WO2017198661A1 - Optoelektronisches bauelement und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauelements - Google Patents

Optoelektronisches bauelement und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauelements Download PDF

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WO2017198661A1
WO2017198661A1 PCT/EP2017/061721 EP2017061721W WO2017198661A1 WO 2017198661 A1 WO2017198661 A1 WO 2017198661A1 EP 2017061721 W EP2017061721 W EP 2017061721W WO 2017198661 A1 WO2017198661 A1 WO 2017198661A1
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WO
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layer
thin
encapsulation
optoelectronic component
electrode
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/061721
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English (en)
French (fr)
Inventor
Johannes Rosenberger
Arne FLEISSNER
Thomas Wehlus
Original Assignee
Osram Oled Gmbh
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Filing date
Publication date
Application filed by Osram Oled Gmbh filed Critical Osram Oled Gmbh
Publication of WO2017198661A1 publication Critical patent/WO2017198661A1/de

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/84—Passivation; Containers; Encapsulations
    • H10K50/844—Encapsulations
    • H10K50/8445—Encapsulations multilayered coatings having a repetitive structure, e.g. having multiple organic-inorganic bilayers

Definitions

  • the invention relates to an optoelectronic component. Furthermore, the invention relates to a method for producing an optoelectronic component.
  • Optoelectronic devices such as organic light emitting diodes (OLEDs)
  • OLEDs organic light emitting diodes
  • Thin-film encapsulations all have the common feature that they consist of single layers or nanolaminates that are electrically insulating. Since, as a rule, the entire surface of the optoelectronic component has to be coated with the thin-layer encapsulation as a result of the process, so that the electrodes, in particular the contact surfaces, are insulated in the vertical direction. These must be in one
  • An object of the invention is to provide an optoelectronic device which has an improved
  • object of the invention is a method for To provide an optoelectronic device, the faster, more efficient and / or
  • Optoelectronic device on an organic functional layer stack Optoelectronic device on an organic functional layer stack.
  • Layers stack is between the first and the second
  • the Layer stack is set up to emit radiation.
  • the optoelectronic component has a
  • the thin-film encapsulation is electrically conductive.
  • the thin-film encapsulation covers the entire surface of at least the first electrode and the second electrode.
  • the thin film encapsulation is in direct electrical contact with the first electrode and with the second electrode.
  • Optoelectronic device on an organic functional layer stack Optoelectronic device on an organic functional layer stack.
  • Layers stack is between the first and the second
  • the Layer stack is set up to emit radiation.
  • the optoelectronic component has a
  • the thin-layer encapsulation is electrically conductive.
  • the thin-film encapsulation covers the entire surface of at least the first electrode and the second electrode.
  • the thin film encapsulation is in direct electrical contact with the first electrode and with the second electrode.
  • the thin-layer encapsulation has a layer thickness d and a layer sequence n, wherein the
  • Layer sequence n consists of or comprises a conductive layer and a non-conductive layer.
  • OLED light emitting diode
  • Component operable so is set up and capable of emitting radiation.
  • the radiation has a wavelength or a wavelength maximum which is between 400 nm and 800 nm inclusive,
  • the senor including 680 nm. According to at least one embodiment, the
  • the organic functional layer stack comprises organic polymers, organic oligomers, organic monomers, organic small ones
  • the organic functional layer stack may comprise at least one organic light-emitting layer
  • the organic functional layer stack at least one functional layer
  • tertiary amines, carbazole derivatives, polyaniline doped with camphorsulfonic acid, or polyethylenedioxythiophene doped with polystyrenesulfonic acid may prove advantageous as materials for a hole transport layer.
  • Organic functional layer stacks can furthermore have at least one functional layer which is known as
  • Electron transport layer is formed.
  • the organic functional layer stack can have, in addition to the at least one organic light-emitting layer, further layers that are selected from
  • Electron injection layers electron transport layers, hole blocking layers and electron blocking layers.
  • Optoelectronic component at least two electrodes, in particular a first and a second electrode.
  • the organic functional layer stack is arranged between the two electrodes.
  • first and second electrode also the contact surfaces, ie the first and the second
  • Electrode contact surface or contact pads that are set up for external connection meant.
  • the electrode pads are covered by the Dünn Anlagenverkapselung.
  • At least one of the electrodes is transparent.
  • transparent is here and below referred to a layer that
  • At least transparent layer clearly translucent or at least partially light-scattering and / or partially
  • the transparent layer may be, for example, diffuse or milky translucent.
  • a layer referred to as transparent as translucent as possible so that in particular the absorption of light generated during operation of the device or radiation is as low as possible.
  • both electrodes are transparent. Then, the light generated in the organic functional layer stack can be in both
  • the optoelectronic component has a substrate, this means that light can be emitted both through the substrate, which is then likewise transparent, and in the direction away from the substrate. Furthermore, in this case all the layers of the optoelectronic component can be made transparent, so that the optoelectronic component has a
  • one of the two electrodes, between which the functional layer stack is arranged is not transparent and preferably reflective, so that the light generated in the organic functional layer stack can be emitted only in one direction through the transparent electrode. If the electrode arranged on the substrate is transparent and the substrate is also transparent, then this is also referred to as a so-called bottom emitter, while in the case where the electrode arranged facing away from the substrate is transparent
  • one electrode is transparent and the other electrode is reflective
  • Transparent conductive oxides are generally metal oxides, such as, for example, zinc oxide, tin oxide, cadmium oxide, titanium oxide, indium oxide or indium tin oxide (ITO).
  • TCO Transparent conductive oxides
  • binary oxides such as, for example, zinc oxide, tin oxide, cadmium oxide, titanium oxide, indium oxide or indium tin oxide (ITO).
  • binary oxides such as, for example, zinc oxide, tin oxide, cadmium oxide, titanium oxide, indium oxide or indium tin oxide (ITO).
  • Metal oxygen compounds such as ZnO, SnO 2 or ⁇ 2 O 3 also include ternary metal oxygen compounds, such as Zn 2 SnO 2, Cd SnO 3, Zn SnO 3, Mgln 2Ozi, GalnO 3, 2 ⁇ 5 or In 4 Sn 3 O 2, or mixtures of different transparent conductive oxides into the group of TCOs.
  • the TCOs do not necessarily correspond to a stoichiometric composition and may continue to be p- or n-doped.
  • the transparent material is indium tin oxide (ITO).
  • a transparent electrode may also be a
  • the metal layer has, for example, one or more of the following materials: silver, platinum, gold, magnesium or an alloy of silver and magnesium. In addition, other metals are possible.
  • the metal layer has such a small thickness that it is at least partially permeable to that of the organic functional
  • Layer stack of generated light is, for example, a thickness of less than or equal to 50 nm.
  • a metal may be used, which may be selected from aluminum, barium, indium, silver, gold,
  • a reflective electrode may comprise silver, aluminum or alloys with these, for example Ag: Mg, Ag: Ca, Mg: Al.
  • the electrodes may be nanostructured
  • Electrodes for example, electrodes with nanowire structures such as silver nanowires, or graphene.
  • the first electrode may be formed as an anode, then the second electrode is formed as a cathode.
  • the first electrode may be formed as a cathode, then the second electrode is formed as an anode.
  • the electrodes may also have in combination at least one or more TCO layers and at least one or more metal layers. According to at least one embodiment, the
  • the thin-film encapsulation is electrically conductive. By this it can be meant that the thin-film encapsulation conducts the electric current.
  • the specific resistance of the thin-layer encapsulation is in between
  • the resistance is between the two
  • Electrodes in particular between the contact surfaces of the electrodes via the thin-film encapsulation at least 10 5 ⁇ or 10 6 ⁇ or 10 7 ⁇ .
  • the component has an operating current through which the component for
  • the device has a leakage current that flows across the thin film encapsulant.
  • the operating current is greater by a factor of 500 750, 1000, 5000, 15000, 30000 than the leakage current of the device.
  • the operating current of the device is greater by a factor of 500 750, 1000, 5000, 15000, 30000 than the leakage current of the device.
  • the operating current of the device is greater by a factor of 500 750, 1000, 5000, 15000, 30000 than the leakage current of the device.
  • the inventors have realized that by using an electrically conductive thin-layer encapsulation, the
  • Thin-layer encapsulation of the contact surfaces, in particular in the vertical direction, is required.
  • the pads do not have to go through, for example
  • Thin film encapsulation new optoelectronic devices are provided, which allows easy and fast testing on the so-called plate-level basis even after the
  • an optoelectronic device with a thin-layer encapsulation that is free from back-structuring process steps can be provided.
  • Thin film encapsulation and thin film encapsulation are used synonymously here and below.
  • Thin-layer encapsulation a layer thickness d on. Between the first and the second electrode is within the
  • Thin-film encapsulation a minimum range l available.
  • the minimum distance L is greater by at least a factor of 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 2000, 5000, 10000 or 15000 than the layer thickness d of the thin-layer encapsulation.
  • the minimum distance L can also be referred to as isolation trench.
  • the layer thickness has a value of between 50 nm inclusive and 2 ⁇ m inclusive, in particular between 60 nm inclusive and
  • Thin-layer encapsulation is applied over the entire surface or over the entire surface of the organic functional layer stack and at least protects it against environmental influences.
  • the thin film encapsulation forms in its
  • transparent conductive oxide By main constituent here and hereinafter it may be meant that the proportion of the transparent conductive oxide in the thin film encapsulation is over 50%, preferably over 90% or 95%.
  • the thin-film encapsulation consists of the transparent conductive oxide.
  • a transparent conductive oxide in usually a metal oxide, such as zinc oxide,
  • Tin oxide Tin oxide, cadmium oxide, titanium oxide, indium oxide or
  • ITO Indium tin oxide
  • Metal oxygen compounds such as ZnO, SnC> 2 or In2 ⁇ 03 also include ternary metal oxygen compounds such as Zn2SnC> 4, CdSnC> 3, ZnSnC> 3, Mgln2 ⁇ 04, GaInC> 3, Zn2ln2 ⁇ 05 or In4Sn30] _2 or mixtures of different transparent conductive oxides to the group of TCOs.
  • the TCOs do not necessarily correspond to a stoichiometric composition and may continue to be p- or n-doped.
  • the conductivity of the thin-layer encapsulation can be set as desired during the production process.
  • the thin-layer encapsulation can be deposited, for example, by means of an atomic layer deposition (ALD) method or by sputtering.
  • the weakly conductive thin-layer encapsulation can be any weakly conductive thin-layer encapsulation.
  • the anode and cathode contact surfaces can also be spaced apart by a isolation trench a few hundred ym wide.
  • the distance between the contact surfaces is at least 500 ⁇ m, for example 550 ⁇ m wide.
  • the Layer thickness d of the thin-film encapsulation in the range of 50 nm.
  • the isolation trench by a factor of at least 500 to, for example, 10,000 is greater than the width of the isolation trench or the isolation strip.
  • the thin-layer encapsulation has a comparatively low electrical conductivity. This is in the
  • a specific resistance of ⁇ 0.0005 ⁇ ⁇ m (calculated from the layer thickness of 50 nm and a sheet resistance ⁇ 10000 ⁇ / sq)
  • the device according to the invention with the thin-film encapsulation for example, a resistance between 0.1 ⁇ ⁇ m and 250 ⁇ ⁇ m, for example, of about 10 ⁇ ⁇ m.
  • Thin-layer encapsulation one or more thin layers on.
  • the thin-layer encapsulation has a layer thickness d and a layer sequence n, the layer sequence n consisting of a conductive layer and a non-conductive layer.
  • the layer sequence n has a layer thickness T.
  • the thin-layer encapsulation has a
  • non-conductive layer there may be used a material selected from the group consisting of or consisting of alumina, zinc oxide, zirconia, titania, hafnia, lanthana, silicon carbide, silica, silicon nitride, and tantalum oxide.
  • the conductive layer may comprise or consist of the transparent conductive oxide.
  • ITO indium tin oxide
  • Electrodes for example, by Lesablblation or etching is not required. For example, this also does not require a contact surface of the electrodes with a sacrificial layer
  • one of the two electrodes in particular the first one
  • the substrate may comprise, for example, one or more materials in the form of a layer, a plate, a foil or a laminate selected from glass, quartz, plastic, metal, silicon and wafers.
  • the substrate has Glass on or consists of it.
  • the radiation of the organic functional layer stack over the first electrode and the substrate is removed from the device
  • the device can also be configured as a top emitter or emitter on both sides.
  • an optoelectronic component is specified.
  • the above-described optoelectronic component is produced by the method described here.
  • optoelectronic component also for the method for producing an optoelectronic component
  • the method comprises the steps:
  • step B) applying a thin-layer encapsulation over the whole area to the layer stack provided in step A), the first and the second electrode, wherein the thin-layer encapsulation is electrically conductive, wherein the thin-layer encapsulation is in direct electrical contact with the first and the second electrode.
  • a layer or an element is arranged or applied "on” or “over” another layer or another element can mean here and below that the one layer or the one element is directly in direct mechanical and / or electrical contact is arranged on the other layer or the other element.
  • the one layer or the one element is arranged indirectly above another layer or another element.
  • further layers or further elements can then be arranged between the one and the other layer or between the one and the other element.
  • step B) is carried out by means of sputtering or atomic layer deposition methods.
  • step B) takes place by means of sputtering.
  • Figure 1 is a plan view of an optoelectronic
  • Figure 2A is a plan view of an optoelectronic
  • Figures 2B to 2D are each a side view of a
  • Figures 3A and 3B each show a plan view of a
  • Figure 4 is a schematic side view of a
  • Figure 5 is a schematic side view of a
  • FIG. 1 shows a schematic plan view of a
  • Optoelectronic device 100 according to a
  • the optoelectronic component 100 has a first electrode 1 and a second electrode 4.
  • first electrode 1 and the second electrode 4 are an organic functional layer stack 2
  • the electrode pad 41 is the cathode pad
  • the electrode pad 11 is the anode pad.
  • the electrode pad 11 contacts the first electrode 1 and the electrode pad 41 contacts the second electrode 4.
  • the device 100 further comprises a thin-film encapsulation 3, the
  • the thin-film encapsulation 3 is in direct electrical contact with the first electrode 1 and the second electrode 4. Since the thin-layer encapsulation 3 is electrically conductive, back-structuring of the thin-layer encapsulation over the contact surfaces 11 and 41 need not occur.
  • FIG. 2A shows a schematic plan view of a
  • Optoelectronic device 100 according to a
  • the component of FIG. 2A essentially corresponds to the component of FIG. 1.
  • the component 2A are sectional views a), b) and c)
  • FIGS. 2B to 2D These sectional views along the correspondingly indicated lines a), b) and c) of FIG. 2A are respectively shown in FIGS. 2B to 2D.
  • FIG. 2B shows a schematic side view of an optoelectronic component 100 according to FIG.
  • Embodiment Here is the sectional view a) shown.
  • the component 100 has a substrate 5 on which a first electrode 1, for example made of ITO, is arranged.
  • a resist or lacquer 6 Arranged above the first electrode 1 is a resist or lacquer 6, subsequently the organic functional layer stack 2 and the second electrode 4, which is for example the cathode.
  • the thin-film encapsulation 3 is arranged over the entire area at least over the first and second electrodes 1, 4.
  • the thin-layer encapsulation 3 covers the contact surfaces 11, which are in particular made of metal, for example of CrAlCr. Alternatively, other metals such as gold or silver may be used.
  • Thin-film encapsulation 3 has a layer thickness d.
  • FIG. 2B shows the minimum distance L within the thin-layer encapsulation 3 between the first and second electrodes 1, 4.
  • the minimum distance L is preferably at least 500 times greater than the layer thickness d of the thin-layer encapsulation 3.
  • the width of the leakage path is in the range of some 100 ym to a few mm.
  • FIG. 2C shows a schematic side view of an optoelectronic component 100 according to FIG Embodiment of the sectional view b). It is that
  • Thin-film encapsulation 3 can be a cross-circuit between the contact surfaces 11, 41, in particular the anode and
  • the minimum distance L is in particular a few 100 ym, for example 550 ym. As a result, a short circuit can be avoided.
  • FIG. 2D shows a schematic side view of an optoelectronic component 100 according to FIG.
  • Embodiment Here is the sectional view c) shown.
  • the substrate 5 and the contact surface 11 are shown on which the conductive thin-film encapsulation 3 is arranged over the entire area.
  • the thin-film encapsulation 3 completely covers the contact surface 11.
  • the thin-layer encapsulation 3 is only a few nm thick, for example 50 nm, so that hardly any voltage can drop.
  • FIGS. 3A and 3B show in conjunction with the
  • Thin-layer encapsulation 3 of 10 ⁇ ⁇ m were used.
  • the contact surfaces 11, 41 are shown in FIGS. 3A and 3B.
  • the contact surface 11 is the
  • Reference numerals 11 to 14 respectively show the so-called coastlines. These are in particular the lines where the anode and cathode surfaces
  • Tables 1 to 3 show the corresponding coastlines 11 to 14 and the
  • FIG. 4 shows a schematic side view of an optoelectronic component 100 in accordance with FIG.
  • the thin-layer encapsulation 3 has a
  • the thin-layer encapsulation 3 has a layer sequence n.
  • the layer sequence n consists of a conductive layer 32, for example of ITO, and a non-conductive layer 33, for example
  • the layer sequence n has a layer thickness T.
  • the sum of the layer sequences n with the layer thickness T gives the layer thickness d of
  • Layer sequence n has a layer thickness T of 4 nm, so that the total layer thickness d of the thin-layer encapsulation is 52 nm.
  • a thin-layer encapsulation 3 which has both barrier properties and
  • FIG. 5 shows a schematic side view of an optoelectronic component 100 in accordance with FIG Embodiment.
  • the component 100 has a substrate 5, for example made of glass.
  • the substrate 5 is directly downstream of a first electrode 1, for example, the anode 1.
  • the first electrode 1 is the organic functional
  • the organic functional layer stack 2 has in particular at least one
  • the organic functional layer stack 2 may comprise hole transport layers,
  • organic functional layer stack 2 is a second electrode 4 downstream.
  • the thin-layer encapsulation 3 encapsulates at least the organic functional layer stack 2 and covers the electrodes 1, 4

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement (100) aufweisend einen organischen funktionellen Schichtenstapel (2), der zwischen einer ersten und einer zweiten Elektrode (1, 4, 11, 41) angeordnet und zur Emission von Strahlung eingerichtet ist, eine Dünnschichtverkapselung (3), die elektrisch leitfähig ist, wobei die Dünnschichtverkapselung (3) vollflächig zumindest die erste und zweite Elektrode (1, 4, 11, 41) bedeckt und in direktem elektrischen Kontakt mit der ersten und der zweiten Elektrode (1, 4, 11, 41) steht.

Description

Beschreibung
Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements
Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements. Optoelektronische Bauelemente, wie beispielsweise organische Leuchtdioden (OLEDs) , sind außerordentlich empfindlich gegenüber Feuchtigkeit und Sauerstoff. Daher weisen sie zum Schutz gegen Feuchtigkeit und Sauerstoff meist
Dünnschichtverkapselungen auf. Bisher bekannte
Dünnschichtverkapselungen haben alle die Gemeinsamkeit, dass sie aus Einzelschichten oder Nanolaminate bestehen, die elektrisch isolierend sind. Da in der Regel prozessbedingt die komplette Oberfläche des optoelektronischen Bauelements mit der Dünnschichtverkapselung beschichtet werden muss, sind damit die Elektroden, insbesondere die Kontaktflächen in vertikaler Richtung isoliert. Diese müssen in einem
anschließenden Prozessschritt, beispielsweise durch
Laserablation oder Ätzen, wieder freigelegt werden, damit das optoelektronische Bauelement elektrisch kontaktiert werden kann.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es ein optoelektronisches Bauelement bereitzustellen, das eine verbesserte
Dünnschichtverkapselung aufweist. Insbesondere ist die
Dünnschichtverkapselung derart ausgeformt, dass keine
anschließende Freilegung der Elektroden, insbesondere der Kontaktflächen in vertikaler Richtung erforderlich ist.
Weiterhin ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements bereitzustellen, das schneller, effizienter und/oder
kostengünstiger ist. Diese Aufgaben werden durch ein optoelektronisches Bauelement gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind
Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Ferner werden diese Aufgaben durch ein Verfahren zur Herstellung eines
optoelektronischen Bauelements gemäß dem Anspruch 14 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des
Verfahrens sind Gegenstand des abhängigen Anspruchs 15.
In zumindest einer Ausführungsform weist das
optoelektronische Bauelement einen organischen funktionellen Schichtenstapel auf. Der organische funktionelle
Schichtenstapel ist zwischen der ersten und der zweiten
Elektrode angeordnet. Der organische funktionelle
Schichtenstapel ist zur Emission von Strahlung eingerichtet. Das optoelektronische Bauelement weist eine
Dünnschichtverkapselung auf. Die Dünnschichtverkapselung ist elektrisch leitfähig. Die Dünnschichtverkapselung bedeckt vollflächig zumindest die erste Elektrode und die zweite Elektrode. Die Dünnschichtverkapselung steht in direktem elektrischem Kontakt mit der ersten Elektrode und mit der zweiten Elektrode.
In zumindest einer Ausführungsform weist das
optoelektronische Bauelement einen organischen funktionellen Schichtenstapel auf. Der organische funktionelle
Schichtenstapel ist zwischen der ersten und der zweiten
Elektrode angeordnet. Der organische funktionelle
Schichtenstapel ist zur Emission von Strahlung eingerichtet. Das optoelektronische Bauelement weist eine
Dünnschichtverkapselung auf. Die Dünnschichtverkapselung ist elektrisch leitfähig. Die Dünnschichtverkapselung bedeckt vollflächig zumindest die erste Elektrode und die zweite Elektrode. Die Dünnschichtverkapselung steht in direktem elektrischem Kontakt mit der ersten Elektrode und mit der zweiten Elektrode. Die Dünnschichtverkapselung weist eine Schichtdicke d und eine Schichtenfolge n auf, wobei die
Schichtenfolge n aus einer leitfähigen Schicht und einer nicht-leitfähigen Schicht besteht oder diese umfasst.
Zusätzlich kann die Schichtenfolge n eine Schichtdicke T aufweisen, wobei gilt: x · T = d, wobei x die Anzahl der Schichtenfolgen n und mindestens x = 1 ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das
optoelektronische Bauelement ein organisches
lichtemittierendes Bauelement. Insbesondere ist das
optoelektronische Bauelement eine organische
lichtemittierende Diode (OLED) . Insbesondere ist das
Bauelement betriebsfähig, ist also zur Emission von Strahlung eingerichtet und befähigt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das
optoelektronische Bauelement und/oder der organische
funktionelle Schichtenstapel dazu eingerichtet, zumindest Strahlung aus dem sichtbaren Wellenlängenbereich zu
emittieren. Insbesondere weist die Strahlung eine Wellenlänge oder ein Wellenlängenmaximum auf, das einen Wert zwischen einschließlich 400 nm und einschließlich 800 nm,
beispielsweise zwischen einschließlich 420 nm und
einschließlich 680 nm, aufweist. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das
optoelektronische Bauelement einen organischen funktionellen Schichtenstapel auf. Insbesondere weist der organische funktionelle Schichtenstapel organische Polymere, organische Oligomere, organische Monomere, organische kleine
nichtpolymere Moleküle ("small molecules") oder Kombinationen daraus auf. Der organische funktionelle Schichtenstapel kann zumindest eine organische lichtemittierende Schicht
aufweisen. Zusätzlich zu der einen organischen
lichtemittierenden Schicht kann der organische funktionelle Schichtenstapel zumindest eine funktionelle Schicht
aufweisen, die als Lochtransportschicht ausgeführt ist, um eine effektive Löcherinjektion in zumindest einer der
lichtemittierenden Schichten zu ermöglichen. Als Materialien für eine Lochtransportschicht können sich beispielsweise tertiäre Amine, Carbazolderivate, mit Kampfersulfonsäure dotiertes Polyanilin oder mit Polystyrolsulfonsäure dotiertes Polyethylendioxytiophen als vorteilhaft erweisen. Der
organische funktionelle Schichtenstapel kann weiterhin zumindest eine funktionelle Schicht aufweisen, die als
Elektronentransportschicht ausgebildet ist. Allgemein kann der organische funktionelle Schichtenstapel zusätzlich zu der zumindest einen organischen lichtemittierenden Schicht weitere Schichten aufweisen, die ausgewählt sind aus
Löcherinjektionsschichten, Lochtransportschichten,
Elektroneninj ektionsschichten, Elektronentransportschichten, Lochblockierschichten und Elektronenblockierschichten .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das
optoelektronische Bauelement zumindest zwei Elektroden auf, insbesondere eine erste und eine zweite Elektrode.
Insbesondere ist zwischen den zwei Elektroden der organische funktionelle Schichtenstapel angeordnet. Insbesondere sind hier unter „erster und zweiter Elektrode" auch die Kontaktflächen, also die erste und die zweite
Elektrodenkontaktfläche oder Kontaktpads die zum externen Anschluss eingerichtet sind, gemeint. Insbesondere sind auch die Elektrodenkontaktflächen von der Dünnschichtverkapselung bedeckt .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist zumindest einer der Elektroden transparent ausgebildet. Mit "transparent" wird hier und im Folgenden eine Schicht bezeichnet, die
durchlässig für sichtbares Licht ist. Dabei kann die
zumindest transparente Schicht klar durchscheinend oder zumindest teilweise lichtstreuend und/oder teilweise
lichtabsorbierend sein, sodass die transparente Schicht beispielsweise auch diffus oder milchig durchscheinend sein kann. Besonders bevorzugt ist eine hier als transparent bezeichnete Schicht möglichst lichtdurchlässig, sodass insbesondere die Absorption von im Betrieb des Bauelements erzeugten Lichts oder Strahlung so gering wie möglich ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind beide Elektroden transparent ausgebildet. Dann kann das in dem organischen funktionellen Schichtenstapel erzeugte Licht in beide
Richtungen, also durch beide Elektroden hindurch, abgestrahlt werden. Wenn das optoelektronische Bauelement ein Substrat aufweist, bedeutet dies, dass Licht sowohl durch das Substrat hindurch, das dann ebenfalls transparent ausgebildet ist, als auch in die vom Substrat abgewandte Richtung abgestrahlt werden kann. Weiterhin können in diesem Fall alle Schichten des optoelektronischen Bauelements transparent ausgebildet sein, sodass das optoelektronische Bauelement eine
transparente OLED bildet. Darüber hinaus kann es auch möglich sein, dass eine der beiden Elektroden, zwischen denen der funktionelle Schichtenstapel angeordnet ist, nicht transparent und vorzugsweise reflektierend ausgebildet ist, sodass das in dem organischen funktionellen Schichtenstapel erzeugte Licht nur in eine Richtung durch die transparente Elektrode abgestrahlt werden kann. Ist die auf dem Substrat angeordnete Elektrode transparent und ist auch das Substrat transparent ausgebildet, so spricht man auch von einem sogenannten Bottom-Emitter, während man im Fall, dass die dem Substrat abgewandt angeordnete Elektrode transparent
ausgebildet ist, von einem sogenannten Top-Emitter spricht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine Elektrode transparent und die weitere Elektrode reflektierend
ausgeformt, sodass die in dem optoelektronischen Bauelement erzeugte Strahlung in Richtung der transparenten Elektrode ausgekoppelt ist.
Als Material für eine transparente Elektrode kann
beispielsweise ein transparentes leitendes Oxid verwendet werden. Transparente leitende Oxide (transparent conductive oxides, kurz "TCO") sind in der Regel Metalloxide, wie beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Kadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid oder Indiumzinnoxid (ITO). Neben binären
MetallsauerstoffVerbindungen, wie beispielsweise ZnO, Sn02 oder Ιη2θ3 gehören auch ternäre MetallsauerstoffVerbindungen, wie beispielsweise Zn2SnOzi, CdSn03, ZnSn03, Mgln20zi, Galn03, Ζη2ΐη2θ5 oder In4Sn30]_2 oder Mischungen unterschiedlicher transparenter leitender Oxide zu der Gruppe der TCOs . Dabei entsprechen die TCOs nicht zwingend einer stöchiometrischen Zusammensetzung und können weiterhin p- oder n-dotiert sein. Insbesondere ist das transparente Material Indiumzinnoxid (ITO) . Weiterhin kann eine transparente Elektrode auch eine
Metallschicht mit einem Metall oder einer Legierung
aufweisen, beispielsweise mit einem oder mit mehreren der folgenden Materialien: Silber, Platin, Gold, Magnesium oder eine Legierung aus Silber und Magnesium. Darüber hinaus sind auch andere Metalle möglich. Die Metallschicht weist dabei eine derart geringe Dicke auf, dass sie zumindest teilweise durchlässig für das von dem organischen funktionellen
Schichtenstapel erzeugten Lichts ist, beispielsweise eine Dicke von kleiner oder gleich 50 nm.
Als Material für eine reflektierende Elektrode kann
beispielsweise ein Metall verwendet werden, das ausgewählt sein kann aus Aluminium, Barium, Indium, Silber, Gold,
Magnesium, Kalzium und Lithium sowie Verbindungen,
Kombinationen und Legierungen daraus. Insbesondere kann eine reflektierende Elektrode Silber, Aluminium oder Legierungen mit diesen aufweisen, beispielsweise Ag:Mg, Ag:Ca, Mg:Al. Insbesondere können die Elektroden nanostrukturierte
Elektroden, beispielsweise Elektroden mit Nanodrahtstrukturen wie Silbernanodrähte, oder aus Graphen sein.
Insbesondere kann die erste Elektrode als Anode ausgebildet sein, dann ist die zweite Elektrode als Kathode ausgebildet. Alternativ kann die erste Elektrode als Kathode ausgebildet sein, dann ist die zweite Elektrode als Anode ausgebildet.
Die Elektroden können auch in Kombination von zumindest einer oder mehreren TCO-Schichten und zumindest eine oder mehrere Metallschichten aufweisen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das
optoelektronische Bauelement eine Dünnschichtverkapselung auf. Die Dünnschichtverkapselung ist elektrisch leitfähig. Darunter kann gemeint sein, dass die Dünnschichtverkapselung den elektrischen Strom leitet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der spezifische Widerstand der Dünnschichtverkapselung zwischen
einschließlich 0,1 Ω · m und einschließlich 250 Ω · m, vorzugsweise zwischen einschließlich 0,5 Ω · m und 50 Ω · m, besonders bevorzugt zwischen einschließlich 1 Ω · m bis einschließlich 10 Ω · m, beispielsweise 5 Ω · m. Alternativ oder zusätzlich ist der Widerstand zwischen den beiden
Elektroden, insbesondere zwischen den Kontaktflächen der Elektroden über die Dünnschichtverkapselung mindestens 105 Ω oder 106 Ω oder 107 Ω.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Bauelement einen Betriebsstrom auf, durch den das Bauelement zur
Emission von Strahlung befähigt ist. Das Bauelement weist einen Leckstrom auf, der über die Dünnschichtverkapselung fließt. Insbesondere ist der Betriebsstrom um den Faktor 500 750, 1000, 5000, 15000, 30000 größer als der Leckstrom des Bauelements. Vorzugsweise ist der Betriebsstrom des
Bauelements zur Emission von Strahlung mindestens um den Faktor 750 oder 5000 größer als der Leckstrom des
Bauelements, der über die Dünnschichtverkapselung fließt.
Die Erfinder haben erkannt, dass durch die Verwendung einer elektrisch leitfähigen Dünnschichtverkapselung, die
insbesondere auf den Kontaktflächen der Elektroden angeordnet ist, kein anschließendes Entfernen der
Dünnschichtverkapselung von den Kontaktflächen, insbesondere in vertikaler Richtung, erforderlich ist. Mit anderen Worten müssen die Kontaktflächen beispielsweise nicht durch
Laserablation oder Ätzen wieder freigelegt werden, damit das optoelektronische Bauelement elektrisch kontaktiert werden kann. Dadurch kann die Herstellung des optoelektronischen
Bauelements als Gesamtprozess beschleunigt werden und dadurch die Herstellungskosten reduziert werden. Zum anderen ist ein geringeres Risiko an Ausbeuteeinbußen vorhanden, da ein zusätzlicher Prozessschritt nicht erforderlich ist. Zudem ist ein geringeres Risiko an Ausbeuteeinbußen vorhanden, da es keine Strukturierungsrückstände auf den Kontaktflächen gibt, welche die Kontaktierung behindern könnten. Zum anderen können durch die elektrisch leitfähige
Dünnschichtverkapselung neue optoelektronische Bauelemente bereitgestellt werden, die ein einfaches und schnelles Testen auf dem sogenannten Plate-Level-Basis auch nach dem
Dünnschichtverkapselungsschritt ermöglichen .
Mit anderen Worten kann ein optoelektronisches Bauelement mit einer Dünnschichtverkapselung bereitgestellt werden, die frei von Rückstrukturierungsprozessschritten ist.
Dünnschichtverkapselung und Dünnfilmverkapselung (thin film encapsulation, TFE) werden hier und im Folgenden synonym verwendet .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die
Dünnschichtverkapselung eine Schichtdicke d auf. Zwischen der ersten und der zweiten Elektrode ist innerhalb der
Dünnschichtverkapselung eine minimale Strecke L vorhanden. Die minimale Strecke L ist mindestens um den Faktor 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 2000, 5000, 10000 oder 15000 größer als die Schichtdicke d der Dünnschichtverkapselung. Die minimale Strecke L kann auch als Isolationsgraben bezeichnet werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Schichtdicke einen Wert zwischen einschließlich 50 nm und einschließlich 2 ym, insbesondere zwischen einschließlich 60 nm und
einschließlich 300 nm, beispielsweise 250 nm, auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die
Dünnschichtverkapselung vollflächig oder ganzflächig auf den organischen funktionellen Schichtenstapel aufgebracht und schützt zumindest diesen vor Umwelteinflüssen. Mit anderen Worten bildet die Dünnschichtverkapselung in seiner
funktionsbestimmten Anwendung eine Versiegelung gegenüber Umwelteinflüssen für zumindest den organischen funktionellen Schichtenstapel. Die Dünnschichtverkapselung ist damit eine hermetische Abdichtung gegenüber Umwelteinflüssen,
beispielsweise gegenüber Feuchtigkeit und/oder Sauerstoff und/oder anderen korrosiven Substanzen, wie etwa
Schwefelwasserstoff. Insbesondere schützt die
Dünnschichtverkapselung den zumindest einen organischen funktionellen Schichtenstapel vor der Umgebung, so dass eine Degradation und/oder Korrosion vermieden ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die
Dünnschichtverkapselung als Hauptbestandteil ein
transparentes leitendes Oxid auf. Mit Hauptbestandteil kann hier und im Folgenden gemeint sein, dass der Anteil des transparenten leitenden Oxids in der Dünnschichtverkapslung über 50 %, vorzugsweise über 90 % oder 95 %, ist.
Vorzugsweise besteht die Dünnschichtverkapselung aus dem transparenten leitenden Oxid.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform kann als transparentes leitendes Oxid (transparent conductive oxide, kurz "TCO") in der Regel ein Metalloxid, wie beispielsweise Zinkoxid,
Zinnoxid, Kadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid oder
Indiumzinnoxid (ITO) verwendet werden. Neben binären
MetallsauerstoffVerbindungen, wie beispielsweise ZnO, SnC>2 oder In2<03 gehören auch ternäre MetallsauerstoffVerbindungen, wie beispielsweise Zn2SnC>4, CdSnC>3, ZnSnC>3, Mgln2<04, GaInC>3, Zn2ln2<05 oder In4Sn30]_2 oder Mischungen unterschiedlicher transparenter leitender Oxide zu der Gruppe der TCOs . Dabei entsprechen die TCOs nicht zwingend einer stöchiometrischen Zusammensetzung und können weiterhin p- oder n-dotiert sein.
Vorzugsweise werden als transparente leitende Oxide
Indiumzinnoxid oder Aluminiumzinkoxid (AZO) verwendet.
Insbesondere ist Aluminiumzinkoxid niedrig dotiert. Dadurch kann die Leitfähigkeit der Dünnschichtverkapselung während des Herstellungsprozesses beliebig eingestellt werden. Die Dünnschichtverkapselung kann beispielsweise mittels eines Atomlagenabscheideverfahrens (atomic layer deposition, ALD) oder mittels Sputtern abgeschieden werden.
Die schwach leitfähige Dünnschichtverkapselung kann
vollständig oder ganzflächig über das komplette
optoelektronische Bauelement abgeschieden werden. Dadurch werden auch beide Kontaktflächen der jeweiligen Elektroden durch eine dünne hochohmige Dünnschichtverkapselung bedeckt, die trotzdem kontaktierbar ist. Allerdings können auch elektrische Querverbindungen zwischen den Anoden- und
Kathodenkontaktflächen entstehen. Herstellungsbedingt können die Anoden- und Kathodenkontaktflächen jedoch auch durch einen einige 100 ym breiten Isolationsgraben voneinander beabstandet sein. Vorzugsweise ist der Abstand zwischen den Kontaktflächen mindestens 500 ym beispielsweise 550 ym breit. Im Vergleich zur Länge des Isolationsgrabens ist die Schichtdicke d der Dünnschichtverkapselung im Bereich von 50 nm. Damit ist der Isolationsgraben um einen Faktor von mindestens 500 bis beispielsweise 10000 größer als die Breite des Isolationsgrabens oder des Isolationsstreifens.
Die Dünnschichtverkapselung weist eine vergleichsweise niedrige elektrische Leitfähigkeit auf. Dies steht im
Gegensatz zu den bisher bekannten elektrisch leitfähigen, beispielsweise mittels ALD aufgebrachten Barriereschichten. Diese sind beispielsweise aus der WO 2008/082472 AI bekannt, wo sie als transparente Topelektroden verwendet werden. In der Verwendung als Elektroden sind diese leitfähigen
Barriereschichten jedoch auf möglichst hohen Leitfähigkeiten ausgelegt, wohingegen das erfindungsgemäße Bauelement mit der Dünnschichtverkapselung schwach leitfähig ausgelegt ist.
Beispielsweise wird in der WO 2008/082472 AI ein spezifischer Widerstand von < 0,0005 Ω · m (berechnet aus der Schichtdicke von 50 nm und einem Flächenwiderstand ^ 10000 Ω/sq)
angegeben, während das erfindungsgemäße Bauelement mit der Dünnschichtverkapselung beispielsweise einen Widerstand zwischen 0,1 Ω · m und 250 Ω · m, beispielsweise von zirka 10 Ω · m aufweist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die
Dünnschichtverkapselung ein oder mehrere dünne Schichten auf. Die Dünnschichtverkapselung weist eine Schichtdicke d und eine Schichtenfolge n auf, wobei die Schichtenfolge n aus einer leitfähigen Schicht und einer nicht-leitfähigen Schicht besteht. Die Schichtenfolge n weist eine Schichtdicke T auf. x ist die Anzahl der Schichtenfolgen n und mindestens 1, bevorzugt 5 bis 30. Es gilt: x · n · T = d oder x · T = d. Insgesamt weist die Dünnschichtverkapselung eine
Leitfähigkeit auf. Als nicht-leitfähige Schicht kann ein Material verwendet werden das aus einer Gruppe ausgewählt ist die Aluminiumoxid, Zinkoxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid, Hafniumoxid, Lanthanoxid, Siliziumcarbid, Siliziumoxid, Silziumnitrid und Tantaloxid umfasst oder daraus besteht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform kann die leitfähige Schicht das transparente leitende Oxid aufweisen oder daraus bestehen. Vorzugsweise wird als transparentes leitendes Oxid Indiumzinnoxid (ITO) verwendet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die
Dünnschichtverkapselung frei von elektrisch isolierenden Materialien. Mit anderen Worten weist die
Dünnschichtverkapselung keine elektrisch isolierenden
Materialien auf, sondern nur elektrisch leitfähige
Materialien. Damit ist ein anschließendes Entfernen der
Dünnschichtverkapselung von den Kontaktflächen der
Elektroden, beispielsweise durch Leseablation oder Ätzen nicht erforderlich. Beispielsweise muss dadurch auch keine Kontaktfläche der Elektroden mit einer Opferschicht
beschichtet werden, so dass die Dünnschichtverkapselung dort mittels Liftoff-Prozess abgehoben werden muss.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das
optoelektronische Bauelement ein Substrat auf. Insbesondere ist eine der zwei Elektroden, insbesondere die erste
Elektrode, auf dem Substrat angeordnet. Das Substrat kann beispielsweise eines oder mehrere Materialen in Form einer Schicht, einer Platte, einer Folie oder eines Laminats aufweisen die ausgewählt sind aus Glas, Quarz, Kunststoff, Metall, Silizium und Wafer. Insbesondere weist das Substrat Glas auf oder besteht daraus. Insbesondere wird die Strahlung des organischen funktionellen Schichtenstapels über der ersten Elektrode und dem Substrat aus dem Bauelement
ausgekoppelt. Es handelt sich somit um einen sogenannten Bottom Emitter. Alternativ kann das Bauelement auch als Top Emitter oder beidseitig-emittierenden Emitter ausgestaltet sein .
Es wird weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements angegeben. Vorzugsweise wird das oben beschriebene optoelektronische Bauelement mit dem hier beschriebenen Verfahren hergestellt. Es gelten somit alle gemachten Definitionen und Ausführungen für das
optoelektronische Bauelement auch für das Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements und
umgekehrt .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Verfahren die Schritte auf:
A) Bereitstellen eines organischen funktionellen
Schichtenstapels zwischen einer ersten und einer zweiten Elektrode, der zur Emission von Strahlung eingerichtet ist, und
B) Aufbringen einer Dünnschichtverkapselung vollflächig auf den im Schritt A) bereitgestellten Schichtenstapel, die erste und die zweite Elektrode, wobei die Dünnschichtverkapselung elektrisch leitfähig ist, wobei die Dünnschichtverkapselung in direktem elektrischen Kontakt mit der ersten und der zweiten Elektrode steht.
Unter direktem elektrischem Kontakt kann hier und im
Folgenden unmittelbarer elektrischer Kontakt der Dünnschichtverkapselung mit den beiden Elektroden verstanden werden .
Dass eine Schicht oder ein Element "auf" oder "über" einer anderen Schicht oder einem anderen Element angeordnet oder aufgebracht ist, kann dabei hier und im Folgenden bedeuten, dass die eine Schicht oder das eine Element unmittelbar in direktem mechanischem und/oder elektrischem Kontakt auf der anderen Schicht oder dem anderen Element angeordnet ist.
Weiterhin kann es auch bedeuten, dass die eine Schicht oder das eine Element mittelbar über einer anderen Schicht oder einem anderen Element angeordnet ist. Dabei können dann weitere Schichten oder weitere Elemente zwischen der einen und der anderen Schicht oder zwischen dem einen und dem anderen Element angeordnet sein.
Dass eine Schicht oder ein Element "zwischen" zwei anderen Schichten oder Elementen angeordnet ist, kann hier und im Folgenden bedeuten, dass die eine Schicht oder das eine
Element unmittelbar in direktem mechanischem und/oder
elektrischem Kontakt oder in mittelbarem Kontakt zu einer der zwei anderen Schichten oder Elementen angeordnet ist. Dabei können bei mittelbarem Kontakt weitere Schichten und/oder Elemente zwischen der einen und zumindest einer der zwei anderen Schichten oder Elemente angeordnet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird Schritt B) mittels Sputtern oder Atomlagenabscheideverfahren durchgeführt.
Vorzugsweise erfolgt Schritt B) mittels Sputtern.
Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungen und
Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen
Ausführungsbeispielen .
Es zeigen:
Figur 1 eine Draufsicht eines optoelektronischen
Bauelements gemäß einer Ausführungsform,
Figur 2A eine Draufsicht eines optoelektronischen
Bauelements gemäß einer Ausführungsform,
Figuren 2B bis 2D jeweils eine Seitenansicht eines
optoelektronischen Bauelements gemäß einer
Ausführungsform,
Figuren 3A und 3B jeweils eine Draufsicht eines
optoelektronischen Bauelements gemäß einer
Ausführungsform,
Figur 4 eine schematische Seitenansicht eines
optoelektronischen Bauelements gemäß einer
Ausführungsform, und
Figur 5 eine schematische Seitenansicht eines
optoelektronischen Bauelements gemäß einer
Ausführungsform.
In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche, gleichartige oder gleichwirkende Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen. Vielmehr können einzeln Elemente wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt werden.
Die Figur 1 zeigt eine schematische Draufsicht eines
optoelektronischen Bauelements 100 gemäß einer
Ausführungsform. Das optoelektronische Bauelement 100 weist eine erste Elektrode 1 und eine zweite Elektrode 4 auf.
Zwischen der ersten Elektrode 1 und der zweiten Elektrode 4 ist ein organischer funktioneller Schichtenstapel 2
angeordnet. Als Teil der jeweiligen Elektroden sind die
Elektrodenkontaktflächen 11 und 41 gezeigt. Beispielsweise ist die Elektrodenkontaktfläche 41 die Kathodenkontaktfläche und die Elektrodenkontaktfläche 11 die Anodenkontaktfläche . Vorzugsweise kontaktiert die Elektrodenkontaktfläche 11 die erste Elektrode 1 und die Elektrodenkontaktfläche 41 die zweite Elektrode 4. Ferner weist das optoelektronische
Bauelement einen Lack oder Resist 6 auf. Das Bauelement 100 weist ferner eine Dünnschichtverkapselung 3 auf, die
vollflächig zumindest die erste Elektrode und die zweite Elektrode, also auch die Kontaktflächen 11 und 41, bedeckt. Die Dünnschichtverkapselung 3 steht in direktem elektrischem Kontakt mit der ersten Elektrode 1 und der zweiten Elektrode 4. Da die Dünnschichtverkapselung 3 elektrisch leitfähig ist, muss ein Rückstrukturieren der Dünnschichtverkapselung über den Kontaktflächen 11 und 41 nicht erfolgen. Mit anderen
Worten können die Kontaktflächen 11 und 41 von außen trotz des Vorhandenseins der Dünnschichtverkapselung 3 kontaktiert werden . Die Figur 2A zeigt eine schematische Draufsicht eines
optoelektronischen Bauelements 100 gemäß einer
Ausführungsform. Das Bauelement der Figur 2A entspricht im Wesentlichen dem Bauelement der Figur 1. In dem Bauelement der Figur 2A sind Schnittdarstellungen a) , b) und c)
dargestellt. In den Figuren 2B bis 2D sind jeweils diese Schnittdarstellungen entlang der entsprechend bezeichneten Linien a) , b) und c) der Figur 2A gezeigt.
Die Figur 2B zeigt eine schematische Seitenansicht eines optoelektronischen Bauelements 100 gemäß einer
Ausführungsform. Hier ist die Schnittdarstellung a) gezeigt. Das Bauelement 100 weist ein Substrat 5 auf, auf dem eine erste Elektrode 1 beispielsweise aus ITO angeordnet ist. Über der ersten Elektrode 1 ist ein Resist oder Lack 6 angeordnet, nachfolgend der organische funktionelle Schichtenstapel 2 und die zweite Elektrode 4, die beispielsweise die Kathode ist. Die Dünnschichtverkapselung 3 ist vollflächig zumindest über der ersten und zweiten Elektrode 1, 4 angeordnet. Ferner bedeckt die Dünnschichtverkapselung 3 die Kontaktflächen 11, die insbesondere metallisch ausgeformt sind, beispielsweise aus CrAlCr. Alternativ können auch andere Metalle, wie beispielsweise Gold oder Silber verwendet werden. Die
Dünnschichtverkapselung 3 weist eine Schichtdicke d auf.
Ferner zeigt die Figur 2B die minimale Strecke L innerhalb der Dünnschichtverkapselung 3 zwischen der ersten und zweiten Elektrode 1, 4. Vorzugsweise ist die minimale Strecke L mindestens um den Faktor 500 größer als die Schichtdicke d der Dünnschichtverkapselung 3.
Es kann ein Leckstrompfad zwischen der Kathode und der seitliche Anodenstromverteilung beziehungsweise dem ITO entstehen. Die Weite des Leckstrompfads befindet sich im Bereich einiger 100 ym bis hin zu einigen mm.
Die Figur 2C zeigt eine schematische Seitenansicht eines optoelektronischen Bauelements 100 gemäß einer Ausführungsform der Schnittdarstellung b) . Es ist das
Substrat 5 und zwei Kontaktierungsflachen 11, 41
beispielsweise aus Chrom-Aluminium-Chrom dargestellt. Die Kontaktierungsflachen 11, 41 sind vollflächig mit der
Dünnschichtverkapselung 3 bedeckt. Zwischen den
Kontaktflächen 11, 41 ist ein minimaler Abstand L oder
Isolationsgraben gezeigt. Durch die leitfähige
Dünnschichtverkapselung 3 kann ein Querschluss zwischen den Kontaktflächen 11, 41, insbesondere den Anoden- und
Kathodenkontaktflächen 11, 41, erfolgen. Der minimale Abstand L beträgt insbesondere einige 100 ym, beispielsweise 550 ym. Dadurch kann ein Kurzschluss vermieden werden.
Die Figur 2D zeigt eine schematische Seitenansicht eines optoelektronischen Bauelements 100 gemäß einer
Ausführungsform. Hier ist die Schnittdarstellung c) gezeigt.
Es ist das Substrat 5 und die Kontaktfläche 11 gezeigt, auf der ganzflächig die leitfähige Dünnschichtverkapselung 3 angeordnet ist. Die Dünnschichtverkapselung 3 überdeckt die Kontaktfläche 11 vollständig. Die Dünnschichtverkapselung 3 ist jedoch nur einige nm dick, beispielsweise 50 nm, so dass kaum Spannung abfallen kann.
Die Figuren 3A und 3B zeigen in Verbindung mit den
nachfolgenden Tabellen 1 bis 3 jeweils eine schematische
Draufsicht eines optoelektronischen Bauelements gemäß einer Ausführungsform und die Berechnung der Spannungsverluste und Leckströme basierend unter der Annahme, dass eine
Betriebsstromdichte von 10 mA/cm2, eine Betriebsspannung von 5 V und ein spezifischer Widerstand der
Dünnschichtverkapselung 3 von 10 Ω · m verwendet wurden.
Tabelle 1 Bauteilfläche 39, 4 cm2
Betriebsstromdichte 10 mA/cm2
Betriebsström 0,39 A
Betriebsspannung 5, 00 V
spezifischer
10 Ohmm
Widerstand der TFE
Figure imgf000021_0001
Tabelle 2
Figure imgf000021_0002
Tabelle 3
Küstenlinie 1 3, 53 mm
Breite 1 mm
Übergangswiderstand 5, 7E+07 Ohm
Leckstrom 8, 8E-08 A
Küstenlinie 2 9,78 mm
Breite 0, 55 mm Übergangswiderstand 1, 1E+07 Ohm
Leckstrom 4, 4E-07 A
Küstenlinie 3 1,39 mm
Breite 0, 94 mm
Übergangswiderstand 1, 3E+08 Ohm
Leckstrom 3, 7E-08 A
Küstenlinie 4 115,49 mm
Breite 0, 91 mm
Übergangswiderstand 1, 6E+06 Ohm
Leckstrom 7, 9E-06 A
(Addition der Leckströme) * 2 da ^ 7E-05 A
Bauteilaufbau symmetrisch '
Es sind die Kontaktflächen 11, 41 in den Figuren 3A und 3B gezeigt. Insbesondere ist die Kontaktfläche 11 die
Anodenkontaktfläche und die Kontaktfläche 41 die
Kathodenkontaktfläche . Die Bezugszeichen 11 bis 14 zeigen jeweils die sogenannten Küstenlinien. Das sind insbesondere die Linien, bei denen die Anoden- und Kathodenflächen
parallel zueinander verlaufen. Die Tabellen 1 bis 3 zeigen die entsprechenden Küstenlinien 11 bis 14 sowie den
berechneten Spannungsabfall und die Leckströme. Es kann gezeigt werden, dass die schwach leitfähige
Dünnschichtverkapselung 3 in vertikaler Richtung zwischen den Kontaktflächen 11, 41 und der Kontaktierung einen
Spannungsverlust von 0,013 V bedingt. Der laterale Leckstrom zwischen den Kathoden- und Anodenkontaktpads beträgt 1,7 · 105 A. Das erfindungsgemäße Bauelement weist einen sehr geringen Spannungsverlust zwischen den Kontaktflächen 11, 41 der Elektroden 1, 4 und der externen Kontaktierung und gleichzeitig nur minimale Leckströme zwischen der Anode und Kathode auf. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Bauelement 100 symmetrisch aufgebaut. Das Bauelement 100 ist hier rechteckig ausgeformt. Das Bauelement 100 kann aber auch eine andere Bauteilgeometrie, beispielsweise rund oder elliptisch aufweisen. Auch ein asymmetrischer Aufbau eines Bauelements 100 ist möglich. Die Figur 4 zeigt eine schematische Seitenansicht eines optoelektronischen Bauelements 100 gemäß einer
Ausführungsform. Hier ist die Dünnschichtverkapselung 3 gezeigt. Die Dünnschichtverkapselung 3 weist eine
Schichtdicke d auf. Ferner weist die Dünnschichtverkapselung 3 eine Schichtenfolge n auf. Die Schichtenfolge n besteht aus einer leitfähigen Schicht 32, beispielsweise aus ITO, und einer nicht-leitfähigen Schicht 33, beispielsweise aus
Aluminiumoxid. Die Schichtenfolge n weist eine Schichtdicke T auf. Es sind hier 13 Schichtenfolgen n (x = die Anzahl der Schichtenfolgen n) gezeigt, wobei jede Schichtenfolge n eine Schichtdicke T aufweist. Die Summe der Schichtenfolgen n mit der Schichtdicke T ergibt die Schichtdicke d der
Dünnschichtverkapselung 3. Beispielsweise weist die
Schichtenfolge n eine Schichtdicke T von 4 nm auf, so dass die Gesamtschichtdicke d der Dünnschichtverkapselung 52 nm ist .
Die Erfinder haben erkannt, dass durch die Kombination der Dünnschichtverkapselung 3 aus einer Schichtenfolge n aus einer isolierenden Schicht 33 und einer nicht-isolierenden Schicht 32 eine Dünnschichtverkapselung 3 bereitgestellt werden kann, die sowohl Barriereeigenschaften als auch
Verkapselungseigenschaften aufweist und trotzdem insgesamt elektrisch leitfähig ist und damit einen geringen
Spannungsverlust bei minimalem Leckstrom aufweist.
Die Figur 5 zeigt eine schematische Seitenansicht eines optoelektronischen Bauelements 100 gemäß einer Ausführungsform. Das Bauelement 100 weist ein Substrat 5, beispielsweise aus Glas, auf. Dem Substrat 5 ist direkt eine erste Elektrode 1, beispielsweise die Anode 1 nachgeordnet. Der ersten Elektrode 1 ist der organische funktionelle
Schichtenstapel 2 nachgeordnet. Der organische funktionelle Schichtenstapel 2 weist insbesondere zumindest eine
lichtemittierende Schicht oder mehr als eine
lichtemittierende Schicht, beispielsweise 2 oder 3
lichtemittierende Schichten auf. Ferner kann der organische funktionelle Schichtenstapel 2 Lochtransportschichten,
Lochinj ektionsschichten, Elektronentransportschichten
und/oder Elektroneninjektionsschichten aufweisen. Dem
organischen funktionellen Schichtenstapel 2 ist eine zweite Elektrode 4 nachgeordnet. Die Dünnschichtverkapselung 3 verkapselt sowohl zumindest den organischen funktionellen Schichtenstapel 2 und bedeckt die Elektroden 1, 4
ganzflächig .
Die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen
Ausführungsbeispiele und deren Merkmale können gemäß weiterer Ausführungsbeispiele auch miteinander kombiniert werden auch wenn solche Kombinationen nicht explizit in Verbindung mit den Figuren offenbart sind. Weiterhin können die in
Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele zusätzliche oder alternative Merkmale gemäß der Beschreibung im allgemeinen Teil aufweisen.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie Kombinationen von
Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2016 109 127.8, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Bezugs zeichenliste
100 optoelektronisches Bauelement
1 erste Elektrode
11 erste Elektrodenkontaktflache
2 organischer funktioneller Schichtenstapel
3 Dünnschichtverkapselung oder Dünnfilmverkapselung
31 transparentes leitfähiges Oxid
4 zweite Elektrode
41 zweite Elektrodenkontaktflache
d Schichtdicke
n Schichtenfolge der Dünnschichtverkapselung
32 leitfähige Schicht der Dünnschichtverkapselung
33 nicht-leitfähige Schicht der Dünnschichtverkapselung 5 Substrat
6 Resist
L minimale Strecke innerhalb der Dünnschichtverkapselung
T Schichtdicke der Schichtenfolge n
x Anzahl der Schichtenfolge n

Claims

Patentansprüche
1. Optoelektronisches Bauelement (100) aufweisend
- einen organischen funktionellen Schichtenstapel (2), der zwischen einer ersten und einer zweiten Elektrode (1, 4, 11, 41) angeordnet und zur Emission von Strahlung eingerichtet ist,
- eine Dünnschichtverkapselung (3) , die elektrisch leitfähig ist,
wobei die Dünnschichtverkapselung (3) vollflächig zumindest die erste und zweite Elektrode (1, 4, 11, 41) bedeckt und in direktem elektrischen Kontakt mit der ersten und der zweiten Elektrode (1, 4, 11, 41) steht,
wobei die Dünnschichtverkapselung (3) eine Schichtdicke d und eine Schichtenfolge n aufweist, wobei die Schichtenfolge n aus einer leitfähigen Schicht (32) und einer nicht- leitfähigen Schicht (33) besteht.
2. Optoelektronisches Bauelement (100) nach Anspruch 1, wobei der spezifische Widerstand der Dünnschichtverkapselung (3) zwischen 0,1 Ω · m und 250 Ω · m ist und der Widerstand zwischen den beiden Elektroden (1, 4, 11, 41) über die
Dünnschichtverkapselung (3) mindestens 105 Ω ist.
3. Optoelektronisches Bauelement (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei ein Betriebsstrom des Bauelements zur Emission von Strahlung mindestens um den Faktor 750 größer ist als ein Leckstrom des Bauelements, der über die
Dünnschichtverkapselung fließt.
4. Optoelektronisches Bauelement (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dünnschichtverkapselung (3) eine Schichtdicke d aufweist, wobei zwischen der ersten und der zweiten Elektrode (1, 4, 11, 41) eine minimale Strecke L innerhalb der
Dünnschichtverkapselung (3) vorhanden ist, wobei die minimale Strecke L mindestens um den Faktor 500 größer als die
Schichtdicke d der Dünnschichtverkapselung (3) ist.
5. Optoelektronisches Bauelement (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Dünnschichtverkapselung (3) ganzflächig aufgebracht ist und den organischen funktionellen Schichtenstapel (2) vor Umwelteinflüssen schützt.
6. Optoelektronisches Bauelement (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Dünnschichtverkapselung (3) als Hauptbestandteil ein transparentes leitendes Oxid (31) aufweist oder daraus besteht .
7. Optoelektronisches Bauelement (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das transparente leitende Oxid (31) Indiumzinnoxid oder Aluminiumzinkoxid ist.
8. Optoelektronisches Bauelement (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Schichtenfolge n eine Schichtdicke T aufweist, wobei gilt: x · T = d, wobei x die Anzahl der Schichtenfolgen n und mindestens x = 1 ist.
9. Optoelektronisches Bauelement (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die nicht-leitfähige Schicht (33) ein Material
aufweist, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die
Aluminiumoxid, Zinkoxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid,
Hafniumoxid, Lanthanoxid, Siliziumcarbid, Siliziumoxid,
Silziumnitrid und Tantaloxid umfasst.
10. Optoelektronisches Bauelement (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die leitfähige Schicht (32) das transparente leitende Oxid (31) aufweist.
11. Optoelektronisches Bauelement (100) nach dem
vorhergehenden Anspruch,
wobei das transparente leitende Oxid (31) Indiumzinnoxid ist.
12. Optoelektronisches Bauelement (100) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7,
wobei die Dünnschichtverkapselung (3) frei von elektrisch isolierenden Materialien ist.
13. Optoelektronisches Bauelement (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
das ein Substrat (5) aufweist, auf dem die erste Elektrode (1) direkt angeordnet ist, wobei die Strahlung des
organischen funktionellen Schichtenstapels (2) über der ersten Elektrode (1) und dem Substrat (5) aus dem Bauelement (100) ausgekoppelt wird.
14. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen
Bauelements (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 mit den Schritten :
A) Bereitstellen eines organischen funktionellen
Schichtenstapels (2) zwischen einer ersten und einer zweiten Elektrode (1, 4, 11, 41), der zur Emission von Strahlung eingerichtet ist, und
B) Aufbringen einer Dünnschichtverkapselung (3) vollflächig auf den im Schritt A) bereitgestellten Schichtenstapel, die erste und die zweite Elektrode (1, 4, 11, 41), wobei die Dünnschichtverkapselung (3) elektrisch leitfähig ist, wobei die Dünnschichtverkapselung (3) in direktem elektrischen Kontakt mit der ersten und der zweiten Elektrode (1, 4, 11, 41) steht.
15. Verfahren nach Anspruch 14,
wobei Schritt B) mittels Sputtern oder
Atomlagenabscheideverfahren erfolgt .
PCT/EP2017/061721 2016-05-18 2017-05-16 Optoelektronisches bauelement und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauelements WO2017198661A1 (de)

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