DE102007056924A1 - Radiation-emitting component i.e. organic LED, has radiation generating layer arranged between electrodes, where one electrode includes structured surfaces comprising regions protruding from surfaces and penetrating into layer - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein strahlungsemittierendes Bauelement, bei dem eine Strahlung in organischen Schichten erzeugt wird, die zwischen Elektroden angeordnet sind. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Bauelements, bei dem organische Schichten zur Strahlungserzeugung zwischen Elektroden angeordnet sind.The The present invention relates to a radiation-emitting component, in which a radiation is generated in organic layers, the are arranged between electrodes. The invention relates to Further, a method for producing a radiation-emitting Device in which organic layers for generating radiation are arranged between electrodes.
Eine Leuchtdiode weist im Allgemeinen eine strahlungsemittierende Schicht auf, die zwischen zwei Elektroden angeordnet ist. Bei einer organischen Leuchtdiode (OLED) wird als strahlungsemittierende Schicht ein amorphes Material verwendet, das nur wenige 100 nm breit ist. Die strahlungserzeugende Schicht ist im Allgemeinen als eine Schichtenfolge ausgebildet, die insbesondere Injektionsschichten zur Ladungsträgerinjektion, Transportschichten zum Ladungsträgertransport sowie farbgebende Schichten aufweist. Die Schichtenfolge ist zwischen Kontaktmaterialien angeordnet, die beim Anlegen einer Spannung als Kathoden- und Anodenelektrode wirken.A Light-emitting diode generally has a radiation-emitting layer on, which is arranged between two electrodes. In an organic Light-emitting diode (OLED) is an amorphous as a radiation-emitting layer Material used that is only a few 100 nm wide. The radiation-producing Layer is generally formed as a layer sequence, in particular injection layers for charge carrier injection, Transport layers for the transport of cargo and having coloring layers. The layer sequence is between contact materials arranged to act when applying a voltage as the cathode and anode electrode.
Die Lichterzeugung und Auskopplung wird bisher im Wesentlichen durch die Dicke und Zusammensetzung der organischen Schichten der strahlungserzeugenden Schichtenfolge beeinflusst. Als Elektroden werden üblicherweise planare Metallkontakte verwendet. Die für die Metallkontakte verwendeten Materialien, wie beispielsweise Aluminium oder Silber, weisen eine geringe Austrittsarbeit für Elektronen auf. Dadurch ist es insbesondere an der Kathodenseite der Elektroden erforder lich, hohe Spannungen anzulegen, um Ladungsträger in die strahlungsemittierende Schichtenfolge zu injizieren.The Light generation and decoupling is so far essentially by the thickness and composition of the organic layers of the radiation-generating Layer sequence influenced. As electrodes are usually planar metal contacts used. The ones used for the metal contacts Materials such as aluminum or silver have one low work function for electrons on. This makes it especially on the cathode side of the electrodes erforder Lich to apply high voltages to charge carriers in the radiation-emitting To inject layer sequence.
Andere Materialien, wie beispielsweise Cäsium, die eine niedrigere Austrittsarbeit für Elektronen aufweisen, sind an Luft sehr reaktiv. Derartige Materialien bewirken eine Einschränkung der Bauelementvariabilität und erschweren die Prozessführung erheblich.Other Materials, such as cesium, have a lower work function for electrons, are very reactive in air. Such materials cause a limitation of component variability and make the litigation much more difficult.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein strahlungsemittierendes Bauelement anzugeben, bei dem eine erhöhte Ladungsträgerinjektion in eine strahlungserzeugende Schicht mit einer großen Variabilität erfolgt. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Bauelements anzugeben, bei dem eine hohe Ladungsträgerinjektion in eine zur Strahlungserzeugung ausgebildete Schicht mit großer Variabilität erfolgt.The The object of the present invention is to provide a radiation-emitting Specify a device in which an increased charge carrier injection into a radiation-generating layer with a great variability. Another object of the present invention is a method for the production of a radiation-emitting component, in which a high charge carrier injection in a formed for generating radiation layer with great variability takes place.
Eine Ausführungsform eines strahlungsemittierenden Bauelements umfasst eine zur Strahlungserzeugung ausgebildete Schicht, die zwischen Elektroden angeordnet ist, wobei mindestens eine der Elektroden eine strukturierte Oberfläche mit aus der Oberfläche erhobenen Bereichen aufweist, wobei die erhobenen Bereiche in die zur Strahlungserzeugung ausgebildete Schicht eindringen.A embodiment a radiation-emitting component comprises one for generating radiation formed layer which is disposed between electrodes, wherein at least one of the electrodes has a structured surface from the surface areas surveyed, with the areas penetrate layer formed for generating radiation.
Die strahlungserzeugende Schicht kann als eine Schichtenfolge ausgebildet sein, die beispielsweise elektrische Kontaktschichten, Transportschichten zum Ladungsträgertransport sowie farbgebende Schichten aufweisen kann. Die erhobenen Bereiche der strukturierten Oberfläche können zum Beispiel in die elektrischen Kontaktschichten oder in die Transportschichten eindringen.The radiation-generating layer may be formed as a layer sequence be, for example, the electrical contact layers, transport layers for cargo carrier transport and may have coloring layers. The raised areas the structured surface can for example, in the electrical contact layers or in the transport layers penetration.
Die erhobenen Bereiche der strukturierten Oberfläche können auch jeweils unterschiedlich tief in die strahlungserzeugende Schicht eindringen.The raised areas of the structured surface can also be different penetrate deeply into the radiation-generating layer.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Bauelements können die erhobenen Bereiche jeweils die gleiche Form aufweisen. Die erhobenen Bereiche können beispielsweise auf der Oberfläche der mindestens einen Elektrode in einem gleichen Abstand zueinander angeordnet sein. Gemäß einem weiteren Merkmal des Bauelements treten die erhobenen Bereiche in Form von Spitzen, Pyramiden und/oder Kegelstümpfen aus der Oberfläche der mindestens einen Elektrode hervor. Die erhobenen Bereiche können auch als aus der Oberfläche der mindestens einen Elektrode hervortretende Drähte ausgebildet sein. Auf der Oberfläche der mindestens einen Elektrode kann beispielsweise auch eine Gitterstruktur angeordnet sein.According to one another embodiment of the device can the raised areas each have the same shape. The raised Areas can for example on the surface the at least one electrode at an equal distance from each other be arranged. According to one further feature of the device enter the raised areas in Shape of peaks, pyramids and / or truncated cones from the surface of the at least one electrode out. The raised areas can also than from the surface be formed of the at least one electrode protruding wires. On the surface the at least one electrode may for example also be arranged a grid structure be.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Bauelements sind die erhobenen Bereiche aus dem gleichen Material wie die mindestens eine Elektrode ausgebildet. Die mindestens eine Elektrode kann beispielsweise Indiumzinnoxid oder Aluminium enthalten. Die mindestens eine Elektrode kann beispielsweise als ein transparenter Metallfilm ausgebildet sein. Bei einer anderen Ausführungsform ist die Oberfläche der mindestens einen Elektrode verspiegelt. Die mindestens eine Elektrode kann beispielsweise ein transparentes leitfähiges Oxid enthalten. Gemäß einem weiteren Merkmal umfasst die mindestens eine Elektrode ein Substratmaterial, auf dem eine elektrisch, leitfähige Schicht, insbesondere eine Metallfolie, angeordnet ist.According to one another embodiment of the component are the raised areas of the same material how the at least one electrode is formed. The at least one Electrode may contain, for example indium tin oxide or aluminum. For example, the at least one electrode may be considered a transparent one Metal film to be formed. In another embodiment is the surface the at least one electrode is mirrored. The at least one For example, the electrode may be a transparent conductive oxide contain. According to one further feature, the at least one electrode comprises a substrate material, on the one electrically, conductive Layer, in particular a metal foil, is arranged.
Die mindestens eine Elektrode kann beispielsweise eine Dicke zwischen einer minimalen Monolage, beispielsweise von 10 nm, und 200 nm aufweisen. Die zur Strahlungserzeugung ausgebildete Schicht kann eine Dicke zwischen der Dicke einer minimalen Monolage, beispielsweise von 10 nm, und 500 nm aufweisen. Die erhobenen Bereiche dringen beispielsweise jeweils mit einer Eindringtiefe zwischen 5 nm und 20 nm in die zur Strahlungserzeugung ausgebildete Schicht ein.The at least one electrode may, for example, have a thickness between a minimum monolayer, for example of 10 nm, and 200 nm. The radiation generating layer may have a thickness between the thickness of a minimum monolayer, for example, of 10 nm and 500 nm. The raised areas penetrate, for example, each with a penetration depth between 5 nm and 20 nm in the radiation to the generators a trained layer.
Gemäß einer anderen Ausführungsform des Bauelements ist zwischen der mindestens einen Elektrode und der zur Strahlungserzeugung ausgebildeten Schicht eine elektrisch isolierende Schicht angeordnet. Die elektrisch isolierende Schicht umfasst beispielsweise Vertiefungen. Die mindestens eine Elektrode ist bei dieser Ausführungsform derart auf der elektrisch isolierenden Schicht aufgebracht, dass die erhobenen Bereiche in den Vertiefungen der elektrisch isolierenden Schicht angeordnet sind.According to one another embodiment of the device is between the at least one electrode and the formed for generating radiation layer an electrically insulating layer arranged. The electrically insulating layer includes, for example, depressions. The at least one electrode is in this embodiment applied to the electrically insulating layer such that the raised areas in the recesses of the electrically insulating Layer are arranged.
Gemäß eines weiteren Merkmals des Bauelements umfasst die zur Strahlungserzeugung ausgebildete Schicht eine Schichtenfolge aus mehreren Schichten, wobei eine Schicht der Schichtenfolge, die näher als eine weitere Schicht an der mindestens einen Elektrode angeordnet ist, eine höhere elektrische Leitfähigkeit als die weitere Schicht aufweist.According to one Another feature of the device includes the radiation generation trained layer a layer sequence of several layers, one layer of the layer sequence being closer than another layer is arranged on the at least one electrode, a higher electrical conductivity as the further layer has.
Im Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Bauelements angegeben. Zunächst wird eine Elektrode mit einer strukturierten Oberfläche bereitgestellt, indem Partikel auf einem Material der Elektrode abgeschieden werden. Anschließend werden Bereiche des Materials der Elektrode zwischen den Partikeln geätzt. Eine zur Strahlungserzeu gung ausgebildete Schicht wird auf die strukturierte Oberfläche der Elektrode aufgebracht. Danach wird ein Material einer weiteren Elektrode auf die zur Strahlungserzeugung ausgebildete Schicht aufgebracht.in the Below is a method for producing a radiation-emitting Component specified. First an electrode with a structured surface is provided, by depositing particles on a material of the electrode. Subsequently Be areas of the material of the electrode between the particles etched. A trained for Strahlungserzeu supply layer is on the structured surface the electrode applied. After that, one material becomes another Electrode applied to the formed for generating radiation layer.
Die Bereiche des Materials zwischen den Partikeln können in der Weise geätzt werden, dass sich eine mit Erhebungen strukturierte Oberfäche ausbildet, wobei die Erhebungen die gleiche Höhe aufweisen. Es ist auch möglich, dass die Bereiche des Materials zwischen den Partikeln derart geätzt werden, dass sich eine mit Erhebungen strukturierte Oberfäche ausbildet, wobei die Erhebungen eine unterschiedliche Höhe aufweisen.The Areas of the material between the particles can be etched in the way that a surface structured with elevations forms, wherein the elevations have the same height. It is also possible that the areas of the material between the particles are etched in such a way that a surface structured with elevations forms, wherein the surveys have a different height.
Die Bereiche zwischen den Partikeln werden beispielsweise derart geätzt, dass in einen Bereich unter den Partikeln das Material der Elektrode mit einer pyramiden- oder kegelstumpfförmigen Struktur ausgebildet wird.The For example, regions between the particles are etched such that in an area under the particles the material of the electrode formed with a pyramid or truncated cone-shaped structure becomes.
Die Partikel können beispielsweise als eine Monolage auf dem Material der Elektrode abgeschieden werden.The Particles can for example as a monolayer on the material of the electrode be deposited.
Gemäß einem weiteren Merkmal des Verfahrens wird die Größe der Partikel nach dem Abscheiden auf dem Material der Elektrode durch thermische Behandlung verändert.According to one Another feature of the method is the size of the particles after deposition on the material of the electrode changed by thermal treatment.
Bei einer anderen Ausführungsform des Verfahrens ist es möglich, dass nach dem Aufbringen der zur Strahlungserzeugung ausgebildeten Schicht eine elektrisch isolierende Schicht auf die zur Strahlungserzeugung ausgebildete Schicht aufgebracht wird und das Material der weiteren Elektrode auf die elektrisch isolierende Schicht aufgebracht wird. Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsform des Verfahrens werden Vertiefungen in die elektrisch isolierende Schicht derart geätzt, dass das Material der weiteren Elektrode nach dem Aufbringen auf die elektrisch isolierende Schicht in den Vertiefungen mit der zur Strahlungserzeugung ausgebildeten Schicht in Kontakt tritt.at another embodiment of the procedure it is possible that after application of the trained for generating radiation Layer an electrically insulating layer on the for generating radiation trained layer is applied and the material of the other Electrode is applied to the electrically insulating layer. According to one Another embodiment of the method are recesses in etched the electrically insulating layer such that the material of the further electrode after application to the electrically insulating Layer in the wells with the radiation generated Layer comes into contact.
Die Vertiefungen werden in der elektrisch isolierenden Schicht beispielsweise pyramiden- oder kegelstumpfförmig ausgebildet. Vor dem Schritt des Ätzens der Vertiefungen werden zum Beispiel Partikel auf der elektrisch isolierenden Schicht abgeschieden. Die Partikel können zum Beispiel ein Polymer enthalten, in das Gold implementiert ist. Die Partikel können beispielsweise auch ein koloidisches metallorganisches Material enthalten.The Recesses are in the electrically insulating layer, for example pyramid or truncated cone educated. Before the step of etching the pits For example, particles deposited on the electrically insulating layer. The particles can For example, contain a polymer in which gold is implemented. The particles can for example, a colloidal organometallic material contain.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren, die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zeigen, näher erläutert. Es zeigen:The Invention will be described below with reference to figures, the embodiments of the present invention, explained in more detail. Show it:
Die
Elektrode
Beim
Anlegen einer Spannung zwischen den Kontaktmaterialien
Als
Material für
die Elektroden kann beispielsweise Indiumzinnoxid verwendet werden,
wodurch transparente Kontakte entstehen. Des Weiteren kann beispielsweise
ein transparenter Metallfilm aus Aluminium mit einer Dicke von zum
Beispiel 20 nm zur Herstellung der Elektroden
Da die Kontaktschicht bei der organischen Leuchtdiode gleichzeitig als Spiegel funktioniert, hängen die optischen Auskoppeleigenschaften, insbesondere Farbe und Effizienz der Emission, von Form, Größe und Verteilung der Nanostrukturen ab. Über die Variation dieser Strukturen kann somit die Lokalisierung der Ladungsträgerinjektion sowie die Lichtemission, beispielsweise die Leistung oder Wellenlänge des abgestrahlten Lichts, beeinflusst werden.There the contact layer at the organic light emitting diode simultaneously as a mirror works, hang the optical Auskoppeleigenschaften, in particular color and efficiency emission, shape, size and distribution the nanostructures. About the Variation of these structures can thus localize the charge carrier injection as well as the light emission, for example the power or wavelength of the radiated light, be influenced.
Die
in den
Neben
den pyramidenförmig
ausgebildeten Nanostrukturen können
auf der Oberfläche
der Elektroden weitere Formen von Strukuren angeordnet sein. In
den
Durch
die räumliche
Verteilung und Dichte der Nanostrukturen auf der Oberfläche der
Elektroden lässt
sich die Ladungsträgerinjektion
steuern beziehungsweise auf bestimmte Bereiche der organischen Schichtenfolge
lokalisieren. Beim Aufbringen einer organischen Schichtenfolge auf
die Elektrode
Ein
Teil der Nanopartikel, die auf der Oberfläche
Die Maske kann auch beispielsweise aus Nanopartikeln bestehen, die durch physikalische Verfahren, zum Beispiel durch Ionenstrahlabscheidung (Ionbeam Deposition) auf dem Kontaktmaterial verteilt angeordnet werden.The Mask can also consist of nanoparticles, for example physical processes, for example by ion beam deposition (Ionbeam Deposition) are distributed on the contact material.
Eine weitere Möglichkeit für die Erstellung einer geeigneten Ätzmaske besteht darin, in einer Langmuir-Blodgett-Waage eine Monolage von Polymerkugeln aufzubringen. Vor dem eigentlichen Ätzvorgang können die Polymerkugeln durch thermische Behandlung in ihrer lateralen Ausdehnung verändert werden.A another possibility for the Creation of a suitable etching mask is a monolayer of in a Langmuir-Blodgett scale Apply polymer beads. Before the actual etching process can the polymer spheres by thermal treatment in their lateral Expansion changed become.
Durch
einen Ätzangriff
auf das Kontaktmaterial
Form,
Größe und Dichte
der Erhebungen
Nach
der Herstellung der strukturierten Elektrode
Im
Gegensatz zu der in den vorangehenden Figuren gezeigten Ausführungsformen
ist eine Deckelektrode
Durch
die Vertiefungen
Die Ätzmaske
kann beispielsweise aus kolloidischen metallorganischen Nanopartikeln
nach dem Sol-Gel-Verfahren hergestellt werden. Die Maskenpartikel
organisieren sich selbständig
auf der Oberfläche
der elektrisch isolierenden Schicht
Zur
Herstellung der nanostrukturierten Deckelektrode
Durch
das Anbringen von Erhebungen
Durch die Verwendung von Kontaktmaterialien mit hoher Austrittsarbeit, beispielsweise durch die Verwendung von Elektroden aus Indiumzinnoxid, wird der oxidativen Degradation der Elektrode und somit der Alterung des gesamten OLED-Bauelements entgegengewirkt. Des Weiteren kann über die Variation von Form, Größe und Dichte der Nanostrukturen die Lichtemission des OLED-Bauelements gezielt beeinflusst und für eine jeweilige Anwendung angepasst werden. Eine zweidimensional regelmäßige Anordnung der Nanostrukturen wirkt insbesondere als photonischer Kristall oder Bragg-Reflektor.By the use of high work function contact materials, for example, by the use of indium tin oxide electrodes the oxidative degradation of the electrode and thus the aging counteracted the entire OLED device. Furthermore, about the variation of shape, size and density the nanostructures targeted the light emission of the OLED device influenced and for a particular application can be customized. A two-dimensional regular arrangement The nanostructures act in particular as a photonic crystal or Bragg reflector.
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