DE102013105229A1

DE102013105229A1 - Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelementes

Info

Publication number: DE102013105229A1
Application number: DE102013105229.0A
Authority: DE
Inventors: Michael Popp; Arndt Jaeger
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Osram Oled GmbH
Priority date: 2013-05-22
Filing date: 2013-05-22
Publication date: 2014-11-27
Also published as: US20160148987A1; WO2014187853A1; US9741781B2

Abstract

In verschiedenen Ausführungsformen wird ein optoelektronisches Bauelement bereitgestellt, das optoelektronische Bauelement aufweisend: eine optoelektronische Struktur (106), die zu einem Bereitstellen einer ersten elektromagnetischen Strahlung (110, 112) ausgebildet ist; und eine Mess-Struktur (114), die zu einem Messen von elektromagnetischer Strahlung ausgebildet ist, wobei die Mess-Struktur (114) eine optisch aktive Struktur (116) und wenigstens eine elektrooptische Struktur (104) aufweist; wobei die optisch aktive Struktur (116) mit der optoelektronischen Struktur (106) optisch gekoppelt ist; wobei die optisch aktive Struktur (116) zum Aufnehmen einer elektromagnetischen Strahlung ausgebildet ist derart, dass die optisch aktive Struktur (116) ein Mess-Signal aus der aufgenommenen elektromagnetischen Strahlung erzeugt, wobei die aufgenommene elektromagnetische Strahlung wenigstens teilweise die erste elektromagnetische Strahlung (112) und/oder wenigstens eine zweite elektromagnetische Strahlung (108a–d) einer externen Strahlungsquelle aufweist; und wobei die elektrooptische Struktur (104) derart ausgebildet ist, dass sie einen einstellbaren Transmissionsgrad aufweist, so dass der Anteil der auf die optisch aktive Struktur (116) auftreffenden zweiten elektromagnetischen Strahlung (108a–d) einstellbar ist.

Description

In verschiedenen Ausführungsformen werden ein optoelektronisches Bauelement und ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelementes bereitgestellt.
Organische Leuchtdioden finden zunehmend verbreitete Anwendung in der Allgemeinbeleuchtung, beispielsweise als großflächige Leuchtflächen (Flächenlichtquelle). Eine herkömmliche organische Leuchtdiode 502 (organic light emitting diode – OLED) (5), weist eine Anode 514 und eine Kathode 518 mit einem organischen funktionellen Schichtensystem 516 dazwischen auf. Das organische funktionelle Schichtensystem 516 kann eine oder mehrere Emitterschicht/en aufweisen, in der/denen elektromagnetische Strahlung erzeugt wird, eine oder mehrere Ladungsträgerpaar-Erzeugungs-Schichtenstruktur(en) aus jeweils zwei oder mehr Ladungsträgerpaar-Erzeugungs-Schichten („charge generating layer”, CGL) zur Ladungsträgerpaarerzeugung, sowie einer oder mehrerer Elektronenblockadeschichten, auch bezeichnet als Lochtransportschicht(en) („hole transport layer” – HTL), und einer oder mehrerer Lochblockadeschichten, auch bezeichnet als Elektronentransportschicht(en) („electron transport layer” – ETL), um den Stromfluss zu richten. Die OLED-Emission kann über den Betriebsstrom der OLED leicht verändert werden. Dadurch ist eine Anpassung an externe und interne Lichtbedingungen möglich.
Die externen Lichtbedingungen können sich ändern (Kurzzeitprozess) z. B. wenn die OLED in einem Raum mit Fenster dem im Tagesgang veränderlichen Sonnenlicht ausgesetzt ist. Weiterhin unterliegt das emittierte Wellenlängenspektrum der OLED Alterungsprozessen (Langzeitprozess), so dass je nach OLED-Schichtaufbau und Prozessierung die Leuchtdichte typischerweise mit der Zeit abnimmt. Die Abnahme der Leuchtdichte wird z. B. durch erhöhte Stromdichten oder Temperaturen bewirkt, die während des Betriebes der OLED auftreten und die Organik schädigen können.
Um die Leuchtdichte im Umfeld der OLED-Flächenlichtquelle mit der Zeit konstant zu halten, kann mittels manuellen Dimmens oder externer zugeschalteter Sensoren mit elektronischer Schaltung die Leuchtdichte im OLED-beleuchteten Raum konstant gehalten werden.
In einem herkömmlichen Verfahren wird auf ein Nachregeln des emittierten Wellenlängenspektrums der OLED verzichtet.
In einem herkömmlichen Verfahren wird das Wellenlängenspektrum manuell nachgeregelt, d. h. eine automatische Nachregelung ist ohne Mehraufwand nicht möglich. Das manuelle Nachregeln erlaubt jedoch nur ein ungenaues Abstimmen des Emissionsspektrums auf tatsächlich vorhandene Lichtbedingungen, wodurch es zu einer unnötigen Verschwendung von elektrischer Energie und einem Verwenden einer falschen Beleuchtungsbedingung kommt.
In einem herkömmlichen Verfahren werden externe Fotodioden, Fotoleiter, Fototransistoren, Fotothyristoren o. ä. zur Detektion der gesamten Strahlungsleistung mit externer Verschaltung/Verdrahtung verwendet. Der dazu notwendige Schaltungsaufwand und Zusatzkostenaufwand ist jedoch hoch.
In einem weiteren Verfahren (5) werden mindestens zwei Fotosensoren 504, 506 für eine gleichzeitige Detektion interner und externer Helligkeiten, sowie unterschiedlicher Ausrichtung (hinten/vorne), bei einer Flächenlichtquelle 502 integriert. Ein Fotosensor 504 ist mittels einer Blende 508 hinsichtlich externen Lichtes abgedeckt, um die interne Helligkeit der OLED zu messen. Ein anderer Fotosensor 506 misst das interne Licht und das externe Licht, wobei die interne Messung mittels einer Auskoppelungsstruktur 512 reduziert wird. Erschwert wird mittels dieses Verfahrens die Unterscheidung von internem Licht und externem Licht, da externes Licht wie auch internes Licht in dem wellenleitenden Substrat 510 geführt wird. Durch den Verlust an Leuchtfläche und der Anordnung der Blende 508 kommt es zu einer Einschränkung der Designfreiheit.
Weiterhin bekannt sind elektrisch schaltbare Spiegelschichten: DE10031294A1 , DE 10 2007 022 090 A1 ; und elektrisch schaltbare Blenden/Filter: J. Jacobsen et al., IBM System Journal 36 (1997) 457–463; B. Comiskey et al. Nature 394 (1998) 253–255; WO199803896A1 ; WO199841899A1 ; WO2010064165A1 ; WO2009053890A2 und EP1601030A2 .
In verschiedenen Ausführungsformen werden ein optoelektronisches Bauelement und ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelementes bereitgestellt, mit denen eine exakte automatische Nachregelung der optoelektronischen Eigenschaften eines optoelektronischen Bauelementes mit bereits einem einzigen Fotosensor ermöglicht wird. Dadurch kann beispielsweise der Schaltungsaufwand und Platzbedarf für eine Helligkeitsnachgeregelte OLED reduziert werden.
In verschiedenen Ausführungsformen wird ein optoelektronisches Bauelement bereitgestellt, das optoelektronische Bauelement aufweisend: eine optoelektronische Struktur, die zu einem Bereitstellen einer ersten elektromagnetischen Strahlung ausgebildet ist; und eine Mess-Struktur, die zu einem Messen von elektromagnetischer Strahlung ausgebildet ist, wobei die Mess-Struktur eine optisch aktive Struktur und wenigstens eine elektrooptische Struktur aufweist; wobei die optisch aktive Struktur mit der optoelektronischen Struktur optisch gekoppelt ist; wobei die optisch aktive Struktur zum Aufnehmen einer elektromagnetischen Strahlung ausgebildet ist derart, dass die optisch aktive Struktur ein Mess-Signal aus der aufgenommenen elektromagnetischen Strahlung erzeugt, wobei die aufgenommene elektromagnetische Strahlung wenigstens teilweise die erste elektromagnetische Strahlung und/oder wenigstens eine zweite elektromagnetische Strahlung einer externen Strahlungsquelle aufweist; und wobei die elektrooptische Struktur derart ausgebildet ist, dass sie einen einstellbaren Transmissionsgrad aufweist, so dass der Anteil der auf die optisch aktive Struktur auftreffenden zweiten elektromagnetischen Strahlung einstellbar ist.
In einer Ausgestaltung kann mittels der elektrooptischen Struktur der Anteil der zweiten elektromagnetischen Strahlung an der aufgenommenen elektromagnetischen Strahlung elektrisch einstellbar sein.
In einer Ausgestaltung kann das optoelektronische Bauelement ferner einen Wellenleiter aufweisen, wobei der Wellenleiter derart ausgebildet ist, dass er wenigstens teilweise hinsichtlich der in der optisch aktiven Struktur aufgenommenen elektromagnetischen Strahlung wenigstens teilweise als eine optische Verbindung ausgebildet ist für die optoelektronische Struktur mit der optisch aktiven Struktur und/oder für die optisch aktive Struktur mit der elektrooptischen Struktur. Der Wellenleiter kann derart ausgebildet sein, dass die optoelektronische Struktur, die optisch aktive Struktur und/oder die elektrooptische Struktur wenigstens teilweise hinsichtlich der in der optisch aktiven Struktur aufgenommenen elektromagnetischen Strahlung mit dem Wellenleiter optisch gekoppelt sind/ist.
In einer Ausgestaltung kann der Wellenleiter als ein planarer Wellenleiter ausgebildet sein.
In einer Ausgestaltung kann die optoelektronische Struktur wenigstens eine organische funktionelle Schichtenstruktur zwischen einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode aufweisen, wobei die organische funktionelle Schichtenstruktur wenigstens eine elektrolumineszente Schicht aufweist.
In einer Ausgestaltung kann die optoelektronische Struktur mehrere organische funktionelle Teilstrukturen aufweisen.
In einer Ausgestaltung können die mehreren organischen funktionellen Teilstrukturen unterschiedliche Emitterschichten aufweisen.
In einer Ausgestaltung können die unterschiedlichen Emitterschichten zu einem Emittieren von unterschiedlicher erster elektromagnetischer Strahlung ausgebildet sein.
In einer Ausgestaltung können die mehreren organischen funktionellen Teilstrukturen nebeneinander ausgebildet sein.
In einer Ausgestaltung können die mehreren organischen funktionellen Teilstrukturen übereinander ausgebildet sein.
In einer Ausgestaltung können die mehreren organischen funktionellen Teilstrukturen derart ausgebildet sein, dass die mehreren organischen funktionellen Teilstrukturen wenigstens teilweise unterschiedliche erste Elektroden und/oder zweite Elektroden aufweisen.
In einer Ausgestaltung kann die optisch aktive Struktur wenigstens eines der folgenden optisch aktiven Bauelemente aufweisen oder derart ausgebildet sein: ein Fotoleiter, eine Leuchtdiode, eine organische Leuchtdiode, eine Fotodiode, eine organische Fotodiode, eine Solarzelle, und/oder eine organische Solarzelle.
In einer Ausgestaltung kann die optisch aktive Struktur ein einziges optisch aktives Bauelement aufweisen oder als ein solches ausgebildet sein.
In einer Ausgestaltung kann die optisch aktive Struktur eine organische funktionelle Schichtenstruktur mit wenigstens einer elektrolumineszenten Schicht aufweisen.
In einer Ausgestaltung kann die elektrolumineszente Schicht der optisch aktiven Struktur den gleichen Stoff oder das gleiche Stoffgemisch aufweisen wie die elektrolumineszente Schicht der optoelektronischen Struktur.
In einer Ausgestaltung kann die optisch aktive Struktur und die optoelektronische Struktur eine gemeinsame elektrolumineszente Schicht aufweisen.
In einer Ausgestaltung können die optisch aktive Struktur und die optoelektronische Struktur flächig nebeneinander ausgebildet sein.
In einer Ausgestaltung kann die optoelektronische Struktur einen ersten optisch aktiven Bereich und die elektrooptische Struktur einen zweiten optisch aktiven Bereich aufweisen, wobei der erste optisch aktive Bereich größer ist als der zweite optisch aktive Bereich.
In einer Ausgestaltung kann die optisch aktive Struktur im geometrischen Randbereich der optoelektronischen Struktur ausgebildet sein.
In einer Ausgestaltung kann das optoelektronische Bauelement ferner einen Träger aufweisen, wobei die optisch aktive Struktur und das optoelektronische Bauelement auf oder über dem Träger ausgebildet sind, beispielsweise beidseitig des Trägers.
In einer Ausgestaltung kann der Träger als Wellenleiter ausgebildet sein.
In einer Ausgestaltung kann die elektrooptische Struktur wenigstens eine der folgenden elektrooptischen Bauelemente aufweisen oder als ein solches ausgebildet sein: ein Spiegel mit elektrisch durchstimmbarer Reflektivität; ein Filter mit elektrisch durchstimmbarer Absorption; und/oder eine Blende mit elektrisch durchstimmbarer Transmission.
In einer Ausgestaltung kann die elektrooptische Struktur mehrere elektrooptische Bauelemente aufweisen, wobei wenigstens zwei elektrooptische Bauelemente derart ausgebildet sind, dass die optisch aktive Struktur optisch zwischen den wenigstens zwei elektrooptischen Bauelementen ausgebildet ist.
In einer Ausgestaltung kann das optoelektronische Bauelement ferner eine optische Kopplungsstruktur aufweisen, wobei die optische Kopplungsstruktur zwischen der elektrooptischen Struktur und dem Wellenleiter ausgebildet ist.
In einer Ausgestaltung kann die optische Kopplungsstruktur als eine stoffschlüssige Verbindung von elektrooptischer Struktur und Wellenleiter ausgebildet sein, beispielsweise als Klebstoff-Verbindung.
In einer Ausgestaltung kann die Kopplungsstruktur derart ausgebildet sein, dass die Kopplungsstruktur einen Schichtdicken-gemittelten Brechungsindex mit einem Betrag hinsichtlich der in der optisch aktiven Struktur aufgenommenen elektromagnetischen Strahlung aufweist, sodass die Reflektion der elektromagnetischen Strahlung, die in dem Wellenleiter geführt wird, zurück in den Wellenleiter reduziert wird.
In einer Ausgestaltung, in der der Wellenleiter und die optisch aktive Struktur einen ungefähr gleichen Brechungsindex aufweisen, kann die Kopplungsstruktur einen Brechungsindex aufweisen wie der Wellenleiter bzw. die optisch aktive Struktur.
In einer Ausgestaltung, in der der Wellenleiter und die optisch aktive Struktur einen unterschiedlichen Brechungsindex aufweisen, kann die Kopplungsstruktur einen Brechungsindex aufweisen der zwischen dem Brechungsindex des Wellenleiters und dem Brechungsindex der optisch aktiven Struktur ist.
In einer Ausgestaltung kann die Kopplungsstruktur Partikel verteilt in einer Matrix aufweisen, wobei die Partikel einen Brechungsindexunterschied zu der Matrix hinsichtlich der aufgenommenen elektromagnetischen Strahlung in der optisch aktiven Struktur aufweisen, der größer ist als 0,05.
In einer Ausgestaltung können die Partikel derart ausgebildet sein, dass die Partikel hinsichtlich der in der optisch aktiven Struktur aufgenommenen elektromagnetischen Strahlung streuend sind, beispielsweise einen mittleren Durchmesser aufweisen, der größer ist als 100 nm.
In einer Ausgestaltung können die Partikel derart ausgebildet sein, dass die Partikel hinsichtlich der in der optisch aktiven Struktur aufgenommenen elektromagnetischen Strahlung nichtstreuend sind, beispielsweise einen mittleren Durchmesser aufweisen, der kleiner ist als 100 nm.
In einer Ausgestaltung können/kann die Partikel und/oder die Matrix aus einem thermotropen Stoff gebildet sein oder einen solchen aufweisen derart, dass die Kopplungsstruktur eine streuende Wirkung im Betrieb der optoelektronischen Struktur aufweist.
In einer Ausgestaltung kann die Kopplungsstruktur als eine optische Kavität ausgebildet sein hinsichtlich der in der optisch aktiven Struktur aufgenommenen elektromagnetischen Strahlung.
In einer Ausgestaltung kann das optoelektronische Bauelement ferner eine Verkapselungsstruktur aufweisen, wobei die Verkapselungsstruktur derart ausgebildet ist, dass die optisch aktive Struktur und/oder die optoelektronische Struktur hermetisch abgedichtet sind/ist hinsichtlich einer Eindiffusion von Wasser und/oder Sauerstoff.
In einer Ausgestaltung kann die elektrooptische Struktur auf oder über der Verkapselungsstruktur ausgebildet sein.
In einer Ausgestaltung kann die elektrooptische Struktur als ein Teil der Verkapselungsstruktur ausgebildet sein.
In einer Ausgestaltung kann die Verkapselungsstruktur den Träger und/oder den Wellenleiter aufweisen, wobei der Träger und/oder der Wellenleiter hermetisch dicht ausgebildet sind/ist.
In einer Ausgestaltung kann die Verkapselungsstruktur eine Barriereschicht, eine Abdeckung und/oder eine Kavitätsglasverkapselung aufweisen.
In einer Ausgestaltung kann das optoelektronische Bauelement ferner eine Steuervorrichtung aufweisen, wobei die Steuervorrichtung zu einem elektrischen Ansteuern der optoelektronischen Struktur und/oder der elektrooptischen Struktur ausgebildet ist.
In einer Ausgestaltung kann die Steuervorrichtung derart ausgebildet sein, dass sie eine optische Eigenschaft der elektrooptischen Struktur steuert.
In einer Ausgestaltung kann die Steuervorrichtung derart ausgebildet sein, dass das elektrische Ansteuern der elektrooptischen Struktur derart ausgebildet ist, dass das Ändern einer an die elektrooptische Struktur angelegten Spannung wenigstens eine optische Eigenschaft der elektrooptischen Struktur verändert.
In einer Ausgestaltung kann die Steuervorrichtung derart ausgebildet sein, dass das elektrische Ansteuern der optoelektronischen Struktur derart ausgebildet ist, dass das Ändern einer an die optoelektronische Struktur angelegten Spannung die erste elektromagnetische Strahlung in wenigstens einem Wellenlängenbereich verändert.
In einer Ausgestaltung kann die optisch aktive Struktur mit einem Signaleingang der Steuervorrichtung verbunden sein derart, dass mittels des Mess-Signals der optisch aktiven Struktur das elektrische Ansteuern der optoelektronischen Struktur von einem ersten Betriebsmodus hin zu einem zweiten Betriebsmodus verändert wird.
In einer Ausgestaltung kann die Kopplungsstruktur zwischen der Verkapselungsstruktur und der elektrooptischen Struktur ausgebildet sein.
In einer Ausgestaltung kann das optoelektronische Bauelement als eine geregelte Beleuchtungseinrichtung ausgebildet sein, beispielsweise als eine hinsichtlich der Farbvalenz des emittierten Lichtes geregelte Beleuchtungseinrichtung.
In einer Ausgestaltung kann das optoelektronische Bauelement als eine Beleuchtungseinrichtung ausgebildet sein, beispielsweise als eine Flächenlichtquelle.
In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelementes bereitgestellt, das Verfahren aufweisend: Ausbilden einer optoelektronischen Struktur, die zu einem Bereitstellen einer ersten elektromagnetischen Strahlung ausgebildet wird; und Ausbilden einer Mess-Struktur, die zu einem Messen von elektromagnetischer Strahlung ausgebildet wird, wobei das Ausbilden der Mess-Struktur ein Ausbilden einer optisch aktiven Struktur und ein Ausbilden wenigstens einer elektrooptischen Struktur aufweist; wobei die optisch aktive Struktur ausgebildet wird zu einem Erzeugen eines Mess-Signals aus einer aufgenommenen elektromagnetischen Strahlung, und wobei die optisch aktive Struktur mit der optoelektronischen Struktur optisch gekoppelt ausgebildet wird; wobei die elektrooptische Struktur derart hinsichtlich der optisch aktiven Struktur ausgebildet wird, dass die aufgenommene elektromagnetische Strahlung der optisch aktiven Struktur eine der folgenden elektromagnetischen Strahlungen aufweist: die erste elektromagnetische Strahlung, wenigstens eine zweite elektromagnetische Strahlung einer externen Strahlungsquelle; oder die erste elektromagnetische Strahlung und wenigstens eine zweite elektromagnetische Strahlung einer externen Strahlungsquelle.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das Verfahren ferner ein Ausbilden eines Wellenleiters aufweisen, wobei der Wellenleiter derart ausgebildet wird, dass er wenigstens teilweise hinsichtlich der in der optisch aktiven Struktur aufgenommenen elektromagnetischen Strahlung wenigstens teilweise als eine optische Verbindung ausgebildet ist für die optoelektronische Struktur mit der optisch aktiven Struktur und/oder für die optisch aktive Struktur mit der elektrooptischen Struktur. Der Wellenleiter kann derart ausgebildet werden, dass die optoelektronische Struktur, die optisch aktive Struktur und/oder die elektrooptische Struktur wenigstens teilweise hinsichtlich der in der optisch aktiven Struktur aufgenommenen elektromagnetischen Strahlung mit dem Wellenleiter optisch gekoppelt werden/wird.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der Wellenleiter als ein planarer Wellenleiter ausgebildet werden.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die optoelektronische Struktur derart ausgebildet werden, dass die optoelektronische Struktur wenigstens eine organische funktionelle Schichtenstruktur zwischen einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode aufweist, wobei die organische funktionelle Schichtenstruktur wenigstens eine elektrolumineszente Schicht aufweist.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das Ausbilden der optoelektronischen Struktur ein Ausbilden von mehreren organischen funktionellen Teilstrukturen aufweisen.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens können die mehreren organischen funktionellen Teilstrukturen derart ausgebildet werden, dass die mehreren organischen funktionellen Teilstrukturen unterschiedliche Emitterschichten aufweisen.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens können die unterschiedlichen Emitterschichten zu einem Emittieren von unterschiedlicher erster elektromagnetischer Strahlung ausgebildet werden.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens können die mehreren organischen funktionellen Teilstrukturen nebeneinander ausgebildet werden.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens können die mehreren organischen funktionellen Teilstrukturen übereinander ausgebildet werden.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens können die mehreren organischen funktionellen Teilstrukturen derart ausgebildet werden, dass die mehreren organischen funktionellen Teilstrukturen wenigstens teilweise unterschiedliche erste Elektroden und/oder zweite Elektroden aufweisen.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die optisch aktive Struktur wenigstens eines der folgenden optisch aktiven Bauelemente aufweisend ausgebildet werden oder derart ausgebildet werden: ein Fotoleiter, eine Leuchtdiode, eine organische Leuchtdiode, eine Fotodiode, eine organische Fotodiode, eine Solarzelle, und/oder eine organische Solarzelle.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das Ausbilden der optisch aktiven Struktur ein Ausbilden eines einzigen optisch aktiven Bauelementes aufweisen oder als ein solches ausgebildet werden.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die optisch aktive Struktur derart ausgebildet werden, dass die optisch aktive Struktur eine organische funktionelle Schichtenstruktur mit wenigstens einer elektrolumineszenten Schicht aufweist.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die optisch aktive Struktur derart ausgebildet werden, dass die elektrolumineszente Schicht der optisch aktiven Struktur den gleichen Stoff oder das gleiche Stoffgemisch aufweist wie die elektrolumineszente Schicht der optoelektronischen Struktur.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die optisch aktive Struktur derart ausgebildet werden, dass die elektrolumineszente Schicht der optisch aktiven Struktur den gleichen Stoff oder das gleiche Stoffgemisch aufweist wie die elektrolumineszente Schicht der optoelektronischen Struktur.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die optisch aktive Struktur derart ausgebildet werden, dass die optisch aktive Struktur und die optoelektronische Struktur flächig nebeneinander ausgebildet sind.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das optoelektronische Bauelement derart ausgebildet werden, dass die optoelektronische Struktur einen ersten optisch aktiven Bereich und die elektrooptische Struktur einen zweiten optisch aktiven Bereich aufweist, wobei der erste optisch aktive Bereich größer ist als der zweite optisch aktive Bereich.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die optisch aktive Struktur im geometrischen Randbereich der optoelektronischen Struktur ausgebildet werden.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das Verfahren ferner ein Bereitstellen eines Trägers aufweisen, wobei die optisch aktive Struktur und das optoelektronische Bauelement auf oder über dem Träger ausgebildet werden.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der Träger als Wellenleiter ausgebildet werden oder sein.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die elektrooptische Struktur wenigstens eines der folgenden elektrooptischen Bauelemente aufweisend ausgebildet werden oder als ein solches ausgebildet werden: ein Spiegel mit elektrisch durchstimmbarer Reflektivität; ein Filter mit elektrisch durchstimmbarer Absorption, und/oder eine Blende mit elektrisch durchstimmbarer Transmission.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die elektrooptische Struktur derart ausgebildet werden, dass die elektrooptische Struktur mehrere elektrooptische Bauelemente aufweist, wobei wenigstens zwei elektrooptische Bauelemente derart ausgebildet werden, dass die optisch aktive Struktur optisch zwischen den wenigstens zwei elektrooptischen Bauelementen ausgebildet ist.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das Verfahren ferner ein Ausbilden einer optischen Kopplungsstruktur aufweisen, wobei die optische Kopplungsstruktur zwischen der elektrooptischen Struktur und dem Wellenleiter ausgebildet wird.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die optische Kopplungsstruktur als eine stoffschlüssige Verbindung von elektrooptischer Struktur und Wellenleiter ausgebildet werden, beispielsweise als Klebstoff-Verbindung.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die Kopplungsstruktur derart ausgebildet werden, dass die Kopplungsstruktur einen Schichtdicken-gemittelten Brechungsindex mit einem Betrag hinsichtlich der in der optisch aktiven Struktur aufgenommenen elektromagnetischen Strahlung aufweist, sodass die Reflektion der elektromagnetischen Strahlung zurück in den Wellenleiter reduziert wird.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens, in der der Wellenleiter und die optisch aktive Struktur einen ungefähr gleichen Brechungsindex ausgebildet werden, kann die Kopplungsstruktur einen Brechungsindex aufweisen wie der Wellenleiter bzw. die optisch aktive Struktur.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens, in der der Wellenleiter und die optisch aktive Struktur mit einem unterschiedlichen Brechungsindex ausgebildet werden, kann die Kopplungsstruktur einen Brechungsindex aufweisen der zwischen dem Brechungsindex des Wellenleiters und dem Brechungsindex der optisch aktiven Struktur ist. In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die Kopplungsstruktur derart ausgebildet werden, dass die Kopplungsstruktur Partikel verteilt in einer Matrix aufweist, wobei die Partikel einen Brechungsindexunterschied zu der Matrix hinsichtlich der aufgenommenen elektromagnetischen Strahlung in der optisch aktiven Struktur aufweisen, der größer ist als 0,05.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens können die Partikel derart ausgebildet werden, dass die Partikel hinsichtlich der in der optisch aktiven Struktur aufgenommenen elektromagnetischen Strahlung streuend sind, beispielsweise einen mittleren Durchmesser aufweisen, der größer ist als 100 nm.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens können die Partikel derart ausgebildet sind, dass die Partikel hinsichtlich der in der optisch aktiven Struktur aufgenommenen elektromagnetischen Strahlung nichtstreuend sind, beispielsweise einen mittleren Durchmesser aufweisen, der kleiner ist als 100 nm.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens können/kann die Partikel und/oder die Matrix aus einem thermotropen Stoff gebildet werden oder einen solchen aufweisen derart, dass die Kopplungsstruktur eine streuende Wirkung im Betrieb der optoelektronischen Struktur aufweist.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die Kopplungsstruktur als eine optische Kavität ausgebildet werden hinsichtlich der in der optisch aktiven Struktur aufgenommenen elektromagnetischen Strahlung.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das Verfahren ferner ein Ausbilden einer Verkapselungsstruktur aufweisen, wobei die Verkapselungsstruktur derart ausgebildet wird, dass die optisch aktive Struktur und die optoelektronische Struktur hermetisch abgedichtet sind hinsichtlich einer Eindiffusion von Wasser und/oder Sauerstoff.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die elektrooptische Struktur auf oder über der Verkapselungsstruktur ausgebildet werden.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die elektrooptische Struktur als ein Teil der Verkapselungsstruktur ausgebildet werden.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das Ausbilden der Verkapselungsstruktur ein Bereitstellen des Trägers und/oder des Wellenleiters aufweisen, wobei der Träger und/oder der Wellenleiter hermetisch dicht ausgebildet werden oder ausgebildet sind.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das Ausbilden der Verkapselungsstruktur ein Ausbilden einer Barriereschicht, einer Abdeckung und/oder eine Kavitätsglasverkapselung aufweisen.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das Verfahren ferner ein Ausbilden einer Steuervorrichtung aufweisen, wobei die Steuervorrichtung zu einem elektrischen Ansteuern der optoelektronischen Struktur und/oder der elektrooptischen Struktur ausgebildet wird.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die Steuervorrichtung derart ausgebildet werden, dass sie eine optische Eigenschaft der elektrooptischen Struktur steuert.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die Steuervorrichtung derart ausgebildet werden, dass das elektrische Ansteuern der elektrooptischen Struktur derart ausgebildet ist, sodass das Ändern einer an die elektrooptische Struktur angelegten Spannung wenigstens eine optische Eigenschaft der elektrooptischen Struktur verändert.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die Steuervorrichtung derart ausgebildet werden, dass das elektrische Ansteuern der optoelektronischen Struktur derart ausgebildet ist, dass das Ändern einer an die optoelektronische Struktur angelegten Spannung die erste elektromagnetische Strahlung in wenigstens einem Wellenlängenbereich verändert.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die optisch aktive Struktur mit einem Signaleingang der Steuervorrichtung verbunden werden derart, dass mittels des Mess-Signals der optisch aktiven Struktur das elektrische Ansteuern der optoelektronischen Struktur von einem ersten Betriebsmodus hin zu einem zweiten Betriebsmodus verändert wird.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die Kopplungsstruktur zwischen der Verkapselungsstruktur und der elektrooptischen Struktur ausgebildet werden.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das optoelektronische Bauelement als eine geregelte Beleuchtungseinrichtung ausgebildet werden, beispielsweise als eine hinsichtlich der Farbvalenz emittierten Lichtes geregelte Beleuchtungseinrichtung.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das optoelektronische Bauelement als eine Beleuchtungseinrichtung ausgebildet werden, beispielsweise als eine Flächenlichtquelle.
In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Betreiben eines optoelektronischen Bauelementes einer der oben beschriebenen Ausgestaltungen bereitgestellt, das Verfahren aufweisend: ein Ermitteln eines Satzes von Mess-Signalen der Mess-Struktur, und ein Ändern des Ansteuerns der optoelektronischen Struktur von einem ersten Betriebsmodus hin zu einem zweiten Betriebsmodus aufgrund des ermittelten Satzes von Mess-Signalen; wobei das Ermitteln des Satzes von Mess-Signalen ein elektrisches Ansteuern der elektrooptischen Struktur und/oder der optoelektronischen Struktur aufweist derart, dass der Satz von Mess-Signalen Mess-Signale zu den folgenden elektromagnetischen Strahlungen aufweist: die erste elektromagnetische Strahlung, die wenigstens eine zweite elektromagnetische Strahlung einer externen Strahlungsquelle; und die erste elektromagnetische Strahlung und die wenigstens eine zweite elektromagnetische Strahlung einer externen Strahlungsquelle.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das Verfahren ferner ein Ermitteln des Hintergrund-Signals der optisch aktiven Struktur aufweisen.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das Ermitteln des Hintergrund-Signals aufweisen: ein Ansteuern der elektrooptischen Struktur derart, dass keine zweite elektromagnetische Strahlung auf die optisch aktive Struktur einfällt; und ein Ansteuern der optoelektronischen Struktur, dass keine erste elektromagnetische Strahlung auf die optisch aktive Struktur einfällt.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das optoelektronische Bauelement als eine geregelte Beleuchtungseinrichtung betrieben werden.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das optoelektronische Bauelement als eine hinsichtlich der Farbvalenz der ersten elektromagnetischen Strahlung geregelte Beleuchtungseinrichtung betrieben werden.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann als zweite elektromagnetische Strahlung das Umgebungslicht des optoelektronischen Bauelementes ermittelt werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen
1 eine schematische Querschnittsansicht eines optoelektronischen Bauelementes gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
2a, b schematische Querschnittsansichten optoelektronischer Bauelementevorrichtungen, gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
3a, b schematische Darstellung zum Betreiben eines optoelektronischen Bauelementes gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
4 schematische Draufsichten verschiedener Ausführungsbeispiele eines optoelektronischen Bauelementes; und
5 ein herkömmliches optoelektronisches Bauelement.
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.
In verschiedenen Ausführungsformen werden optoelektronische Bauelemente beschrieben, wobei ein optoelektronisches Bauelement einen optisch aktiven Bereich aufweist. Der optisch aktive Bereich kann elektromagnetische Strahlung absorbieren und daraus einen Fotostrom ausbilden oder mittels einer angelegten Spannung an den optisch aktiven Bereich elektromagnetische Strahlung emittieren. In verschiedenen Ausführungsformen kann die elektromagnetische Strahlung einen Wellenlängenbereich aufweisen, der Röntgenstrahlung, UV-Strahlung (A-C), sichtbares Licht und/oder Infrarot-Strahlung (A-C) aufweist.
Ein flächiges optoelektronisches Bauelement, welches zwei flächige, optisch aktive Seiten aufweist, kann in der Verbindungsrichtung der optisch aktiven Seiten beispielsweise transparent oder transluzent ausgebildet sein, beispielsweise als eine transparente oder transluzente organische Leuchtdiode. Ein flächiges optoelektronisches Bauelement kann auch als ein planares optoelektronisches Bauelement bezeichnet werden.
Der optisch aktive Bereich kann jedoch auch eine flächige, optisch aktive Seite und eine flächige, optisch inaktive Seite aufweisen, beispielsweise eine organische Leuchtdiode, die als Top-Emitter oder Bottom-Emitter ausgebildet ist. Die optisch inaktive Seite kann beispielsweise mit einer Spiegelstruktur und/oder einem opaken Stoff oder Stoffgemisch versehen sein, beispielsweise zur Wärmeverteilung; wodurch der Strahlengang des optoelektronischen Bauelementes gerichtet werden kann.
Im Rahmen dieser Beschreibung kann unter einem Bereitstellen von elektromagnetischer Strahlung ein Emittieren von elektromagnetischer Strahlung verstanden werden. Mit anderen Worten: ein. Bereitstellen von elektromagnetischer Strahlung kann als ein Emittieren von elektromagnetischer Strahlung mittels einer angelegten Spannung an einen optisch aktiven Bereich verstanden werden.
Im Rahmen dieser Beschreibung kann unter einem Aufnehmen von elektromagnetischer Strahlung ein Absorbieren von elektromagnetischer Strahlung verstanden werden. Mit anderen Worten: ein Aufnehmen von elektromagnetischer Strahlung kann als ein Absorbieren von elektromagnetischer Strahlung und Ausbilden eines Fotostromes aus der absorbierten elektromagnetischen Strahlung verstanden werden.
Eine elektromagnetische Strahlung emittierende Struktur kann in verschiedenen Ausgestaltungen eine elektromagnetische Strahlung emittierende Halbleiter-Struktur sein und/oder als eine elektromagnetische Strahlung emittierende Diode, als eine organische elektromagnetische Strahlung emittierende Diode, als ein elektromagnetische Strahlung emittierender Transistor oder als ein organischer elektromagnetische Strahlung emittierender Transistor ausgebildet sein. Die Strahlung kann beispielsweise Licht (im sichtbaren Bereich), UV-Strahlung und/oder Infrarot-Strahlung sein. In diesem Zusammenhang kann das elektromagnetische Strahlung emittierende Bauelement beispielsweise als Licht emittierende Diode (light emitting diode, LED) als organische Licht emittierende Diode (organic light emitting diode, OLED), als Licht emittierender Transistor oder als organischer Licht emittierender Transistor ausgebildet sein. Das elektromagnetische Strahlung emittierende Bauelement kann in verschiedenen Ausgestaltungen Teil einer integrierten Schaltung sein. Weiterhin kann eine Mehrzahl von elektromagnetische Strahlung emittierenden Bauelementen vorgesehen sein, beispielsweise untergebracht in einem gemeinsamen Gehäuse.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann eine optoelektronische Struktur als eine organische Leuchtdiode (organic light emitting diode – OLED), ein organischer Feldeffekttransistor (organic field effect transistor OFET) und/oder eine organische Elektronik ausgebildet sein. Bei dem organischen Feldeffekttransistor kann es sich um einen sogenannten „all-OFET” handeln, bei dem alle Schichten organisch sind. Eine optoelektronische Struktur kann ein organisches funktionelles Schichtensystem aufweisen, welches synonym auch als organische funktionelle Schichtenstruktur bezeichnet wird. Die organische funktionelle Schichtenstruktur kann einen organischen Stoff oder ein organisches Stoffgemisch aufweisen oder daraus gebildet sein, der/das beispielsweise zum Bereitstellen einer elektromagnetischen Strahlung aus einem bereitgestellten elektrischen Strom ausgebildet ist.
Eine „Barriereschicht” bzw. einem „Barriere-Dünnfilm” ist eine Schicht oder eine Schichtenstruktur, die dazu geeignet ist, eine Barriere gegenüber chemischen Verunreinigungen bzw. atmosphärischen Stoffen, insbesondere gegenüber Wasser (Feuchtigkeit) und Sauerstoff, zu bilden. Mit anderen Worten ist die Barriereschicht derart ausgebildet, dass sie von OLED-schädigenden Stoffen wie Wasser, Sauerstoff oder Lösemittel nicht oder höchstens zu sehr geringen Anteilen durchdrungen werden kann.
Eine Barriereschicht kann als eine einzelne Schicht oder eine Mehrzahl von aufeinander ausgebildeten Teilschichten ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann gemäß einer Ausgestaltung die Barriereschicht als Schichtstapel (Stack) ausgebildet sein.
Gemäß einer Ausgestaltung kann die Barriereschicht eine oder mehrere der Teilschichten der Barriereschicht einen der nachfolgenden Stoffe 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.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Barriereschicht eine oder mehrere der Teilschichten der Barriereschicht ein oder mehrere hochbrechende Stoffe aufweisen, anders ausgedrückt ein oder mehrere Stoffe mit einem hohen Brechungsindex, beispielsweise mit einem Brechungsindex von mindestens 2.
Die Barriereschicht oder eine oder mehrere Teilschichten der Barriereschicht können beispielsweise mittels eines geeigneten Abscheideverfahrens gebildet werden, z. B. mittels eines Moleküllagenabscheideverfahrens (MLD), Atomlagenabscheideverfahrens (ALD) gemäß einer Ausgestaltung, z. B. eines plasmaunterstützten Atomlagenabscheideverfahrens (Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition (PEALD)) oder eines plasmalosen Atomlageabscheideverfahrens (Plasma-less Atomic Layer Deposition (PLALD)), oder mittels eines chemischen Gasphasenabscheideverfahrens (Chemical Vapor Deposition (CVD)) gemäß einer anderen Ausgestaltung, z. B. eines plasmaunterstützten Gasphasenabscheideverfahrens (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD)) oder eines plasmalosen Gasphasenabscheideverfahrens (Plasma-less Chemical Vapor Deposition (PLCVD)), oder alternativ mittels anderer geeigneter Abscheideverfahren, beispielsweise einem Kathodenzerstäuben (Sputtern).
In verschiedenen Ausgestaltungen kann die Barriereschicht mittels eines Atomlagenabscheideverfahrens (atomic layer deposition – ALD) und/oder einem Moleküllagenabscheideverfahrens (molecular layer deposition – MLD) ausgebildet werden.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung können bei einer Barriereschicht, die mehrere Teilschichten aufweist, eine oder mehrere Teilschichten der Barriereschicht mittels eines anderen Abscheideverfahrens als einem Atomlagenabscheideverfahren abgeschieden werden, beispielsweise mittels eines Gasphasenabscheideverfahrens, einem Kathodenzerstäuben (Sputtern) und/oder einer Kombination der Verfahren.
Gemäß einer Ausgestaltung können bei einer Barriereschicht, die mehrere Teilschichten aufweist, alle Teilschichten mittels eines Atomlagenabscheideverfahrens und/oder eines Moleküllagenabscheideverfahrens (MLD) gebildet werden. Eine Schichtenfolge, die nur ALD-Schichten und/oder MLD-Schichten aufweist, kann auch als „Nanolaminat” bezeichnet werden.
Ferner kann die Barriereschicht in verschiedenen Ausführungsbeispielen eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 0,1 nm (eine Atomlage) bis ungefähr 2000 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 200 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von ungefähr 40 nm.
Gemäß einer Ausgestaltung, bei der die Barriereschicht mehrere Teilschichten aufweist, können alle Teilschichten dieselbe Schichtdicke aufweisen.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung können die einzelnen Teilschichten der Barriereschicht unterschiedliche Schichtdicken aufweisen. Mit anderen Worten kann mindestens eine der Teilschichten eine andere Schichtdicke aufweisen als eine oder mehrere andere der Teilschichten.
In verschiedenen Ausgestaltungen kann die Barriereschicht zwei oder mehr gleiche und/oder unterschiedliche Schichten, oder Lagen aufweisen, beispielsweise nebeneinander und/oder übereinander, beispielsweise als eine Barriereschichtstruktur oder ein Barrierestapel, beispielsweise strukturiert.
Die Verbindung eines ersten Körpers mit einem zweiten Körper kann formschlüssig, kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig sein. Die Verbindungen können lösbar ausgebildet sein, d. h. reversibel. In verschiedenen Ausgestaltungen können Verbindungen nicht lösbar ausgebildet sein, d. h. irreversibel. Eine nicht lösbare Verbindung kann nur mittels Zerstörens der Verbindungsmittel getrennt werden. In verschiedenen Ausgestaltungen kann eine irreversible, schlüssige Verbindung realisiert sein. Bei einer stoffschlüssigen Verbindung kann der erste Körper mit dem zweiten Körper mittels atomarer und/oder molekularer Kräfte verbunden werden. Stoffschlüssige Verbindungen können häufig nicht lösbare Verbindungen sein. In verschiedenen Ausgestaltungen kann eine stoffschlüssige Verbindung beispielsweise als eine Klebeverbindung, eine Lotverbindung, beispielsweise eines Glaslotes, oder eines Metallotes, eine Schweißverbindung realisiert sein.
In verschiedenen Ausgestaltungen kann ein Klebstoff zum Ausbilden einer stoffschlüssigen Verbindung verwendet werden. In verschiedenen Ausgestaltungen kann ein Klebstoff einen der folgenden Stoffe aufweisen oder daraus gebildet sein: ein Kasein, ein Glutin, eine Stärke, eine Cellulose, ein Harz, ein Tannin, ein Lignin, einen organischen Stoff mit Sauerstoff. Stickstoff, Chlor und/oder Schwefel; ein Metalloxid, ein Silikat, ein Phosphat, ein Borat.
In verschiedenen Ausgestaltungen kann ein Klebstoff als ein Schmelzklebstoff, beispielsweise ein lösemittelhaltiger Nassklebstoff, ein Kontaktklebstoff, ein Dispersionsklebstoff, ein wasserbasierter Klebstoff, ein Plastisol; ein Polymerisationsklebstoff, beispielsweise ein Cyanacrylat-Klebstoff, ein Methylmethacrylat-Klebstoff, ein anaerob härtender Klebstoff, ein ungesättigter Polyester, ein strahlenhärtender Klebstoff; ein Polykondensationsklebstoff, beispielsweise ein Phenol-Formaldehydharz-Klebstoff, ein Silikon, ein Silan-vernetzender Polymerklebstoff, ein Polyimidklebstoff, ein Polysulfidklebstoff; und/oder ein Polyadditionsklebstoff, beispielsweise ein Epoxidharz-Klebstoff, ein Polyurethan-Klebstoff, ein Silikon, ein Haftklebstoff; aufweisen oder daraus gebildet sein.
In verschiedenen Ausgestaltungen kann eine Klebstoffschicht zusätzlich wärmeleitende Partikel aufweisen. Die wärmeleitenden Partikel können einen der folgenden Stoffe aufweisen oder daraus gebildet sein: Kohlenstoffnanoröhrchen, Diamant, Kupfer, Bornitrid, Aluminium, Aluminiumnitrid, und/oder Aluminiumoxid. Die Wärmeleitfähigkeit der wärmeleitenden Partikel kann in einem Bereich von ungefähr 28 W/mK bis ungefähr 1120 W/mK liegen.
Ein Wellenleiter ist in verschiedenen Ausführungsbeispielen ein Leiter zum Leiten von elektromagnetischer Strahlung. Der Wellenleiter ist ein Bauelement, das für die elektromagnetische Strahlung transmittierend ist, beispielsweise transparent oder transluzent, und das sich in wenigstens einer länglichen Erstreckungsrichtung erstreckt. Die Lichtwellenleitung erfolgt dabei intern im Wellenleiter unter anderem aufgrund von interner Reflexion an einer Außenwandung des Wellenleiter, die auch als Grenzfläche bezeichnet werden kann, beispielsweise aufgrund von interner Totalreflexion auf Grund eines Einfallswinkels der elektromagnetischen Strahlung auf die Grenzfläche, der größer ist als der Grenzwinkel der Totalreflexion und wobei der Wellenleiter einen Brechungsindex aufweist, der größer ist als der Brechungsindex des Materials des Wellenleiter umgebenden Mediums oder durch Verspiegelung der Außenwandung des Wellenleiters mit einer Spiegelstruktur. Beispielsweise weist der Wellenleiter Fasern, eine Röhre oder einen Stab auf, die die elektromagnetische Strahlung über eine Strecke hinweg transportieren. Der Wellenleiter kann auch als Lichtleiter, Lichtleitfaser, Strahlleiter oder Lichtfaser bezeichnet werden. Der Wellenleiter kann beispielsweise Kunststoff, wie beispielsweise polymere Fasern, PMMA, Polycarbonat und/oder Hart-ummantelter Wellenleiter (hard clad silica) aufweisen. Ferner kann der Wellenleiter als ein planer Wellenleiter (PLWL) ausgebildet sein. Ein planer Wellenleiter erstreckt sich flächig in zwei Raumrichtungen, sodass die Abmessungen des Wellenleiters in diese zwei Raumrichtungen größer sind als in die dritte Raumrichtung.
In verschiedenen Ausführungsformen kann eine Spiegelstruktur elektromagnetische Strahlung reflektieren. Eine Spiegelstruktur kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen als ein optisches Gitter, ein metallischer Spiegel bzw. Spiegel, ein photonischer Kristall oder eine totalreflektierende Grenzfläche ausgebildet sein. Eine Spiegelstruktur kann vollständig oder teilweise reflektierend ausgebildet sein für elektromagnetische Strahlung eines Wellenlängenbereiches, beispielsweise als eine teildurchlässige Spiegelstruktur, beispielsweise als ein dichroitischer Spiegel. Die teildurchlässige Spiegelstruktur kann beispielsweise ein Teilerspiegel und/oder ein Einweg-Spiegel sein. Die teildurchlässige Spiegelstruktur kann beispielsweise einen Teil der auf sie einfallenden elektromagnetischen Strahlung reflektieren und der andere Teil der einfallenden elektromagnetischen Strahlung tritt durch die teildurchlässige Spiegelstruktur hindurch. Die teildurchlässige Spiegelstruktur kann beispielsweise auf einer Seite ein dielektrisches Schichtensystem und/oder optional auf der anderen Seite eine reflexionsvermindernde Beschichtung, beispielsweise zum Vermeiden von Doppelbildern aufweisen. Alternativ oder zusätzlich zu dem dielektrischen Schichtensystem kann beispielsweise auch eine sehr dünne Metallbeschichtung zum Einsatz kommen.
1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines optoelektronischen Bauelementes gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
Ein optoelektronisches Bauelement 100 kann gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen aufweisen: eine optoelektronische Struktur 106 auf oder über einem Wellenleiter 102, wobei die optoelektronische Struktur 106 eine erste elektromagnetische Strahlung 110, 112 emittiert. Die erste elektromagnetische Strahlung 110, 112 wird teilweise in dem transmittierenden Wellenleiter 102 geführt – dargestellt mittels der Pfeile 112; und teilweise von dem optoelektronischen Bauelement 100 emittiert – dargestellt mittels des Pfeils 110. Die in dem Wellenleiter 102 geführte elektromagnetische Strahlung 112 kann mittels des lateralen Abstandes der optisch aktiven Struktur 116 von der optoelektronischen Struktur 106 in der Strahlungsdichte reduziert sein, beispielsweise da ein Teil der elektromagnetischen Strahlung 112 in dem Wellenleiter 102 absorbiert wird. Dadurch kann eine Normierung der in der optisch aktiven Struktur 116 ermittelten elektromagnetischen Strahlung hinsichtlich der emittierten elektromagnetischen Strahlung 110 erfolgen. Weiterhin kann auf der planaren Seite des Wellenleiters 102, die der optoelektronischen Struktur zugewandt und/oder abgewandt ist, eine funktionale Auskoppelschicht ausgebildet sein. Eine solche Auskoppelschicht kann, beispielsweise ein Resist oder eine Barriereschicht sein, wobei der Brechungsindex der Auskoppelschicht derart angepasst ist, dass die Totalreflexion im Wellenleiter 102 reduziert wird, d. h. der Grenzwinkel für Totalreflexion wird für die Grenzfläche des Wellenleiters 102 mittels der Auskoppelschicht erhöht.
Weiterhin ist eine Mess-Struktur 114 mit einer optisch aktiven Struktur 116 und einer elektrooptischen Struktur 104. Die elektrooptische Struktur 104 kann ein erstes elektrooptisches Bauelement 104a und ein zweites elektrooptisches Bauelement 104b aufweisen. In dem Ausführungsbeispiel ist die optisch aktive Struktur 116 mittels des Wellenleiters 102 mit der optoelektronischen Struktur 106 optisch gekoppelt. Mit anderen Worten: mittels des Wellenleiters 102 kann die optisch aktive Struktur 116 wenigstens einen Teil der ersten elektromagnetischen Strahlung 112 aufnehmen. Die optisch aktive Struktur 116 ist derart ausgebildet, dass die optisch aktive Struktur 116 aus einer aufgenommenen elektromagnetischen Strahlung ein Mess-Signal erzeugt. Ein Mess-Signal der optisch aktiven Struktur 116 kann beispielweise eine elektrische Spannung, ein elektrischer Strom und/oder ein elektrischer Widerstandswert sein, der mittels der in der optisch aktiven Struktur 116 aufgenommenen elektromagnetischen Strahlung über/durch/in der optisch aktiven Struktur 116 ausgebildet wird.
Auf das optoelektronische Bauelement 100 fällt eine zweite elektromagnetische Strahlung 108a–d ein, die beispielsweise von einer externen Strahlungsquelle (nicht dargestellt) bereitgestellt wird. Die Mess-Struktur 114 ist derart ausgebildet, dass in der optisch aktiven Struktur 116 die elektromagnetischen Strahlungen 112, 108a und 108c einzeln gemessen werden können. In den Strahlgängen (108a, c) der zweiten elektromagnetischen Strahlung 108 mit der optisch aktiven Struktur 116 sind elektrooptische Bauelemente 104a, b ausgebildet. Die elektrooptischen Bauelemente 104a, b sind derart ausgebildet, dass sie einen elektrisch einstellbaren Transmissionsgrad für die zweite elektromagnetische Strahlung 108 aufweisen. Dadurch kann der Anteil an zweiter elektromagnetischer Strahlung 108 und die Richtungen, aus der die zweite elektromagnetische Strahlung auf die optisch aktive Struktur 116 gleichzeitig einfällt (oben/unten) mittels der elektrooptischen Struktur 104 eingestellt werden. Mit anderen Worten: mittels einer optisch aktiven Struktur 116, beispielsweise eines Fotodetektors 116 oder eines Sensors 116, zwischen elektrooptischen Bauelementen 104a, b kann eine Trennung der externen und internen elektromagnetischen Strahlungen an der optisch aktiven Struktur 116 ermöglicht werden. Die elektrooptische Struktur 104 kann beispielsweise wenigstens einen elektrisch schaltbaren Spiegel 104a, b aufweisen. Dadurch ist bereits eine optisch aktive Struktur 116 ausreichend, beispielsweise ein Fotodetektor oder ein Sensor, um den Anteil externer elektromagnetischer Strahlung 108 und interner elektromagnetischer Strahlung 112 zu bestimmen. Ein elektrooptisches Bauelement 104a, b kann ausreichend sein, wenn externe elektromagnetische Strahlung 108 nur von einer Seite des optoelektronischen Bauelementes 100 auf das optoelektronische Bauelement 100 einfällt.
Die externe elektromagnetische Strahlung 108 kann beispielsweise reflektierte, diffus gestreute elektromagnetische Strahlung aufweisen, die zuvor von der optoelektronischen Struktur 106 emittiert wurde (110). Die Rückstrahlung der emittierten elektromagnetischen Strahlung 110 kann beispielsweise von reflektierenden externen Oberflächen des Raumes in dem das optoelektronische Bauelement betrieben wird erfolgen, beispielswiese Wänden. Die externe elektromagnetische Strahlung 108 kann weiterhin Umgebungslicht des Raumes aufweisen, beispielsweise Tageslicht. Der Anteil der Rückstrahlung und der zweiten elektromagnetischen Strahlung an der externen elektromagnetischen Strahlung 108 kann mittels der elektrooptischen Struktur 104 eingestellt werden. Beispielsweise kann die externe Strahlung gemessen werden, wenn die optoelektronische Struktur 106 keine elektromagnetische Strahlung 110 emittiert. Dadurch kann der Anteil an Rückstrahlung in der externen elektromagnetischen Strahlung 108 minimiert werden.
Bei einer einseitig emittierenden optoelektronischen Struktur 106 kann der Anteil der Rückstrahlung an der externen elektromagnetischen Strahlung 108 auf der Seite der optisch aktiven Struktur 116, die dem optisch aktiven Bereich 206 (siehe 2) der optoelektronischen Struktur 106 abgewandt ist, geringer sein als auf der Seite der optisch aktiven Struktur 116, die zu dem optisch aktiven Bereich 206 der optoelektronischen Struktur 106 parallel ist.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die optoelektronische Struktur 106 als Bottom-Emitter und/oder als Top-Emitter ausgebildet sein. Weiterhin kann die optoelektronische Struktur 106 transparent, transluzent oder opak ausgebildet sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Wellenleiter 102 als gemeinsamer Träger 202 (2) der optisch aktiven Struktur 116 und der optoelektronischen Struktur 106 ausgebildet sein. Mit anderen Worten: die optisch aktive Struktur 116 und die optoelektronische Struktur 106 können monolithisch integriert sein. Das Ausbilden von einer optoelektronischen Struktur 106, die elektromagnetische Strahlung emittiert, und einer optisch aktiven Struktur 116, die elektromagnetische Strahlung absorbiert, auf einem gemeinsamen Träger 102 kann auch als eine hybride Integration bezeichnet werden.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die optisch aktive Struktur 116 gemäß einer Ausgestaltung der optoelektronischen Struktur 106 ausgebildet sein, beispielweise eine organische funktionelle Schichtenstruktur zwischen zwei Elektroden, wobei die organische funktionelle Schichtenstruktur wenigstens eine Emitterschicht aufweist. Die organische funktionelle Schichtenstruktur der optisch aktiven Struktur 116 und der optoelektronischen Struktur 106 können gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein.
Mit anderen Worten: In einem Ausführungsbeispiel weist das optoelektronische Bauelement 100 eine hybride/monolithische Integration eines kleinen separierten Flächenbereichs für die Detektion einer internen elektromagnetischen Strahlung und einer externen elektromagnetischen Strahlung neben einem strahlungsemittierenden Bauelement auf. Der separierte Flächenbereich kann den gleichen Schichtaufbau aufweisen wie das strahlungsemittierende Bauelement, jedoch als Fotodiode bzw. Fotoleiter betrieben werden. Mittels elektrisch schaltbarer funktionaler Spiegelelemente kann auf dem separierten Flächenbereich zwischen der internen elektromagnetischen Strahlung und der externen elektromagnetischen Strahlung geschaltet werden.
In Abhängigkeit der Stärke der einfallenden elektromagnetischen Strahlung 108a–d bzw. der elektromagnetischen Strahlung 110, 112, die von der optoelektronischen Struktur 106 emittiert wird, wird eine Fotospannung oder eine Widerstandsänderung an der optisch aktiven Struktur 116 erzeugt. Diese Fotospannung bzw. Widerstandsänderung kann beispielsweise als Mess-Signal der optisch aktiven Struktur 116 ermittelt werden. Das Mess-Signal fällt vom Betrag her umso höher aus, je höher die einfallende Strahlungsstärke ist, beispielsweise umso höher die Lichtstärke ist. Dieses Mess-Signal kann in einer elektronischen Schaltung (extern, hybrid) verarbeitet werden und als ein Steuersignal für die optoelektronische Struktur 106 verwendet werden. Dadurch kann beispielsweise die Leuchtstärke der von dem optoelektronischen Bauelement 100 emittierten elektromagnetischen Strahlung 110 am Ort der optisch aktiven Struktur 116 konstant gehalten.
Der Abmessung des optisch aktiven Bereiches 236 der optisch aktiven Struktur 116 kann derart angepasst werden, dass bei Messung der elektromagnetischen Strahlung bei eingeschalteter und/oder ausgeschalteter optoelektronischer Struktur 106 ein ausreichend stabiles Mess-Signal mit einem hohen Signal-Rausch-Verhältnis ermittelt werden kann, ohne beispielsweise aufgrund instabiler Rückkopplung eine Instabilität der optisch aktiven Struktur 116 zu erzeugen. Bei einem Ermitteln des Mess-Signals bei ausgeschalteter optoelektronischer Struktur 106 kann der Dunkelstrom des optoelektronischen Bauelementes ermittelt werden. Mittels eines abgestimmten Ansteuerns der auf dem Flächenbereich an Vorderseite und Rückseite der optisch aktiven Struktur 116 angebrachten elektrooptischen Bauelemente 104a, b kann die optisch aktive Struktur 116 entweder interne elektromagnetische Strahlung 112, externe elektromagnetische Strahlung 108a–d oder beide elektromagnetischen Strahlungen 108a–d, 112 zusammen detektieren. Der Anteil und die Richtung der externen elektromagnetischen Strahlung 108a–d kann mittels des Transmissionsgrades der elektrooptischen Bauelemente 104a, b eingestellt werden. Bei farbsteuerbaren optoelektronischen Strukturen 106 können auf diese Weise drei einzelne optisch aktive Strukturen 116 eingesetzt werden, die über die spektrale Charakteristik der elektrooptischen Bauelemente 104a, b beispielsweise für den roten, grünen und blauen Spektralbereich empfindlich ausgebildet sind.
2a, b zeigen schematische Querschnittsansichten optoelektronischer Bauelementevorrichtungen, gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
Nachfolgend sind verschiedene Ausführungsbeispiele eines optoelektronischen Bauelementes 100 gemäß einer Ausgestaltung der vorhergehenden Beschreibung beschrieben. Für den Fall, dass beispielsweise ein lichtemittierendes monochromes oder im Emissionsspektrum begrenztes optoelektronisches Bauelement 100 bereitgestellt werden soll, ist es ausreichend, dass die optoelektronische Struktur 106 zumindest in einem Teilbereich des Wellenlängenbereichs des gewünschten monochromen Lichts oder für das begrenzte Emissionsspektrum transluzent ist. Eine optoelektronische Struktur 106, welches wenigstens teilweise transmittierend ausgebildet ist, beispielsweise transparent oder transluzent, kann zwei flächige, optisch aktive Seiten aufweisen – in der schematischen Querschnittsansicht die Oberseite und die Unterseite der optoelektronischen Struktur 106. Der optisch aktive Bereich 206 der optoelektronischen Struktur 106 kann jedoch auch nur eine optisch aktive Seite und eine optisch inaktive Seite aufweisen, beispielsweise bei einem optoelektronischen Bauelement 106, das als Top-Emitter oder Bottom-Emitter ausgebildet ist, beispielsweise indem einseitig eine opake, undurchlässige Struktur für bereitgestellte elektromagnetische Strahlung in dem Strahlengang der Seite der optoelektronischen Struktur ausgebildet wird, die optisch inaktiv sein soll.
Die optoelektronische Struktur 106 und die optisch aktive Struktur 116 können auf oder über einem gemeinsamen Träger 202 ausgebildet sein.
Bei einem optoelektronischen Bauelement 100, das eine optoelektronische Struktur 106 als Top-Emitter ausgebildet aufweist, kann der Träger 202 opak ausgebildet sein.
Der Träger 202 kann beispielsweise transmittierend ausgebildet sein hinsichtlich der bereitgestellten elektromagnetischen Strahlung 110, 112 (1) des optoelektronischen Bauelementes 100 und/oder einer zweiten elektromagnetischen Strahlung einer externen Strahlungsquelle.
Der Träger 202 kann beispielsweise aus einem transparenten oder transluzenten Glas oder Kunststoff gebildet sein. Dadurch kann der Träger 202 als Wellenleiter 102 für die optoelektronische Struktur 106 und die optisch aktive Struktur 116 verwendet werden. Die optoelektronische Struktur 106 und die optisch aktive Struktur 116 können optisch aktive Bereiche 206, 236 aufweisen, die mit dem Wellenleiter 102, beispielsweise dem Träger 202, optisch gekoppelt sind.
Der Träger 202 kann beispielsweise als ein Trägerelement für elektronische Elemente oder Schichten, beispielsweise lichtemittierende Elemente, dienen. Beispielsweise kann der Träger 202 Glas, Quarz, und/oder ein Halbleitermaterial aufweisen oder daraus gebildet sein. Ferner kann der Träger 202 eine Kunststofffolie oder ein Laminat mit einer oder mit mehreren Kunststofffolien aufweisen oder daraus gebildet sein. Der Kunststoff kann ein oder mehrere Polyolefine (beispielsweise Polyethylen (PE) mit hoher oder niedriger Dichte oder Polypropylen (PP)) aufweisen oder daraus gebildet sein. Ferner kann der Kunststoff Polyvinylchlorid (PVC), Polystyrol (PS), Polyester und/oder Polycarbonat (PC), Polyethylenterephthalat (PET), Polyethersulfon (PES) und/oder Polyethylennaphthalat (PEN) aufweisen oder daraus gebildet sein.
Der Träger 202 kann ein Metall aufweisen oder daraus gebildet sein, beispielsweise Kupfer, Silber, Gold, Platin, Eisen, beispielsweise eine Metallverbindung, beispielsweise Stahl.
Ein Träger 202 aufweisend ein Metall oder eine Metallverbindung kann auch als eine Metallfolie oder eine metallbeschichtete Folie ausgebildet sein. Der Träger 202 kann eines oder mehrere der oben genannten Stoffe aufweisen.
Der Träger 202 kann transluzent oder sogar transparent ausgeführt sein.
Bei einem Träger 202, der ein Metall aufweist oder opak ausgebildet ist, kann das Metall beispielsweise als eine dünne transparente oder transluzente Schicht ausgebildet sein und/oder das Metall ein Teil einer Spiegelstruktur sein. Weiterhin kann zwischen dem Träger 202 und der optisch aktiven Struktur 116 und optoelektronischen Struktur 106 ein Wellenleiter 102 ausgebildet sein, sodass die optisch aktive Struktur 116 und die optoelektronische Struktur 106 optisch miteinander gekoppelt sind.
Der Träger 202 kann einen mechanisch rigiden Bereich und/oder einen mechanisch flexiblen Bereich aufweisen oder derart ausgebildet sein. Ein Träger 202, der einen mechanisch rigiden Bereich und einen mechanisch flexiblen Bereich aufweist, kann beispielsweise strukturiert sein, beispielsweise indem der rigide Bereich und der flexible Bereich eine unterschiedliche Dicke aufweisen.
Ein mechanisch flexibler Träger 202 oder der mechanisch flexible Bereich kann beispielsweise als eine Folie ausgebildet sein, beispielsweise eine Kunststofffolie, Metallfolie oder ein dünnes Glas.
Auf oder über dem Träger 202 ist der elektrisch aktive Bereich der optoelektronischen Struktur 106 ausgebildet. Der elektrisch aktive Bereich kann als der Bereich der optoelektronischen Struktur 106 verstanden werden, in dem ein elektrischer Strom zum Betrieb der optoelektronischen Struktur 106 fließt. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der elektrisch aktive Bereich die erste Elektrode 210, die zweite Elektrode 214 und die organische funktionelle Schichtenstruktur 212 aufweisen, wie sie im Folgenden noch näher erläutert werden.
Auf oder über dem Träger 202 kann optional eine Barriereschicht 230 angeordnet sein, beispielsweise auf der Seite der organischen funktionellen Schichtenstruktur 212 und/oder auf der Seite, die der organischen funktionellen Schichtenstruktur 212 abgewandt ist (dargestellt). Die Auskoppelschicht 230 kann auch als Barriereschicht 230 bezeichnet werden.
Die Ein-/Auskoppelschicht kann eine Matrix und darin verteilt Streuzentren aufweisen, wobei der schichtdickengemittelte Brechungsindex der Ein-/Auskoppelschicht größer ist als der schichtdickengemittelte Brechungsindex der optoelektronischen Struktur 102.
Auf oder über der Barriereschicht 230 kann eine weitere Abdeckung (nicht dargestellt) vorgesehen sein und/oder die Barriereschicht 230 als eine weitere Abdeckung ausgebildet sein, beispielsweise als eine Kavitätsglasverkapselung.
Die erste Elektrode 210 ist auf oder über dem Träger 202 ausgebildet.
Die erste Elektrode 210 kann als Anode, also als löcherinjizierende Elektrode ausgebildet sein oder als Kathode, also als eine elektroneninjizierende Elektrode.
Die erste Elektrode 210 kann ein erstes elektrisches Kontaktpad 108 aufweisen oder damit elektrisch verbunden sein, an das ein erstes elektrisches Potential anlegbar ist. Ein Kontaktpad kann auch als ein Kontaktbereich bezeichnet werden, an dem ein Ausbilden einer elektrischen Verbindung möglich ist. Das erste elektrische Potential kann beispielsweise das Massepotential oder ein anderes vorgegebenes Bezugspotential sein. Das erste elektrische Potential kann bereitgestellt werden von einer Energiequelle (siehe 3a), beispielsweise einer Stromquelle oder einer Spannungsquelle.
Alternativ kann das erste elektrische Potential an den Träger 202 angelegt werden oder sein, wenn dieser elektrisch leitfähig ausgebildet ist und darüber dann mittelbar an die erste Elektrode 210 angelegt werden oder sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen können die erste Elektrode 210 und der Träger 202 transluzent oder transparent ausgebildet sein.
Die erste Elektrode 210 kann aus einem elektrisch leitfähigen Stoff gebildet werden oder sein, wie beispielsweise aus einem Metall oder einem leitfähigen transparenten Oxid (transparent conductive Oxide, TCO) oder einem Schichtenstapel mehrerer Schichten desselben Metalls oder unterschiedlicher Metalle und/oder desselben TCO oder unterschiedlicher TCOs. Transparente leitfähige Oxide sind transparente, leitfähige Stoffe, beispielsweise Metalloxide, wie beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid, oder Indium-Zinn-Oxid (ITO). Neben binären Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise ZnO, SnO₂, oder In₂O₃ gehören auch ternäre Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise AlZnO, Zn₂SnO₄, CdSnO₃, ZnSnO₃, MgIn₂O₄, GaInO₃, Zn₂In₂O₅ oder In₄Sn₃O₁₂ oder Mischungen unterschiedlicher transparenter leitfähiger Oxide zu der Gruppe der TCOs und können in verschiedenen Ausführungsbeispielen eingesetzt werden. Weiterhin entsprechen die TCOs nicht zwingend einer stöchiometrischen Zusammensetzung und können ferner p-dotiert oder n-dotiert sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die erste Elektrode 210 ein Metall aufweisen; beispielsweise Ag, Pt, Au, Mg, Al, Ea, In, Cr, Mo, Ca, Sm, Ni, Nb oder Li, sowie Verbindungen, Kombinationen oder Legierungen dieser Stoffe.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die erste Elektrode 210 gebildet werden von einem Schichtenstapel einer Kombination einer Schicht eines Metalls auf einer Schicht eines TCOs, 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.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die erste Elektrode 210 eines oder mehrere der folgenden Stoffe alternativ oder zusätzlich zu den oben genannten Stoffen aufweisen: Netzwerke aus metallischen Nanodrähten und – teilchen, beispielsweise aus Ag; Netzwerke aus Kohlenstoff-Nanoröhren; Graphen-Teilchen und -Schichten; Netzwerke aus halbleitenden Nanodrähten.
Ferner kann die erste Elektrode 210 elektrisch leitfähige Polymere oder Übergangsmetalloxide oder elektrisch leitfähige transparente Oxide aufweisen.
In dem Fall, dass die erste Elektrode 210 ein Metall aufweist oder daraus gebildet ist, kann die erste Elektrode 210 beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen von kleiner oder gleich ungefähr 25 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 20 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 18 nm. Weiterhin kann die erste Elektrode 210 beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen von größer oder gleich ungefähr 10 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von größer oder gleich ungefähr 15 nm. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die erste Elektrode 210 eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 25 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 18 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 15 nm bis ungefähr 18 nm.
Weiterhin kann für den Fall, dass die erste Elektrode 210 ein leitfähiges transparentes Oxid (TCO) aufweist oder daraus gebildet ist, die erste Elektrode 210 beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 20 nm bis ungefähr 200 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 75 nm bis ungefähr 250 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 100 nm bis ungefähr 150 nm.
Ferner kann für den Fall, dass die erste Elektrode 210 aus beispielsweise einem Netzwerk aus metallischen Nanodrähten, beispielsweise aus Ag, die mit leitfähigen Polymeren kombiniert sein können, einem Netzwerk aus Kohlenstoff-Nanoröhren, die mit leitfähigen Polymeren kombiniert sein können, oder aus Graphen-Schichten und Kompositen gebildet werden, die erste Elektrode 210 beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 1 nm bis ungefähr 2000 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 400 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 40 nm bis ungefähr 250 nm.
Die erste Elektrode 210 kann mit einer elektrischen Verbindungsschicht 222 körperlich und elektrisch verbunden sein.
Die elektrische Verbindungsschicht 222 kann im geometrischen Randbereich des optisch aktiven Bereiches 206 der optoelektronischen Struktur 106 auf oder über dem Träger 202 ausgebildet sein, beispielsweise seitlich neben der ersten Elektrode 210.
Die elektrische Verbindungsschicht 222 kann die elektrische Verbindung der ersten Elektrode 210 in den geometrischen Randbereich des optoelektronischen Bauelementes zu einem Kontaktpad 232 verschieben (nicht dargestellt).
In einem Ausführungsbeispiel kann die elektrische Verbindungsschicht 222 optisch transparent, transluzent oder opak ausgebildet sein.
Die elektrische Verbindungsschicht 222 kann als Stoff oder Stoffgemisch einen Stoff oder ein Stoffgemisch gemäß einer der Ausgestaltungen der Elektroden 210, 214 aufweisen oder daraus gebildet sein.
Auf oder über der ersten Elektrode 210 ist eine organische funktionelle Schichtenstruktur 212 ausgebildet.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die organische funktionelle Schichtenstruktur 212 eine Schichtdicke aufweisen von maximal ungefähr 1,5 μm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 1,2 μm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 1 μm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 800 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 200 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 400 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 300 nm.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die organische funktionelle Schichtenstruktur 212 einen Stapel von mehreren direkt übereinander angeordneten organischen funktionellen Teilstrukturen aufweisen.
Die organischen funktionellen Teilstrukturen können beispielsweise mittels einer Ladungsträgerpaarerzeugungs-Schichtenstruktur (charge generating layer CGL) voneinander getrennt sein.
Jede organische funktionelle Teilstruktur kann beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen kann von maximal ungefähr 1,5 μm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 1,2 μm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 1 μm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 800 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 200 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 400 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 300 nm.
Die organische funktionelle Schichtenstruktur 212 kann beispielsweise einen Stapel von zwei, drei oder vier direkt übereinander angeordneten organischen funktionellen Teilstrukturen aufweisen, in welchem Fall beispielsweise organische funktionelle Schichtenstruktur 212 eine Schichtdicke aufweisen kann von maximal ungefähr 3 μm.
Die organische funktionelle Schichtenstruktur 212 bzw. eine organische funktionelle Teilstruktur kann eine oder mehrere Lochleitungsschicht(en) aufweisen.
Eine Lochleitungsschicht kann auch als Lochtransportschicht oder Elektronenblockadeschicht bezeichnet werden.
Die Lochtransportschicht kann auf oder über der ersten Elektrode 210 ausgebildet sein, beispielsweise abgeschieden, sein.
Die Emitterschicht kann auf oder über der Lochtransportschicht ausgebildet sein, beispielsweise abgeschieden sein.
Die organische funktionelle Schichtenstruktur 212 bzw. eine organische funktionelle Teilstruktur kann eine oder mehrere Emitterschichten aufweisen (nicht dargestellt). Eine Emitterschicht kann auch als eine elektrolumineszente Schicht bezeichnet werden.
Eine Emitterschicht kann beispielsweise ein fluoreszierendes und/oder phosphoreszierendes Material aufweisen oder daraus gebildet sein.
Bei einer Emitterschicht, die ein fluoreszierendes bzw. phosphoreszierendes Emittermaterial aufweist, kann das Emittermaterial in einem Matrixmaterial eingebettet sein, beispielsweise verteilt oder gelöst.
Die Emittermaterialien der Emitterschicht(en) der optoelektronischen Struktur 106 können beispielsweise so ausgewählt sein, dass die optoelektronische Struktur 106 Weißlicht emittiert.
Die Emitterschicht(en) kann/können mehrere verschiedenfarbig (zum Beispiel blau und gelb oder blau, grün und rot) emittierende Emittermaterialien aufweisen, alternativ kann/können die Emitterschicht(en) auch aus mehreren Teilschichten aufgebaut sein, wie einer blau fluoreszierenden Emitterschicht oder blau phosphoreszierenden Emitterschicht, einer grün phosphoreszierenden Emitterschicht und einer rot phosphoreszierenden Emitterschicht.
Mittels eines Mischens der verschiedenen Farben kann die Emission von Licht mit einem weißen Farbeindruck resultieren. Alternativ kann auch vorgesehen sein, im Strahlengang der mittels dieser Schichten erzeugten Primäremission ein wellenlängenkonvertierendes Material anzuordnen, dass die Primärstrahlung zumindest teilweise absorbiert und eine Sekundärstrahlung anderer Wellenlänge emittiert, so dass sich aus einer (noch nicht weißen) Primärstrahlung durch die Kombination von primärer Strahlung und sekundärer Strahlung ein weißer Farbeindruck ergibt.
Die eine oder mehreren elektrolumineszenten Schichten kann oder können organische Polymere, organische Oligomere, organische Monomere, organische kleine, nicht-polymere Moleküle („small molecules”) oder eine Kombination dieser Stoffe aufweisen. Polymeremitter können beispielsweis mittels eines nasschemischen Verfahrens als Emitterschicht ausgebildet werden, beispielsweise mittels eines Aufschleuderverfahrens (auch bezeichnet als Spin Coating).
Beispiele für Emittermaterialien, die in der optoelektronischen Struktur 106 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen für die Emitterschicht(en) eingesetzt werden können, schließen organische oder organometallische Verbindungen, wie Derivate von Polyfluoren, Polythiophen und Polyphenylen (z. B. 2- oder 2,5-substituiertes Poly-p-phenylenvinylen) sowie Metallkomplexe, beispielsweise Iridium-Komplexe wie blau phosphoreszierendes FIrPic (Bis(3,5-difluoro-2-(2-pyridyl)phenyl-(2-carboxypyridyl)iridium III), grün phosphoreszierendes Ir(ppy)₃ (Tris(2-phenylpyridin)iridium III), rot phosphoreszierendes Ru (dtb-bpy)₃·2(PF₆) (Tris[4,4'-di-tert-butyl-(2,2')bipyridin]ruthenium(III)komplex) sowie blau fluoreszierendes DPAVBi (4,4-Bis[4-(di-p-tolylamino)styryl]biphenyl), grün fluoreszierendes TTPA (9,10-Bis[N,N-di-(p-tolyl)amino]anthracen) und rot fluoreszierendes DCM2 (4-Dicyanomethylen)-2-methyl-6-julolidyl-9-enyl-4H-pyran) als nichtpolymere Emitter ein.
Solche nichtpolymeren Emitter sind beispielsweise mittels eines thermischen Verdampfens, eines Atomlagenabscheideverfahren und/oder eines Moleküllagenabscheideverfahrens abscheidbar.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die organische funktionelle Schichtenstruktur 212 eine oder mehrere elektrolumineszente Schichten aufweisen, die als Lochtransportschicht ausgebildet ist oder sind, so dass beispielsweise eine effektive Löcherinjektion in eine elektrolumineszierende Schicht oder einen elektrolumineszierenden Bereich ermöglicht wird.
Die organische funktionelle Schichtenstruktur 212 bzw. eine organische funktionelle Teilstruktur kann eine oder mehrere Elektronenleitungsschichten aufweisen.
Die Elektronentransportschicht kann auf oder über der Emitterschicht ausgebildet sein, beispielsweise abgeschieden.
Eine Elektronenleitungsschicht kann auch als Elektronentransportschicht oder Lochblockadeschicht bezeichnet werden.
Dadurch kann in der optoelektronischen Struktur 106 eine effektive Elektroneninjektion in eine elektrolumineszierende Schicht oder einen elektrolumineszierenden Bereich ermöglicht werden.
Als Stoff für die Lochtransportschicht können beispielsweise tertiäre Amine, Carbazolderivate, leitendes Polyanilin oder Polyethylendioxythiophen verwendet werden.
Auf oder über der organischen funktionellen Schichtenstruktur 212 oder gegebenenfalls auf oder über der einen oder den mehreren weiteren organischen funktionellen Schichtenstrukturen kann eine zweite Elektrode 214 ausgebildet sein.
Die zweite Elektrode 214 kann gemäße einer der Ausgestaltungen der ersten Elektrode 210 ausgebildet sein.
Die zweite Elektrode 214 kann als Anode, also als löcherinjizierende Elektrode ausgebildet sein oder als Kathode, also als eine elektroneninjizierende Elektrode.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen sind die erste Elektrode 210 und die zweite Elektrode 214 beide transluzent oder transparent ausgebildet.
An die zweite Elektrode 214 ist ein zweites elektrisches Potential anlegbar. Das zweite elektrische Potential ist unterschiedlich zu dem ersten elektrischen Potential. Das zweite elektrische Potential kann von der gleichen Energiequelle bereitgestellt werden wie das erste elektrische Potential (siehe 3a).
Das zweite elektrische Potential kann beispielsweise einen Wert aufweisen derart, dass die Differenz zu dem ersten elektrischen Potential einen Wert in einem Bereich von ungefähr 1,5 V bis ungefähr 20 V aufweist, beispielsweise einen Wert in einem Bereich von ungefähr 2,5 V bis ungefähr 15 V, beispielsweise einen Wert in einem Bereich von ungefähr 3 V bis ungefähr 12 V.
Die zweite Elektrode 214 kann mit einem elektrischen Kontaktpad 232 körperlich und elektrisch verbunden sein.
Im geometrischen Randbereich des optoelektronischen Bauelementes 100 kann die optoelektronische Struktur 106 derart ausgebildet sein, dass Kontaktpads 232 zum elektrischen Kontaktieren der optoelektronischen Struktur 106 ausgebildet sind, beispielsweise indem elektrisch leitfähige Schichten, beispielsweise elektrische Verbindungsschichten 222, Elektroden 210, 214 oder Kontaktpads 232 im Randbereich des optoelektronischen Bauelementes 100 wenigstens teilweise freiliegen.
Die Kontaktpads 232 können als Stoff oder Stoffgemisch einen Stoff oder ein Stoffgemisch einer der Ausgestaltungen der ersten Elektrode 210 und/oder der zweiten Elektrode 214 aufweisen oder daraus gebildet sein, beispielsweise als eine Metallschichtenstruktur mit wenigstens einer Chrom-Schicht und wenigstens einer Aluminium-Schicht, beispielsweise Chrom-Aluminium-Chrom (Cr-Al-Cr); oder Molybdän-Aluminium-Molybdän (Mo-Al-Mo), Silber-Magnesium (Ag-Mg), Aluminium, Cr-Al-Mo, Cr-Al-Ni/Nb.
Die Kontaktpads 232 können beispielsweise eine Kontaktfläche, ein Pin, eine flexible Leiterplatine, eine Klemme, eine Klammer oder ein anderes elektrisches Verbindungsmittel aufweisen oder derart ausgebildet sein.
In einem Ausführungsbeispiel können die Kontaktpads 232 optisch transparent, transluzent oder opak ausgebildet sein.
Die zweite Elektrode 214 ist mittels einer elektrischen Isolierung 204 von der ersten Elektrode 210 elektrisch isoliert. Die elektrische Verbindungsschicht 222 ist mittels einer weiteren elektrischen Isolierung 204 elektrisch von der zweiten Elektrode 214 isoliert.
Eine elektrische Isolation 204 kann jedoch auch optional sein, beispielsweis beim Ausbilden der optoelektronischen Struktur 106 mit einem geeigneten Maskenprozess.
In einem Ausführungsbeispiel kann die elektrische Isolation 204 optisch transparent, transluzent oder opak ausgebildet sein.
Die elektrischen Isolierungen 204 können derart ausgebildet sein, dass ein Stromfluss zwischen der ersten Elektrode 210 und der zweiten Elektrode 214 verhindert wird.
Der Stoff oder das Stoffgemisch der elektrischen Isolierung kann beispielsweise ein Überzug oder ein Beschichtungsmittel, beispielsweise ein Polymer und/oder ein Lack sein. Der Lack kann beispielsweise einen in flüssiger oder in pulverförmiger Form aufbringbaren Beschichtungsstoff aufweisen, beispielsweise ein Polyimid aufweisen oder daraus gebildet sein.
Die elektrischen Isolierungen 204 können beispielsweise lithografisch oder mittels eines Druckverfahrens aufgebracht oder ausgebildet werden, beispielsweise strukturiert. Das Druckverfahren kann beispielsweise einen Tintenstrahl-Druck (Inkjet-Printing), einen Siebdruck und/oder ein Tampondruck (Pad-Printing) aufweisen.
Auf oder über der zweiten Elektrode 214 kann eine Barriereschicht 208 angeordnet sein derart, dass die zweite Elektrode 214, die elektrischen Isolierungen 204 und die organische funktionelle Schichtenstruktur 212 von der Barriereschicht 208 umgeben sind, d. h. in Verbindung von Barriereschicht 208 mit dem Träger 202 eingeschlossen sind.
Ferner ist darauf hinzuweisen, dass in verschiedenen Ausführungsbeispielen auch ganz auf eine Barriereschicht 208 verzichtet werden kann. In solch einer Ausgestaltung kann das optoelektronische Bauelement beispielsweise eine weitere Verkapselungsstruktur aufweisen, wodurch eine Barriereschicht 208 optional werden kann, beispielsweise eine Abdeckung, beispielsweise eine Kavitätsglasverkapselung oder metallische Verkapselung.
Die Barriereschicht oder die einzelnen Teilschichten der Barriereschicht können als transluzente oder transparente Schicht ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann die Barriereschicht transluzent oder transparent ausgebildet sein.
Auf oder über dem elektrisch aktiven Bereich, beispielsweise auf oder über der Barriereschicht 208, ist eine Klebstoffschicht 224 bzw. Haftschicht 224 angeordnet derart, dass die Haftschicht 224 den elektrisch aktiven Bereich flächig und hermetisch bezüglich schädlicher Umwelteinflüsse abdichtet, beispielsweise die Diffusionsrate von Wasser und/oder Sauerstoff zu der Barriereschicht 208 hin reduziert.
Die Haftschicht 224 kann transluzent und/oder transparent ausgebildet sein.
Die Haftschicht 224 kann eine Schichtdicke von größer als ungefähr 1 μm aufweisen, beispielsweise eine Schichtdicke von mehreren μm.
Die Haftschicht 224 kann beispielsweise einen Laminations-Klebstoff aufweisen oder ein solcher sein.
Die Haftschicht 224 kann einen Brechungsindex aufweisen, der kleiner ist als der Brechungsindex der Abdeckung 226. Eine solche Haftschicht 224 kann beispielsweise einen niedrigbrechenden Klebstoff aufweisen, beispielsweise ein Acrylat, der einen Brechungsindex von ungefähr 1,3 aufweist.
Die Haftschicht 224 kann jedoch auch einen hochbrechenden Klebstoff aufweisen, der beispielsweise hochbrechende, nichtstreuende Partikel aufweist und einen mittleren Brechungsindex aufweist, der ungefähr dem mittleren Brechungsindex der organisch funktionellen Schichtenstruktur entspricht, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 1,7 bis ungefähr 2,0 oder größer.
Weiterhin können mehrere unterschiedliche Klebstoffe in der Haftschicht 224 vorgesehen sein, die eine Kleberschichtenfolge bilden, beispielsweise eine zweite Haftschicht ausbilden.
In die Haftschicht 224 können noch streuende Partikel hinsichtlich der internen und/oder externen elektromagnetischen Strahlung eingebettet sein. Die Partikel können zu einer weiteren Verbesserung des Farbwinkelverzugs und der Auskoppeleffizienz führen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen können als streuende Partikel beispielsweise dielektrische Streupartikel vorgesehen sein wie beispielsweise Metalloxide wie z. B.
Siliziumoxid (SiO₂), Zinkoxid (ZnO), Zirkoniumoxid (ZrO₂), Indium-Zinn-Oxid (ITO) oder Indium-Zink-Oxid (IZO), Galliumoxid (Ga₂O_x) Aluminiumoxid, oder Titanoxid. Auch andere Partikel können geeignet sein, sofern sie einen Brechungsindex haben, der von dem effektiven Brechungsindex der Matrix der transluzenten Schichtenstruktur 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 kann zwischen der zweiten Elektrode 214 und der Haftschicht 224 noch eine elektrisch isolierende Schicht (nicht dargestellt) aufgebracht werden oder sein, beispielsweise SiN, SiO_x, SiNO_x, beispielsweise mit einer Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 300 nm bis ungefähr 1,5 μm, beispielsweise mit einer Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 200 nm bis ungefähr 1 μm, um elektrisch instabile Stoffe zu schützen, beispielsweise während eines nasschemischen Prozesses.
Auf oder über dem elektrisch aktiven Bereich, beispielsweise wenigstens teilweise auf oder über dem optisch aktiven Bereich 206 und/oder wenigstens teilweise auf oder über dem optisch inaktiven Bereich, kann eine Getter-Schicht angeordnet sein (nicht dargestellt). Die Getterschicht kann beispielsweise in der Haftschicht 224 eingebettet sein derart, dass die Getter-Schicht keine Oberfläche zu Luft aufweist. Dadurch kann die Getter-Schicht den elektrisch aktiven Bereich hermetisch bezüglich schädlicher Umwelteinflüsse abdichten, beispielsweise die Diffusionsrate von Wasser und/oder Sauerstoff zu der Barriereschicht 208 und/oder dem elektrisch aktiven Bereich hin reduzieren.
Der optisch aktive Bereich 206 kann wenigstens teilweise frei von Getter-Schicht sein, beispielsweise wenn die Getter-Schicht opak ausgebildet ist und der optisch aktive Bereich 206 transparent und/oder transluzent ausgebildet ist. Weiterhin kann der optisch aktive Bereich 206 wenigstens teilweise frei von Getter-Schicht sein um Getter-Schicht einzusparen.
Weiterhin kann die Getter-Schicht gemäß einer der Ausgestaltungen der Haftschicht 224 ausgebildet sein.
Auf oder über der Haftschicht 224 ist wenigstens teilweise eine Abdeckung 226 angeordnet.
Die Abdeckung 226 kann beispielsweise mittels der Haftschicht 124 auf oder über die Barriereschicht 208 aufgeklebt sein, beispielsweise auflaminiert sein.
Die Abdeckung 226 kann beispielsweise als eine Glasabdeckung, eine Metallabdeckung und/oder Kunststoffabdeckung ausgebildet sein.
Die Abdeckung 226 kann beispielsweise strukturiert sein, beispielsweise als ein Kavitätsglas.
Die Barriereschicht 208 und/oder die Abdeckung 226 können/kann derart ausgebildet sein, dass die eingeschlossenen Schichten hermetisch bezüglich schädlicher Umwelteinflüsse abgedichtet sind, beispielsweise hinsichtlich Wasser und/oder Sauerstoff.
In einer Ausgestaltung kann die Abdeckung 226, beispielsweise aus Glas, beispielsweise mittels einer Fritten-Verbindung (engt. glass frit bonding/glass soldering/seal glass bonding) mittels eines herkömmlichen Glaslotes in den geometrischen Randbereichen des optoelektronischen Bauelementes 100 mit der Barriereschicht 208 aufgebracht werden.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen können/kann die Abdeckung 226 und/oder die Haftschicht 224 einen Brechungsindex (beispielsweise bei einer Wellenlänge von 633 nm) von 1,55 aufweisen.
Neben der optoelektronischen Struktur 106 ist eine optisch aktive Struktur 116 auf oder über dem Träger 202 ausgebildet. Eine optisch aktive Struktur 116 kann einen optisch aktiven Bereich 236 aufweisen und beispielsweise als eine Fotodiode 116 oder ein Fotoleiter 116 ausgebildet sein.
Der optisch aktive Bereich 236 der optisch aktiven Struktur 116 kann eine Fläche in einem Bereich von ungefähr 0,5 mm² bis ungefähr 250 mm² aufweisen, beispielsweise größer ungefähr 1 mm².
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird elektromagnetische Strahlung 112, die von der optoelektronischen Struktur 106 bereitgestellt wird, durch den Wellenleiter 102, beispielsweise den transmittierenden Träger 202, in den optisch aktiven Bereich 206 der optisch aktiven Struktur 116 eingekoppelt.
In einem Ausführungsbeispiel (2a) kann die optisch aktive Struktur 116 gemäß einer der Ausgestaltungen der optoelektronischen Struktur 106 ausgebildet sein, beispielsweise als eine organische Fotodiode. Eine optoelektronische Struktur kann als optisch aktive Struktur betrieben werden, indem die optoelektronische Struktur rückwärts betrieben wird.
In einem Ausführungsbeispiel, indem der F1ächenleitwert der organischen funktionellen Schichtenstruktur gering ist, kann die optisch aktive Struktur 116 und die optoelektronische Struktur 106 dadurch ausgebildet werden, dass wenigstens eine der Elektroden lateral strukturiert wird derart, dass zwei vereinzelte, elektrisch isolierte Elektroden ausgebildet werden, beispielsweise mittels eines Ausbildens einer Grabenstruktur in einer der Elektroden. D. h. die anderen Schichten der optisch aktiven Struktur 116 und der optoelektronischen Struktur 106 können gleich sein. Es können jedoch außer einer der Elektroden auch weitere Schichten in der Grabenstruktur vereinzelt werden.
In einem Ausführungsbeispiel (2b) kann die optisch aktive Struktur 116 als ein Fotoleiter 234 ausgebildet sein, bei dem der elektrische Widerstand bzw. der elektrische Leitwert mittels einer einfallenden elektromagnetischen Strahlung geändert werden kann. Mit anderen Worten: Die optisch aktive Struktur 116 kann einen Stoff aufweisen oder daraus gebildet sein, dessen elektrischer Widerstand bzw. elektrische Leitfähigkeit sich mit der Leuchtdichte der einfallenden elektromagnetischen Strahlung ändert.
Der Fotoleiter 234 kann zwei oder mehr elektrisch Kontakte 228 einer Polarität aufweisen, beispielsweise elektronenleitend oder lochleitend.
Der Fotoleiter 234 kann ein Material aufweisen oder daraus gebildet sein, welches elektromagnetische Strahlung 108, 112 absorbieren kann und daraus ein auslesbares Mess-Signal bildet. Ein auslesbares Mess-Signal kann beispielsweise die Änderung eines elektrischen Widerstandes, einer elektrischen Leitfähigkeit, einer Induktivität, einer elektrischen Kapazität oder einer Fluoreszenz sein.
Der Fotoleiter 234 kann das gleiche oder eine anderes Material aufweisen als die optoelektronische Struktur.
Mittels der Barriereschicht 208, der Haftschicht 224 und/oder der Abdeckung 226 auf oder über der optisch aktiven Struktur 116 und der optoelektronischen Struktur 106 können diese verkapselt werden. Dadurch kann eine monolithische Integration von optisch aktiver Struktur 116 und optoelektronischer Struktur 106 auf einem gemeinsamen Träger 202 realisiert sein.
Die optoelektronische Struktur 106 kann von der optisch aktiven Struktur 116 elektrisch isoliert sein, beispielsweise indem die optisch aktive Struktur 116 eine dritte Elektrode 216 und eine vierte Elektrode 220 aufweist.
In verschiedenen Ausgestaltungen kann der Wellenleiter 102 als Abdeckung 226 und/oder Träger 202 der optisch aktiven Struktur 116 und der optoelektronischen Struktur 106 ausgebildet sein.
In verschiedenen Ausgestaltungen können die optoelektronische Struktur 106 und/oder die optisch aktive Struktur 116 mittels einer optischen Kopplungsstruktur mit dem Wellenleiter 102 optisch verbunden sein, beispielsweise gemäß einer der Ausgestaltungen der Barriereschicht 208 oder der Haftschicht 224.
In verschiedenen Ausgestaltungen kann die Auskoppelschicht 230 derart ausgebildet oder strukturiert sein, dass die Auskoppelschicht 230 eine Auskopplung von elektromagnetischer Strahlung 110 aus dem Wellenleiter 102 lediglich im optisch aktiven Bereich 206 der optoelektronischen Struktur 106 erhöht, beispielsweise indem der Wellenleiter 102 und/oder der Träger 202 im optisch aktiven Bereich 236 der optisch aktiven Struktur 116 frei ist von Auskoppelschicht 230.
Die elektrooptische Struktur 104 kann eines oder mehrere elektrooptische Bauelemente 104a, b aufweisen.
Ein elektrooptisches Bauelement 104a, b kann als eine farbige, matte, silberne und/oder diffuse Struktur ausgebildet sein, deren Transmissionsgrad elektrisch einstellbar ist. Der Transmissionsgrad kann mittels eines Änderns der Reflektivität und/oder der Absorption des elektrooptischen Bauelementes 104a, b eingestellt werden.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein elektrooptisches Bauelement 104a, b als ein elektrisch schaltbarer Spiegel mit durchstimmbarer Reflektivität ausgebildet sein. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Durchstimmen der Reflektivität elektrochrom-elektrisch, gasochrom oder thermochrom erfolgen. Ein elektrisch schaltbarer Spiegel mit durchstimmbarer Reflektivität kann derart ausgebildet werden, wie er beispielsweise beschrieben ist in DE10031294A1 ; DE 10 2007 022 090 A1 .
Eine elektrisch schaltbare Blende mit durchstimmbarer Transmission oder ein elektrisch schaltbarer Filter mit durchstimmbarer Absorption kann derart ausgebildet werden, wie sie beispielsweise beschrieben sind in: J. Jacobsen et al., IBM System Journal 36 (1997) 457–463; B. Comiskey et al. Nature 394 (1998) 253–255; WO199803896A1 ; WO199841899A1 ; WO2010064165A1 ; WO2009053890A2 ; EP1601030A2 .
Das elektrooptische Bauelement 104a, b kann derart ausgebildet sein, dass mittels eines Anlegens eines Steuersignals an das elektrooptische Bauelement 104a, b die optischen Eigenschaften des elektrooptischen Bauelements 104a, b verändert werden, beispielsweise die Transmission, die Absorption und/oder die Reflexion von elektromagnetischer Strahlung durch/in/von dem elektrooptischen Bauelement 104a, b. Ein Steuersignal kann beispielsweise die Änderung einer an das elektrooptische Bauelement 104a, b angelegten Spannung oder eine Änderung der Stromstärke durch das elektrooptische Bauelement 104a, b sein. Die optischen Eigenschaften des transmittierenden Bauelementes können beispielsweise in einem Bereich von 0% (keine Änderung) bis 100% (vollständige Änderung) verändert werden. Ein Ändern der transmittierenden elektromagnetischen Strahlung kann auch ein Ändern der Polarisationsrichtung der transmittierenden elektromagnetischen Strahlung sein, beispielsweise für den Fall, dass die optisch aktive Struktur wenigstens eine Vorzugsrichtung der Polarisation aufweist hinsichtlich eines Aufnehmens von elektromagnetischer Strahlung.
Ein elektrooptisches Bauelement 104a, b kann derart ausgebildet sein, dass sich die optischen Eigenschaften des elektrooptischen Bauelement abrupt, d. h. instantan, diskret, unstetig; mit dem Anlegen eines Steuersignals an das elektrooptische Bauelement 104a, b ändern. Ein elektrooptisches Bauelement 104a, b kann jedoch auch derart ausgebildet sein, dass sich die optischen Eigenschaften des elektrooptischen Bauelement kontinuierlich, d. h. fließend, stetig; mit dem Anlegen eines Steuersignals an das elektrooptische Bauelement ändern.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein elektrooptisches Bauelement 104a, b als Folie ausgebildet sein und auf oder über die optisch aktive Struktur 116 aufgebracht werden, beispielsweise aufgeklebt werden, beispielsweise mit einem Klebstoff oder einer Haftschicht gemäß einer der oben beschriebenen Ausgestaltungen. In einem Ausführungsbeispiel kann der Klebstoff der zum Aufkleben eines elektrooptischen Bauelementes 104a, b verwendet wird, außerdem als Auskoppelschicht ausgebildet sein (siehe oben).
3a, b zeigen schematische Darstellung zum Betreiben eines optoelektronischen Bauelementes gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
Das optoelektronische Bauelement 100 (3a) gemäß einer der oben beschriebenen Ausgestaltung kann mittels einer Steuervorrichtung 302 mit einer externen Energiequelle verbunden sein – in 3a dargestellt als Verbindungen 304.
Mit der Steuervorrichtung 302 können die optoelektronische Struktur 106 (in 3a dargestellt mittels der Verbindung 306) und die Mess-Struktur 114 elektrisch verbunden sein. Bei der Mess-Struktur 114 können die optisch aktive Struktur 116 (in 3a dargestellt mittels der Verbindung 312) und die elektrooptischen Bauelemente 104a, b (in 3a dargestellt mittels der Verbindung 308, 310) der elektrooptischen Struktur 104 mit der Steuervorrichtung 302 elektrisch verbunden sein.
Die Steuervorrichtung 302 kann derart ausgebildet sein, dass die optoelektronische Struktur 106 und die elektrooptische Struktur 104 mit einer elektrischen Spannung oder einem elektrischen Strom versorgt werden. Dadurch kann bei der elektrooptischen Struktur 104 der Transmissionsgrad eingestellt werden und bei der optoelektronischen Struktur 106 eine oder mehrere optische Eigenschaft(en) der bereitgestellten elektromagnetischen Strahlung 110 eingestellt werden. Die Steuervorrichtung 302 kann derart ausgebildet sein, dass die optoelektronische. Struktur 106 unabhängig von der elektrooptischen Struktur 104 angesteuert werden kann.
Eine einstellbare optische Eigenschaft kann beispielsweise die Polarisation, die Intensität, der Farbort, die Farbvalenz, die Helligkeit, die Sättigung, die Farbe oder die Abstrahlcharakteristik sein. Zu einem Ändern einer optischen Eigenschaft kann es notwendig sein mehrere andere optische Eigenschaften zu ändern, beispielsweise bei einem Ändern der Farbvalenz.
Die optisch aktive Struktur 116 kann mit dem Signaleingang der Steuervorrichtung 302 verbunden sein. Die elektromagnetische Strahlung 112, 108a, c, die von der optisch aktiven Struktur 116 aufgenommen wird, kann eine elektrische Spannung über den Elektroden 216, 220 erzeugen. Diese kann als Mess-Signal an die Steuervorrichtung 302 als Eingang-Signal übermittelt werden, beispielsweise verstärkt. Dadurch kann in Abhängigkeit des ermittelten Mess-Signals der optisch aktiven Struktur 116 der Betriebsmodus der optoelektronischen Struktur 106 und der elektrooptischen Struktur 104 von einem ersten Betriebsmodus hin zu einem zweiten Betriebsmodus verändert werden. Das Verändern des Betriebsmodus kann beispielsweise bewirken, dass eine einstellbare optische Eigenschaft der bereitgestellten elektromagnetischen Strahlung 110 zu einer optischen Zieleigenschaft hin verändert wird. Ein solches Ändern einer einstellbaren optischen Eigenschaft kann beispielsweise ein Ändern des Farbortes einer bereitgestellten elektromagnetischen Strahlung 110 im Tageslauf der Sonne in dem Raum sein, in dem das optoelektronische Bauelement betrieben wird.
Die Ursache für das Ändern des Transmissionsgrades der elektrooptischen Struktur 104 kann abhängig von der Ausgestaltung der elektrooptischen Struktur 104 sein, beispielsweise ein Ändern eines elektrischen Feldes in dem elektrooptischen Bauelement.
Bei mehreren optoelektronischen Bauelementen in einem Raum kann die Steuervorrichtung eine Vorrichtung aufweisen, die eine Rückkopplung diffus reflektierter elektromagnetischer Strahlung im Mess-Signal der externen elektromagnetischen Strahlung reduziert.
Zur Veranschaulichung des Betriebs der Mess-Struktur 114 wird angenommen, dass die optoelektronische Struktur 106 eines transparenten optoelektronischen Bauelementes 100 in einem Konstantstrom-Modus betrieben wird und die elektrooptische Struktur 104 zwei elektrisch schaltbare Spiegel 104a, b aufweist. Das Ansteuern der elektrisch schaltbaren Spiegel 104a, b kann beispielsweise mittels Pulsamplitudenmodulation (PAM), Pulsweitenmodulation (PWM) und/oder Pulsfrequenzmodulation (PFM) erfolgen. Bei einer hohen Reflektivität 320 der elektrisch schaltbaren Spiegel 104a, b ist der Transmissionsgrad für elektromagnetische Strahlung durch den Spiegel gering. Ein elektrisch schaltbarer Spiegel mit einer hohen Reflektivität kann beispielsweise spiegelnd sein und ein elektrisch schaltbarer Spiegel mit geringer Reflektivität beispielsweise transluzent sein. Bei einer elektrooptischen Struktur 104 mit zwei oder mehr elektrooptischen Bauelementen 104a, b können die elektrooptischen Bauelemente 104a, b gleich oder unterschiedlich angesteuert werden (3b).
3b soll zur Veranschaulichung der Reflektivität 320 zweier elektrisch schaltbarer Spiegel 104a, b zu unterschiedlichen Zeiten 322 dienen. Zur Kontrolle der Strahlungsdichte der bereitgestellten elektromagnetischen Strahlung 110 kann in regelmäßigen Abständen ein Messzyklus an der optisch aktiven Struktur 116 durchgeführt werden. Ein Messzyklus kann mehrere Betriebsmodi der elektrisch schaltbaren Spiegel aufweisen. Bei diskreten Einstellungen des Transmissionsgrades der elektrisch schaltbaren Spiegel 104a, b sind unterschiedliche Betriebsmodi 324, 326, 328, 330 möglich, die nachfolgend beschrieben werden.
Bei einem ersten Betriebsmodus 324 können beide elektrisch schaltbaren Spiegel 104a, b der elektrooptischen Struktur 114 eine hohe Reflektivität aufweisen. Dadurch ist der Transmissionsgrad für externe elektromagnetische Strahlung zu der optisch aktiven Struktur 116 im ersten Betriebsmodus 324 minimal. Dadurch kann mittels der optisch aktiven Struktur 116 die interne elektromagnetische Strahlung 112 ermittelt werden. Bei einem Vergleich des ermittelten Mess-Signals der optisch aktiven Struktur 116 mit älteren Mess-Signalen kann die Alterung der optoelektronischen Struktur 106 ermittelt werden. Die älteren Mess-Signale können beispielsweise in einem Elektronischen Speicher der Steuervorrichtung 302 hinterlegt sein. Bei einem Altern der optoelektronischen Struktur 106 kann beispielsweise die Helligkeit abnehmen. Mittels eines Erhöhens der Betriebsspannung oder des Betriebsstromes der optoelektronischen Struktur 106 aufgrund der ermittelten Alterung der optoelektronischen Struktur 106 können die optischen Eigenschaften während des Betriebs des optoelektronischen Bauelementes 100 ungefähr konstant gehalten werden.
Beim zweiten Betriebsmodus 326 kann der erste elektrisch schaltbare Spiegel 104a eine hohe Reflektivität und der zweite elektrisch schaltbare Spiegel 104b eine geringe Reflektivität aufweisen. Beim zweiten Betriebsmodus 326 kann beispielsweise die in der optisch aktiven Struktur 116 aufgenommene elektromagnetische Strahlung ermittelt werden, die die von unten auf die optisch aktive Struktur 116 einfallende elektromagnetische Strahlung 108c und die interne elektromagnetische Strahlung 112 aufweist. Mittels einer Auswertung des ermittelten Mess-Signals im ersten Betriebsmodus 324 und dem ermittelten Mess-Signal im zweiten Betriebsmodus 326 kann beispielsweise die Strahlungsdichte der externen elektromagnetischen Strahlung 108c von unten ermittelt werden. Dies kann dann zum Regeln der optischen Eigenschaften der optoelektronischen Struktur 106 verwendet werden. Beispielsweise kann bei einer hohen Strahlungsdichte der externen elektromagnetischen Strahlung 108 die Strahlungsdichte der bereitgestellten elektromagnetischen Strahlung 110 reduziert werden. Die Reduktion der bereitgestellten elektromagnetischen Strahlung 110 kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Steuervorrichtung 302 den Betriebstrom oder die Betriebsspannung der optoelektronischen Struktur 106 reduziert.
Beim dritten Betriebsmodus 328 kann der zweite elektrisch schaltbare Spiegel 104b eine hohe Reflektivität und der erste elektrisch schaltbare Spiegel 104a eine geringe Reflektivität aufweisen. Beim dritten Betriebsmodus 328 kann beispielsweise die in der optisch aktiven Struktur 116 aufgenommene elektromagnetische Strahlung ermittelt werden, die die von oben auf die optisch aktive Struktur 116 einfallende elektromagnetische Strahlung 108a und die interne elektromagnetische Strahlung 112 aufweist. Mittels einer Auswertung des ermittelten Mess-Signals im ersten Betriebsmodus 324 und dem ermittelten Mess-Signal im dritten Betriebsmodus 328 kann beispielsweise die Strahlungsdichte der externen elektromagnetischen Strahlung 108a von oben ermittelt werden. Dies kann dann zum Regeln der optischen Eigenschaften der optoelektronischen Struktur 106 verwendet werden. Beispielsweise kann bei einer hohen Strahlungsdichte der externen elektromagnetischen Strahlung 108 die Strahlungsdichte der bereitgestellten elektromagnetischen Strahlung 110 reduziert werden.
Bei einem vierten Betriebsmodus 330 können beide elektrisch schaltbaren Spiegel 104a, b eine geringe Reflektivität aufweisen. Beim vierten Betriebsmodus 330 kann beispielsweise die in der optisch aktiven Struktur 116 aufgenommene elektromagnetische Strahlung ermittelt werden, die die extern auf die optisch aktive Struktur 116 einfallende elektromagnetische Strahlung 108a, c und die interne elektromagnetische Strahlung 112 aufweist. Die vierte Messung kann als Kontrollmessung der vorhergenannten Betriebsmodi 324, 326, 328 verwendet werden.
Weiterhin können die beschriebenen Betriebsmodi 324, 326, 328, 330 bei einer optisch inaktiven optoelektronischen Struktur 106 durchgeführt werden.
Beim ersten Betriebsmodus mit optisch inaktiver optoelektronischer Struktur 106 kann dadurch der Dunkelstrom bzw. das Hintergrundsignal des optoelektronischen Bauelementes 100 ermittelt werden.
Beim zweiten Betriebsmodus und dritten Betriebsmodus mit optisch inaktiver optoelektronischer Struktur 106 können die Anteile der externen elektromagnetischen Strahlung ermittelt werden, die von oben und unten auf die optisch aktive Struktur 116 einfallen.
Beim vierten Betriebsmodus mit optisch inaktiver optoelektronischer Struktur 106 kann der Dunkelstrom bzw. das Hintergrundsignal des Raumes ermittelt werden, indem das optoelektronische Bauelement 100 betrieben wird.
Aus der Messung im ersten Betriebsmodus 324, im zweiten Betriebsmodus 326 bzw. im dritten Betriebsmodus 328 bei optisch aktiver optoelektronischer Struktur 106 und optisch inaktiver optoelektronischer Struktur 106 kann der Anteil an bereitgestellter elektromagnetischer Strahlung 110 ermittelt werden, der durch diffuse Reflektion im Raum, in dem das optoelektronische Bauelement 100 betrieben wird, ein Teil der externen elektromagnetischen Strahlung 108 ist. Dadurch können die optischen Eigenschaften des Raumes ermittelt werden, in dem das optoelektronische Bauelement 100 betrieben wird. Diese Information kann dann beispielsweise beim Betreiben komplexer Beleuchtungseinrichtung mit mehreren optoelektronischen Bauelementen in einem Raum, für eine Optimierung der Ausleuchtung des Raumes verwendet werden.
Bei Einsatz des optoelektronischen Bauelementes 100 in einem Raum mit zeitweiligem Sonnenlicht kann mittels der Steuervorrichtung 304 ein Betriebsmodus des optoelektronischen Bauelementes derart eingestellt werden, dass bei ausreichendem Sonnenlicht die von einem optoelektronischen Bauelement 100 bereitgestellte elektromagnetische Strahlung 110 selbsttätig zurückgefahren wird. Ermittelt die Mess-Struktur eine Dunkelheit, beispielsweise bei Nacht, kann die Steuervorrichtung 302 die optoelektronische Struktur 106 derart ansteuern, dass das optoelektronische Bauelement 100 den Raum ausleuchtet.
4 zeigt schematische Draufsichten verschiedener Ausführungsbeispiele eines optoelektronischen Bauelementes.
Ein optoelektronisches Bauelement 100 kann gemäß einer der oben beschriebenen Ausgestaltungen eine optisch aktive Struktur 116 und eine optoelektronische Struktur 106 aufweisen.
Die optisch aktive Struktur 116 kann ein oder mehrere gleich oder unterschiedlich ausgebildete optisch aktive (Unter-)Strukturen 116 aufweisen, wobei eine optisch aktive Unterstruktur 116 gemäß einer der oben beschriebenen Ausgestaltungen der optisch aktiven Struktur 116 ausgebildet sein kann.
Die optisch aktive Struktur 116 bzw. die mehreren optisch aktiven (Unter-)Strukturen 116 können unterschiedliche Anordnungen hinsichtlich der optoelektronischen Struktur 106 in dem optoelektronischen Bauelement 100 aufweisen, beispielsweise am Rand der optoelektronischen Struktur 106 und/oder von der optoelektronischen Struktur 106 umgeben sein.
Mit anderen Worten: die optisch aktive Struktur 116 bzw. die mehreren optisch aktiven (Unter-)Strukturen 116 können außerhalb der Leuchtfläche, d. h. des optisch aktiven Bereiches 206, des optoelektronischen Bauelementes ausgebildet werden.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist mittels mehrerer optisch aktiver (Unter-)Strukturen 116 eine unabhängige Identifizierung von Vorderseitenbeleuchtung und Rückseitenbeleuchtung des optoelektronischen Bauelementes 100 möglich.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist mittels mehrerer optisch aktiver (Unter-)Strukturen 116 eine interne Beleuchtung mit unterschiedlichen Schaltungen mehrerer organischer funktioneller Teilstrukturen des optisch aktiven Bereiches 206 der optoelektronischen Struktur 106 möglich.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist mittels mehrerer optisch aktiver (Unter-)Strukturen 116 eine individuelle Beleuchtungssteuerung eines optoelektronischen Bauelementes 100 mit mehreren organischen funktionellen Teilstrukturen des optisch aktiven Bereiches 206 der optoelektronischen Struktur 106 möglich.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist mittels mehrerer optisch aktiver (Unter-)Strukturen 116 ein Ausbilden eines Lagesensors eines optoelektronischen Bauelementes 100 möglich.
5 zeigt ein herkömmliches optoelektronisches Bauelement mit einer organischen Leuchtdiode 502, einem ersten Fotosensor 504 und einem zweiten Fotosensor 506 auf einem gemeinsamen Träger 510.
Die organische Leuchtdiode 502 weist zwei Elektroden 514,518 mit einem organischen funktionellen Schichtensystem 516 dazwischen auf. Die gegenpoligen Bereiche sind mittels elektrischer Isolierungen 526 voneinander getrennt. Elektrisch in Reihe geschaltete Schichten sind mittels elektrischer Verbindung 524 miteinander verbunden. Das optoelektronische Bauelement 500 ist mittels einer Barriereschicht 528, einer Klebstoffschicht 520 einer Abdeckung verkapselt. Das herkömmlich optoelektronische Bauelement 500 weist eine Auskoppelschicht 512 auf dem Träger 510 auf.
Der erste Fotosensor 506 misst das Licht, das in dem Träger 510 geführt wird, d. h. das externe Licht.
Der zweite Fotosensor 504 misst das Licht, das in dem Träger 510 geführt wird und ist dazu mit einer permanenten Abdeckung 508 hinsichtlich des externen Lichtes optisch isoliert, d. h. der zweite Fotosensor 504 misst das Licht der organischen Leuchtdiode.
In verschiedenen Ausführungsformen werden ein optoelektronisches Bauelement und ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelementes bereitgestellt, mit denen eine exakte automatische Nachregelung der optoelektronischen Eigenschaften eines optoelektronischen Bauelementes mit bereits einem einzigen Fotosensor ermöglicht wird. Dadurch kann beispielsweise der Schaltungsaufwand für eine Helligkeits-nachgeregelte OLED reduziert werden. Weiterhin ermöglicht wird eine unabhängige Detektion von Umgebungslicht und Licht, das von dem optoelektronischen Bauelement emittiert wird. Bereits ein einzelner Fotosensor kann alle Messungen alleine durchführen, wodurch die Anzahl an Fotosensoren reduziert werden kann. Weiterhin ist eine laterale Anpassung zur Detektion der internen elektromagnetischen Strahlung optional, wodurch eine Designfreiheit ermöglicht wird. Weiterhin kann die Anzahl unterschiedlicher Sensoren reduziert werden, wodurch beispielsweise die Leuchtfläche erhöht werden kann. Mit anderen Worten: Mit nur einem Sensor kann dadurch unabhängig sowohl die interne als auch externe Rückseiten- und Vorderseiten-Beleuchtung detektiert werden und dies dann zur aktiven Leuchtdichtekontrolle einer OLED eingesetzt werden. Weiterhin kann eine Prozessführung zum Herstellen der optoelektronischen Bauelemente ähnlich oder gleich zur herkömmlichen Prozessführung verwendet werden, beispielweise bei der OLED-Herstellung ohne Mehraufwand und ohne Mehrkosten im Vergleich zu herkömmlichen Flächenstrahlern. Weiterhin kann beispielsweise die Strahlungsleistung des Flächenlichtelementes an externe Bedingungen und an Alterungserscheinungen der Lichtquelle angepasst werden, wodurch Energie eingespart werden kann. Weiterhin kann eine konstante Beleuchtungsbedingung am Ort des Flächenstrahlers bzw. des Fotosensors eingestellt werden, beispielsweise in Lichtschwankungsempfindlichen Produktionsumgebungen. Weiterhin kann beispielsweise ein automatisiertes Nachregeln der Beleuchtung mittels elektronischer Schaltungen in Abhängigkeit der Lichtstärke des Leuchtelementes realisiert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10031294 A1 [0009, 0270]
DE 102007022090 A1 [0009, 0270]
WO 199803896 A1 [0009, 0271]
WO 199841899 A1 [0009, 0271]
WO 2010064165 A1 [0009, 0271]
WO 2009053890 A2 [0009, 0271]
EP 1601030 A2 [0009, 0271]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

J. Jacobsen et al., IBM System Journal 36 (1997) 457–463 [0009]
B. Comiskey et al. Nature 394 (1998) 253–255 [0009]
J. Jacobsen et al., IBM System Journal 36 (1997) 457–463 [0271]
B. Comiskey et al. Nature 394 (1998) 253–255 [0271]

Claims

Optoelektronisches Bauelement (100), aufweisend: • eine optoelektronische Struktur (106), die zu einem Bereitstellen einer ersten elektromagnetischen Strahlung (110, 112) ausgebildet ist; und • eine Mess-Struktur (114), die zu einem Messen von elektromagnetischer Strahlung ausgebildet ist, wobei die Mess-Struktur (114) eine optisch aktive Struktur (116) und wenigstens eine elektrooptische Struktur (104) aufweist; • wobei die optisch aktive Struktur (116) mit der optoelektronischen Struktur (106) optisch gekoppelt ist; • wobei die optisch aktive Struktur (116) zum Aufnehmen einer elektromagnetischen Strahlung ausgebildet ist derart, dass die optisch aktive Struktur (116) ein Mess-Signal aus der aufgenommenen elektromagnetischen Strahlung erzeugt, wobei die aufgenommene elektromagnetische Strahlung wenigstens teilweise die erste elektromagnetische Strahlung (112) und/oder wenigstens eine zweite elektromagnetische Strahlung (108a–d) einer externen Strahlungsquelle aufweist; und • wobei die elektrooptische Struktur (104) derart ausgebildet ist, dass sie einen einstellbaren Transmissionsgrad aufweist, so dass der Anteil der auf die optisch aktive Struktur (116) auftreffenden zweiten elektromagnetischen Strahlung (108a–d) einstellbar ist.
Optoelektronisches Bauelement (100) gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend: einen Wellenleiter (102), der derart ausgebildet ist, dass die optoelektronische Struktur (106), die optisch aktive Struktur (116) und/oder die elektrooptische Struktur (104) wenigstens teilweise hinsichtlich der in der optisch aktiven Struktur (116) aufgenommenen elektromagnetischen Strahlung mit dem Wellenleiter (102) optisch gekoppelt sind/ist.
Optoelektronisches Bauelement (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die optoelektronische Struktur (106) wenigstens eine organische funktionelle Schichtenstruktur (212) zwischen einer ersten Elektrode (210) und einer zweiten Elektrode (214) aufweist, wobei die organische funktionelle Schichtenstruktur (212) wenigstens eine elektrolumineszente Schicht aufweist.
Optoelektronisches Bauelement (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die optisch aktive Struktur (116) eine organische funktionelle Schichtenstruktur (218) mit wenigstens einer elektrolumineszenten Schicht aufweist.
Optoelektronisches Bauelement (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die optisch aktive Struktur (116) und die optoelektronische Struktur (106) nebeneinander ausgebildet sind.
Optoelektronisches Bauelement (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die elektrooptische Struktur (104) wenigstens eine der folgenden elektrooptischen Bauelemente (104a, b) aufweist oder als eine solche ausgebildet ist: • ein Spiegel mit elektrisch durchstimmbarer Reflektivität; • ein Filter mit elektrisch durchstimmbarer Absorption; und/oder • eine Blende mit elektrisch durchstimmbarer Transmission.
Optoelektronisches Bauelement (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner aufweisend: eine Verkapselungsstruktur, wobei die Verkapselungsstruktur derart ausgebildet ist, dass die optisch aktive Struktur (116) und die optoelektronische Struktur (106) hermetisch abgedichtet sind hinsichtlich einer Eindiffusion von Wasser und/oder Sauerstoff.
Optoelektronisches Bauelement (100) gemäß Anspruch 7, wobei die elektrooptische Struktur (104) auf oder über der Verkapselungsstruktur ausgebildet ist.
Optoelektronisches Bauelement (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner aufweisend: eine Steuervorrichtung (302), wobei die Steuervorrichtung (302) zu einem elektrischen Ansteuern der optoelektronischen Struktur (106) und/oder der elektrooptischen Struktur (104) ausgebildet ist.
Optoelektronisches Bauelement (100) gemäß Anspruch 9, wobei die Steuervorrichtung (302) derart ausgebildet ist, dass sie eine optische Eigenschaft der elektrooptischen Struktur (104) steuert.
Optoelektronisches Bauelement (100) gemäß einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei die Steuervorrichtung (302) derart ausgebildet ist, dass sie die erste elektromagnetische Strahlung (112) der optoelektronischen Struktur (106) in wenigstens einem Wellenlängenbereich steuert.
Optoelektronisches Bauelement (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das optoelektronische Bauelement (100) als eine Beleuchtungseinrichtung ausgebildet ist, insbesondere als eine Flächenlichtquelle.
Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelementes (100), das Verfahren aufweisend: Ausbilden einer optoelektronischen Struktur (106), die zu einem Bereitstellen einer ersten elektromagnetischen Strahlung (110, 112) ausgebildet wird; und Ausbilden einer Mess-Struktur (114), die zu einem Messen von elektromagnetischer Strahlung ausgebildet wird, wobei das Ausbilden der Mess-Struktur (114) ein Ausbilden einer optisch aktiven Struktur (116) und ein Ausbilden wenigstens einer elektrooptischen Struktur (104) aufweist; • wobei die optisch aktive Struktur (116) mit der optoelektronischen Struktur (106) optisch gekoppelt wird; • wobei die optisch aktive Struktur (116) zum Aufnehmen einer elektromagnetischen Strahlung ausgebildet wird derart, dass die optisch aktive Struktur (116) ein Mess-Signal aus der aufgenommenen elektromagnetischen Strahlung erzeugt, wobei die aufgenommene elektromagnetische Strahlung wenigstens teilweise die erste elektromagnetische Strahlung (112) und/oder wenigstens eine zweite elektromagnetische Strahlung (108a–d) einer externen Strahlungsquelle aufweist; und • wobei die elektrooptische Struktur (104) derart ausgebildet wird, dass sie einen einstellbaren Transmissionsgrad aufweist, so dass der Anteil der auf die optisch aktive Struktur (116) auftreffenden zweiten elektromagnetischen Strahlung (108a–d) einstellbar ist.