich der Oberfläche des
Substrats frei bleibt von lichtemittierendem Bauelement und die Spiegelstruktur auf wenigstens einem Teil des freien Bereichs neben dem wenigstens einen lichtemittierenden
Bauelement ausgebildet wird. Das Verfahren 1200 weist weiterhin monolithisch integriert ein Ausbilden 1206 einer Wellenleiterschicht 106 auf, wobei das wenigstens eine lichtemittierende Bauelement und die Spiegelstruktur mit der Wellenleiterschicht optisch gekoppelt werden. Das Verfahren 1200 weist weiterhin monolithisch integriert ein Ausbilden 1208 einer Streuschicht auf, die optisch mit der
Wellenleiterschicht gekoppelt wird, wobei die Streuschicht angeordnet wird, so dass die Wellenleiterschicht im Strahlengang zwischen der Streuschicht und dem wenigstens einen lichtemittierenden Bauelement angeordnet ist. Die
Streuschicht, die Wellenleiterschicht und die Spiegelstruktur derart zueinander angeordnet werden, dass Licht in der
Wellenleiterschicht an der Streuschicht in Richtung der
Spiegelstruktur gestreut wird.
Ausführungsbeispiel 1, das im Zusammenhang mit Figur 1A bis 12 veranschaulicht ist, ist ein optoelektronisches Bauelement aufweisend: wenigstens ein lichtemittierendes Bauelement
(108) auf einer Oberfläche (130) eines Substrats (126) , eine Spiegelstruktur (110, 112) auf der selben Oberfläche (130) des Substrats (126) neben dem wenigstens einen
lichtemittierenden Bauelement (108) in einem Bereich, der frei ist von dem wenigstens einen lichtemittierenden
Bauelement (108) ; eine Wellenleiterschicht (106) , und eine Streuschicht (104) , die optisch mit der Wellenleiterschicht (106) gekoppelt ist, wobei die Wellenleiterschicht (106) im Strahlengang zwischen der Streuschicht (104) und dem
wenigstens einen lichtemittierenden Bauelement und im
Strahlengang zwischen der Streuschicht (104) und der
Spiegelstruktur (110, 112) angeordnet ist; wobei die
Streuschicht (104) , die Wellenleiterschicht (106) und die Spiegelstruktur (110, 112) derart relativ zueinander
angeordnet sind, dass Licht (118) in der Wellenleiterschicht (106) an der Streuschicht (104) in Richtung der
Spiegelstruktur (110, 112) gestreut wird.
Im Ausführungsbeispiel 2 weist das Ausführungsbeispiel 1 optional ein erstes lichtemittierendes Bauelement (202) und wenigstens ein zweites lichtemittierendes Bauelement (204) auf, die lateral beabstandet auf der Oberfläche (130) des Substrats (126) ausgebildet sind; und wobei die
Spiegelstruktur (206) zwischen dem ersten lichtemittierenden Bauelement (202) und dem zweiten lichtemittierenden
Bauelement (204) angeordnet ist. Im Ausführungsbeispiel 3 weist das Ausführungsbeispiel 1 oder
2 optional auf, dass die Spiegelstruktur (110, 112) und wenigstens ein lichtemittierendes Bauelement (108) derart ausgebildet sind, dass die Spiegelstruktur (110, 112) das wenigstens eine lichtemittierende Bauelement (108) lateral umgibt .
Im Ausführungsbeispiel 4 weist das Ausführungsbeispiel 1 bis
3 optional auf, dass die Spiegelstruktur (110, 112) und wenigstens ein lichtemittierendes Bauelement (108) derart ausgebildet sind, dass das wenigstens eine lichtemittierende Bauelement (108) die Spiegelstruktur (110, 112) lateral umgibt . Im Ausführungsbeispiel 5 weist das Ausführungsbeispiel 1 bis 3 optional auf, dass das Substrat aufweist: einen Träger (102) , die Streuschicht (104) auf dem Träger (102) , und die Wellenleiterschicht (106) auf der Streuschicht (104) ; wobei die Oberfläche der Wellenleiterschicht (106) die Oberfläche (130) des Substrates (126) bildet.
Im Ausführungsbeispiel 6 weist das Ausführungsbeispiel 1 bis 3 optional auf, dass das Substrat (126) aufweist; einen Träger (102) , wobei die Oberfläche des Trägers (102) die Oberfläche (130) des Substrates (126) bildet; und die
Wellenleiterschicht (106) auf oder über dem wenigstens einen lichtemittierenden Bauelement (108) und der Spiegelstruktur (110, 112) ausgebildet ist, und die Streuschicht (104) auf der Wellenleiterschicht (106) ausgebildet ist.
Im Ausführungsbeispiel 7 weist das Ausführungsbeispiel 1 bis 6 optional auf, dass die Wellenleiterschicht (106) im
Wellenlängenbereich des von dem wenigstens einen
lichtemittierenden Bauelement (108) emittierten Lichts einen Brechungsindex aufweist, der größer als 1,7 ist. Im Ausführungsbeispiel 8 weist das Ausführungsbeispiel 5 oder 6 optional auf, dass die Streuschicht (104) Streuzentren aufweist, die in einer Matrix eingebettet sind. Im Ausführungsbeispiel 9 weist das Ausführungsbeispiel 1 bis
8 optional auf, dass die Spiegelstruktur (110, 112) aus einem Material gebildet ist, das im Wellenlängenbereich des von dem wenigstens einen lichtemittierenden Bauelement (108)
emittierten Lichts (114, 116) eine Reflektivität von mehr als 90 % aufweist.
Im Ausführungsbeispiel 10 weist das Ausführungsbeispiel 1 bis
9 optional auf, dass wenigstens ein lichtemittierendes
Bauelement (108) übereinandergestapelt eine organisch
funktionelle Schichtenstruktur (22) zwischen einer ersten Elektrode (20) und einer zweiten Elektrode (23) aufweist.
Im Ausführungsbeispiel 11 weist das Ausführungsbeispiel 10 optional auf, dass die erste Elektrode (20) strukturiert ausgebildet ist, so dass der freie Bereich (128) der
Oberfläche (130) des Substrates (126) frei ist von erster Elektrode (20) .
Im Ausführungsbeispiel 12 weist das Ausführungsbeispiel 10 oder 11 optional auf, dass die erste Elektrode (20)
transluzent ausgebildet ist und mit der Wellenleiterschicht (106) optisch gekoppelt ist.
Im Ausführungsbeispiel 13 weist das Ausführungsbeispiel 1 bis 9 optional auf, dass die Wellenleiterschicht (106) als eine erste Elektrode (20) ausgebildet ist und auf der
Wellenleiterschicht (106) eine organisch funktionelle
Schichtenstruktur (22) und eine zweite Elektrode (23) des lichtemittierenden Bauelements (1) übereinandergestapelt ausgebildet sind.
Im Ausführungsbeispiel 14 weist das Ausführungsbeispiel 1 bis 13 optional auf, dass die Spiegelstruktur (110, 112) auf der Oberfläche (130) des Substrates (126) lateral beabstandet von dem wenigstens einen lichtemittierenden Bauelement (108) ausgebildet ist.
Im Ausführungsbeispiel 15 weist das Ausführungsbeispiel 1 bis 14 optional auf, dass das Substrat (126) ferner eine weitere Spiegelstruktur (904) und/oder eine strahlformende Struktur (902) aufweist.
Ausführungsbeispiel 16, das im Zusammenhang mit den Figuren 1A bis 12 veranschaulicht ist, ist ein Verfahren zum
Herstellen eines optoelektronischen Bauelementes, das
Verfahren aufweisend: Ausbilden (1202) wenigstens eines lichtemittierendes Bauelement (108) auf einer Oberfläche (130) eines Substrats (126) , Ausbilden (1204) einer
Spiegelstruktur (110, 112) auf der selben Oberfläche (130) des Substrats (126) neben dem wenigstens einen
lichtemittierenden Bauelement in einem Bereich, der frei ist von dem wenigstens einen lichtemittierenden Bauelement,
Ausbilden (1206) einer WellenleiterSchicht (106) , Ausbilden (1208) einer Streuschicht (104) , die optisch mit der
Wellenleiterschicht (106) gekoppelt wird, wobei die
Wellenleiterschicht (106) im Strahlengang zwischen der
Streuschicht (104) und dem wenigstens einen
lichtemittierenden Bauelement (108) und im Strahlengang zwischen der Streuschicht (104) und der Spiegelstruktur (106) angeordnet wird; und wobei die Streuschicht (104) , die
Wellenleiterschicht (106) und die Spiegelstruktur (110, 112) derart zueinander angeordnet werden, dass Licht in der
Wellenleiterschicht (106) an der Streuschicht (104) in
Richtung der Spiegelstruktur (110, 112) gestreut wird.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebenen
Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise können organisch lichtemittierende Bauelemente und anorganisch lichtemittierende Bauelemente auf der Oberfläche des
Substrats vorgesehen sein. Weiterhin kann das
lichtemittierende Bauelement wenigstens zwei lichtemittierende Bauelemente aufweisen, die übereinander gestapelt sind.
BEZUGSZBICHENLISTE
1, 100, 200, 700, 800, 900 optoelektronisches Bauelement
102 Träger
104 Streuschicht
106 Wellenleiterschicht
108, 202, 204 lichtemittierendes Bauelement
110, 112, 206 Spiegelstruktur
114, 116 emittierbares Licht
118 eingekoppeltes Licht
120, 122 reflektiertes Licht
124 geleitetes Licht
126 Substrat
128 freier Bereich
130 Oberfläche
14 Elektrodenschicht
16 , 18 Kontaktabschnitt
20,23 Elektrode
21 Isolierungsbarriere
22 organische funktionelle Schichtenstruktur
24 Verkapselungsschicht
32, 34 Kontaktbereich
36 Haftmittelschicht
38 Abdeckkörper
400, 500, 600 Diagramm
402, 502 mittlere Reflektivität
404 Auskoppeleffizienz
406 Auskoppeleffizienz ohne Auskoppelstruktur
408 Auskoppeleffizienz mit Auskoppelstruktur gemäß
verschiedener Ausführungsbeispielen
410 Auskoppeleffizienz mit herkömmlicher Auskoppelstruktur 412, 512 Markierung
504 Verstärkung
506 Verstärkung ohne Auskoppelstruktur
508 Verstärkung mit Auskoppelstruktur gemäß verschiedener
Ausführungsbeispielen
510 Verstärkung mit herkömmlicher Auskoppelstruktur
602 prozentual freie Flächen 604 prozentualen Änderung
606 Verstärkung
608 Auskoppeleffizienz
902 strahlformende Struktur
904 weitere Spiegelstruktur
1000, 1010, 1020, 1030, 1100 optoelektronisches Bauelement 1002 lichtemittierendes Bauelement
1004 Spiegelstruktur
1200 Verfahrensablaufdiagramm
1202, 1204, 1206, 1208 Verfahrensschritte

Claims

Patentansprüche 1. Optoelektronisches Bauelement, aufweisend:
• wenigstens ein lichtemittierendes Bauelement (108) auf einer Oberfläche (130) eines Substrats (126) ,
• eine Spiegelstruktur (110, 112) auf der selben
Oberfläche (130) des Substrats (126) neben dem wenigstens einen lichtemittierenden Bauelement (108) in einem Bereich, der frei ist von dem wenigstens einen lichtemittierenden Bauelement (108) ;
• eine Wellenleiterschicht (106) , und
• eine Streuschicht (104) , die optisch mit der
Wellenleiterschicht (106) gekoppelt ist,
• wobei die Wellenleiterschicht (106) im Strahlengang zwischen der Streuschicht (104) und dem wenigstens einen lichtemittierenden Bauelement und im
Strahlengang zwischen der Streuschicht (104) und der Spiegelstruktur (110, 112) angeordnet ist;
• wobei die Streuschicht (104) , die Wellenleiterschicht (106) und die Spiegelstruktur (110, 112) derart relativ zueinander angeordnet sind, dass Licht (118) in der Wellenleiterschicht (106) an der Streuschicht (104) in Richtung der Spiegelstruktur (110, 112) gestreut wird.
2. Optoelektronisches Bauelement gemäß Anspruch 1,
aufweisend:
ein erstes lichtemittierendes Bauelement (202) und wenigstens ein zweites lichtemittierendes Bauelement (204) , die lateral beabstandet auf der Oberfläche (130) des Substrats (126) ausgebildet sind; und
wobei die Spiegelstruktur (206) zwischen dem ersten lichtemittierenden Bauelement (202) und dem zweiten lichtemittierenden Bauelement (204) angeordnet ist.
3. Optoelektronisches Bauelement gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Spiegelstruktur (110, 112) und wenigstens ein lichtemittierendes Bauelement (108) derart ausgebildet sind, dass die Spiegelstruktur (110, 112) das wenigstens eine lichtemittierende Bauelement (108) lateral umgibt.
4. Optoelektronisches Bauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3,
wobei die Spiegelstruktur (110, 112) und wenigstens ein lichtemittierendes Bauelement (108) derart ausgebildet sind, dass das wenigstens eine lichtemittierende
Bauelement (108) die Spiegelstruktur (110, 112) lateral umgibt .
5. Optoelektronisches Bauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, das Substrat aufweisend:
einen Träger (102) ,
die Streuschicht (104) auf dem Träger (102) , und
die Wellenleiterschicht (106) auf der Streuschicht
(104) ;
wobei die Oberfläche der Wellenleiterschicht (106) die Oberfläche (130) des Substrates (126) bildet.
6. Optoelektronisches Bauelement gemäß einem der Ansprüche
1 bis 3, das Substrat (126) aufweisend:
einen Träger (102) , wobei die Oberfläche des Trägers
(102) die Oberfläche (130) des Substrates (126) bildet; und
die Wellenleiterschicht (106) auf oder über dem
wenigstens einen lichtemittierenden Bauelement (108) und der Spiegelstruktur (110, 112) ausgebildet ist, und die Streuschicht (104) auf der Wellenleiterschicht (106) ausgebildet ist. 7. Optoelektronisches Bauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6,
wobei die Wellenleiterschicht (106) im
Wellenlängenbereich des von dem wenigstens einen
lichtemittierenden Bauelement (108) emittierten Lichts einen Brechungsindex aufweist, der größer als 1,
7 ist.
8. Optoelektronisches Bauelement gemäß einem der Ansprüche 5 oder 6,
wobei die Streuschicht (104) Streuzentren aufweist, die in einer Matrix eingebettet sind.
Optoelektronisches Bauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8,
wobei die Spiegelstruktur (110, 112) aus einem Material gebildet ist, das im Wellenlängenbereich des von dem wenigstens einen lichtemittierenden Bauelement (108) emittierten Lichts (114, 116) eine Reflektivität von mehr als 90 % aufweist. 10. Optoelektronisches Bauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9,
wobei wenigstens ein lichtemittierendes Bauelement (108) übereinandergestapelt eine organisch funktionelle
Schichtenstruktur (22) zwischen einer ersten Elektrode (20) und einer zweiten Elektrode (23) aufweist. 11. Optoelektronisches Bauelement gemäß 10,
wobei die erste Elektrode (20) strukturiert ausgebildet ist, so dass der freie Bereich (128) der Oberfläche
(130) des Substrates (126) frei ist von erster Elektrode
(20) . 12. Optoelektronisches Bauelement gemäß Anspruch 10 oder 11 wobei die erste Elektrode (20) transluzent ausgebildet ist und mit der Wellenleiterschicht (106) optisch gekoppelt ist. 13. Optoelektronisches Bauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9,
wobei die Wellenleiterschicht (106) als eine erste Elektrode (20) ausgebildet ist und auf der
Wellenleiterschicht (106) eine organisch funktionelle Schichtenstruktur (22) und eine zweite Elektrode (23) des lichtemittierenden Bauelements (1)
übereinandergestapelt ausgebildet sind. 14. Optoelektronisches Bauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13,
wobei die Spiegelstruktur (110, 112) auf der Oberfläche (130) des Substrates (126) lateral beabstandet von dem wenigstens einen lichtemittierenden Bauelement (108) ausgebildet ist. 15. Optoelektronisches Bauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14,
wobei das Substrat (126) ferner eine weitere
Spiegelstruktur (904) und/oder eine strahlformende Struktur (902) aufweist. 16. Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen
Bauelementes, das Verfahren aufweisend:
• Ausbilden (1202) wenigstens eines lichtemittierendes Bauelement (108) auf einer Oberfläche (130) eines Substrats (126) ,
• Ausbilden (1204) einer Spiegelstruktur (110, 112) auf der selben Oberfläche (130) des Substrats (126) neben dem wenigstens einen lichtemittierenden Bauelement in einem Bereich, der frei ist von dem wenigstens einen lichtemittierenden Bauelement,
• Ausbilden (1206) einer Wellenleiterschicht (106) ,
• Ausbilden (1208) einer Streuschicht (104) , die
optisch mit der WellenleiterSchicht (106) gekoppelt wird, wobei die Wellenleiterschicht (106) im
Strahlengang zwischen der Streuschicht (104) und dem wenigstens einen lichtemittierenden Bauelement (108) und im Strahlengang zwischen der Streuschicht (104) und der Spiegelstruktur (106) angeordnet wird; und
• wobei die Streuschicht (104) , die Wellenleiterschicht (106) und die Spiegelstruktur (110, 112) derart zueinander angeordnet werden, dass Licht in der Wellenleiterschicht (106) an der Streuschicht (104) in Richtung der Spiegelstruktur (110, 112) gestreut wird.
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